Introducción

La calidad del agua y la alimentación son la base fundamental para el éxito de cualquier producción acuícola²⁶; el alimento representa un alto porcentaje de los costos de producción con el agravante de que no todo el que se suministra es consumido por los animales, generando así una alta tasa de desperdicio⁶ que deteriora la calidad del agua. Con el objetivo de mantener una adecuada calidad del agua se realizan recambios o procesos de filtración, lo cual incrementa costos otorgando insostenibilidad a la actividad. Con el fin de establecer sistemas de producción acuícolas cada vez más eficientes con respecto al uso de los recursos naturales, especialmente el agua y adicionalmente bioseguros¹⁸, durante los últimos años se han venido desarrollando estrategias de mayor intensificación donde el principal objetivo es reciclar los altos contenidos de materia orgánica del agua de cultivo, mejorando su calidad y adicionalmente emplearlos como alimento in situ para los organismos cultivados ^7,13

La actividad más importante la realizan las bacterias autotróficas y heterotróficas quienes se encargan de remover compuestos inorgánicos en suspensión o convertir la materia orgánica proveniente del alimento no consumido y las heces en proteína microbiana³, evitando el recambio de agua y contribuyendo con su ahorro. Tanto en ambientes naturales como en sistemas acuícolas, los microorganismos desempeñan un papel fundamental como productores y consumidores de oxígeno disuelto, reciclando nutrientes y produciendo alimento para organismos mayores. Además, desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la calidad del agua, debido a que son mediadores del impacto ambiental de los efluentes y controlan posibles patógenos^11,24. Entre los efectos positivos se destacan la eliminación de compuestos nitrogenados tóxicos como el nitrógeno amoniacal, la degradación de restos de alimento no consumidos y su contribución nutricional¹⁰.

La manipulación de la comunidad microbiana puede traer beneficios tanto ambientales como económicos, la conversión alimenticia puede ser mejorada a través del aprovechamiento del alimento natural presente en el ambiente de cultivo incluyendo, desde luego, a los microorganismos⁵. De esta manera se disminuye la cantidad de alimento formulado y se reducen significativamente los costos de producción. La técnica de cultivo de Biofloc (BFT, Biofloc Technology), también conocida como cultivos en suspensión activa o lagunas heterótrofas, fue desarrollada para resolver problemas de calidad de agua producidos por los residuos de alimento y excreciones de los organismos de cultivo, convirtiendo el exceso de nutrientes en los sistemas de acuicultura en biomasa microbiana, que a su vez es consumida por los animales en cultivo¹³. El principio básico de la técnica BFT, es la retención de los residuos y su conversión a biofloc como un alimento natural dentro del sistema de cultivo¹⁸.

La cachama blanca es una especie omnívora que se encuentra ampliamente distribuida en las cuencas de los ríos Orinoco y Amazonas¹², es un pez de aguas cálidas, el cual alcanza su óptimo desarrollo a temperaturas entre los 28 y 31°C¹⁵; es la especie nativa de cultivo más importante para el desarrollo de economías a pequeña escala o de autosustento, es una especie rústica, dócil, resistente a enfermedades, posee buena calidad de la carne, buena conversión alimenticia y se adapta fácil al consumo de alimento comercial²² y representa la segunda especie en cantidades de producción en Colombia después de las tilapias²¹. La producción de cachama blanca tradicionalmente se realiza de manera extensiva y semintensiva²², aunque se ha reportado producción en jaulas¹⁷ y en sistemas intensivos con biofloc²⁴. El objetivo de este estudio fue comparar el desempeño productivo de juveniles de cachama blanca Piaractus brachypomus entre un sistema biofloc y uno tradicional con recambio de agua y eliminación de residuos por medio de sifón.

Materiales y métodos

Aval del Comité de Ética para la experimentación animal El estudio contó con aval del Comité de Ética de la Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín, otorgado mediante oficio, CEMED-O52 del 16 de julio de 2012.

Localización

El experimento se llevó a cabo en las instalaciones de la Universidad Nacional Sede Medellín, núcleo del Río, bloque 06 (6° 13' 55.098 N y 75° 34'05.752 O) en el Laboratorio de Modelación Animal (LAMA). A una altura sobre el nivel del mar de 1495 m con temperatura ambiental promedio de 24°C, la cual corresponde a un clima templado a frío, una precipitación promedio anual de 1571 mm, con épocas secas al comienzo y a la mitad del año. Para el cultivo de los peces en tecnología biofloc se emplearon 6 tanques circulares de un volumen de 500 L cada uno. La aireación fue suministrada por medio de un soplador acoplado a manguera polidifusora en el fondo de cada tanque, esto permitió también mantener partículas orgánicas, fitoplancton y zooplancton en suspensión. Para para mantener la temperatura del agua a la adecuada para la especie (28°C) se utilizaron termostatos de 200 w.

Material biológico

Se emplearon 480 alevinos de cachama blanca Piaractus brachypomus aparentemente sanos con peso promedio de 0,8 ± 0,33 g y longitud estándar de 3,0 ± 0,38 cm. Previamente se realizó una fase de aclimatación durante dos semanas en un tanque plástico de 1000 L con aireación permanente temperatura del agua de 28°C mantenida con calentadores con termostato. Posterior al período de aclimatación, fueron asignados al azar 80 peces a cada tanque de 500 L, los cuales se alimentaron hasta saciedad aparente cuatro veces al día, 8:00 a.m., 11:00 a.m., 2:00 p.m. y 5:00 p.m.

Monitoreo de la calidad del agua

Dos veces al día (8:00 a.m. y 5:00 p.m.) se midió oxígeno disuelto (OD), temperatura (°C), pH, salinidad (ppT) usando la sonda multiparamétrica YSI Proffesional Plus (YSI, Xylem Inc, USA). Semanalmente se determinó en nitrógeno amoniacal total (NAT), nitrito y nitrato, alcalinidad total y dureza total (Spectroquant Amonio Rea (0,01-3 PPM) Ref 1 147520001, nitrito con Spectroquant Nitritos. Est. Rea Ref 1 147760002 y nitrato con Spectroquant Nitratos Rea Alta. Est. (0,4110,7 mg/L) Ref 109713001 en el espectrofotómetro Thermo Genesys 10S UV-VIS. La alcalinidad y dureza fueron estimados semanalmente por titulación; alcalinidad con fenolftaleína, utilizando los reactivos HACH ® (ácido sulfúrico, fenolftaleína y verde bromocresol), acoplado a un titulador digital (HACH, USA) y la dureza total se estimó por titulación con EDTA a una concentración de 0,08 M, mediante la utilización de un titulador digital (HACH, USA). El volumen del biofloc se determinó cada dos días con conos Imhoff en 1000 mL de agua de cultivo. Se realizó una primera lectura a los 20 minutos y una segunda a los 40 minutos para observar la estabilidad del biofloc y el tiempo de sedimentación. Los sólidos suspendidos totales (SST) fueron determinados cada dos días pasando 50 mL de agua de cada tanque a través de un filtro de membrana Whatman AC 0,45 pm previamente secado al horno durante 2 h, usando una bomba de vacío. Posteriormente el filtro con el material suspendido fue secado al horno a 60 °C durante 24 h y luego pesado en una balanza analítica para al restar el peso inicial seco, encontrar la cantidad de material que los 50 mL de agua allí depositaron.

Diseño experimental

Se evaluaron dos tratamientos cada uno con tres repeticiones, para un total de 6 unidades experimentales de la siguiente manera: T1 sistema de cultivo con recambio de agua del 50% a la semana y limpieza de fondo dos veces por semana para mantener el agua en condiciones apropiadas para los peces; y T2 cultivo en sistema biofloc sin recambio de agua y con adición de melaza como fuente de carbono en relación C:N de 15:1. Para acelerar el establecimiento de los flóculos bacterianos se inoculó con lixiviado de cama de lombriz roja Californiana para los cual se utilizó 1 L de lixiviado por cada tanque. Para el establecimiento del biofloc se empleó la metodología sugerida por Pasco (2015), se adicionaron melaza a razón de 0,02 g/L para garantizar una fuente de C y 5 mg/L de cloruro de amonio (NH₄Cl) como fuente de N; además de 2 g/L de sal marina y 50 g/L de bicarbonato de sodio (NaHCO₃) para garantizar una fuente inicial de alcalinidad para las bacterias. Este valor corresponde al cálculo realizado basado en los requerimientos de alcalinidad para llevarla a un nivel de 120 mg/L de CaCO₃, el cual se especifica a continuación: Cantidad de bicarbonato = (alcalinidad inicial-alcalinidad requerida) * volumen del tanque, es decir que la cantidad de bicarbonato a aplicar fue (20 mg/L- 120 mg/L)*500 L, obteniendo como resultado 50 g/L de (NaHCO₃). La melaza se continuó adicionando cada dos días de acuerdo al volumen del biofloc medido en los conos Imhoff.

Ambos tratamientos recibieron alimento balanceado de 24% de proteína de origen vegetal (Tabla 1) y el experimento se desarrolló durante un período de 60 días.

Tabla 1 Ingredientes y composición proximal del alimento suministrado a juveniles de cachama blanca Piaractus brachypomus. 

Se realizaron biometrías cada quince días para monitorear la ganancia de peso y la talla de los peces. En cada muestreo se tomaron 10 peces de cada unidad experimental, se pesaron con una balanza analítica (OHAUS, USA) y se midieron con un ictiómetro.

Se determinó el factor de condición (K) mediante la fórmula K=W/L^b, se halló ^b mediante la ecuación W=aL^b estableciendo la relación entre el peso (W) y la talla (L) de todos los peces obtenidos en cada muestreo. Para estimar la ganancia diaria de peso (GDP) se empleó la siguiente fórmula: Ganancia de peso diaria (GDP = Pf-Pi/días de cultivo; donde Pf es peso final y Pi peso inicial). La biomasa (B) se calculó mediante la fórmula: B= número de animales x peso promedio (g). La tasa específica de crecimiento en peso (TEC). Se estimó con la ecuación TEC = [(Ln Pf - Ln Pi)/días de cultivo]*100; Ln es el logaritmo natural. El factor de conversión alimenticia (FCA) se estimó mediante la fórmula: Alimento semanal /semana)/ (biomasa final - biomasa inicial) y para estimar sobrevivencia (S) se utilizó la fórmula: S = (Número de peces finales /Número de peces iniciales)*100.

Análisis estadístico

Se realizó un diseño completamente al azar con dos tratamientos cada uno con tres réplicas. Se realizó un test de normalidad (test Kolmogorov-Smirnov) y homogeneidad de varianzas (Levene's test) para analizar las variables ganancia diaria de peso, longitud inicial, longitud estándar, biomasa y factor de condición. Posteriormente se realizó una Anova seguida por una prueba de Tukey. Para todos los casos el nivel de significancia utilizado fue del 5%. Para el análisis estadístico se empleó el software SAS Institute Inc (2009). Los resultados fueron expresados como media ± desviación estándar.

Resultados

Calidad de agua

Los resultados de los parámetros de calidad del agua se muestran en la tabla 2.

Tabla 2 Caracterización de parámetros físico-químicos de calidad de agua para cada tratamiento: T1= Sistema de cultivo con recambio de agua y T2= Sistema de cultivo biofloc, durante 60 días de experimento. Los valores se expresan como el promedio de las mediciones ± la desviación estándar. 

Letras distintas en la misma fila indican diferencia significativa (P<0,05). NA: No aplica

En la tabla 2 se observa que los niveles promedios de OD se mantuvieron por encima de 6,0 mg/L. La aireación utilizada permitió mantener estables los niveles de oxígeno y no se encontró diferencia entre los tratamientos (P=0,9835). El pH se mantuvo estable y no se encontró diferencia significativa entre los tratamientos (P=0,9682). Para las concentraciones promedio de NAT se encontró diferencia significativa entre los tratamientos (P<0,05) se observó que la concentración fue mayor para T1. Así mismo la concentración de nitrito resultó ser significativamente diferente entre los tratamientos (P<0,05), se evidencia que el tratamiento con biofloc presentó las concentraciones más bajas de NAT y de nitrito.

Los valores de nitrato resultaron mayores para el tratamiento T2 comparado con el tratamientos T1 siendo estadísticamente diferentes (P<0,05). En general los parámetros fisicoquímicos del agua de cultivo se mantuvieron en rangos adecuados para la cachama blanca ²⁴ y son similares a valores reportados para cachama blanca cultivada en tecnología biofloc ¹¹

Crecimiento

En la tabla 3 se presentan los resultados de las variables de crecimiento y productivas de juveniles de cachama blanca después de 60 días de experimento.

Tabla 3 Parámetros de crecimiento de juveniles de cachama blanca Piaractus brachypomus, cultivada por 60 días en sistema con recambio de agua (T1) y sistema biofloc (T2) 

¹Media±desviación estándar de la población. ²Media±desviación estándar de tres réplicas Letras iguales en la misma fila indican que no hubo diferencia significativa (P>0.05)

En ambos tratamientos el crecimiento (Wf, Lf, GDP, TEC) y sobrevivencia de la cachama como el rendimiento del cultivo (B, FCA) no presentaron diferencias significativas (p>0,05). Las ganancias de peso diarias van desde 0,42 ± 0,04 g/día para T2 siendo ligeramente más bajas, hasta 0,5 ± 0,4 g/día para T1.

Por otro lado el factor de conversión para el tratamiento T1 fue 1,08 mientras que para el T2 fue 1,13 a pesar de que las conversiones más bajas fueron registradas en T1 no se observó diferencia estadística significativa (P=0,6726) entre los tratamientos.

El factor de condición K no fue diferente entre los tratamientos (P=0,1393) y estuvo por encima de 5 indicando que en ambos casos los peces exhibieron buena condición corporal.

Discusión

Los resultados indican que es posible cultivar juveniles de cachama blanca en un sistema con biofloc sin afectar el rendimiento productivo, incluso este puede verse influenciado positivamente y además con un beneficio adicional que es la mejoría en las variables de calidad de agua las cuales afectan en gran medida el desempeño productivo. Los peces del T1 registraron una tasa específica de crecimiento de 7,6 %/día similar a la del T2 la cual fue de 7,3 %/ día. Se ha reportado para pacú Piaractus mesopotamicus cultivado en biofloc tasas de crecimiento de 1,93 a 2,24 %/día¹ mientras que Bru (2016)⁹ registró tasas de crecimiento de 1,3 a 1,4 %/día para cachama blanca cultivada junto con tilapia en biofloc. El porcentaje de proteína bruta de la dieta pudo haber tenido una influencia sobre el desempeño de los peces. La cachama blanca, el pacú y la cachama negra Colossoma macropomum son peces de hábitos omnívoros y en condiciones experimentales tienen la capacidad de adaptarse muy bien a las dietas comerciales basadas en cereales, incluso con bajos niveles de proteína ^8,25. Gutierrez et al., (1996) reportaron que el requerimiento mínimo de proteína para obtener un óptimo crecimiento en juveniles de cachama blanca es de 28,8%¹⁶, sin embargo, Vásquez et al., (2011) demostraron que para juveniles es necesario un nivel de alrededor de 32% de PB en la dieta²⁶. Por otra parte para pacú se observó que aumentando el nivel de proteína de 22 a 27,1% se generó un efecto positivo en la ganancia de peso, siendo 27,1% el nivel recomendado para esta especie, mientras que para juveniles se recomienda un nivel del 26% de proteína bruta para suplir los requerimientos nutricionales¹⁴. Otros autores evidenciaron que la cacha-ma blanca puede tener mejores rendimientos que la tilapia nilótica en cultivo con biofloc utilizando niveles de proteína más bajos y sólo de origen vegetal ⁸.

El FCA mostró valores cercanos a 1 sin observarse diferencia estadística entre tratamientos (P>0,05). Esto permite evidenciar que en términos de rendimiento, el cultivo en biofloc no afectó negativamente la conversión alimenticia de la ca-chama blanca. El FCA obtenido se considera óptimo teniendo en cuenta que se empleó un alimento de origen vegetal con 24% de PB lo cual evidencia la eficiencia de la especie con el alimento suministrado. Obtener conversiones cercanas a uno con el uso de alimentos alternativos puede representar una ventaja económica en términos de menores costos de producción cuando se comparan FCA similares pero empleando mayores niveles de proteína. Para el cultivo de juveniles de pacú se han reportado FCA de 1,09 a 1,20 ¹, muy similares a los obtenidos en este estudio. Por su parte Bru (2016) ⁹ reportó FCA de 0,9 para cachama blanca cultivada junto con tilapia en sistema biofloc, valores similares han sido reportados para tilapias cultivadas en el mismo sistema¹⁹; incluso se han reportado FCA más bajos para esta especie alcanzando conversiones de hasta 0,83²⁰. Existen reportes de cultivo de tilapias en biofloc donde se ha logrado disminuir la ración hasta en un 20% sin sacrificar los rendimientos productivos y con una mejor utilización del alimento⁴. Sin embargo también existen estudios donde se registran factores de conversión más altos, para el caso de la carpa Carassius auratus cultivada en biofloc se observaron FCA de 2,04 a 2,72 utilizando diferentes relaciones de C:N, resultando un factor de conversión más bajo cuando la relación C:N fue 20:1 y más alto del grupo control, donde la relación C:N fue 10,8:1 ²⁷

A pesar de que los reportes de parámetros productivos y de crecimiento para Piaractus sp. en etapa de alevinaje y en etapa juvenil cultivados en biofloc son escasos, se han registrado ganancias diarias de peso de 2,11 g/día en pacú², de 2,33 g/día en juveniles de cachama blanca llevados hasta etapa de engorde²⁴.

Las tasas de sobrevivencia registradas en el presente estudio fueron satisfactorias cuando se comparan con cultivos comerciales pudiendo reflejar las óptimas condiciones del medio de cultivo, el bienestar y capacidad de adaptación de los peces. Se ha encontrado una sobrevivencia de cachama blanca en BFT de 92%²⁴.

El factor de condición encontrado en ambos tratamientos durante los muestreos y al final fue en promedio cercano o superior a 5, indicando un buen estado físico. El valor parece alto cuando se compara con lo reportado por Brú et al., (2017) cerca de 2. La explicación a esta diferencia en K es el peso de los peces, el presente estudio evaluó de 1g hasta 70 g, mientras que Brú et al., (2017) evaluó desde 39 g hasta casi 200 g.

Lo concreto es que los resultados del presente estudio, no muestran beneficios en el crecimiento de la tecnología BFT, más allá de lo que crece la especie en sistemas intensivos. Sin embargo es de resaltar que la BFT es una apuesta a la intensificación disminuyendo consumo de agua y espacio.

Conclusión

La aplicación de la tecnología biofloc permite mantener la misma densidad de peces y similares parámetros productivos entre los tratamientos con la ventaja que el tratamiento con biofloc permitió ahorrar hasta un 50% más de agua.