Composición y dinámica de los sedimentos en estanques de cachama blanca y tilapia roja

Composition and dynamics of sediments in fishponds with white cachama and red tilapia

Composição e dinâmica dos sedimentos em viveiros de pirapitinga e tilápia

Martha I. Yossa^1*
Gilma Hernández-Arévalo^2*
Walter Vásquez-Torres^3*
Johana P. Ortega^4*
Julio Moreno ⁵ ]]> Luis A. Vinatea-Arana^6*

1 Zootec, MSc, PhD, Instituto de Acuicultura de los Llanos-IALL
2MVZ, Esp, MSc, Dr
3Biólogo, MSc, PhD
4Tecn, Zootec
5Agrólogo
6Biólogo, MSc, PhD, Departamento de Acuicultura Universidad Federal de Santa Catarina, Brasil
* Grupo de investigación en alimentación y nutrición de organismos acuáticos-GRANAC, Facultad de Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales, Universidad de los Llanos
Email: granac.iall@gmail.com

Recibido: octubre 30 de 2014 Aceptado: noviembre 28 de 2014

El objetivo de este estudio fue caracterizar y comparar el sedimento de estanques piscícolas comerciales de cachama blanca y tilapia rojadurante dos ciclos productivos. El sedimento fue muestreado en tres puntos del estanque y para cada especie fueron seleccionados tres estanques al azar. La materia orgánica, el pH, el fósforo disponible, los macro y micronutrientes fueron comparados entre ciclos por especie. El sedimento de estanques con cachama no fue diferente entre ciclos, excepto en calcio (P<0.05), pH, potasio y cobre (P<0.01). Entre tanto, materia orgánica, fósforo disponible (P<0.05) y cobre (P<0.01) fueron las variables con diferencia significativa entre ciclos en los sedimentos de los estanques de tilapia. El valor medio de materia orgánica (1.8%) fue inferior en los estanques de tilapia lo que podría estar asociado con la acción bioturbadora de la especie que contribuye con el proceso de mineralización de la materia orgánica.

Palabras clave: materia orgánica, macronutrientes, micronutrientes, Piaractus brachypomus, Oreochromis sp.

Abstract

The objective of this study was to characterize and compare the sediment fish ponds commercial of cachama blanca and red tilapia during two productive cycles. The sediment was sampled at three points in the pond and for each species were selected three ponds at random. Organic matter, pH, phosphorus available, the macro- and micronutrients were compared between cycles per species. The sediment of ponds with cachama was not significant different between cycles, except in calcium (P<0.05), pH, potassium and copper (P<0.01). In the other hand, organic matter, available phosphorus (P<0.05) and copper (P<0.01) were the variables with significant different between cycles in the sediments of the ponds of tilapia. The mean value of organic matter (1.8%) was lower in tilapia ponds what could be associated with the action bioturbation of the species and contribute to the process of mineralization of organic matter.

Key words: organic matter, macronutrients, micronutrients, Piaractus brachypomus, Oreochromis sp.

Resumo

O objetivo deste estudo foi caracterizar e comparar os sedimentos dos viveiros comerciais de pirapitinga e tilápia para dois ciclos de produção. O sedimento foi amostrado em três pontos do viveiro e para cada espécie, foram selecionados aleatoriamente três viveiros. A matéria orgânica, pH, fósforo disponível, macro e micronutrientes foram comparados entre os ciclos por espécie. O sedimento nos viveiros de pirapitinga não diferiram entre os ciclos, exceto em cálcio (P<0,05), pH, potássio e cobre (P<0,01). Enquanto isso, a matéria orgânica, fósforo disponível (P<0,05) e cobre (P<0,01) foram as variáveis com diferenças significativas entre os ciclos em sedimentos dos viveiros de tilápia. O valor médio de matéria orgânica (1,8 %) foi mais baixa nos de tilápia e poderiam ser associadas com a ação bioturbadora da espécie que contribui para o processo de mineralização da matéria orgânica.

Palavras-chave: macronutrientes, matéria orgânica, micronutrientes, Piaractus brachypomus, Oreochromis sp.

Introducción

El municipio de Villanueva (4o57’N y 73o94’O) está localizado al sur del departamento de Casanare, sobre la parte baja del piedemonte de la cordillera Oriental en la Orinoquia, a orillas de los ríos Aguaclara y Perales, a 300 m.s.n.m., con temperatura promedio de 25,7°C. Su ubicación geomorfológica de terraza baja  ha permitido la mayor evolución de los materiales del suelo y de los ácidos orgánicos debido a que ha estado sometido a una mayor meteorización y liberación de elementos que lo acidifican, como hierro, aluminio y manganeso (Botero, 1999; Zapata, 2006). En esta región del Orinoco, por ejemplo, la naturaleza del suelo puede afectar significativamente la cantidad de nutrientes solubles en el estanque, reflejándose en la acumulación de óxido e hidróxido de hierro. Monitorear los compartimientos del estanque es importante, especialmente el del sedimento, porque allí se deposita la mayor parte de los contaminantes producto de las diferentes actividades humanas, del desarrollo de cultivos y del mismo suelo. Su calidad varía y se determina principalmente por el contenido de materia orgánica, potencial de hidrógeno, elementos minerales y potencial redox, entre otros (Boyd, 1995). El objetivo de este estudio fue caracterizar y comparar el sedimento de estanques piscícolas comerciales de cachama blanca (Piaractus brachypomus) y tilapia (Oreochromis sp.)durante dos ciclos productivos, explorando el contenido de elementos mayores y oligoelementos que proporcionan información útil para identificar fuentes de contaminación y entender estos procesos en la región de la Orinoquia colombiana.

Materiales y métodos

En una granja ubicada a 10 km de Villanueva, Casanare, Colombia, en los años 2008 y 2010, se realizaron análisis de sedimento en la explotación piscícola de ocho años de uso continuo. Se seleccionaron al azar seis estanques en tierra, de 1.600 m2 cada uno, tres de ellos cultivados con cachama blanca y los otros tres con tilapia. Todos los estanques se trabajaron bajo las condiciones habituales de manejo del productor (lavado y secado hasta por 15 días); aplicación de óxido de calcio (CaO),  cal dolomita CaMg (CO3), urea CO(NH2)2 y abono (gallinaza+bovinaza seca) a razón de 250, 500, 44 y 1375 kg/ha respectivamente; densidad de siembra de 2 y 3.5 peces/m2 para cachama y tilapia respectivamente; alimento comercial de la misma marca, iniciando el ciclo de producción con suministro de 45% de proteína y finalizando con 28%, recambio de agua diario entre 30 y 50%. El seguimiento se hizo durante dos ciclos productivos, en los cuales se realizaron 5 muestreos por ciclo y por estanque, con intervalos de 30 días.

Las muestras de sedimento fueron recolectadas en la capa superficial del fondo del estanque en tres puntos (entrada, centro y salida del agua). Como colector fue usado un tubo PVC de 2.5 cm de diámetro y 15 cm de largo, con orificios alineados lateralmente que permitió la salida del excedente de agua. Cada colector debidamente identificado fue acoplado a otro tubo de 1.5 m para llegar hasta el fondo. Las muestras se obtuvieron desde un bote para no disturbar el medio. Posteriormente las muestras fueron homogenizadas y empacadas en bolsas plásticas de cierre hermético, identificadas y transportadas refrigeradas al laboratorio de dinámica de nutrientes del IALL en la Universidad de los Llanos, donde fueron secadas en estufa a 55oC durante  48 horas.

Las muestras secas fueron maceradas hasta polvo fino, empacadas (100 gramos) en bolsas de papel y enviadas al Laboratorio de Suelos de la Universidad de los Llanos, donde se realizó un análisis completo de suelos (Tabla 1).

Las variables estudiadas en los estanques de cada especie fueron sometidas a análisis de varianza, incluyendo dentro del modelo el efecto fijo del ciclo de cultivo y el efecto aleatorio del día de muestreo anidado dentro del ciclo de cultivo. En el caso del Ca fue necesaria la transformación Log10 para garantizar la homogeneidad de varianzas y la normalidad del error. Para las variables Mg, K y Na se obtuvieron algunos valores por debajo del límite de detección, a los cuales se les imputó la mitad del límite de detección y se utilizó estadística no paramétrica (prueba de Kruskal-Wallis) para evaluar el efecto del ciclo de cultivo.

En los valores de Al (en las dos especies), Cu y B (en tilapia) se presentaron problemas de heterocedasticidad y no normalidad del error que no pudieron ser superados mediante la transformación Log10, por lo cual se optó también por realizar prueba de Kruskal-Wallis. Para identificar correlación entre las variables estudiadas del sedimento, se utilizó el coeficiente t de Kendall. Los análisis fueron realizados mediante al paquete estadístico R., development core team, 2007.

Resultados

Discusión

La composición del sedimento (Tabla 2) de estanques cultivados con cachama blanca no fue diferente estadísticamente entre ciclos, excepto en Ca (P<0.05), pH, K y Cu (P<0.01). Entre tanto, materia orgánica, P disponible (P<0.05) y Cu (P<0.01) fueron las variables con diferencia significativa entre ciclos en los cultivos de tilapia. La materia orgánica (2.3%) encontrada en los estanques de cachama fue superior a los de tilapia, en los cuales se presentó diferencia significativa (P<0.05).

Considerando que las prácticas de manejo y el suministro de alimento se realizaron indistintamente en toda la granja, la menor concentración de materia orgánica  en los estanques de tilapia podría ser explicada por la acción bioturbadora que realiza la especie al alimentarse y/o al construir sus nidos (Jiménez-Montealegre et al., 2002, Joyni et al., 2011), fenómenos que acabarían contribuyendo con la mineralización de la materia orgánica (Boyd y Tucker, 1992). Este hecho también fue evidenciado en cultivos comerciales de tilapia que reciben alto suministro de aditivos, sin embargo, la concentración de MO no cambia significativamente entre ciclos productivos y es inferior al 3% (Yossa et al.,  2012).

En términos generales, los valores de materia orgánica (1.5 a 2.4%) reportados para los estanques de las dos especies, estuvieron dentro del rango encontrado por Steeby y Hargreaves (2004) en sedimento de estanques de catfish, constatándose que la acumulación de materia orgánica en estanques es porcentualmente inferior a la derivada en sistemas de jaulas (Holmer, et al., 2003), lo que se podría interpretar como un sistema amigable con el ambiente (Yossa et al., 2011).

La concentración de P disponible fue similar para las dos especies, aunque presentó diferencia significativa (P<0.05) entre los ciclos de tilapia. Los valores de P aquí encontrados fueron superiores a los reportados en sedimentos de estanques de agua dulce (Boyd, 1995), donde la concentración media fue de 40 µg/g. El P puede estar presente en el sedimento en forma orgánica y/o inorgánica, siendo que los procesos geoquímicos y biológicos acostumbran a regular su disponibilidad, tanto en condiciones aérobicas como anaeróbicas, esta particularidad le permite al P su liberación y/o adsorción dependiendo de las condiciones del ambiente, el pH y la concentración de elementos como Ca, Fe, S. Por otro lado, el fósforo es un elemento con dinámica diferente en términos de adsorción, mineralización y disponibilidad (Reimer y Huerta-Diaz, 2011, Muendo et al., 2014) y dependiendo del pH, podría efectivamente ser aprovechado por los organismos. En suelos ácidos con alta concentración de Al, el P reacciona para formar compuestos altamente insolubles y ante la aplicación de cal se incrementa el pH, que, a su vez, disminuye la actividad del Al+3 permitiendo que se incremente la disponibilidad de P. Este hecho podría ser la causa por la cual, aunque el P forma parte de la materia orgánica y los compuestos químicos en general, no fueron encontradas correlaciones significativas con otros elementos (Tabla 3).

El aluminio en el sedimento tuvo concentraciones entre 20 y 26 µg/g, aunque sin diferencia significativa (P>0.05) entre los ciclos analizados. La presencia de Al puede ser atribuida a la acidez del medio, lo cual se corrobora en la correlación significativa (P<0.05) con el pH en los estanques de cachama y tilapia (Tabla 3).

Los valores de Ca y Mg fueron mayores en los estanques cultivados con cachama, con diferencia significativa entre ciclos (P<0.05) para el Ca; sin embargo, los valores fueron muy inferiores a los encontrados por Boyd (1995), hecho que podría ser explicado por la baja tasa de encalado y la pérdida de los elementos debido al alto recambio de agua practicado diariamente.

Elementos menores como Fe, Mn, Zn y Cu, son necesarios en pequeñas concentraciones para el crecimiento de plantas y animales, pero altas concentraciones pueden resultar tóxicas para los organismos (Boyd, 1995; Márquez et al., 2008). En este trabajo fueron encontradas altas concentraciones de hierro en los estanques de ambas especies, sin embargo, se presentaron diferencias altamente significativas (P<0.01) solamente en los estanques de tilapia. A la par, los valores de Fe fueron superiores a los reportados por Boyd (1995), con valor promedio de 140 µg/g en sedimento de estanques de agua dulce. Según Cuesta y Villaneda (2005) el hierro del suelo se encuentra en forma de óxidos e hidróxidos ferrosos, y que cantidades mayores a 50 µg/g son consideradas altas. La mayoría de estos complejos no son solubles en el agua, pero su solubilidad se incrementa a medida que el pH disminuye (Boyd, 2008).  En este estudio el pH del sedimento fue ácido en todos los estanques, con diferencia significativa (P<0.05) en los de cachama. La presencia de Fe se refleja en el color rojizo del sedimento y del agua de los estanques, sin embargo, no se ha evaluado la potencial toxicidad que podría causar a los animales cultivados. Cabe destacar que, a pesar de que el hierro pueda ser responsable también por la acidez de los sedimentos acuícolas, apenas en los estanques de cachama este presentó, aunque baja, una correlación significativa con el pH (t=-0.12, P<0.05), lo cual podría estar relacionado a la formación de complejos ferrosos (óxidos e hidróxidos).

El cobre en el sedimento de los estanques estudiados presentó una diferencia altamente significativa (P<0.01) entre ciclos de cultivo de ambas especies. Boyd (1995) menciona que la concentración de cobre en los sedimentos piscícolas puede verse influenciado por el aporte de sulfato de cobre, que se utiliza como tratamiento o profilaxis, y que Fe, Mn, Zn, Mo son nutrientes altamente variables en agua dulce, de allí la dificultad de realizar mayores análisis interpretativos. Con todo, los valores de este estudio para los metales pesados fueron inferiores a los reportados por Kumar, et al., (2011) en sedimentos de estanques con suministro de aguas residuales.

Durante los ciclos de producción piscícola hay acumulación de materia orgánica (Boyd, 1995), la cual puede afectar el ecosistema acuático receptor, porque la acumulación de sedimentos es uno de los principales efectos negativos de las prácticas de la acuicultura (FAO, 2006). Sin embargo, el incremento en materia orgánica en los estanques, considerando el límite superior,  no superó el 0.6%, a pesar de ser estanques con 8 años de uso continuo y no haberse realizado remoción de sedimentos entre los ciclos analizados. Con este resultado se podría suponer que estos estanques tampoco acumulan grandes cantidades de materia orgánica, y que la acumulación aquí estimada no estaría relacionada con la edad de los estanques, ni con la densidad de siembra de los peces, como expuesto por Thunjai et al., (2004) y Boyd et al., (2010). 

En el contexto de los efectos de la acuicultura, las políticas globales de gobernanza designaron la responsabilidad ambiental de los cuerpos de agua en los países. En Suramérica, Brasil tiene estipulados valores permisibles para calidad de agua (CONAMA, 2005), pero no incluye la calidad de los sedimentos. En Colombia, aunque existe preocupación por conocer el grado de contaminación que la materia orgánica oriunda de la piscicultura cause, los estudios sobre los sedimentos piscícolas son incipientes (Yossa et al., 2012, Hernández et al., 2010, 2009) y no hay una normatividad que indique los valores permisibles en cultivo. Otro agravante en el contexto de los sedimentos piscícolas es que, aunque se reconoce el papel que desempeña el sedimento en el sistema productivo, pocas propiedades son consideradas debido a que los análisis de suelo son estandarizados apenas para suelos agrícolas, y este mismo procedimiento es aplicado a los suelos y sedimentos de los estanques acuícolas, lo que repercute en su interpretación (Boyd y Tucker, 1992; Márquez, et al., 2008). En este estudio se abarcó el análisis completo de los sedimentos piscícolas en aras de proporcionar un reporte cuantificable sobre la composición del sedimento en la región de la Orinoquia Colombina, hecho que podría favorecer futuras aplicaciones de interpretación.

En este estudio se abarcó el análisis completo de los sedimentos piscícolas en aras de proporcionar un reporte cuantificable sobre la composición del sedimento en la región de la Orinoquia Colombiana, hecho que podría favorecer futuras aplica¬ciones de interpretación.

Agradecimientos

Al Ministerio de Agricultura y Medio Ambiente (MADR), Universidad de los llanos y Acuicultura Yavir por el financiamiento del proyecto Dinámica, convenio 057/2007.

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