DESEMPEÑO DE
LOS MICROORGANISMOS EFICIENTES
EN EL CULTIVO DE
TILAPIAS1
Alexis
Fernando Gómez-Canto[1]; Dianeth Silgado-Torres[2];
América
García-Becerra[3]; Johana Gutiérrez [4]
RESUMEN
La actividad acuícola requiere agua constante y buena alimentación; debe
tener condiciones físicas y químicas, que permitan el desarrollo integral de
las especies cultivadas. El objetivo de esta investigación fue evidenciar en
nuestro medio acuático si, mediante el sistema Biofloc en tinas, se pueden
obtener crecimientos, ganancias de peso adecuados y baja mortalidad. Para ello,
se realizó seguimiento del control en campo y aplicación de pruebas sobre las
variables dependientes como pH, temperatura, cantidad de oxígeno disuelto,
nitrito, nitrógeno amoniacal, nitrato, alcalinidad, dureza, fósforo total y
turbiedad. De acuerdo con los resultados, no se encontraron diferencias significativas
en la ganancia de peso, crecimiento y bajo niveles de mortalidad, en las tinas
evaluadas, sin recambio de agua con microorganismos eficientes y la tina
testigo con recambio de agua. En conclusión, el sistema Biofloc es capaz de
mantener parámetros físicos y químicos del agua sin recambio y solamente adicionando
oxigeno artificial; por lo que se puede considerar una alternativa Ecoacuícola
limpia para los productores.
Palabras
claves: Biofloc, descomponedores, microorganismos eficientes, parámetros
físico-químicos.
PERFORMANCE OF EFFICIENT
MICROORGANISMS
IN THE CULTURE OF TILAPIAS
ABSTRACT
The aquaculture activity
requires constant water and good feeding; it must have physical and chemical
conditions that allow the integral development of the cultivated species. The
aim of this research was to demonstrate in the aquatic environment if the Biofloc
system in vats can obtain growth, adequate weight gains and low mortality. To
do this, monitoring of field control and tests on dependent variables such as
pH, temperature, amount of dissolved oxygen, nitrite, ammoniacal nitrogen,
nitrate, alkalinity, hardness, total phosphorus and turbidity were applied.
According to the results, there were no significant differences in weight gain,
growth and low mortality levels in the evaluated tanks, without water
replacement with efficient microorganisms and the control tank with water
replacement. In conclusion, the Biofloc system is capable of maintaining water
physical and chemical parameters without replacement and only artificial oxygen
is added; being considered as a clean Eco-aquaculture alternative for the
producers.
Key
words: Biofloc, decomposers,
efficient microorganisms, physical-chemical parameters.
INTRODUCCIÓN
Para conceptualizar la acuicultura, la Organización de las Naciones
Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO, 2019) la define como “El
cultivo de organismos acuáticos tanto en zonas costeras como continentales como
del interior que implica intervenciones en el proceso de cría para aumentar la
producción, por lo tanto, podemos considerar que esta actividad la cual no está
promovida como comercial, ni de grandes aportes económicos al país, se
convertirá en un movimiento de gran proyección al futuro como lo es en la
actualidad para otros países centroamericanos”.
Otra definición de acuicultura por Aguirre (2005), quien señala: “La
acuicultura es el cultivo de plantas y animales útiles en ambientes acuáticos
confinados, hechos por el hombre, donde estos organismos no pueden escapar y se
realizan la alimentación, reproducción, el crecimiento y cosecha de manera
controlada. Es una actividad interdisciplinaria como quiera que en ella
confluyen de manera integrada: biología, química, física, estadística, ingeniería,
economía y otras. Ejemplo: peces, camarones, caracoles, ranas, algas, arroz
bajo inundación, entre otros.”
Tradicionalmente,
en Panamá para que se desarrolle la acuicultura es necesario tener en la finca
un suministro de agua permanente, para recambio y oxigenación del estanque,
pileta o tina donde se practica la actividad acuícola y mantener saludable el
ecosistema, evitando posibles elementos de contaminación o afectación del
medio, así como, una suplementación adecuada que garantice la nutrición de los
organismos cultivados, lo cual se reflejan en el crecimiento y ganancia de peso
proporcional al tiempo de cultivo.
El utilizar
sustratos naturales y probióticos en el cultivo de Oreochromis sp. en un sistema de cero recambios
de agua realizado por Palma Ponce et al. (2018), llegaron a la conclusión que
“Los mejores resultados en un sistema Biofloc, dependerán del mantenimiento
adecuado de la calidad del agua dentro del cultivo, oxigenación continua para
mantener sólidos en suspensión distribuidos en toda la columna de agua y poder
ser consumidos por los peces”.
El informe de
la FAO (2020) señala que el estado mundial de la pesca y la acuicultura
expresa: “En 2018, la acuicultura continental produjo 51,3 millones de
toneladas de animales acuáticos, lo que equivale al 62,5% de la producción
mundial de pescado comestible cultivado, en comparación con el 57,9% en 2000”.
Esta situación es una
oportunidad de impulsar la actividad acuícola a niveles comerciales como una
alternativa de producción de las áreas rurales.
Esta
investigación pretende proporcionar datos técnicos, sobre el uso y
comportamientos del sistema Biofloc, en la ceba de tilapias rojas, como
descomponedor mejora las condiciones del agua en cuanto al contenido de materia
orgánica y sus estándar físico y químico, condiciones similares a las de un
estanque normal, a la vez contribuye con darle un mejor uso de las fuentes de
agua y evitar el uso inadecuado de los afluentes.
Biolfocs
Tehcnology, señala que Biofloc “son acumulaciones masivas de bacterias y otros
microorganismos que conforman unas estructuras amorfas de varios micrómetros
hasta varios milímetros llamados flóculos” (Avnimelech, 2015).
En el estudio se utilizó un producto denominado
descomponedores de material orgánico (DMO), cuyos microorganismos eficientes
permiten al cultivo de tilapias tener ganancia de peso, crecimiento, y
mortalidad sin diferencias apreciables en comparación con el control con
recambio de agua, además se demuestra que el costo de producción es acorde a la
producción de tilapias a un nivel comercial.
Los Microorganismos Eficientes (ME o EM), son
considerados un grupo de especies microbianas cuya presencia o inoculación en el suelo es capaz de
mejorar fertilidad física, química, biológica y resistencia a patógenos entre
otras (Ibáñez, 2011).
Esta
tecnología nace en Ryukyu Daigaku en Okinawa, Japón creada por Higa Teruo,
profesor de Horticultura en la década de los ochenta, relacionada con el uso de
los microorganismos eficientes (Ibáñez, 2011).
Cuando nos referimos a calidad del agua, según
Aguirre (2005), es “Cualquier característica del agua que afecta la
supervivencia, reproducción, crecimiento, producción o manejo de peces en
cualquier forma, los cuales se presentan diversos parámetros permisibles en el
cultivo de tilapias”.
Es importante recordar que el biofloc se basa en el
uso de inóculos, sustancia adicionada en el agua para acelerar la
descomposición de los nitritos, nitratos y amonio que son los residuos
orgánicos generados por los peces, se recomienda añadir melaza pues, funciona
como carbohidrato soluble para alimentación del biofloc y ayuda a controlar la
toxicidad del amonio; como señala Luis A. Jaimes, (comunicación personal,
2018), productor de tilapias de Caldas Colombia.
Un aspecto clave del estudio en la implementación
del Biofloc, son los sistemas de aireadores que ayudarán a una circulación
constante del oxígeno, el tiempo establecido para que los aireadores
permanezcan encendidos es de 24/7, de lo contrario la materia orgánica va al
fondo y se descompone afectando su cultivo y la producción.
Para una mejor funcionalidad de los ME, en un
cultivo acuícola, debemos tener presente la relación C: N, como lo señala
Kubitza (2011). “La relación C: N de los residuos dependerá mucho de los
niveles de proteína de la ración que sea utilizada. Cuanto mayor sea el
porcentaje de proteína, mayor será el tenor de nitrógeno en la ración,
resultando residuos con baja relación C: N.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se realizó esta investigación con una duración de
150 días (octubre 2019– marzo 2020), se evaluaron de tres tinas, dentro de las
instalaciones de Estación Dulce Acuícola de la Autoridad de los Recursos
Acuáticos de Panamá (ARAP, ubicada en el Instituto Nacional de Agricultura,
Corita, corregimiento de Santiago Este, distrito de Santiago, provincia de
Veraguas, con las coordenadas UTM (E 532166,31 – N 900173,87).
Las tinas circulares de concreto con superficie de
4,1 m3, dos de ellas denominadas PC 1 y PC 2 con Biofloc la PC 3
(Tina Control) sin Biofloc, pero con entrada de agua de recambio, cada una con
una población inicial de 190 alevines, a razón de una densidad de 47 alevines
de tilapias rojas por m3; con un peso promedio por alevín de 1,72 g
y una talla de 4,25 cm en promedio, sembrados el día 14 de octubre de 2019 y
culminando el 13 de marzo de 2020. A todas las tinas se les suministraba
aireación mediante un blower de ½ Hp, para la oxigenación artificial. La
especie utilizada en el estudio fue la Tilapia Nilótica (Oreochromis sp.) producidas en la estación ARAP
INA – Corita.
Sistema y dosis de Biofloc
En el desarrollo de esta investigación, se
utilizaron los ME de la empresa Agro Biológicos de Panamá (ABP) denominado
Descomponedor de Materia Orgánica (DMO), citando el catálogo Ficha Técnica
Bacter DMO para uso acuícola (2018), cuyos componentes son de los flóculos
bacterianos manipulados en laboratorio: Bacillus
subtilis, Bacillus spp, Bacillus
megaterium, Bacillus amyloliquefaciens, Lactobacillus y levaduras a una
concentración mínima de 1x10 9 (UFC/ml).
El DMO se caracteriza por estar formulada con diversas
cepas de microrganismos de los géneros Bacillus,
Lactobacillus y Saccharomyces, seleccionados como biocontroladores, biorremediadores y probióticos,
comunidades microbianas que reducen o eliminan especies patógenas, mejorando el
crecimiento y supervivencia de las especies acuáticas, consideradas métodos de
control biológicos.
La aplicación del Biofloc como medio de floculación
inicial de cada tina, se evaluó el desempeño de los microorganismos eficientes
(ME), en las piletas PC 1 y PC 2, antes de la siembra, además de la utilización
de un blower eléctrico (Figura 1).
El proceso de floculación, se mantuvo dando un
seguimiento diario y adecuación de las dosis de ME, según los resultados
preliminares de la evaluación de los parámetros físicos – químicos del agua,
recolectando datos detallados de los cambios correspondientes y la fijación de
dosis final del sistema en cada tina estudiada (Cuadro 1).
Esto significa que la dosis establecida en el
estudio donde se obtuvo mejores estándares en cuanto a nitrógeno amoniacal,
nitrito y nitrato, fue de 12 cc/m3 de agua, diluidos con 30 g de
melaza y 1,0 L de agua por tina.
Suplementación y tabla de alimentación
Desde el día uno hasta finalizar el estudio, se
estableció según tabla de alimentación el suministro de alimento, tomando en
cuenta los resultados de los controles biométricos de peso y tallas, se asignó
el porcentaje de la tasa de alimentación considerando el peso aproximado de las
tilapias. Estos suplementos suministrados contienen 45, 40 y 29% de proteína
por etapa del cultivo y en presentación de pellets flotantes.
Control biométrico pesaje
de las tilapias
Esta actividad permitió colectar, verificar y
determinar los datos de evaluación del peso mediante el muestreo biométrico que
consiste en el pesaje de las tilapias con el uso de bascula portátil o
electrónica digital en gramos, sumatoria y división del resultado entre la
cantidad de peces muestreados.
Para el cálculo de la ganancia de peso: 𝑃𝑥 = ∑𝑝𝑒𝑠𝑎𝑗𝑒/𝑛
Se procedió a verificar si los peces mantuvieron su
peso promedio, al final del tiempo en que se realizó la investigación (Figura 2).
La comprobación se realizó a través de una prueba
de medias referente a los pesos promedios al final del período.
Medición del crecimiento de las tilapias
Muestreo de las tilapias para medición del tamaño
(talla), con una regla en centímetros y cálculo de la sumatoria de las tallas
muestreadas y se divide entre el No. total, de la muestra.
Para el cálculo de la talla se determina
mediante: T𝑥 = ∑𝑡𝑎𝑙𝑙𝑎𝑠/𝑛
Verificamos si existe diferencia significativa entre las tallas
promedios de los peces al final de la investigación.
Nivel de significancia α = 0,05
Entre las tallas promedio de peces en las tinas en
las que se aplicaba la tecnología Biofloc y la tina que se le permanecía
suministrando agua, al nivel de significancia del 5% no mostraron diferencia
significativa (Figura 3).
Cálculo de la mortalidad
Se realizó mediante la observación diaria del
proyecto, en donde se anotaban la cantidad de tilapias muertas durante el día o
la noche, se recolectaron los datos y se restaba del lote original, calculando
el porcentaje de mortalidad respectivo.
Estimación matemática del porcentaje de mortalidad
y sobrevivencia existente:
% mortalidad = (No.
Peces muertos) x 100 = Total de peces existentes.
Para este control, tenemos una muestra de n = 30,
revisiones realizadas durante el período de estudio.
La comprobación se realizará a través de una prueba
de medias de la cantidad de peces fallecidos.
Los datos:
Las muestras son aleatorias e independientes y
fueron extraídas de una población aproximadamente normal con varianza
poblacional desconocida y diferentes.
Entre el número de peces muertos en las tinas en
las que se aplicaba la tecnología Biofloc no mostró diferencias significativas
con respecto a la tina con permanentemente suministro de agua, al nivel de
significancia del 5% (Figura 4).
Análisis de los parámetros
físicos y químicos del agua
Temperatura: Mediante el uso de una sonda multiparámetro, introduciendo el sensor al
agua por unos 45 segundos, se determina diariamente la temperatura del agua,
lecturas digitales.
ph: Este parámetro se calculó mediante el uso de la sonda multiparámetro,
introduciendo por 45 segundos el sensor al agua y se lee el resultado
digitalmente.
Cantidad de oxígeno
disponible (COD): Se analizaron los niveles
de COD, mediante el uso del reactivo TNT825, con el procedimiento que se
detalla a continuación:
a. Se
puso a funcionar el reactor, precalentando a 150° C, se cerró la campana o
escudo de seguridad frente al reactor.
b. Se
canalizó cuidadosamente 2,0 ml de la muestra en cada vial por pileta.
c.
Cerrando cada vial y se invirtió para
mezclar.
d. Se
colocó y calentó la muestra vial en el reactor durante dos horas.
e. Se
esperó 20 minutos y se retiró los viales, invirtiendo o mezclando dos veces.
f.
Dejar enfriar a temperatura ambiente en porta
tubos.
g. Limpiando
a fondo el exterior del vial e insertando la muestra en el soporte de la celda
del espectrofotómetro DR 1900, se presionó leer 2 y se anotó los resultados.
Nitrito: se determinó el nitrito de
bajo rango por el método de diazotización NitriVer 3. Con los siguientes pasos:
a.
Se utilizó la prueba 371 N,
llenando una celda con 10 ml de la muestra.
b.
Se agregó el contenido de
una almohadilla de polvo de reactivo NitriVer 3 Nitrito.
c.
Si el nitrito está
presente, se formará un color rosado, con el remolino al disolver la mezcla.
d.
Se inició el temporizador
del instrumento, comenzando un periodo de reacción de 20 minutos.
e.
Se colocó el instrumento DR
1900 en cero, y la pantalla mostró 0,00 mg/L NO2-N.
f.
Se limpió la muestra
preparada y se insertó en el soporte de la celda y se leyeron los resultados en
mg/L NO2-N.
Nitrato: se determinó el nitrato NO3-N de rango alto y medio
mediante el método de reducción con cadmio.
a.
Se inició el programa 355
N, Nitrato, HR PP, se llenó una celda con 10 ml, de la muestra.
b.
Se adicionó el contenido de
una almohada del reactivo en polvo NitraVer 5, se colocó el tapón en la celda
de la muestra.
c.
Inició el temporizador del
instrumento, midiendo el tiempo de reacción de 1 minuto.
d.
Se colocó el tapón de la
celda de la muestra, se agitó la celda vigorosamente hasta que expire minuto
del temporizador, algo de polvo puede no disolverse, pero no afectar los
resultados.
e.
El temporizador del
instrumento lleva el tiempo de 5 minutos de reacción, un color ámbar se muestra
si hay nitrato presente.
f.
Se colocó el instrumento
0,0 mg/L NO3-N. Se limpió la celda de la muestra preparada.
g.
Dentro de un minuto después
que expire el temporizador, se inserta la muestra preparada en el soporte de la
celda.
h.
Los resultados se muestran
en mg/L.
Nitrógeno amoniacal: se determinó del Nitrógeno Amoniacal, Cianuro de Amonio y Silicato de
Amonio.
a.
Se Llenó una celda con 10
ml de la muestra y se agregó el contenido de la almohadilla de silicato de
amonio en polvo a cada celda de muestra.
b.
Se colocó el tapón en la
celda de la muestra y se agitó para disolver el reactivo.
c.
El temporizador del
instrumento lleva el tiempo de reacción de 3 minutos.
d.
Después de expirar el
tiempo, se agregó el contenido de una almohada de polvo de cianurato de
amoniaco en cada celda de muestra.
e.
Se colocó el tapón de la
celda de la muestra y se agitó para disolver el reactivo.
f.
El temporizador del
instrumento llevó el tiempo de reacción de 15 minutos, para observar si se
presenta un color verde que indique si hay nitrógeno amoniacal.
g.
Se limpió el preparado de
la muestra y se insertó en el soporte de la celda y presentó el resultado en
mg/L de NH3-N.
Alcalinidad: kit de la alcalinidad
mediante la valoración por recuento de gotas.
a.
El tubo de medición se
llenó con la muestra y se vertió en la botella de mezcla.
b.
Se agregó una almohada de
Fenolftaleína en polvo y se mezcló el indicador. Si la solución es incolora, la
alcalinidad de la Fenolftaleína es cero. Pasar al paso (d).
c.
Si la solución no es incolora, agregue una solución estándar de ácido
sulfúrico 0,035 N por gotas, mezcle después de cada gota; cuente las gotas
hasta que el color cambie de rosa a incoloro. Multiplique el número de gotas
por 20 para obtener el resultado de alcalinidad de Fenolftaleína como CaCO3.
d.
Se agregó una almohada de
polvo Bromocresol Green-Methyl Red, para mezclar.
e.
Se agregó la solución
estándar de ácido sulfúrico 0,035 N en gotas. Se mezcló después de cada gota,
cuente las gotas hasta que el color cambie de verde a rosado.
f.
Se calculó el número de
gotas del paso 4 (si fue necesario) y el paso 7. Multipliqué el número total de
gotas por 20 para obtener el resultado de alcalinidad Total (naranja de metilo)
como CaCO3.
Dureza: método de conteo de gotas.
a.
Se agregó un tubo de
medición lleno de muestra a la botella mezcladora.
b.
También una almohadilla de
reactivo en polvo de dureza única a la botella para mezclar.
c.
Se añadió reactivo de
titulación de dureza 3 por gotas, cuente las gotas hasta que el color cambie de
rosa a azul, sostenga el gotero verticalmente, mezclas después de cada gota.
d.
Se calculó los resultados,
cada gota de reactivo dureza 3 equivale a 1 g por galón de dureza como
carbonato de calcio (CaCo3). El resultado puede expresarse en mg/L,
multiplicando el número de gramos por galón por 17,1.
Cloruro: método de titulación de
conteo de gotas con titulador de nitrato se plata.
a.
Se llenó el tubo de
medición con la muestra y se vertió en la botella de mezcla.
b.
Se agregó una almohadilla
del indicador Cloruro 2.
c.
Gire la botella hacia la
izquierda y hacia la derecha para mezclar.
d.
Se agregó la solución de
titulación de nitrato de plata por gotas mezclando en cada gota, se contaron
las gotas hasta que cambó a color rojo ladrillo.
e.
Se multiplicó el número de
gotas por 20 para obtener el resultado en mg/L.
Fósforo total: Se determinó el fosforo
total, rango alto mediante el método de ácido ascórbico. Donde se siguieron los
siguientes pasos: Configure el reactor DRB 200 a encendido, ajuste la
temperatura a 100° C.
a.
Se retiró con cuidado la
tapa del Dosicap Zip y la tapa del vial de prueba.
b.
Se usó una pipeta para
agregar 0,5 ml, de muestra al vial de prueba.
c.
Se giró la cremallera del
Dosicap para que el lado del reactivo quede en el vial de prueba, apriete la
tapa del vial.
d.
Se agitó el vial de 2 a 3
veces para disolver el reactivo en la tapa, se miró a través del extremo
abierto del Dosicap para asegurarse de que el reactivo se allá disuelto.
e.
Se insertó el vial en el
reactor DRB 200 precalentado, se cerró la tapa y se mantuvo el vial en el
reactor durante 1,0 hora.
f.
Cuando el temporizador
terminó, se retiró el vial del reactor, se colocó en una gradilla de tubos de
ensayo, se dejó que disminuyera el calor a temperatura ambiente.
g.
Se utilizó una pipeta para
agregar 0,2 ml de solución B al vial de prueba, se ajustó inmediatamente la
tapa del recipiente de la solución B.
h.
Se colocó el Dosicap C en
el vial, se apretó la tapa del vial se invirtió el vial de 2 – 3 veces e inició
el tiempo de reacción por 10 minutos.
i.
Pasado los 10 minutos, se
realizó la inversión del vial de 2 a 3 veces.
j.
Se limpió el vial, se
seleccionó en el reactor DR 1900 el programa 844, se insertó el vial en el
soporte de la celda y se realizó la lectura del resultado en mg/L de PO43-.
Costo de producción
El costo de producción para el cultivo de 500
tilapias en sistema Biofloc se estimó para un cultivo normal de 5 meses de
producción, tomando en cuenta la semilla de tilapia, biofloc, alimento, blower,
energía eléctrica y mano de obra.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Ganancia de peso y talla
Estos
resultados enfatizan citando a Rodríguez
Gómez y Anzola Escobar (2009). Señalan:
“Las diferentes variables que intervienen en un estanque como son las
relaciones tróficas. biocenosis establecidas, capacidad de reciclaje de los
nutrientes, autoproducción y autodepuración de los mismos y los parámetros
fisicoquímicos del agua determinan la variación, cantidad y calidad de los
organismos que viven en él. Toda especie tiene un rango óptimo para
desarrollarse normalmente, el cual está básicamente dado por la temperatura,
oxígeno, tipo y cantidad de nutrientes sólidos disueltos, salinidad. pH,
dureza, alcalinidad, etc.” Por estas razones entendemos que el ecosistema de
producción acuícola, permite la interrelación de los diversos componentes para
el desarrollo de las especies que habitan en él, sin embargo, podemos
considerar el Biofloc como un plus adicional natural que facilita el
descomponer los desechos del entorno y facilitar una mejor calidad del agua y
de sus parámetros fisicoquímicos, sin alterar significativamente el ecosistema,
permitiendo sus funcionabilidad y la adaptación de la tilapia a un sistema de
producción sostenible (Cuadro 2).