�Es posible disminuir la proteína en el alimento para peces en policultivo con perifiton?
Can protein content be reduced in fish meal used in periphyton-based polyculture?
�É possível diminuir o teor de proteína na ração de peixes em policultivo com perifiton?
Sandra Pardo-Carrasco1
Samir Bru-Cordero2
José J. García-Gonzáles3
1 MVZ, MSc, PhD. Facultad de Ciencias Agrarias, Departamento de Producción Animal, Grupo de Investigación BIOGEM, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.
2 Estudiante de Maestría en Ciencias Agrarias - Producción Animal, Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín.
3 Ingeniero acuícola, MSc en Biotecnología, Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Email: [email protected].
Recibido: Abril 30 de 2013. Aceptado: Septiembre 3 de 2013
Resumen
Con el objetivo de evaluar los efectos del perifiton sobre el desempeño del policultivo de tilapia nilótica (Oreochromis niloticus) y bocachico (Prochilodus magdalenae) se llevó a cabo un cultivo experimental durante 8 meses. Se usaron 12 estanques de 90m2 bajo condiciones semi-intensivas, a una baja densidad de siembra (2,6 tilapia/m2, 0,7 bocachico/m2). Los estanques no recibieron fertilización durante el periodo experimental. Como sustrato para el perifiton se instalaron verticalmente tubos plásticos negros de 1.2 m de largo y 6 cm de diámetro (B1=presencia, B2=ausencia) a una tasa de 3,3 tubos/m2. Se probaron dos estrategias alimentarias: suministro de un alimento con el 20% de proteína durante todo el cultivo (A1), y un plan comercial para peces, con niveles decrecientes de proteína: 38%, 32%, y 24% (A2)1; lo que se constituyó como un diseño factorial completamente aleatorizado, con tres réplicas por tratamiento. Se evaluó sobrevivencia (%), productividad neta (kg/ha) y conversión alimenticia con un ANAVA con un modelo lineal general (GLM); y peso (g) fue analizado usando ANAVA con un modelo de medidas en el cual el tiempo aparece como el tercer factor (muestreos mensuales). No se encontró interacción entre los factores estudiados (AxB, p<0.05) para productividad neta (kg/ha), ni para conversión alimenticia en ninguna especie. Hubo un efecto principal del factor A sobre la sobrevivencia de tilapia, pero no sobre los otros parámetros medidos. Hubo interacción entre el factor B y el tiempo para el peso del bocachico. El Bocachico que se cultivó con sustrato para perifiton ganó más peso en el mes 8. Esto es importante porque podría reducirse el contenido proteico en la dieta, disminuyendo costos y fuentes de contaminación. Tal vez estos resultados son posibles por la presencia de perifiton en el estanque. Esta podría ser una forma viable de disminuir la demanda de harina de pescado por la fabricación de alimento para peces.
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1 A1: es solo proteína del 20% durante todo el cultivo y A2: es el plan comercial que inicia con 38%, luego baja al 32% y termina con alimento del 24% de proteína.
Palabras clave: perifiton, tilapia, bocachico.
Abstract
In order to evaluate the effects of periphyton on the performance of the polyculture of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) and Bocachico (Prochilodus magdalenae) conducted an experimental cultivation for 8 months. Twelve 90m2 ponds were used in semi-intensive Cultivation conditions, at low stocking density (2.6 tilapia/ m2, 0.7 bocachico/m2). The ponds were not fertilised during the experimental period. Black 1.2 m long and 6 cm diameter plastic tubes were installed vertically, using 3.3 tubes/m2 spacing (B1=presence, B2=absence) as substrate for the periphyton. Two feeding strategies were tested; A1 involved fish meal containing 20% protein throughout the all time and A2 a commercial fish-meal plan having decreasing protein levels (38%, 32% and 24%). A completely randomised factorial design was used, having three repetitions per treatment. Survival (%), net productivity (kg/ha) and feed conversion ratio (FCR) were evaluated with ANOVA, using a general linear model (GLM); weight (g) was analysed using ANOVA with a model comparing means in which time appeared as the third factor (monthly sampling). No interaction was found between the factors studied here (AxB, p<0.05) regarding net productivity (kg/ha) or FCR for either specie. Factor A had the main effect on tilapia survival, but not on other parameters measured here. There was an interaction between factor B and time regarding bocachico weight. Bocachico cultured with substrate for periphyton gained most weight during month 8; this was important because it could lead to reducing protein content in the diet, thereby reducing costs and sources of contamination. These results were possibly due to the presence of periphyton in the ponds. The foregoing has highlighted a strategy for reducing the demand for high protein content fish meal by a periphyton-based system for fish culture.
Key words: periphyton, tilapia, bocachico.
Resumo
Visando avaliar os efeitos do perifíton no desenvolvimento do policultivo de tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus) e bocachico (Prochilodus magdalenae) levou-se um cultivo experimental durante oito meses. Usaram-se 12 viveiros de 90m2 em condiciones semiintensivas, com baixa densidade de estocagem (2,6 tilápia/ m2, 0,7 bocachico/m2). Os viveiros não receberam fertilização durante o período experimental. Como substrato para o perifíton foram instalados verticalmente canos plásticos pretos de 1,2 m de comprimento e 6 cm de diâmetro (B1=presencia, B2=ausência) a uma taxa de 3,3 canos/m2. Avaliaram-se duas estratégias alimentarias: fornecimento de ração com 20% de proteína durante todo o cultivo, e rações comníveis decrescentes de proteína (38%, 32, e 24%), A1 e A2 respetivamente; constituindo um desenho fatorial completamente ao acaso, com três repetições para cada tratamento. Foram avaliadas sobrevivência (%), produtividade neta (kg/ ha) efator de conversãoalimentar com ANAVA num modelo lineal geral (GLM); o peso (g) foianalisado usando ANAVA num modelo de medidas repetidas no tempo, este como o terceiro fator (amostras mensais). Nãose observou interação entre os fatores estudados (AxB, p<0.05) para produtividade neta (kg/ha) nem para o fator de conversãoalimentar para nenhuma das espécies. Houve um efeito principal do fator A sobre a sobrevivência da tilápia-do-Nilo, mas não sobre os outros parâmetros medidos. Houve interação entre o fator B e o tempo para o peso do bocachico. O Bocachico que foi cultivado com substrato para perifíton ganho mais peso no oitavo mês. Isto é importante porque o conteúdo protéico na ração poderia ser reduzido, diminuindo custos e fontes de poluição. Os resultados são possíveis, provavelmente pela presencia do perifíton no viveiro. Esta é uma possibilidade para diminuir a demanda de farinha de peixe para a elaboração de alimento para peixe.
Palavras chave: Perifíton, tilápia-do-Nilo, bocachico.
Introducción
El creciente número de habitantes en el planeta que demanda alimentos de origen acuático ha hecho necesarias la expansión e intensificación de la producción acuícola. El objetivo principal de estos incrementos es producir más organismos sin aumentar significativamente el uso de los recursos naturales básicos como agua y tierra y proporcionar una equitativa relación costo/beneficio generando sostenibilidad económica y social (Avnimelech, 2012).
La empresa acuícola demanda grandes volúmenes de alimentos balanceados. Para el caso colombiano, el alimento balanceado representa cerca del 60% de los costos de producción (Espinal et al., 2005). La FAO (2010) afirma que cerca de 6 millones de toneladas de pescado, provenientes de poblaciones naturales sujetas a presión pesquera, se emplean para fabricar alimentos concentrados, lo cual se constituye en el principal punto de insostenibilidad. De acuerdo con Tacon et al. (2011) el rápido crecimiento de la acuicultura se ha debido, en parte, a la disponibilidad y a la provisión en las granjas de materias primas dentro de los países con mayor producción. Sin embargo, advierten que de seguir el crecimiento de la producción a tasas anuales entre 8 a 10%, las materias primas necesarias para atender la demanda no alcanzarán, razón por la cual es perentorio estudiar alternativas económica y ecológicamente viables. Es necesario recordar que el mayor porcentaje de la producción mundial es asiática y se hace en sistemas extensivos, lo cual está cambiando hacia la intensificación en demandas de materias primas y recursos naturales, con todo lo que esto significa.
Una posibilidad de enfrentar este hecho es la acuicultura ecológica, que planea, diseña, desarrolla, monitorea y evalúa ecosistemas de cultivo que preserven y mejoren las formas y funciones del ambiente natural y social en el cual está instalado (Costa-Pierce, 2010). De esta forma concebir la acuicultura como un ecosistema viabiliza incluir dentro del estanque de cultivo organismos productores, consumidores, descomponedores y detritívoros, disponiendo una red trófica más completa. Entonces, la tilapia (consumidor), el bocachico (detritívoro), el perifiton autotrófico (productor) y el perifiton heterotrófico (descomponedor) dentro de un estanque de cultivo, probablemente sea una forma más eficiente de producir carne de peces, emulando un ecosistema natural. Un policultivo de peces con perifiton disponible cumple con las características definidas para la denominada acuicultura multitrófica integrada al relacionar varias especies de bajo nivel trófico, aprovechar áreas del estanque, establecer jerarquías alimenticias y realizar un adecuado reciclaje de nutrientes (Chopin, 2006). La tilapia tiene un régimen alimenticio herbívoro filtrador; tiene branqui espinas dispuestas para el filtrado de organismos planctónicos, terminación bucal que le posibilita el ramoneo o raspado de áreas en las cuales se fijan organismos autotróficos y heterotróficos de las comunidades perifíticas (El-Sayed, 2006). Por su parte, el bocachico es una especie de hábitos bentónicos, detritívora-iliófaga, con labios adaptados para el ramoneo (Mojica et al., 2002), en las ciénagas se alimenta del detrito proveniente de la descomposición de la materia orgánica aportada principalmente por la vegetación acuática (macrófitas) y en los ríos, de las algas que crecen adheridas a las rocas y troncos sumergidos (Mojica et al., 2012). Tilapia y bocachico son dos especies que utilizan diferentes nichos y que enriquecen la cadena trófica. De acuerdo con Rahman y Verdegem (2007) es posible incrementar la eficiencia del estanque de cultivo con una adecuada combinación de especies, en la densidad de siembra ideal y con una apropiada proporción entre ellas. Apoyando la propuesta anterior Bosma et al. (2011) dicen que es posible lograr un incremento en la producción colocando superficies sumergidas y el uso de especies que se ubiquen en diferentes niveles en la cadena trófica, creando sinergias que favorezcan el ecosistema artificial. Un ejemplo recientemente demostrado es que el perifiton estimula la presencia de fitoplancton en mayor cantidad y diversidad dentro del estanque (García et al., 2012).
Por lo anterior, establecer una producción imitando un ecosistema natural como el descrito anteriormente, permitiría disminuir la cantidad de insumos adicionados al estanque, así como ofrecer alimentos balanceados con menor nivel de proteína, lo que los haría más económicos. En consecuencia, se pretende evaluar el efecto de dos estrategias alimentarias utilizando sustratos perifíticos en el desempeño productivo de un policultivo de tilapia nilótica y bocachico.
Materiales y métodos
Este estudio contó con el aval del Comité de Experimentación Animal del Centro de investigación Piscícola (CINPIC), Universidad de Córdoba, Colombia (CINPIC 001 Febrero 16, 2009).
El estudio fue llevado a cabo en 12 estanques rectangulares en tierra de 90 m2 cada uno, con una profundidad de 1m, localizados en el municipio de Cereté, Córdoba-Colombia. Los estanques se prepararon previamente con secado, limpieza y desinfección con cal viva a razón de 50 g/m2 y no recibieron fertilizantes durante el experimento.
Se utilizaron alevinos de tilapia nilótica con homogeneidad en peso y talla y un porcentaje de reversión sexual superior al 90%. Los alevinos de bocachico se consiguieron en el Centro de Investigación Piscícola de la Universidad de Córdoba (CINPIC). Se sembraron 234 tilapias y 63 bocachicos en cada estanque, para una densidad de 2,6 tilapias/m2 y 0,7 bocachicos/m2 (densidad total 3,3 peces/m2 y 297 peces/unidad experimental). Ambas especies iniciaron con 1g de peso.
Diseño experimental
Se establecieron cuatro tratamientos, con tres réplicas cada uno, que obedecieron a una combinación entre dos niveles del factor estrategia alimentaria (Factor A) y el factor sustrato (Factor B), donde los niveles del factor A1 fue alimento con proteína bruta (PB) del 20% durante todo el experimento, y A2 fue un plan comercial con alimentos con niveles decrecientes de PB: 38%, 32% y 24% PB; el factor B contó con dos niveles: B1 (presencia de sustrato) y B2 (ausencia de sustrato). El sustrato ofrecióáreas adicionales del 67% en cada estanque para la fijación de comunidades perifíticas, que para el caso del presente trabajo consistieron en tubos plásticos de polietileno con 6 cm de diámetro y 1,2 m de longitud, a razón de 3,3 tubos/m2. Los tubosfueron suspendidos en forma vertical dentro de los estanques. Veinte días después, habiéndose verificado la fijación de perifiton en el sustrato, se colocaron los peces. El suministro del alimento inició con una tasa de alimentación del 12% de la biomasa estimada de tilapia (234 g por estanque al inicio del experimento) y disminuyó progresivamente de acuerdo al peso promedio hasta llegar a suministrar 1,1%. El tiempo de cultivo fue de ocho meses.
Monitoreo de la calidad del agua
Durante la fase experimental se registraron diariamente parámetros fisicoquímicos del agua: oxígeno disuelto y temperatura (YSI 550A, USA); pH (YSI 55, USA), y la transparencia con disco Secchi, entre las 08:00 y 09:00 horas y entre las 17:00 y 18:00 horas.
Parámetros productivos
Mensualmente se midió (ictiómetro graduado en milímetros) y pesó (Balanza Precisa, 5000D - 12000G, USA ± 0.1 g) el 10% de la población en cada estanque. En la cosecha final se contaron los peces de cada estanque para determinar la sobrevivencia y biomasa total (kg) por estanque. La sobrevivencia se calculó con la ecuación S=100 (Nt/No), en donde No= Número de individuos sembrados y Nt= Número de individuos cosechados. La biomasa total final del cultivo (Bt) se estimó mediante la fórmula Bt=Nt*Wt, en donde Wt= peso promedio de los individuos cosechados. La productividad se determinó como la biomasa total cosechada por hectárea (kg/Ha) y el factor de conversión alimenticia (FCA) se estimó con la siguiente fórmula FCA= Alimento suministrado total (kg)/Biomasa total (kg). Para la conversión alimenticia de las especies en cultivo, se realizaron dos procedimientos; en el primero, se consideró solamente la conversión de la tilapia, relacionando la biomasa total de tilapia con el consumo total de alimento en el estanque, sin atribuir nada de alimento al bocachico. En el segundo, se consideró la conversión de todo el estanque, dividiendo el consumo total de alimento del estanque en la biomasa total (tilapia + bocachico).
Análisis estadístico
Se usó el software SAS Institute Inc (2009) y se verificó el cumplimiento del supuesto de normalidad de los datos. Peso final (g), Sobrevivencia (%), productividad (kg/ha) y conversión alimenticia se evaluaron mediante ANOVA, usando el procedimiento GLM; mientras que el peso (g) se analizó mediante análisis de medidas repetidas, usando el procedimiento MIXED. Para el efecto, se evaluaron tres estructuras de covarianza: simétrica compuesta, sin estructura y autorregresiva de primer orden. Se eligió un nivel de significancia del 5%. En los casos en que se hallaron diferencias significativas, se llevaron a cabo las correspondientes pruebas de Tukey.
Resultados
En la Tabla 1 se presentan los valores promedios mensuales (± desviación estándar) de los parámetros fisicoquímicos del agua determinados durante el cultivo. Oxígeno disuelto, pH y temperatura se mantuvieron en límites aceptables para peces tropicales.
Se observó que el perifiton autotrófico solo se formó en los primeros diez centímetros del tubo sumergido, coincidiendo con los valores de la transparencia de los estanques (Tabla 1).
Los parámetros productivos finales del cultivo se presentan de forma independiente para cada especie (Tabla 2) y se observó, en forma general, que para ninguna especie hubo efectos de interacción entre los dos factores evaluados (AxB) (P<0,05). Se observó efecto del factor A sobre la sobrevivencia de tilapia (P=0,0183), pero no sobre los otros parámetros (peso, conversión alimenticia y rendimiento), tampoco del factor B sobre estos parámetros zootécnicos de ambas especies (Tabla 2).
El análisis con medidas repetidas mostró interacción entre el factor B y el tiempo para el peso en bocachico (P=0,0414) (Tabla 3). La Tabla 4 muestra de qué forma ocurrió esta interacción, indicando que para el mes 8 de cultivo los bocachicos en presencia de perifiton alcanzaron mayor peso.
Para el caso de tilapia no hubo interacción entre los factores A y B, ni de cada uno con el tiempo.
Discusión
Probablemente, la razón por la cual el factor B no tuvo efectos sobre el desempeño del policultivo, fue porque la cantidad de perifiton que se formó no fue suficiente debido a la baja transparencia del agua causada por sólidos en suspensión, básicamente arcilla. El perifiton requiere para su formación, además de nutrientes, la intensidad de la luz, y esta no fue suficiente en los estanques del presente estudio (Azimet al., 2003; Hobsonet al., 2009). Sahuet al. (2007) reportaron un número de células u organismos perifíticos entre 267,9-578,9 unidades/mm2, mientras que en el presente estudio los valores más altos fueron 37±3,5 unidades/mm2 y el Índice de diversidad del perifiton estuvo entre1,6±1,3 (García, 2012). La diversidad taxonómica y la abundancia del perifiton depende de una serie de factores como el hábitat y el tipo de sustrato (Biggs y Smith, 2002), la intensidad de la luz (Maltais y Vincent, 1997), la presión de ramoneo (Muñoz et al., 2000), la disponibilidad de nutrientes (Van der Grintenet al., 2004) y los disturbios físicos (Blenkinsopp y Lock, 1994). Se sugiere que la cantidad de perifiton establecido en los tubos no fue suficiente para causar efectos sobre el desempeño de los peces en policultivo. Es probable que el perifiton tenga un mejor desarrollo en aguas más claras, con 30 o 40 cm de transparencia.
El resultado más importante es la no diferencia entre el desempeño del policultivo con los dos niveles del factor A, es decir, bajo cualquier estrategia alimentaria el desempeño productivo fue igual. Para el caso de las especies cultivadas en las densidades empleadas, proporcionar un alimento con el 20% de proteína cruda durante todo el experimento fue igual a proporcionar niveles más altos de proteína como las que ofrecía el plan comercial (38, 32 y 24 % PB). Esto es importante porque el alimento con menor nivel proteico es más económico y menos contaminante. Este resultado puede ser posible por la presencia de perifiton.
Por otro lado, el bocachico es un comedor de fondo y la tilapia es una comedora descuidada ("sloppyfeeder") (Van der Meeret al., 1997); entonces, de acuerdo a lo asegurado por Bosma y Verdegem (2011), esta especie de nivel trófico inferior, el bocachico, puede aprovechar el alimento desperdiciado por la tilapia.
Por otra parte, el factor B interactuó con el tiempo e influenció positivamente el crecimiento del bocachico, al final del cultivo. Esto es posible porque el bocachico es visto consumiendo alimento balanceado durante las primeras semanas; después no se ve más llegando a la superficie, lo que supone que se dedique a sus hábitos bentónicos, detritívoros e iliófagos, seguramente consumiendo alimentos como perifiton.
El policultivo puede mejorar la eficiencia en el uso de los nutrientes adicionados al estanque, ya que se establecen diferentes nichos alimenticios por las especies, siempre y cuando se haga emulando lo que sucede en la naturaleza, evitando antagonismos entre especies (Rahman et al., 2006) y desequilibrios en las cantidades de cada especie en particular (Rahman y Verdegem, 2007). En el presente estudio es probable que la cantidad de bocachico haya sido muy alta, causando resuspensión de sólidos en la columna de agua por sus hábitos bentónicos (Azim et al., 2005; Yossa et al., 2009), lo que afectó la transparencia del estanque y a su vez la formación de perifiton (Rahman y Verdegem, 2007). Según Rahman y Verdegem (2007) los peces bentónicos producen una fuerte agitación en el fondo del estanque, incrementando la turbidez y facilitando el flujo de nutrientes a través de la cadena trófica (Milstein et al., 2006), aunque en excesos la situación de resuspensión puede afectar la productividad primaria. Por lo demás, es posible la cantidad total de peces fuese alta, 3,3 peces/m2 causando presión excesiva sobre la generación de perifiton; probablemente la presión de ramoneo fue superior a la capacidad de renovación del perifiton.
Este cultivo fue llevado a cabo sin renovación de agua, sin suministro de oxígeno o aire y sin el uso de fertilizantes; el sistema fue semi-intensivo, y es probable que el perifiton trabaje mejor en sistemas extensivos. Sin embargo, se podría mantener bajo condiciones de semi-intensivo y usar un alimento de bajo nivel proteico, con dos objetivos: alimentar los peces y fertilizar el estanque (restos de alimento no consumido) aumentando la disponibilidad de productividad primaria; con lo cual será necesario menos cantidad de alimento (Bosma y Verdegem, 2011) y se optimizará el reciclaje y la recirculación de nutrientes.
Bosma y Verdegem (2011) resaltan la influencia positiva que una especie puede ejercer sobre la disponibilidad de alimentos para otras especies. Incluir el bocachico dentro de este experimento con perifiton y tilapia obedeció a atender un abordaje ecosistémico de la piscicultura, el cual busca armonizar la actividad con el medio ambiente e incrementar su productividad a través de alternativas regionales y económicas, como es el caso del bocachico y del perifiton.
La industria acuícola está siendo presionada a reducir su dependencia de harina y aceite de pescado. Sin embargo, el efecto positivo del consumo de pescado sobre la salud humana está influenciado por la calidad de la proteína y el perfil de ácidos grasos en la dieta de los peces, y no todos los substitutos de harina y aceite de pescado tienen la misma calidad (Cheung y Sumaila, 2008), razón por la cual no se deben hacer únicamente pruebas de desempeño productivo, es necesario evaluar calidades composicionales en la carne de los peces al final del cultivo y las características organolépticas. De acuerdo con los resultados, parece ser que el perifiton es una buena estrategia para mejorar el desempeño del policultivo, especialmente con peces de bajo nivel trófico.
Esta es una posibilidad para disminuir la demanda de harina de pescado. El trabajo de Restrepo et al. (2012) mostró que el perifiton tiene una relación Ω6:Ω3 de 0,7 ± 0,007 y para Bocachico de 0,7 ± 0,1, y aseguran que el perifiton se entrevé como una apropiada fuente alimenticia para peces, rica en precursores de ácidos grasos Ω3. Lo anterior indica que perifiton podría convertirse en un complemento para las dietas balanceadas que no tengan como fuente proteica la harina de pescado.
Es necesario desarrollar más experimentos en agua más clara y con menor cantidad de peces bentónicos. También es necesario revisar la relación C:N para un mejor desarrollo del perifiton.
Se puede concluir que el perifiton presenta la posibilidad de disminuir la demanda de harina de pescado para la fabricación de dietas para peces de cultivo.
Agradecimientos
Este estudio fue financiado en su totalidad por el Proyecto código 234-2008U62189-6087, del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural-Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín y la Universidad de Córdoba.
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