Cómo los alimentadores automáticos de camarones impactan la calidad del agua y el suelo de los estanques de engorde en Ecuador

Results of two-stage tests show that dissolved oxygen is not evenly distributed in ponds, even with water exchange and operating mechanical aerators

Los alimentos acuícolas de camarón manufacturados son esenciales para el óptimo desarrollo y crecimiento del camarón a lo largo de su ciclo de cultivo, representando el principal costo operativo de las granjas camaroneras en América Latina durante la fase de engorde. Aunque la industria camaronera ecuatoriana es heterogénea en cuanto a sus diversas condiciones de producción, las inversiones considerables en nuevas tecnologías han sido una fuerza innegable detrás del crecimiento continuo de sus volúmenes de producción.

El principal impulsor detrás de la tecnificación de la producción de estanques es la automatización de la dispersión del alimento en los sistemas de engorde (es decir, alimentadores automáticos), lo que permite aumentos significativos en las distribuciones diarias de alimento y los insumos generales de alimento. En muchos casos, bajo las mismas densidades de siembra, el número de comidas diarias se extendió de 1 a 3 comidas por día a más de 100, y la entrada general de alimento aumentó en más del 50 por ciento al cambiar a alimentadores automáticos. En el contexto de los sistemas de producción de camarón ecuatorianos, los sistemas de alimentación basados en retroalimentación acústica son el ejemplo más evidente de los beneficios que ofrece la tecnología de alimentación automática.

En Ecuador, el camarón se produce típicamente a baja densidad (<35 ind./m2) en grandes estanques de tierra (>5 ha). En estos estanques, las áreas de alimentación (radio total alrededor de la unidad de autoalimentación sobre la cual se dispersa la alimentación) representan menos del 5 por ciento del área total del estanque. Aunque los camarones se mueven constantemente en el estanque, tener lugares de alimentación específicos genera una concentración de biomasa de camarón en varios momentos durante el día. Se espera que los camarones exhiban tasas metabólicas más altas en estas áreas debido a las actividades de alimentación, la digestión, el hacinamiento y posiblemente el estrés. En otras palabras, un sistema semi-intensivo general se segmenta en altas concentraciones en los lugares de alimentación (con biomasas de hasta 10 a 12 kg por metro cúbico) y grandes áreas en otras partes de los estanques con densidades de camarones mucho más bajas. Se espera que la concentración de insumos de alimento y la actividad de los camarones alrededor de los comederos automáticos podrían afectar potencialmente la calidad del agua y el suelo de estas áreas.

Además, muchas de las granjas camaroneras que cambian a comederos automáticos informan aumentos en la relación de conversión de alimento y un mayor riesgo de que los camarones mueran por asfixia hacia el final del ciclo, aunque rara vez observan una disminución en la demanda y el consumo de alimento. Por lo tanto, es importante comprender el efecto que la concentración de las actividades de alimentación tiene sobre la calidad del agua y el suelo, para que se puedan mejorar los protocolos de manejo.

El objetivo de nuestro estudio fue evaluar la calidad del agua (salinidad, temperatura, oxígeno disuelto) y del suelo (materia orgánica) dentro y fuera de las áreas de alimentación del estanque a lo largo de varios ciclos de producción. Tomamos muestras de estanques comerciales de camarón ubicados en dos ambientes diferentes (baja y alta salinidad) durante las dos estaciones climáticas de Ecuador. Todos los estanques se gestionaron utilizando la misma tecnología de alimentación y protocolos de producción.

Configuración del estudio

Nuestro estudio se realizó en dos etapas entre agosto de 2021 y marzo de 2022 en la Provincia del Guayas, Ecuador. La primera se realizó entre agosto y octubre de 2021 en una finca de baja salinidad (~5 ppt) en el sector de Taura, y la segunda se realizó entre octubre de 2021 y marzo de 2022 en una granja camaronera del sector Sabana Grande con salinidad ~30 ppt. La granja camaronera en el ambiente de baja salinidad recirculó entre el 15 y el 20 por ciento del volumen total de sus estanques todos los días dentro de la granja, mientras que la granja en el área de agua salobre intercambió alrededor del 15 por ciento del volumen total de sus estanques diariamente con el estuario cercano.

Cada estanque en el estudio estaba equipado con cuatro alimentadores acústicos pasivos (AQ1 Systems Pty. Ltd., Tasmania, Australia) colocados a unos 40 metros del dique y a 100-150 metros de la puerta de entrada de agua (Fig. 1). Además, todos los estanques tenían aireadores de rueda de paletas propulsados por diesel ubicados cerca de las áreas de alimentación, con el equivalente a 1.5 hp / ha en los estanques de baja salinidad y entre 1.1 y 3.2 hp / ha en la granja estuarina. Las dos granjas tenían diferentes estrategias con respecto a la colocación de los aireadores dentro de los estanques. En la granja camaronera de baja salinidad, todos los aireadores se ubicaron de tal manera que generaron un flujo de agua paralelo al dique con mínima influencia directa en la zona de alimentación, mientras que en la granja estuarina, los aireadores se instalaron diagonalmente al dique con su flujo de agua apuntando hacia las áreas cubiertas por los autoalimentadores.

Los tamaños de los estanques variaron de 8.0 a 11.3 ha y se sembraron a una densidad de 15 a 20 camarones por metro cuadrado. Todos los camarones en estos estanques fueron alimentados durante todo el ciclo de producción con el mismo alimento y siguiendo el mismo protocolo de alimentación (es decir, utilizando una mesa de alimentación durante las primeras tres o cuatro semanas y luego cambiando al sistema de alimentación acústica pasiva aplicando el mismo programa de alimentación). El rendimiento final en todos los estanques osciló entre 2.800 y 3.500 kg/ha. Finalmente, ambas granjas aplicaron diversos productos orgánicos e inorgánicos a lo largo del ciclo de cultivo, para evitar la acumulación excesiva de materia orgánica en los sedimentos del estanque y para ayudar a reducir el tiempo de secado entre ciclos de producción consecutivos. 

Muestreo en estanques

Cada estanque fue muestreado cada 15 días desde el tercero hasta el 14ésimo semana de cultura, entre las 10 a.m. y las 12 p.m. Se identificaron cinco estaciones de muestreo en cada estanque (Fig. 1): tres estaciones dentro del radio de dispersión de alimentación a 3 metros, 8 metros y 12 metros de la tolva principal conectada al hidrófono, y dos estaciones fuera de la zona de alimentación en dirección a la compuerta de salida de agua. La profundidad de la columna de agua en estas cinco estaciones de muestreo varió entre 0,9 y 1,2 metros.

En cada punto de muestreo, los parámetros de calidad del agua se midieron a profundidades de 0,2 metros, 0,6 metros y 0,8 a 1,0 metros, representando la superficie, el medio y el fondo de la columna de agua, respectivamente. La salinidad, la temperatura y las concentraciones de oxígeno disuelto y los niveles de saturación se midieron con un medidor de oxígeno YSI Pro 2030 (Yellow Springs, Ohio, EE. UU.).

Las muestras de suelo dentro del área de alimentación se compusieron de dos submuestras tomadas en cada punto de muestreo. Se recogió una sola muestra en cada una de las dos estaciones fuera del área de alimentación, luego se combinaron ambas y se analizaron como un único punto de referencia. Todas las muestras de suelo fueron analizadas en el laboratorio BioMar en Durán (Guayas, Ecuador) para determinar su contenido de materia orgánica según el método de ignición (Boyd, 1995).

Resultados y discusión

Región de baja salinidad (Taura), estación más fría

La salinidad del agua del estanque se mantuvo estable durante el estudio, con valores entre 4,7 y 5,6 ppt (5,2 ± 0,2 ppt), independientemente del estanque muestreado, la fecha de muestreo o la profundidad a la que se tomó la muestra. Esta salinidad es típica de la región de Taura y se considera que se encuentra en el extremo inferior del rango óptimo para el cultivo de camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei).

Las temperaturas del agua reflejan la estación fría en la costa ecuatoriana, con valores que fluctúan entre 24.1 y 26.8 grados-C al momento de las mediciones (10 a.m. a mediodía). En este caso, observamos una diferencia a lo largo del período de muestreo con un ligero aumento en la temperatura del agua superficial (+1.5 grados-C) a medida que nos acercamos al final del año, cuando generalmente comienza la estación más cálida en esta área de Ecuador. Además, las temperaturas del agua fueron más bajas en la parte inferior de la columna de agua en comparación con la superficie (diferencia de 0,3 grados-C en promedio; p = 0,001, análisis unidireccional de varianza, ANOVA). Esta diferencia de temperatura podría ayudar a formar dos capas separadas de agua, favoreciendo la aparición de diferencias en otros parámetros de agua entre la parte superior e inferior de la columna de agua (principalmente durante períodos de bajo movimiento de agua).

Los resultados de las mediciones de oxígeno disuelto se resumen en la Tabla 1. Observamos una estratificación del oxígeno disuelto en la columna de agua en el momento de las mediciones, con concentraciones más bajas en el fondo de los estanques. Esta diferencia se debe en parte a la menor tasa de fotosíntesis a medida que la luz se desvanece con el aumento de la profundidad en la columna de agua. Sin embargo, el déficit de oxígeno disuelto en el fondo del estanque es más marcado en los puntos de muestreo más cercanos al alimentador automático (3 metros y 8 metros), con solo dos de las 23 mediciones que presentan niveles de saturación del 65 por ciento o más, mientras que en los otros puntos de muestreo este nivel crítico se superó en 15 de las 45 mediciones.

Resultados y discusión

Región de baja salinidad (Taura), estación más fría

La salinidad del agua del estanque se mantuvo estable durante el estudio, con valores entre 4,7 y 5,6 ppt (5,2 ± 0,2 ppt), independientemente del estanque muestreado, la fecha de muestreo o la profundidad a la que se tomó la muestra. Esta salinidad es típica de la región de Taura y se considera que se encuentra en el extremo inferior del rango óptimo para el cultivo de camarón blanco del Pacífico (Litopenaeus vannamei).

Las temperaturas del agua reflejan la estación fría en la costa ecuatoriana, con valores que fluctúan entre 24.1 y 26.8 grados-C al momento de las mediciones (10 a.m. a mediodía). En este caso, observamos una diferencia a lo largo del período de muestreo con un ligero aumento en la temperatura del agua superficial (+1.5 grados-C) a medida que nos acercamos al final del año, cuando generalmente comienza la estación más cálida en esta área de Ecuador. Además, las temperaturas del agua fueron más bajas en la parte inferior de la columna de agua en comparación con la superficie (diferencia de 0,3 grados-C en promedio; p = 0,001, análisis unidireccional de varianza, ANOVA). Esta diferencia de temperatura podría ayudar a formar dos capas separadas de agua, favoreciendo la aparición de diferencias en otros parámetros de agua entre la parte superior e inferior de la columna de agua (principalmente durante períodos de bajo movimiento de agua).

Los resultados de las mediciones de oxígeno disuelto se resumen en la Tabla 1. Observamos una estratificación del oxígeno disuelto en la columna de agua en el momento de las mediciones, con concentraciones más bajas en el fondo de los estanques. Esta diferencia se debe en parte a la menor tasa de fotosíntesis a medida que la luz se desvanece con el aumento de la profundidad en la columna de agua. Sin embargo, el déficit de oxígeno disuelto en el fondo del estanque es más marcado en los puntos de muestreo más cercanos al alimentador automático (3 metros y 8 metros), con solo dos de las 23 mediciones que presentan niveles de saturación del 65 por ciento o más, mientras que en los otros puntos de muestreo este nivel crítico se superó en 15 de las 45 mediciones.

Reis, Comederos automáticos de camarones, Tabla 1

Como las áreas de alimentación y las áreas inmediatamente adyacentes tienen densidades de camarón más altas con una tasa metabólica individual más alta, estos también deben ser puntos críticos para el consumo de oxígeno. Los camarones son en su mayoría bentónicos; por lo tanto, no es sorprendente que la estratificación del oxígeno ocurra en estas áreas. Es importante tener en cuenta que, dado que todos los estanques fueron alimentados de 10 a.m. a 10 p.m., es probable que la concentración de oxígeno disuelto en el fondo del estanque cerca de los comederos automáticos no haya sido óptima para que los camarones conviertan el alimento durante las primeras dos o tres horas de alimentación.

Las concentraciones de materia orgánica medidas en los sedimentos se presentan en la Fig. 2. Los valores fluctuaron entre 2.1 por ciento y 5.9 por ciento (3.7 ± 0.8 por ciento) y 35 por ciento de las muestras presentaron concentraciones de 4.0 por ciento o más. Los niveles relativamente altos de materia orgánica en estos estanques se deben a varios factores, incluidas las altas tasas de alimentación y la historia agrícola de la tierra donde se encuentra esta granja camaronera relativamente nueva (~ 5 años de producción). Como tratamiento preventivo, los estanques recibieron varias dosis de biorremediadores cada semana, con especial énfasis en el tratamiento de las áreas de alimentación. Es posible que estos tratamientos, junto con los protocolos de aireación, ayudaran a prevenir una mayor degradación del suelo.

Región de agua salobre (Sabana Grande), estación más cálida

En esta granja, la salinidad del agua se mantuvo entre 27.0 y 29.0 ppt durante gran parte del estudio, independientemente de la profundidad a la que se tomó la muestra. Sin embargo, se observó una disminución a 23.0 ppt en la última semana de muestreo, reflejando el efecto de las lluvias acumuladas entre finales de febrero y mediados de marzo de 2022 en esta zona del Ecuador.

Las temperaturas del agua fluctuaron entre 24.4 y 30.8 grados C en el momento de las mediciones (10 a.m. a mediodía), sin diferencias significativas entre las tres profundidades del agua. Nuevamente, observamos una diferencia en la temperatura del agua superficial a lo largo del período de muestreo, con un aumento pronunciado (+5 grados-C) entre las primeras semanas de muestreo (noviembre de 2021) y el final del estudio (marzo de 2022).

Los resultados de las mediciones de oxígeno disuelto se presentan en la Tabla 2. En promedio, los niveles de saturación de oxígeno fueron más altos que para la granja camaronera en el sector de baja salinidad. Entre el 40 y el 80 por ciento de las lecturas mostraron niveles de saturación superiores al 65 por ciento en el fondo de los estanques. Estas mayores concentraciones de oxígeno disuelto reflejan, entre otros factores, la mayor luminosidad (y fotosíntesis) de la estación más cálida en comparación con la estación más fría.

En esta granja, no se observaron diferencias significativas entre las concentraciones de oxígeno disuelto en la superficie y la del fondo de los estanques. Un factor que podría haber contribuido a mantener una columna de agua más homogénea es la ubicación de los aireadores que apuntan al área de alimentación en esta granja camaronera. En un estudio de seguimiento, será importante medir el beneficio real de la orientación y ubicación de los aireadores en estos grandes estanques, no solo en la calidad del agua en el área de alimentación, sino también en los parámetros de producción (tasa de crecimiento del camarón y relación de conversión alimenticia).

Otro factor que ayuda a tener una columna de agua más homogénea es el hecho de que los estanques de camarón en el sector de agua salobre son menos profundos (0,3 a 0,4 metros menos de columna de agua que para los estanques en el área de baja salinidad). Sin embargo, es importante destacar que una columna de agua menos profunda representa un menor volumen de agua y por lo tanto una menor capacidad de suministro de oxígeno para el cultivo de camarón, lo que podría resultar en una mayor recurrencia de episodios de baja concentración de oxígeno durante el ciclo de cultivo.

Aunque no se observaron diferencias significativas, los resultados resumidos en la Tabla 2 sugieren tendencias similares en las dos granjas camaroneras, con menores concentraciones de oxígeno en el fondo de los estanques, así como dentro de las áreas de alimentación. Esta última observación se debe a la mayor biomasa de camarón alrededor de los comederos, alimentándose activamente durante las mediciones.

Reis, Comederos automáticos de camarones, Tabla 2

Las concentraciones de materia orgánica en los sedimentos de la granja camaronera en el área de agua salobre se presentan en la Fig. 3. Estas concentraciones fluctuaron entre 1.0 por ciento y 11.0 por ciento (2.6 ± 1.8 por ciento), con 15 por ciento de las muestras presentando valores de 4.0 por ciento o más. Los resultados promedio fueron ligeramente más bajos que para la granja de baja salinidad. Además, se observó una mayor variabilidad entre muestras del mismo estanque, así como entre muestras de diferentes estanques. Esta mayor variabilidad se explica en parte, por los años de uso del cultivo de camarón (más de 35 años de operación continua) y la constitución irregular del suelo en comparación con la otra granja.

Fig. 3: Cambios a lo largo del ciclo de cultivo de la concentración de materia orgánica (porcentaje) en los sedimentos de tres estanques ubicados en el área de agua salobre (Sabana Grande), a 3 metros, 8 metros y 12 metros del auto-alimentador, así como fuera del área de alimentación (punto de referencia).

Conclusión

El personal técnico de las granjas camaroneras en Ecuador asume que hay una mayor concentración de camarón alrededor de los comederos automáticos durante los períodos de alimentación. Ese conocimiento está respaldado por observaciones durante los muestreos poblacionales. Sin embargo, gran parte de la información sobre el uso de la tecnología en la cría de camarón se basa en el conocimiento empírico, celosamente protegido ya que se generó a partir de datos sensibles dentro de un mercado competitivo, como los rendimientos en la cosecha y la relación de conversión alimenticia. Los datos aquí presentados fueron generados durante un programa de muestreo sistemático junto con varios ciclos de cultivo y representan un primer intento de caracterizar las áreas de alimentación de grandes estanques de camarones equipados con comederos acústicos.

En ambas granjas camaroneras, en las estaciones de muestreo ubicadas fuera de las áreas de alimentación, observamos mayores concentraciones de oxígeno disuelto en el agua (en el medio y fondo de la columna de agua) y menores concentraciones de materia orgánica en los sedimentos. Para la mitad de los estanques muestreados, se observó un aumento de la materia orgánica a lo largo del ciclo de cultivo en las estaciones ubicadas más cerca de los alimentadores automáticos. Además, determinamos un aumento en el consumo de oxígeno disuelto en la mitad inferior de la columna de agua cerca de los comederos automáticos, debido a la alta concentración de camarones alrededor de las unidades de alimentación.

La tendencia actual es interpretar un déficit de oxígeno disuelto como un problema global en el estanque y generalmente se asocia con la noche y las primeras horas de la mañana. En cambio, los datos presentados aquí demuestran que el oxígeno disuelto no se distribuye de manera uniforme, a pesar de que el agua fluye dentro y fuera de los estanques o los aireadores están en funcionamiento. Además, los niveles de saturación de oxígeno podrían ser deficientes en la parte inferior de la columna de agua dentro de las áreas de alimentación, a pesar de tener sobresaturación en la superficie o niveles cercanos a la saturación fuera de estas áreas.

En cada punto y momento en un estanque de camarones, la concentración de oxígeno disuelto refleja el equilibrio entre los procesos que generan oxígeno (principalmente la fotosíntesis) y los diversos procesos que consumen oxígeno (respiración de la columna de agua, sedimentos y camarones). Ser capaz de asegurar niveles aceptables de oxígeno durante el ciclo de cultivo es importante para maximizar el uso de alimentos manufacturados por los camarones (alta tasa de crecimiento, baja relación de conversión alimenticia) y apoyar una rápida oxidación de compuestos orgánicos en el sedimento (lo que lleva a una menor probabilidad de acumulación de compuestos tóxicos y la propagación de bacterias patógenas como vibrios).

La implementación de mediciones en tiempo real de la concentración de oxígeno disuelto en las áreas de mayor concentración de camarones debería ayudar a controlar mejor este importante parámetro abiótico.

Los datos aquí presentados son un paso importante hacia la mejora de la eficiencia del cultivo de camarón bajo el modelo productivo implementado en América Latina.