Caracas, 17.1.2020.- La acuicultura se sustenta en la producción primaria, constituida por una cadena trófica en donde las especies cautivas consumen fitoplancton seguido de presas vivas aportadas por el zooplancton (Tacon, 2002). En el primer eslabón, el fitoplancton integra diversos grupos de algas microscópicas, destacándose las “diatomeas” por su competitividad y capacidad de producir biomasa con un alto valor nutricional, la cual es utilizada inicialmente como una fuente económica de alimento (Brown et al., 1997; Shields y Lupatsch, 2012).

Las diatomeas transforman la energía lumínica en energía química a partir de agua, CO2 o HCO3– (Young et al., 2016) y una serie de nutrientes esenciales que regulan su crecimiento (Falciatore y Bowler, 2002). Entre los nutrientes más importantes se incluyen: nitrógeno (N), fósforo (P), silicio (Si) y hierro (Fe) solo en condiciones muy particulares (Falkowski et al., 1998).

Nutrientes esenciales. Funciones y formas químicas de absorción

El nitrógeno (N) es el factor más limitante para la producción primaria (Falkowski, 1997), particularmente de diatomeas. Es necesario para la división celular, la síntesis de azúcares, proteínas, clorofila y ácidos nucleicos (Hockin et al. 2012; Wu et al. 2014; Li et al. 2015). Es absorbido como nitrato (NO3), amonio (NH4+), nitrito (NO2), urea y aminoácidos (Sivasubramanian y Rao, 1988; Von Rückert y Giani, 2004). Las diatomeas prefieren el N en forma de NO3 (Boyd, 2014) y responden rápidamente a su aplicación, haciéndose más competitivas respecto de otros grupos de fitoplancton (Stolte y Riegman, 1995; Donald et al., 2011; Hockin et al., 2012). Algunas especies indeseables como las “cianobacterias” (antes se clasificaban como algas verdes-azules, pero son bacterias que realizan fotosíntesis) tienen preferencia por el amonio y la urea (Herrero et al., 2001; Valladares et al., 2002; Boyd, 2014). Los estanques de acuicultura suelen tener mayores concentraciones de NH4+ que de NO3, lo cual promueve el crecimiento de cianobacterias en detrimento del predominio de algas diatomeas (Boyd, 2014). El NO3 es absorbido directamente por las microalgas, mientras que las otras formas químicas sufren transformaciones que reducen la concentración de oxígeno (O2), generan compuestos tóxicos (NH3 y NO2) y tienden a disminuir el pH del agua (Boyd, 1997; Finlay et al., 2010). Los excesos de N en relación con los niveles de P también favorecen la preponderancia de cianobacterias (Cook y Clifford, 1998).

El P por su parte, mantiene el sistema energético y la selectividad de las células. Es un mineral esencial para la síntesis de fosfolípidos y las algas lo absorben en forma mineral como iones fosfato (HPO4= y PO4-3) (Lin et al., 2016). El P promueve el crecimiento de diatomeas bentónicas, pero es objeto de procesos de fijación en los sedimentos que disminuyen su disponibilidad en la columna de agua (Vass et al., 2015; Boyd, 2018). La literatura recomienda mantener una concentración de fósforo (P) entre 0,1 y 0,3 ppm (Cook y Clifford, 1998; Boyd, 2018). Por el contrario, los excesos provocan la multiplicación de cianobacterias y la eutrofización de las aguas (Vass et al., 2015).

En cuanto al silicio (Si), se afirma que es el nutriente esencial más limitante para el crecimiento de las diatomeas (Martin-Jézéquel et al., 2000) y se requiere en cantidades similares a las del N (Boyd, 2014). Es absorbido como ácido monosilícico (H4SiO4), siendo indispensable para la formación de las paredes celulares (frústulos), la mitosis y la síntesis de ácidos grasos (Martin-Jézéquel et al., 2000), que constituyen una importante fuente de energía en la cadena de alimentación. El Si se debe aplicar en aguas con menos de 1 ppm –parte por millón- (Cook y Clifford, 1998).

Foto: Aplicación de fertilizantes solubles en la compuerta de la piscina y el transporte de nutrientes disueltos desde dicha compuerta al resto de la piscina siguiendo el flujo de agua. Cortesía Cathequim.

 

Alcances de la nutrición mineral en la producción primaria

La productividad primaria aumentacon una nutrición adecuada (Cook y Clifford, 1998; Tacon, 2002; Boyd, 2018) a que se puede estimular la proliferación de diatomeas, mediante el uso de fertilizantes inorgánicos de alta solubilidad que garanticen una disponibilidad inmediata y una distribución uniforme. La fracción nitrogenada de estos productos debe ser preferiblemente nítrica (NO3) para una absorción directa sin transformaciones que disminuyan la calidad del agua. La aplicación de NO3 en el fondo de las piscinas induce la formación de una capa oxidada que actúa como un filtro para evitar el ascenso de gases tóxicos como amoníaco (NH3) y sulfuro de hidrógeno (H2S) hacia la columna de agua (Boyd et al., 2002). El aumento de biomasa mediante la nutrición mineral incrementa indirectamente la concentración de oxígeno y limita la penetración de luz hacia el fondo, restringiendo el crecimiento de cianobacterias y algas filamentosas, lo cual también crea un ambiente más confortable para el desarrollo del camarón (Cook y Clifford, 1998).

Relaciones entre los principales nutrientes

Las proporciones relativas de los nutrientes suministrados al fitoplancton pueden ser una fuerte presión de selección que determina las comunidades de fitoplancton y afecta el rendimiento de biomasa (Hecky y Kilham, 1988). La influencia de las relaciones entre los minerales inorgánicos en lugar de sus cantidades absolutas se ha estudiado en laboratorio y a nivel de campo (Gilpin et al., 2004). Muchos de estos trabajos se han centrado en la relación N:P (Hecky y Kilham, 1988; Egge y Heimdal, 1994; Jacobsen et al., 1995; Downing, 1997). La aplicación simultánea de N y P incrementa paralelamente la producción de biomasa en un 20-25% (Boyd, 1997).

Se especula que la relación N:P ideal para el crecimiento del fitoplancton debe ser de 15-16:1 (Redfield, 1932; 1958). Además, frecuentemente se asume que el crecimiento de microalgas en ecosistemas marinos está limitado por el N, mientras que en agua dulce esa tendencia se atribuye al P (Hecky y Kilham, 1988), lo cual supondría una relación N:P mucho mayor en agua salina que en agua dulce. Existe la creencia de que las diatomeas aumentan su abundancia en proporción a otras algas planctónicas al incrementar la relación molar N:P. Sin embargo, esta hipótesis aún no ha sido demostrada (Boyd, 2014). A pesar de tales argumentos, a nivel experimental se han obtenido altos contajes de células con el predominio de diatomeas utilizando relaciones N:P en un rango de 8-11:1 (Jaime-Ceballos et al., 2007; Karthikeyan et al., 2013).

Por otra parte, la disponibilidad de Si y su proporción con el N son factores de gran importancia para obtener una mayor proliferación de diatomeas (Sommer, 1994; Gilpin et al., 2004; Boyd, 2014). Algunos autores han reportado aumentos de crecimiento en varias especies de diatomeas con relaciones N:Si entre 0,5 y 1:1, mientras que con mayores proporciones tiende a reducirse el número de células por mililitro de agua (Gilpin et al., 2004; Yang et al., 2014).

Foto: Aplicación de fertilizantes solubles en la compuerta de la piscina y el transporte de nutrientes disueltos desde dicha compuerta al resto de la piscina siguiendo el flujo de agua. Cortesía Cathequim.

 

 Dosis, forma y momento de aplicación de nutrientes

Las dosis de cada nutriente a aplicar van a depender de la composición química del agua. No obstante, si no se dispone de un análisis de agua, se sugiere iniciar el programa con el suministro de P, para lo cual es recomendable mantener la concentración propuesta en la literatura (0,1-0,3 ppm), que es equivalente a una cantidad de 3 a 9 kg de P2O5/ha en una columna de agua de 1,3 m de profundidad. Como complemento, se requiere la aplicación de una dosis de 13 a 39 kg de N/ha en forma de NO3 hasta alcanzar una relación N:P de 10,5:1. Todo el P debe ser aplicado en el fondo previo al llenado de la piscina y de 4 a 5 días antes de la siembra de las postlarvas a fin de generar un adecuado bloom de microalgas. Es conveniente que la cantidad total de N sea fraccionada en 2 o 3 aplicaciones durante las 4 primeras semanas del ciclo, recomendándose el uso de un fertilizante nitrogenado que también contenga Si para equiparar su relación molar con el N. En la producción comercial de camarones, se espera que el manejo propuesto pueda producir un peso promedio mínimo de 2,5 gramos a los 30 días de la siembra de las postlarvas.

Finalmente, se debe reseñar una evaluación preliminar en la producción masiva de algas diatomeas llevada a cabo en el municipio Tocópero del estado Falcón, en donde se logró aumentar la síntesis y acumulación de biomasa en 16 % al comparar la solución de Guillard f/2 preparada con una marca estándar importada contra una alternativa nacional que combinó el uso de dos formulaciones minerales de alta solubilidad a base de N, P y Si, tal como se describe en el siguiente cuadro:

Tratamientos Relaciones Aportes de

N-P-Si (ppm)

Número de células/ml
  N/P N/Si   Tanque 3 Tanque 20 Tanque 21 Tanque 22
f/2 standard 10,4:1 13,7:1 1,24-0,12-0,09 900.000 1.050.000 900.000
CatheSrimp

NiSi-NiSi+P

10,4:1 4,1:1 1,24-0,12-0,3 1.100.000

                                                                                                                   NiSi: NitraSílice; NiSi+P: Nitra Sílice+fósforo

 En la mencionada prueba, el desempeño de la marca nacional redujo en paralelo los costos de fertilización en un promedio de 60 % respecto del producto importado.

Autor: Ing. Agr. Marcos L. Rengel. Gerente Técnico de Nutrición Vegetal, Cathequim, C. A.

 Correo electrónico: marcos.rengel@cathequim.com

-Foto principal: Muestreo de camarones una semana antes de la cosecha en piscinas fertilizadas con N, P, Si y micronutrientes. Cortesía Cathequim.

 

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