Degradación y acumulación de materia orgánica en estanques

El manejo adecuado evita problemas

Una de las principales fuentes de materia orgánica en los estanques de acuicultura es el alimento no consumido.

Las principales fuentes de materia orgánica en los estanques de acuicultura son fertilizantes orgánicos, residuos de microorganismos producidos en el estanque – fitoplancton, zooplancton y bentos -, excrementos de animales de granja y piensos no comestibles. Una proporción relativamente pequeña de la materia orgánica total que se introduce en los estanques (generalmente menos del 10%) se obtiene en forma de peces, camarones u otros animales de granja recolectados. La materia orgánica restante se convierte en dióxido de carbono y agua por inhalación de cultivos y otra biota del estanque, se descarga en el efluente del estanque o se acumula en los sedimentos.

Muchos productores creen que los altos niveles de materia orgánica en el fondo del estanque afectarán la condición de los sedimentos y la calidad del agua durante las cosechas futuras. Aunque este punto de vista es cierto, la materia orgánica se descompone rápidamente y su acumulación no suele ser tan grande como se suele pensar. Más importante aún, con un manejo adecuado, se pueden evitar los problemas con la acumulación de materia orgánica en los estanques.

Factores que controlan la degradación

El proceso de degradación microbiana de una sustancia orgánica está controlado por varios factores, que incluyen la temperatura del agua, el pH, la concentración de oxígeno disuelto y la composición química de la sustancia orgánica en sí. Las bacterias y otros organismos de descomposición descomponen la materia orgánica más rápidamente a 30-35 ° C; duplicar la temperatura entre 0-35 ° C generalmente duplica la velocidad de descomposición.

Las bacterias funcionan mejor en el rango de pH de 7 a 8,5. Cuando el pH es más bajo, es preferible descomponer el hongo al de las bacterias, especialmente si el pH es menor de 6. Los hongos no son tan efectivos para descomponer la materia orgánica como las bacterias porque convierten más materia orgánica en su biomasa. que las bacterias.

Los estanques de acuicultura se suelen encalar para mantener el pH del sedimento por encima de 7, la columna de agua suele tener mucho oxígeno disuelto y la materia orgánica de los estanques tiende a descomponerse fácilmente.

Las sustancias orgánicas con un contenido de nitrógeno más alto suelen ser más fáciles de descomponer que las sustancias orgánicas con un contenido de nitrógeno más bajo. Una razón es que la materia orgánica con un mayor contenido de nitrógeno contiene menos fibra, pero una razón igualmente importante es que los microorganismos en descomposición necesitan nitrógeno para producir células (biomasa). Un residuo orgánico que contenga entre un 3 y un 4 por ciento de nitrógeno puede descomponerse varias veces más rápido que uno que contenga entre un 0,5 y un 1 por ciento de nitrógeno. Por supuesto, los microorganismos pueden usar amoníaco o nitrógeno nítrico disuelto en agua para descomponer la materia orgánica con bajo contenido de nitrógeno. En los estanques de acuicultura, la materia orgánica suele ser baja en fibra y alta en nitrógeno, y cuando parte de ella está presente, el agua suele contener amoniaco y nitrógeno nítrico.

La situación ideal para la acumulación de materia orgánica en los cuerpos de agua es la baja temperatura y pH del agua, y el predominio de vegetación fibrosa, como las cañas bajas en nitrógeno. Éstas son las razones por las que las turberas se desarrollan en las marismas bajas, especialmente en los climas fríos.

Una buena práctica de gestión en estanques de acuicultura consiste en evitar concentraciones bajas de oxígeno disuelto mediante una aireación mecánica adecuada.

Descomposición en la columna de agua.

La descomposición de la materia orgánica tiene lugar en la columna de agua, pero gran parte de la materia orgánica sólida se deposita en el fondo del estanque. La degradación ocurre rápidamente en la capa de materia orgánica fresca que se acumula en el límite entre el sedimento y el agua. Por supuesto, parte de esta materia orgánica se mezcla con los sedimentos antes de que se descomponga o se cubra con sedimentos nuevos.

La columna de agua y la capa superficial del sedimento generalmente contienen varios miligramos por litro de oxígeno disuelto (condiciones aeróbicas), pero a una profundidad de unos pocos milímetros en el sedimento, la actividad microbiana reduce el oxígeno molecular (condiciones anaeróbicas). La descomposición aeróbica convierte completamente los compuestos orgánicos en dióxido de carbono y agua. Sin embargo, muchos microorganismos que pueden descomponer la materia orgánica de forma anaeróbica no convierten completamente los compuestos orgánicos en dióxido de carbono y agua, lo que da como resultado niveles más altos de residuos orgánicos que en el caso actual cuando la descomposición aeróbica es aeróbica. Sin embargo, hay otras bacterias anaeróbicas que pueden utilizar estos residuos orgánicos parcialmente descompuestos y eventualmente descomponerse en dióxido de carbono y agua, pero el proceso es lento. Por tanto, la presencia de oxígeno disuelto favorece la descomposición.

Tasas de degradación

Cuando una sustancia orgánica se descompone, sus componentes no se descomponen al mismo ritmo. Las proteínas, grasas y compuestos de carbohidratos simples se degradan más rápido que los componentes fibrosos como celulosa, ligninas, taninos y ceras. La mayoría de los residuos orgánicos se descomponen en unas pocas semanas o meses, pero parte del material permanece durante años. Además, los microorganismos de degradación secretan compuestos orgánicos y mueren cuando se vuelven orgánicos. La excreción de microorganismos y residuos resistentes de materia orgánica degradable forman grandes moléculas complejas de sustancias húmicas en los suelos terrestres. La materia orgánica análoga al humus también se acumula en los sedimentos de los estanques de acuicultura. Este material se descompone muy lentamente en comparación con la materia orgánica fresca depositada en el fondo durante la acuicultura. El destino de la materia orgánica en los estanques se ilustra en la Figura 1.

Figura 1: Destino de la materia orgánica que conduce a los estanques.

Sustancias orgánicas y lodos en estanques de acuicultura

Los estanques de acuicultura se suelen encalar para mantener el pH del sedimento por encima de 7, la columna de agua suele tener mucho oxígeno disuelto y la materia orgánica de los estanques tiende a descomponerse fácilmente. Alrededor del 90 por ciento de la materia orgánica que ingresa al estanque durante el cultivo generalmente se descompone al final del ciclo de cosecha. Parte del resto se vierte en el estanque durante el drenaje, pero una pequeña parte permanece en el sedimento. Cuando los estanques se secan entre cultivos, la mayor parte de la materia orgánica fresca restante se descompone.

En los estudios de estanques de la Universidad de Auburn, que contenían alrededor de 0,2 a 0,5 por ciento de carbono orgánico inmediatamente después de la construcción, había de 2 a 3 por ciento de carbono orgánico después de dos o tres años de uso. Aunque el sedimento nunca se eliminó, la concentración de carbono orgánico en los estanques de edades comprendidas entre los 25 y los 50 años fue solo del 2-3 por ciento. Sin embargo, la materia orgánica se acumula en las especies de acuicultura, ya que la profundidad del sedimento se acumula en las partes más profundas de los estanques, por lo general alrededor de 1 cm por año en promedio. Solo la capa de sedimento superior de 4 a 5 cm de largo intercambia sustancias con la columna de agua y la mayor parte de la materia orgánica altamente reactiva en la superficie del sedimento se descompone entre cultivos.

La revisión es que la materia orgánica acumulada no suele causar problemas en los estanques con el tiempo. Sin embargo, durante un cultivo en particular, la descomposición de materia orgánica fresca da como resultado una demanda significativa de oxígeno. Como resultado, existe un límite en la cantidad de materia orgánica que se puede agregar a los estanques sin causar problemas con bajas concentraciones de oxígeno disuelto durante el cultivo en la línea de flotación del sedimento o en la columna de agua. La aireación mecánica es necesaria para aumentar la velocidad de descomposición de la materia orgánica durante el cultivo. Por supuesto, los estanques se volvieron más bajos debido a la sedimentación y, después de años, es necesario eliminar el sedimento.

Agregar piedra caliza a los estanques con agua ácida y suelo del fondo ayuda a manejar los problemas de materia orgánica y calidad del agua.

No hay evidencia de que la remoción rutinaria de sedimentos sea necesaria después de cada cosecha, como se hace a menudo en los estanques camaroneros. Incluso el secado convencional habitual de los estanques después de cada cosecha es más útil para el drenaje (control de enfermedades) que para mejorar la calidad de los sedimentos. Un estudio reciente mostró que no hubo diferencias en la supervivencia y producción de camarón entre cultivos secos y hasta 12 en estanques que se secan cada año en comparación con los estanques cosechados, rellenados inmediatamente y no dejados secar.

Perspectivas

Para minimizar los problemas de calidad del agua debido a la materia orgánica, las mejores prácticas para el manejo de estanques son evitar la fertilización excesiva, que puede conducir a una sobrecarga de fitoplancton, minimizar el alimento no consumido cuando se alimenta bien y garantizar una buena tasa de conversión alimenticia. aplicar materiales de encalado en estanques con agua ácida y suelos de fondo y evitar concentraciones bajas de oxígeno disuelto limitando la intensidad del cultivo o mediante una adecuada aireación mecánica. Después de cada cosecha, la remoción de sedimentos no es necesaria en la mayoría de los estanques, pero puede ser necesario redistribuir o remover el sedimento si llega a ser tan profundo que reduce el volumen del estanque o interfiere con el manejo. Además, no existen estudios confiables que demuestren que se necesita un aumento bacteriano (tratamiento probiótico) para promover la descomposición de la materia orgánica en los estanques.

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