Spatio-temporal variation in organic nitrogen and carbon in sediments associated with tropical submerged cage aquaculture

Abstract

The diminution of marine fish populations due to over-fishing has stimulated the increase of mariculture activities, including in cages located near the coast. However, these activities may be detrimental influence to marine sediments near the culture sites in coastal sites. The first open-ocean mariculture operation began during 2002 south of Culebra Island, Puerto Rico to culture the fish Rachycentron canadum and Lutjanus analis. The purpose of this study was to evaluate the concentrations of total organic nitrogen (TON), total carbon (TC), and organic matter (OM) in marine sediments near the mariculture site to determine the spatial and temporal dynamics of these nutrients during the first culture period. Results indicate significant differences in the concentration of TON between the cage and control sites. The L. analis cage had a higher mean concentration of TON (0.442 mg N/g) than the R. canadum cage (0.380 mg N/g) and control site (0.300 mg N/g). TC and OM mean concentrations were not significantly different; however, mean TC concentrations had fluctuations similar to those of the mean TON concentrations. TON and TC mean concentrations were significantly different over time, with an increase in the mean TON (0.66 mg N/g) and TC (199 mg C/g) concentrations from April 2003 to August 2003, with a peak in June 2003, which agreed with the increase in the mean monthly feed input at the culture site (12,947 kg) and the increase of wastes because the fish had reached a commercial weight (4.5 kg). Harvesting began in June 2003, so numbers of fish decreased during subsequent months. Organic matter decreased during June, but peaked during October 2003. Although the increase of the nutrient concentration is relatively low compared with other studies, data represent only the first year of mariculture activity. As the company increases the number of cages, this site should be monitored to determine possible increases in nutrient concentrations in the sediments.

La disminución de las poblaciones naturales de peces comerciales en el mar por causa de la sobrepesca, ha estimulado el incremento de actividades de maricultura, especialmente en jaulas ubicadas en lugares cercanos a la costa. Se ha reconocido que estas actividades presentan una influencia perjudicial sobre los sedimentos marinos alrededor de los cultivos. Al Noreste de Puerto Rico, se instalo la primera operación de maricultura ubicada en la Isla Culebra y tiene como objetivo el cultivo de peces de las especies Rachycentron canadum y Lutjanus analis. El propósito de esta investigación fue evaluar las concentraciones de nitrógeno orgánico total (TON), carbono total (TC) y el contenido de materia orgánica (OM) en los sedimentos marinos alrededor del lugar donde se desarrollan estas actividades, a fin de conocer la dinámica espacial y temporal de estos nutrientes durante el desarrollo del cultivo. Los resultados indican que existen diferencias significativas en la concentración de TON entre las jaulas. La jaula de L. analis presento una concentración mayor (0.442 mg N/ g) que R. canadum (0.380 mg N/ g) y el punto de control (0.300 mg N/ g). Por el contrario, TC y OM no reflejaron diferencias significativas, Sin embargo, el TC presentó un comportamiento similar al de TON. Al comparar las concentraciones de TON y TC durante los meses de desarrollo del cultivo, se encontraron diferencias significativas. La diferencia esta dada por un aumento en la concentración TON (0.66 mg N/g) y TC (199 mg C/g) durante el período comprendido entre Abril 2003 y Agosto 2003, con un pico en el mes de Junio 2003. Este incremento en la concentración de TON y TC coincide con la mayor entrada mensual de alimento al cultivo (12947 kg) y la mayor descarga de desperdicios, ya que los peces se encontraban en su peso promedio de venta (4.5 kg) y había un mayor número de ellos entre las jaulas. Por el contrario el contenido de materia orgánica presenta una disminución en el mes de Junio, mientras que en el mes de octubre 2003 alcanza su pico máximo en los sedimentos. Aunque el aumento de la concentración de los nutrientes es relativamente bajo comparado con otros estudios, es importante tener en cuenta que este es el primer año de actividades de la empresa. También, Snapperfarm esta ubicada en un sitio de alta flujo de agua, totalmente abierta y adyacente a una reserva natural, lo que sugiere que el incremento de concentración de los nutrientes aquí reportados, requieren de un muestreo mas prolongado que pueda reafirmar la tendencia de incremento en las concentraciones de los nutrientes en los sedimentos cercanos a las jaulas y visualizar cambios en el sedimento a largo plazo.