322 Silva Crhistian

download 322 Silva Crhistian

of 25

Transcript of 322 Silva Crhistian

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    1/71

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    2/71

     

    INSTITUTO TECNOLOGICO DE SONORA

    ESTUDIO PARA EVALUAR EL BALANCE DE MASAS DE

    NUTRIENTES Y LA CALIDAD DE AGUA EN UN SISTEMA

    EXPERIMENTAL DE ACUAPONIA 

    TESIS

    QUE PARA OBTENER EL GRADO DE

    MAESTRO EN CIENCIAS EN RECURSOS NATURALES

    PRESENTA

    CRHISTIAN ANIBAL SILVA ONTIVEROS

    CD. OBREGÓN, SONORA ENERO DE 2012

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    3/71

    i

    INDICE

    INDICE .......................................................................................................................... i 

    INDICE DE GRAFICAS Y TABLAS ............................................................................ iv 

    INDICE DE FIGURAS ................................................................................................. vi 

    RESUMEN ................................................................................................................. vii 

    I. INTRODUCCION ..................................................................................................... 1 

    1.1 Planteamiento del problema ........................................................................... 2 

    1.2 Justificación ..................................................................................................... 3 

    1.3 Objetivos .......................................................................................................... 4 

    1.3.1 Objetivo general ........................................................................................ 4 

    1.3.2 Objetivos específicos ............................................................................... 4 

    1.4 Hipótesis ........................................................................................................... 5 

    II. MARCO DE LA INVESTIGACION .......................................................................... 6 

    2.1 Agricultura y acuicultura ................................................................................. 6 

    2.1.1 La seguridad alimentaria .......................................................................... 7 

    2.1.2 Impacto ambiental ..................................................................................... 8 

    2.2 Agricultura ........................................................................................................ 8 

    2.2.1 Efectos en el agua ..................................................................................... 9 

    2.2.2 Efectos en el suelo .................................................................................. 10 2.3 Acuicultura ..................................................................................................... 10 

    2.4 Soluciones de los efectos al ambiente ........................................................ 12 

    2.5 Acuaponia ...................................................................................................... 13 

    2.6 Acuicultura multi-trofica integrada (AMTI) ................................................ 15 

    2.6.1 ¿Qué es? .................................................................................................. 15 

    2.6.2 Beneficios económicos- ambientales ................................................... 17 

    2.6.3 Producción sustentable .......................................................................... 17 

    2.7 Dinámica de nutrientes ................................................................................. 18 

    2.7.1 Nutrientes en el sistema ......................................................................... 19 

    2.7.2 Balance de masa ..................................................................................... 20 

    2.8 Cultivo de chile jalapeño ............................................................................... 22 

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    4/71

    ii

    III. MATERIALES Y METODOS ................................................................................ 23 

    3.1 Procedimiento del proyecto .......................................................................... 23 

    3.2 Diseño del sistema agroacuícola ................................................................. 24 

    3.2.1 Subsistemaacuícola ................................................................................ 24 

    3.2.2 Subsistema agrícola. .............................................................................. 24 

    3.2.3 Sistema integrado agroacuícola ........................................................... 25 

    3.3 Selección de material biológico ................................................................... 26 

    3.3.1 Peces ........................................................................................................ 26 

    3.3.2 Plantas ..................................................................................................... 27 

    3.3.3 Alimento ................................................................................................... 28 

    3.4 Bioensayo ....................................................................................................... 28 

    3.4.1 Ubicación del bioensayo ........................................................................ 28 

    3.4.2 Alimentación ............................................................................................ 29 

    3.4.3Nutrientes ................................................................................................. 29 

    3.4.3.1 Agua ................................................................................................... 29 

    3.4.3.2 En peces y alimento ........................................................................ 30 

    3.4.3.3 En plantas......................................................................................... 30 

    3.4.4 Parámetros de control ............................................................................ 30 

    3.4.4.1pH ........................................................................................................ 30 3.4.4.2Temperatura y Oxigeno disuelto ...................................................... 30 

    3.4.5Biometrías ................................................................................................. 31 

    3.4.5.1 Altura de Plantas .............................................................................. 31 

    3.4.5.2 Tasa relativa de crecimiento (TRC) en plantas .............................. 31 

    3.4.5.3Peso seco plantas ............................................................................. 31 

    3.4.5.4 Crecimiento Peces ............................................................................ 32 

    3.4.5.5 Tasa de crecimiento en peces ......................................................... 32 

    3.4.6 Balance de masas ................................................................................... 32 

    3.4.7 Condiciones ambientales ....................................................................... 34 

    IV.RESULTADOS ..................................................................................................... 35 

    4.1 Nutrientes ....................................................................................................... 35 

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    5/71

    iii

    4.1.1 Agua ......................................................................................................... 35 

    4.1.2 Peces ........................................................................................................ 38 

    4.1.3 Plantas ..................................................................................................... 39 

    4.2 Balance de masas .......................................................................................... 40 

    4.3 Evaluación del sistema ................................................................................. 42 

    4.3.1 Parámetros ambientales ......................................................................... 42 

    4.3.1.1Humedad ............................................................................................ 42 

    4.3.1.2 Temperatura ...................................................................................... 43 

    4.3.2 Parámetros del agua ............................................................................... 44 

    4.3.2.1pH ........................................................................................................ 44 

    4.3.2.2 Caracterización del agua ................................................................. 45 

    4.3.3 Desarrollo de peces ................................................................................ 46 

    4.3.4 Desarrollo de plantas .............................................................................. 47 

    4.3.4.1 Sobrevivencia ................................................................................... 47 

    4.3.4.2 Altura ................................................................................................. 48 

    4.3.4.3 Tasa relativa de crecimiento (TRC) ................................................. 49 

    4.3.4.4Peso seco aéreo ................................................................................ 50 

    4.3.4.5 Biomasa ............................................................................................. 51 

    V.CONCLUSIONES .................................................................................................. 52 VI.BIBLIOGRAFIA .................................................................................................... 53 

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    6/71

    iv

    INDICE DE GRAFICAS Y TABLAS

    Grafica 1:  Concentración de a) Nitritos (NO2+) b) Nitratos (NO3+) y c)Nitrógeno total del SIA durante las 7 semanas del bioensayo. E=entradaS=salidas, los datos de entradas y salidas corresponden a el agua queingresa y se expulsa de las canaletas hidropónicas ......................................... 35

    Grafica 2: Concentración de a) Fosforo disuelto y b) Fosforo total del SIAdurante las 7 semanas del bioensayo. E=entrada S=salidas, los datos deentradas y salidas corresponden a el agua que ingresa y se expulsa de lascanaletas hidropónicas ..................................................................................... 36

    Grafica 3: Nitrógeno total de Tilapia en un SIA con Tilapia y Chile jalapeño ... 37

    Grafica 4: Fosforo total de Tilapia en un SIA con Tilapia y Chile jalapeño ...... 37

    Grafica 5: Concentración final de Nitrógeno total en plantas en un SIA deTilapia y Chile jalapeño .................................................................................... 38

    Grafica 6: Concentración final de Fósforo total en plantas en un SIA deTilapia y Chile jalapeño .................................................................................... 38

    Grafica 7: Humedad relativa del ambiente durante el bioensayo .................... 42

    Grafica 8: Registro de temperatura en el ambiente durante el bioensayo ....... 43

    Grafica 9: Medición de pH en el agua durante el bioensayo ........................... 44

    Grafica 10:Sobrevivencia de plantas en un SIA con Tilapia y Chile jalapeño ............................................................................................................ 47

    Grafica 11: Crecimiento de plantas en un SIA con Tilapia y Chile jalapeño .... 48

    Grafica 12: TRC de plantas en un SIA con Tilapia y Chile jalapeño ................ 49

    Grafica 13: Peso seco de plantas en un SIA con Tilapia y Chile jalapeño ...... 49

    Grafica 14: Biomasa plantas en un SIA con Tilapia y Chile jalapeño .............. 50

    Tabla 1: Nutrientes del alimento empelado en el SIA ...................................... 28

    Tabla 2: Balance de los nutrientes en un SIA de Tilapia y Chile jalapeño ...... 39

    Tabla 3:  Determinación de nutrientes realizada la primera semana delbioensayo ......................................................................................................... 45

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    7/71

    v

    Tabla 4: Datos de crecimiento de Tilapias en un SIA con Chile jalapeño ........ 46

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    8/71

    vi

    INDICE DE FIGURAS

    Figura 1: Procedimiento del proyecto .............................................................. 23

    Figura 2:  Sistema de recirculación acuícola utilizado para el bioensayomostrando sus diferentes componentes a) vista frontal y b) vista lateral ........ 24

    Figura 3:  Subsistema agrícola utilizado en el bioensayo mostrando susprincipales características ................................................................................ 25

    Figura 4: Esquema del SIA donde se muestra el flujo del agua a través delos subsistemas ................................................................................................ 25

    Figura 5: Colecta de peces provenientes de los estanques de cultivo delCETT 910 ......................................................................................................... 27

    Figura 6: Plantas de chile jalapeño empleadas en el SIA ............................... 28

    Figura 7: Criterio empelado en el flujo de nutrientes dentro del SIA ............... 33

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    9/71

    vii

    RESUMEN

    La acuaponia es un sistema integrado que liga la acuicultura en recirculación con

    hidroponía, aquí los efluentes ricos en nutrientes provenientes de la acuicultura son

    usados como fertirriego en camas hidropónicas, ya que la concentración de

    nutrientes es similar a las soluciones nutritivas. El objetivo del presente trabajo fue

    evaluar los cambios en la calidad de agua y la distribución y balance de nutrientes

    (NO2, NO3, NT, PS, PT)en un sistema de acuacultura integrado para la producción de

    tilapias (Oreochromis niloticus) y plantas de chile (Capsicum annuum L), durante 46

    días.El sistema integrado agroacuícola (SIA) tiene una capacidad de 500 Ly operó a

    una velocidad constante de recambio de agua de 1 L por minuto. El sistema está

    compuesto por dos subsistemas con acuarios acrílicos (para los peces) conectadosdirectamente a tubos de PVC (para las plantas).Los principales nutrientes (Nitrógeno

    y Fósforo) que ingresaron al sistema provenían del alimento formulado para los

    peces con un 25% de proteína.En el subsistema de acuacultura se evaluó un

    tratamiento por duplicado que consistió en cultivar 23 gramos de peces/acuario

    utilizando seis réplicas.En el subsistema de agricultura se utilizaron tratamientopor

    duplicado y un control con 8 plantas. Los resultados muestran que los compuestos

    como; el nitrógeno total, nitratos, nitritos, fosforo total y disuelto mostraron

    concentraciones crecientes durante el experimento pero sin llegar a niveles tóxicos

    para los peces y con suficiente aporte para el desarrollo de las plantas.La producción

    de tilapia, sobrevivencia y Factor de Conversión del Alimento, no mostraron

    diferencias significativas (p

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    10/71

    viii

    demuestra que el SIA generó condiciones favorables principalmente para los peces

    que aprovecharan un alto porcentaje de los de nutrientes acumulados, además de

    mantener condiciones aceptables de calidad de agua y la reducción significativa de

    pérdidas de nutrientes al ambiente, no obstante que para un mejor desarrollo de las

    plantas se requerirán de estudios que precisen el flujo de nutrientes lo cual provea de

    información suficiente para aumentar los niveles de recuperación de nutrientes y

    poder definir óptimos protocolos de operación en este tipo de sistemas integrados.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    11/71

     

    I. INTRODUCCION

    La acuaponia es un sistema de producción de alimentos que incluye la incorporación

    de dos o más componentes como peces y vegetales o plantas, en un diseño basado

    en la recirculación de agua (Garciaet al., 2005). Este mismo autor señala que el

    principio básico radica en el aprovechamiento de la energía del sistemapor los

    componentes comerciales que desean producirse.

    Diversos estudios señalan que sólo una fracción del alimento para los peces —20 a

    30%— (Church y Pond, 1982), se metaboliza e incorpora como tejido, mientras que

    el resto se encuentra en la excreción, alimento no consumido y diluido. Esta fracción

    de nutrientes puede ser utilizada para el crecimiento de las plantas (Rakocy, 1989).

    La producción simultánea de peces y plantas es posible dado que los requisitos del

    sistema para el crecimiento de peces son muy similares a los requisitos necesarios

    para el cultivo de plantas (Timmons, 2002). De acuerdo con este autor los sistemas

    de recirculación están diseñados para cultivar grandes cantidades de peces y plantas

    en volúmenes relativamente pequeños de agua, debido a su capacidad de

    tratamiento y reutilización; durante el proceso continuo de tratamiento y reutilización,

    los nutrientes no-tóxicos y la materia orgánica que se acumulan en el agua pueden

    ser de gran valor al ser utilizados en el cultivo de plantas.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    12/71

    2

    1.1 Planteamiento del problema

    En la agricultura los fertilizantes representan alrededor del 50% de los costos de

    producción agrícola. Los precios globales de los fertilizantes con base en nitrógeno

    se elevaron en 2008 a más de 450 $USD.ton-1, cerca del doble que los costos del

    año anterior. Más de la mitad del nitrógeno y fósforo son liberados de los sistemas de

    producción a los ecosistemas adyacentes con efectos en la contaminación del

    manto freático, eutrofización de ecosistemas acuáticos y generación de gases de

    invernadero (FAO, 2008).

    Mientras tanto, en la acuacultura el alimento además de representar hasta un 50%

    de los costos operativos, puede constituir una de las principales causas decontaminación tanto de los sistemas de cultivo como de los ecosistemas contiguos

    (Martínez, 1999).

    En el caso del nitrógeno se estima que la actividad agrícola solo recupera el 50%

    (FAO, 2008) y en el caso de la acuicultura un 20% (Magallon, 2006).

    Los nutrientes procedentes de estanques acuícolas se asemejan a las soluciones de

    nutrientes empleados en hidroponía (Endut et al., 2009): Mateus (2009) dice que

    pueden ser empleados como fertiriego para la agricultura, obteniendo así otro cultivo

    que puede generar a su vez una ganancia adicional.

    No obstante uno de los principales problemas que enfrenta la acuaponia es el

    desconocimiento de la ruta que siguen los nutrientes a través del sistema. Por esto

    se plantea la siguiente pregunta ¿Cuál es la dinámica de nutrientes en un sistema

    integrado de acuaponia para el cultivo de tilapia (Oreochromis mossambicus) y su

    reciclamiento por un cultivo de chile (Capsicum annuum)?

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    13/71

    3

    1.2 Justificación

    El abastecimiento de alimentos a la población mundial creciente es tan importante y

    siempre lo será, por lo que se han buscado alternativas agrícolas para incrementar la

    producción y calidad de los alimentos y satisfacer dicha demanda. Para garantizar la

    seguridad alimentaria de una población mundial de 9,000 millones en 2050, se

    requiere incrementar la producción sostenible de alimentos entre 60 y 100%, y

    hacerlo sin afectar los bienes y servicios ambientales resulta difícil (NPG, 2011).

    El incremento de la producción agrícola requiere aumentar la superficie de cultivo o,

    intensificarse de manera sostenible y al mismo tiempo asegurar la inocuidad de los

    alimentos. Hay una necesidad urgente de innovación en agricultura que ofrezca altosrendimientos con menor uso de agua, fertilizantes, plaguicidas, energía y otros

    insumos (FAO, 2008).

    La superficie agrícola que opera en ambiente protegido representa únicamente el

    0.23% a nivel mundial, lo cual se desarrolló en los últimos cinco años. En Países

    desarrollados se estima que el 50% de la producción agrícola a cielo abierto se

    pierde por problemas relacionados con plagas y enfermedades. En tanto que en

    nuestro País se estima que el 96.71% de la superficie agrícola utiliza plaguicidas,

    que están relacionados con problemas de salud (FAO, 2008).

    La acuaponia presenta varias ventajas sobre los sistemas convencionales de

    producción de alimentos: reduce la cantidad de nitrógeno peligroso en las descargas,

    la cantidad de agua por su reutilización, los costos de operación por acarreo de agua,

    además produce vegetales con un valor agregado porque pueden ser considerados

    como ―productos orgánicos‖, y elimina el uso de químicos como plaguicidas y

    fertilizantes contribuyendo al incremento en la ecoeficiencia en el uso del suelo y

    nutrientes, también a la sanidad e inocuidad alimentaria (Diver, 2000).

    http://www.nature.com/news/specials/foodhttp://www.nature.com/news/specials/food

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    14/71

    4

    No obstante a pesar de los avances biotecnológicos de la acuaponia existen pocos

    estudios sobre la dinámica de nutrientes en estos sistemas. El conocimiento de la

    dinámica de nutrientes es importante por varias razones.

      Para evaluar el flujo de los nutrientes en el sistema de acuaponia.

      Para evaluar la eficiencia o reciclamiento de los nutrientes en los sistemas

    de producción.

      Para estimar el potencial del sistema en términos de aprovechamiento del

    agua.

    1.3 Objetivos

    1.3.1 Objetivo general

    Estimar el flujo de nutrientes en un sistema integrado agroacuicola empleando un

    modelo de balance de masa con la finalidad de deducir la dinámica de los nutrientes

    y su reciclamiento a través del sistema integrado.

    1.3.2 Objetivos específicos

      Calcular el flujo de nutrientes en el sistema integradomediante análisis

    colorimétricos para conocer los cambios en la calidad de agua.

      Calcular el balance de masas a través de ecuaciones para conocer la

    eficiencia de los nutrientes y/o el aprovechamiento de los mismos.

      Evaluar la integración del sistema de agricultura y acuacultura considerando la

    información del desarrollo de las especies involucradas.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    15/71

    5

    1.4 Hipótesis

    El reciclamiento de los nutrientes un sistema integrado agroacuícola de tilapia y chile

    generan cambios significativos en la asimilación o aprovechamiento de los mismos, y

    su control representa una alternativa de producción sustentable.

    1.5 Limitaciones

    Se trabajó con tilapias juveniles en fase de crecimiento sin llegar a una etapa

    comercial, en el caso de las plantas se trabajó con plantas de chile en etapa joven

    sin alcanzar le fase productiva. En este trabajo se evaluó la dinámica del Nitrógeno y

    Fósforo en un sistema acuaponico de chile Capsicum annuum L  y tilapiaOreochromis mossambicus  describiendo las formas de Nitrógeno y Fosforo

    residuales: Nitritos, Nitratos,Nitrógeno total, Fósforo disuelto y Fósforo total. Todo el

    desarrollo experimental es a nivel laboratorio.

    1.6 Delimitaciones

    Este experimento se llevó a cabo en el laboratorio de eco fisiología marina en el

    edificio CIIBAA en el Instituto Tecnológico de Sonora, Unidad obregón Campus

    centro, de Enero a Agosto del 2010.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    16/71

     

    II. MARCO DE LA INVESTIGACION

    2.1 Agricultura y acuicultura

    La agricultura se puede definir como la actividad que ejerce el hombre haciendo uso

    deliberado de la tierra para extraer bienes del suelo gracias ala aprovechamiento de

    la energía solar. Es una actividad estratégica para cualquier sociedad. Destaca el

    hecho de que las poblaciones que han avanzado se han desarrollado

    anteponiéndose a las demás, lo han conseguido al alcanzar en primer lugar una alta

    eficiencia en la producción de alimentos y fibras (Sinergia, 2011).

    La agricultura comprende todo un conjunto de acciones humanas que transforman el

    medio ambiente natural, con el fin de hacerlo apto para el crecimiento de plantas deimportancia y de la misma manera el mejoramiento de las cosechas como el cultivo

    de hortalizas (Van Heaff 1990). Actualmente, los gobiernos, los donantes y los

    profesionales del desarrollo reconocen que la agricultura es fundamental para el

    crecimiento económico y la seguridad alimentaria, especialmente en los países en

    los que una parte significativa de la población depende de dicho sector (FAO, 2010).

    Por otro lado la acuicultura es el cultivo de organismos acuáticos, incluyendo peces,

    moluscos, crustáceos y plantas acuáticas (FAO, 2001). La acuicultura ha sido el

    sistema de producción alimenticia con el crecimiento más rápido debido ala

    demanda de alimentos, la gran demanda de productos marinos, la decadencia de

    las poblaciones silvestres y el decreciente acceso a la pesca. El sector productor

    crece en promedio un 10% por año (Guangzhi, 2001).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    17/71

    7

    2.1.1 La seguridad alimentaria

    La FAO calcula que de 2007 a 2009 hubo un incremento sin precedentes en el

    número de personas que padecen hambre y subnutrición en el mundo, el cual supero

    la cifra de 1 000 millones en 2009, esto como consecuencia de la crisis de los precios

    de los alimentos seguida de la crisis financiera y la recesión económica mundial

    (FAO, 2010).

    El consumo de alimentos per cápita ha aumentado a lo largo de los últimos decenios,

    muchos países siguen sufriendo escasez de alimentos e insuficiencia de nutrientes, y

    las mayores desigualdades se dan en el acceso a los alimentos (FAO, 2009).

    Los precios de los productos básicos están a un nivel más alto y se prevé que los

    precios aumenten en la próxima década y se mantengan en niveles superiores a los

    de la última década, provocando así que la agricultura se enfrenta a mayores costos

    de producción. Esto crea una necesidad de incrementar considerablemente las

    inversiones en la agricultura con el fin de aumentar la productividad de manera

    sostenible en el plano medioambiental así como la producción, mejorando al mismo

    tiempo la contribución de la agricultura al crecimiento económico y la mitigación de la

    pobreza (FAO, 2010).

    Por otro lado el aumento mundial del consumo de pescado coincide con las

    tendencias del consumo de alimentos ya que el pescado contribuye a la seguridad

    alimentaria en muchas regiones del mundo (FAO, 2009). El pescado es muy nutritivo,

    y constituye no solo una fuente de valiosas proteínas, sino también de

    micronutrientes, minerales y ácidos grasos fundamentales (FAO, 2009). Se estima

    que el consumo de pescado per cápita mundial ha aumentado de manera continua

    desde una media de 9,9 kg en la década de 1960 hasta los 16,4 kg en 2005. No

    obstante, este incremento no ha sido uniforme en todas las regiones (Millicay, 2007).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    18/71

    8

    La producción acuícola está desempeñando una función cada vez mas importante

    para satisfacer la demanda de pescado y productos pesqueros para consumo

    humano. En los últimos años se han registrado importantes incrementos en la

    cantidad de pescado para consumo humano procedente de la acuicultura (FAO,

    2009).

    2.1.2 Impacto ambiental

    Se establece que existe un impacto ambiental cuando alguno de los componentes

    del medioambiente sufre una alteración causada por una acción o actividad que

    puede ser agrícola, acuícola o de otra naturaleza. Toda la legislación y la normativa

    de preservación ambiental tienen por objetivo evitar o minimizar las alteracionesdesfavorables así como los impactos medioambientales con efectos negativos

    (Sinergia, 2011).

    2.2 Agricultura

     A diferencia de las industrias, la agricultura, al ser una actividad de producción de

    alimentos que trabaja con insumos naturales como son la tierra y el agua, se ha

    visto libre de ser considerada una actividad con capacidad de crear impacto o efecto

    negativo en el medio ambiente. Hoy en día este concepto de la agricultura ha

    cambiado enormemente al quedar demostrado que es susceptible de provocar

    grandes daños en el entorno, su potencial dañino es incluso superior a determinados

    sectores industriales (Giraldez et al., 1990).

    Una actividad agraria orientada a maximizar la producción genera formas de

    explotación que superan la capacidad de recuperación de los ecosistemas, en contra

    posición al concepto de producción sostenida que permitirá mantener y aprovechar

    de forma continúa los recursos (Gómez Orea, 1988). Este mismo autor señala que

    las causas más conocidas de sobre explotación, por sus efectos en el suelo y en el

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    19/71

    9

    agua, se relacionan con la intensificación del sistema de cultivo, siendo alguno de

    sus efectos negativos los siguientes:

      Disminución de la productividad del suelo por erosión o compactación,

    perdida de materia orgánica, retención hídrica, actividad biológica y

    salinización.

      Acumulación de contaminantes: sedimentos, fertilizantes, pesticidas, etc.

      Falta de agua: sobre explotación al no respetar los ciclos naturales que

    mantienen su disponibilidad.

      Riesgos potenciales para la salud relacionados con la aparición de residuos

    en ocasiones tóxicos, en los alimentos.

    Los principales impactos se relacionan con la contaminación que afecta a la calidad

    de las aguas superficiales y subterráneas, al suelo y al paisaje. Estas formas de

    contaminación obedecen al mayor uso de insumos químicos perturbando los

    ecosistemas y acumulándose además en la cadena alimentaria (Banco Mundial,

    1992).

    2.2.1 Efectos en el agua

    Los estudios realizados sobre la calidad de agua y su evolución en el tiempo señalan

    que uno de los capítulos de mayor interés en la contaminación de aguas, por su

    extensión, intensidad y persistencia, es el que originan los nitratos. Hasta tal punto

    que su concentración de acuíferos en explotación dentro de zonas de agricultura

    intensiva llega a ser inquietante por la rapidez de su desarrollo (ITGE, 1985).

    Los nitratos pueden estar presentes en las aguas subterráneas, aunque su

    concentración no suele superar los 10mgl-1; por tanto el incremento de la presencia

    de compuestos nitrogenados en el agua subterránea indica la existencia de focos de

    contaminantes de distinto origen. Pero en los casos estudiados se relaciona con

    prácticas de abonado intensivo e inadecuado, a base de tales compuestos. El

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    20/71

    10

    mecanismo de introducción, a partir de la superficie, es el arrastre de contaminación

    por aguas de infiltración; aunque también puede obedecer a la penetración de aguas

    superficiales contaminadas desde ríos, acequias, etc. Es así un caso de

    contaminación dispersa que acaba alterando la calidad de las aguas, con la

    consiguiente pérdida de su capacidad respecto al uso al que estaban destinadas

    (ITGE).

    2.2.2 Efectos en el suelo

    El suelo actúa como un sumidero en el que los contaminantes se filtran o se

    transforman. La eficiencia de este proceso depende de las propiedades del suelo y

    las características del contaminante. La contaminación es uno de los aspectos quemás influyen en la degradación de los suelos ya que la capacidad de desarrollo de

    sus funciones se ve afectada negativamente (Rubio, 1992).

    Los principales procesos de degradación del suelo son la erosión, la acidificación y la

    contaminación por metales pesados, plaguicidas, contaminantes orgánicos, nitratos y

    fosfatos. Otras amenazas importantes son la compactación del suelo, las pérdidas de

    materia orgánica debidas a prácticas de manejo incorrectas, la salinización y el

    encharcamiento (Giraldez et al., 1990).

    2.3 Acuicultura

    Desafortunadamente, las operaciones acuícolas también pueden producir impactos

    negativos en el medioambiente marino (Guangzhi, 2001). La estrategia natural de

    alimentación de los peces, la densidad de los peces, la biomasa total, la tasa de

    alimentación, calidad de agua y manejo del agua influye en la asimilación de

    nutrientes por los peces y la generación de aguas residuales. Estas se acumulan

    mientras la alimentación continua en el estanque de cultivo (Rafiee y Sadd, 2005).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    21/71

    11

    Los sistemas acuícolas generan continuamente grandes cantidades de desechos

    (Mateus, 2009), los cuales son descargados directamente en cuerpos naturales de

    agua. Estos desperdicios consisten primeramente en alimento para peces no

    consumido, materia fecal y otras excretas. Los desperdicios son una fuente de

    contaminación de nutrientes carbono, Nitrógeno y Fósforo (Guanzhi 2001).

    Estos desechos enriquecen de materia orgánica causando deterioración en el agua

    descargada y en los sedimentos. El efecto inicial de adicionar grandes

    acumulaciones de desperdicios orgánicos descomponibles a sedimentos marinos es

    el incremento en la actividad microbiana por las bacterias aeróbicas. La demanda de

    oxigeno resulta en hipoxia o anoxia localizada, matando la forma de vida aeróbica

    más susceptible (Chavez-crooker y Obreque-Contreras, 2010).

    La falta de suficiente oxigeno conduce a la muerte o migración de la macrofauna

    responsable de la bioirrigacion y por lo tanto el declive en aguas aireadas en los

    sedimentos y una mayor propagación de la anoxia. El efecto neto del

    enriquecimiento orgánico en los sedimentos es el de uno dominado por bacterias,

    ciliado y meiofauna donde la cadena trófica al siguiente nivel es rota (Wildish et al.,

    2004). Estos mismos autores dicen que bajo estas condiciones, las bacterias

    predominantes son anaerobias, principalmente sulfatos reductores y metanogénicas.

     Aunque causa y efecto no han sido bien establecidos, es probable que el

    enriquecimiento orgánico impacte de manera que excluye unas especies y

    promueve a otras (Pohle et al., 2001).

    Cuando las algas mueren en grandes cantidades, la subsecuente degradación puede

    reducir el oxigeno disponible drásticamente. Sin embargo, el agotamiento de oxigeno

    no es el efecto más perjudicial de la estimulación del crecimiento de fitoplancton. La

    floración de especies toxicas de algas puede producir alta mortalidad de peces,

    contaminación de mariscos, e incluso puede ser un potencial peligro para la salud

    humana. Un ejemplo de una especie de alga peligrosa es la que produce la marea

    roja (Guanzhi, 2001).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    22/71

    12

    En vista del impacto potencial al ambiente es relevante sugerir la mejora en el

    manejo de los desperdicios acuícolas como un objetivo deseable. Remoción del

    Nitrógeno y Fósforo del agua para mitigar la eutrofización con la mejora de

    tratamientos de sedimento y aguas residuales que reduzca el nivel de materia

    orgánica de modo que ara de la acuicultura una práctica de cultivo sostenible en toda

    la extensión de la palabra (Chaves-Crooker y Obreque-Contreras, 2010).

    2.4 Soluciones de los efectos al ambiente

    Como ya se menciono los desechos acuícolas pueden causar un impacto negativo

    en el ambiente debido ala liberación de los efluentes acuícolas en las áreas dealrededor. Pero por el otro lado, los desechos acuícolas pueden ser utilizados para

    regar y fertilizar reduciendo el uso de fertilizantes inorgánicos en tierras de cultivos

    (Rafiee y Saad, 2005). Esto ya se ha desarrollado durante muchos años; comenzó

    con la creación de ―plantas de tratamiento‖ a partir de humedales, en donde se les

    hacían llegar los efluentes para que las plantas procesaran el agua (biorremediación)

    (Mateus, 2009).

    El uso de sistemas de recirculación es un aprovechamiento de este recurso para

    minimizar el impacto de la acuicultura en el medioambiente. Aunque el total de

    nutrientes liberados es similar en ambos sistemas, los pequeños volúmenes en la

    concentración de los efluentes de los sistemas de recirculación son más fáciles de

    manejar. Diversas actividades se han estado realizado con la finalidad de reducir las

    descargas de contaminación en el ambiente en sistemas continuos. Por ejemplo, en

    china se está empleando la policultura de vieiras, pepino marino y quelpo lo cual

    reduce la eutrofización y el uso de compuestos anti incrustantes los cuales son

    tóxicos (Guanzhi, 2001).

    Recientemente Gautier et al.  (2004), presentaron dos metodologías parareducir el

    efluente; la primera, concordando con Teichert-Coddington et al.(1996), es su

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    23/71

    13

    sedimentación y la segunda es el aprovechamiento biológico a través de la

    producción de moluscos, algas, perifiton y humedales artificiales con plantas

    acuáticas emergentes.

    De acuerdo con Brix y Schierup (1989), los ecosistemas dominados por macrófitas

    acuáticas son considerados como los más productivos en el mundo.

    Las plantas acuáticas asimilan nutrientes y crean condiciones favorables para la

    descomposición microbiana de la materia orgánica, por esta razón son conocidas

    como auto depuradoras de ambientes acuáticos y son utilizadas en el tratamiento de

    aguas servidas.

    Según lo expuesto por Brister (2001), en reuniones de trabajo sobre la producciónacuícola orgánica, realizadas en los Estados Unidos (ProgramaNacional de

     Acuicultura Orgánica de los Estados Unidos, USDA/NOP) en 2000, fueron

    identificados cuatro aspectos claves que permitirán manejar orgánicamente la

    acuicultura. Siendo estos la salud, la reproducción, la alimentación, y las estructuras

    físicas y condiciones de vida de las especies. Dentro de estos últimos aspectos, el

    grupo de trabajo concluyó que los sistemas integrados y acuapónicos (integración de

    acuicultura y sistemas hidropónicos) entran en el paradigma de producción orgánica

    a través de la conservación y el reciclaje de nutrientes.

    Otro uso de las plantas acuáticas para el tratamiento del efluente es a través de los

    humedales artificiales. Lin et al.  (2005), demostraron que estos sistemas pueden

    remover entre el 55 al 66% de los sólidos suspendidos, un 37 a 54% de DBO5, entre

    un 64 a 66% del amonio y 83 a 94% del nitrito del efluente producido por un cultivo

    de camarones.

    2.5 Acuaponia

     A partir del aprovechamiento de los efluentes de un sistema acuícola, se puede

    obtener otro cultivo que genere a su vez una ganancia adicional. La idea principal es

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    24/71

    14

    brindar los mismos beneficios que la biorremediacion, pero al usar hidroponía,

    genera beneficios económicos (Mateus, 2009).

    En las ultimas 3 décadas, en la práctica de acuacultura, se han integrado

    compartimientos de plantas hidropónicas con diferentes diseños experimentales en

    sistemas acuícolas en climas cálidos y fríos para aliviar la acumulación de nutrientes

    especialmente, compuestos nitrogenados (Rafiee y Saad, 2005).

     Acuaponía es el nombre que se da a la integración de la acuicultura y la hidroponía

    Rakocy (1999); Messer (2002) y Rakocy et al. (2003) indican que la acuaponía es el

    cultivo de peces y plantas en un sistema de recirculación cerrado. De acuerdo a

    Diver (2006) esta actividad está ganando atención como un sistema biointegrado deproducción de alimentos, y que podría realizarse en los sistemas de circulación

    cerrados de acuicultura.

    En términos generales, se ha reportado que por cada tonelada de pescado que se

    produce por acuaponía por año, se pueden llegar a producir más o menos siete

    toneladas de algún cultivo, ya sea lechuga o albahaca, según reportan estudios

    desarrollados en la Universidad de Islas Vírgenes (Mateus, 2009).

    El ambiente controlado (invernadero) para acuaponía comercial está en desarrollo,

    tanto en los EEUU. Como para el resto del mundo. Actualmente hay menos de cinco

    a gran escala (4.046 m2), en el mundo y sólo dos instalaciones importantes en los

    EE.UU. Si bien varias operaciones más pequeñas se encuentran dispersos en todo

    el país, la mayoría se encuentran en la escala de "granja familiar", rara vez superior a

    ¼ de acre (Scott, 2006).

    Troell et al., (2003) define la biorremediacion de nutrientes por plantas acuáticas,

    principalmente por algas, como una acuicultura multitrófica integrada. El uso de algas

    marinas como organismos extractores de nutrientes ha sido demostrado biológico,

    técnica y económicamente. En Chile, la integración de salmón y algas permite reducir

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    25/71

    15

    el impacto negativo del efluente, los costos de las algas son asumidas por el cultivo

    de salmón y se produce en un sistema ecológicamente amigable.

    2.6 Acuicultura multi-trofica integrada (AMTI)

    La acuicultura multitrofica integrada, que consiste en la incorporación de especies de

    diferentes niveles tróficos o nutricionales en el mismo sistema, está en auge. Esta

    clase de acuicultura promueve la sostenibilidad económica y medioambiental

    mediante la conversión de nutrientes sólidos y solubles obtenidos a partir de

    organismos alimentados y sus alimentos en cultivos y organismos extractores —lo

    que reduce las posibilidades de eutrofización—  y gracias al incremento de la

    diversidad económica. Dado que los residuos de una especie se convierten en elalimento de otra, la posible contaminación constituye una preocupación en lo que

    respecta a la inocuidad y la calidad alimentarias. No obstante, considerando que es

    una práctica relativamente nueva, es necesario realizar investigaciones en esta área

    para garantizar que el pescado producido de esta manera no es perjudicial para los

    consumidores (FAO, 2009).

    2.6.1 ¿Qué es?

    La Acuicultura Multi-Trópica Integrada (AMTI) es una práctica en el cual los

    subproductos (desechos) de algunas especies son reciclados para que sirvan como

    insumos (fertilizantes, alimento) para otros. La acuicultura, en la cual se usa alimento

    (por ejemplo: peces, camarones), combinada con la acuicultura de extractores

    inorgánicos (algas marinas) y con la acuicultura de extractores orgánicos (moluscos),

    con la finalidad de crear un sistema balanceado para la sustentabilidad ambiental

    (biomitigación), estabilidad económica (diversificación de los productos y reducción

    del riesgo) y aceptabilidad social (mejores prácticas de manejo) (Chopin et al., 2001).

    ―Multi-Trófica‖ refiere a la incorporación de especies de diferentes niveles

    nutricionales en el mismo sistema. Esta es una potencial de distinción de la práctica

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    26/71

    16

    antigua de policultivo acuático, en el cual simplemente se co-cultivaba diferentes

    especies de peces del mismo nivel trópico. En este caso, estos organismos pueden

    participar de los mismos procesos biológicos y químicos, con pocos beneficios

    sinérgicos, lo que podría potencialmente conducir a cambios en el ecosistema.

     Algunos sistemas de policultivo tradicionales, de hecho, incorporan una gran

    diversidad de especies, que ocupan varios nichos, así como los cultivos extensivos

    (baja densidad, bajo manejo) dentro del mismo estanque. Lo ―integrado‖ en el AMTI 

    se refiere al cultivo más intensivo de diferentes especies, una cerca de la otra,

    conectados por la transferencia de nutrientes y energía a través del agua, pero no

    necesariamente en la misma ubicación (Troell et al., 2009).

    Países Asiáticos, los cuales proveen más de 2 tercios de la producción acuícola,han practicado AMTI por siglos a manera de ―prueba y error‖ y empíricamente. Lo

    interesante, civilizaciones más exitosas en el desarrollo de sistemas de acuicultura

    integrada tratan los desperdicios como valioso recurso, y tienen por largo tiempo,

    ciclos de nutrientes integrados en el sistema de agricultura (Chopin et al., 2001).

     Avances recientes en técnicas de cultivos AMTI fuera de Asia evolucionado

    primeramente de experimentos ingenieriles ecológicos en el uso de cultivos

    intensivos como algas marinas y bivalvos como biofiltros en las aguas residuales

    acuícolas (Shipigel, 2005).

     Algunas veces, el término ―Acuicultura Integrada‖  es usado para describir la

    integración de monocultivos a través de la transferencia de agua entre los

    organismos. Sin embargo, para todos los propósitos e intenciones, los términos

    ―AMTI‖ y ―Acuicultura Integrada‖ difieren primariamente en su grado de descripción.

    Estos términos son algunas veces intercambiados. La acuaponia, acuicultura

    fraccionada, el IAAS (los sistemas integrados agricultura-acuicultura), el IPUAS

    (sistemas de acuicultura peri-urbanos integrados) y el IFAS (sistemas integrados de

    pesca y acuicultura) deben ser considerados como variaciones del concepto IMTA

    (Reidet al ., 2007).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    27/71

    17

    2.6.2 Beneficios económicos- ambientales

    La remuneración económica es alta en los sistemas AMTI en comparación con

    sistemas de monocultivo. Naido et al. (2006) implementando AMTI redujeron costos

    de manejo en el cultivo de abulón, los tanques sirvieron principalmente para un

    crecimiento mayor en el abulón hasta llegar al tamaño requerido comercial, y

    cuando se alimentó con una dieta mixta de quelpo y alga cultivable redujo el

    consumo de quelpo y se ahorró energía debido a la reducción de utilización de

    bomba en la recirculación. El cambio de monocultivo a AMTI incrementa empleos

    para la operación de las algas por 1 manejador con 2 ayudantes constituyendo un

    beneficio social, en un estudio realizado por Robertson-Andersson en 2007.

    En 2010, Nobre encontró que el sistema AMTI reduce el impacto ambiental. Las

    descargas de Nitrógeno y Fósforo decrecen un 44% y 23%,respectivamente,de 11.3

    ton por año a 6.3 toneladas por año. La reducción de la descarga de Nitrógenoes el

    resultado de la captación del alga y el decrecimiento de la acumulación de Nitrógeno

    en los tanques de abulón. La reducción de la descarga de Fósforo es principalmente

    explicada por una reducción del 50% en la descarga hacia el océano lo que

    contrarresta el pequeño incremento de en la concentración de P en la salida del

    sistema de recirculación.

    2.6.3 Producción sustentable

    La AMTI tiene la promesa de contribuir a la sustentabilidad de la acuicultura (Troellet

    al ., 2009), promueve la sustentabilidad económica y ambiental, mediante la

    conversión de los nutrientes sólidos y solubles, de los organismos y su alimento (por

    ejemplo, cultivo intensivo de peces y camarón), en cosechas (organismos

    extractores), por consiguiente reducen el potencial de eutrofización, e incrementan la

    diversificación económica (Reidet al., 2007).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    28/71

    18

    Si se selecciona y ubica apropiadamente, las especies co-cultivadas pueden acelerar

    su crecimiento mediante la asimilación de los nutrientes extras, proveídos por las

    especies que se cultivan mediante la adición de alimento (Chopin et al., 2001). Estos

    mismos autores afirman que esto incrementa la capacidad de asimilación ambiental

    global del un sitio, por lo tanto reduce el potencial para que se presenten impactos

    ambientales negativos.

     AMTI permite al productor a diversificar, frecuentemente sin la necesidad de nuevas

    ubicaciones o sitios. Las investigaciones iniciales sugieren que el reciclaje de

    desechos de un cultivo, como alimento para otros, puede incrementar las ganancias

    de un sistema IMTA. El análisis de escenario, también indica que el IMTA puede

    reducir el riesgo financiero debido a los riesgos relacionados del clima, lasenfermedades y mercado. Más de una docena de estudios han investigado la

    economía de los sistemas IMTA, desde 1985 (Reidet al., 2007).

    2.7 Dinámica de nutrientes

    Típicamente, las especies de cultivo en las cuales se utiliza alimento (nivel trófico

    superior) en un sistema AMTI son peces o camarones carnívoros, quienes

    incrementan el abastecimiento natural de alimento o de nutrientes para las especies

    extractivas co-cultivadas. El amonio y Fósforo (ortofosfato) solubles de las excretas

    de los peces y camarones, son nutrientes inorgánicos disponibles para las especies

    extractoras inorgánicas como las algas marinas (Chopin, 2001). Los peces y

    camarones, también liberan sólidos orgánicos, los cuales pueden ser alimento para

    los moluscos y los organismos que se alimentan de desechos, las especies

    extractivas orgánicas.

    No todos los nutrientes suplementarios fluyen directamente de los desechos de las

    especies cultivadas. Por ejemplo, el amonio puede ser generado por especies

    extractivas orgánicas (moluscos) y también puede ser extraído por las algas. Los

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    29/71

    19

    desechos del alimento también son una fuente de nutrientes adicionales (Rakocy,

    2002).

    2.7.1 Nutrientes en el sistema

    El amoniaco es el principal producto final del catabolismo de la proteína y es

    excretado por los peces como amoniaco no ionizado (NH3) a través de las branquias.

    El amoniaco, nitrito y nitrato son todos altamente solubles en agua (Peralta, 2007).

    El nitrito es un producto intermedio en el proceso de nitrificación del amoniaco a

    nitrato. A pesar que es usualmente convertido en nitrato tan pronto como se produce,

    la falta de oxidación biológica del nitrito resultará en niveles elevados que pueden sertóxicos para los peces; debe ser constantemente monitoreado ya que los altos

    niveles podrían indicar una inminente falla del biofiltro (Galli y Sal 2007).

    Durante el desarrollo de los peces, la biomasa incrementa por unidad en el sistema

    experimental. Es aceptado que la tasa de producción de lodo y la asimilación de

    nutrientes en los sistemas de cultivo, dependen del ciclo de vida del pez, el cual

    puede variar durante el tiempo en un sistema de cultivo experimental (Rafiee y Saad,

    2005).

    Se ha estimado que la tilapia roja puede capturar en promedio, 11,46% Fe, 13,43%

    Zn, 6.81% Mn, 3.55% Cu, 26.81% Ca, 20.29% Mg, 32.53% N, 7.16% K, y 15.98% P

    del total de alimento introducido durante un periodo de cultivo de 20 a 200 g (Rafiee y

    Saad, 2005).

     Alrededor del 26 % del Nitrógeno introducido en alimento es recuperado en materia

    fecal y 24% en sedimento de cultivo de camarón (Funge-Smith y Briggs, 1998).

     Además se ha reportado que alrededor del 75% del Nitrógeno y el 80% del Fósforo

    introducidos no sonrecuperados en la cosecha de peces en sistemas de cultivo

    (Avnimelech y Lache, 1979). Este dato señala el hecho que la principal fuente de

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    30/71

    20

    desperdicios es derivado de materia fecal y alimento no consumido que son fuentes

    de energía y nutrientes para el crecimiento de organismos biológicos (ejemplo,

    bacteria, hongos y algas).

    En un sistema AMTI, para la remoción de sólidos y el tratamiento del agua, el

    efluente del tanque es pasado por un clarificador de aquí fluye al área hidropónica,

    estos sólidos removidos deben de ser considerados como una mayor preocupación

    porque, en un sistema integrado de pez-planta, la concentración de nutrientes debe

    ser bien regulada para proveer una adecuada solución de nutrientes para el

    crecimiento de los peces y las plantas. Ha sido estimado que la remoción de los

    sólidos por el clarificador es en promedio de el 21% del peso de alimento seco

    introducido durante el ciclo de producción (Rakocy et al., 2000).

    2.7.2 Balance de masa

    La principales especies que han sido estudiadas debido a su impacto ambiental son:

    camarón, pez dorado, pez gato, lubina, salmón, mejillón. Estos estudios se han

    enfocado en la carga de nutrientes disueltos, sólidos suspendidos y materia orgánica

    y demanda bioquímica de oxigeno. De los estudios mencionados, varios modelos de

    balance de masas han sido construidos donde el total de nitrógeno y fosforo

    descargado en el agua puede ser estimado (No son modelos matemáticos)

    (Guangzhi, 2001).

    En términos generales, el flujo de masas que involucra a los estanques de cultivo

    puede ser representado mediante el modelo de una caja, el cual debe tomar en

    cuenta las siguientes rutas de ingreso o entradas (Paez-Osuna, 2001):

      El material asociado con el agua de suministro, tanto para llenar el

    estanque como para efectuar los recambios de rutina;

      El material que ingresa durante las lluvias y por transferencia directa (secta)

    desde la atmosfera;

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    31/71

    21

      La fertilización que incluye a la materia orgánica y los nutrientes;

      La siembra de la postlarva;

      El suministro de alimento y;

      El aporte asociado con las aguas subterráneas.

    En el caso de las rutas de egreso de material, que incluye a los desechos fecales y

    metabólicos, al alimento sin consumir y los productos de su descomposición, el agua

    y la biomasa de los camarones cosechados, se tienen las siguientes salidas

    importantes:

      El material que acompaña al agua de egreso que normalmente se descarga

    a través de las compuertas de salida por las operaciones de recambio

    rutinario y el material asociado con el agua que se descarga durante la

    cosecha cuando se vacían los estanques. 

      El material que se volatiliza y que se transfiere del estanque a la atmosfera;

      El material que se sedimenta y que al final del cultivo queda depositado en

    los sedimentos del fondo, pero que eventualmente se remueve.

      El material que forma parte de la cosecha como biomasa y que incluye

    obviamente a la especie en cultivo y a la fauna de acompañamiento.  El material que se transfiere a través de los sedimentos vía las aguas

    subterráneas.

    Este balance de masa generalizado puede ser definido en más detalles para los

    nutrientes o sustancias que tienen una mayor posibilidad de provocar, efectos

    significativos sobre el medio ambiente. Entre los más atractivos se incluyen al

    nitrógeno, fosforo, oxigeno disuelto y la materia orgánica. (Paez-Osuna, 2001).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    32/71

    22

    2.8 Cultivo de chile jalapeño

    El Chile es una planta de comportamiento anual y perenne, tiene tallos erectos,

    herbáceos y ramificados de color verde oscuro, el sistema de raíces llega a

    profundidades de 0.70 a 1.20 m, y lateralmente hasta 1.20 m, la altura promedio de

    la planta es de 60 cm, las hojas son planas, simples y de forma ovoide alargada, las

    flores son perfectas (hermafroditas), formándose en las axilas de las ramas; son de

    color blanco y a veces púrpura, el fruto en algunas variedades se hace curvo cuando

    se acerca a la madurez; el color verde de los frutos se debe a las altas cantidades de

    clorofila acumulada, los frutos maduros toman color rojo o amarillo debido a

    pigmentos (licopercisina, xantofila y caroteno), la picosidad es debida al pigmento

    capsicina (SIAP, 2010).

    El clima para el cultivo del chile debe de ser cálido pues su desarrollo no es el

    adecuado si se produce en temperaturas por debajo de los 10°C y por arriba de

    35°C. Es moderadamente resistente a la acidez y a la salinidad del suelo (SIAP,

    2010).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    33/71

     

    III. MATERIALES Y METODOS

    3.1 Procedimiento del proyecto

    El proyecto se divide en 5 partes: Diseño del sistema, selección de material,

    bioensayo, resultados y discusión (Figura 1).

    Figura 1: Procedimiento del proyecto

    Resultados 

    Discusión 

    Sub sistema acuícola 

    Sub sistema a rícola 

    Sistema integrado

    Selección del

    Peces 

    Plantas 

    Alimento 

    Bioensa o 

    Ubicación 

    Balance de masas 

    Alimentación 

    Nutrientes 

    Parámetros de control 

    Biometrías 

    Condiciones ambientales 

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    34/71

    24

    3.2 Diseño del sistema agroacuícola

    3.2.1 Subsistemaacuícola

    Para la parte de acuicultura se empleó un sistema de recirculación para bioensayos

    diseñado por AQUATIC ECO-SISTEMS ®: con una capacidad de 10 l por pecera.

    Cuenta con 12 peceras y un sistema de tratamiento de agua a través de varios tipos

    de filtros (Figura 2).

    Figura 2: Sistema de recirculación acuícola utilizado para el bioensayo

    mostrando sus diferentes componentes a) vista frontal y b) vista lateral.

    3.2.2 Subsistema agrícola.

    Cuenta con canales de PVC de tres metros de longitud, cada uno de ellos con ocho

    orificios de 4.5 cm de diámetro y separación de 30cm entre ellos para poder colocar

    los organismos agrícolas (Figura 3). Cada canal tiene una capacidad de volumen de17 l y un recambio de 3.5 veces por hora equivalente a 1 l por minuto recomendado

    por Urrestarazu (2004).

    b)a)

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    35/71

    25

    Figura 3: Subsistema agrícola utilizado en el bioensayo mostrando sus

    principales características.

    El fotoperiodo empleado en el subsistema agrícola fue de 13 horas luz y 11 horas

    oscuridad de acuerdo a las especificaciones de SQM (2007). El subsistema cuenta

    con 4 lámparas de luz artificial de 75 watts (OSRAM s918), programadas con un

    sistema automático de control de tiempo modelo (TORK 8001).

    3.2.3 Sistema integrado agroacuícola

    El sistema argoacuicola es la fusión del sistema acuícola y agrícola como se muestra

    en la figura 4.

    Figura 4: Esquema del SIA donde se muestra el flujo del agua a través de

    los subsistemas.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    36/71

    26

    El sistema agroacuicola cuenta con 12 peceras con capacidad de 10 l cada una

    (repetición 1 y 2). El sistema de agricultura está conformado por 3 tubos de PVC de 3

    metros con 17 l de capacidad (repetición 1,2 y control)

    Para el cultivo de las tilapias se realizó 1 tratamiento con duplicado y 6 repeticiones,

    colocando una biomasa de peces 23 g en cada una de las peceras. Para el cultivo de

    las plantas de chile fue establecido 2 tratamientos con 8 repeticiones cada uno.

    El bioensayo tuvo una duración de 46 días (7 semanas) del 01 de marzo al 15 de

    abril del año 2010. Durante este periodo el sistema operó con un flujo constante de

    agua de 1 lt por minuto.

    3.3 Selección de material biológico

    3.3.1 Peces

    Se utilizaron pequeños juveniles de tilapia (Oreochromis mossambicus), provenientes

    del estanque del Centro Experimental de Tecnología y Transferencia (CETT 910),

    perteneciente al Instituto Tecnológico de Sonora (Figura 5).

    Los peces fueron trasladados al laboratorio de acuacultura para una previa

    aclimatación en tanques de fibra de vidrio con capacidad de 2000 litros, provistos de

    aireación constante. El tiempo de aclimatación fue de 24 horas, tiempo en el cual

    fueron alimentados con una dieta comercial con 35 % de proteína. Posteriormente se

    procedió a seleccionar al azar los organismos, registrando el peso y longitud para

    posteriormente colocar cada uno de los tratamientos en las unidades experimentales

    correspondientes.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    37/71

    27

    Figura 5: Colecta de peces provenientes de los estanques de

    cultivo del CETT 910

    3.3.2 Plantas

    Las plantas de chile jalapeño (Capsicum annuum L.) fueron producidas en un

    invernadero comercial de la región. De acuerdo con el productor las plantas fueron

    sembradas el día 17 de diciembre de 2009. Fue utilizada una charola de hielo seco

    de 200 cavidades tal como lo recomienda Rodríguez (2002), en donde se sembraron

    las semillas de chile jalapeño variedad campeón de la empresa sakata®. Lassemillas fueron colocadas en sustrato Sun Shine-3®, a profundidad de 1cm

    aproximadamente bajo la superficie de una capa de vermiculita. Una vez sembrado

    se mantuvieron húmedas, hasta la emergencia y desarrollo de la plántula. Las

    plantas llegaron el día 01 de marzo y el trasplante se realizó a los 83 días después

    de siembra (Figura 6).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    38/71

    28

    Figura 6: Plantas de chile jalapeño empleadas en el SIA.

    3.3.3 Alimento

    Se utilizó un alimento comercial para peces de la marca ―Nutripec 2506 AP®‖. Con la

    siguiente composición bromatológica:

    Tabla 1: Nutrientes del alimento empelado en el SIA

    Nutriente Porcentaje

    Humedad 12 %

    Proteína 25 %

    Grasa 6 %

    Fibra cruda 5 %

    Cenizas 11 %

    Calcio 1 %

    Fosforo 0,6%Nutripec, 2010

    3.4 Bioensayo

    3.4.1 Ubicación del bioensayo

    El presente experimento se llevó a cabo en las instalaciones del Laboratorio de

    Ecofisiología y Bioensayos Acuáticos del Centro de Investigación e Innovación en

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    39/71

    29

    Biotecnología Agropecuaria y Ambiental (CIIBAA) del Instituto Tecnológico de Sonora

    (ITSON) en Cd. Obregón, Sonora.

    3.4.2 Alimentación

    Los peces fueron alimentados a saciedad dos veces por día, a las 11:00 am y 16:00

    pm. La ración por día fue estimada considerando la sugerencia del fabricante del

    alimento; 2 % del peso vivo/día, siguiendo la siguiente ecuación:

     Alimentación = peso pez * .02

    3.4.3Nutrientes

    3.4.3.1 Agua

    Las muestras de agua fueron tomadas semanalmente, tanto de la entrada como las

    salidas, de los dos sistemas. Las muestras se tomaron en recipientes de plástico

    previamente lavados siguiendo las indicaciones de la NMX-AA-003-1980.

    Para los análisis se emplearon las metodologías propuestas en las normas

    mexicanas: para nitritosNMX-AA-099-SCFI-2006, nitratos NMX-AA-079-SCFI-2001 y

    fosforo disponible NMX-AA-029-SCFI-2001.

    Para la determinación de Nitrógeno y Fosforo total se realizó una previa digestión de

    acuerdo a la metodología de Valderrama en 1981, la cual consiste en una

    recolección de 50 ml de muestra, se le agregó 6.6 ml de una mezcla de 50 g de

    persulfato de potasio, 30 g de acido bórico y 350 ml de hidróxido de sodio 1M

    aforado a 1 L, y se puso a digestión a 15 lb si -1  121 ºC durante 30 min.

    Posteriormente se siguieron las metodologías propuestas por las normas mexicanas,

    NMX-AA-029-SCF-2001 en el caso de Fósforo total y NMX-AA-079-SCFI-2001 para

    Nitrógeno total.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    40/71

    30

    3.4.3.2 En peces y alimento

    El análisis de N y P en Tilapias y el alimento base empleado, se mandó analizar en el

    laboratorio de servicios especiales del Instituto Tecnológico de Sonora, empleando

    para la determinación de Nitrógeno total el método 955.04 Kjeldahl (micro) y Fósforo

    total el método 969.31 de la AOAC Edición 18, 2005. Las determinaciones fueron

    realizadas al final del experimento.

    3.4.3.3 En plantas

    Los análisis de Nitrógeno y Fósforo para los foliares se realizaron de acuerdo a los

    métodos de análisis de agua, suelo y plantas utilizados en el Instituto Nacional deInvestigaciones Agrícolas y Pecuarias (INIFAP-CENID-RASPA). Las determinaciones

    fueron realizadas al final del experimento.

    3.4.4 Parámetros de control

    3.4.4.1pH

    Durante el bioensayo se mantuvo un monitoreo del pH en el agua, fueron tomadas

    muestras semanales utilizando un phmetro portátil (Hanna pH meter: HY)

    3.4.4.2Temperatura y Oxigeno disuelto

    La temperatura y Oxigeno disuelto fue revisado diariamente empleando un Oximetro

    YSI-B55

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    41/71

    31

    3.4.5Biometrías

    3.4.5.1 Altura de Plantas

    La variable altura de la planta se midió desde el ápice hasta la base de la misma que

    comprende el nivel del tubo de PVC. La altura de las plantas fue registrada

    semanalmente, utilizando una cinta métrica y expresando sus valores en

    centímetros, bajo la metodología aplicada por Hernández (2009).

    3.4.5.2 Tasa relativa de crecimiento (TRC) en plantas

    Para obtener el valor de TRC se utilizó el valor inicial y final de la altura de lasplantas, de acuerdo con la siguiente ecuación:

    TRC= ( Af-Ai ) / T

    Donde:

     Af= Altura final de la planta

     Ai= Altura inicial de la planta

    T= Tiempo (número de días)

    Metodología aplicada por Hernández (2009).

    3.4.5.3Peso seco plantas

    Se separó la raíz y la parte aérea de la planta y se colocaron en bolsas de papel en

    forma independiente y etiquetadas, se secaron en un horno a 70 grados centígrados

    hasta llegar a peso constante, bajo la metodología usada por Balboa et al.  (2004).

    Después se pesó en una balanza analítica Ohaus 313. Las determinaciones fueron

    realizadas al final del experimento.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    42/71

    32

    3.4.5.4 Crecimiento Peces

    Para dar un seguimiento al crecimiento de los peces fueron programadas 3

    biometrías a lo largo del experimento una al inicio una intermedia y una al final. Los

    peces fueron colectados y pesados de manera individual utilizando una balanza

    semianalíticanavigator-OHAUS con una precisión de 0,1 g, previamente se eliminó el

    exceso de agua de los peces utilizando papel absorbente.

    3.4.5.5 Tasa de crecimiento en peces

    Peso inicial promedio (PIP): Es calculado dividiendo la biomasa inicial entre la

    cantidad de peces al inicio del bioensayo.

    Peso final promedio (PFP): Es calculado dividiendo la biomasa final entre la cantidad

    de peces al final del bioensayo.

    Promedio de peso ganado (PPG): este se obtiene con la siguiente formula

    PPG = (PFP- PIP)/ Días del bioensayo

    Tasa de consumo (TC) = Total de alimento consumido (g d-1) / numero de peces

    Factor de conversión alimenticia (FCA) = TC/ PPG

    3.4.6 Balance de masas

    Nutrientes entrada  –  Nutrientes recuperados = Nutrientes salida (Páez Osuna,

    2001)

    Donde:

      Nutrientes entrada: Nutrientes en el alimento introducido durante el

    bioensayo.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    43/71

    33

      Nutrientes recuperados: Nutrientes en forma de biomasa en peces y

    plantas al final del bioensayo.

      Nutrientes salida: Nutrientes perdidos por gasificación, perdida en filtros,

    salidas.

     

    En la figura 7 se muestra el criterio empleado en el balance de masas y el flujo de

    nutrientes, tomándose en cuenta las entradas y salidas de nutrientes así como las

    recuperaciones.

    Figura 7: Criterio empelado en el flujo de nutrientes dentro del SIA.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    44/71

    34

    3.4.7 Condiciones ambientales

    Las variaciones de humedad y temperatura del laboratorio durante el experimento

    fueron registradas con un higrómetro con sensor externo (Hygro-Thermometer

    RT811E)

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    45/71

     

    IV.RESULTADOS

    4.1 Nutrientes

    4.1.1 Agua

    La concentración de nitrógeno total en agua tuvo un comportamiento ascendente

    durante el bioensayo (Grafica 1 c). La concentración inicial fue de 5,45 hasta 66,33

    mg/l en el caso de la repetición 1, en la repetición 2 llegó hasta 47,51 mg/l, en

    comparación con el tratamiento control el cual solo llego a la concentración de 7,44

    mg/l. Las repeticiones 1 y 2 están muy por encima de los valores reportados por

    Rafie y Saad en 2005 de 12,4 mg/l en un cultivo de tilapia roja en sistema de

    recirculación con un periodo de 21 días. En cuanto a nitratos (NO 3+) (Grafica 1 b)comenzó con una concentración de 0,8396 mg/l en promedio, durante el bioensayo

    el tratamiento control llegó a una concentración de 4,617 mg/l, la repetición 1 de

    65,04 mg/l y la repetición 2 de 43,77 mg/l. Estos valores se encuentran arriba de los

    reportados por Garciaet, al., 2005 de 10 a 40 mg/l durante 10 semanas.

    Para los nitritos (NO2+) (Grafica 1 a) se comenzó con 0,0015 mg/l en promedio, se

    llego a un máximo nivel de 0,0398 mg/l en el tratamiento control, en la repetición 1 de

    0,675 mg/l y para la repetición 2 de 0,4554 mg/l. Estos valores están por debajo de

    los reportados por Rafie y Saad en 2005 quienes obtuvieron una concentración de

    9,77 mg/l en 21 días de cultivo. Por otro lado estos valores están por encima de los

    reportados por Garcia et. al., 2005 de 0,2 a 0,25 mg/l en un cultivo agroacuicola de

    pepino-tilapia durante 10 semanas.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    46/71

    36

    Cabe destacar que los valores obtenidos de nitritos y nitratos están por debajo del

    valor máximo de referencia de los recomendados para organismos acuáticos de <

    1,0 mg/l y 400 mg/l respectivamente (Garcia et al., 2005).

    Grafica 1: concentración de a) Nitritos (NO2+) b) Nitratos (NO3+) y c) Nitrógeno totaldel SIA durante las 7 semanas del bioensayo. E=entrada S=salidas, los datos de

    entradas y salidas corresponden a el agua que ingresa y se expulsa de las

    canaletas hidropónicas.

    -0.1

    0.1

    0.3

    0.5

    0.7

    0.9

       m   g    /    l

    a)

    -10.

    0.

    10.

    20.

    30.

    40.

    50.

    60.

    70.

       m   g    /    l

    b)

    0

    10

    20

    30

    4050

    60

    70

    0 1 2 3 4 5 6 7

       m   g    /    l

    SEMANA

    Control E Control S R1 E R1 S R2 E R2 S

    c)

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    47/71

    37

    La concentración de fosforo disuelto se puede observar en la grafica 2, aquí se

    muestra como se fue incrementando al concentración del fosforo, el cual tuvo una

    concentración inicial de 0,192 mg/l, finalizando en el tratamiento control con 1,0851

    mg/l, en el caso de R1 llego a una concentración de 2,6725, R2 de 1,6108 mg/l.

    Para el fosforo total el valor inicial fue de 0,142 mg/l, el tratamiento control alcanzó

    un valor de 2,824 mg/l, en cuanto a R1 y R2 de 4,156 mg/l y 3,353 mg/l

    respectivamente. Estos valores están por debajo de los reportados por Rafie y Saad

    2005 de 5,9 a 14,5 mg/l pero se encuentran arriba de los reportados por Guanzhi de

    198 mg/l en un cultivo de trucha en recirculación.

    Grafica 2: Concentración de a) Fosforo disuelto y b) Fosforo total del SIA durante

    las 7 semanas del bioensayo. E=entrada S=salidas, los datos de entradas y salidas

    corresponden a el agua que ingresa y se expulsa de las canaletas hidropónicas.

    0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    2.0

    2.5

    3.0

       m   g    /    l

    a)

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    0 1 2 3 4 5 6 7

       m   g    /    l

    Semana

    Control E Control S R1 E R1 S R2 E R2 S

    b)

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    48/71

    38

    4.1.2 Peces

    La concentración final de Nitrógeno en peces se muestra en la Grafica 3, lo cual

    representa un 7% de Nitrógeno total en los peces en ambos casos, así mismo en la

    Grafica 4 se representan las concentraciones de Fósforo total de la biomasa de los

    peces al final del bioensayo, en la cual se observa que la repetición 1 está apenas

    por encima de la repetición 2.

    Grafica 3: Nitrógeno total de Tilapia en un SIA con

    Tilapia y Chile jalapeño.

    Grafica 4: Fosforo total de Tilapia en un SIA con

    Tilapia y Chile jalapeño.

    18.35521.902

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    R1 R2

       g   r   a   m

       o   s

    7.2576.096

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    R1 R2

       g   r   a   m   o   s

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    49/71

    39

    4.1.3 Plantas

    En la Grafica 5 se muestra el Nitrógeno encontrado en las plantas, aquí se observa

    que la repetición 1 fue la que mayor cantidad de Nitrógeno presentó, con un 241 %

    mas que el tratamiento control, la diferencia entre los tres tratamientos es

    significativa. Esta misma tendencia se presenta en la cantidad de Fósforo presente

    en las plantas (Grafica 6), donde la repetición 1 es el que tiene la mayor retención de

    nutrientes, seguido por la repetición 2 y el tratamiento contro, igualmente la diferencia

    entre los tres tratamientos es significativa.

    Grafica 5: Concentración final de Nitrógeno total en

    plantas en un SIA de Tilapia y Chile jalapeño.

    Grafica 6: Concentración final de Fósforo total en

    plantas en un SIA de Tilapia y Chile jalapeño.

    0.051

    0.123

    0.077

    0.00

    0.02

    0.04

    0.06

    0.08

    0.100.12

    0.14

    Control R1 R2

       g   r   a   m   o   s

    0.0103

    0.0219 0.0201

    0.000

    0.005

    0.010

    0.015

    0.020

    0.025

    Control R1 R2

       g   r   a   m   o   s

    a

    b

    c

    a

    b c

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    50/71

    40

    4.2 Balance de masas

    Tabla 2: Balance de los nutrientes en un SIA de Tilapia y Chile jalapeño. 

    Entradas  Recuperación  Salidas 

    Tratamientos   Agua   Alimento  Plantas  Peces  Total  Plantas  Peces  Total  Agua

    recirculación 

    Volatilización

    y filtros Total 

    Nitrógeno TC (g)  0,6342  0  0,0409  0  0,6751  0,0510  0  0,0510  0,6188  0,0053  0,6241 

    %  93,9  0  6,1  0  100,0  7,6  0  7,6  91,7  0,8  92,4 

    R1 (g)  0,6342  33,2716  0,0397  12,2662  46,2117  0,1230  18,3554  18,4784  7,7617  19,9716  27,7333 

    %  1,4  72,0  0,1  26,5  100,0  0,3  39,7  40,0  16,8  43,2  60,0 

    R2 (g)  0,6342  35,8584  0,0308  14,0516  50,5750  0,0770  21,9020  21,9790  4,8598  23,7362  28,5960 

    %  1,3  70,9  0,1  27,8  100,0  0,2  43,3  43,5  9,6  46,9  56,5 

    Fosforo 

    TC (g)  0,0166  0  0,0083  0  0,0248  0,0103  0  0,0103  0,0111  0,0035  0,0145 

    %  66,7  0  33,3  0  100,0  41,4  0  41,4  44,5  14,1  58,6 

    R1 (g)  0,0166  5,5204  0,0071  4,8494  10,3935  0,0219  7,2568  7,2787  0,4619  2,6529  3,1148 

    %  0,2  53,1  0,1  46,7  100,0  0,2  69,8  70,0  4,4  25,5  30,0 

    T2 (g)  0,0166  5,9496  0,0080  3,9107  9,8849  0,0201  6,0955  6,1156  0,3923  3,3770  3,7692 

    %  0,2  60,2  0,1  39,6  100,0  0,2  61,7  61,9  4,0  34,2  38,1 

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    51/71

    Después de integrar la agricultura y al acuicultura en un solo sistema agroacuicola se

    logró realizar un balance de los nutrientes (Tabla 2). En este sistema integrado se

    obtuvo una recuperación del 40-43,5% de N y 61,9-70% de Fósforo. Lo que significa

    que un 60-56,5% de Nitrógeno y 38,1-30% de Fósforo quedó sin ser asimilado por el

    sistema. Sin embargo del total de nutrientes que no fueron asimilados el 16,8-9,6%

    de N y 4,4-4,0% de P se mantienen en el agua en recirculación, quedando

    disponibles para el siguiente ciclo de siembra, siendo así que el sistema acuaponico

    solo tuvo una pérdida de 43,2-46,9% de Nitrógeno y 25,5-34,2% de Fósforo. En el

    caso del tratamiento control se obtuvo una recuperación de 7,6% de Nitrógeno y

    41,4% de Fósforo y una pérdida de 92,4% de Nitrógeno y 58,6% de Fósforo.

    Los datos de recuperación están por encima de los promedios reportados endiversos sistemas de cultivo acuícolas, donde se maneja una recuperación promedio

    de 25% de Nitrógeno (Hargreaves, 1998) y 35,7 % de Fosforo (Schneider et al.,

    2005). En sistemas de recirculación se obtienen mejores recuperaciones de

    Nitrógeno y Fósforo como es el caso de Rafie y saad en 2005 donde consiguieron de

    27,82% hasta 36,56 % de recuperación de Nitrógeno y de 7 hasta 20 % de

    recuperación de Fosforo en un sistema en recirculación acuícola con diferentes

    densidades de tilapia.

    Se ha visto que en sistemas integrados hay una mejor eficiencia de nutrientes, como

    los reportados por Schneider et al., 2005 quienes en un sistema multitrofico integrado

    obtuvieron recuperaciones de 20 a 50% de nitrógeno y de 15 a 65 % de fosforo. Y

    en otros casos de sistemas multitroficos se ha logrado una recuperación de

    Nitrógeno de 52% (Sparus aurata y Ulva lactuca) (Neori et al., 2000), 34% (Ictalurus

     punctatus, Scenedemus, bacterias, Oreochromis niloticus) (Brune et al., 2003), 28%

    (Penaeus vannamei, Chaetoceros sp., Crassostrea virginica) (Wang, 2003), 62.9%

    (Spaurus aurata, Crassostrea gigas/ Tapes semidecussatus, Ulva lactuca) (Shpigel et

    al ., 1993).

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    52/71

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    53/71

    43

    Grafica 7: Humedad relativa del ambiente durante el bioensayo.

    4.3.1.2 Temperatura

    La variación de temperatura en el ambiente se muestra en la grafica 8 en esta se

    observa como la temperatura se mantuvo entre 24,3 y 27,4 ºC registrados en los días

    10 y 29 respectivamente. Este es el parámetro más importante a tener en cuenta en

    el manejo del ambiente, ya que es el que más influye en el crecimiento y desarrollo

    tanto de las plantas como de los peces. La temperatura óptima para las plantas seencuentra entre los 10 y 20º C

    (http://www.infoagro.com/industria_auxiliar/control_climatico.htm) en cambio para los

    peces los rangos óptimos de temperatura oscilan entre 20-30 ºC, pueden soportar

    temperaturas menores pero temperaturas menores de 15 ºC no crecen (Saavedra,

    2006).

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    0 10 20 30 40

       P   o   r   c   e   n   t   a

       j   e

    Dias

    http://www.infoagro.com/industria_auxiliar/control_climatico.htmhttp://www.infoagro.com/industria_auxiliar/control_climatico.htmhttp://www.infoagro.com/industria_auxiliar/control_climatico.htmhttp://www.infoagro.com/industria_auxiliar/control_climatico.htm

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    54/71

    44

    Grafica 8: Registro de temperatura en el ambiente durante el

    bioensayo.

    4.3.2 Parámetros del agua

    4.3.2.1pH

    En la grafica 9 se muestra la variación del pH en al agua durante las 7 semanas del

    bioensayo, este se mantuvo entre 7,2 y 8,5 estabilizándose a partir de la cuarta

    semana. Baixauli (2002) dice que el nivel óptimo aconsejado para el manejo de

    cultivo de hortalizas se sitúa en valores comprendidos entre 5,5 y 6,8, que es el

    rango en el que se encuentran de forma asimilable la mayor parte de los nutrientes.

    Por otra parte Saavedra (2003), nos dice que para el cultivo de tilapias los valores

    óptimos de pH son entre 7 y 8.

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    0 10 20 30 40 50

       G   r   a    d   o   s   c   e   n   t   i   g   r   a    d   o   s

    Dias

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    55/71

    45

    Grafica 9: medición de pH en el agua durante el bioensayo.

    4.3.2.2 Caracterización del agua

    En la primera semana del bioensayo se tomo una muestra de agua para realizarle un

    único análisis de micronutrientes esenciales para el desarrollo de las plantas, estos

    valores se muestran en la tabla 3, Este análisis muestra las condiciones iníciales del

    sistema, en las cuales todos los nutrientes están por debajo de lo recomendado.

    Rakocy et al., 2004 nos dicen que la acuaponia pone a disponibilidad la mayoría de

    los elementos, en cantidades básicas, sin embargo se sabe que cada planta tienerequerimientos distintos, donde la concentración de elementos estará en relación al

    alimento y especie a cultivar, además menciona que las plantas ocupan altas

    concentraciones de potasio (K) y es necesaria su adición. Por otro lado Ramírez et

    al., 2008 dicen que La utilización de productos externos rompen el concepto que

    propone la acuaponia, sin embargo en algunos cultivos se agregan elementos al

    agua o se hacen aplicaciones de manera foliar.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    56/71

    46

    Tabla 3: Determinación de nutrientes realizada la primera

    semana del bioensayo

    ElementoControl

    mg l-1 

    R1-R2

    mg l-1 

    Recomendado*

    mg l-1 

    K 3,91 15,640 156 a 500

    Mg 10.5 13.470 34 a 50

    Ca 40,60 45,370 93 a 300

    S 27,21 38,640 48 a 158

    Fe 0,002 00,006 2,5 a 8

    Mn 0,002 00,060 0,5 a 0,3

    B 0,00 00,070 0,3 a 0,54

    Cu 0,017 ,019 0,02 a 0,1

    Zn 0,538 ,433 0,05 a 0,1

    Mo Nd Nd 0,01 a 0,2

    *Concentraciones mínimas y máximas recomendadas en cultivos hidropónicos (Rodríguez, 2002; Resh, 2006)

    4.3.3 Desarrollo de peces

    Los datos mas importantes sobre el desarrollo de los peces se muestran en la Tabla

    4, aquí se observa que ambos tratamientos iniciaron con un peso promedio de 23 g,

    al final del bioensayo la repetición 2 obtuvo un mayor peso final que la repetición 1

    sin embargo ésta diferencia de 9 g no es significativa estadísticamente. En cuanto al

    peso promedio ganado la R2 es mayor con un incremento de 0,79 g en biomasa por

    día, aunque igualmente ésta diferencia no es significativa.

     Al emplear un alimento isoproteico se esperaba que no hubiera diferencias entre lostratamientos, esta ganancia de peso húmedo de mas de 25 g en 7 semanas se

    acerca a los resultados reportados por García et. al., 2005 de 25 g en diez semanas

    en un cultivo acuaponico de tilapia-pepino.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    57/71

    47

    En cuanto a los datos de consumo que se muestra en la misma tabla 4, se observa

    que la tasa de consumo fue de 0,90 y 0,97 g dia-1/pez, en R1 y R2 respectivamente,

    esta diferencia no es significativa. Estos datos son similares que los reportados por

    Camacho en 2009, quien obtuvo una tasa de crecimiento de 0,94 en una producción

    de tilapia en sistema de recirculación con una biomasa inicial de 25 g. Por otra parte

    estos valores son menores a los presentados en el estudio realizado por Guangzhi

    en trucha en sistemas de recirculación quien logró una TC de 1,96.

    En cuanto al factor de conversión el mejor fue del R2 con 1,30 en contraste del 2,16

    del R1 sin embargo esta diferencia no es significativa, el factor de conversión

    alimenticia nos indica la cantidad de alimento consume por cada g de biomasa que

    gana. Estos valores están alrededor de los reportados por Rakocy et al 2004 quienesreportan una tasa de conversión alimenticia de 1,7 en producción de tilapia

    acuaponica, de igual forma Guangzhi reportó FC de 1,96 y 1,88 en trucha con

    biomasas finales de 50 g en sistemas de recirculación.

    Tabla 4: Datos de crecimiento de Tilapias en un SIA con Chile jalapeño.

    Tratamiento PIP (g) PFP (g) PPG (g/día) TC

    (g dia-1/pez)

    FC Biomasa

    (g)

    R1 23,78 ±1,774 50,22 ±16,61 0,576 ±0,397 0,90 ±0,17 2,16 ±1,29 251,1

    R2 23,55 ±3,209 59,76 ±8,973 0,790 ±0,222 0,97 ±0,21 1,30 ±0,40 298,8

    4.3.4 Desarrollo de plantas

    4.3.4.1 Sobrevivencia

    Durante el bioensayo se mantuvo una buena sobrevivencia (Grafica10) en las

    repeticiones 1 y 2 se mantuvo el 100% y en el tratamiento control un 87% esto

    debido a que se perdió una planta a la sexta semana del bioensayo. En un estudio

    realizado por Rakocy et al., 2004 lograron una sobrevivencia del 84,7% en un

    cultivo acuaponico de albahaca y tilapia.

  • 8/20/2019 322 Silva Crhistian

    58/71

    48

    Grafica 10: Sobrevivencia de plantas en un SIA con Tilapia y Chile

     jalapeño.

    4.3.4.2 Altura

    Los resultados de altura se puede observar en la Grafica 11, aquí se aprecia el

    comportamiento de los tres tratamientos, los tratamientos con agua procedente de

    los acuarios obtuvieron un mejor crecimiento en cuanto al control, esta diferencia se

    aprecia desde las primeras mediciones hasta el final donde estos tratamientos

    obtuvieron un incremento alrededor del 40%, en comparación con un 15,9 % que

    incremento el control. Las repeticiones 1 y 2 tiene un crecimiento muy similar con una

    diferencia de sólo 0,4 cm en el incremento, esta diferencia no es significativa.

    Los resultados obtenidos en este trabajo muestran similitud con los realizados por