A través de la Maestría en Agricultura Tropical Sostenible (MATS), los estudiantes realizan investigación aplicada para el desarrollo de producción sostenible bajo la asesoría de expertos internacionales de universidades de prestigio mundial.
Por: Erick Edgardo Osorto Pineda, MATS-ZAMORANO, M.Sc. Alejandra Sierra. Profesor Asistente Olericultura, Jefe Técnico Agricultura Orgánica y Compostera.
La producción de alimentos depende de la disponibilidad de recursos como suelo, agua, aire y energía. El sobreuso actual y la degradación de dichos recursos es uno de los principales retos que enfrenta el ser humano para su sobrevivencia en el planeta. Las tasas actuales de consumo de alimentos y la gestión inadecuada de los recursos naturales ejercen una presión sin precedentes sobre los sistemas mundiales. Se estima que entre 1 y 6 mil millones de hectáreas (hasta el 30% de la superficie terrestre) se han degradado a nivel mundial (Gibbs y Salmon, 2015). La degradación de la tierra afecta negativamente a 3,200 millones de personas siendo uno de los principales contribuyentes al cambio climático y la pérdida de biodiversidad. Al mismo tiempo, la población mundial crece muy rápidamente, se prevé que alcanzará los 8,100 millones en el 2,025, más de 9,600 millones en el 2,050, y 10,900 millones a fines del siglo XXI (ONU, 2015).
Con el ritmo actual de crecimiento de la población, y los desafíos que representa el cambio climático, es imperativo el desarrollo de sistemas agroalimentarios que puedan garantizar la seguridad alimentaria mundial sin causar daño a la biodiversidad y servicios ecosistémicos. La agenda 2030 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) enfatiza la necesidad de abordar estos desafíos mundiales, priorizando el uso de modelos de producción agroalimentarios más eficientes, productivos y sostenibles (Goddek et al., 2019; FAO, 2019). Bajo este contexto, se identifica a la “acuaponía” como un enfoque agrícola sostenible que, aumenta la eficiencia del recurso hídrico (utiliza menos del 90% de agua comparado con la agricultura convencional), reutiliza contaminantes como nutrientes y no aumenta la presión de urbanización sobre la tierra al utilizar menos área (Abusin y Mandikiana, 2020).
Acuaponía; integración de la acuicultura con hidroponía
La acuaponía se define como la técnica de integración de la acuicultura con hidroponía. El agua residual de la acuicultura sufre transformaciones microbianas para ser utilizada como fuente de nutrientes para el crecimiento de las plantas, mientras que la absorción de nutrientes de las plantas mejora los parámetros de calidad del agua para los peces (Lennard y Leonard, 2006; Rakocy, 2012). La técnica permite criar peces y plantas a alta densidad al mismo tiempo, eficientiza el uso de agua a través de parámetros adecuados dentro del sistema y se producen vegetales de manera orgánica y rentable.
El interés público en los sistemas acuapónicos ha aumentado significativamente en los últimos años, en línea con la tendencia hacia cadenas de valor más integradas, una mayor productividad y un menor impacto ambiental en comparación con otros sistemas de producción (Palm et al., 2018). Sin embargo, como ocurre con cualquier nuevo sistema de producción en sus primeras etapas, la acuaponía enfrenta muchos obstáculos en su desarrollo sostenible incluyendo aspectos técnicos y socioeconómicos.
Impacto de la investigación en agricultura sostenible
Desde Zamorano, a través de la Maestría en Agricultura Tropical Sostenible (MATS), se trabaja en una investigación basada en la optimización de un sistema acuapónico orgánico. Trabajo que se hace mediante la incorporación de rizobacterias promotoras de crecimiento vegetal, el establecimiento de un pH que favorezca a las plantas, peces y bacterias y la adición de macro y micronutrientes mediante fertilizantes orgánicos para suplir los requerimientos nutricionales de las plantas. Adicionalmente, se busca establecer un protocolo para la producción acuapónica de vegetales orgánicos en sistemas con la Técnica de Película de Nutrientes (NFT, por sus siglas en inglés) y el sistema raíz flotante.
Para cumplir los objetivos de la investigación, se construye una estructura acuapónica conformada de un sistema acuícola de seis estanques de fibra de vidrio con volumen de 1.50 m3 cada uno y dos sistemas hidropónicos bajo la técnica de NFT que consta de 720 plantas y el de raíz flotante que tiene 300 plantas. Cada sistema hidropónico es independiente y cada uno se compone de cuatro tanques o biofiltros que tienen un volumen de 0.45 m3. Para el sistema acuícola se utilizan alevines de la especie de tilapia (Oreochromis sp) de 10 semanas de edad y un peso de 15 gramos, proporcionados por la Unidad de Acuacultura. Para el sistema hidropónico se utilizará el cultivo de lechuga (Lactuca sativa) var. Kristine.
El proyecto de investigación integra la nutrición con fertilizantes orgánicos y rizobacterias promotoras de crecimiento vegetal. Se trata de una práctica alternativa para suplir las deficiencias de ciertos nutrientes de las plantas que no se pueden obtener del agua residual de los peces, mejorar la biodiversidad y servicios ecosistémicos, equilibrar la biología y obtener una mejor productividad de las plantas, que es un pilar fundamental para que la acuaponía sea sostenible. Además, la optimización de este sistema acuapónico contribuirá a establecer un pH estándar donde se pueda aumentar la eficiencia de los componentes plantas, peces y bacterias nitrificantes, así como promotoras de crecimiento vegetal.
La investigación pretende mejorar el rendimiento en los cultivos como lechuga u otras hortalizas de hojas verdes que se logren integrar en estos sistemas, para alcanzar una mejor sostenibilidad económica. Los sistemas por utilizar podrían ser una herramienta o alternativa para producir peces y vegetales al mismo tiempo y espacio, en zonas de suelos infértiles y poca disponibilidad de agua como en la región Sur de Honduras, además de áreas urbanas y periurbanas. Asimismo, mediante el aumento de la disponibilidad y diversificación de alimentos por medio del sistema de producción acuapónico, esto puede ser una opción viable que contribuya a disminuir la inseguridad alimentaria que se agudizó más con la pandemia del COVID-19.
A través de los resultados de la investigación se abre una ruta para la producción e investigación en sistemas acuapónicos en la Universidad Zamorano. Se creará un protocolo para la producción de peces y cultivos de plantas orgánicas que se compartirá con entes gubernamentales y no gubernamentales. Los resultados se presentarán en el Congreso Internacional de Acuaponía organizado por la empresa “Acuaponía Bofish” de México.
Figura 1. Avances en la instalación del sistema acuapónico donde se realizarán los ensayos.
Figura 2. Producción de lechuga en un sistema acuapónico de raíz flotante (Thompson, 2019).
Figura 3. Sistema acuapónico a mediana escala (Atop, 2020).
Figura 4. Diagrama de un sistema acuaponico (Earth.Org, 2020)
Referencias
Abusin, S. A.A. y Mandikiana, B. W. (2020). Towards sustainable food production systems in Qatar: Assessment of the viability of aquaponics. Global Food Security, 100349. https://doi.org/10.1016/j.gfs.2020.100349
Atop Lighting, (2020). LED Grow Light ‘s Role in Indoor Aquaponics System – Atop Lighting. Recuperado de https://www.atophort.com/news/led-grow-light-s-role-in-aquaponics-system.html
Earth.Org, (2020). Aquaponics: A Solution To Food Insecurity? | Earth.Org – Past | Present | Future. Recuperado de https://earth.org/data_visualization/aquaponics-a-solution-to-food-insecurity/
FAO 2019. El apoyo de la FAO para alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible en América del Sur Panorama actual. Santiago de Chile. 72 pp.
Goddek, S., Joyce, A., Kotzen, B. y Dos-Santos, M. (2019). Aquaponics and Global Food Challenges. En S. Goddek, A. Joyce, B. Kotzen y G. M. Burnell (Eds.), Aquaponics Food Production Systems (pp. 3–17). Cham: Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_1
Gibbs, H. K. y Salmon, J. M. (2015). Mapping the world’s degraded lands. Applied Geography, 57, 12–21. https://doi.org/10.1016/j.apgeog.2014.11.024
Lennard, W. A. y Leonard, B. V. (2006). A Comparison of Three Different Hydroponic Sub-systems (gravel bed, floating and nutrient film technique) in an Aquaponic Test System. Aquaculture International, 14(6), 539–550. https://doi.org/10.1007/s10499-006-9053-2
ONU, (2015) Perspectivas de la población mundial: la revisión de 2015. hallazgos clave y tablas anticipadas. Nueva York, Estados Unidos.
Palm, H. W., Knaus, U., Appelbaum, S., Goddek, S., Strauch, S. M., Vermeulen, T., … Kotzen, B. (2018). Towards commercial aquaponics: a review of systems, designs, scales and nomenclature. Aquaculture International, 26(3), 813–842. https://doi.org/10.1007/s10499-018-0249-z
Rakocy, J. E. (2012). Aquaponics-Integrating Fish and Plant Culture. En J. Tidwell (Ed.), Aquaculture production systems (pp. 344–386). Ames, Iowa: Wiley-Blackwell. https://doi.org/10.1002/9781118250105.ch14
Thompson, D. (2019). Indoor Aquaponics Systems. Darlene Thompson. Recuperado de https://myindoorgrowsystems.com/feed-your-family-with-both-fresh-fish-and-vegetables-in-indoor-aquaponics-systems/
