Acuaponía – Tipos de sustratos y características

La búsqueda constante del sustrato perfecto en acuaponía

En los sustratos usados en acuaponía se albergan bacterias nitrificantes que transforman los desechos de los peces y residuos del alimento en elementos disponibles para las plantas como el nitrato.

Durante el paso del agua por las camas de crecimiento de las plantas, el sustrato captura los desechos sólidos y en suspensión de los peces así como también otras partículas orgánicas flotantes, desempeñándose como filtro mecánico o biofiltro.

Su eficacia dependerá del tamaño, la forma de las partículas del sustrato, así como del caudal del agua.

Si las partículas de sustrato son muy pequeñas o de forma irregular, puede conducir a camas obstruidas con residuos sólidos, mala circulación del agua y áreas anóxicas; impidiendo el transporte de nutrientes a través de las raíces de las plantas; lo que genera la putrefacción de las mismas y el crecimiento de hongos.

Sustratos empleados en acuaponía

Entre los sustratos más utilizado en acuaponía se encuentran:

• Inorgánicos de tipo granular: Como la arcilla expandida ligera (LECA), grava, vermiculita, perlita y piedra pómez.
• Orgánicos: Fibra de coco, aserrín, carbón vegetal, cascarillas de arroz, etc.
• Sintéticos: esferas, anillos, láminas, etc.

Diversos estudios han llegado a la conclusión que los mejores resultados se obtienen cuando se combinan sustratos de diferentes orígenes; debido a que las deficiencias de uno son compensadas por el otro.

Como por ejemplo, los sustratos granulares facilitan la entrada de aire entre los macroporos, mientras que los sustratos fibrosos ayudan a que el agua permanezca entre los microporos.

Es esencial por tanto una combinación adecuada de poros grandes y pequeños, porque primero se obtiene una mayor producción de plantas y peces; y en segundo lugar se logra mantener niveles aceptables de la calidad del agua.

Desechos agrícolas como sustratos en acuaponía

Estudios han determinado que los subproductos agrícolas  y pesqueros son una buena opción para ser utilizados como sustratos, porque se caracterizan en:

• Poseer una mayor superficie biológica para el asentamiento de las bacterias buenas para el ciclo.
• Tener mayor capacidad de retención de cationes.
• Un ahorro sustancial que se obtiene por motivo de utilizar productos de desecho.

Una investigación realizada en Nigeria, por el Departamento de Agricultura de la Agencia Nacional de Desarrollo Tecnológico, evaluó el desempeño de dos desechos agrícolas:

• Cáscaras del fruto de la palma aceitera (PKS).
• Conchas de moluscos gasterópodos (PWS).

Estos desechos fueron usados como camas de crecimiento, en la propagación de la calabaza Telfairia occidentalis dentro un sistema de acuaponía utilizando juveniles del bagre africano Clarias gariepinus.

La finalidad de evaluar los desechos en la investigación, era para conocer como estos influían sobre la producción de las plantas y en los parámetros de calidad del agua.

Además de estos sustratos se utilizaron dos medios adicionales mencionados a continuación:

• Grava usada convencionalmente en acuaponía (control).
• Y una combinación de los tres medios empleados en una proporción de 33,33 % cada uno.

Cáscara de palma aceitera, usada como sustrato.

Conchas de moluscos, es desperdicio de la actividad pesquera.

Buscando el mejor sustrato en acuaponía

Durante el experimento, se evaluó el desempeño de los materiales dentro del sistema acuapónico, de la siguiente manera:

• Se utilizó 4 tanques; y en cada uno se alojaron 50 peces.
• Para evaluar el cultivo se requirió de 4 medios de cultivo con 8 bandejas de plantación cada uno.
• En cada bandeja fueron sembradas dos semillas de calabaza occidentalis.

El tiempo requerido para el estudio  fue de 4 meses; durante este tiempo se recogieron muestras de agua dentro del tanque de los peces al inicio como al final del ciclo del cultivo; donde se realizaron registros semanales de los siguientes parámetros de calidad del agua:

• Temperatura.
• pH.
• Oxígeno disuelto (DO).
• Alcalinidad.
• Dureza.
• Amoniaco (NH₃).
• Nitrito (NO₂).
• Nitrato (NO₃).

También semanalmente se compararon los parámetros productivos de los peces y el cultivo donde se midieron:

• Longitud del tallo.
• Número de hojas.
• Número de ramas.
• Producción de la planta.
• Peso final de los peces.

El sustrato más eficiente para acuaponía

Culminada la fase experimental se encontró que los sustratos afectaron la absorción de los nutrientes por las plantas; fue tanto así, que los mejores resultados de los parámetros productivos en plantas y peces fue en los medios PKS, PWS  y en la mezcla que en el sustrato con grava.

Gráfico 1. Área de hojas obtenidas con los sustratos de grava, cáscaras del fruto de la palma aceitera (PKS), conchas de moluscos gasterópodos (PWS) y mezcla de sustratos.

Fuente: Modificado de Oladimeji et al (2020).

Es importante señalar que aunque la grava ha sido empleada ampliamente en acuaponía, presenta la dificultad de no retener por mucho tiempo el agua. Produciendo la eliminación de los nutrientes necesarios para el desarrollo de la planta; por este motivo es poco apropiada como medio de crecimiento en un sistema de acuaponía.

Calidad del agua

Resultó en el ensayo realizado que la cama hidropónica hecha de la mezcla de sustratos, fue la mejor.

La mezcla conformada por 33,33 % de cada sustrato, presentó las menores concentraciones de compuestos nitrogenados (NH₃, NO₂ y NO₃) en comparación con los otros tratamientos. Este resultado se debe a que mejoró el desarrollo de la comunidad microbiana en los diferentes medios y también porque hubo mejor eficiencia en la nitrificación.

Grafico 2. Resultados de los contenidos de los compuestos nitrogenados en el agua del sistema acuaponico

Fuente: Modificado de Oladimeji et al (2020).

Atributos de un buen sustrato en acuaponía

Las características de los distintos materiales utilizados como sustratos afectan los parámetros de calidad de agua y también influyen directa e indirectamente en la producción de biomasa vegetal y animal.

Y por ello los principales atributos que un buen sustrato debería tener son:

• Poseer una gran superficie para el crecimiento bacteriano.
• Debe ser permeable al agua y al aire, para que el agua fluya y las raíces de las plantas puedan respirar.
• Ser inerte.
• Que no sea polvoriento.
• No tóxico.
• Tener un pH neutro para no afectar la calidad del agua.
• Disponible.
• Rentable y ligero si es posible.

Existen abundantes materiales para emplear como sustratos en los sistemas acuapónicos; sin embargo se debe tener en cuenta las siguientes características:

• Peso y forma.
• Relación superficie / volumen.

Por lo que es necesario sean evaluados antes de seleccionarlos para su uso.

Así pues, que la combinación de diferentes sustratos como la cascara de palma aceitera, conchas de moluscos y grava dio como resultado una mejor producción y calidad de agua para el crecimiento de peces y plantas, en comparación con los sustratos individuales.

En definitiva, el empleo de materiales considerados generalmente como residuos o desechos, constituye una ventaja adicional que permite transformar los desechos en ganancias.

Compiladora: MSc. en Ciencias Marinas. Trinidad Urbano

Referencias consultadas

Oladimeji, A.; Olufeagba, S.; Ayuba, V.; Sololmon, S.; Okomoda, V. 2020. Effects of different growth media on water quality and plant yield in a catfish-pumpkin aquaponics system. Journal of King Saud University – Science 32: 60- 66. https://www.sciencedirect.com/science/journal/10183647

Rakocy, J.; Masser, M.; Losordo, T. 2006. Recirculating aquaculture tank production systems: aquaponics-integrating fish and plant culture. Southern Regional Aquaculture Center 454: 1-16.

Link consultados:

https://university.upstartfarmers.com/blog/aquaponic-media-surface-area

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