Jugador potencial en la producción de alimentos y energía Abogado de acuicultura global

El circuito de agua entre el pescado y las verduras permite que las plantas acumulen nutrientes de manera óptima

La albahaca dulce cultivada en salmuera puede competir con los productos hidropónicos de agua dulce.

Actualmente, la industria alimentaria está explorando nuevas formas de satisfacer las necesidades de una población mundial en crecimiento. Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, los 9.000 millones de personas de nuestro planeta necesitarán un 50 por ciento más de producción de alimentos para el año 2050 de lo que se logra en la actualidad. La escasez de tierras fértiles, la falta de recursos de agua dulce para el riego y la salinización gradual de los acuíferos plantean importantes desafíos sobre cómo producir más, de forma sostenible y con menos recursos.

El cultivo de sal puede ser de gran beneficio para la acuicultura marina y salobre, y la integración con plantas sin duda puede contribuir a la producción de alimentos alternativos en áreas costeras, tierras áridas e incluso asentamientos urbanos / suburbanos. Además de la acuicultura multitrófica integrada en aguas abiertas, los desechos en tierra pueden recuperarse por completo y reducir la huella de carbono. El mayor nivel de bioseguridad y control ambiental que ofrecen los sistemas de reciclaje no solo garantiza mayores rendimientos sino también una producción más segura.

La acuaponía, una planta sin suelo que crece en el agua de la acuicultura, puede desempeñar un papel clave en la producción de alimentos y energía. El circuito de agua entre el pescado y la verdura permite que los nutrientes se almacenen de manera óptima para los cultivos y ayuda a ahorrar una gran cantidad de agua.

Cultivos de sal

La acuaponía de salmuera puede ser un sistema ideal para cultivar halófitas, plantas tolerantes a la sal. Los estudios han demostrado que la salinidad óptima de muchas halófitas disponibles comercialmente está en el rango de 10 a 20 ppt.

Se estima que se podrían cultivar al menos 50 halófitas para obtener granos. Además, la mayoría de los cereales no contienen sal, ya que la sal se acumula principalmente en los tallos, hojas o raíces.

Entre las especies de plantas, la hierba marina (Zostera marina) tiene un buen potencial, con un grano similar al del trigo y que contiene 50 por ciento de almidón y 13 por ciento de proteína. La hierba salada de Palmer (Distichlis palmeri), que puede crecer en hipersalinas con una salinidad de hasta 42 ppt en los pantanos, muestra un buen equilibrio de aminoácidos pero contiene un 40 por ciento menos de proteínas que el trigo. La malva de playa Kosteletzkya virginica produce cereales con 32 por ciento de proteína y 22 por ciento de aceite, que puede producir 1,5 toneladas por hectárea (TM / ha) si la salinidad es de 25 ppt.

Dos abrazaderas muy comunes, el cazador de perlas, Pennisetum typhoides y el cine, Chenopodium quinoa, también son resistentes a la sal. El primero puede producir 1,6 TM / ha como cereales y 6,5 TM / ha como alimento, mientras que el segundo puede producir hasta 2,5 TM de cereales con el doble de proteína que el trigo y un excelente equilibrio de aminoácidos esenciales.

Los cultivos de hojas tienen un potencial de mercado muy interesante. Los estudios de las especies de Salicornia y Salsola en los últimos años ya han demostrado la mayor productividad de la acuaponía que la hidropónica, así como el alto potencial de mercado de estas dos plantas como valiosas hortalizas, piensos o biodiesel.

Otras plantas de valor comercial son Kochia scoparia y el hinojo marino Chrithmum maritimum. El primero de ellos produce semillas que son devoradas por una grulla de comida llamada tonburi. La planta también se usa en la medicina china. Este último tiene sabor a espárrago y es muy utilizado en la cocina. La planta también contiene alrededor de 30 aceites esenciales, como la gammaterpina. Por otro lado, las especies de Atriplex tienen un sabor a espinaca y proporcionan alimento a los animales.

El injerto con portainjertos silvestres permite a las plantas superar los problemas de salinidad y utilizar los nutrientes de manera más eficiente (ver hojas más verdes arriba). La fruta cultivada en salmuera tiene mejores propiedades organolépticas.

Estrategias de producción

El agua salada no es un medio acuático ideal para las plantas. La presión osmótica más alta creada por las sales reduce la absorción de agua de las plantas y restringe el crecimiento. Además, el sodio provoca problemas de toxicidad en las plantas. Aunque las halófitas se adaptan bien a la sal, el agua salobre se puede cultivar con agua salobre siempre que se sigan orientaciones agronómicas especiales.

La investigación del autor sobre acuaponía salina en los últimos años ha identificado las siguientes mejores estrategias para mejorar los rendimientos.

Modular las condiciones ambientales. La sombra, la temperatura y la humedad permiten un mejor control de la evaporación por parte de las plantas que están más expuestas al estrés hídrico por consumo de agua.

Mejora el entorno de la raíz. En la acuaponía del sustrato, la acumulación de salinidad se puede superar si las sales se enjuagan periódicamente del sustrato. Además, el uso de sustratos con mayor contenido de materia orgánica puede debilitar el efecto de la salinidad de las plantas.

Mejora el suministro de nutrientes. Debido al consumo reducido de agua, es importante aumentar la cantidad de nutrientes disponibles para las plantas a una concentración más alta que la observada en la acuaponía de agua dulce. Además, diferentes configuraciones de iones (es decir, una mayor proporción de potasio: sodio) pueden limitar aún más la toxicidad de las plantas.

Utiliza factores anti-estrés. Al igual que los animales, las plantas responden positivamente a los ácidos orgánicos simples y antioxidantes, así como a los inductores de la hormona del estrés de las plantas. Dichos compuestos, administrados en la etapa de plántula en concentraciones específicas, pueden aumentar la respuesta de las plantas a la salinidad / sequía y mejorar los rendimientos.

Utilice plantas resistentes. Aunque los agricultores utilizan semillas comerciales en horticultura para satisfacer la demanda del mercado, es posible utilizar las raíces y la tecnología de injerto de especies tolerantes a la sal. Mediante injerto, la raíz de la planta resistente (portainjerto) se combina con la variedad comercial deseada (arbusto). El injerto se puede utilizar tanto para plantas de solanáceas (tomate, berenjena) como de cucurbitáceas (pepino, melón, sandía, calabaza). Por el contrario, las plantas pertenecientes a la familia Chenopodiaceae, como la remolacha y la acelga, ya son muy resistentes a la salinidad.

Mejorar las estrategias agronómicas. Por ejemplo, aumente la densidad de siembra para obtener más biomasa de plantas más pequeñas que crecen en condiciones salinas.

Evidencia de investigación

Los estudios con remolachas cultivadas con salinidad diferente mostraron que el rendimiento de 10 ppt era la mitad del de los cultivos hidropónicos de agua dulce. Sin embargo, la brecha entre la acuaponía salina y la hidroponía se puede reducir aumentando la densidad de las plantas que crecen más pequeñas en presencia de sal.

No se encontraron diferencias estadísticas entre la hidroponía de agua dulce y la acuicultura salina a la misma densidad de siembra en 3.5 y 7.0 puntos porcentuales cuando el nivel de nitrógeno en el agua era de al menos 80 ppm. Cultivar las plantas con agua salada también trajo ventajas cualitativas, ya que el análisis del sensor de las acelgas encontró hojas más deliciosas.

En el caso de la albahaca dulce con una salinidad de 3.5 o 7.0 ppt, una combinación de diferentes estrategias, como densidades de siembra más altas (150 plantas por metro cuadrado), acondicionamiento de plántulas y control ambiental, permitió una acuaponía más cercana a la hidropónica de agua dulce, pero aún así 20 -35 por ciento menos biomasa en 3.5 puntos porcentuales (Cuadro 1). A pesar de una densidad de siembra más alta que las 36 plantas por metro cuadrado óptimas en hidroponía, en condiciones fisiológicas la biomasa foliar de las plantas era un 30 por ciento más alta, la parte comercializable del cultivo.

Pantanella, proporciones hoja: tallo, Tabla 1

Rendimiento de procesamiento (kg / m2) Relación hoja: tallo

Acuaponía, 7.0 ppt (N) 0,8 ± 0,1a 2,7 ± 0,2 ac
Acuaponía, 7.0 ppt (C) 1.0 ± 0.3a 3,3 ± 0,8 c
Acuaponía, 3,5 ppt (N) 2,1 ± 0,3b 2,1 ± 0,1ab
Acuaponía, 3,5 ppt (C) 2,5 ± 0,8 ac 2,2 ± 0,4ab
Hidroponia 3,2 ± 0,8 c 1,7 ± 0,1a

N = plantas no acondicionadas C = plantas acondicionadas

Tabla 1. Rendimiento (hojas + tallos) y hojas: proporciones de tallos de albahaca cultivados en acuaponía salina e hidroponía de agua dulce.

En cuanto al injerto, los experimentos con portainjertos naturales en acuaponía arrojaron interesantes producciones de tomate en agua con una salinidad de 3,5 ppt. El uso de patrones silvestres tolerantes a la sal permitió que las variedades comerciales de tomate se adaptaran rápidamente a la solución salina sin una inversión costosa en investigación e ingeniería genética. A pesar de la disminución de los rendimientos, los tomates cultivados en salmuera eran más ricos en materia seca (menos agua en las frutas) y tenían hasta un 30 por ciento más de azúcar y un 100 por ciento más de vitamina C, todos los cuales son valorados por la agroindustria.

Posibilidades de los sistemas de sal

La acuicultura integrada en salmuera tiene un enorme potencial para la producción de alimentos. Sin embargo, se deben desarrollar sistemas adaptados en función de la especie de planta a podar. Algunas plantas prefieren sustratos arenosos, mientras que otras se pueden cultivar en un sistema flotante. Además, la posibilidad de cultivar alimentos básicos obliga a la acuaponía a una gestión más independiente de los subsistemas de peces y plantas y a varios proyectos de riego.

La integración de la acuaponía con algas marinas también es una alternativa adecuada cuando no se puede utilizar agua de menor salinidad para cultivar halófitas. Si este es el caso, el agua acuapónica de los peces debe someterse a un paso de esterilización para garantizar la seguridad del agua al circular por las vías de las algas. Experimentos previos con esterilización de agua produjeron agua casi libre de bacterias en acuaponía, que nunca está presente en agua de mar abierta.

(Nota del editor: este artículo se publicó originalmente en la edición de enero / febrero de 2015 de ).

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