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Aquaponics

Los Sistemas Acuapónicos Utilizan la Red Alimentaria del Suelo para Cultivar Cultivos Saludables

The Aquaponics Association
8 min

Table of Contents

Brian Filipowich*, Sydni Schramm, Josh Pyle, Kevin Savage, Gary Delanoy, Janelle Hager y Eddie Beuerlein

Resumen de la Investigación

1. ¿Dónde vive la red alimentaria del suelo en un sistema biopónico?

  • Los microbios se agrupan en todas las superficies dentro de un sistema biopónico y suspendidos en la columna de agua.

  • Las raíces son un punto caliente de actividad microbiana tanto en sistemas biopónicos como en el suelo.

  • Micro nichos dentro de los sistemas proporcionan a las bacterias condiciones ideales para el crecimiento.

  • Diferentes componentes del sistema proporcionan entornos únicos y albergan diversas comunidades microbianas.

2. ¿Qué tan grande y diversa es la red alimentaria del suelo en un sistema biopónico?

  • Se ha encontrado que los sistemas biopónicos albergan una cantidad y diversidad comparable de microorganismos al suelo, si no mayor.

  • El estudio de caso del Grupo de Trabajo de Hidroponía y Acuaponía del USDA1 sobre tomates hidroponicos encontró que el número de bacterias, hongos, protozoos y nematodos en el sistema estaba por encima de los niveles esperados en un suelo orgánico típico.

3. ¿Qué hace la red alimentaria del suelo en un sistema biopónico?

  • Los microorganismos de la Red Alimentaria del Suelo descomponen sólidos y hacen que los macro y micro nutrientes estén más disponibles para las plantas.

  • Los microorganismos de la Red Alimentaria del Suelo proporcionan biocontrol y supresión de enfermedades, mejorando la salud y calidad general de las plantas.

  • Las bacterias que habitan la rizosfera de las raíces de las plantas mejoran los procesos celulares con el tejido vegetal.

  • Los estudios han encontrado que la descomposición de cultivos y los microorganismos fecales son menos prevalentes en sistemas biopónicos en comparación con el suelo.

Introducción

Ya sea como consumidor, cultivador, legislador o propietario de un negocio, todos tomamos decisiones que afectan dónde y cómo se produce nuestra comida.

Nuestro sistema alimentario está cambiando rápidamente debido a la convergencia de problemas globales urgentes, incluyendo el cambio climático; la degradación ambiental; el agotamiento del agua; la inseguridad económica; problemas de salud debido a dietas pobres y contaminación; y el rápido crecimiento de la población y la urbanización.

A medida que damos forma a nuestro nuevo sistema alimentario, una consideración crítica es si mantenemos el acceso a frutas y verduras frescas de alta calidad, particularmente aquellas cultivadas de manera sostenible.

Debemos evaluar si nuevos métodos de cultivo como la acuaponía pueden ofrecer frutas y verduras frescas cultivadas a partir de semillas, con los mismos procesos biológicos simbióticos utilizados por las plantas desde el principio de los tiempos.

La acuaponía combina la cultura de peces en recirculación con la producción de plantas hidroponicas y proporciona productos que se ajustan a muchas demandas de los consumidores. La acuaponía es una forma sostenible de producir peces y plantas, ya que conserva los recursos hídricos, recupera el efluente rico en nutrientes de la acuicultura, limita el uso de aditivos químicos tanto para peces como para plantas, y mejora las tasas de crecimiento de las plantas en comparación con la agricultura basada en el suelo.

Aunque las dinámicas son diferentes, la producción acuapónica depende de los mismos procesos biológicos utilizados por las plantas en la agricultura basada en el suelo. Un suelo saludable tiene un ecosistema extremadamente grande y diverso de microorganismos que coexisten en una relación simbiótica con las plantas. Microorganismos como bacterias, hongos, protozoos, nematodos y otros son responsables de una serie de procesos vitales para las plantas, como la entrega de nutrientes, la supresión de enfermedades y la regulación ambiental. El término para esto es la Red Alimentaria del Suelo.

A pesar de la falta de suelo, la misma comunidad microbiana diversa existe en los sistemas acuapónicos. Esta hoja informativa transmite información basada en la investigación sobre cómo los sistemas acuapónicos utilizan la Red Alimentaria del Suelo para producir cultivos agrícolas de la más alta calidad.

La investigación citada en este documento se basa en sistemas acuapónicos y formas biológicamente activas de sistemas hidroponicos. El Informe del Grupo de Trabajo de Hidroponía y Acuaponía del USDA de 2016 se refiere a estos sistemas como “biopónicos”.

1. ¿Dónde Vive la Red Alimentaria del Suelo en un Sistema Biopónico?

  • En sistemas biopónicos, los microorganismos de la Red Alimentaria del Suelo se agrupan en superficies sólidas como raíces, paredes de tanques, tuberías, partículas flotantes y especialmente dentro del “biofiltro”, un componente con el propósito específico de albergar bacterias beneficiosas.

  • Ciertos microorganismos pueden excretar una sustancia similar a un gel que les permite “flocular” y permanecer suspendidos en la columna de agua. Microorganismos como Pseudomonas sp. y Bacillus sp. excretan sustancias poliméricas extracelulares que permiten a los microbios agregarse dentro de la columna de agua (Informe HP/AP).

  • Al igual que en el suelo, las raíces en sistemas biopónicos son un punto caliente de actividad microbiana2.

  • Los sistemas acuapónicos tienen micro nichos que permiten a las bacterias crecer y prosperar en áreas que difieren según la disponibilidad de oxígeno, nutrientes y otros parámetros de crecimiento. Los micro nichos pueden mejorar la efectividad y funcionalidad de ciertas bacterias al permitirles prosperar en entornos específicos para sus parámetros de crecimiento ideales3.

  • Se han encontrado diferencias significativas en las comunidades microbianas en tanques de sistemas de acuicultura en recirculación, filtros de sólidos, biofiltros y agua de cultivo que representan entornos únicos y complejos. Las comunidades microbianas diferirán de un sistema a otro reflejando diferentes especies de cultivo de peces, parámetros de calidad del agua, alimentación, pH u otros factores4.

2. ¿Qué Tan Grande y Diversa es la Red Alimentaria del Suelo en un Sistema Biopónico?

  • Los estudios han encontrado entre 1,000,000 y 10,000,000 de unidades formadoras de colonias por mililitro (ufc/ml) de bacterias y de 10 a 1,000 ufc/ml de hongos en sistemas hidroponicos5. Se encontraron 10,000,000,000 ufc/gramo de raíces en sistemas hidroponicos6.

  • Los estudios muestran que los sistemas biopónicos tienen una cantidad y diversidad comparable - si no mayor - de microorganismos que el compost y el suelo, respectivamente7.

  • Las bacterias, hongos, protozoos y nematodos en medios de cultivo en tomates hidroponicos están por encima de los niveles esperados en un suelo orgánico típico, señalando una alta capacidad para ciclar nutrientes. El ciclo de nutrientes por los organismos de la Red Alimentaria del Suelo es tan efectivo en los sistemas de producción biopónica que puede asimilar 300 lbs de nitrógeno por acre (Informe HP/AP).

3. ¿Qué Hace la Red Alimentaria del Suelo en un Sistema Biopónico?

  • La Red Alimentaria del Suelo cicla activamente nutrientes en sistemas biopónicos. Los microbios liberan enzimas que descomponen la materia orgánica flotante, absorben los nutrientes disponibles y eventualmente hacen que estos nutrientes estén disponibles para otros microbios o para las plantas (Informe HP/AP).

  • Los microbios ayudan a quelar metales para aumentar la absorción de nutrientes en las raíces de las plantas (Informe HP/AP).

  • La Red Alimentaria del Suelo realiza biocontrol protegiendo a las plantas de patógenos. Una proporción relativamente alta de muestras de raíces de lechuga acuapónica encontró cepas de bacterias implicadas en biocontrol, incluyendo Pseudomonas spp., Acidovorax spp., Sphingobium spp., o Flavobacterium spp.8.

  • Las rizobacterias promotoras del crecimiento de plantas en sistemas acuáticos indican a las plantas que creen metabolitos secundarios como flavonoides y otros antioxidantes que ayudan en la supresión de enfermedades de las plantas, la fijación de nitrógeno, la regulación celular y las propiedades del color7.

  • Se ha encontrado que los microbios en biofiltros acuapónicos realizan: nitrificación; desnitrificación heterotrófica y autotrófica; reducción de nitratos a amoníaco; y oxidación anaeróbica de amonio.

  • La lechuga cultivada acuponicamente tiene una concentración significativamente menor de microorganismos de descomposición y fecales en comparación con la lechuga cultivada en suelo9.

Conclusión

La acuaponía es una forma sostenible de producir peces y plantas, ya que conserva los recursos hídricos, recupera el efluente rico en nutrientes de la acuicultura, limita el uso de aditivos químicos tanto para peces como para plantas, y mejora la tasa de crecimiento de las plantas en comparación con la agricultura basada en el suelo.

La investigación muestra que, al igual que en el suelo, los sistemas biopónicos emplean la Red Alimentaria del Suelo para realizar una serie de funciones vitales. Todos los interesados pueden considerar los sistemas biopónicos como una excelente opción para ofrecer cultivos saludables y naturales a una población en crecimiento con un impacto ambiental mínimo.

Contribuidores

  • *Autor correspondiente: Brian Filipowich, Director de Políticas Públicas de la Asociación de Acuaponía
  • Sydni Schramm y Josh Pyle, Estudiantes de Investigación en Cincinnati Hills Christian Academy
  • Kevin Savage y Gary Delanoy, Facultad en Cincinnati Hills Christian Academy
  • Janelle Hager, Asociada de Investigación en Kentucky State University
  • Eddie Beuerlein, Blue Mojo Farm, LLC

Citaciones

Citas

  1. National Organic Standards Board. Informe del Grupo de Trabajo de Hidroponía y Acuaponía. USDA. 21 de julio de 2016. ↩︎

  2. Hrynkiewicz, K., y C. Baum. 2012. El Potencial de los Microorganismos de la Rizósfera para Promover el Crecimiento de las Plantas en Suelos Alterados, p. 89-100. En Estrategias de Protección Ambiental para el Desarrollo Sostenible. ↩︎

  3. Munguia-Fragozo, P., O. Alatorre-Jacome, E. Rico-Garcia, I. Torres-Pacheco, A. Cruz-Hernandez, R. Ocampo-Velazquez, J. Garcia-Trejo, y R. Guevara-Gonzalez, 2015, Perspectiva para sistemas acuapónicos: “Tecnologías ómicas” para el análisis de comunidades microbianas: Biomedical Research International, v. 2015, Artículo ID 480386, 10 p., DOI 10.1155/2015/480386. ↩︎

  4. Schreier, H., N. Mirzoyan, y K. Saito, 2010, Diversidad microbiana de filtros biológicos en sistemas de acuicultura en recirculación: Current Opinion in Biotechnology, v. 21, p. 318-325. ↩︎

  5. Waechter-Kristensen, B., S. Caspersen, S. Adalsteinsson, P. Sundin, y P. Jensén. 1999. Compuestos orgánicos y microorganismos en cultivos hidroponicos cerrados: Ocurrencia y efectos en el crecimiento de las plantas y la nutrición mineral. Acta Hortic. 481:197-204. ↩︎

  6. Chave, M., P. Dabert, R. Brun, J. J. Godon, y C. Poncet. 2008. Dinámicas de comunidades bacterianas en la rizoplano sometidas a tratamientos fisicoquímicos en cultivos hidroponicos. Crop Prot. 27:418-426. ↩︎

  7. Taber, Sarah. 7 Hechos que Te Harán Repensar la “Estéril” de la Hidroponía. Bright Agrotech Blog. 13 de mayo de 2016. ↩︎ ↩︎

  8. Schmautz, Z., A. Graber, S. Jaenicke, A. Goesmann, R. Junge, y T.H.M. Smits, 2017, Diversidad microbiana en diferentes compartimentos de un sistema acuapónico: Archives of Microbiology, DOI 10.1007/s00203-016-1334-1, 8 p. ↩︎

  9. Sirsat, S.A., y J.A. Neal, 2013, perfil microbiano de lechuga cultivada sin suelo versus en suelo y metodologías de intervención para combatir sustitutos de patógenos y microorganismos de descomposición en lechuga: Foods, v. 2, p. 488-498, DOI 10.3390/foods2040488. ↩︎