Universidad de Guanajuato División de Ciencias de la Vida Maestría en Biociencias
“Producción de Tres Especies de Herbáceas Utilizadas como Filtros Biológicos en Sistemas Acuapónicos para la Producción Intensiva de Tilapia (Orechromis niloticus Var. Stirling)”
Tesis Que como parte de los requisitos para obtener el grado de Maestra en Biociencias
Presenta: Biól. Elvia Azucena Espinosa Moya
Asesor: Dra. Alicia del Rosario Martínez Yáñez
EL PRESENTE TRABAJO DE INVESTIGACIÓN SE REALIZÓ EN LA UNIDAD EXPERIMENTAL DE ACUAPONÍA DE LA DIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA VIDA, DEL CAMPUS IRAPUATO-SALAMANCA, DE LA UNIVERSIDAD DE GUANAJUATO
I
RESUMEN Los sistemas acuapónicos utilizan los desechos de los peces como nutrientes para diversos cultivos vegetales, éstos actúan como parte del filtro biológico. Las herbáceas como la albahaca (Ocimum basilicum), la menta (Mentha x piperita) y la hierbabuena (Mentha spicata), tienen gran demanda principalmente por sus propiedades medicinales y gastronómicas, sin embargo, existe poca información sobre su comportamiento en acuaponía. El objetivo del presente trabajo fue evaluar su producción y capacidad como filtro biológico, en sistemas acuapónicos para el cultivo de tilapia nilótica (Oreochromis niloticus L.). Se construyeron seis sistemas acuapónicos iguales e independientes, cada uno con tres camas hidropónicas. El estudio se llevó a cabo en dos fases. En la primera se evaluó la capacidad de adaptación, desarrollo y producción de las herbáceas, y en la segunda, su capacidad de remoción de metabolitos como parte del filtro biológico. La primera etapa tuvo una duración de 50 días. El primer día experimental (día 0) se obtuvo el peso completo, altura y el número de hojas verdaderas por planta. Cada semana fueron evaluados altura, número de hojas, área foliar y tasa absoluta de crecimiento. Al finalizar el experimento, las plantas se pesaron completas, se midieron y se contó el número de hojas verdaderas; además se determinó la ganancia de biomasa vegetal para cada especie.Los resultados del desarrollo de las herbáceas en relación a su respuesta de adaptación a los sistemas mostraron diferencias estadísticas significativas (p=0.0000). La mejor adaptación fue observada en la hierbabuena, al presentar mayor número de hojas (621.63 ± 39.38) y tasa absoluta de crecimiento (TAC, 6.55 ± 0.48 g planta dia -1) en comparación con albahaca y menta, siendo por lo tanto, la especie más productiva en cuanto a biomasa disponible de un cultivo totalmente orgánico. En la segunda fase, fueron utilizados los parámetros fisicoquímicos de amoníaco no ionizado (NH3-N), amonio (NH4), nitrito (NO2), nitrato (NO3), fosfato (PO4), pH, temperatura, conductividad eléctrica, sólidos disueltos totales y oxígeno disuelto como indicadores de la calidad del agua. Además fue determinado el contenido de N y P en diferentes elementos del sistema. Los resultados muestran que los peces incorporan en su organismo en gran medida el N y P suministrado a los sistemas, mientras que las tres especies vegetales pueden ser utilizadas como parte de los filtros biológicos en sistemas de acuaponía debido a que remueven eficientemente compuestos con nitrógeno y fósforo; en este aspecto no se observaron diferencias estadísticas significativas entre las especies de herbáceas. Sin embargo, en cuanto a la asimilación de nutrientes, la hierbabuena fue la especie que mostró mayor capacidad de asimilación de N, seguida por albahaca y finalmente la menta, lo cual refuerza y complementa los resultados reportados en la primera etapa. Palabras clave: Herbáceas, sistemas acuapónicos, Ocimum basilicum, Mentha x piperita, Mentha spicata, Oreochromis niloticus L., filtros biológicos.
II
ABSTRACT Aquaponics systems use fish waste as nutrients for various vegetables crops; these are part of the biological filter. Herbaceous like basil (Ocimum basilicum), peppermint (Mentha x piperita) and spearmint (Mentha spicata), are in demand mainly for its medicinal and culinary properties, however, very little information exists about its performance in aquaponics. The main objective of this study was to evaluate production and capability as part of a biological filter in aquaponics systems growing Nile tilapia (Oreochromis niloticus L.). Six identical and independent aquaponics systems were constructed each with a fish tank and three hydroponic beds. The study was conducted in two experimental phases, in the first one the herb’s adaptation ability, development and production were evaluated, and in the second their capability to remove metabolites as part of the biological filters was evaluated. The first phase lasted over 50 days. The first experimental day (0 day) weight, height and number of true leaves per plant were obtained. From there, each week height, number of leaves, leaf area and absolute plant growth rate were assessed. Upon completion of the experiment, complete plants were weighed, measured and the number of true leaves was counted; vegetable biomass gain for each plant species was determined. Development results of herbaceous regarding their systems adaptive response were statistically different (p=0.0000). Peppermint presented the best adaptation response developing more leaves (621.63 ± 39.38) and higher specific growth rate (SGR, 6.55 ± 0.48 g plant day-1) compared with basil and mint, therefore the most productive species taking into consideration that in the commercial sector the amount of available biomass is the characteristic which pays off in economic gains, and which will allow to maintain a competitive production on the aromatic plants market due to the add value that plants acquire being cultivated in an organic culture. In the second phase, physicochemical parameters such as unionized ammonia (NH3-N), ammonium (NH4), nitrite (NO2), nitrate (NO3), phosphate (PO4), pH, temperature, electrical conductivity, total dissolved solids and dissolved oxygen were used as water quality indicators. In addition the content of N and P in different elements of the system was determined. Results show that fish incorporate to their body to a large degree the N and P supplied to the system, while the three plant species can be used as part of the biological filters in aquaponic systems due to the efficient removal of nitrogen compounds and phosphorus; in this feature there were no differences statistically significant between herbaceous species. However, as for nutrients assimilation, peppermint was the species that showed the greatest ability to assimilate N, followed by basil and finally mint, which reinforces and complements the results reported in the first experimental phase. Key words: herbs, aquaponics systems, Ocimum basilicum, Mentha x piperita, Mentha spicata, Oreochromis niloticus L., biological filters.
III
DEDICATORIAS
IV
AGRADECIMIENTOS A la Universidad de Guanajuato, en particular a la División de Ciencias de la Vida, por haberme dado la oportunidad de superarme académicamente al cursar la Maestría en Biociencias. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por haberme otorgado la beca para mis estudios de Maestría en Ciencias. A la Dirección de Apoyo a la Investigación y al Posgrado (DAIP) de la Universidad de Guanajuato por el financiamiento aportado para la realización de éste proyecto. A mi directora de tesis, Dra. Alicia del Rosario Martínez Yáñez: por hacerme partícipe del proyecto de acuaponía, por tenerme tanta paciencia, brindarme su amistad y ser un gran apoyo emocional y profesional durante estos tres años de trabajo, en los que hubo altibajos y múltiples contratiempos pero también mucho esfuerzo, tiempo y dedicación compartidos. Al Doctor Héctor Gordon Núñez Palenius: por sus certeros comentarios con los que más de una vez puso a prueba mi conocimiento, por brindarme apoyo, confianza y una invaluable amistad además de ser un gran ejemplo de perseverancia y trabajo constante. Al Dr. Pedro Albertos Alpuche: por tomarse muy en serio este proyecto y dedicarle tanto tiempo, trabajo y esfuerzo antes, durante y después de la elaboración e instalación de los sistemas acuapónicos, por su gran paciencia y valiosa amistad. Al Dr. César Andrés Ángel Sahagún: por facilitarnos material y un espacio dentro de su laboratorio para realizar parte de este proyecto e incorporarse a nuestro equipo de trabajo aportando comentarios certeros en su revisión y asesoría. Al Dr. Mauricio Valencia Posadas: por compartir su conocimiento y contribuir en la elaboración de este escrito con sus valiosas aportaciones durante el proceso de revisión y asesoría.
V
ÍNDICE GENERAL Página Resumen.................................................................................................
III
Abstract...................................................................................................
IV
Dedicatorias............................................................................................. V Agradecimientos......................................................................................
VI
Índice General.........................................................................................
VII
Índice de Tablas......................................................................................
X
Índice de Figuras.....................................................................................
XI
I. INTRODUCCIÓN.................................................................................. 1 II. MARCO TEÓRICO..............................................................................
3
2.1 Agricultura protegida.........................................................................
3
2.1.1 Ventajas y desventajas de la agricultura protegida...................
4
2.1.2 Agricultura protegida en la República Mexicana.......................
4
2.2 Hidroponía.........................................................................................
5
2.2.1 Características de la hidroponía................................................
6
2.2.2 Ventajas y desventajas de la hidroponía...................................
7
2.2.3 Hidroponía en México................................................................ 8 2.3 Acuicultura.........................................................................................
8
2.3.1 Acuicultura en México...............................................................
9
2.3.2 Principales especies producidas en México.............................. 10 2.3.3 Sistemas de producción acuícola..............................................
10
2.3.4 Manejo del recurso hídrico........................................................
12
2.4 Acuaponía.........................................................................................
13
2.4.1 Principio biológico de los sistemas acuapónicos....................... 14 2.4.2 Organismos involucrados y su función dentro del sistema acuapónico...............................................................................
14
2.4.3 Ventajas y desventajas.............................................................. 15 2.5 Cultivo de Tilapia (Oreochromis niloticus).........................................
15
2.5.1 Características biológicas y comerciales................................... 16 2.5.2 Producción intensiva de Oreochromis niloticus en estanques..
VI
17
2.5.3 Requerimientos de la calidad del agua.....................................
17
2.6 Herbáceas aromáticas....................................................................... 19 2.6.1 Producción de herbáceas en México........................................
19
2.6.2 Características biológicas: Generalidades................................
20
2.6.3 Cultivo de Albahaca (Ocimum basilicum).................................. 20 2.6.3.1 Producción del cultivo.................................................... 21 2.6.3.2 Condiciones ambientales..............................................
21
2.6.3.3 Cosecha........................................................................
21
2.6.4 Cultivo de Menta (Mentha x piperita)......................................... 22 2.6.4.1 Producción del cultivo.................................................... 22 2.6.4.2 Condiciones ambientales..............................................
23
2.6.4.3 Cosecha........................................................................
23
2.6.5 Cultivo de Hierbabuena (Mentha spicata).................................
23
2.6.5.1 Producción del cultivo.................................................... 24 2.6.5.2 Condiciones ambientales..............................................
24
2.6.5.3 Cosecha........................................................................
24
III. BIBLIOGRAFÍA GENERAL................................................................
25
IV. OBJETIVOS.......................................................................................
31
4.1 Objetivo general................................................................................
31
4.2 Objetivos específicos......................................................................... 31 V. JUSTIFICACIÓN.................................................................................
32
VI. HIPÓTESIS........................................................................................
32
VII. CAPÍTULO UNO. Evaluación del desarrollo y producción de herbáceas en sistemas acuapónicos integrados al cultivo de tilapia nilótica (Oreochromis niloticus L. Var. stirling)..................................
33
INTRODUCCIÓN..................................................................................... 33 MATERIALES Y MÉTODOS...................................................................
34
Área de estudio.................................................................................
34
Sistemas acuapónicos....................................................................... 37 Agua..................................................................................................
38
Herbáceas.........................................................................................
38
VII
RESULTADOS Y DISCUSIÓN................................................................
46
Agua..................................................................................................
46
Herbáceas ANDEVA Multifactorial................................................................ 52 Análisis Discriminante Canónico................................................
60
Peces................................................................................................. 62 CONCLUSIONES....................................................................................
69
LITERATURA CITADA............................................................................
71
VIII. CAPÍTULO DOS. Herbáceas como parte de los filtros en sistemas acuapónicos......................................................................................
74
Resumen...........................................................................................
74
Introducción.......................................................................................
75
Materiales y Métodos........................................................................
76
Sistemas......................................................................................
77
Agua............................................................................................
77
Peces........................................................................................... 79 Herbáceas...................................................................................
79
Balance de N y P en el sistema................................................... 80 Análisis estadístico......................................................................
80
Resultados......................................................................................... 81 Herbáceas como parte de los filtros biológicos...........................
81
Concentración de metabolitos en el agua...................................
82
Parámetros fisicoquímicos del agua............................................ 83 Producción de peces y plantas.................................................... 85 Balance de N y P en el sistema................................................... 86 Discusión...........................................................................................
87
Conclusiones.....................................................................................
94
Agradecimientos................................................................................
94
Referencias.............................................................................................
95
IX. DISCUSIÓN GENERAL.....................................................................
100
X. CONCLUSIONES GENERALES........................................................
102
VIII
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla
Página
1.
Características fisicoquímicas del agua para el cultivo de Tilapia (Oreochromis niloticus).......................................................................... 18
2.
Desarrollo vegetal de hierbabuena, menta y albahaca cultivadas en sistemas acuapónicos integrados al cultivo de tilapia nilótica (var. Stirling) (50 días después del trasplante)..............................................
53
3.
Efecto de los factores de tratamiento, cama, planta y hojas medidas sobre las variables altura, no. de hojas verdaderas, área foliar y tasa absoluta de crecimiento......................................................................... 54
4.
Autovalores de las funciones discriminantes......................................... 61
5.
Contraste de las funciones discriminantes............................................
62
6.
Matrices de coeficientes estandarizados y estructuras. Correlaciones intragrupo combinadas entre las variables discriminantes y las funciones discriminantes canónicas tipificadas.....................................
63
7.
Valores de los centroides en las funciones discriminantes...................
65
8.
Supervivencia, contenido de materia seca y producción final de herbáceas cultivadas en acuaponía integradas al cultivo de tilapia nilótica Var. Stirling................................................................................
68
Valores de producción de biomasa de las herbáceas utilizadas como parte de los filtros biológicos y % de remoción de compuestos de N y P en sistemas acuapónicos...................................................................
86
9.
10.
Concentración de nitrógeno total y potasio (material seca, MS) de las herbáceas cultivadas en sistemas acuapónicos (g/100 g MS).............. 87
11.
Balance de N y P contenido en los componentes biológicos de los sistemas acuapónicos...........................................................................
IX
87
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1ayb 2 3 a-c 4
Página Macrotúnel donde se llevó a cabo la evaluación de la producción y el desarrollo de herbáceas en sistemas acuapónicos....................... 35 Diseño simple y distribución de cada componente del sistema de acuaponía utilizado (no a escala)......................................................
35
Proceso de adecuación del macrotúnel y construcción de los sistemas............................................................................................. 36 Vista general de los sistemas experimentales de acuaponía construidos........................................................................................
37
5
Vista lateral de un sistema experimental de acuaponía....................
37
6a
Albahaca (Ocimum basilicum)...........................................................
40
6b
Menta (Mentha x piperita).................................................................. 40
6c
Hierbabuena (Mentha spicata)..........................................................
40
7
Distribución de las plantas en las camas hidropónicas de los sistemas acuapónicos experimentales..............................................
41
8
Medición y pesaje inicial de las plantas sembradas en cada cama hidropónica de los sistemas acuapónicos......................................... 41
9
Material vegetal colectado para la determinación del porcentaje de materia seca (MS) por especie vegetal............................................. 42
10
Pesaje y medición de cada uno de los ejemplares de tilapia nilótica introducidos a los estanques de los sistemas acuapónicos.............. 44
11
Concentraciones totales de oxígeno disuelto (mg L-1 día-1) en el agua de las camas hidropónicas donde se cultivaron la hierbabuena, la menta y la albahaca................................................. 46
12
Temperatura (° C) del agua en las camas hidropónicas donde se cultivó albahaca, menta y hierbabuena............................................. 47
13
Rangos de pH que se presentaron en el agua de las camas hidropónicas donde se cultivaron la albahaca, la menta y la hierbabuena....................................................................................... 48
X
14
Conductividad eléctrica registrada de las camas hidropónicas donde se cultivaron las herbáceas experimentales........................... 49
15
Temperatura del agua de los estanques de los sistemas acuapónicos durante los 50 días de período experimental............... 50
16
Variación del pH en el agua de los estanques de los sistemas acuapónicos durante los 50 días de período experimental............... 51
17
Oxígeno observado en el agua de los estanques.............................
51
18
Conductividad eléctrica de las camas hidropónicas (n=3)................
52
19 a-c
Diferencias en la respuesta de adaptación y en la producción de biomasa vegetal de las herbáceas cultivadas en los sistemas acuapónicos. A. Albahaca, B. Menta, C. Hierbabuena...................................................................................... 55
20 a y b Gráfico de interacciones: a) Efecto de la Interacción tratamiento x cama y b) Efecto de la interacción cama x planta sobre la altura (cm) en albahaca, menta y hierbabuena...........................................
58
21 a y b Gráficos de interacciones: a) Efecto de la interacción AB (tratamiento:planta) y b) Efecto de la interacción AD (tratamiento:cama) sobre el área foliar (cm2) de la albahaca, menta y hierbabuena......................................................................... 59 22
Gráfico de funciones discriminantes entre las tres especies vegetales cultivadas dentro de los sistemas acuapónicos experimentales.................................................................................. 66
23
Comparación entre el número de hojas y la producción acumulada en MS (g planta-1) de acuerdo a las especies herbáceas evaluadas.......................................................................................... 67
24 a-c
Concentración de metabolitos en el agua de las entradas y salidas de los filtros biológicos de acuerdo con las especies de herbáceas utilizadas para el cultivo de tilapia en sistemas acuapónicos (mg L1 ). a) amoníaco no ionizado (NH3-N), b) amonio (NH4) y c) fosfatos (PO4).................................................................................................. 82
25
Concentración de metabolitos en el agua de las camas hidropónicas (CH) de acuerdo a las especies herbáceas utilizadas como parte de los filtros biológicos para el cultivo de tilapia en sistemas acuapónicos (mg L-1). (a) Nitrito (NO2) y (b) Nitrato (NO3).................................................................................................. 83
XI
26 a-d
Valores de parámetros durante el período experimental. (a) pH, (b) Temperatura (°C), (c) Conductividad eléctrica y (d) Sólidos Disueltos Totales en estanques, entradas y salidas en las CH de acuerdo a las herbáceas utilizadas como parte de los filtros biológicos para cultivo de tilapia en sistemas acuapónicos............... 84
27
Valores de Oxígeno Disuelto (mg L-1) en estanques, entradas y salidas (n=3) de las camas hidropónicas de acuerdo a las herbáceas utilizadas como parte de los filtros biológicos para el cultivo de tilapia en sistemas acuapónicos en el transcurso del período experimental......................................................................... 85
XII
I.
INTRODUCCIÓN
Actualmente en México la acuicultura presenta una tasa media de crecimiento anual importante y sostenida del 4.5%, contribuyendo de forma relevante y continua al abastecimiento de productos acuícolas para consumo humano y organismos para el mercado de ornamentales; con lo cual, la industria acuícola ha superado la capacidad productiva de industrias de producción primaria como la agricultura y ganadería (DOF, 2011). Sin embargo, uno de los factores limitantes en las producciones agropecuarias es el recurso hídrico ya que los mantos acuíferos nacionales tienen una gran presión de demanda. De acuerdo a la CNA (2004), el 76% del agua extraída en el año 2004 se utilizó para el riego de los cultivos, y tan solo el 6.5% de esta agua se destinó para las actividades pecuarias y de acuicultura. Uno de los principales problemas a los que se enfrenta actualmente la producción acuícola intensiva en granjas comerciales en nuestro país, es la eficiencia en el uso del agua y el manejo de aguas residuales. Una vez utilizada el agua proveniente de los sistemas productores acuícolas, ésta generalmente se descarga en el suelo o en cuerpos de agua adyacentes provocando diversos impactos al ambiente, por lo cual, la implementación de sistemas de recirculación acuícola (RAS, por sus siglas en inglés) y tratamiento de agua en este tipo de cultivos son elementos clave para mitigar el efecto ambiental negativo asociado a dichas producciones (SEMARNAT, 2005). Algunas investigaciones describen la relación entre un sistema de recirculación para la producción de trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) y una unidad de tratamiento hidropónico para el cultivo de lechuga y albahaca, reportando que esta unidad hidropónica era capaz de reducir la concentración de los niveles de fósforo en los efluentes de la granja piscícola (Adler et al., 2000). Por otra parte, Rakocy et al. (2004) realizaron un experimento en un sistema acuapónico de escala comercial, donde la producción anual proyectada del sistema fue de 5.0 t de albahaca y los síntomas de deficiencia de nutrientes solo aparecieron en el cultivo de albahaca en lotes completos. Por su parte, en la investigación realizada es el trabajo de Sánchez-Aldana López (2008) en el cual
1
se realizó un balance de masa de los nutrientes en un sistema de recirculación acuícola, con la finalidad de delimitar el tamaño del cultivo de fresa (Fragaria ananassa var. camarosa) en función del cultivo de tilapia nilótica (Oreochromis niloticus). Por su parte, la investigación realizada por Graber y Junge (2009) describe la posibilidad para combinar el tratamiento de aguas residuales en sistemas de recirculación acuícola con el cultivo y la producción de biomasa de plantas en un intento por demostrar que los desechos de la acuicultura pueden ser utilizados como nutrientes para el crecimiento de vegetales en sistemas hidropónicos tal como lo propusieron Naegel (1977) y Waten y Busch (1984), haciendo posible la incorporación de la hidroponía a la acuicultura dando como resultado la acuaponía. La acuaponía es un método hibrido de producción que suma ambos sistemas, el hidropónico y el acuícola, y actualmente a nivel mundial, se visualiza como una alternativa de producción agropecuaria dirigida al desarrollo sostenible. Sin embargo, los estudios sobre este método mixto de cultivo son escasos, por lo cual, es necesario realizar investigaciones que nos permitan conocer los aspectos biológicos y el manejo de los recursos agua, peces y plantas sin perder de vista el elemento económico y en particular, la capacidad de absorción de nutrientes de las especies vegetales factibles de mantener y producir en este tipo de sistemas. Debido a lo anteriormente señalado, el presente trabajo tiene como finalidad evaluar la producción de tres especies de herbáceas utilizadas como filtros biológicos en sistemas acuapónicos para la producción intensiva de tilapia (Oreochromis niloticus Var. Stirling).
2
II. 2.1
MARCO TEÓRICO
Agricultura protegida El cambio climático, las plagas y enfermedades son factores importantes
que han contribuido a la baja producción y calidad de las hortalizas de nuestro país. Para mejorar esto, se han utilizado sistemas de riego, prácticas de cultivo adecuadas para cada especie y estructuras agrícolas cerradas, las cuales, se cubren con materiales transparentes o semitransparentes, que permite obtener condiciones artificiales de microclima para el cultivo de plantas y flores fuera de estación en condiciones óptimas. La agricultura protegida, como su nombre lo indica, es un sistema que protege a los cultivos de las restricciones que el medio ambiente impone para el óptimo desarrollo y producción de plantas en espacios bajo condiciones controladas de temperatura, humedad, precipitación pluvial, heladas, plagas y enfermedades (León-Rangel et al., 2009; SAGARPA, 2009). Un eje principal de esta agricultura son los plásticos y ciertos materiales como nylon, agril, saran, y/o tela anti-áfidos, para uso agrícola. El empleo de éstos, se engloba bajo el concepto de plasticultura (Pacheco, 2010). El uso de sistemas de agricultura protegida tiene grandes ventajas para los productores, en particular cuando se comparan los niveles de producción obtenidos bajo condiciones de agricultura protegida y sin ella. Las hortalizas que más se producen bajo este esquema son: tomate, chile pimiento, pepino, berenjena. Estos productos ocupan el 80% de la producción total, mientras que el 20% restante corresponde a las flores. Sin embargo, se pueden producir una infinidad de productos, como chiles, lechugas, plantas aromáticas, plantas medicinales, ejotes, champiñones, entre otros (León-Rangel, 2009). Entre los principales tipos de estructura empleados para realizar agricultura protegida se ubican los invernaderos, malla sombra, micro y macro túneles, así como mantas térmicas. Se pueden clasificar 3 distintos tipos de esquemas de producción en cuanto a su implementación tecnológica: a) de baja tecnología, éstos son 100% dependientes del ambiente y utilizan tecnologías simples similares a las utilizadas en cultivo a intemperie; b) de tecnología media, los cuales se caracterizan por ser semiclimatizados e incluir riegos programados,
3
ya sea en suelo o hidroponía y c) de tecnología alta, los cuales cuentan con climatización automatizada (menor dependencia del clima externo), riegos computarizados, inyecciones de CO2 y el uso de diversos sustratos (SAGARPA, 2009).
2.1.1 Ventajas y desventajas de la agricultura protegida Entre las ventajas de la agricultura protegida se pueden enlistar las siguientes: - Ambientales: eficiencia en el uso y manejo del agua, producción todo el año, mayor control de plagas, malezas y enfermedades. - Sociales: genera de 8-10 empleos directos por hectárea y genera polos de desarrollo regional. - Económicas: incremento en el ingreso de los productores, aumento de rendimientos por unidad de superficie y obtención de productos de mejor calidad (SAGARPA, 2009). En cuanto a desventajas, las principales son la contaminación originada por desechos plásticos, los altos costos de infraestructura e inversión inicial así como la implementación de tecnologías en los invernaderos y la necesidad de contar con personal capacitado para su operación y técnicos especializados para asesorías y seguimientos (Ortiz, 2012).
2.1.2 Agricultura protegida en la República Mexicana En once años se ha multiplicado la superficie de agricultura protegida en el país, al pasar de 700 hectáreas en el año 2000 a 20 mil hectáreas en el 2011 (SAGARPA, 2011a), de las cuales, aproximadamente 12 mil son de invernadero y las otras 8 mil corresponden en su mayoría a malla sombra y macro túnel. En el país, del 80% de la superficie cubierta con agricultura protegida, el 50% se concentra principalmente en cuatro estados principales: Sinaloa (22%), Baja California (14%), Baja California Sur (12%) y Jalisco (10%), el resto de la contribución la proporcionan en conjunto el Estado de México, Chiapas, Michoacán, Puebla, Sonora, Oaxaca, Veracruz, Zacatecas y Guanajuato (SAGARPA 2010, 2012). 4
En el año 2007, se reportaron 540 unidades de producción con invernaderos en el estado de Guanajuato y una superficie total de 355.25 ha; esto significa un promedio de 6, 578 m2 de agricultura protegida por cada una de las unidades de producción en el estado, las cuales corresponden al 2.98% del total nacional de agricultura protegida (SAGARPA, 2010).
2.2 Hidroponía La hidroponía tiene una larga trayectoria y el primer cultivo hidropónico del que la humanidad tenga conocimiento son los Jardines colgantes de Babilonia, construidos hacia el siglo VI a. de C. por el rey Nabucodonosor II y considerados hoy como una de las siete maravillas del mundo. Asimismo, los Jardines flotantes de China son considerados hidropónicos, al igual que los cultivos de los antiguos egipcios a orillas del Río Nilo, realizados mediante rústicos esquemas hidropónicos. Otro ejemplo de los orígenes de la hidroponía son los Jardines flotantes de los Aztecas, llamados chinampas, que eran construidas con cañas y bejucos que flotaban en el lago de Tenochtitlán (México), éstas se llenaban con lodo extraído del fondo poco profundo del lago, rico en materiales orgánicos que suministraba los nutrientes requeridos por las plantas; las raíces traspasaban el fondo de la balsa y extraían directamente del lago el agua necesaria para su desarrollo (Matos, 2011). Pero la primera información escrita data de 1600, cuando el belga Jan Van Helmont documenta que las plantas obtienen sustancias nutritivas a partir del agua (AHM, 2007). Boyle, realizó experimentos de crecimiento de plantas en vasos, y posteriormente en 1699 Woodward demostró como las plantas obtenían su alimento. En 1860, los alemanes Sachs y Knop fueron los primeros en hacer crecer las plantas en una solución nutritiva, llamando al proceso “nutriculture” y es hasta 1925 cuando la industria de los invernaderos se interesa en la necesidad de cambiar la tierra con frecuencia para evitar problemas de estructura, fertilidad y enfermedades (AHM, 2007; Gilsanz, 2007). Diferentes trabajos de investigación fueron realizados hasta llegar a 1929, año en el cual William F. Gricke catedrático de la Universidad de California llamó a este sistema “Hidroponía” palabra derivada de los vocablos griegos Hidro (agua) y
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Ponos (labor), por lo que esta técnica puede ser definida como la “ciencia del crecimiento de las plantas sin utilizar el suelo”. Durante la segunda guerra mundial, las fuerzas aliadas instalan en sus bases sistemas hidropónicos para proveer de vegetales y frutas frescas a las tropas en conflicto. Posteriormente, la hidroponía comercial se extiende a través del mundo en 1950 (AHM, 2007; Gilsanz, 2007).
2.2.1 Características de la hidroponía La hidroponía es un método de cultivo muy eficaz que puede producir una amplia variedad de plantas, y además es considerada una ciencia joven, que habiendo sido usada bajo una base comercial desde hace solamente 40 años ha podido adaptarse a diversas situaciones, desde los cultivos al aire (aeroponía) y en invernadero, hasta los altamente especializados en submarinos atómicos para obtener verduras frescas para la tripulación, e incluso también puede ser usada en países subdesarrollados para proveer una producción intensiva de alimentos en áreas limitadas (Alpízar, 2006; Resh, 2006). En un principio el cultivo hidropónico era solamente agua, sin embargo, muchos de los métodos hidropónicos actuales emplean algún tipo de medio de cultivo o sustrato, tales como arena, grava, piedra pómez, aserrines, arcillas, carbones, cascarilla de arroz, entre otros, a los cuales se les agrega una solución nutritiva que contiene todos los elementos esenciales necesarios para el crecimiento y desarrollo normal de la planta (Resh, 2006). La solución nutritiva utilizada en hidroponía se aplica directamente a las raíces, lo que permite que las plantas se desarrollen más rápido y tengan mejor sanidad que las plantas cultivadas en suelo (Mateus, 2009). Básicamente existen dos diferentes tipos de sistemas hidropónicos: “en agua”, donde las raíces de las plantas están en contacto directo con una solución nutritiva y “con agregados o sustratos”, donde las raíces de las plantas crecen en sustratos inertes y la solución nutritiva fluye entre las partículas del sustrato humedeciendo las raíces (Rodríguez, 2005). El medio de crecimiento y/o soporte de la planta que se utiliza en la hidroponía, está constituido por sustancias de diverso origen, orgánico o
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inorgánico, inertes o no inertes, por lo cual, tienen tasas variables de aportes a la nutrición mineral de las plantas. Las sustancias utilizadas pueden ser perlita, vermiculita o lana de roca (materiales inertes) o bien, pueden ser medios orgánicos como las mezclas que incluyen turbas, corteza de árboles picada, fibra de coco o cáscara de arroz (Gilsanz, 2007; Rodríguez, 2005). En cuanto al alimento para las plantas, la hidroponía requiere de nutrientes costosos y limpieza periódica de los sistemas lo que deriva en problemas de eliminación de residuos (Malcolm, 2007).
2.2.2 Ventajas y desventajas de la hidroponía Entre las ventajas que presenta este sistema de cultivo vegetal se encuentran las siguientes: -
Permite aprovechar terrenos no adecuados para la agricultura tradicional.
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Los rendimientos obtenidos superan la producción en suelo.
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Menor consumo de agua y fertilizantes.
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Crecimiento acelerado de las plantas debido a una mayor disponibilidad de agua y nutrientes.
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El uso de agua potable o de pozo, garantiza la reducción de posibles enfermedades.
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La producción es intensiva, lo que permite tener mayor número de cosechas por año.
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Comparado con la agricultura tradicional, la hidroponía permite la programación de la producción.
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En el cultivo sin suelo no es necesaria la rotación de cultivos (Rodríguez, 2005).
Las desventajas que presenta el sistema hidropónico son: -
Costo inicial alto.
-
Poca difusión de ésta técnica.
-
Se requieren conocimientos de fisiología y nutrición vegetal así como, de química orgánica combinados con cierto conocimiento técnico.
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Al no existir suelo para el cultivo se pueden presentar desbalances nutricionales en el cultivo, por lo que debe ponerse especial atención en la calidad de la solución nutritiva.
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Se requiere agua de buena calidad (Gilsanz, 2007; Rodríguez, 2005)
2.2.3 Hidroponía en México A nivel nacional, los estados en donde se registra producción en invernaderos de hidroponía son principalmente Jalisco, Sinaloa, Sonora, Baja California, Oaxaca, Puebla, Estado de México, Michoacán y Morelos, en donde principalmente se cultiva jitomate, pepino, chile pimiento, hortalizas, fresas, y flores como crisantemos, rosas, claveles y alstroemeria. En el año 2000, se contaba con mil hectáreas (has.) para la producción de cultivos en invernadero de hidroponía y para el 2010 con 15 mil hectáreas en todo el país. Sin embargo, el 60% de los invernaderos instalados han fracasado ante el desconocimiento de productores, la falta de capacitación de técnicos y la falta de mercado, ya que generalmente, un invernadero bien asesorado sólo tiene un riesgo de pérdida de un 2% (Rodríguez, 2011).
2.3 Acuicultura La acuicultura se define como el aprovechamiento de las aguas y riberas para la producción plantas acuáticas (Pillay y Kutty, 2005) y para la cría y reproducción de animales acuáticos, como peces, moluscos y crustáceos, y es una alternativa viable para incrementar la producción que ha sido fuertemente impactada por la contaminación y la sobreexplotación de las especies de captura (Fragoso y Auró, 2006). En los últimos 20 años, a nivel mundial la acuicultura se ha convertido en el motor de desarrollo de la industria pesquera al registrar una tasa de crecimiento superior al 8% anual, mientras que la pesca de captura ha crecido 1.2%. En México, se estima que el 75% de las pesquerías han alcanzado su máximo rendimiento sostenible, por lo cual, la acuicultura contribuye de forma importante y continua al abastecimiento de productos acuícolas para consumo
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humano, y ha superado la capacidad productiva de industrias de producción primaria, como la agricultura y la ganadería (DOF, 2011).
2.3.1 Acuicultura en México Los organismos cultivados en nuestro país son, en su mayoría introducidos, aunque México está rodeado por litorales y una gran cantidad de embalses continentales y posee una enorme diversidad de organismos acuáticos (Fragoso y Auró, 2006), por lo que se visualiza un gran potencial para el desarrollo de la acuicultura mexicana. Se registra un 16.3% de la producción doméstica y el crecimiento más dinámico del sector con una tasa media anual de 4.5%, lo que representa, 285 mil toneladas totales alcanzadas en el 2010, cultivadas en más de 13 mil granjas acuícolas (DOF, 2007). En el territorio nacional el 78% de la producción acuícola se concentra en los estados de Sonora, Sinaloa, Veracruz, Tabasco, Jalisco, México y Nayarit, y en algunas otras unidades de producción acuícola que se han identificado en entidades como Michoacán, Guerrero, Yucatán, Hidalgo, Morelos y Puebla (DOF, 2011). La producción acuícola del estado de Guanajuato es limitada, debido a su ubicación geográfica sin litoral y el hecho de que cuenta con pocas unidades de producción, sin embargo, para desarrollar esta actividad, la entidad dispone de 1,414 embarcaciones ribereñas dirigidas por 3,535 pescadores (CONAPESCA, 2010) y aproximadamente 22,560 has. de espejos de agua principales conformados por 4,000 has. pertenecientes al lago de Cuitzeo, 6,300 has. de la Laguna de Yuriria, la Presa Solís con 7,700 has., 1,500 has. de la Presa Allende, Presa La Purísima con 1,200 has., la Presa Jesús María de 1,200 has. y la Presa Golondrina con superficie de 660 has. En la región sur se ubican la Laguna de Yuriria, el Lago de Cuitzeo y la Presa Solís que cuentan con el 73% de los permisos de pesca comercial vigentes y en los cuales se produce más del 60% de la producción pesquera estatal (SDA, 2012); aportando para el 2010 un total de 3,055 t. (0.19%) de peces tales como la mojarra, carpa, charal, bagre y lobina a la producción pesquera nacional, lo que se refleja en un aporte económico de $29,
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116 pesos, ubicándose por tanto, en el lugar número 24 de producción acuícola a nivel nacional (CONAPESCA, 2010).
2.3.2 Principales especies producidas en México. La producción de cultivo acuícola en nuestro país, se divide principalmente en cinco grandes rubros: peces de agua dulce, peces de agua marina, crustáceos, bivalvos y rana. El 80.15% de la producción está representada por los crustáceos, en particular por el camarón (Penaeus vannamei), seguida por los peces de agua dulce y los bivalvos con el 15.62 y 2.17%, respectivamente (FAO, 2011). La CONAPESCA operó y supervisó 31 Centros Acuícolas en 22 estados del país, quienes presentaron una producción conjunta de 27.1 millones de organismos de especies para el consumo humano (CONAPESCA, 2011), entre las que se distinguen la tilapia, la carpa, la trucha y el bagre como las principales especies productivas, las cuales, para el año 2007, abarcaron el 45.57, 24.74, 19.88 y el 5.50% de la producción nacional de peces de agua dulce, respectivamente (FAO, 2011). 2.3.3 Sistemas de producción acuícola Existen dos tipos generales de cultivo acuícola: los terrestres y los acuáticos. Los cultivos terrestres comprenden principalmente estanques, tanques y otras instalaciones construidas o instaladas sobre tierra firme. Los estanques y tanques constituyen los sistemas de cultivo más comunes, pudiendo variar desde pequeños, rudimentarios, con equipos de alimentación por gravedad, hasta los grandes geométricos, que requieren maquinarias para su construcción y suficiente abastecimiento de agua. Los sistemas de cultivo acuático incluyen corrales y jaulas flotantes, que se sitúan habitualmente en costas protegidas o aguas interiores. Los corrales, generalmente son estructuras cerradas, hechas con estacas, redes y mallas, mientras que las jaulas permanecen suspendidas en la superficie del agua (DOF, 2011). Todos los sistemas de cultivo en producción acuícola están determinados por la densidad de organismos por metro cuadrado o cúbico, tipo de alimentación
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(natural o artificial), flujo de agua, tecnología empleada, capital a invertir, especie acuática a producir, entre otros. Según el grado de tecnificación que se utiliza para la producción de organismos acuáticos (moluscos, crustáceos y peces) los podemos dividir en sistemas extensivos, semiintensivos, intensivos e incluso en producción de camarón, tilapia y trucha existe el sistema hiperintensivo (Fragoso y Auró, 2006). A continuación se describen las generalidades de los sistemas de producción utilizado en el país: -
Sistema extensivo: se realiza principalmente para resiembra en embalses (presas, lagos, lagunas e incluso ríos); su manejo se centra únicamente en la siembra y cosecha de organismos. El alimento está dado por la producción natural en el agua de fitoplancton, zooplancton, insectos, entre otros, lo cual alcanza a mantener un número reducido de organismos. Se pueden cultivar una, dos o más especies acuáticas; sin embargo, el cultivo extensivo se caracteriza por densidades bajas de organismos (1 por cada uno o dos m2) que repercuten en una baja producción.
-
Sistema semiintensivo: se lleva a cabo en estanques rústicos de tierra o de tierra con paredes de cemento en los cuales, la densidad de organismos es media, llegando a tener de 1 a 10 peces por m 3. Estos organismos se alimentan de los nutrientes naturales que se encuentran en el agua, los cuales se complementan con alimento balanceado. Por lo tanto, en este tipo de granjas ya hay un costo de producción por alimento y mano de obra, que inciden en el costo de producción final.
-
Sistema intensivo: se caracteriza por altas densidades de organismos, encontrando hasta 50 kg de peces por m3; se requiere muy buen manejo y un control estricto de las características del agua, los estanques son pequeños, de volumen estable o canales de flujo rápido “race ways”. El flujo de agua llega a ser de hasta 3 recambios totales por hora y se utilizan aireadores. El alimento es 100% balanceado, ya que el alimento natural por el flujo de agua o por la densidad de organismos no se forma o lo hace en poca cantidad. Las explotaciones intensivas pueden ser de ciclo completo (reproducción, incubación, cría, preengorda y engorda) o incompletas (solo engorda o reproducción), pero siempre de monocultivo.
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-
Sistema
hiperintensivo:
cuentan
con
estanques
que
2,000
m 2,
generalmente son de cemento y en forma circular, se encuentran al aire libre protegidos con mallas para que las aves no depreden o bien, pueden ser de forma rectangular bajo sistemas de invernadero; de ésta manera se pueden controlar todos los parámetros del agua. La densidad de carga es alta (mayor a 50 kg de peces por m 3) y se obtienen de 3 a 4 cosechas al año; el alimento que consumen los organismos es balanceado y especial para cada fase de la vida; la supervivencia es alta y solamente se realiza monocultivo, ya sea de ciclo completo o solo engorda. El flujo de agua es continuo, reciclándose muchas veces para su mayor aprovechamiento (Fragoso y Auró, 2006).
2.3.4 Manejo del recurso hídrico Actualmente, uno de los factores limitantes en las producciones agropecuarias es el recurso hídrico ya que los mantos acuíferos nacionales tienen una gran presión de demanda. De acuerdo a la SEMARNAT (2005), el 76% del agua extraída en el año 2004 se utilizó para el riego de los cultivos, el 6.5% de esta agua se destinó para las actividades pecuarias y de acuicultura. Y de acuerdo con el artículo 17, incisos IV y VI de la Ley General de Pesca y Acuicultura Sustentable se mencionan como principios rectores que, la investigación científica y tecnológica en materia acuícola se consolide como herramienta fundamental y se busquen nuevas tecnologías donde se utilicen los recursos naturales de forma más eficiente y al mismo tiempo se reduzcan los impactos ambientales negativos y se aumente la productividad (DOF, 2007). Lo cual permite enfrentar el manejo del agua residual que es uno de los principales retos en la producción acuícola intensiva, ya que el agua puede contener residuos sólidos en suspensión y moléculas tóxicas en solución, desechos químicos procedentes de las excretas, alimento no consumido y medicamentos, entre otros (Chalmers, 2004). Una vez utilizada el agua proveniente de los sistemas productores acuícolas, generalmente se descarga en el suelo o en cuerpos de agua adyacentes provocando diversos impactos al ambiente, por lo cual, la implementación de sistemas de recirculación (RAS, por sus siglas en inglés) y tratamiento de agua en este tipo de granjas son
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elementos clave para mitigar el efecto ambiental negativo asociado a dichas producciones (SEMARNAT, 2005). Los RAS requieren sistemas de nitrificación que mantengan aceptables los niveles de amonio y nitritos para las especies que son producidas, los biofiltros son considerados como el factor más importante en el tratamiento de agua de un sistema de recirculación ya que tienen por objetivo proveer un sustrato para el crecimiento de bacterias nitrificantes de tal manera que se mantenga un balance entre la tasa de remoción y la tasa de producción de amonio. Existe una gran diversidad de filtros utilizados en sistemas tradicionales de recirculación, todos ellos incluyen procesos físicos y mecánicos para remover los sólidos suspendidos, así como procesos biológicos que transforman los compuestos nitrogenados tóxicos en compuestos tolerables por los organismos. Algunos de los filtros de desechos sólidos a emplear son: tanques de sedimentación (para agua de riachuelos y manantiales), hidrociclones (ideal para filtrar agua de pozo), tubos de asentamiento, filtros de tamiz, filtros de arena, fraccionadores de espuma (protein skimmer) y filtros de burbuja (Jiménez y Balcázar, 2003).
2.4 Acuaponía Algunas investigaciones han demostrado que los productos de desecho de un sistema biológico (acuicultura) pueden ser utilizados como nutrientes para un segundo sistema biológico (hidroponía) para el crecimiento de plantas (Rakocy, 2004; Diver, 2006; Malcolm, 2007), por lo cual, es posible incorporar ambos sistemas. La acuaponía se visualiza como un método de producción orientada al desarrollo sostenible. Es un sistema bio-integrado que se fundamenta en el uso eficiente del agua, el cual, se maneja mediante la recirculación de la misma, y se deriva de una combinación integrada de sistemas de acuicultura y cultivos hidropónicos para la producción de hortalizas, flores ornamentales, hierbas culinarias y medicinales, entre otros (Rakocy y Hargreaves, 1993; Chalmers, 2004). Los peces utilizados en este tipo de sistemas se ubican en dos segmentos de mercado básicos: el primero es el de consumo humano, dentro del cual se
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manejan especies como la tilapia, la trucha, la perca y lobina (Diver, 2006; CONAPESCA, 2010; CIFT, 2011); el segundo es el ornamental, de alto valor agregado que incluye peces tropicales y de agua dulce para estanques o de acuarios (Ramírez et al., 2008; CIFT, 2011). 2.4.1 Principio biológico de los sistemas acuapónicos En términos generales, el principio de la acuaponía se basa en que los nutrientes requeridos para el crecimiento y desarrollo de las células vegetales, son muy similares a los desechos producidos por los organismos acuáticos que son liberados en el agua. El amonio resultante de los restos de alimento no consumido y las excretas en descomposición de organismos acuáticos como peces o crustáceos, son convertidos a través de la acción bacteriana en nitratos, los cuales, sirven como fuente de alimento para las células vegetales y éstas a su vez, toman del agua lo que necesitan para su desarrollo. De esta forma, las plantas funcionan como filtros biológicos y limpian el agua que regresa a los peces, al eliminar las moléculas que son tóxicas permitiendo a éstos organismos vivir en un medio adecuado para su crecimiento y desarrollo (Malcolm, 2007); por lo cual, este sistema ha sido propuesto como una alternativa sustentable para el control de la acumulación de desechos producidos por el cultivo acuícola intensivo (Van Gorder, 2000; Parker, 2002).
2.4.2 Organismos involucrados y su función dentro del sistema acuapónico Existen dos grupos bacterianos esenciales para que los sistemas acuapónicos funcionen de forma correcta, los géneros Nitrosomona sp. y Nitrobacter sp. Las heces de los peces y la descomposición de los alimentos son contaminantes que liberan amonio al agua (Mateus, 2009), el cual, es convertido en nitrito por las Nitrosomonas y posteriormente este nitrito es transformado en nitrato por las Nitrobacter. El nitrato es la forma química para que las plantas puedan incorporar nitrógeno a sus células al ser utilizado en la síntesis de proteínas, lo que se traduce en crecimiento. Tanto el amonio como el nitrito son altamente tóxicos para los peces, incluso a concentraciones muy bajas y deben ser controlados especialmente en sistemas cerrados de cultivo como la 14
acuaponía, mientras que el nitrato solo lo es a concentraciones muy elevadas (Cacchione, 2007). El nivel de amonio adecuado en sistemas dulceacuícolas es de 0.01 mg/L y para cualquier especie no debe superar los 2.5 mg/L, ya que concentraciones mayores pueden producir modificaciones a nivel de branquias, hígado, sangre y aparato circulatorio provocando alteraciones en los organismos acuáticos y pérdidas económicas importantes (Navarro y Gutiérrez, 1993).
2.4.3 Ventajas y desventajas Entre las principales ventajas que tiene el sistema de acuaponía es que requiere de menor consumo de agua por kg de biomasa producida (McMurtry et al., 1997), obteniendo así, producto animal y vegetal comercialmente atractivos en un mismo lapso de tiempo (Rakocy y Hargreaves, 1993). Este tipo de producción se encuentra limitado por la zona donde los peces puedan desarrollarse, pues la mayoría de ellos no prospera en climas fríos, el volumen de producción de plantas está limitado por la cantidad de peces, por lo cual, es importante lograr un balance adecuado peces-planta para no afectar a ninguno de los dos (Mateus, 2009).
2.5 Cultivo de Tilapia (Oreochromis niloticus) Las tilapias (Oreochromis spp.) son originarias de África e introducidas en México desde 1964. Tienen gran importancia en la producción de proteína animal de alta calidad para consumo humano en aguas tropicales y subtropicales de todo el mundo, particularmente en los países en desarrollo. En México, es uno de los cultivos pesqueros de agua dulce más importante y presenta una quinta parte de la producción mundial (Gómez-Márquez et al., 2008). La obtención de Tilapia Nilótica o Blanco del Nilo (Oreochromis niloticus) por medio de la acuicultura, se realiza en 31 estados de la República Mexicana siendo los mejores sitios para su desarrollo las zonas tropicales de los estados de Veracruz, Michoacán, Tabasco, Sinaloa, Jalisco, Nayarit, Chiapas y Guerrero, aportando el 91% de la producción nacional (DOF, 2011).
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2.5.1 Características biológicas y comerciales En cuanto a sus hábitos alimenticios el género Oreochromis se clasifica como omnívoro, por presentar mayor diversidad en los alimentos que ingiere, variando desde vegetación macroscópica hasta algas unicelulares y bacterias, tendiendo hacia el consumo de zooplancton. Y debido a que son peces provistos de branqui-espinas pueden filtrar el agua para ingerir su alimento, el cual pasa a la faringe, donde es mecánicamente desintegrado por los dientes faríngeos, esto ayuda en el proceso de absorción en el intestino, el cual mide de 7 a 10 veces más que la longitud del cuerpo del pez (Saavedra-Martínez, 2006). Otra característica de la mayoría de las tilapias es que aceptan fácilmente los alimentos suministrados artificialmente, por ejemplo, para el cultivo de tilapia se han empleado diversos alimentos, tales como plantas, desperdicios de frutas, verduras y vegetales, semillas oleaginosas y cereales, todos ellos empleados en forma suplementaria, sin embargo, como ya se mencionó anteriormente, la base de alimentación de la tilapia la constituyen los alimentos naturales que se desarrollan en el agua y cuyo contenido proteínico es de un 55% (peso seco) aproximadamente
(Saavedra-Martínez,
2006).
Sin
embargo,
en
sistemas
intensivos e hiperintensivos, se maneja exclusivamente alimento balanceado (Fragoso y Auró, 2006). Por otra parte, ésta es una especie muy prolífera a edad temprana y tamaño pequeño. Tienen un ciclo corto desde el nacimiento hasta la cosecha que va de 6-9 meses, dependiendo de la temperatura del agua (Scott, 2006): la madurez sexual se da a los 2 ó 3 meses una vez que se aparearon, el ciclo del desarrollo embrionario tiene 7 etapas y después del desove completa 4 etapas (Saavedra-Martínez, 2006). La tilapia produce una carne blanca de buena calidad, buen sabor, poca espina, buena talla y precio accesible, lo que es adecuado para los mercados locales y mayoristas (Diver, 2006), en los cuales se comercializa entera fresca eviscerada, entera congelada eviscerada y en filete fresco o congelado, además cuando el pescado entero es descamado tiene un valor agregado (Saavedra-Martínez, 2006).
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2.5.2 Producción intensiva de Oreochromis niloticus en estanques En éste tipo de cultivo, la característica principal es la modificación sustantiva sobre el medio ambiente: con control completo sobre algunos parámetros del agua como son la temperatura, oxígeno, pH, transparencia, nitritos, nitratos, amonio, fosfatos y CO2, así como el control de especies sembradas y cosechadas; se usa una tasa de siembra mayor (100,000 a 300,000 peces/Ha), ejerciendo mayor control sobre la calidad del agua (ya sea a través de aireación de emergencia o con recambios diarios), todo nutriente necesario para el crecimiento proviene del suministro de un alimento completo que contenga de 25 a 30% de proteína (Saavedra-Martínez, 2006), otros autores recomiendan que el contenido proteico sea de 30-45%, carbohidratos de 35-50%, grasa 10% y fibra 9% (Fragoso y Auró, 2006). El alimento se suministra a razón de 2-4 % de la biomasa/día y generalmente la tasa máxima de alimentación no debe exceder los 80 a 120 Kg/ha/día (Saavedra-Martínez, 2006).
2.5.3 Requerimientos de la calidad del agua La tilapia es tolerante a las condiciones fluctuantes del agua (Tabla 1) tales como pH, temperatura, oxígeno y diferentes salinidades (Scott, 2006). Sin embargo, estas propiedades influyen en los aspectos productivos y reproductivos de los peces, por lo que, los parámetros del agua deben mantenerse dentro de los rangos óptimos para el desarrollo de la especie (Saavedra-Martínez, 2006; DOF, 2011). La reproducción se inhibe a temperaturas (°C) de
