artur de freitas araújo integração de plantas com espécies nativas
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Artur de Freitas Araújo
Integração de plantas com espécies nativas de peixes em sistema de
aquaponia
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
Graduação em Aquicultura da Universidade Federal de Santa Catarina como requisito
parcial para obtenção do título de Mestre em Aquicultura.
Orientador: Dr. Alex Pires de Oliveira Nuñer.
Florianópolis
2015
AGRADECIMENTOS
Aos meus pais e a minha irmã por todo carinho e atenção;
A minha amada namorada Soraya (Sol) por iluminar o meu
caminho todos os dias, pelo amor, pelo incentivo, pelo apoio, pela
compreensão e paciência nos momentos mais difíceis;
A Ana Clara, novo membro da família por trazer esperança e
alegria;
Ao meu orientador Alex Pires de Oliveira Nuñer pela amizade,
orientação e confiança, acreditando e incentivando meus pensamentos e,
tranquilizando-me diante as atribulações e dificuldades que apareciam.
Ao CNPq pela concessão de uma bolsa de estudos vinculada ao
Programa de Pós-Graduação em Aquicultura da UFSC;
Ao Luciano, Fernando, Mayara, Bruno, Thales, Euler, Túlio,
Lula, John, Camila, Renatinha, Ronaldo, Patrick, Pedrão e os demais
colaboradores e corpo técnico do LAPAD pela parceria, aprendizado e
apoio durante o meu período de experiência e passagem pelo
laboratório;
Ao Prof. Dr. Evoy Zaniboni Filho pelo apoio e motivação; e
Ao Carlito pela prestatividade frente à secretaria do Programa
de Pós-Graduação em Aquicultura.
...tudo isso é muito fácil de entender.
O medo é o primeiro inimigo natural
que o homem tem de vencer em seu
caminho para o conhecimento... ...e há
de aprender a despeito de você
mesmo, é esta a regra.
(Carlos Castaneda)
RESUMO
O desempenho zootécnico de espécies nativas de peixes em sistema de
aquaponia foi avaliado com objetivo de determinar a quantidade
removida de nitrogênio (N) e fósforo (P) do sistema e de encontrar a
relação ideal entre a taxa de alimentação dos peixes e área de
crescimento para as plantas. No primeiro estudo Leporinus obtusidens foram estocados com o peso de 83,0 ± 3,8g (média ± DP) e foram
alimentados com 1,0% da biomassa por tanque. Lactuca sativa e Canna indica foram as plantas utilizadas nas camas com substrato.
Aproximadamente 10,0% de N e 11,0% de P da entrada de alimentação
foram incorporados por L. obtusidens. O sequestro de nutrientes de L. sativa foi 3,7% para N e 4,3% para P e para C. indica foi 5,6% para N e
8,0% para P, com diferença significativa (p<0,05) apenas para o
sequestro de P, entre os tratamentos. No segundo estudo, diferentes
biomassas de juvenis Rhamdia quelen foram estocados nos tanques,
enquanto Solanum lycopersicum, var. cerasiforme foram alocados nas
camas com substrato. Os tratamentos T7, T12 e T18, foram utilizados,
de acordo com a quantidade diferente de ração oferecida para os peixes
(7, 12 e 18g) e ao final do estudo a produtividade de tomate-cereja foi
avaliada, tendo sido registrada diferença significativa (p<0,05) apenas
entre T7 e T12 na massa úmida final de frutos, e neste caso, T12
apresentou a melhor relação entre peixes plantas.
Palavras-chave: Aquicultura. Leporinus obtusidens. Nitrogênio.
Rhamdia quelen. Biomassas.
ABSTRACT
The growth performance of native fish species in aquaponics system
was evaluated in order to determine the removed amount of nitrogen (N)
and phosphorus (P) in the system and the ideal relationship between fish
feed rate and grow bed area for the cultivated plants. In the first study
Leporinus obtusidens were stocked weighing 83.0 ± 3.8g (mean ± SD)
and were fed 1.0% of the total biomass per tank. Lactuca sativa and
Canna indica plants were used in beds with substrate. About 10.0% N
and 11.0% P, from fed input, were incorporated by fish, while the
uptake of nutrients from L. sativa was 3.7% N and 4.3% P and the C.
indica was 5.6% N and 8.0% P, with a significant difference (p<0.05)
for the uptake of P, between treatments. In the second study, different
biomass of Rhamdia quelen juveniles were stocked in tanks, as Solanum
lycopersicum var. Cerasiforme were allocated in each grow bed. The
treatments T7, T12 and T18, were used, according to the different
amount of feed provided to fish (7, 12 and 18g) and the end of the study
cherry tomato productivity was evaluated and was found significant
difference ( p <0.05) between T7 and T12 in the wet mass end of fruit,
and in this case, T12 had the best relationship between fish plants.
Keywords: Aquacultere. Leporinus obtusidens. Nitrogen. Rhamdia quelen. Biomass.
LISTA DE FIGURAS DA INTRODUÇÃO
Figura 1. Produção mundial de pescados (Pesca + Aquicultura) entre
1950 e 2012, em milhões de toneladas (FAO, 2014) ............................ 21
Figura 2. Utilização em milhões de toneladas e consumo per capita
mundial de pescados (Pesca + Aquicultura) e, população mundial em
bilhões (FAO, 2014) .............................................................................. 21
Figura 3. Técnica de construção de ilhas artificiais pelos Astecas,
para produção de alimentos. (Fonte: www.palomar.edu) ...................... 23
Figura 4. Modelo simplificado de sistema aquapônico
(SOMERVILLE, 2014) ......................................................................... 23
Figura 5. Fluxo de água geral em aquaponia (RAKOCY; MASSER;
LOSORDO, 2006) ................................................................................. 24
Figura 6. Aquaponia com manjericão (RAKOCY et al., 2004) ............ 27
Figura 7. Alface lisa e birí em sistema de aquaponia “grow bed”.
Laboratório de Biologia e Cultivo de Peixes de Água Doce, UFSC,
julho de 2014 ......................................................................................... 28
LISTA DE FIGURAS DO 1º CAPÍTULO
Figura 1. Apresentação esquemática da unidade experimental ............. 36
Figura 2. Início do estudo em junho de 2014: da esquerda para direita
os tratamentos controle, birí e alface ..................................................... 37
Figura 3. Remoção (média ± desvio padrão, n=3) de nitrogênio e
fósforo por Lactuca sativa e Canna indica (a) e sua biomassa (b), em
aquaponia .............................................................................................. 41
LISTA DE FIGURAS DO 2º CAPÍTULO
Figura 1. Peso médio (± desvio padrão, n=3) de Rhamdia quelen com
taxa de alimentação diária, por tratamento, de 7 (T7), 12 (T12) e 18 g
(T18) ...................................................................................................... 57
LISTA DE TABELAS DA INTRODUÇÃO
Tabela 1. Consumo de água necessário para produção de diferentes
produtos (RAKOCY et al., 2004) .......................................................... 29
LISTA DE TABELAS DO 1º CAPÍTULO
Tabela 1. Variáveis de qualidade de água em sistema de aquaponia
com Leporinus obtusidens em 38 dias. Média ± desvio padrão
(Máximo e mínimo). Médias com letras iguais na mesma fileira
indicam que não houve diferenças significativas (P>0,05, n=3)
(ANOVA). Florianópolis, junho-julho de 2014 .................................... 40
Tabela 2. Leporinus obtusidens: ganho de massa úmida, taxa de
crescimento específico (TCE), conversão alimentar (CA) e oferta de
ração; tratamentos com plantas e controle no final do estudo de 38
dias. Lactuca sativa e Canna indica: ganho de massa úmida e
crescimento. Florianópolis, junho-julho de 2014 .................................. 42
Tabela 3. Balanço de massa final (média ± desvio padrão) do
nitrogênio (N) e fósforo (P) removidos no tratamento alface (a), no
tratamento birí (b) e no controle (c), em aquaponia durante 38 dias,
inverno de 2014 ..................................................................................... 43
LISTA DE TABELAS DO 2º CAPÍTULO
Tabela 1. Ganho de massa úmida, taxa de crescimento específico
(TCE), taxa de conversão alimentar (TCA), oferta de ração,
biomassa final e consumo de água em cultivo de Rhamdia quelen.
Ganho de massa úmida, quantidade de fruto e biomassa final de
Solanum lycopersicum, var. cerasiforme em 88 dias de cultivo em
sistema de aquaponia nos tratamentos T7, T12 e T18 ........................... 58
Tabela 2. Variáveis de qualidade de água em sistema de aquaponia
com Rhamdia quelen em 88 dias. Média ± desvio padrão (Máximo e
mínimo). Médias com letras diferentes na mesma fileira indicam que
não houve diferenças significativas (P<0,05, n=3) (Kruskal- Wallis)... 59
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ................................................................................ 19
2. OBJETIVOS DO ESTUDO .............................................................. 31
3. CAPÍTULO 1 – Sequestro de nitrogênio e fósforo em sistema de
Aquaponia com piava (Leporinus obtusidens) (Valenciennes, 1847
Actinopterygii, Anostomidae) ............................................................... 33
Resumo .............................................................................................. 33
1. Introdução...................................................................................... 34
2. Materiais e métodos....................................................................... 35
3. Resultados ..................................................................................... 39
4. Discussão ....................................................................................... 44
5. Conclusão ...................................................................................... 47
Referências ........................................................................................ 48
4. CAPÍTULO 2 – Diferentes biomassas de peixes em sistema de
Aquaponia com jundiá (Rhamdia quelen) (Quoy e Gaimard 1824; Siluriformes: Heptapteridae) ............................................................. 51
Resumo .............................................................................................. 51
Abstract ............................................................................................. 52
1. Introdução...................................................................................... 53
2. Materiais e métodos....................................................................... 54
3. Resultados ..................................................................................... 57
4. Discussão ....................................................................................... 60
5. Conclusão ...................................................................................... 63
Referências ........................................................................................ 64
5. CONCLUSÃO GERAL .................................................................... 67
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DA INTRODUÇÃO ............ 68
APÊNDICE A - Componentes do sistema de aquaponia ...................... 72
APÊNDICE B - Sistema de aquaponia com piava, alface e birí ........... 74
APÊNDICE C - Sistema de aquaponia com jundiá e tomate-cereja ..... 76
19
1. INTRODUÇÃO
A população mundial está crescendo rapidamente e já
ultrapassa os sete bilhões de habitantes, podendo alcançar o número de
nove bilhões de pessoas na metade deste século (FAO, 2014).
Estimativas apontam para um aumento anual de 75 milhões de pessoas
no mundo, que aumentarão a demanda por alimento até 2050.
O aumento da população humana e as demandas por água,
energia e alimentos, tendem a exigir uma abordagem multidisciplinar e
intersetorial para o desenvolvimento e gestão dos recursos aquáticos.
Admitindo-se que a economia alimentar mundial se equilibre
entre a procura e a oferta, devemos aumentar a nossa capacidade de
produzir alimentos no ritmo em que a população aumenta.
A segurança alimentar e nutricional será mais difícil de ser
alcançada em muitas áreas rurais se os programas de desenvolvimento
de água e de gestão negligenciarem a pesca em águas interiores. Há uma
preocupação justificável que a gestão de água para as oportunidades
econômicas, como a produção de energia elétrica, colocará em risco a
segurança humana e da biodiversidade aquática (FAO, 2014).
A água é um recurso precioso que está se tornando
relativamente escasso para a demanda humana. Este cenário não ocorre
somente em países de climas áridos, onde já existe carência por água,
mas também na Europa, Sudoeste Ásiatico, Ásia Central, México e
Austrália, onde já ocorre uma considerável limitação da sua oferta.
Para se ter idéia, a agricultura utiliza aproximadamente 70% da
água doce tratada do Brasil, seguida pelo consumo industrial e
doméstico que apresentam consumos semelhantes entre si mesmos
(PINTO-COELHO; HAVENS, 2015). Um exemplo é a irrigação
agrícola um dos principais escoadouros da água doce no mundo, que
também contribui para a poluição dos cursos de água superficiais com
fósforo e nitrogênio (FITZSIMMONS, 1992).
O atual modelo de agricultura é totalmente dependente de
combustíveis fósseis baratos, água ilimitada e clima estável, tornando
esse tipo de sistema alimentar vulnerável devido à crise das águas, do
aumento do preço de petróleo e das alterações climáticas.
Neste contexto, a melhoria na utilização da água para produção
de alimentos é fundamental, estando ligada ao suprimento da demanda
por alimentos no futuro. No relatório sobre a Sustentabilidade
Ambiental (FAO, 2014) verifica-se que para o desenvolvimento humano
alcançar a sustentabilidade é fundamental o desenvolvimento integrado
das atividades rurais e urbanas.
20
A investigação para soluções entre a gestão de água para
diversos usos deve considerar mais do que aspectos monetários. Um
exemplo é que mais de dois bilhões de pessoas estão subnutridas no
mundo por causa de dietas deficientes em nutrientes, nutrientes estes
que são fornecidos por peixes, na forma de proteínas, carboidratos,
minerais e lipídeos (FAO, 2014).
Considerando-se a produção de alimentos de origem aquática, a
produção mundial de pescados (pesca extrativa + aquicultura), segundo
a FAO (2014), atingiu aproximadamente 140 milhões de toneladas em
2007 e 158 milhões de toneladas em 2012 (Figura 1). Destas, 117
milhões de toneladas (86,5%) e 136 milhões de toneladas (85%) foram
destinadas à alimentação humana, em 2007 e 2012, respectivamente,
representando um consumo mundial de pescados de 19 kg per capita
(Figura 2).
No Brasil, a aquicultura segue crescendo diante do ótimo
desempenho das vendas no setor de insumos e o visível aumento na
oferta de peixes cultivados no nosso dia a dia. O subsetor de maior
destaque foi o da piscicultura de água doce com uma produção
aproximada de 392.492 mil toneladas de pescado, avaliadas em R$ 2,02
bilhões; seguido por 64.669 mil toneladas de camarões (água doce e
salgada), avaliadas em R$ 765 milhões; e 19.360 toneladas de moluscos,
avaliadas em R$ 58 milhões (CARVALHO, 2014).
A piscicultura é uma atividade que tem crescido
ininterruptamente no Brasil e em relação aos números de produção,
mesmo com a grande diversidade de espécies nativas de peixes
existentes no país (em torno de três mil) a produção da piscicultura é
dominada por espécies exóticas (BALDISSEROTTO; GOMES, 2010).
A tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus) foi a espécie mais
produzida pelos piscicultores brasileiros no ano de 2013, tendo sido
despescadas 169.306 mil toneladas (43,1% do total), seguida pelo
tambaqui (Colossoma macropomum) com 88.718 mil toneladas (22,6%)
e dos híbridos tambacu (Colossoma macropomum x Piaractus
mesopotamicus) e tambatinga (Colossoma macropomum x Piaractus brachpomus), que somaram 60.463 mil toneladas (15,4%)
(CARVALHO, 2014).
Em relação à produção de peixes de água doce nos estados
brasileiros, Santa Catarina ocupa a 4ª posição, com 40.272 mil
toneladas, ficando atrás do Paraná, do Ceará e do Mato Grosso, que
produzem 51.494, 64.620 e 76.630 mil toneladas, respectivamente
(CARVALHO, 2014).
21
Figura 1. Produção mundial de pescados (Pesca + Aquicultura) entre 1950 e 2012, em milhões de toneladas (FAO, 2014).
Figura 2. Utilização em milhões de toneladas e consumo per capita mundial de
pescados (Pesca + Aquicultura) e, população mundial em bilhões (FAO, 2014).
Atualmente, o setor é estimulado a desenvolver e implementar
inovações tecnológicas para enfrentar as questões ambientais e diminuir
as cargas de poluição (utilizando os resíduos de aquicultura) de maneira
econômica e benéfica. O Conselho Nacional do Meio Ambiente
(CONAMA) apresenta, na Resolução nº 413, de 26 de junho de 2009, as
normas e os critérios para o licenciamento ambiental da aquicultura e
dispensa a obrigatoriedade do licenciamento para os empreendimentos
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)
22
considerados de pequeno porte, cujo potencial de severidade da espécie
seja considerado baixo e que não sejam potencialmente causadores de
significativa degradação do meio ambiente.
Está em tramite no Senado Federal o Projeto de Lei do Senado
nº 341, de 2013, que pretende alterar a lei nº 11.959, de 29 de junho de
2009, que dispõe sobre a Política Nacional do Desenvolvimento
Sustentável da Aquicultura e da Pesca, incentivando o uso de integrado
dos recursos naturais na atividade da aquicultura conjugada com a
agricultura.
Desta forma, o produtor poderá ainda se beneficiar com a
prioridade na concessão e renovação de outorga de direitos de uso de
recursos hídricos, na isenção da cobrança pelo uso dos recursos hídricos,
fornecedor preferencial de produtos aquícolas e agrícolas ao Programa
de Aquisição de Alimentos – PAA do Governo Federal, crédito rural
diferenciado e incentivo fiscal, tudo com base na lei.
Neste contexto, encontra-se a Aquaponia, uma tecnologia
milenar já utilizada pelos antigos povos babilônios em seus jardins
suspensos e pela civilização asteca com suas cidades flutuantes, onde
eram produzidos alimentos de origem animal e vegetal. Na Aquaponia
utilizam-se conceitos agroecológicos definidos que apontam em direção
a uma agricultura sustentável, onde a preservação do solo, dos recursos
hídricos e a garantia de segurança alimentar são critérios para a
sustentabilidade do sistema.
1.1. AQUAPONIA
Expulsos de regiões privilegiadas, o povo mexica, que
pertenceu às antigas civilizações mesoamericanas, peregrinava pelas
imediações do lago Texcoco cerca de 1.200 d.C. onde iniciou uma
expansão territorial na superfície de lagos e lagoas do Vale do México,
originando uma cidade flutuante.
A “chinampa” (Figura 3) foi o método utilizado no
desenvolvimento da agricultura e na expansão territorial, que consiste
em uma espécie de canteiro flutuante construído de madeira trançada,
preenchido por lama, folhas e galhos retirados do fundo das margens
dos lagos e coberto por camadas de terra fina (JENNINGS, 2002).
Os jardins flutuantes, como eram chamados as chinampas,
proporcionavam um ambiente perfeito para o cultivo de plantas, pois se
mantinham sempre úmidos e ricos em matéria orgânica: além disso,
acabavam sendo formados canais de água em torno delas, onde cresciam
peixes que também serviam de alimento para o povo mexica.
23
Figura 3. Técnica de construção de ilhas artificiais, pelos Astecas, para produção de alimentos. (Fonte: www.palomar.edu)
O termo Aquaponia está sendo utilizado atualmente para
designar a produção de alimentos em um modelo de sistema mais
integrado, onde os desafios ambientais, sociais, econômicos, territoriais
e tecnológicos, são tratados de modo assegurar uma agricultura
sustentável com o mínimo de impactos ambientais e com retornos
econômico-financeiros adequados e justos para o produtor.
Aquaponia significa a união entre o cultivo de organismos
aquáticos (Aquicultura) com o cultivo de plantas na água (Hidroponia)
(Figura 4), e tem sido proposta como tecnologia eficiente, dentro do
contexto de reuso de água, de mínima produção de resíduos e, de
utilização dos espaços e recursos naturais (RAKOCY, 2007).
Figura 4. Modelo simplificado de sistema aquapônico (SOMERVILLE, 2014).
24
Sistemas de produção em aquicultura podem fornecer uma
fonte orgânica consistente de nutrientes para plantas cultivadas em
hidroponia, ou seja, sem o uso de solo.
Desta forma, a Aquaponia e a integração de fazendas agrícolas,
podem reduzir os impactos ambientais provenientes da agricultura e da
aquicultura convencional.
Existem diferentes conceitos e definições impostas aos sistemas
de aquaponia, devido à possibilidade de se desenhar diferentes sistemas.
De modo geral, a aquaponia pode ser caracterizada como um sistema de
recirculação em aquicultura (SRA) acoplado a um sistema de hidroponia
em um mesmo sistema de produção. Neste contexto, um sistema
aquapônico geralmente circula a água, de modo que os resíduos sólidos
são filtrados e tratados biologicamente para que as plantas utilizem os
nutrientes disponíveis (Figura 5).
Figura 5. Fluxo de água geral em aquaponia (RAKOCY; MASSER; LOSDORDO, 2006).
Os nutrientes acumulam-se em sistemas de recirculação para
aquicultura e podem atingir concentrações prejudiciais para os peixes.
Na aquaponia, os resíduos sólidos que são removidos por filtros
mecânicos ou clarificadores (removedor de resíduos sólidos), sofrem um
processo natural chamado de mineralização, via bactérias aeróbias (com
oxigênio) e anaeróbias (sem oxigênio), o qual consiste em quebrar os
sólidos e liberar nutrientes para as plantas (LENNARD, 2013).
Em seguida ocorre o processo de nitrificação por bactérias
nitrificantes, nos biofiltros, que processam os resíduos dissolvidos.
25
Essas, chamadas de Nitrossomonas e Nitrobacter, transformam
a amônia (NH3), em nitrito (NO2-) e este em nitrato (NO3
-),
respectivamente, (LOSORDO, 1998).
A amônia não ionizada (NH3) e o NO2- são tóxicos para os
peixes, porém o NO3- é relativamente inofensivo ao sistema de
aquaponia, sendo a forma de nitrogênio preferida pelos vegetais de
folhas verdes (alface e manjericão). Entretanto o excesso de crescimento
vegetativo em plantas frutíferas, como o tomate e a berinjela pode
acarretar na diminuição da produtividade dos frutos (RAKOCY, 2007).
Apesar do potencial menos tóxico do NO3-, ele se acumula
rapidamente no SRA, podendo atingir níveis que prejudicam o
desempenho dos peixes durante o cultivo (LOSORDO, 1998). À medida
que a água contendo os nutrientes circula nas camas com plantas, esses
são absorvidos, possibilitando que a reposição de água na aquaponia
seja apenas para repor o que foi perdido por evapotranspiração do
sistema (AL-HAFEDH; ALAM; BELTAGI, 2008).
Este processo permite que os peixes, as plantas e as bactérias
prosperem simbioticamente e atuem harmonicamente, criando um
ambiente saudável para o crescimento de todos, desde que o sistema
esteja sempre equilibrado e, desta forma, o efluente não é liberado para
o meio ambiente, servindo como fonte de nutrientes para as plantas.
A integração de peixes e plantas controla o acúmulo de
nutrientes e de resíduos provenientes do cultivo de peixes, além de
produzir culturas adicionais com valor econômico que podem ser
comercializadas (RAKOCY; HARGREAVES, 1993; BLIDARIU;
GROZEA, 2011), levando à redução do consumo de água, pois neste
sistema a renovação diária é inferior a 5,0% e com 320 litros de água se
produz 1 kg de peixe (RAKOCY, 1994), enquanto que em sistemas
tradicionais a renovação diária é entre 20-25% e são necessários 2.500
litros de água para produzir 1 kg de peixe (AL-HAFEDH; ALAM;
BELTAGI, 2008).
A produção simultânea de peixes e plantas é possível, pois os
nutrientes essenciais para o crescimento dos peixes são similares aos
nutrientes exigidos pelas plantas para o seu desenvolvimento
(RAKOCY et al., 1993; RAKOCY et al., 1997; DIVER, 2006).
Para o crescimento ideal as plantas necessitam de 16 nutrientes
essenciais, sendo que carbono (C), oxigênio (O) e hidrogênio (H) são
disponibilizados pela água (H2O) e pelo dióxido de carbono (CO2),
enquanto que outros macronutrientes incluindo o nitrogênio (N),
potássio (K), cálcio (Ca), magnésio (Mg), fósforo (P) e enxofre e, sete
micronutrientes incluindo cloro (Cl), ferro (Fe), manganês (Mn), boro
26
(B), zinco (Zn) e cobre (Cu) precisam estar balanceados em proporções
ótimas, pois níveis altos de um nutriente podem influenciar na
biodisponibilidade de outros (GERBER, 1985 apud RAKOCY, 2007).
Os níveis de nitratos (NO3-), fosfatos (PO4
-) e sulfatos (SO4
-2)
são geralmente suficientes para o bom crescimento das plantas,
entretanto K+, Ca
+2 e Mg
+2 são insuficientes e precisam ser
disponibilizados (RAKOCY et al., 2006). Dos micronutrientes apenas o
ferro (Fe+2
) é preciso ser disponibilizado através de quelato de Fe
+2, que
pode ser administrado diretamente na água ou nas folhas.
Foram obtidos resultados positivos com alimentos populares
como alface, manjericão, tomates e morangos usando apenas o efluente
dos peixes como fertilizante para as plantas (RAKOCY et al., 2004;
SAVIDOV, 2005; AL-HAFEDH; ALAM; BELTAGI, 2008).
Diversos estudos mostraram que os nutrientes e os resíduos
contidos na água dos peixes são absorvidos por plantas em sistemas
hidropônicos (NAEGEL, 1977; WATEN; BUSCH, 1984; RAKOCY et
al., 2006; TRANG; BRIX, 2014), utilizando geralmente um recipiente
com areia/cascalho/agregado, como componente do sistema hidropônico
(LEWIS et al., 1978; MCMURTRY et al., 1993).
A união da piscicultura com o cultivo de plantas hidropônicas é
mais produtiva do que os sistemas agrícolas convencionais atuais, pois
enquanto se produz entre 8-15 kg de peixe/m³ de água nos modelos
produção de peixes semi-intesivos, na aquaponia se produz até 45 kg de
peixes/m³ (RAKOCY et al., 1997).
1.2. PESQUISAS EM AQUAPONIA
Diversos estudos avaliaram os aspectos positivos dos sistemas
aquapônicos com diferentes peixes e plantas. Na Universidade das Ilhas
Virgens, tilápia e manjericão foram cultivados integradamente para
determinar se era melhor produzir os vegetais em lotes (plantas em
estágios de crescimento iguais) ou de forma escalonada (plantas em
estágios de crescimento diferentes) (RAKOCY et al., 2004).
Esses pesquisadores foram capazes de produzir 4,37 toneladas
de tilápia por ano em qualquer um dos métodos utilizados em sistema de
aquaponia, lote ou escalonada, para a produção de plantas.
O cultivo de tilápias foi conectado a uma cama hidropônica de
500 m², o rendimento de manjericão (Figura 6) foi de 2,0 e 1,8 kg/m²
usando a produção de lotes e a escalonada, respectivamente, com uma
densidade de 0,6 kg/m² de plantas cultivadas regularmente.
27
Figura 6. Produção de manjericão em aquaponia (RAKOCY et al., 2004).
Sinais de deficiência de nutrientes foram comuns em cultivos
de lote, devido aos diferentes níveis de alimentação fornecidos em cada
método. Quando os peixes foram alimentados até a saciedade, a taxa de
alimentação relacionada com a área de produção das plantas no sistema
em lote foi 81,4 g/dia/m², enquanto que no sistema escalonado foi 99,6
g/dia/m² (RAKOCY, 2004).
Luther (1990, 1993) apresentou várias evidências que indicaram
que o desenvolvimento saudável de uma planta também depende de uma
variedade de compostos orgânicos no ambiente das raízes. Estes
compostos, produzidos por compostos biológicos complexos
relacionados com a decomposição microbiológica da matéria orgânica,
incluem vitaminas, auxinas, giberelinas, antibióticos, enzimas,
coenzimas, aminoácidos, ácidos orgânicos, hormônios e outros.
Tais compostos metabólitos, que podem estar presentes, e livres
nos efluentes de piscicultura, são absorvidos diretamente e assimilados
pelas plantas, estimulando o crescimento, ajudando na produção,
aumentando o conteúdo vitamínico e mineral, melhorando o sabor e
retardando o desenvolvimento de patógenos (LUTHER, 1990, 1993).
Lennard e Leonard (2006) avaliaram a remoção de nutrientes
nitrogenados e fosfatados pela hortaliça Lactuca sativa, em diferentes
tipos de sistema de aquaponia (cama com substrato, cultivo flutuante e
NFT), e indicaram diferenças significativas entre a remoção de nitratos.
O sistema em NFT (do inglês Nutrient Film Technique ou
Técnica do filme de nutrientes) foi 20% menos eficiente em relação aos
outros tratamentos. Enquanto, para a remoção de fosfatos não houve
diferença significativa entre os tratamentos com o sistema em cama com
substrato para as plantas (Grow Bed) (Figura 7) e o cultivo flutuante,
28
também conhecido como DWC (do inglês Deep Water Culture ou
Cultivo em água profunda) onde as plantas estão suspensas acima da
lâmina de água, usando uma bandeja flutuante (LENNARD;
LEONARD, 2006).
Figura 7. Alface lisa e birí em sistema de aquaponia “grow bed”. Laboratório de
Biologia e Cultivo de Peixes de Água Doce, UFSC, julho de 2014.
Em relação à viabilidade comercial de um sistema de aquaponia
foi desenvolvido em Alberta, Canada, um sistema com tilápias, pepinos
e tomates por Savidov et al. (2005) para avaliar no clima temperado da
região norte da América do Norte.
Os rendimentos de tomates e pepinos atingiram 20,7
kg/planta/ano e 33,4 kg/planta/ano, respectivamente, que ultrapassaram
os rendimentos médios produzidos em sistemas hidropônicos comerciais
na mesma área geográfica, que era 16,8 kg/planta/ano e 28,1
kg/planta/ano de tomates e pepinos, respectivamente.
Neste estudo, a tilápia foi cultivada em 24,8ºC em um período
de 24 semanas. A conversão alimentar (CA) foi 1,3 e os peixes foram
cultivados até o peso de 400 gramas. Neste estudo, no início do ciclo,
quando iniciou a oferta por alimento para os peixes, as concentrações de
nutrientes na água eram baixas (SAVIDOV et al., 2005).
Tilápia (Oreochromis niloticus) foi cultivada em sistema de
aquaponia no Instituto de Pesquisa em Recursos Naturais e Meio
Ambiente (IPRNMA) na Arábia Saudita e foi determinada uma
proporção ideal de ração por área de crescimento para as plantas de 56
g/dia/m², em sistema de cultivo flutuante na unidade hidropônica (AL-
HAFEDH; ALAM; BELTAGI, 2008).
29
O principal conceito dentro da Aquaponia é equilibrar os
nutrientes dentro de um determinado sistema. Os nutrientes são
entregues ao sistema através de uma fonte de entrada, neste caso a
alimentação dos peixes. Estudos realizados por Quilleré et al. (1995)
revelaram que é possível recuperar cerca de 60% do nitrogênio (31% em
peixes e 28% em tomates) em sistemas de aquaponia.
Considerando-se apenas o uso da água, a aquaponia é a
atividade mais eficiente em sistema de produção de alimentos, em
termos de quantidade de produtos produzidos por volume de água
(Tabela 1). São necessários 500 litros de água para produzir 100 dólares
em produtos (peixe e alface), enquanto na produção de bovinos é preciso
100 vezes mais de água (RAKOCY et al., 2004). Tabela 1. Consumo de água para se obter o valor de 100 dólares em produtos (RAKOCY et al., 2004).
Produto Litros de água
Arroz 470.000
Leite 147.000
Açúcar 123.000
Gado 81.200
Legumes e frutas 37.900
Trigo 24.500
Hidroponia 600
Aquaponia com alface 500
Aquaponia com manjericão 173
1.3. AQUAPONIA vs ESPÉCIES NATIVAS
A utilização de espécies nativas em sistemas de aquaponia tem
sido pouco utilizada no Brasil e no mundo. Neste contexto, as espécies
de tilápias e carpas que são mais cultivadas em pisciculturas brasileiras,
são também os peixes mais utilizados no desenvolvimento da tecnologia
de aquaponia a nível nacional e mundial.
Leporinus obtusidens, a piava, está distribuída principalmente
nas Bacias do Rio São Francisco, do Paraná e Uruguai (e nas regiões Sul
e Sudeste do Brasil). Apesar da escassez de informações sobre a espécie,
os poucos dados existentes comprovam a possibilidade de cultivo semi-
intensivo e intensivo de produção. Além de aceitar a oferta de ração e
30
tolerar manejo no ambiente de cultivo, o gênero Leporinus apresenta a
primeira maturação gonadal entre o primeiro e segundo ano de vida,
garantindo melhores valores de conversão alimentar e de crescimento
corporal. (REYNALTE-TATAJE; ZANIBONI-FILHO, 2010).
O gênero Leporinus é onívoro micrófago, variando a ocorrência
dos itens alimentares de acordo com as características do ambiente,
podendo alimentar-se de vegetais superiores (sementes de gramíneas,
folhas, etc.), de insetos aquáticos, de fitoplâncton, de zoobentos e até
mesmo de sedimento (ZANIBONI-FILHO, 2003).
Outra espécie que está amplamente distribuída na região Sul do
Brasil é o jundiá Rhamdia quelen. Diante a sua tolerância a baixas
temperaturas, resistência ao manejo e a boa aceitação pelos
consumidores (GOMES et al., 2000; AMARAL-JUNIOR, 2013) e pela
intensificação de pesquisas científicas para o desenvolvimento de
tecnologias para o cultivo da espécie (AMARAL-JUNIOR, 2013), o
cultivo da espécie tem apresentado um bom interesse pelos setores
públicos e privados.
Considerando-se que não foram encontradas pesquisas que
avaliaram o uso de espécies de peixes nativas em sistemas de aquaponia,
faz-se necessário inicialmente identificar quais são os níveis de
tolerância para os parâmetros de cultivo destas espécies, principalmente
a quantidade de alimento ofertada relacionada à área de plantas.
A dissertação está dividida em três partes, uma introdução geral
e dois capítulos na forma de artigo científico, escrito segundo as normas
da revista “Aquaculture Engineering”. O registro fotográfico
relacionado aos estudos está apresentado em forma de apêndice ao final
deste trabalho.
31
2. OBJETIVOS DO ESTUDO
2.1. OBJETIVO GERAL
Avaliar um sistema de aquaponia com as espécies piava
(Leporinus obtusidens) e jundiá (Rhamdia quelen), utilizando alface lisa
(Lactuca sativa), birí (Canna indica) e tomate-cereja (Solanum lycopersicum, var. cerasiforme) como vegetais cultivados.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Avaliar o desempenho zootécnico da piava e do jundiá em
sistema de aquaponia.
2. Avaliar a produção de biomassa e a composição centesimal
da piava, da alface lisa e da birí.
3. Quantificar o balanço de massas (Nitrogênio e Fósforo) no
cultivo aquapônico com piava, alface lisa e birí.
4. Avaliar diferentes taxas de alimentação para os jundiás em
relação área da cama de crescimento de tomate-cereja.
HIPÓTESE 1:
As plantas utilizadas no biofiltro, alface lisa (Lactuca sativa) e a
piriquiti (Canna indica), são eficientes no sequestro de nitrogênio e
fósforo.
HIPÓTESE 2:
As diferentes taxas de alimentação para o jundiá (Rhamdia quelen),
relacionadas com a área de crescimento para as plantas, interferem a
quantidade de tomates cereja produzidos no sistema de aquaponia.
32
33
3. CAPÍTULO 1:
Sequestro de nitrogênio e fósforo em sistema de aquaponia com
Leporinus obtusidens (Valenciennes 1847; Actinopterygii:
Anostomidae)
Artur de Freitas Araújo a, Alex Pires de Oliveira Nuñer
a *
a Laboratório de Biologia e Cultivo de Peixes de Água Doce,
Departamento de Aquicultura, Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC), Florianópolis, SC, Brasil.
* Autor para correspondência: Laboratório de Biologia e Cultivo de
Peixes de Água Doce, Rodovia Francisco Thomaz dos Santos n◦3532,
Florianópolis, SC CEP 88066-260, Brasil.
E-mail: [email protected] (A.P. de Oliveira Nuñer).
Resumo
Este estudo avaliou o desempenho zootécnico da piava Leporinus
obtusidens em sistema de aquaponia, com diferentes plantas, com
objetivo de determinar a quantidade removida de nitrogênio (N) e
fósforo (P) do sistema. Juvenis de L. obtusidens com o peso de 83,0 ±
3,8g (média ± desvio padrão) em tanques de 0,105m³ foram alimentados
com 1% da biomassa total por tanque. Os tratamentos foram divididos
entre alface lisa (T-Lactuca sativa) e birí (T-Canna indica), hortaliça e
planta ornamental, respectivamente, alocadas em camas com substrato
de 0,37 m², em triplicatas, além do controle, sem plantas. O ganho de
massa úmida, a taxa de crescimento específica e a conversão alimentar
para L. obtusidens não apresentaram diferença significativa (p>0,05)
entre os tratamentos. Aproximadamente 10,0% de N e 11,0% de P, da
entrada de alimentação, foram incorporadas pelos peixes, sem diferença
significativa entre os tratamentos (p>0,05). Enquanto a remoção pela
alface foi 3,7% de N e 4,3% de P para a birí foi 5,6% de N e a 8,0% de
P, tendo sido registrada diferença significativa (p<0,05) apenas para a
remoção de P. A reposição de água, devido à evapotranspiração, foi
mantida com adição média de 15 litros (10%) do volume total, do
sistema por semana. Não houve mortalidades no sistema de aquaponia,
onde a qualidade de água foi mantida em níveis aceitáveis pelas espécies
envolvidas.
Palavras-chave: Piava. Cama com substrato. Nitrogênio. Fósforo.
Lactuca sativa. Canna indica.
34
1. Introdução
Aquaponia significa a união entre o cultivo de organismos aquáticos
(Aquicultura) com o cultivo de plantas terrestres sem a utilização de
solo (Hidroponia), e tem sido proposta como tecnologia eficiente, dentro
do contexto de reuso de água, de mínima produção de resíduos e, de
utilização dos espaços e recursos naturais (Rakocy, 2007).
A união da piscicultura com o cultivo de plantas hidropônicas é mais
produtiva do que os sistemas agrícolas convencionais atuais, pois
enquanto se produz entre 8-15 kg de peixe/m³ de água, nos modelos
produção de peixes semi-intesivos, na aquaponia se produz até 45 kg de
peixes/m³ (Rakocy, 2004).
A integração de peixes e plantas controla o acúmulo de nutrientes e
de resíduos provenientes do cultivo de peixes, além de produzir culturas
adicionais com valor econômico que podem ser comercializadas
(Rakocy et al., 1997; Blidariu e Grozea, 2011), levando à redução do
consumo de água, pois neste sistema a renovação diária é inferior a
5,0% e, com 320 litros de água se produz 1 kg de peixe (Rakocy, 2004),
enquanto que em sistemas tradicionais a renovação diária é entre 20-
25% e são necessários 2.500 litros de água para produzir 1 kg de peixe
(Al-Hafedh et al., 2008).
A produção simultânea de peixes e plantas é possível, pois os
nutrientes essenciais para o crescimento dos peixes são similares aos
nutrientes exigidos pelas plantas para o seu desenvolvimento
(Diver, 2006; Rakocy, 2007). Neste contexto, diversos estudos
mostraram que os nutrientes e os resíduos contidos na água dos peixes
são absorvidos por plantas em sistemas hidropônicos (Naegel, 1977;
Waten e Busch, 1984; Trang e Brix, 2014), utilizando geralmente um
recipiente com areia/cascalho/agregado (Lewis et al., 1978; McMurtry et
al., 1993; Lennard e Leonard, 2004) ou um recipiente onde bandejas
flutuam sobre a água, como componente do sistema hidropônico (Al-
Hafedh et al., 2008).
As camas com substrato para plantas acabam servindo como biofiltro
para a colonização de bactérias nitrificantes, responsáveis pela
transformação de formas tóxicas de nitrogênio como a amônia (NH3) e o
nitrito (NO2), presentes nos cultivos de peixes, para a forma de
nitrogênio em nitrato (NO3), menos tóxico para os peixes e assimilável
pelas plantas para o seu crescimento (Bernstein, 2011). Os nutrientes
acumulam-se em sistemas de recirculação em aquicultura e podem
atingir concentrações que são prejudiciais para os peixes. Apesar do
potencial menos tóxico do nitrato, em relação amônia e nitrito, ele
35
acumula-se rapidamente em sistemas de recirculação fechado, podendo
atingir níveis que prejudicam o desempenho dos peixes durante o
cultivo (Timmons e Ebeling, 2010).
Hortaliças folhosas como a alface lisa (Lactuca sativa) (Lennard e
Leonard, 2004; Trang e Brix, 2014) e plantas ornamentais como a birí
(Canna glauca) (Konnerup et al., 2011), podem ser cultivados com
sucesso em sistemas de aquaponia, atuando no sequestro de nitrogênio
e fósforo e reduzindo o uso de água dentro do sistema de recirculação
(Zachritz et al., 2008; Sikawa e Yakupitiyage, 2010). Entretanto, a
utilização de espécies nativas em sistemas de aquaponia tem sido pouco
utilizada no Brasil. Neste contexto, espécies de tilápias e carpa, que são
as mais cultivadas em pisciculturas brasileiras, são as mais cultivadas
também em aquaponia.
Leporinus obtusidens, a piava, está distribuída principalmente nas
Bacias do Rio São Francisco, do Paraná e Uruguai (e nas regiões Sul e
Sudeste do Brasil). O gênero Leporinus é onívoro micrófago, variando a
ocorrência dos itens alimentares de acordo com as características do
ambiente, podendo alimentar-se de vegetais superiores (sementes de
gramíneas, folhas, etc.), de insetos aquáticos, de fitoplâncton, de
zoobentos e até mesmo de sedimento (Zaniboni-Filho, 2003).
Importantes características qualificam a piava como uma espécie
adequada para piscicultura de água doce, como o hábito alimentar
onívoro, a aceitação de alimentos inertes, adaptação ao ambiente de
cultivo, excelente qualidade de carne e a sua importância para a pesca
comercial e recreativa, o que indica a existência de um mercado
consumidor já consolidado (Zaniboni-Filho, 2003). Além de aceitar bem
a oferta de ração e tolerar manejo no ambiente de cultivo, o gênero
Leporinus apresenta a primeira maturação gonadal apenas entre o
primeiro e segundo ano de vida, garantindo melhores valores de
conversão alimentar e de crescimento corporal (Reynalte-Tataje e
Zaniboni-Filho, 2010). O presente estudo teve por objetivos avaliar o
desempenho zootécnico da piava L. obtusidens e a produção de
biomassa Lactuca sativa e Canna indica, além de quantificar o
sequestro de nutrientes (nitrogênio e fósforo) em um sistema de
aquaponia.
2. Material e métodos
2.1. Sistema de aquaponia
O estudo foi conduzido no Laboratório de Biologia e Cultivo de
Peixes de Água Doce – LAPAD (27º43’44.13”S) e (48º30’32.56”W), ao
36
ar livre, em nove sistemas de aquaponia modelo cama com substrato,
servindo de unidades experimentais.
Cada unidade experimental foi composta por um reservatório de
plástico com volume de 60L (395 mm x 320 mm x 650 mm;
comprimento x largura x altura) onde foi instalada uma bomba submersa
(vazão de 2.000 L h–1
), a cama de crescimento para as plantas com
volume de 118 L (880 mm x 420 mm x 250 mm), preenchida com 75%
de argila expandida (22-32 mm) e 25% de brita nº 3 (25-50mm) e um
tanque de fibra de vidro com volume de 105 L (700 mm x 300 mm x
500 mm), onde foram criados os peixes. O sistema aquapônico
implantado foi desenhado com base no modelo proposto por Lennard
(2004), com por algumas modificações, sendo uma delas, a presença de
um sifão na cama das plantas.
A água do reservatório foi distribuída através de tubos PVC 25 mm
de diâmetro para a caixa das plantas em fluxo contínuo. Em cada
unidade experimental, cama de crescimento para as plantas, foi instalado
um sifão tipo sino que drenava a água da caixa das plantas para o tanque
de peixes, com descargas em intervalos de tempo entre 2-3 minutos.
Ao sair do tanque de peixes, o fluxo de água continua para baixo até
chegar ao reservatório bombeamento por gravidade, através de tubos
PVC 20 mm de diâmetro (Figura 1).
Figura 1. Representação esquemática da unidade experimental em aquaponia.
Tanque de peixe
Cama com substrato e sifão
Reservatório
Fluxo da água
Bomba submersa
37
Para a proteção contra intempéries foi construída uma barreira lateral
com filme plástico transparente de 100 micra de espessura e um telhado
de caibro, coberto por uma tela com 50 % de sombreamento.
2.2. Delineamento experimental
O delineamento experimental foi totalmente casualizado ao acaso
com dois tratamentos, um utilizando a hortaliça alface lisa (Lactuca sativa) e outro a planta ornamental birí (Canna indica) na cama de
crescimento de planta. Não havia plantas no controle e todos os
tratamentos tiveram três repetições. A espécie nativa de peixe piava
(Leporinus obtusidens) foi escolhida para o cultivo em sistema de
aquaponia e o período do estudo teve uma duração de 38 dias.
No tratamento alface lisa, foram cultivadas 18 plantas de alface
Lactuca sativa por repetição e no tratamento birí foram cultivadas 5
plantas de birí Canna indica por repetição. As plantas foram
transplantadas para as camas com substrato (0,37 m²) com o peso médio
igual a 1,62 e 120,4 g para a Lactuca sativa e a Canna indica,
respectivamente, e com área ocupada pelas plantas de 0,35 m². Nas
camas com substrato, as plantas foram alocadas com a distância, entre
uma e outra, de 10 e 20 cm para a hortaliça L. sativa e a planta
ornamental C. indica, respectivamente (Figura 2).
Figura 2. Início do estudo em junho de 2014: da esquerda para direita os tratamentos controle, birí e alface.
A densidade média foi 10,7 peixes e a biomassa média inicial, por
tanque, foi 893,7±38,5g (média ± desvio padrão) por 0,1 m³, em todos
os tratamentos. A vazão média de entrada na cama de plantas foi 9,16 L
min–1
em todas as unidades (taxa de fluxo total através da cama de
38
plantas foi de 13,2 m3 dia
–1). A taxa de carregamento hidráulico (TCH)
médio foi de 38 m dia–1
, enquanto que a taxa de retenção hidráulica
(TRH) média na cama das plantas de 0,035 h, ou 2,25 min.
Para o cálculo da TCH e TRH foi utilizado o estudo de Lin et al.
(2004), onde TCH (m/dia) = Q (m³/dia) / A (m²) e TRH (horas) =
V (m³) / Q (m³/h).
As camas de crescimento para as plantas foram
pré-condicionadas antes do estudo com adição de cloreto de amônio
(NH4 Cl) a uma taxa de 9 mg L–1
(0,9 g por tanque), a metade da taxa
utilizada por Lennard (2004) e, a colonização das bactérias nitrificantes
foi estabilizada após 40 dias, mediante ao aparecimento de nitratos e a
diminuição nos valores de amônia e nitrito.
Durante o experimento foram utilizados carbonato de cálcio
(CaCO3) e hidróxido de potássio (KOH), em uma única dose de 5,0 e
2,5 g por semana, respectivamente, em cada unidade experimental,
visando corrigir a acidez do pH e a deficiência nutricional de Ca e K
existente em sistemas de aquaponia. Rakocy et al. (2006), em escala de
produção comercial em aquaponia, adiciona entre 500-1000 g por
semana de bases fracas (Ca(OH)2 e KOH) para manter o pH em 7,0.
Os juvenis de Leporinus obtusidens, geração F1, foram estocados
nos tanques com peso médio (± desvio padrão) 81,3±3,8 g.
Os peixes foram alimentados uma vez ao dia, durante 30 dias, com
1% da biomassa inicial e com ração comercial (composição: 43,0% de
proteína bruta, 6,4% de gordura bruta, 11,0% de cinza em bruto, 11,1%
de fibra bruta, 6,8% de nitrogênio, 1,8% de fósforo e 7,3% de umidade).
A taxa de ração diária, diante todo o tempo do estudo, relacionada com
área de crescimento das plantas foi em média 9g/dia/0,35m², ou
21g/dia/m².
O crescimento dos peixes foi avaliado pela taxa de crescimento
específico (TCE; %/dia), pela taxa de sobrevivência (S; %) e pela
conversão alimentar (CA) foram estimadas utilizando-se as seguintes
equações, respectivamente: TCE % = 100 × (lnPf - lnPi) / t ; S % =
(Nfp/Nip) × 100 e CA = Psr/Gbu, onde Pi, Pf, t, Nfp, Nip, Psr e Gbu são
os pesos úmidos iniciais (g), o peso úmido final (g), o tempo (dias), o
número final de peixes, o número inicial de peixes estocados, o peso
seco da ração (g) e o ganho de biomassa úmida final (g),
respectivamente.
O monitoramento da qualidade da água foi realizado seis vezes por
semana, com a temperatura, a concentração de oxigênio dissolvido
(OD), o pH, a condutividade elétrica (CE) e a salinidade da água sendo
39
medidas em todos os tanques de peixes às 09:00h e às 16:00h,
utilizando-se um oxímetro YSI Pró-Plus portátil.
Não foi realizada a troca de água durante o tempo do estudo, apenas
a reposição aproximada de 2,14 L dia–1
da água perdida por
evapotranspiração.
Amostras de água foram coletadas e analisadas imediatamente, três
vezes por semana, no laboratório com a utilização de um
fotocolorímetro AT-01(Alpha Tecnoquímica – SC – Brasil), para as
concentrações de amônia total (ANT), o nitrito (NO2--N) e o nitrato
(NO3--N) mg
–1.
No final do estudo, todas as plantas de cada unidade experimental
foram colhidas e enxaguadas em água. Em seguida as plantas foram
fraccionados em folhas, caules e raízes para determinação da massa
fresca e seca, colocadas para secar a 55°C durante três dias. As plantas
foram secas, moídas e analisadas para N e P.
2.3. Sequestro de nutrientes
O sequestro de nutrientes para nitrogênio (N) e fósforo (P) no
sistema de aquaponia foi estimado com base na fração correspondente a
quantidade de ração fornecida, na fração incorporada pelos peixes e na
quantidade assimilada pelas plantas. As porcentagens iniciais de N, P e
matéria seca foram obtidas respectivamente, pelo método de Kjeldahl
(AOAC, 1999), por precipitação em solução alcalina seguido de
titulação (Moretto et al., 2002) e pelo método gravimétrico a 105ºC.
A quantidade de N e P removidas pelas plantas e pelos peixes foi
estimada com base na diferença entre as porcentagens finais e iniciais
encontradas nos tecidos e na biomassa produzida.
2.4. Análise estatística
O crescimento, a absorção de nutrientes e a produção de biomassa
foram analisados através da ANOVA (one-way), considerando-se os
pré-requisitos de distribuição normal e homogeneidade de variâncias,
analisados pelos testes de Shapiro-Wilk e de Levene, respectivamente
(Zar, 2010). Para comparação das médias foi aplicado o teste Tukey ao
nível de probabilidade de 5,0%.
3. Resultados
3.1. Qualidade da água
40
O valor médio (± desvio padrão) de pH e oxigênio dissolvido, nos
tanques de peixes, foi respectivamente de 7,1±0,3 e 8,1±0,7 mg L–1
.
A salinidade aumentou durante o início do estudo ultrapassando o
valor de 6,0 g L–1
, devido à adição de sal (NaCl), a fim de diminuir o
potencial aparecimento de parasitas nos peixes, mantendo a
condutividade média (± desvio padrão) em 6,2±0,9 mS cm–1
, durante o
estudo. A temperatura média (± desvio padrão) da água foi 19±2,2ºC,
flutuando entre 14-24ºC. Os valores médios das variáveis da qualidade
de água não apresentaram diferenças significativas (P>0,05) durante
todo o período de estudo, entre os diferentes tratamentos (Tabela 1).
Tabela 1. Variáveis de qualidade de água em sistema de aquaponia com Leporinus obtusidens em 38 dias. Média ± desvio padrão (Máximo e mínimo).
Médias com letras iguais na mesma fileira indicam que não houve diferenças significativas (P>0,05, n=3) (ANOVA). Florianópolis, junho-julho de 2014.
Parâmetros T - Alface T – Birí Controle
Temperatura (°C) - Manhã 18,7a ± 2,1
(13,5 - 21,7) 18,7a ± 2,1
(13,7 - 21,8) 18,6a ± 2,2
(13,5 - 21,7)
Temperatura (°C) - Tarde 21,1a ± 1,7
(17,7 - 24,8)
20,1a ± 2,0
(13,9 - 24,9)
20,8a ± 1,7
(17,8 - 25,8)
Oxigênio Dissolvido (mg L-1)
Manhã
8,2a ± 0,5
(6,5 - 9,1)
8,2a ± 0,5
(6,8 - 9,8)
8,3a ± 0,5
(6,8 - 10,0)
Oxigênio Dissolvido (mg L-1)
Tarde
7,8a ± 0,6
(5,5 - 9,0)
7,9a ± 0,5
(6,0 - 9,0)
8,0a ± 0,5
(6,1 - 9,0)
Ph 7,1a ± 0,3
(6,1 - 8,0)
7,1a ± 0,3
(6,3 - 7,8)
7,1a ± 0,3
(5,9 - 8,1)
Condutividade (mS cm-1) 6,1a ± 0,9
(2,6 - 7,3)
6,2a ± 0,8
(2,9 - 7,4)
6,3a ± 0,9
(2,7 - 7,5)
Salinidade (g L-1) 3,7a ± 0,8 (0,1 - 6,3)
3,8a ± 0,8 (0,1 - 6,6)
3,9a ± 0,8 (0,1 - 6,7)
Amônia total (mg AMT L-1) 0,1a ± 0,2
(0,0 - 1,1)
0,1a ± 0,2
(0,0 - 1,5)
0,07a ± 0,1
(0,0 - 0,8)
Nitrito (mg NO2--N L-1)
0,08a ± 0,07
(0,0 - 0,3)
0,08a ± 0,07
(0,0 - 0,3)
0,08a ± 0,08
(0,0 - 0,3)
Nitrato (mg NO3--N L-1)
1,3a ± 0,6
(0,0 - 2,4)
1,4a ± 0,6
(0,0 - 2,4)
1,3a ± 0,5
(0,0 - 2,3)
As concentrações de amônia total (AMT), nitrito (NO2--N) e nitrato
(NO3--N) foram relativamente baixas sendo 0,09±0,17 mg L
–1,
0,08±0,07 mg L–1
e 1,36±0,6 mg L–1
(média ± desvio padrão),
respectivamente, sem diferenças significativas (P>0,05), entre os
diferentes tratamentos. Observou-se um comportamento constante em
41
relação aos compostos nitrogenados no sistema (Tabela 1), entretanto, o
nitrato (NO3--N) apresentou a maior oscilação (0,02-2,21 mg L
–1).
A reposição de água foi realizada apenas para repor a
evapotranspiração dentro do sistema. A quantidade de água necessária
para produzir aproximadamente 1,0 kg de peixe no presente estudo foi,
de 0,25m³, significativamente menor em comparação com a quantidade
de 2,5m³ e 5,0m³ utilizada para produzir 1,0 kg de peixe em sistema
semi-intensivo e extensivo em aquicultura, respectivamente (Al-Hafedh
et al., 2008). Segundo Rakocy et al. (2006) foram necessários 250L de
água, enquanto Al-Hafedh utilizou 350L, para se produzir 1,0 kg de
peixe em sistema comercial de aquaponia. Isto evidencia a alta
eficiência no uso de água pelos sistemas em recirculação integrada, no
modelo de sistema em aquaponia (McMurtry et al., 1997).
3.2. Plantas
A maior quantidade de N e P sequestrada no sistema foi registrada
para planta ornamental C. indica, entretanto apenas a remoção de
fósforo foi significativamente diferente (P<0,05) entre as plantas
estudadas (Figura 3a). A estimativa de produtividade durante o inverno,
em projeção anual, de Lactuca sativa e C. indica (com base na Figura
3b) foi 12,5 e 31,5 kg de biomassa úmida m–2
ano–1
, respectivamente.
a) b)
Figura 3. Remoção diária (média ± desvio padrão, n=3) de nitrogênio e fósforo por Lactuca sativa e Canna indica (a) e sua biomassa úmida após transplante
em sistema de aquaponia, durante o período de 38 dias(b)
42
A taxa de crescimento específico (TCE) (média ± desvio padrão)
para L. sativa e C. indica foi 7,4 e 1,5, respectivamente, com diferença
significativa (p<0,05) durante o tempo do estudo. O peso úmido médio
no final do estudo, por repetição para os tratamentos L. sativa e C. indica foi 433,23 e 1092,56 g, entretanto o ganho de massa úmida não
foi significativamente diferente (p>0,05). (Tabela 2)
3.3. Peixes
No total cada tanque recebeu em média 270g de ração durante o
tempo do estudo e, neste período não foi registrada mortalidade de
peixes plantas. A taxa de crescimento específico (TCE) média dos
peixes foi baixa, devido às baixas temperaturas durante o tempo do
estudo, com a porcentagem de 0,46% do peso dia-1
e a taxa de conversão
alimentar (CA) foi 1,9±0,6 (média ± desvio padrão) (Tabela 2). O peso
final da piava foi 95,5±5,5 g (média ± desvio padrão) por repetição.
Tabela 2. Leporinus obtusidens: ganho de massa úmida, taxa de crescimento
específico (TCE), conversão alimentar (CA) e oferta de ração; tratamentos com plantas e controle no final do estudo de 38 dias. Lactuca sativa e Canna indica:
ganho de massa úmida e crescimento. Florianópolis, junho-julho de 2014.
Parâmetros T–L. sativa T–C. indica Controle
L. obtusidens
Ganho de massa1 (g rep.
-1) 127,52
a ± 29,1 131,46
a ± 38,6 151,2
a ± 44,7
TCE1 (% rep.
-1 dia
-1) 0,43
a ± 0,1 0,43
a ± 0,1 0,52
a ± 0,1
CA1 (g dia
-1) 2,1
a ± 0,4 2,1
a ± 0,6 1,7
a ± 0,2
Ração (g rep.-1
) 270 270 270
Uso de água (L rep.-1 dia
-1) 2,17 2,17 2,17
L. sativa e C. indica
Ganho de massa1 (g rep.
-1) 403,92
a ± 33,86 490,53
a ± 99,38
TCE1 (% rep.
-1 dia
-1) 7,4
b ± 0,3 1,5
a ± 0,5
1 Valores médios ± D.P.
a, b Valores que mostram a mesma letra não são significativamente diferentes
(P> 0,05, n=3) (ANOVA). TCE: Taxa de Crescimento Específico (% dia-1) =
[(ln peso final - ln peso inicial) / (tempo (dias))] x 100. CA: Taxa de Conversão Alimentar: ração oferecida/ganho de peso.
43
3.4. Sequestro de nutrientes
Para a piava, birí e alface as porcentagens iniciais encontradas para
matéria seca foram de 27,47; 6,45 e 5,95%; nitrogênio 10,99; 6,42 e
2,68% e fósforo 1,01; 0,44 e 0,16%, respectivamente. O sequestro de
nutrientes em relação ao N e P foi baseado na quantidade de ração
oferecida aos peixes durante o estudo. Verificou-se que em média 9,9%
e 10,9% de N e P, respectivamente, foram incorporados pelas piavas,
enquanto a alface lisa sequestrou 3,7% e 4,1% e a birí 5,6% e 8,0% de
N e P, respectivamente, durante o período do estudo (Tabela 3).
Tabela 3. Balanço de massa final (média ± desvio padrão) do nitrogênio (N) e fósforo (P) removidos no tratamento alface (a), no tratamento birí (b) e no
controle (c), em aquaponia durante 38 dias.
N (g-total ) N (g/dia) P (g-total) P (g/dia)
Entrada
Ração 18,57 0,619 4,86 0,162
a) Saída
Alface 0,69c ± 0,08 0,018
c ± 0,002 0,20
c ± 0,01 0,0050
c ± 0,0005
Piava 1,98e ± 1,68 0,05
e ± 0,04 0,48
e ± 0,13 0,01
e ± 0,003
Total 2,67a ± 1,60 0,06
a ± 0,05 0,68
a ± 0,13 0,01
a ± 0,002
b) Saída
Birí 1,04c ± 0,27 0,027
c ± 0,007 0,39
d ± 0,05 0,01
d ± 0,001
Piava 2,20e ± 1,35 0,05
e ± 0,03 0,64
e ± 0,18 0,01
e ± 0,004
Total 3,24a ± 1,25 0,07
a ± 0,02 1,03
b ± 0,14 0,02
a ± 0,003
c) Saída
Piava 1,36e ± 1,46 0,03
e ± 0,03 0,47
a ± 0,02 0,01
e ± 0,003
Total 1,36a ± 1,46 0,03
a ± 0,03 0,47
a ± 0,02 0,01
a ± 0,003
a, b, A mesma letra indica valores sem diferença significativa entre tratamentos.
c, d, A mesma letra indica valores sem diferença significativa entre tratamentos,
quanto ao sequestro por plantas. e, f,
A mesma letra indica valores sem diferença significativa entre tratamentos, quanto ao sequestro pelos peixes.
Não houve diferença significativa (p>0,05) na incorporação de N e P
entre peixes nos tratamentos com plantas ou sem plantas. Entretanto, no
quesito planta, o sequestro de P pela birí Canna indica foi
44
significativamente maior (p<0,05) do que o sequestro de P pela alface
lisa Lactuca sativa, enquanto para o sequestro de N não houve diferença
significativa (p>0,05) entre as plantas (Tabela 3).
Uma parte dos resíduos nitrogenados e fosfatados ficou na água
como alimento não consumido, fezes e excretas. No total, somando o
sequestro de peixes e plantas, não houve diferença significativa (p>0,05)
para o sequestro de N entre os tratamentos com plantas e o controle.
Entretanto, para o sequestro de P, o tratamento birí foi
significativamente maior (p<0,05) do que o tratamento alface lisa e o
controle que apresentaram sequestros semelhantes entre si (p>0,05).
Neste contexto, foram sequestrados aproximadamente 14,3% de N e
13,9% de P no tratamento Lactuca sativa, 17,4% de N e 21,2% de P no
tratamento Canna indica e, 7,3% de N e 9,6% de P no controle, do total
de N e P adicionados ao sistema na forma de ração (Tabela 3).
4. Discussão
4.1. Desempenho dos peixes
Em relação ao desempenho zootécnico dos peixes, o valor médio
entre os tratamentos, em sistema de aquaponia (escala experimental),
para taxa de crescimento específico (TCE) de Leporinus obtusidens foi
0,46% dia-1
(Tabela 1), inferior aos valores encontrados para o bacalhau
do rio australiano, Maccullochella peelii, que foi 0,85% dia-1
e 1,00%
dia-1
(Lennard e Leonard, 2004 e 2006).
Em sistema de aquaponia (escala piloto), o bagre híbrido (Clarias macrocephalus × Clarias gariepinus) (Sikawa e Yakupitiyage, 2010) e
a tilápia (Oreochromis niloticus L.) (Trang e Brix, 2014), apresentaram
a mesma TCE (1,56% dia-1
) em seus estudos e, superiores ao presente
estudo. Durante o estudo, foram observados valores de temperatura
entre (14-24ºC), diferentes dos limites ideias, entre (22-25ºC), para o
crescimento ótimo de Leporinus obtusidens (Parma de Croux, 1980) e
este fato pode ter prejudicado o crescimento da espécie.
A conversão alimentar (CA) média entre os tratamentos para L.
obtusidens foi (1,9) superior aos valores encontrados para o bacalhau do
rio australiano Maccullochella peelii que foi 1,1 e 0,9 (Lennard e
Leonard, 2004 e 2006), e inferior quanto ao resultado de CA para o
bagre híbrido, Clarias macrocephalus × Clarias gariepinus que foi 2,2
(Sikawa e Yakupitiyage, 2010).
A qualidade da água ficou dentro dos limites para o crescimento de
peixes em sistemas de recirculação com valores adequados de oxigênio
45
dissolvido, pH em torno do neutro e baixas concentrações de amônia e
nitrito (Timmons e Ebeling, 2010).
A temperatura oscilou consideravelmente (13-24ºC), mas mesmo
diante as baixas temperaturas ocorridas no período do inverno, as
plantas apresentaram resultados satisfatórios quanto ao consumo de
nitrogênio e fósforo no sistema de aquaponia, em relação a outros
estudos (Sikawa e Yakupitiyage, 2010; Konnerup et al., 2011; Trang e
Brix, 2014).
A adição de NaCl na concentração de até 0,2%, ou 2 g L-1
em
sistemas de recirculação para aquicultura é benéfica não somente pelos
os íons cloreto bloqueiam a toxicidade do nitrito, mas também porque o
sódio e os íons cloreto aliviam o estresse osmótico dos peixes (Masser et
al., 1999). Entretanto a adição de sal em sistemas de recirculação para
aquicultura pode diminuir a eficiência do biofiltro (Masser et al., 1999).
4.2. Desempenho de plantas
Assim, em relação ao cultivo de plantas, o peso médio final da alface
lisa no tratamento Lactuca sativa foi 24g, sem diferença significativa
(p>0,05), semelhante com o valor de 22,5g obtido no estudo de Sikawa
e Yakupitiyage (2010) e maior em relação ao estudo de Trang e Brix
(2014). Entretanto, o valor obtido no presente estudo é inferior aos
resultados de outros estudos Lennard e Leonard (2004 e 2006), que
foram de 119 e 131g, respectivamente, utilizando a mesma biomassa de
peixes (1000g) e a mesma espécie de planta, mas com a área da unidade
crescimento de plantas (0,5 m²) maior e alocando 40 unidades de alfaces
por m².
Al Hafedh et al. (2008) produziram alface lisa (L. sativa) com peso
final entre 157-289g em um densidade de 42 unidades por m² de área
para o crescimento das plantas. Entretanto, os autores acreditam que a
densidade de plantas pode ser diminuída entre 25-30 unidades de alface
por m², segundo Rakocy (2007), para que se obtenha uma produção de
alfaces com maior crescimento e qualidade.
No presente estudo, a produtividade aproximada por m² foi 1,3 kg de
alface lisa, com a densidade de 54 unidades de alface por m². Devido ao
fato de as hortaliças terem ficado bem aglomeradas, após seu
crescimento, no final do estudo, é possível que com a redução da
densidade de alface lisa, do presente estudo, para um valor entre 25-30
unidades por m², a produtividade e o seu peso final possa ser maior.
Outro fato que pode ter influenciado na produtividade das plantas foi
a salinidade da água, que durante o período do estudo esteve com média
46
(± desvio padrão) de 3,8±0,8 g L-1
. Soares et al. (2010) observaram que
o aumento da salinidade em cultivo hidropônico levou a redução linear
do rendimento das plantas de alface. Rakocy et al. (2006) comenta que a
condutividade elétrica da água para o cultivo de alface hidropônico fica
normalmente entre 1,5-3,5 mS cm-1
, enquanto na aquaponia entre 0,3-
0,6 mS cm-1
. No nosso estudo a condutividade média (± desvio padrão)
foi 6,2 ± 0,8 mS cm-1
.
A produção de biomassa úmida de Canna indica
(3,2 kg m-2
dia-1
) foi maior que a obtida por Konnerup et al. (2011) com
Canna x generalis (1,3 kg m-2
dia-1
). C. indica apresentou crescimento
constante durante todo o estudo, mesmo em condição de água salobra.
A produção de biomassa úmida foi maior do que a de Lactuca sativa,
pois o peso úmido inicial de C. indica também foi consideravelmente
maior que o de L. sativa. Entretanto a taxa de crescimento específico
(TCE) de L. sativa foi sete vezes maior que a de C. indica.
4.3. Sequestro de nutrientes
Aproximadamente 10,0% de N e 11,0% de P disponibilizados na
entrada de ração no sistema foram removidos pelas piavas Leporinus obtusidens. Esta absorção foi significativamente menor para N e P de
acordo com o estudo de Trang e Brix (2014), que relataram que a tilápia
(Oreochromis niloticus L.) captura em média de 45,0% de nitrogênio e
76,0% de fósforo da ração de entrada durante o cultivo por 25 dias. Em
outro estudo, um policultivo entre tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus; 85%) e carpa comum (Cyprinus carpio; 15%) incorporaram
em biomassa 31,0% de N e 34,0 % de P (Konnerup et al., 2011).
O sequestro de N e P da Lactuca sativa (3,7% de N e 4,3% de P) e da
Canna indica (5,6 % de N e 8,1% de P) foram maiores do que os 0,05%
de N e 0,13% de P e 5,2% de N e 4,4% de P absorvidos por
L. sativa e pela Canna glauca no estudo de Trang e Brix (2014).
Em média 87,0% de N e 85,0% de P não foram contabilizados no
estudo ficando acumulado e possivelmente incorporado pelos sólidos,
biofilmes, no substrato, na água e liberado do sistema pela nitrificação e
desnitrificação. Trang e Brix (2014) mostraram que o lodo originado
dentro do sistema pode remover 2,0% N e 3,0% P da entrada pela
alimentação e 2,0% N e 5,0% P foram incorporados na água, enquanto
45,0% N e 9,0% P não foram contabilizados.
Neste contexto, de acordo com van Rijn et al. (2006), a perda de N
dos sistemas de recirculação para aquicultura (SRA) ocorre
principalmente devido à desnitrificação em zonas com baixa
47
concentração de oxigénio e pode ser responsável por até 21% da perda
de nitrogênio em alguns SRA. Schneider et al. (2005) mostraram que o
cultivo intensivo de peixes pode reter entre 20-50% de N e 15-65% de P
disponibilizados pela ração e a conversão de nutrientes em biomassa
bacteriana pode contribuir com a retenção de até 7% de N e 6% de P da
ração ofertada para os peixes.
Em relação a remoção de fósforo do sistema de aquaponia, peixes e
plantas sequestraram em média 15% do P disponibilizado através da
ração. Rakocy et al. (2006) apontaram que o orto-fosfato é acumulado
ao longo do tempo na água devido à degradação biológica do fósforo, e
que as variações nas concentrações de nutrientes da água são causadas
por três fatores: a excreção de nutrientes a partir dos peixes, os
nutrientes absorvidos pelas plantas e pela adição de água da torneira
para compensar a água perdida por evaporação. Entretanto, a absorção
de orto-fosfato em excesso por algumas bactérias desnitrificantes, diante
suas necessidades metabólicas, pode resultar em uma redução
considerável de orto-fosfato na água (van Rijn et al., 2006).
Em nosso estudo, o cálculo do balanço de massa mostrou que
absorção de N e P pelos peixes e plantas, constituiu apenas uma fração
da quantidade de nutrientes removidos da água, indicando que outra
fração considerável possa ter sido consumida pelo processo de
desnitrificação presente nas raízes das plantas e no substrato.
5. Conclusão
Este estudo demonstrou que hortaliças folhosas e plantas
ornamentais podem ser utilizadas junto ao biofiltro (cama com substrato
e sifão sino) em sistemas de aquaponia. Leporinus obtusidens incorporou aproximadamente em média 10,0% de N e 11,0% de P,
disponibilizados através da entrada de ração no sistema, enquanto
Lactuca sativa sequestrou 3,7% de N e 4,3% de P e Canna indica 5,6%
de N e 8,0% de P. O cultivo de plantas integradas ao cultivo de peixes
tem potencial em purificar a água do sistema. Entretanto o estudo foi
realizado por um curto período de 38 dias e os peixes não atingiram o
tamanho de mercado, sendo necessárias mais pesquisas com período
maior para que seja avaliado a disponibilidade e o sequestro de
nutrientes de sistemas de aquaponia com a piava L. obtusidens, alface
lisa L, sativa e a birí C. indica.
Agradecimentos
48
Os autores agradecem ao Laboratório de Biologia e Cultivo de
Peixes de Água Doce, ao Departamento de Aquicultura da Universidade
Federal de Santa Catarina (Brasil) pela infraestrutura e recursos
disponíveis; a CAPES, pela bolsa de mestrado para o primeiro autor.
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51
5. CAPÍTULO 2
Crescimento de Solanum lycopersicum, var. cerasiforme em sistema
de aquaponia com diferentes biomassas de Rhamdia quelen (Quoy e
Gaimard 1824; Siluriformes: Heptapteridae)
Artur de Freitas Araújo a, Alex Pires de Oliveira Nuñer
a *
a
Laboratório de Biologia e Cultivo de Peixes de Água Doce,
Departamento de Aquicultura, Universidade Federal de Santa Catarina
(UFSC), Florianópolis, SC, Brasil.
* Autor para correspondência. Laboratório de Biologia e Cultivo de
Peixes de Água Doce, Rodovia Francisco Thomaz dos Santos n◦3532,
Florianópolis, SC CEP 88066-260, Brasil.
E-mail: [email protected] (A.P. de Oliveira Nuñer).
Resumo
Um experimento com jundiá (Rhamdia quelen) e tomate-cereja
(Solanum lycopersicum, var. cerasiforme) foi conduzido por 88 dias em
sistema fechado contendo 0,15 m³ de água, em cada unidade
experimental. Os peixes foram divididos em três tratamentos (T7; T12 e
T18) onde a quantidade de ração (7; 12 e 18g|) dia-1
foi avaliada diante a
área de 0,37 m-2
para o crescimento das plantas. A taxa de alimentação
foi 2,0% da biomassa úmida por tanque. A reposição de água foi
realizada apenas para repor a evapotranspiração dentro do sistema. A
taxa de sobrevivência dos peixes foi 100% e o crescimento específico
médio entre os tratamentos foi 0,63 g dia-1
, sem diferença significativa
(p>0,05). Para os tratamentos T7, T12 e T18 a biomassa média final
(± desvio padrão) de peixes, por 0,1m³ de água, foi 0,63 ± 0,05; 1,1 ±
0,02 e 1,70 ± 0,70 kg e o peso úmido final (± desvio padrão) de frutos,
por 0,37m² de área de plantas foi 602,0 ± 100,0; 895,8 ± 109,0 e 843,7 ±
93,7 g, respectivamente. Em relação ao peso úmido de frutos T7 e T12
apresentaram diferença significativa (p<0,05), porém não houve
diferença (p>0,05) entre T18 e os demais tratamentos. A taxa de 12g de
ração por 0,37m² de área para as plantas utilizada em T12 foi
considerada ideal para cultivo de R. quelen e S. lycopersicum var.
cerasiforme diante a maior produtividade de tomate-cereja no sistema
aquapônico.
Palavras-chave: Jundiá. Tomate-cereja. Sistema fechado. Peso úmido
de frutos.
52
Abstract
An experiment with catfish (R. quelen) and cherry tomato (Solanum
lycopersicum, var. Cerasiforme) was conducted for 88 days in a closed
system containing 0.15m³ of water in each experimental unit. The fish
were divided into three treatment (T7; T12 and T18) where the amount
of fed (7,12 and 18g) day-1
was evaluated on the area of 0.37m-2
the
grow beds. The feed rate offered was 2.0% of wet biomass of each tank.
Water replacement was carried out only to replace the
evapotranspiration within the system. The fish survival rate was 100%
and the average specific growth between treatments was 0.63 g day-1
, no
significant difference (p>0.05). For treatments T7, T12 and T18 average
final biomass (± SD) of fish, for 0.1m³ of water was 0.63 ± 0.05; 1.10 ±
0.02 and 1.70 ± 0.70kg, and the final wet weight (± SD) of fruits of each
grow bed 0,37m² area was 602.0 ± 100.0; 895.8 ± 109.0 and 843.7 ±
93.7g, respectively. Regarding the wet weight of fruit T7 and T12
showed significant differences (p<0.05), but there was no difference
(p>0.05) between T18 and the other treatments. The feed rate of 12g of
each 0.37m² area grow beds in T12 was considered optimum for
cultivation R. quelen and S. lycopersicum var. cerasiforme the largest
cherry tomatoes productivity in aquaponic system.
Keywords: Jundiá, Cherry tomatoes, Closed system, Fruits wet weight.
53
1. Introdução
Sistemas de Recirculação em Aquicultura (SRA) podem produzir
peixes de forma intensiva e produzir mais peixes por litro de água do
que qualquer outro tipo de sistema de aquicultura
(Timmons e Ebeling, 2007). Estes tipos de sistema são muito utilizados
em países industrializados, mas o seu potencial de aplicação em regiões
tropicais e subtropicais é muito favorável, devido às condições
climáticas nestes locais.
A união da piscicultura com o cultivo de plantas hidropônicas é mais
produtiva e sustentável do que os sistemas agrícolas convencionais
atuais (Rakocy et al., 1997; Al-Hafedh et al., 2008). Apenas com a
utilização de efluentes da criação dos peixes como fertilizante para as
plantas foram obtidos resultados positivos com alface e manjericão
(Rakocy et al., 2006; Trang e Brix, 2014), e com tomates e morangos
(McMurtry et al., 1997; Savidov, 2005A).
Uma consideração muito importante em sistemas de aquaponia é a
relação entre a alimentação dos peixes e a área destinada para o cultivo
de plantas. Uma relação ideal deve ser mantida para evitar o acúmulo de
nutrientes ou a deficiência de algum deles. Existem diferentes sistemas
aquapônicos que variam no desenho, no custo, na operação e na
capacidade de produção (Lennard e Leonard, 2006; Rakocy, 2007;
Lennard, 2012).
Na Universidade das Ilhas Virgens (UIV) as pesquisas de aquaponia
feitas nas últimas duas décadas foram realizadas para facilitar o
dimensionamento dos sistemas de aquaponia em escala comercial. Os
estudos visavam estabelecer uma proporção ótima de ração oferecida
para os peixes, em relação com a área disponível para o cultivo de
plantas.
Desta forma, algumas proporções foram indicadas como ideais para
o cultivo de hortaliças folhosas (ex: alface e manjericão) e para
hortaliças frutíferas (ex: tomate e pimentão), com 60 e 100g de ração
dia-1
m-2
de área de crescimento para as plantas, respectivamente. E a
tilápia (Oreochromis spp.) foi o peixe cultivado, utilizando o cultivo em
bandejas flutuantes, também conhecido como “floating” ou cultivo em
águas profundas (CAP) na unidade hidropônica (Rakocy, 2007).
Em outro trabalho, Al-Hafedh et al. (2008) cultivaram Tilápia
(Oreochromis niloticus) em sistema de aquaponia na Arábia Saudita e
determinaram uma proporção ideal de 56 g de ração dia-1
m-2
de área de
crescimento para as plantas, em sistema de cultivo flutuante.
54
Lennard (2012) apresenta uma abordagem diferenciada para
dimensionar sistemas de aquaponia utilizando camas com substrato para
o crescimento das plantas. Neste modelo de sistema as proporções ideais
encontradas o bacalhau do rio australiano, Maccullochella peelii, foi
foram 16 e 26 g de ração dia-1
m-2
de área para o crescimento de
hortaliças folhosas e hortaliças frutíferas, respectivamente.
Endut et al. (2010) cultivaram o bagre africano (Clarias gariepinus)
com espinafre d’água (Ipomoea aquatica) em sistema de aquaponia, em
cama com substrato, na Malásia e estabeleceu uma proporção entre 15-
42 g dia-1
m-2
de área para o crescimento das plantas.
Estudos anteriores mostraram que as hortaliças, como o tomate
(Solanum lycopersicum) e suas variedades são cultivadas com sucesso
em sistemas de aquaponia apresentando resultados semelhantes aos
obtidos em cultivos hidropônicos convencionais purificando a água do
cultivo de peixes e reduzindo o seu uso dentro do sistema de
recirculação (Lewis et al., 1978; Watten e Busch, 1984; McMurtry et al.,
1997; Savidov, 2005B; Castro et al., 2006).
Considerando-se que a busca por alimentos saudáveis e livres de
contaminação por agrotóxicos tem crescido mundialmente, e que dentre
as hortaliças o tomate (Solanum lycopersicum) é uma das culturas com
maior uso de produtos fitossanitários no sistema de produção
convencional, a sua utilização em sistema de aquaponia apresenta
grande potencial.
O presente estudo avaliou diferentes taxas diárias de ração para o
jundiá (Rhamdia quelen), com a área de produção de tomate-cereja
(Solanum lycopersicum var. cerasiforme).
2. Material e métodos
2.1. Sistema de aquaponia
O estudo foi conduzido no Laboratório de Biologia e Cultivo de
Peixes de Água Doce – LAPAD (27º43’44.13”S) e (48º30’32.56”W), ao
ar livre, em nove sistemas de aquaponia modelo cama com substrato,
servindo de unidades experimentais.
Cada unidade experimental foi composta por um reservatório de
plástico com volume de 60L (395 mm x 320 mm x 650 mm;
comprimento x largura x altura) onde foi instalada uma bomba submersa
(vazão de 2.000 L h–1
), a cama de crescimento para as plantas com
volume de 118 L (880 mm x 420 mm x 250 mm), preenchida com 75%
de argila expandida (22-32 mm) e 25% de brita nº 3 (25-50mm) e um
55
tanque de fibra de vidro com volume de 105 L (700 mm x 300 mm x
500 mm), onde foram criados os peixes.
O sistema aquapônico implantado foi desenhado com base no
modelo proposto por Lennard (2004), com por algumas modificações,
sendo uma delas, a presença de um sifão na cama das plantas.
Este sistema aquapônico foi desenhado com base no modelo
proposto por Lennard (2004), com algumas modificações, como a
presença de um sifão, que favorece o fluxo alternado de alagamento e
drenagem da água, na cama das plantas e a presença de um reservatório
individual para a bomba submersa. A água do reservatório foi
distribuída através de tubos de PVC com 25 mm de diâmetro para a
caixa das plantas, onde foi instalado o sifão que drenava a água da caixa
das plantas para o tanque de peixes, com descargas em intervalos de
tempo entre 2-3 minutos.
Ao sair do tanque de peixes, o fluxo de água continua para baixo até
chegar ao reservatório bombeamento por gravidade, através de tubos
PVC 20 mm de diâmetro. Para a proteção contra intempéries foi
construída uma barreira lateral com filme plástico transparente de
100 micra de espessura e um telhado de caibro, coberto por uma tela
com 50 % de sombreamento.
2.2. Delineamento experimental
O experimento foi inteiramente casualizado com três tratamentos
(T7; T12 e T18) onde foram avaliadas diferentes taxas de alimentação
diária, 7, 12 e18g, para a espécie nativa de peixe jundiá (Rhamdia quelen) pela área de crescimento para a hortaliça de tomate-cereja
(Solanum lycopersicum var. cerasiforme) em um sistema de aquaponia.
O estudo foi conduzido pelo período de 88 dias e o número do
tratamento corresponde à quantidade de ração ofertada em grama.
As camas de crescimento para as plantas foram
pré-condicionadas antes do estudo com adição de cloreto de amônio
(NH4 Cl) a uma taxa de 9 mg L–1
(0,9 g por tanque), a metade da taxa
utilizada por Lennard (2004) e, a colonização das bactérias nitrificantes
foi estabilizada após 40 dias, mediante ao aparecimento de nitratos e a
diminuição nos valores de amônia e nitrito.
Durante o experimento foram utilizados carbonato de cálcio
(Ca(CO)3) e hidróxido de potássio (KOH), em uma única dose de 5,0 e
2,5 g por semana, respectivamente, em cada unidade experimental,
visando corrigir a acidez do pH e a deficiência nutricional de Ca e K
existente em sistemas de aquaponia. Rakocy et al. (2006), em escala de
56
produção comercial em aquaponia, adiciona entre 500-1000 g por
semana de bases fracas (KOH e Ca(OH)2), respectivamente para manter
o pH do sistema em torno de 7,0.
A vazão média de entrada na cama de plantas foi 9,16 L min–1
em
todas as unidades (taxa de fluxo total através da cama de plantas foi de
13,2 m3 dia
–1). A taxa de carregamento hidráulico (TCH) médio foi de
37,90±8,30 m dia–1
, enquanto que a taxa de retenção hidráulica (TRH)
média na cama das plantas de 0,03±0,01 h, ou 2,25±0,50 min.
Para o cálculo da TCH e da TRH foi utilizado o estudo de Lin et al.
(2004), onde TCH (m/dia) = Q (m³/dia) / A (m²) e a
TRH (horas) = V (m³) / Q (m³/h).
2.3. Peixes e plantas
Os juvenis de jundiá (Rhamdia quelen) foram transferidos para os
tanques com o peso médio (± desvio padrão, n=3) de 85,1±34,4 g (T7),
61,2±19,0 g (T12) e 91,8±47,8 g (T18), na densidade média de 4,3
peixes em T7 e 10,3 peixes em T12 e T18, em um volume de 0,105 m-3
.
Em cada cama com substrato de 0,37 m², foram transplantadas cinco
plantas de tomate-cereja com média de 5,5 g e 0,25 cm para peso e
comprimento, respectivamente, por planta, e a área ocupada por cada
cama, pelas plantas, foi de 0,30 m².
Nestas camas de crescimento foram alocadas plantas a uma distância
de 25 cm entre as que estavam nas extremidades e 15 cm para as que
estavam no meio. Ao final do estudo, todas as plantas tiveram seus
frutos colhidos e avaliados quanto ao número e biomassa úmida.
Durante o estudo, os peixes foram alimentados uma vez ao dia, seis
dias por semana, com ração comercial (composição: 43,0% de proteína
bruta, 6,4% de gordura bruta, 11,0% de cinza em bruto, 11,1% de fibra
bruta, 6,8% de nitrogênio, 1,8% de fósforo e 7,3% de umidade)
oferecida manualmente a uma taxa de 2,0% do peso corporal estimado
dos peixes por dia, em cada tanque.
Durante o período do estudo a reposição de água foi
aproximadamente de 2,14 L dia -1
. A temperatura, o oxigênio dissolvido
(OD), pH, condutividade elétrica (CE) e a salinidade da água em todos
os tanques de peixes foram medidos seis vezes por semana às 09:00-
16:00 horas, utilizando o oxímetro polarográfico YSI Pró-Plus portátil.
Amostras de água foram coletadas e analisadas imediatamente, três
vezes por semana, no laboratório com a utilização de um
fotocolorímetro AT-01(Alpha Tecnoquímica – SC – Brasil), para as
57
concentrações de amônia total (ANT), o nitrito (NO2--N) e o nitrato
(NO3--N) mg
–1.
2.4. Análise estatística
Os dados foram testados para a distribuição normal e homogeneidade
de variâncias, analisados pelos testes de Shapiro-Wilk e de Levene,
respectivamente (ZAR, 2010). Crescimento, absorção de nutrientes e
produção de biomassa entre as espécies cultivadas foram avaliados por
ANOVA (one-way). Para comparação das médias foi aplicado o teste
Tukey ao nível de probabilidade de 5,0%, quando necessário. Os
parâmetros de qualidade de água foram analisados com teste de Kruskal-
Wallis, para dados não paramétricos.
3. Resultados
3.1. Peixes
O peso médio final (± desvio padrão) dos jundiás não apresentou
diferença significativa (p>0,05, n=3) entre T7, T12 e T18 (Figura 3). O
valor médio (± desvio padrão), entre os tratamentos, para a taxa de
crescimento específico (TCE) foi 0,63 ± 0,03% do peso dia-1
e para a
conversão alimentar (TCA) foi 1,82±0,21, sem diferença significativa
(p>0,05, n=3) entre os tratamentos. (Figura 1).
Figura 1. Peso médio (± desvio padrão, n=3) de Rhamdia quelen com taxa de
alimentação diária, por tratamento, de 7 (T7), 12 (T12) e 18 g (T18).
T7 T12 T18
58
Uma sobrevivência de 100% de peixes foi registrada durante 88 dias
de estudo. A quantidade média de ração ofertada para os peixes foi 7, 12
e 18g tanque-1
dia-1
por 0,37 m² de área de crescimento para as plantas
nos tratamentos 1, 2 e 3, respectivamente (Tabela 1).
Tabela 1. Ganho de massa úmida, taxa de crescimento específico (TCE), taxa de conversão alimentar (TCA), oferta de ração, biomassa final e consumo de
água em cultivo de Rhamdia quelen. Ganho de massa úmida, quantidade de fruto e biomassa final de Solanum lycopersicum var. cerasiforme em 88 dias de
cultivo em sistema de aquaponia nos tratamentos T7, T12 e T18.
Parâmetros
R. quelen T7 T12 T18
Ganho de massa1 (g) 260,3
a ± 34,0 469,5
b ± 71,6 760,2
c ± 48,7
TCE1 (% dia
-1) 0,60
a ± 0,1 0,63
a ± 0,1 0,67
a ± 0,3
TA1 (g dia
-1) 1,9
a ± 0,2 1,8a ± 0,2 1,7
a ± 0,1
Ração (g) 504 864 1296
Biomassa total (kg m-3) 6,2
a ± 0,05 11,0
b ± 0,03 17,0
c ± 0,07
Uso de água (L dia-1) 2,2
a ± 0,3 2,55
b ± 0,5 2,9
c ± 0,7
L. esculentum var.
cerasiforme T7 T12 T18
Ganho de massa1 (g) 602,0
a ± 100,0 895,8
b ± 109,7 843,7
ab ± 93,7
Frutos1 (unid) 96,3
a ± 16,0 143,3
b ± 17,5 135
ab ± 15
Biomassa total1 (Kg m
-2) 1,8
a ± 0,1 2,6
b ± 0,15 2,5
ab ± 0,15
1 Valor médio ± D.P.
a, b, c Valores que mostram a mesma letra não são significativamente diferentes
(P> 0,05, n=3) (ANOVA) TCE: Taxa de Crescimento Específico (% dia
-1)
[(ln peso final - ln peso inicial) / (tempo (dias))] x 100 TCA: Taxa de Conversão Alimentar: ração oferecido/ganho de peso
3.2. Plantas
Com 25 dias de cultivo as plantas de tomate-cereja apresentavam
uma boa adaptação em relação ao ambiente de cultivo, na cama de
substrato aquapônica, sem ocorrência de doenças, fungos ou parasitas.
Para condução dos tomates, diante seu rápido crescimento em altura, foi
instalado um varal de cordas, onde as plantas foram tutoradas
individualmente.
59
Com 60 dias de cultivo, após o transplante para as camas com
substrato, as plantas já apresentavam frutos próximos ao
amadurecimento e conforme as plantas de tomates foram adensando
ocorreu a incidência do fungo oídio (Oidium sp) nas folhas, o qual foi
controlado com a poda das folhas fungadas.
A estimativa de produtividade anual de Solanum lycopersicum var.
cerasiforme (com base na tabela 1) foi 7,2; 10,7 e 10,1 kg de frutos m-2
ano-1
, para os tratamentos T7, T12 e T18 , onde os peixes foram
alimentados com 7, 12 e 18g de ração por dia, respectivamente.
3.3. Qualidade de água
A concentração média de oxigênio dissolvido (± desvio padrão)
durante o estudo foi 7,4±0,8 e não foi inferior a 6,5 mg L-1
. Ao longo do
tempo ocorreu uma leve redução nos valores de oxigênio. A temperatura
média (± desvio padrão) da água foi 20,1±2,8ºC, flutuando entre
14-24ºC. Não houve diferença (p>0,05) entre os tratamentos para os
parâmetros de temperatura e oxigênio dissolvido (Tabela 2). Tabela 2. Variáveis de qualidade de água em sistema de aquaponia com
Rhamdia quelen em 88 dias. Média ± desvio padrão (Máximo e mínimo). Médias com letras diferentes na mesma fileira indicam que não houve
diferenças significativas (P<0,05, n=3) (Kruskal- Wallis).
Parâmetros T7 T12 T18
Temperatura (°C) 20,5
a ± 2,0
(14,3-25,7)
20,3a ± 2,1
(14,0-26,1)
20,2a ± 2,0
(14,6-25,2) Oxigênio Dissolvido
(mg L-1
)
7,6a ± 0,7
(6,0-10,2)
7,3b ± 0,9
(6,0-10,3)
7,2b ± 0,8
(5,6-10,2)
pH 7,4
a ± 1,0
(6,3-8,3)
7,3b ± 0,7
(5,6-8,0)
6,8c ± 1,1
(5,1-8,1) Condutividade
(mS cm-1
)
10,4a ± 1,7
(7,0-14,0)
9,7b ± 1,3
(6,8-13,8)
11,1c ± 1,5
(6,8-15,0)
Salinidade (g L-1
) 6,3
a ± 1,0
(4,33-8,4)
5,9b ± 0,9
(4,1-8,7)
6,8c ± 0,9
(4,1-8,8) Amônia total
(mg AMT L-1
)
0,1a ± 0,1
(0,0-0,4)
0,1a ± 0,1
(0,0-0,5)
0,5b ± 0,6
(0,0-3,0) Nitrito
(mg NO2--N L
-1)
0,02a ± 0,03
(0,0-0,2)
0,02ab
± 0,03
(0,0-0,2)
0,03b ± 0,06
(0,0-0,3) Nitrato
(mg NO3--N L
-1)
0,1a ± 0,1
(0,0-1,46)
0,1a ± 0,1
(0,0-0,4)
0,2a ± 0,3
(0,0-3,0)
60
Com a adição de carbonato de cálcio e hidróxido de potássio, o valor
médio (± desvio padrão, n=3) de pH nos tanques de peixes, entre os
tratamentos, se manteve em torno de 7,2±0,96. Entretanto o valor médio
(± desvio padrão, n=3) de pH no T18 (6,8±1,18) foi, significativamente
diferente (p<0,05) dos demais (Tabela 2).
A condutividade elétrica média (± desvio padrão, n=3) durante o
estudo foi 10,4±1,7; 9,7±1,3 e 11,1±1,5 mS cm-1
para os tratamentos T7,
T12 e T18, respectivamente (Tabela 2), devido à incorporação de NaCl
na água no início do estudo, que ultrapassou o valor de 4 g L -1
.
As concentrações de amônia total (AMT) foram significativamente
diferentes (p<0,05) em relação ao T18 e os demais tratamentos (T7 e
T12) que não apresentaram diferença significativa (p>0,05) (Tabela 2).
Para as concentrações de nitrito (NO2--N) não houve diferença
significativa (p>0,05) entre T12 e os demais tratamentos. Por outro lado,
T7 e T18 apresentaram diferenças significativas (p<0,05) (Tabela 2).
Em relação às concentrações de nitrato (NO3--N), o valor médio (±
desvio padrão) para T7 e T12 foi 0,16±0,2 e 0,16±0,1 mg L-1
,
respectivamente, sem diferença significativa (p>0,05) e com T18
significativamente diferente (p<0,05), com valor de 0,25±0,6 (Tabela 2).
A água foi reposta apenas para compensar a evapotranspiração do
sistema. A reposição média de água (Tabela 1) entre todos os
tratamentos foi 2,3 L dia-1
. No geral, o total de água em média utilizado
foi 193, 224 e 255L tanque-1
em T7, T12 e T18, respectivamente. Houve
diferença significativa entre todos os tratamentos (p<0,05).
A relação entre a taxa de alimentação dos peixes com a área de
cultivo das plantas, em projeção para m² foi 21,0; 36,0 e 54,0g dia-1
m-2
,
nos tratamentos T7, T12 e T18, respectivamente.
4. Discussão
4.1. Qualidade de água
Processos vitais que ocorrem no sistema radicular de tomateiros, tais
como absorção da água e de nutrientes, envolvem gasto de energia, que
é produzida a partir da respiração radicular, a qual depende da
disponibilidade de oxigênio dissolvido (Martinez et al., 1997). Neste
contexto, pelo menos 5,0 mg L-1
de oxigênio dissolvido devem
oferecidos, no nosso estudo, constantemente para o sistema de
aquaponia, a fim de suprir a demanda, de peixes plantas, dentro de um
sistema de recirculação segundo Timmons e Ebeling (2007).
61
No presente estudo foi disponibilizado oxigênio em níveis ideais
para as bactérias nitrificantes, para as funções fisiológicas dos peixes e
para o crescimento vegetativo e desenvolvimento das plantas. A
temperatura da água variou inversamente aos valores de oxigênio
dissolvido.
A faixa de pH oscilou constantemente entre todos os tratamentos
durante o estudo, atingindo sua maior oscilação (5,8-7,8) no tratamento
T18, apresentando diferença significativa (p<0,05) entre os outros
tratamentos. Mesmo assim, o equilíbrio do pH foi mantido com a adição
de bases fracas, mantendo os valores entre 7,2±0,96 (média ± desvio
padrão). Diante a disponibilidade de nitrogênio em forma de nitrato
(NO3--N) dentro do sistema de aquaponia, as bactérias nitrificantes
estavam trabalhando em suas condições ideais de pH, entre 7,0-8,0,
segundo Rakocy (2007).
A disponibilidade de nitrato (NO3--N) não esteve entre
5-10 mg L-1
durante o estudo, faixa ideal para sistemas de aquaponia
(Bernstein, 2011), fator que pode ter influenciado negativamente na
produtividade dos tomates em todos os tratamentos. Neste contexto, a
baixa produtividade de Solanum lycopersicum var. cerasiforme em T18,
pode ter sido ocasionada diante a maior disponibilidade de amônia total
no sistema e possivelmente em sua forma de NH4+.
A faixa de concentração de nitrito (NO2--N) entre os tratamentos
esteve abaixo do nível tóxico (<1mg L-1
) para espécies de peixes
(Timmons e Ebeling, 2007).
O nitrogênio é absorvido pelas plantas em forma de amônio (NH4+) e
nitrato (NO3-). As raízes das plantas liberam H
+, se os cátions são
absorvidos, e HCO3- ou OH
- com absorção de ânions. Quando os cátions
são absorvidos mais rapidamente do que os ânions, o meio se acidifica e
o inverso ocorre, se os ânions são absorvidos mais rapidamente do que
os cátions (Martinez et al., 1997).
As adições de Ca(CO)3 e KOH favoreceram o equilíbrio tampão do
pH da água e ainda disponibilizaram Ca e K para as plantas,
possibilitando a produção de frutos de qualidade, entretanto as razões
entre Ca:K e a concentração salina da água, pode ter prejudicado na
absorção desses íons pelo tomateiro, reduzindo sua produtividade
A quantidade de água necessária para produzir aproximadamente
1,0 kg de peixe no presente estudo foi 2,84 L dia-1
(0,25m³), semelhante
aos 3 L dia-1
(Watten e Busch, 1984) e os 2,64 L dia-1
(Lennard e
Leonard, 2004) e, significativamente menor em comparação com os
2,5m³ e 5,0m³ para produzir 1,0 kg de peixe em sistema semi-intensivo
e extensivo em aquicultura, respectivamente (Al-Hafedh et al., 2008).
62
Neste contexto, para Rakocy et al. (2006) foram necessários 250L de
água, para se produzir 1,0 kg de peixe em sistema comercial de
aquaponia. Isto evidencia a alta eficiência no uso de água pelos sistemas
em recirculação integrada, no modelo de sistema em aquaponia
(McMurtry et al., 1997).
4.2. Peixes e plantas
McMurtry et al. (1997) conduziram um estudo de aquaponia onde a
produtividade do tomate-cereja (Lycopersicum esculentum Mill.) foi
29,2 e 59,6 kg m-2
ano-1
, com quatro e catorze plantas, respectivamente,
no biofiltro de 4 m², enquanto a tilápia híbrida (Oreochromis mossambicus x O. niloticus L.) foi cultivada na biomassa de
0,350 kg m-3
e produziu 41,5 e 51,4 kg m-3
ano-1
. A produtividade
média, em projeção anual, para o jundiá (Rhamdia quelen) foi 7,2; 13,7
e 20,4 kg m-3
ano-1
e 7,2; 10,4 e 10,0 kg m-2
ano-1
para o tomate-cereja
Solanum lycopersicum var. cerasiforme, nos tratamentos T7, T12 e T18
respectivamente.
O jundiá é um excelente peixe para utilização em sistema de
aquaponia, uma vez que aceita bem a ração oferecida, é tolerante a alta
densidade de peixes e a ampla variação térmica, sendo assim facilmente
criado em ambiente de cultivo.
Neste contexto, a taxa de crescimento específico (TCE) e a
conversão alimentar (CA) de Rhamdia quelen (Tabela 1) foram baixas e
semelhantes, respectivamente, comparadas com a do bagre híbrido
(Clarias macrocephalus × C. gariepinus) e da tilápia (Oreochromis niloticus L.), que apresentaram a mesma TCE de 1,56g % rep.
-1 dia
-1 e
CA de 2,29 g dia-1
e 1,4 g dia-1
, respectivamente, em sistema de
aquaponia (Sikawa e Yakupitiyage, 2011; Trang e Brix, 2014).
Em cultivo hidropônico, o fornecimento inadequado de Ca, o
potencial hídrico, a disponibilidade elevada de N, K, Mg ou Na e o uso
de N-NH4+ podem afetar no desenvolvimento do tomateiro prejudicando
sua produtividade e a qualidade dos frutos (Martinez et al., 1997;
Genuncio et al., 2010). E neste sentido, a sensibilidade das diversas
espécies e variedades de plantas à salinidade é diferente, sendo que em
tomateiro, a porcentagem de material seco dos frutos parece aumentar
quando a condutividade está em torno de 10 mS cm-1
, muito embora o
número e o tamanho dos frutos possam reduzir (Martinez et al., 1997).
Em nosso estudo a condutividade média (± desvio padrão), entre os
tratamentos, foi 10,4±1,5 mS cm-1
, podendo ter influenciado
negativamente o número e o tamanho final dos frutos produzidos.
63
Mesmo com a ocorrência de danos consideráveis à folhagem do
tomateiro pelo fungo oídio, foram produzidos frutos de alta qualidade.
O florescimento e por sequência a frutificação da variedade de
tomate escolhida responderam bem, em relação ao clima frio, no período
em que o estudo foi conduzido.
Estudos anteriores em aquaponia utilizando o efluente de peixes
(Lewis et al., 1978; Watten e Busch, 1984; McMurtry et al., 1997;
Savidov, 2005A; Castro et al., 2006) ou de camarão (Mariscal-Lagarda
et al., 2012), mostraram que a água destes cultivos pode ser utilizada
como fertilizante para irrigação de plantas de tomate.
A união de tomates hidropônicos em sistemas de recirculação para
peixes apresentou maior produtividade do que tomates produzidos em
sistemas convencionais (Lewis et al., 1978; Watten e Busch, 1984) e o
crescimento de tomate em sistema de aquaponia foi significativamente
maior do que em sistema de hidroponia (Savidov, 2005B).
A relação entre a taxa de alimentação dos peixes com a área de
cultivo das plantas, em projeção para m2 foi 21,0; 36,0 e 54,0g dia
-1 m
-2,
nos tratamentos T7, T12 e T18, respectivamente.
Como a maior produtividade de tomate-cereja foi obtida em T12, e
considerando-se que em T18 a taxa de 54,0g de ração dia-1
por m2 de
área para as plantas prejudicou produção, verificou-se que a taxa de
36,0g de ração dia-1
por m2 de área disponível para as plantas foi a ideal,
condição semelhante à encontrada por Lennard (2012), que encontrou
como ótima a taxa de 26,0g de ração dia-1
por m2 de área disponível para
as plantas.
5. Conclusão
O estudo mostrou que diferentes taxas de ração para o jundiá
Rhamdia quelen interferem na produtividade de Solanum lycopersicum var. cerasiforme. Diante a maior produtividade de tomate-cereja em
T12, a taxa de 12,0g de ração dia-1
por 0,37m2 de área disponível para as
plantas, ou 36,0g dia-1
m-2
, foi indicada como a ideal para as espécies
envolvidas.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Laboratório de Biologia e Cultivo de
Peixes de Água Doce, ao Departamento de Aquicultura da Universidade
Federal de Santa Catarina (Brasil) pela infraestrutura e recursos
disponíveis, e a CAPES, pela bolsa de mestrado para o primeiro autor.
64
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67
6. CONCLUSÃO GERAL
O estudo demonstrou que Leporinus obtusidens incorporou
10,0% de N e 60,0% de P, da entrada de ração, enquanto L. sativa
sequestrou 3,71% de N e 4,25% de P e C. indica 5,6% de N e a 8,0% de
P. O cultivo de plantas integradas ao cultivo de peixes tem potencial
para purificar a água do sistema, mantendo um ambiente de cultivo
confortável para o crescimento das diferentes culturas envolvidas.
É possível cultivar o jundiá (Rhamdia quelen) em sistema de
aquaponia com diferentes taxas de alimentação. Em projeção para m2,
com 21,0; 36,0 e 54,0g de ração dia-1
m-2
de área de crescimento para as
plantas tomate-cereja (Solanum lycopersicum var. cerasiforme), foram
obtidos resultados satisfatórios de crescimento e de produtividade de
frutos, para o jundiá e o tomate-cereja, respectivamente. Diante da maior
produtividade de tomate-cereja e a melhor qualidade da água, em
relação aos compostos nitrogenados em T12, a taxa de 12,0g de ração
dia-1
por 0,37 m2 de área disponível para as plantas foi indicada como a
ideal para as espécies envolvidas.
68
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72
APÊNDICE A – Componentes do sistema de aquaponia
a) Travesseiros com brita b) Argila expandida
c) Componentes do sifão sino d) Sifão sino montado
e) Local do estudo e materiais do sistema de aquaponia.
73
f) Reservatório para reposição de água.
g) Vista frontal do 1º estudo.
h) Filme plástico para proteção contra intempéries após o 1º estudo.
Fotos: Artur Araújo
74
APÊNDICE B – Sistema de aquaponia com piava, alface e birí
a) Lactuca sativa 28 de maio. b) Canna indica 28 de maio.
c) Lactuca sativa 16 de junho. d) Canna indica 16 de junho.
e) Lactuca sativa 28 de junho. f) Canna indica 28 de junho.
75
g) Lactuca sativa 07 de julho. h) Canna indica 07 de julho.
i) Peso final da piava. j) Peso final de 2 alface. k) Peso final de 2 birí.
l) Secagem das plantas em estufa. m) Plantas após secagem.
76
n) Plantas em sistema de aquaponia em cama com substrato.
Fotos: Artur Araújo
APÊNDICE C – Sistema de aquaponia com jundiá e tomate-cereja
a) Biometria inicial das plantas. b) Distribuição das plantas.
c) Com 25 dias após transplante. d) Com 45 dias de crescimento.
77
e) Com 60 dias de cultivo.
f) Fungo Oídio.
g) Com 80 dias, 15 dias após poda de folhas fungadas.
Fotos: Artur Araújo