Akwaponika - Aquaponics

Mały, przenośny system do akwaponiki. Termin akwaponika jest kontynuacją terminów akwakultura i rolnictwo hydroponiczne .
Szklarnia akwaponiczna w Apaga

Akwaponika to system produkcji żywności, który łączy akwakulturę (hodowanie zwierząt wodnych, takich jak ryby , raki , ślimaki lub krewetki w zbiornikach) z hydroponiką (uprawa roślin w wodzie), dzięki czemu bogata w składniki odżywcze woda z akwakultury jest podawana do roślin uprawianych hydroponicznie, gdzie następuje nitryfikacja bakterie przekształcają amoniak w azotany.

Ponieważ istniejące techniki uprawy hydroponicznej i akwakultury stanowią podstawę wszystkich systemów akwaponicznych, wielkość, złożoność i rodzaje żywności uprawianej w systemie akwaponicznym mogą różnić się tak bardzo, jak każdy system występujący w którejkolwiek z dyscyplin rolniczych.

Historia

Drzeworyt z XIII-wiecznego chińskiego podręcznika rolniczego Wang Zhen's Book on Farming (王禎農書) przedstawiający ryż uprawiany w systemie pływającej tratwy do sadzenia (架田, oświetlony „niełuskany ramką”) w stawie

Akwaponika ma starożytne korzenie, chociaż istnieje pewna debata na temat jej pierwszego wystąpienia:

  • Aztekowie uprawiali wyspy rolnicze znane jako chinampy w systemie uważanym przez niektórych za wczesną formę akwaponiki do użytku rolniczego, w którym rośliny hodowano na stacjonarnych (lub czasami ruchomych) wyspach w płyciznach jezior i materiałach odpadowych wydobywanych z kanałów Chinampa i okolicznych miast służyły do ​​ręcznego nawadniania roślin.
  • Południowe Chiny i cała południowo-wschodnia Azja, gdzie ryż był uprawiany i hodowany na polach ryżowych w połączeniu z rybami, są cytowane jako przykłady wczesnych systemów akwaponicznych, chociaż technologię przynieśli chińscy osadnicy, którzy wyemigrowali z Yunnanu około 5 rne. Te wielokulturowe systemy rolne istniały w wielu krajach Dalekiego Wschodu i hodowały ryby, takie jak bocja wschodnia (泥鳅, ドジョウ), węgorz bagienny (黄鳝, 田鰻), karp pospolity (鯉魚, コイ) i karaś (鯽魚), a także staw ślimaki (田螺) na polach ryżowych.
  • W XIII-wiecznym chińskim podręczniku rolniczym Wang Zhen's Book on Farming (王禎農書) opisano pływające drewniane tratwy, które były ułożone w błoto i brud i które były używane do uprawy ryżu , dzikiego ryżu i paszy. Takie pływające plantatory były wykorzystywane w regionach tworzących współczesne prowincje Jiangsu , Zhejiang i Fujian . Te pływające donice są znane jako jiatian (架田) lub fengtian (葑田), co przekłada się odpowiednio na „niełuskany oprawione” i „ niełuskany kapustne ”. Prace rolnicze odnoszą się również do wcześniejszych chińskich tekstów, które wskazywały, że uprawa ryżu na pływających tratwach była używana już w okresach dynastii Tang (VI wiek) i Północnej Dynastii Song (VIII wiek) w historii Chin.

W ostatnich latach w Chinach na dużą skalę zainstalowano pływające systemy akwaponiki na wielokulturowych stawach rybnych. Są one wykorzystywane do uprawy ryżu, pszenicy i canna lily oraz innych upraw, a niektóre instalacje przekraczają 2,5 akrów (10 000 m 2 ).

Diagram przedstawiający komercyjny system akwaponiki Uniwersytetu Wysp Dziewiczych, który ma dostarczać 5 ton tilapii rocznie.

Rozwój nowoczesnej akwaponiki jest często przypisywany różnym pracom Instytutu Nowej Alchemii oraz pracom dr. Marka McMurtry'ego i in. na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej , który opracował „Zintegrowany system akwa-roślinny” (iAV) oparty na połączeniu akwakultury i grządek na bazie piasku. Zainspirowane sukcesami New Alchemy Institute i iAV McMurtry'ego, inne instytuty wkrótce poszły w ich ślady. Począwszy od 1979 roku, dr James Rakocy i jego koledzy z Uniwersytetu Wysp Dziewiczych badali i opracowali zastosowanie hydroponicznych grządek do hodowli głębinowych w wielkoskalowym systemie akwaponiki. Inne instytuty skoncentrowały swoje badania na systemach „odpływu i odpływu” (znanych również jako „powódź i drenaż”), które częściowo opierały się na oryginalnych pomysłach opracowanych na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej , ale w których zastosowano materiały gruboziarniste (takie jak żwir lub keramzyt) zastąpiły piasek, podczas gdy syfony dzwonowe umożliwiały cykl nawadniania przypływowo-odpływowy, takie systemy są również znane jako „Speraneo Systems”, ponieważ opierają się na pomysłach opracowanych w latach 90. przez Toma i Paulę Speraneo, właścicieli farmy akwaponiki w Missouri.

Badania pierwsze aquaponics w Kanadzie był mały system dodane do istniejących badań akwakultury w stacji badawczej w Lethbridge , Alberta . Kanada odnotowała wzrost liczby instalacji akwaponiki w latach 90., głównie jako komercyjne instalacje hodujące cenne rośliny, takie jak pstrąg i sałata. Instalacja oparta na systemie głębinowym opracowanym na Uniwersytecie Wysp Dziewiczych została zbudowana w szklarni w Brooks w Albercie, gdzie dr Nick Savidov wraz z kolegami badał akwaponikę na tle nauk o roślinach. Zespół dokonał ustaleń dotyczących szybkiego wzrostu korzeni w systemach akwaponiki i zamknięcia pętli odpadów stałych i stwierdził, że dzięki pewnym zaletom systemu w porównaniu z tradycyjną akwakulturą system może działać dobrze przy niskim poziomie pH, co jest preferowane przez rośliny ale nie ryby.

Części systemu akwaponicznego

Komercyjny system akwaponiki. Pompa elektryczna przenosi wodę bogatą w składniki odżywcze z akwarium przez filtr cząstek stałych, aby usunąć cząstki, których rośliny powyżej nie mogą wchłonąć. Woda następnie dostarcza substancji odżywczych dla roślin i oczyszczone przed powrotem do akwarium poniżej.

Akwaponika składa się z dwóch głównych części, z akwakulturą do hodowli zwierząt wodnych i hydroponiki do uprawy roślin. Ścieki wodne, pochodzące z niezjedzonej paszy lub z hodowli zwierząt, takich jak ryby, gromadzą się w wodzie z powodu recyrkulacji w systemie zamkniętym większości systemów akwakultury. Woda bogata w ścieki staje się toksyczna dla zwierząt wodnych w wysokich stężeniach, ale zawiera składniki odżywcze niezbędne do wzrostu roślin. Chociaż składają się głównie z tych dwóch części, systemy akwaponiki są zwykle pogrupowane w kilka komponentów lub podsystemów odpowiedzialnych za skuteczne usuwanie odpadów stałych, dodawanie zasad w celu neutralizacji kwasów lub utrzymywanie natlenienia wody . Typowe komponenty to:

  • Zbiornik do odchowu : zbiorniki do hodowli i karmienia ryb ;
  • Osadnik : urządzenie do wyłapywania niezjedzonej żywności i oderwanych biofilmów oraz do osadzania drobnych cząstek;
  • Biofiltr : miejsce, w którym bakterie nitryfikacyjne mogą się rozwijać i przekształcać amoniak w azotany , które są użyteczne dla roślin;
  • Podsystem hydroponiczny : część systemu, w której rośliny są uprawiane przez pochłanianie nadmiaru składników odżywczych z wody;
  • Zbiornik ściekowy : najniższy punkt w systemie, do którego woda przepływa iz którego jest pompowana z powrotem do zbiorników hodowlanych.

W zależności od zaawansowania i kosztu systemu akwaponiki, jednostki do usuwania części stałych, biofiltracji i/lub podsystem hydroponiczny mogą być połączone w jedną jednostkę lub podsystem, co zapobiega bezpośredniemu przepływowi wody z części systemu akwakultury do część hydroponika. Dzięki wykorzystaniu żwiru lub piasku jako podłoża podtrzymującego rośliny, cząstki stałe są wychwytywane, a podłoże ma wystarczającą powierzchnię do nitryfikacji z utrwaloną warstwą. Możliwość łączenia biofiltracji i hydroponiki pozwala w wielu przypadkach na system akwaponiczny, eliminując konieczność stosowania drogiego, oddzielnego biofiltra.

Komponenty na żywo

Skuteczne działanie systemu akwaponicznego zależy od różnych elementów pod napięciem. Trzy główne żywe składniki to rośliny, ryby (lub inne stworzenia wodne) i bakterie. Niektóre systemy zawierają również dodatkowe aktywne komponenty, takie jak robaki.

Rośliny

System hydroponiczny Deep Water Culture, w którym rośliny rosną bezpośrednio w wodzie bogatej w ścieki bez podłoża glebowego . Rośliny można rozmieszczać bliżej siebie, ponieważ korzenie nie muszą rozszerzać się na zewnątrz, aby utrzymać ciężar rośliny.
Roślina umieszczona w bogatym w składniki odżywcze kanale wodnym w systemie techniki filmu odżywczego (NFT)

Wiele roślin nadaje się do systemów akwaponicznych, ale to, które z nich działają w konkretnym systemie, zależy od dojrzałości i gęstości obsady ryb. Czynniki te wpływają na stężenie składników odżywczych w odcieku rybnym oraz na to, jak wiele z tych składników odżywczych jest udostępnianych korzeniom roślin przez bakterie. Zielone warzywa liściowe z niskiego do wymagań pożywki są dobrze przystosowane do instalacji hydroponicznej, w tym kapusta pekińska , sałata , bazylia , szpinak , szczypiorek , zioła i rzeżuchy .

Sadzonki szpinaku 5-dniowe, metodą akwaponiki

Inne rośliny, takie jak pomidory, ogórki i papryki, mają wyższe zapotrzebowanie na składniki odżywcze i radzą sobie dobrze tylko w dojrzałych systemach akwaponicznych z dużym zagęszczeniem ryb.

Rośliny, które są powszechne w sałatkach, odnoszą największe sukcesy w akwaponice, w tym ogórki , szalotki , pomidory , sałata , papryka , czerwona cebula sałatkowa i groszek śnieżny .

Niektóre dochodowe rośliny w systemach akwaponicznych to kapusta pekińska , sałata , bazylia , róże , pomidory , okra , kantalupa i papryka .

Inne gatunki warzyw, które dobrze rosną w systemie akwaponicznej obejmują rzeżuchę , bazylię , kolendrę , pietruszkę , trawy cytrynowej , szałwię , fasolę , groch , kalarepa , taro , rzodkiewki , truskawek , melonów , cebuli , rzepa , pasternak , słodkie ziemniaki , kalafior , kapusta , brokuły i bakłażany, a także choys, które są używane do smażenia frytek.

Ryby (lub inne stworzenia wodne)

Przefiltrowana woda z systemu hydroponicznego spływa do zbiornika sumowego w celu ponownego obiegu.

Ryby słodkowodne są najczęstszymi zwierzętami wodnymi hodowanymi przy użyciu akwaponiki ze względu na ich zdolność do tolerowania stłoczeń, chociaż czasami używa się również raków i krewetek słodkowodnych. Istnieje gałąź akwaponiki wykorzystująca ryby słonowodne, zwana akwaponiką słonowodną . Istnieje wiele gatunków ryb ciepłolubnych i zimnowodnych, które dobrze przystosowują się do systemów akwakultury.

W praktyce tilapia jest najpopularniejszą rybą do projektów domowych i komercyjnych, które mają na celu hodowlę ryb jadalnych, ponieważ jest to gatunek ryby ciepłowodnej, która toleruje tłoczenie i zmieniające się warunki wodne. Barramundi , srebrny okoń , węgorz, sum ogonami lub tandanus sum, jade okoń i Murray dorsza są również używane. W klimacie umiarkowanym, w którym nie ma możliwości lub chęci utrzymania temperatury wody, bluegill i sum są odpowiednimi gatunkami ryb dla systemów domowych.

Można również użyć koi i złotych rybek , jeśli ryby w systemie nie muszą być jadalne.

Inne odpowiednie ryby to sum kanałowy , pstrąga tęczowego , okonie , karpie , golec , Bass Wielkogębowy i okoń .

Bakteria

Nitryfikacja, tlenowa konwersja amoniaku do azotanów, jest jedną z najważniejszych funkcji w systemie akwaponicznym, ponieważ zmniejsza toksyczność wody dla ryb i umożliwia usuwanie powstałych związków azotanowych przez rośliny w celu pożywienia. Amoniak jest stale uwalniany do wody przez odchody i skrzela ryb jako produkt ich metabolizmu, ale musi być odfiltrowany z wody, ponieważ wyższe stężenia amoniaku (zwykle od 0,5 do 1 ppm ) mogą zaburzać wzrost i powodować rozległe uszkodzenia tkanek, zmniejszają odporność na choroby, a nawet zabijają ryby. Chociaż rośliny mogą w pewnym stopniu absorbować amoniak z wody, azotany są łatwiej przyswajalne, dzięki czemu skutecznie zmniejszają toksyczność wody dla ryb. Amoniak można przekształcić w bezpieczniejsze związki azotowe dzięki połączeniu zdrowych populacji 2 rodzajów bakterii: Nitrosomonas, które przekształcają amoniak w azotyny oraz Nitrobacter, które następnie przekształcają azotyny w azotany. Podczas gdy azotyny są nadal szkodliwe dla ryb ze względu na ich zdolność do tworzenia methemoglobiny, która nie może wiązać tlenu, wiążąc się z hemoglobiną, azotany mogą być tolerowane przez ryby w dużych ilościach. Duża powierzchnia zapewnia więcej miejsca dla rozwoju bakterii nitryfikacyjnych. Wybór materiału na podłoże uprawowe wymaga starannej analizy powierzchni, ceny i kwestii konserwacji.

Podsystem hydroponiczny

Rośliny są uprawiane jak w systemach hydroponicznych, a ich korzenie są zanurzone w wodzie ściekowej bogatej w składniki odżywcze. Dzięki temu mogą odfiltrować amoniak, który jest toksyczny dla zwierząt wodnych, lub jego metabolity. Po przejściu wody przez podsystem hydroponiczny jest oczyszczana i natleniana i może wrócić do naczyń akwakultury. Ten cykl jest ciągły. Typowe zastosowania hydroponicznych systemów hydroponicznych obejmują:

  • Głębinowych tratwa aquaponics : styropianowe tratwy pływające w stosunkowo głębokiego basenu akwakultury w korytach. Zbiorniki na tratwy mogą być skonstruowane tak, aby były dość duże i umożliwiają przesadzanie sadzonek z jednego końca zbiornika, podczas gdy w pełni wyrośnięte rośliny są zbierane z drugiego, zapewniając w ten sposób optymalne wykorzystanie powierzchni podłogi.
  • Akwaponika z recyrkulacją : media stałe, takie jak kulki żwiru lub gliny , przechowywane w pojemniku zalanym wodą z akwakultury. Ten rodzaj akwaponiki jest również znany jako akwaponika z zamkniętą pętlą .
  • Akwaponika tłokowa : media stałe w pojemniku, który jest na przemian zalewany i opróżniany przy użyciu różnych typów odpływów syfonowych. Ten rodzaj akwaponiki jest również znany jako akwaponika typu flood-and-drain lub aquaponika z przypływem i odpływem .
  • Kanały techniki filmu odżywczego : rośliny są hodowane w długich, wąskich kanałach, z warstwą wody wypełnionej substancjami odżywczymi, która stale przepływa przez korzenie rośliny. Ze względu na małą ilość wody i wąskie kanały nie mogą tam żyć pożyteczne bakterie i dlatego do tej metody wymagany jest biofiltr.
  • W innych systemach stosuje się wieże dozowane z góry, poziome rury PCV z otworami na doniczki, przecięte na pół plastikowe beczki ze żwirem lub tratwy. Każde podejście ma swoje zalety.

Ponieważ rośliny w różnych stadiach wzrostu wymagają różnych ilości minerałów i składników odżywczych, zbiór roślin odbywa się naprzemiennie z sadzonkami rosnącymi w tym samym czasie, co dojrzałe rośliny. Zapewnia to stabilną zawartość składników odżywczych w wodzie dzięki ciągłemu, symbiotycznemu oczyszczaniu wody z toksyn.

Biofiltr

W systemie akwaponicznym bakterie odpowiedzialne za konwersję amoniaku w użyteczne dla roślin azotany tworzą biofilm na wszystkich stałych powierzchniach w całym systemie, które są w stałym kontakcie z wodą. Zanurzone korzenie połączonych warzyw mają dużą powierzchnię, na której może gromadzić się wiele bakterii. Wraz ze stężeniem amoniaku i azotynów w wodzie, powierzchnia determinuje szybkość, z jaką przebiega nitryfikacja. Opieka nad tymi koloniami bakterii jest ważna, ponieważ reguluje pełną asymilację amoniaku i azotynów. Dlatego większość systemów akwaponiki zawiera jednostkę biofiltrującą, która ułatwia wzrost tych mikroorganizmów . Zazwyczaj po ustabilizowaniu się systemu poziomy amoniaku wahają się od 0,25 do 0,50 ppm; Poziomy azotynów wahają się od 0,0 do 0,25 ppm, a poziomy azotanów od 5 do 150 ppm. Podczas rozruchu systemu mogą wystąpić skoki poziomów amoniaku (do 6,0 ppm) i azotynów (do 15 ppm), przy czym poziomy azotanów osiągają szczyt później w fazie rozruchu. W procesie nitryfikacji amoniak jest utleniany do azotynu, który uwalnia do wody jony wodorowe. Nadgodziny pH osoby powoli spadać, więc można je użyć innych niż sód zasad, takich jak wodorotlenek potasu lub wodorotlenek wapnia, w celu zobojętnienia wodą pH jeśli wystarczających ilości są naturalnie obecne w wodzie, aby zapewnić buforu przed zakwaszeniem. Ponadto oprócz odpadów rybnych, które służą jako główne źródło składników odżywczych dla roślin, można dodać wybrane minerały lub składniki odżywcze, takie jak żelazo.

Dobrym sposobem radzenia sobie z gromadzeniem się ciał stałych w akwaponice jest użycie robaków, które upłynniają stałą materię organiczną, aby mogła być wykorzystana przez rośliny i/lub inne zwierzęta w systemie. Aby dowiedzieć się, jak hodować tylko robaki, zobacz Vermiponics .

Operacja

Pięć głównych wejść do systemu to woda, tlen, światło, pasza podawana zwierzętom wodnym oraz elektryczność do pompowania, filtrowania i natleniania wody. Zaszczepiacz lub narybek mogą być dodawane w celu zastąpienia wyrośniętych ryb, które są usuwane z systemu, aby zachować stabilny system. Jeśli chodzi o wyniki, system akwaponiki może stale przynosić rośliny, takie jak warzywa uprawiane w hydroponice i jadalne gatunki wodne hodowane w akwakulturze. Typowe współczynniki budowy to 0,5 do 1 stopy kwadratowej powierzchni uprawowej na każdy 1 galon amerykański (3,8 l) wody w systemie akwakultury. 1 galon amerykański (3,8 l) wody może utrzymać od 0,5 funta (0,23 kg) do 1 funta (0,45 kg) obsady ryb, w zależności od napowietrzenia i filtracji.

Dziesięć podstawowych zasad przewodnich tworzenia udanych systemów akwaponiki zostało wydanych przez dr Jamesa Rakocy, dyrektora zespołu badawczego akwaponiki na Uniwersytecie Wysp Dziewiczych , w oparciu o szeroko zakrojone badania przeprowadzone w ramach programu akwakultury w ramach akwakulturowej stacji doświadczalnej rolnictwa .

Źródło kanału

Podobnie jak w większości systemów opartych na akwakulturze, pasza zapasowa często składa się z mączki rybnej pochodzącej z gatunków o niższej wartości. Trwające wyczerpywanie się zasobów dzikich ryb sprawia, że ​​praktyka ta jest nie do utrzymania. Ekologiczna karma dla ryb może okazać się realną alternatywą, która łagodzi ten problem. Inne alternatywy obejmują hodowlę rzęsy wodnej z systemem akwaponiki, który karmi te same ryby hodowane w systemie, nadmiar robaków wyhodowanych z kompostowania wermikultury , przy użyciu przygotowanych resztek kuchennych, a także hodowanie larw muchy czarnej żołnierza, które karmią ryby za pomocą kompostujących hodowców pędraków.

Odżywki dla roślin

Podobnie jak hydroponika , kilka minerałów i mikroelementów można dodać, aby poprawić wzrost roślin. Żelazo jest najbardziej niedoborowym składnikiem odżywczym w akwaponice, ale można je dodać poprzez zmieszanie proszku chelat żelaza z wodą. Potas można dodawać w postaci siarczanu potasu przez oprysk dolistny . Mniej istotne składniki odżywcze to magnez w postaci soli epsom, wapń w postaci chlorku wapnia i bor. Biologiczna filtracja odpadów akwakultury daje wysokie stężenie azotanów, co jest idealne dla zielonych liściastych warzyw. W przypadku roślin kwitnących o wysokim zapotrzebowaniu na składniki odżywcze zaleca się wprowadzenie dodatkowych składników odżywczych, takich jak magnez, wapń, potas i fosfor. Powszechnymi źródłami są siarczan potażu, wodorowęglan potasu, fosforan monoamonowy itp. Niedobór składników odżywczych w ściekach ze składnika rybnego (RAS) można całkowicie zamaskować, stosując osad surowy lub zmineralizowany, zwykle zawierający 3–17 razy wyższe stężenia składników odżywczych. Ścieki z RAS (łącznie ścieki i osady) zawierają odpowiednią ilość N, P, Mg, Ca, S, Fe, Zn, Cu, Ni, aby zaspokoić większość potrzeb upraw akwaponicznych. Potas jest generalnie niedoborem wymagającym pełnowartościowego nawożenia. Mikroelementy B, Mo są częściowo wystarczające i można je łatwo poprawić poprzez zwiększenie uwalniania osadu. Należy ponownie rozważyć domniemanie dotyczące „określonych” fitotoksycznych poziomów sodu w ściekach z RAS – dostępne są również praktyczne rozwiązania. W pętli akwaponiki nie istnieje zagrożenie akumulacją metali ciężkich.

Zużycie wody

Systemy akwaponiczne zazwyczaj nie odprowadzają ani nie wymieniają wody podczas normalnej pracy, ale zamiast tego bardzo skutecznie recyrkulują i ponownie wykorzystują wodę. System opiera się na relacji między zwierzętami a roślinami w celu utrzymania stabilnego środowiska wodnego, w którym występują minimalne wahania poziomów składników odżywczych i tlenu w otoczeniu. Rośliny są w stanie odzyskiwać rozpuszczone składniki odżywcze z wody obiegowej, co oznacza, że ​​mniej wody jest odprowadzane, a tempo wymiany wody można zminimalizować. Woda jest dodawana jedynie w celu uzupełnienia strat wody z absorpcji i transpiracji przez rośliny, parowania do powietrza z wód powierzchniowych , przelewania z instalacji z opadów oraz usuwania biomasy w postaci osiadających odpadów stałych z instalacji. W rezultacie akwaponika zużywa około 2% wody, jakiej wymaga konwencjonalnie nawadniane gospodarstwo rolne do tej samej produkcji warzyw. Pozwala to na produkcję akwaponiczną zarówno upraw, jak i ryb na obszarach, gdzie brakuje wody lub żyznej ziemi. Systemy akwaponiczne mogą być również wykorzystywane do odtworzenia kontrolowanych warunków na terenach podmokłych . Zbudowane mokradła mogą być przydatne do biofiltracji i oczyszczania typowych ścieków bytowych . Woda przelewowa wypełniona składnikami odżywczymi może być gromadzona w zbiornikach zlewnych i ponownie wykorzystywana do przyspieszenia wzrostu roślin uprawianych w glebie lub może być pompowana z powrotem do systemu akwaponicznego w celu uzupełnienia poziomu wody.

Zużycie energii

System akwaponiki, który wykorzystuje ruch wody i światła szklarniowego w dół w celu zmniejszenia zużycia energii.

Instalacje akwaponiczne polegają w różnym stopniu na energii wytworzonej przez człowieka, rozwiązaniach technologicznych i kontroli środowiska, aby osiągnąć recyrkulację i temperaturę wody/otoczenia. Jednakże, jeśli system jest zaprojektowany z myślą o oszczędności energii, wykorzystując energię alternatywną i zmniejszoną liczbę pomp, pozwalając wodzie spływać w dół tak bardzo, jak to możliwe, może być bardzo wydajny energetycznie. Podczas gdy staranny projekt może zminimalizować ryzyko, systemy akwaponiczne mogą mieć wiele „pojedynczych punktów awarii”, w których problemy, takie jak awaria elektryczna lub zablokowanie rur, mogą prowadzić do całkowitej utraty zasobów rybnych.

Obsady rybne

Aby systemy akwaponiczne odniosły sukces finansowy i przynosiły zyski, a jednocześnie pokrywały koszty operacyjne, komponenty roślin hydroponicznych i komponenty do hodowli ryb muszą prawie stale osiągać maksymalną wydajność produkcyjną. Aby utrzymać maksymalną biomasę ryb w systemie (bez ograniczania wzrostu ryb), istnieją 3 główne metody zarybiania, które mogą pomóc w utrzymaniu tego maksimum.

  • Hodowla sekwencyjna: Wiele grup wiekowych ryb dzieli zbiornik hodowlany, a gdy grupa wiekowa osiąga wielkość rynkową, są one selektywnie odławiane i zastępowane taką samą liczbą narybków. Wady tej metody obejmują obciążanie całej puli ryb podczas każdego zbioru, brakujące ryby powodujące marnowanie żywności/przestrzeni oraz trudności z prowadzeniem dokładnych zapisów przy częstych zbiorach.
  • Podział stada : Duże ilości paluszków są zarybiane na raz, a następnie dzielone na dwie grupy, gdy zbiornik osiągnie maksymalną pojemność, co jest łatwiejsze do zarejestrowania i eliminuje „zapomnienie” ryb. Bezstresowy sposób wykonania tej operacji to „pływniki”, które łączą różne zbiorniki hodowlane i szereg włazów/ruchomych ekranów/pomp, które poruszają rybami.
  • Wiele jednostek hodowlanych: Całe grupy ryb są przenoszone do większych zbiorników hodowlanych, gdy ich obecny zbiornik osiągnie maksymalną pojemność. Takie systemy mają zwykle 2–4 zbiorniki, które dzielą system filtracji, a gdy zbiera się największy zbiornik, każda z pozostałych grup ryb jest przenoszona do większego zbiornika, podczas gdy najmniejszy zbiornik jest uzupełniany paluszkami. Często zdarza się również, że istnieje kilka akwariów hodowlanych, ale nie ma możliwości przenoszenia ryb między nimi, co eliminuje pracę związaną z przemieszczaniem ryb i pozwala na niezakłócenie każdego zbiornika podczas odłowu, nawet jeśli wykorzystanie przestrzeni jest nieefektywne, gdy ryby są paluszkami.

Idealnie biomasa ryb w zbiornikach hodowlanych nie przekracza 0,5 funta/galon, aby zmniejszyć stres spowodowany stłoczeniem, skutecznie nakarmić ryby i promować zdrowy wzrost.

Zarządzanie chorobami i szkodnikami

Chociaż pestycydy można normalnie stosować do zwalczania owadów na uprawach, w systemie akwaponicznym stosowanie pestycydów zagrażałoby ekosystemowi ryb. Z drugiej strony, jeśli ryby zarażą się pasożytami lub chorobami, nie można zastosować środków terapeutycznych, ponieważ rośliny je wchłoną. Aby utrzymać symbiotyczny związek między roślinami a rybami, do zwalczania szkodników należy stosować metody niechemiczne, takie jak pułapki, bariery fizyczne i zwalczanie biologiczne (takie jak pasożytnicze osy/biedronki do zwalczania mączlików/mszyc). Najskuteczniejszym pestycydem organicznym jest olejek Neem , ale tylko w niewielkich ilościach, aby zminimalizować wyciekanie do wody ryb. Komercjalizacja akwaponiki jest często blokowana przez wąskie gardła w zwalczaniu szkodników i chorób. Stosowanie metod kontroli chemicznej jest bardzo skomplikowane dla wszystkich systemów. Podczas gdy insektycydy i herbicydy można zastąpić dobrze znanymi komercyjnymi środkami biokontroli, fungicydy i nematocydy nadal mają zastosowanie w akwaponice. Monitoring i kontrola kultur są pierwszymi metodami ograniczania populacji szkodników. Generalnie kontrole biologiczne można w większym stopniu dostosować. Niechemiczne środki profilaktyczne są bardzo skuteczne w zapobieganiu szkodnikom i chorobom we wszystkich projektach.

Automatyzacja, monitorowanie i sterowanie

Wielu próbowało stworzyć automatyczne systemy kontroli i monitorowania, a niektóre z nich wykazały pewien poziom sukcesu. Na przykład naukowcom udało się wprowadzić automatyzację w systemie akwaponicznym na małą skalę, aby uzyskać opłacalny i zrównoważony system hodowli. Pojawił się również komercyjny rozwój technologii automatyzacji. Na przykład firma opracowała system zdolny do automatyzacji powtarzalnych zadań w rolnictwie i wyposażony w algorytm uczenia maszynowego , który może automatycznie wykrywać i eliminować chore lub słabo rozwinięte rośliny. Ośrodek akwaponiki o powierzchni 3,75 akrów, który twierdzi, że jest pierwszą w Stanach Zjednoczonych hodowlą łososi w pomieszczeniach, obejmuje również technologię zautomatyzowaną. Maszyna akwaponiczna poczyniła znaczne postępy w dokumentowaniu i gromadzeniu informacji dotyczących akwaponiki.

Efektywność ekonomiczna

Aquaponics oferuje zróżnicowany i stabilny system polikultury, który pozwala rolnikom jednocześnie uprawiać warzywa i hodować ryby. Mając dwa źródła zysku, rolnicy mogą nadal zarabiać pieniądze, nawet jeśli rynek ryb lub roślin przechodzi niski cykl. Elastyczność systemu akwaponicznego pozwala na uprawę szerokiej gamy upraw, w tym zwykłych warzyw, ziół, kwiatów i roślin wodnych, aby zaspokoić szerokie spektrum konsumentów. Zioła, sałata i specjalne warzywa, takie jak bazylia czy szpinak, szczególnie dobrze nadają się do systemów akwaponicznych ze względu na ich niskie potrzeby żywieniowe. Dla rosnącej liczby świadomych ekologicznie konsumentów produkty z systemów akwaponicznych są ekologiczne i wolne od pestycydów, a jednocześnie pozostawiają niewielki ślad środowiskowy. Systemy akwaponiczne są dodatkowo wydajne ekonomicznie ze względu na niskie zużycie wody, efektywny obieg składników odżywczych i niewielkie zapotrzebowanie na ziemię do działania. Ponieważ gleba nie jest potrzebna i wymagana jest tylko niewielka ilość wody, systemy akwaponiczne można zakładać na obszarach o tradycyjnie złej jakości gleby lub zanieczyszczonej wodzie. Co ważniejsze, systemy akwaponiczne są zwykle wolne od chwastów, szkodników i chorób, które mogłyby mieć wpływ na glebę, co pozwala im konsekwentnie i szybko produkować wysokiej jakości plony na sprzedaż.

Aktualne przykłady

  • Europa
    • The Urban Farming Company, organizacja z siedzibą w Szwajcarii , została stworzona, aby oferować firmom metodę akwaponicznych systemów uprawy na dachach. Jego celem jest oferowanie świeżych, zrównoważonych produktów lokalnym obszarom miejskim.
    • W marcu 2018 r. powstało wśród krajów europejskich European Aquaponics Association . To otworzyło organizację dla krajów europejskich w celu kontynuowania badań akwaponicznych i wdrażania praktyk akwaponicznych.
    • EcoPonics to firma zajmująca się akwaponiką z Islandii, która dołącza do podobnych firm z Islandii, Danii i Hiszpanii, aby opowiadać się za wdrażaniem komercyjnych i konkurencyjnych systemów Aquaponics w krajach europejskich .
    • Karaibska wyspa Barbados stworzyła inicjatywę uruchomienia systemów akwaponicznych w domu, zwanych maszyną akwaponiczną, z dochodami generowanymi przez sprzedaż produktów turystom w celu zmniejszenia rosnącej zależności od importowanej żywności.
      Produkcja warzyw stanowiąca część taniego systemu Backyard Aquaponics opracowanego na Uniwersytecie Rolniczym w Bangladeszu
  • Azja
    • W Bangladeszu , najgęściej zaludnionym kraju na świecie , większość rolników używa agrochemikaliów w celu zwiększenia produkcji i czasu przechowywania żywności, chociaż kraj ten nie nadzoruje bezpiecznych poziomów chemikaliów w żywności przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Aby rozwiązać ten problem, zespół kierowany przez MA Salama z Wydziału Akwakultury Uniwersytetu Rolniczego w Bangladeszu opracował plany taniego systemu akwaponiki, aby zapewnić produkty ekologiczne i ryby osobom żyjącym w niesprzyjających warunkach klimatycznych, takich jak podatne na zasolenie południowe obszar zagrożony powodziami w rejonie wschodnim. Praca Salama wprowadza innowację w formie rolnictwa na własne potrzeby dla celów mikroprodukcji na poziomie społeczności i na poziomie osobistym, podczas gdy prace projektowe Chowdhury i Graffa były skierowane wyłącznie na poziom komercyjny, drugie z dwóch podejść wykorzystuje ekonomię skali .
    • Ponieważ ponad jedna trzecia palestyńskich gruntów rolnych w Strefie Gazy została zamieniona przez Izrael w strefę buforową , powstaje akwaponiczny system ogrodniczy odpowiedni do stosowania na dachach w Gazie .
    • W Malezji Alor Gajah, Melaka, Organizacja „Persatuan Akuakutur Malaysia” stosuje innowacyjne podejście do akwaponiki, uprawiając homary w akwaponice.
    • Celem Aquaponics w Indiach jest dostarczanie ambitnym rolnikom rozwiązań akwaponiki do użytku komercyjnego i przydomowego.
  • Ameryka północna
    • Dakota College w Bottineau w Bottineau w Północnej Dakocie ma program akwaponiki, który daje studentom możliwość uzyskania certyfikatu lub stopnia AAS z akwaponiki.
    • Placówka Smith Road w Denver rozpoczęła pilotażowy program akwaponiki, aby nakarmić 800 do 1000 więźniów w więzieniu w Denver oraz sąsiedni obiekt w centrum miasta, który składa się z 1500 więźniów i 700 funkcjonariuszy.
    • VertiFarms w Nowym Orleanie koncentruje się na dachach korporacyjnych do pionowego rolnictwa, zdobywając w 2013 r. do 90 klientów korporacyjnych zajmujących się uprawą wertykalną na dachach.
    • Windy Drumlins Farm w Wisconsin przeprojektowuje akwaponiczną szklarnię słoneczną pod kątem ekstremalnych warunków pogodowych, które mogą wytrzymać ekstremalnie zimny klimat.
    • Wolontariat w Nikaragui „Amigos for Christ” zarządza swoją plantacją, aby dokarmiać ponad 900 ubogich dzieci w wieku szkolnym, stosując składniki odżywcze z metody akwaponiki.
    • Uprawa winorośli w Bedstuy wykorzystuje starą fabrykę firmy Pfizer do produkcji bazylii na skalę komercyjną poprzez akwaponikę, co daje 30-40 funtów bazylii tygodniowo.
    • Upward Farms w Nowym Jorku rozszerza się na pełnowymiarowy obiekt handlowy, który będzie generował 130 000 funtów zieleni i 50 000 funtów ryb rocznie.
    • Nastąpiła zmiana w kierunku integracji akwaponiki ze społecznością, taką jak fundacja non-profit Growing Power, która oferuje młodym Milwaukee możliwości pracy i szkolenia, jednocześnie uprawiając żywność dla swojej społeczności. Model zaowocował kilkoma projektami satelitarnymi w innych miastach, takich jak Nowy Orlean, gdzie społeczność wietnamskich rybaków ucierpiała w wyniku wycieku ropy Deepwater Horizon , oraz w South Bronx w Nowym Jorku .
    • Whispering Roots to organizacja non-profit z Omaha w stanie Nebraska, która dostarcza świeżą, lokalnie uprawianą, zdrową żywność społecznościom w niekorzystnej sytuacji społecznej i ekonomicznej, korzystając z akwaponiki, hydroponiki i rolnictwa miejskiego .
    • Ostatnio akwaponika zmierza w kierunku systemów produkcji wewnętrznej. W miastach takich jak Chicago przedsiębiorcy wykorzystują pionowe projekty do uprawy żywności przez cały rok. Systemy te mogą być wykorzystywane do uprawy żywności przez cały rok przy minimalnych lub zerowych stratach.
  • Karaiby
  • Różnorodny
    • Ponadto ogrodnicy akwaponiczni z całego świata gromadzą się na stronach internetowych i forach społecznościowych, aby dzielić się swoimi doświadczeniami i promować rozwój tej formy ogrodnictwa, a także tworzyć obszerne zasoby dotyczące budowania systemów domowych.
    • Istnieją różne systemy modułowe stworzone dla publiczności, które wykorzystują systemy akwaponiczne do produkcji ekologicznych warzyw i ziół, a jednocześnie zapewniają wystrój wnętrz. Systemy te mogą służyć jako źródło ziół i warzyw w pomieszczeniach. Uniwersytety promują badania nad tymi systemami modułowymi, ponieważ stają się one coraz bardziej popularne wśród mieszkańców miast.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki