5.2 تعريف أكوابونيكش

تتلاءم التكنولوجيا المائية مع التعريف الأوسع للنظم المتكاملة للاستزراع المائي الزراعي (IAAS). ومع ذلك، تطبق الرابطة العديد من تقنيات الإنتاج الحيواني والنباتي المائية المختلفة في سياقات عديدة، في حين ترتبط الأحياء المائية ارتباطا أوثق بكثير بدمج تكنولوجيات الاستزراع السمكي القائمة على الدبابات (مثل إعادة تدوير نظم الاستزراع المائي؛ RAS) مع تكنولوجيات الاستزراع المائي أو المائي ( لينارد 2017). تطبق تقنيات RAS الطرق المحفوظة والمعيارية لاستزراع الأسماك في الخزانات مع الترشيح التطبيقي للسيطرة على كيمياء المياه وتغييرها لجعلها مناسبة للأسماك (أي إزالة سريعة وفعالة من مخلفات الأسماك الصلبة، والتحويل الفعال والبكتيريا للنفايات السمكية الذائبة المحتملة السمية الأمونيا إلى نترات أقل سمية و صيانة الأوكسجين عن طريق التهوية المساعدة أو حقن غاز الأكسجين مباشرة) (Timmons et al. 2002). وتستخدم تقنيات الزراعة المائية وتربية الركيزة الأساليب المحفوظة والمعيارية لاستزراع النباتات الأرضية الصالحة للأكل في البيئات المائية (أي أن النباتات تحصل على المغذيات اللازمة للنمو من خلال طريقة التسليم القائمة على المياه) (Resh 2013).

ويعني ارتباط الأحياء المائية بتربية الأحياء المائية (RAS) الاستزراع المائي القياسي واستزراع الركيزة أن علم الأحياء المائية غالباً ما يتم تعريفه ببساطة بأنه «الجمع بين إنتاج الأسماك (الاستزراع المائي) والاستزراع المائي للنباتات الأقل تربة في إطار دورة المياه المتزامنة أو المفصولة» (Knaus and Palm 2017). و يركز هذا التعريف الواسع على تكامل المعدات أو المعدات أو التكنولوجيات, ولا يركز كثيرا, إن و جدت, على أي جوانب أخرى من هذه الطريقة.

و نظرا لأن علم الأحياء المائية هو تكنولوجيا جديدة نسبيا على نطاق صناعي تطبق أساليب و نهج مختلفة, فإن التعريف المطبق يبدو و اسعا جدا. ويحدد البعض أكوابونيكش في سياق إعادة تدوير فقط (Cerozi and Fitzsimmons 2017)، ويركز البعض على النهج التي لا تعيد المياه من النباتات إلى الأسماك (Delaide et al. 2016) ويشمل البعض الآخر كلا من أساليب إعادة تدوير وفصل بينهما (Knaus and Palm 2017). وعلاوة على ذلك، يقوم بعض الباحثين بتضمين استخدام النفايات السائلة للاستزراع المائي المروية لإنتاج المحاصيل القائمة على التربة تحت العنوان المائي (Palm et al. 2018). ومن الناحية التاريخية، كان تعريف الأحياء المائية، كما يوحي تفصيل الكلمة (أكوااستزراع والمائية*)، على أنها تتعلق فقط بتربية الأحياء المائية وإنتاج النباتات المائية (راكوسي وهارغريفيس 1993)، وبالتالي فإن المحاولات الحالية للارتباطات بالثقافة القائمة على التربة تبدو متناقضة.

الشكل 5.1 التمثيل التخطيطي لتدفقات المغذيات داخل نظام أكوابوني. وتغذية الأسماك هي نقطة الدخول الرئيسية للمغذيات. الأسماك تأكل العلف، وتستخدم ما هي العناصر الغذائية التي يحتاجونها، وتحرر الباقي كنفايات ثم يتم تقسيم هذه النفايات بين الميكروبات والنباتات ومياه النظام. (مقتبس من لينارد 2017)

في حين أن الأنظمة المائية تقوم بدمج تقنيات الاستزراع المائي القائمة على الخزانات مع تقنيات زراعة النباتات المائية، تعمل الأنظمة المائية من خلال توفير المغذيات إلى سكان الإنتاج (الأسماك والنباتات) والسكان الذين يؤدون خدمات بيولوجية وكيميائية، وتقسيم المواد الغذائية فيما بينهم التي تساعد على إنتاج الناتج ساكن (البكتيريا) (الشكل 5.1) (لينارد 2017). ولذلك، هل أكوابونيكش أكثر نظاماً مرتبطاً بإمدادات المغذيات والديناميات والتقسيم بدلاً من نظام مرتبط بالتكنولوجيا أو المعدات أو الأجهزة المستخدمة؟

على مدى العقود الماضية، شمل تعريف الأحياء المائية موضوعا مماثلا، مع اختلافات طفيفة. وقد تم تقديم أوسع تعريف في المنشورات العلمية لراكوسي وفريقه UVI، على سبيل المثال:

_Aquaponics هي الاستزراع المشترك للأسماك والنباتات في أنظمة إعادة تدوير مغلقة. _

• راكوسي وآخرون (2004 أ، ب)

وقد استند هذا التعريف المبكر إلى الافتراض بأن الأنظمة ذات الحلقة الواحدة التي يعاد تدويرها بالكامل، والتي تتكون من عنصر إعادة تدوير الاستزراع المائي ومكون مائي، تمثل جميع الأنظمة المائية، والتي كانت تفعل ذلك في ذلك الوقت. وقد وسّع Graber and Junge (2009) التعريف، بسبب التغييرات والتطورات في النهج، على النحو التالي:

_Aquaponic هو شكل خاص من أشكال إعادة تدوير نظم الاستزراع المائي (RAS)، وهي عبارة عن استزراع متعدد يتكون من خزانات الأسماك (الاستزراع المائي) والنباتات المزروعة في نفس الدائرة المائية (المائية) . _

— جرابر جونج (2009)

و تتطلب التطورات و الأساليب الحديثة إعادة النظر في هذا الرأي. وفي السنوات الأخيرة, حدث تحول في تركيز الأحياء المائية نحو نظام إنتاج يعالج المسؤولية الإيكولوجية و الاستدامة الاقتصادية على حد سواء. وكان كلواس وآخرون (2015) وسهل وآخرون (2016) من أوائل البلدان التي تناولت هذا الاعتبار الاقتصادي:

_ […] تم تطوير نظام أكوابوني مزدوج فريد ومبتكر لإعادة تدوير المياه كشرط أساسي لتحقيق إنتاجية عالية مماثلة للمرافق المهنية القائمة بذاتها للأسماك/النباتات. _

— سوهل وآخرون (2016)

و كانت مسألة التعريف, أو توضيح «ما يمكن تعريفه بأنه الأحياء المائية», نقطة نقاش على مدى السنوات الماضية. وكان أحد المجالات الرئيسية للتنمية هو أنظمة أكوابونية متعددة الحلقات (أو منفصلة) التي تهدف إلى توفير أسمدة إضافية للنباتات من أجل تعريضها لتركيز المغذيات الأمثل (Goddek 2017). وينبغي ألا تكون هناك معارضة بين أيديولوجيات إعادة تدوير المنهجيات المائية بشكل كامل ومتعددة الحلقات، وكلاهما أماكنها وتطبيقاتها في السياق الصناعي المناسب، وينبغي أن تكون القوة الدافعة المشتركة الوحيدة لكليهما هي أن التكنولوجيا، في حين يجري المغذيات والمياه فعالة, تحتاج أيضا إلى أن تكون قادرة على المنافسة من الناحية الاقتصادية لإثبات نفسها في السوق. ولكي تحل محل الممارسات التقليدية، لا بد من تقديم أكثر من إيديولوجية إلى العملاء/المستخدمين المحتملين - أي الجدوى التقنية والاقتصادية.

يطبق Aquaponics Hub برعاية COST الأوروبية (COST FA1305 2017) التعريف »… نظام إنتاج للكائنات المائية والنباتات حيث غالبية (\ > 50٪) من المواد الغذائية التي تحافظ على النمو الأمثل للنباتات مستمدة من النفايات الناتجة عن تغذية الكائنات المائية «، مما يضع بوضوح التركيز على جانب تقاسم المغذيات في التكنولوجيا.

ولا بد من الإشارة أيضا إلى أن نسبة الأسماك إلى النباتات ينبغي أن تظل عند مستوى يدعم التوقعات الأساسية للأحياء المائية؛ وأن النباتات تزرع باستخدام نفايات الأسماك. فالنظام الذي يحتوي على سمكة واحدة وعدة هكتارات من زراعة النباتات المائية، على سبيل المثال، لا ينبغي اعتباره ككائنات مائية، لمجرد أن سمكة واحدة لا تساهم بشكل فعال في متطلبات النباتات من المغذيات. وبما أن وضع العلامات على المنتجات المائية يلعب دورا متزايد الأهمية في اختيار المستهلك، فإننا نريد أن نشجع المناقشة من خلال إعادة تعريف أكوابونيكش على أساس هذه التطورات المتعددة للتكنولوجيا. وعلى الرغم من أننا ندعو إلى إغلاق دورة المغذيات إلى أعلى درجة ممكنة في سياق أفضل الوسائل العملية، فإن أي تعريف محتمل ينبغي أن يأخذ في الاعتبار أيضا جميع التطورات.

ولذلك، ينبغي أن يتضمن التعريف، كحد أدنى، اشتراط أغلبية المغذيات المشتقة من الاستحواذ للنباتات. ومن ثم، يمكن تمثيل تعريف جديد على النحو التالي:

Aquaponics uis/u يعرف بأنه متكامل متعدد التغذية، وإنتاج الأغذية المائية uaproach/u يتألف من UAT على الأقل /u نظام إعادة تدوير الاستزراع المائي (RAS) ووحدة مائية متصلة، حيث يتم تقاسم المياه لأغراض الاستزراع في بعض التكوين بين الوحدتين. المقدمة للنباتات يجب أن تكون النفايات السمكية المشتقة /u.

والتعاريف القائمة على المغذيات مفتوحة وغير قابلة للحكم على اختيار التكنولوجيا التطبيقية، أو حتى نسب كل مكون (الأسماك والنباتات)، ما دامت الاستزراع السمكي وبعض أشكال الزراعة المائية (المائية أو الركيزة) تستخدم تكنولوجيا الإنتاج النباتي. ومع ذلك، فإنه يركز أيضا التعريف على ديناميات المغذيات وجوانب تقاسم المغذيات في الأساليب المطبقة، وبالتالي يضمن، إلى حد ما على الأقل، أن المزايا المرتبطة في كثير من الأحيان بعلم الأحياء المائية (توفير المياه، وكفاءة المغذيات، وانخفاض الأثر البيئي، والاستدامة) موجودة في و بعض النسبة.

وسيكون تعريف ارتباط المغذيات المطبق على أكوابونيكش دائما مصدرا لمزيد من الخلاف بين أولئك الذين يمارسونه. ويدعم ذلك حقيقة أن اسم أكوابونيكش يتم تطبيقه على مجموعة واسعة من التقنيات المختلفة مع دوافع إمدادات المغذيات المختلفة ونتائج الاستخدام: من تصاميم النظام والأساليب التي تتوقع، إن لم يكن الطلب، أن الغالبية العظمى من العناصر الغذائية اللازمة لزراعة النباتات تنشأ من النفايات السمكية (في بعض الحالات، أكثر من 90٪؛ لينارد 2017) إلى التصاميم التي تتقاسم إمدادات المغذيات النباتية بين نفايات الأسماك والإضافات الخارجية الأكثر أهمية (على سبيل المثال حوالي 50:50 نفايات سمكية إلى مكملات خارجية - كما تفعل العديد من تصاميم نظام أكوابوني الحديثة والأوروبية المنفصلة؛ COST FA1305 2017) إلى تلك التصاميم التي تضيف القليل من الأسماك بحيث لا توجد إمدادات مغذية ملحوظة من نفايات الأسماك إلى النباتات (لينارد 2017).

تم تطبيق اسم أكوابونيكش، حتى وقت قريب نسبيا (أي السنوات الثلاث - الخمس الأخيرة)، عالميا على تصميمات النظام المقترنة وإعادة التدوير بالكامل التي تسعى إلى توفير أكبر قدر ممكن من التغذية النباتية المطلوبة من نفايات الأسماك (Rakocy and Hargreaves 1993؛ Lennard 2017) (الشكل 5.2).

الشكل 5.2 مخطط مبسط لتدفقات المياه الرئيسية داخل نظام أكوابوني مقترن. يتم توزيع تركيزات المغذيات في مياه العملية بالتساوي في جميع أنحاء النظام بأكمله

ومع ذلك، فإن النهج المنفصلة تمثل الآن نسبة من النظم التي يجري بحثها أو تطبيقها تجاريا، وخاصة في أوروبا، وفي الممارسة الحالية لا توفر الاحتياجات من المغذيات النباتية من نفايات الأسماك بنفس القدر الذي توفره أنظمة إعادة تدوير كاملة (Lennard 2017; Goddek and Keesman 2018 ). على سبيل المثال، ينص Goddek و Keesman (2018) على أنه بالنسبة لثلاثة أمثلة لتصميمات نظام أكوابوني الأوروبية الحالية، فإن متطلبات الإضافة النسبية للمغذيات الخارجية المشتقة من الهيدروبونية هي 40-60% (NerBreen) و 60% (Tilamur) و 38.1% (IGB Berlin). ونظرًا لأن هذه التصميمات المنفصلة تستند إلى دمج تقنيات الزراعة المائية والمائية الركيزة القائمة، فإنها تعتبر أكوابونية في الطبيعة (Delaide et al. 2016) (الشكل 5.3) (انظر [الفصل 8](/المجتمع/المقالات/الفصل 8-مفكوكة - أكوابونيكس-سيستمز)).

ويجري الآن توسيع تعريف أكوابونيكش إلى ما وراء العوامل البيئية، والمياه، وكفاءة المغذيات والتحسين ليشمل أيضا المحركات الاقتصادية (Goddek and Körner 2019؛ Goddek و Keesman 2018؛ Goddek 2017؛ Kloas et al. 2015؛ Reyes Lastiri et al. 2016؛ Yogev et al. 2016) ([الفصل 8](./8-decoupledecoupledecoupledecoupledecoupledecoupledecoupledecou- أكوابونيكس-system.md)). وتتمثل فوائد هذا النهج في أن النتيجة الاقتصادية الإيجابية لتكنولوجيا علم الأحياء المائية لا تقل أهمية عن أهميتها البيولوجية والكيميائية والهندسية والإيكولوجية والمستدامة، وبالتالي ينبغي أن تؤدي النتيجة الاقتصادية دوراً في إطار التعريف العام ([الفصل 8](./8-deccopled-aquaponics -system.md)).

وكثيرا ما ترتبط العديد من المزايا بعلم الأحياء المائية، لا سيما من حيث كفاءته في استخدام المياه، وكفاءته في استخدام المغذيات، وطابعه المستدام، وقدرته على إنتاج محصولين من مصدر واحد (علف الأسماك)، وتأثيره البيئي المنخفض (Timmons, et al., 2002; Buzby and Lian-Shin 2014؛ وونغكيو وآخرون 2017؛ روستا وهاميدبور 2011؛ سوهل وآخرون 2016). يتم اقتباس هذه المزايا وتطبيقها بانتظام من قبل مشغلي الأكوابونك التجاريين وتستخدم كمسار للتسويق وتنظيم الأسعار للمنتجات (الأسماك والنباتات)، وبالتالي فإن استخدام اسم «أكوابونيكش» يربط مباشرة وعلى الفور أن المنتجات التي وصفت على هذا النحو قد تم إنتاجها مع الطرق التي تحتوي على المزايا المدرجة أو الاستفادة منها. ومع ذلك، لا يوجد تنظيم رسمي للصناعة يفرض أن استخدام الكلمة (aquaponics) لا يحدث إلا عندما تكون المزايا واضحة وموجودة في إطار التكنولوجيا والأساليب المطبقة. إذا تم تعيين المزايا المذكورة أعلاه إلى أكوابونيكش كتكنولوجيا، ثم بالتأكيد التكنولوجيا يجب أن توفر المزايا المنصوص عليها، وإذا كانت التكنولوجيا لا توفر المزايا، ثم لا ينبغي تطبيق كلمة (لينارد 2017).

الشكل 5.3 مخطط مبسط لتدفقات المياه الرئيسية داخل نظام أكوابوني منفصل. و يمكن تكييف تركيزات المغذيات في كل مكون على حدة و فقا لمتطلبات كل عنصر على حدة

لأن أكوابونيكش يمكن تعريفها إما من حيث جانب تكامل معدات الأجهزة (راس مع الزراعة المائية)، وتقاسم المغذيات أو خصائص التقسيم أو قدرتها على توفير مزايا هامة، لا يزال هناك مجموعة واسعة من التطبيقات الممكنة للاسم للعديد من التقنية المختلفة النهج التي تستخدم أساليب مختلفة وتتطلب نتائج مختلفة. لذلك، يبدو أن التعريف الفعلي للأكوابونيكش لا يزال دون حل.

ول ذلك يبدو أن أسئلة هامة جدا لم تجب بعد: ما هي أكوابونيكش وكيف يتم تعريفها?

و هذا يشير إلى أن أحد الجوانب الهامة جدا التي ينبغي أن تنظر فيها الصناعة المائية هو وضع تعريف صادق و متفق عليه. وسوف تستمر صناعة أكوابونيكش الأوسع في أن تكون مليئة بالخلاف إذا لم يتم الاتفاق على تعريف، والأهم من ذلك، أن المستهلكين من المنتجات المنتجة في أنظمة أكوابونك سوف تصبح أكثر وأكثر الخلط حول ما هو أكوابونيكش في الواقع - حالة من الأمور التي لن تساعد على النمو و تطور هذه الصناعة.