5.9 مزايا أكوابونيكش

ونظرا لوجود تقنيتين منفصلتين وقائمتين ومماثلتين تنتجان الأسماك والنباتات بمعدلات عالية (الاستزراع السمكي RAS وإنتاج نبات الاستزراع الهيدروبوني/الركيزة)، فإن سبب إدماجهما يبدو مناسبا. وتنتج المياه العذبة الأسماك بمعدلات إنتاجية من حيث مكاسب الكتلة الحيوية الفردية، من أجل وزن العلف المضاف، الذي ينافس، إن لم يكن أفضل، الطرق الأخرى للاستزراع المائي (لينارد 2017). وبالإضافة إلى ذلك، فإن الكثافات السمكية العالية التي تسمح بها RAS تؤدي إلى زيادة مكاسب الكتلة الحيوية الجماعية (Rakocy et al. 2006؛ Lennard 2017). تمتلك الزراعة المائية وتربية الركيزة، في سياق بيئة خاضعة للرقابة، معدلات إنتاج متقدمة من النباتات التي تحسن معظم أساليب الزراعة والبستنة الأخرى (Resh 2013). ولذلك، هناك في البداية اشتراط أن تنتج الأحياء المائية الأسماك والنباتات بمعدلات تساوي هاتين التكنولوجيتين الإنتاجيتين المنفصلتين؛ وإذا لم يكن الأمر كذلك، فإن أي خسارة في الجهد الإنتاجي يعول على أي حجة للتكامل. وإذا كان المعدل الإنتاجي للأسماك والنباتات في النظام المائي متساوياً، أو أفضل، مع الصناعات الزراعية والمائية، فقد تكون هناك حاجة أخرى إلى مزايا أخرى قد تحدث بسبب عملية التكامل.

وقد تمت مقارنة الزراعة المائية القياسية أو الاستزراع الركيزة مباشرة مع أكوابونيكش من حيث معدلات نمو النبات للتكنولوجيتين. قارنت لينارد (2005) إنتاج خس النظام المائي بالتحكم المائي في العديد من التجارب المختبرية المنسوخة. وأظهر أن إنتاج الخس المائي كان أقل إحصائياً في الأحياء المائية (4.10 كجم/msup2/sup) عند مقارنته بالزراعة المائية (6.52 كجم/msup2/sup) عندما تم تطبيق نهج قياسي لتصميم وإدارة نظام أكوابونك. ومع ذلك، قام بعد ذلك بإجراء سلسلة من التجارب التي عزلت معايير محددة للتصميم (على سبيل المثال، تسليم المياه بالمقابل مقابل المستمر للوحدة الفرعية المائية، ومعدل تدفق المياه المطبق على الوحدة الفرعية المائية ومقارنة الوحدات الفرعية المائية المختلفة) أو مقارنة محركات إدارة محددة (مثل التخزين المؤقت المنهجيات والأنواع والتركيزات الإجمالية للمغذيات الأولية) لتحقيق التحسين الأمثل ثم أثبت أن الأحياء المائية (5.77 كجم/مسوب/سوب) كانت مطابقة إحصائياً لإنتاج الخس المائي (5.46 كجم/مسوب/سوب) بعد تحسين نظام أكوابونك استناداً إلى التحسينات التي اقترحها تجاربه السابقة, فإن النتيجة تشير إلى أن التحسينات التي أدخلت على التصاميم المائية المقترنة أو المعاد تدويرها بالكامل يمكن أن تساوي المعدلات القياسية لإنتاج النباتات المائية. كما أظهر لينارد (2005) بقاء الأسماك على قيد الحياة، وSGR، وFCR، ومعدلات نمو مساوية لتلك التي تظهر في RAS القياسية والاستزراع المائي في الأحواض الواسعة لأنواع الأسماك التي تم اختبارها (سمك موراي الأسترالي).

كما أظهر بانتانيلا وآخرون (2010) نتائج مماثلة إحصائياً لإنتاج الخس ضمن كثافة الأسماك العالية (5.7 كجم/مسوب/سوب إنتاج الخس) وانخفاض كثافة الأسماك (5.6 كجم/مسوب/سوب إنتاج الخس) نظم أكوابونية مقارنة بالتحكم المائي القياسي (6.0 كجم/مسو2/سوب).

أظهر Lennard (Nicols and Lennard 2010) نتائج متساوية أو أفضل إحصائياً لجميع أصناف الخس وتقريبا جميع أنواع الأعشاب التي تم اختبارها في نظام أكوابوني تقنية أغشية المغذيات (NFT) مقارنة بنظام NFT المائي داخل نفس الدفيئة.

قام Delaide et al. (2016) بمقارنة مياه إنتاج RAS المكملة بالمغذيات (تمت إضافة المغذيات لتتناسب مع خليط واحد من المغذيات المائية ومثال القوة من قبل Rakocy - يشار إليها على أنها تناظرية أكوابونية)، ومياه إنتاج RAS المكملة بالمغذيات الكاملة (مياه إنتاج RAS مع أملاح المغذيات المائية المضافة إلى تلبية خليط المغذيات المائية والقوة المستخدمة في الزراعة المائية القياسية - يشار إليها على أنها التناظرية منفصلة) والتحكم المائي (محلول المغذيات المائية القياسية) من حيث معدل نمو النبات وأظهرت التناظرية المائية المائية المائية التناظرية المائية تساوي السيطرة المائية والمياه التناظرية المفصولة تحسين السيطرة المائية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن هذه النظم لم تكن تعمل بشكل كامل النظم المائية التي تحتوي على الأسماك (والمحتوى الجرثومي الكامل والنشيط المرتبط بها) التي تمت مقارنتها، ولكن ببساطة المياه التي تم إزالتها من RAS العاملة واستكمالها، ثم مقارنتها بمياه التحكم المائية.

وقد أظهر راكوسي وفريقه UVI بعدة دراسات أن معدلات نمو الأسماك تساوي معايير الصناعة التي حددتها ممارسات إنتاج الاستزراع المائي القياسية (Rakocy and Hargreaves 1993؛ Rakocy et al. 2004a, b, 2006, 2011).

وقد أظهرت هذه الدراسات وغيرها أن علم الأحياء المائية، بغض النظر عن شكله (مقترنة وفصولة)، يمكن أن ينتج معدلات إنتاج نباتات تعادل أو أفضل من المعدلات القياسية لإنتاج الأسماك المائية والمعدلات السمكية بمعيار مماثل لمعيار RAS (RAS). ولذلك، يبدو أن الشرط الذي تمت مناقشته أعلاه لأكوابونيكش يساوي نظائرها الصناعية (راس والمائية) قد ثبت بشكل كاف، وبالتالي، ينبغي النظر في المزايا الأخرى من أكوابونيكش.

ويعزى الاستخدام الفعال للمياه بانتظام إلى أكوابونيكش. وذكر لينارد (2005) أن مدخرات المياه المرتبطة بنظام الاختبار المائي الأمثل (المختبري) بلغت 90% أو أكثر مقارنة بالنظام القياسي للتحكم في الاستزراع المائي RAS حيث يتم تبادل المياه للتحكم في تراكمات النترات، في حين أن النباتات في الأحياء المائية تقوم بنفس الطريقة الشرط. لذلك، أثبت أن الأحياء المائية توفر فائدة كبيرة في توفير المياه بالمقارنة مع الاستزراع المائي العادي. ومن المثير للاهتمام أن هذا الرقم الذي تم توفيره للمياه بنسبة 90٪ تم ذكره بشكل عام في مجتمع الأحياء المائية العالمي في سياق استخدام النباتات (على سبيل المثال، يستخدم أكوابونيكش مياه أقل بنسبة 90٪ من إنتاج النباتات القائمة على التربة (Graber and Junge 2009)) - وهو مثال على كيفية اعتماد الحجة العلمية بشكل غير صحيح من قبل المشاركين في الصناعة غير العلمية.

أظهر ماكمورتري (1990) معدل استهلاك المياه في نظامه المائي بنحو 1% من الاستهلاك المطلوب في نظام الاستزراع المائي المشابه. وقد أظهرت راكوسي (1989) معدلات استهلاك المياه مماثلة بنسبة 1% مقارنة بالاستزراع المائي في الأحواض. وذكر Rakocy and Hargreaves (1993) أن المعدل اليومي لاستبدال المياه لنظام UVI Aquaponic يبلغ حوالي 1.5 في المائة من إجمالي حجم النظام، وذكر Love et al. (2015 أ، ب) أن معدل فقدان المياه في النظام يبلغ نحو 1 في المائة في اليوم لنظام البحوث المائية.

ويمكن لمقارنة أكوابونيكش مع راس تحقيق وفورات كبيرة في المياه، ويستخدم أكوابونيكش كميات صغيرة من المياه البديلة على أساس يومي. وسيسعى النظام المائي المصمم تصميما جيدا إلى استخدام المياه بأكبر قدر ممكن من الكفاءة، وبالتالي لا يحل محل تلك المياه المفقودة إلا عن طريق تبخر النباتات (لينارد 2017). وفي الواقع، فقد اقتُرح حتى استعادة المياه من المياه المفقودة بسبب تبخر النبات ونتح عن طريق استخدام شكل من أشكال نظام أو تكنولوجيا جمع المحتوى المائي في الهواء (Kalantari et al. 2017). ويبدو أن النظم المائية المقترنة توفر إمكانات أكبر للحفاظ على المياه وتقليل استخدامها (لينارد 2017). إذا كان من الممكن تحقيق التوازن بين ديناميات المغذيات بين إنتاج الأسماك واستخدام النباتات، فإن فقدان الماء الوحيد هو عن طريق تبخر النبات، ولأن المياه مشتركة بشكل متكامل بين الأسماك والمكونات النباتية، فإن كميات المياه المكياج اليومية تمثل ببساطة كل المياه المفقودة من محطات النظام (لينارد 2017 ). وتمثل التصاميم المائية المنفصلة اقتراحا أكثر صعوبة لأن العنصرين غير مرتبطين بشكل متكامل واستخدام المياه اليومي لمكون الأسماك لا يتطابق مع الاستخدام اليومي للمياه لمكون النبات (Goddek et al. 2016; Goddek and Keesman 2018). ولذلك، فإن معدلات استخدام المياه واستبدالها للنظم المائية لم تحل تماما، وربما لن تكون أبدا بسبب الاختلافات الواسعة في نهج تصميم النظام.

يتم تعيين الاستخدام الفعال للمغذيات للطريقة المائية واستشهد بها كميزة للنهج المائي (Rakocy et al. 2006؛ بليداريو وغروزيا 2011؛ سوهل وآخرون 2016؛ غودديك وآخرون 2015). ويعود ذلك بشكل عام إلى أن الاستزراع المائي العادي يستخدم المغذيات الموجودة في علف الأسماك لزراعة الأسماك، مع إرسال الباقي إلى النفايات. تستقلب الأسماك الكثير من الأعلاف التي يتم تغذيتها، ولكنها تستخدم فقط ما يقرب من 25 إلى 35 في المائة من العناصر الغذائية المضافة (Timmons et al. 2002؛ Lennard 2017). وهذا يعني أن ما يصل إلى 75٪ من العناصر الغذائية المضافة إلى RAS للأسماك فقط يتم إهدار ولا يتم استخدامها. وتسعى أكوابونيكش إلى استخدام المغذيات المهدرة في إنتاج النباتات، وبالتالي، يقال إن أكوابونيكش تستخدم المغذيات المضافة بشكل أكثر كفاءة لأن محصولين يتم إنتاجهما من مصدر واحد (راكوسي وهارغريفيس 1993؛ تيمونس وآخرون 2002؛ راكوسي وآخرون 2006؛ لينارد 2017). ويختلف مدى استخدام النفايات السمكية للمغذيات بين مختلف الطرق المائية. إن نموذج UVI المعاد تدويره بالكامل لا يستخدم غالبية نفايات الأسماك الصلبة المتولدة في عنصر الأسماك ويرسلها إلى النفايات (Rakocy et al. 2006)، فإن نموذج Lennard المعاد تدويره بالكامل يأخذ هذا خطوة أخرى باستخدام جميع النفايات الناتجة عن عنصر الأسماك (النفايات المذابة مباشرة والمواد الصلبة عن طريق إعادة التمعدن الميكروبية الخارجية مع استبدال النظام الرئيسي) (لينارد 2017). كما تحاول العديد من النهج المنفصلة استخدام جميع النفايات الناتجة عن عنصر الأسماك، عن طريق الاستخدام المباشر للنفايات المذابة، ومرة أخرى عن طريق إعادة التمعدن الميكروبية الخارجية مع استبدال النظام الرئيسي (Goddek et al. 2016؛ Goddek and Keesman 2018). كل هذه الأساليب والنهج تثبت أن المحرك الأساسي للطريقة المائية هو استخدام أكبر عدد ممكن من العناصر الغذائية المضافة وبالتالي محاولة استخدام العناصر الغذائية المضافة بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.

وقد أشير إلى الاستقلال عن التربة كميزة للطريقة المائية (بليداريو وغروزيا 2011؛ لوف وآخرون 2015أ، ب). وتتمثل الميزة المتصورة في أنه نظرا لعدم الحاجة إلى التربة، فإن النظام المائي أو المرفق المائي قد يكون موجودا في المكان الذي يختار فيه المشغل، بدلا من المكان الذي توجد فيه تربة مناسبة (Love et al. 2015a, b). ولذلك، فإن الطريقة المائية مستقلة عن الموقع القائم على توافر التربة، وهي ميزة على الزراعة القائمة على التربة.

وقد قيل إن أكوابونيكش يوفر ميزة من خلال محاكاة النظم الطبيعية (بليداريو وغروزيا 2011؛ لوف وآخرون 2014). وهذا مدعوم بالطبيعة الإيكولوجية للنهج/الطريقة المائية، على النحو المبين في [Sect.5.7](/المجتمع/المقالات/5-7-مصادر المغذيات) أعلاه، مع المزايا المرتبطة بمجتمعات الأزهار الدقيقة المتنوعة والكثيفة (لينارد 2017).

فالاستزراع المائي له تأثير بيئي مباشر محتمل بسبب إطلاق مياه الصرف الصحي الغنية بالمغذيات إلى البيئة المحيطة - بشكل عام، البيئات المائية (بويد وتاكر 2012). وقد تمتلك بعض الطرق المائية أيضا هذه الإمكانات. ومع ذلك، يمكن للأكوابونيات المائية أن تؤدي إلى انخفاض أو إبطال تأثير بيئي مباشر من مجاري النفايات الغنية بالمغذيات لأن العنصر الرئيسي لتوليد النفايات (أي الأسماك) مدمج مع عنصر استخدام المغذيات (أي النباتات) (راكوسي وآخرون 2006؛ بليداريو وغروزيا 2011؛ غودديك وآخرون 2015؛ لينارد 2017) . ومع ذلك، فإن بعض الطرق المائية تنتج نفايات (مثل نموذج UVI)؛ ولكن هذه الأساليب تعالج عادة وتُعاد استخدامها في ممارسات زراعية أخرى في موقع المرفق المائي (Timmons et al. 2002؛ Rakocy et al. 2006). تعتمد العديد من الطرق المائية على استخدام الأعلاف القياسية للاستزراع المائي، والتي تحتوي على تركيزات مختلفة من الصوديوم، وعادة عن طريق استخدام وجبة السمك أو زيت السمك كعنصر (Timmons et al. 2002). لا تستخدم النباتات الصوديوم، وبالتالي قد تتراكم مع مرور الوقت في النظم المائية، مما قد يؤدي إلى الحاجة إلى شكل من أشكال استبدال المياه بحيث لا يتراكم الصوديوم إلى التركيزات التي تؤثر على النباتات (لينارد 2017). ومع ذلك، فقد أفيد أن بعض أنواع الخس لديها القدرة على تناول الصوديوم، عندما تتعرض لمياه الاستزراع المائي (Goddek and Vermeulen 2018).

تتقاسم النظم المائية المقترنة أو المعاد تدويرها بالكامل الموارد المائية بشكل متكامل بين العنصرين الرئيسيين (الأسماك والنبات). وبسبب هذه الطبيعة المائية المترابطة والمتداولة بشكل كامل، تظهر النظم المائية المقترنة آلية ضبط ذاتي من حيث عدم القدرة على استخدام مبيدات الأعشاب ومبيدات الآفات بأمان على النباتات؛ وإذا ما تم تطبيقها، فإن وجودها قد يؤثر سلباً على الأسماك (بليداريو وغروزيا 2011). ويرى المدافعون عن إعادة التدوير بالكامل أن عدم القدرة على استخدام مبيدات الآفات ومبيدات الأعشاب ميزة، والحجة هي أنها تضمن منتجا خاليا من الرش (بليداريو وغروزيا 2011). ويسعى دعاة أكوابونييكس فصل أيضا إلى عدم تطبيق مبيدات الأعشاب أو المبيدات الحشرية؛ ومع ذلك، نظرا لحقيقة أن المياه لا يعاد تدويرها مرة أخرى إلى الأسماك من النباتات، والقدرة على تطبيق المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب على النباتات موجودة (Goddek 2017). ولذلك، فإن تطبيق أو عدم تطبيق مبيدات الآفات ومبيدات الأعشاب على المكون النباتي للتصاميم المائية ينظر إليه بشكل مختلف من قبل المجموعات التي تدعو إلى نهج تصميم مختلفة.

وهناك تصور بأن وجود كل من الأسماك والنباتات في نفس النظام المائي يوفر آثارا تآزرية إيجابية على صحة الأسماك والنباتات (بليداريو وغروزيا 2011). وقد تجلى ذلك بشكل غير مباشر في قدرة علم الأحياء المائية في بعض الدراسات على إنتاج معدلات نمو نباتية أكبر من تلك التي لوحظت في الزراعة المائية القياسية (نيكولز ولينارد 2010؛ ديلايد وآخرون 2016). ومع ذلك، لم يثبت وجود علاقة سببية مباشرة بين وجود الأسماك والنباتات على حد سواء وأي نتيجة إيجابية لصحة الأسماك أو النباتات.