7.3 أكوابونيكش المقترن: تصميم النظام العام
ويجمع مبدأ الأحياء المائية المقترن بين ثلاث فئات من الكائنات الحية: (1) الكائنات المائية، (2) البكتيريا، (3) النباتات التي تستفيد من بعضها البعض في جسم مائي مغلق أعيد تدويره. تعمل المياه كوسيلة لنقل المغذيات، خاصة من نفايات الأسماك الذائبة، والتي يتم تحويلها إلى مواد غذائية لنمو النباتات بواسطة البكتيريا. هذه البكتيريا (مثل المواصفات Nitrosomonas، Nitrobacter) تؤكسد الأمونيوم إلى النتريت وأخيرا إلى النترات. ولذلك، فمن الضروري للبكتيريا أن تتلقى كميات كبيرة من الأمونيوم والنتريت لتحقيق الاستقرار في نمو المستعمرة وكمية إنتاج النترات. وبالتالي، فإن الأحجام في النظام المائي المقترن لها أهمية حاسمة، ‘1` وحدة الاستزراع المائي التي تتبع مبادئ إعادة تدوير نظم الاستزراع المائي (راس)، 2) ركيزة النمو البكتيري، 3) مساحة الوحدات النباتية وكمية النباتات المراد زراعتها. معا، فإنها تشكل وحدة أكوابونيكش (الشكل 7.2).
الشكل 7.2 مبدأ النظام المائي المقترن مع الأسماك والبكتيريا والنباتات في إعادة تدوير المياه مغلقة بالكامل
المكونات البيولوجية والكيميائية المحددة للمياه العملية لها أهمية خاصة للأنظمة المائية المقترنة. مع الطعام أو جزيئات الأعلاف غير المأكولة، والنفايات السمكية العضوية والبكتيريا داخل مياه العملية، مستحلب من المواد الغذائية جنبا إلى جنب مع الإنزيمات والبكتيريا الهضمية يدعم نمو الأسماك والنباتات. وهناك أدلة على أنه بالمقارنة مع النظم القائمة بذاتها مثل تربية الأحياء المائية (الأسماك) والزراعة المائية (النباتات)، فإن نمو الكائنات الحية والمحاصيل المائية في بيئة مائية مقترنة يمكن أن يكون مماثلا أو أعلى من ذلك. ووصف راكوسي (1989) محصول البلطي أعلى قليلا (البلطي نيلوتيكا، 46.8 كجم) في الأحياء المائية المقترنة على النقيض من الاستزراع السمكي المستقل (41.6 كجم) وزيادات طفيفة في محصول خس بيبي الصيفي (385.1 كجم) مقارنة بالإنتاج المائي النباتي (380.1 كجم). وسجل كناوس وآخرون (2018ب) أن علم الأحياء المائية زاد من نمو الكتلة الحيوية للبازيليكوم، ويرجع ذلك على ما يبدو إلى زيادة توليد أوراق النباتات (3550 ورقة في أكوابونيا) مقارنة بالزراعة المائية التقليدية (2393 ورقة). أثبتت شركة Delaide et al. (2016) أن العلاجات المائية المائية والخس المائية أظهرت نموًا نباتًا مماثلاً، في حين أن وزن التصوير للمحلول أكوابوني المكمل مع العناصر الغذائية أفضل أداء. وقد أبديت ملاحظات مماثلة من قبل غودديك وفيرمولين (2018). لاحظ ليمونين وسيريني (2017) زيادة في وزن الجذر ومساحة الأوراق ولون الأوراق في سلطة باتافيا (Lactuca sativa var. capitata) والخس الجليدي (L. sativa) مع المياه المعالجة المائية من C. gariepinus جنبا إلى جنب مع الأسمدة الإضافية. بعض النباتات مثل الخس (Lactuca sativa)، والخيار (Cucumis sativus) أو الطماطم (Solanum lycopersicom) يمكن أن تستهلك المواد الغذائية بشكل أسرع، ونتيجة لذلك زهرة في وقت سابق في أكوابونيكش مقارنة مع الزراعة المائية (Savidov 2005). كما أبلغ ساها وآخرون (2016) عن ارتفاع محصول الكتلة الحيوية النباتية في O. basilium بالاشتراك مع جراد البحر Procambarus spp. وانخفاض إخصاب نظام أكوابوني عند بدء التشغيل.
يتكون تصميم النظام الأساسي للأكوابونيكش المقترن من واحد أو أكثر من خزانات الأسماك، وحدة الترسيب أو المرطب، ركائز لنمو البكتيريا أو المرشحات الحيوية المناسبة ووحدة مائية لنمو النبات (الشكل 7.3). يتم توصيل هذه الوحدات بواسطة أنابيب لتشكيل دورة مياه مغلقة. في كثير من الأحيان، بعد الترشيح الميكانيكي والمرشح الحيوي، يتم استخدام حوض المضخة (مضخة واحدة أو نظام حلقة واحدة) والتي، باعتبارها أعمق نقطة في النظام، يضخ الماء مرة أخرى إلى خزانات الأسماك من حيث يتدفق عن طريق الجاذبية إلى وحدة المائية.
الشكل 7.3 تصميم النظام الفني الأساسي لنظام أكوابوني مقترن مع خزان السمك، والرواسب، والمرشح الحيوي، والوحدة المائية، والمستنقع حيث يتم ضخ المياه أو نقلها جوا مرة أخرى إلى خزانات الأسماك وتدفق عن طريق الجاذبية على طول المكونات
وتستخدم أنظمة أكوابونك المقترنة في نطاقات مختلفة. ويمكن استخدام مبدأ الحلقة المغلقة في النظم المنزلية (الصغيرة/الهوبي/الاقتران الخلفي)، ووحدات العرض (مثل الجدران الحية المقترنة)، والزراعة المائية التجارية (مع التربة)، تتراوح بين النظم الصغيرة/شبه التجارية إلى النظم الكبيرة (Palm et al. 2018). ومن التطورات الأخيرة في علم الأحياء المائية الإخصاب الجزئي الذي يعتمد على تحمل الأنواع السمكية. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي ذلك إلى ذروة المغذيات قصيرة الأجل في النظام ولكن يمكن تعويضها عن طريق احتفاظ النباتات بالمغذيات. وفي الأحياء المائية المقترنة، يجب تحقيق النسبة المثلى لمساحة الإنتاج (أو أحجام الأسماك) لوحدة الاستزراع المائي مع الطلب على العلف الناتج، فضلا عن كمية كافية من النباتات التي سيتم استزراعها في الوحدة المائية (منطقة الإنتاج النباتي). (للاطلاع على المناقشات المتعلقة بدور التبخر والنتح والإشعاع الشمسي داخل النظم، انظر الفصل [8](/المجتمع/المقالات/الفصل الثامن - نظم المياه المفكوكة) و [11](/المجتمع/المقالات/الفصول 11-أكوابونيكس-نظم النمذجة)). بالنسبة للحصى المائية، اقترح Rakocy (2012) كمحاولة أولى «مبادئ نسبة المكونات»، مع حجم تربية الأسماك من 1 msup3/sup من حجم خزان الأسماك إلى 2 msup3/sup وسائل الإعلام المائية من 3 إلى 6 سم الحصى البازلاء كقاعدة الإبهام. وفي نهاية المطاف، تحدد كمية الأسماك محصول المحاصيل في الأحياء المائية المقترنة. وبالإضافة إلى ذلك، يجب تكييف الظروف التقنية لوحدة تربية الأسماك وفقا لاحتياجات الأنواع المائية المزروعة.