حسابات المكونات ونسبها

يجب أن تكون أنظمة Aquaponic متوازنة. تحتاج الأسماك (وبالتالي تغذية الأسماك) إلى توفير المغذيات الكافية للنباتات؛ تحتاج النباتات إلى تصفية المياه للأسماك. و يحتاج المرشح الحيوي إلى أن يكون كبيرا بما يكفي لمعالجة جميع نفايات الأسماك, و هناك حاجة إلى كمية كافية من المياه لتعميم هذا النظام. هذا التوازن يمكن أن يكون من الصعب تحقيقه في نظام جديد، ولكن هذا القسم يوفر حسابات مفيدة لتقدير أحجام كل مكون من المكونات.

مساحة زراعة النباتات وكمية علف الأسماك وكمية الأسماك

الطريقة الأكثر نجاحًا لتحقيق التوازن بين النظام المائي هي استخدام نسبة معدل التغذية الموصوفة في القسم 2.1.4. وهذه النسبة هي أهم عملية حساب للأحياء المائية بحيث يمكن للأسماك والنباتات أن تزدهر بشكل تكافلي داخل النظام البيئي المائي.

وتقدر النسبة كمية العلف السمكية التي يجب إضافتها كل يوم إلى النظام، ويتم حسابها على أساس المساحة المتاحة لنمو النبات. وتعتمد هذه النسبة على نوع النبات الذي يزرع؛ فالخضروات المثمرة تتطلب حوالي الثلث من العناصر الغذائية أكثر من الخضر الورقية لدعم الزهور وتنمية الفاكهة. ويؤثر نوع الأعلاف أيضًا على نسبة معدل الأعلاف، وتفترض جميع الحسابات المقدمة هنا أن تغذية الأسماك القياسية في الصناعة تحتوي على نسبة 32 في المائة من البروتين.

| النباتات الخضراء المورقة | **الخضروات المثمرة ** | | — | — | | 40-50 غرام من علف الأسماك لكل متر مربع يوميا | 50-80 غرام من علف الأسماك لكل متر مربع في اليوم |

الخطوة الأولى الموصى بها في الحساب هي تحديد عدد النباتات المطلوبة. في المتوسط، يمكن زراعة النباتات عند كثافة الزراعة الموضحة أدناه (الشكل 8.1). و هذه الأرقام ليست سوى متوسطات, و توجد متغيرات كثيرة تبعا لنوع النبات و حجم الحصاد, ول ذلك لا ينبغي استخدامها إلا كمبادئ توجيهية.

| النباتات الخضراء المورقة | **الخضروات المثمرة ** | | — | — | | 20-25 نباتات لكل متر مربع | 4-8 نباتات لكل متر مربع |

وبمجرد اختيار العدد المطلوب من النباتات، يصبح من الممكن تحديد مقدار المساحة المتنامية المطلوبة، وبالتالي يمكن تحديد كمية علف الأسماك التي ينبغي إضافتها إلى النظام كل يوم.

وبمجرد حساب كميات المساحة المستزرعة وعلف الأسماك، يمكن تحديد الكتلة الحيوية للأسماك اللازمة لأكل هذه العلف السمكية. الأسماك المختلفة الحجم لها متطلبات وأنظمة تغذية مختلفة، وهذا يعني أن العديد من الأسماك الصغيرة تأكل بقدر عدد قليل من الأسماك الكبيرة. ومن حيث موازنة الوحدة المائية، فإن العدد الفعلي للأسماك ليس بنفس أهمية الكتلة الحيوية الكلية للأسماك الموجودة في الخزان. في المتوسط، بالنسبة للأنواع التي نوقشت في القسم 7-4، سوف تستهلك الأسماك 1-2 في المئة من وزن الجسم يوميا خلال مرحلة النمو. هذا يفترض أن الأسماك أكبر من 50 غرام لأن الأسماك الصغيرة تأكل أكثر من الأسماك الكبيرة، كنسبة مئوية من وزن الجسم.

| معدل تغذية الأسماك | | — | | 1-2٪ من إجمالي وزن الجسم يوميا |

يوضح المثال أدناه كيفية إجراء هذه المجموعة من الحسابات، وتحديد أنه من أجل إنتاج 25 رأسا من الخس في الأسبوع، يجب أن يكون نظام أكوابوني 10-20 كجم من الأسماك، وتغذية 200 غرام من الأعلاف يوميا، ولها مساحة متزايدة من 4 م². الحسابات هي كما يلي:

الخس يتطلب 4 أسابيع للنمو بمجرد زرع الشتلات في النظام، ويتم حصاد 25 رأسا في الأسبوع، لذلك:

كل 25 رؤساء الخس تتطلب 1 M2 من المساحة المتنامية، وبالتالي:

كل متر مربع من مساحة النمو يتطلب 50 غرام من علف الأسماك يوميا، وبالتالي:

الأسماك (الكتلة الحيوية) في نظام ما تأكل من 1 إلى 2 في المائة من وزن الجسم يوميا،

لذلك:

على الرغم من أنها مفيدة للغاية، فإن نسبة التغذية هذه ليست سوى دليل، خاصة بالنسبة للوحدات الصغيرة الحجم. وهناك العديد من المتغيرات التي تنطوي عليها هذه النسبة، بما في ذلك حجم ونوع الأسماك، ودرجة حرارة المياه، ومحتوى البروتين من الأعلاف، ومتطلبات المغذيات للنباتات، والتي قد تتغير بشكل كبير خلال موسم النمو. وقد تتطلب هذه التغييرات من المزارع تعديل معدل التغذية.

اختبار الماء للنيتروجين يساعد على تحديد ما إذا كان النظام لا يزال في التوازن. إذا كانت مستويات النترات منخفضة جدا (أقل من 5 ملغم/لتر)، ثم زيادة ببطء معدل التغذية يوميا دون الإفراط في تغذية الأسماك. إذا كانت مستويات النترات مستقرة، فقد يكون هناك نقص في العناصر الغذائية الأخرى، وقد تكون هناك حاجة إلى مكملات خاصة للكالسيوم والبوتاسيوم والحديد. و إذا كانت مستويات النترات آخذة في الازدياد, فسيكون من الضروري تبادل المياه بين الحين و الآخر مع ارتفاع النترات فوق 150 ملغم/لتر. و تشير زيادة مستويات النترات إلى أن تركيز العناصر الغذائية الأساسية الأخرى كاف.

حجم المياه

ويكتسي حجم المياه أهمية بالغة بالنسبة لجانب الاستزراع المائي في الأحياء المائية. وتؤثر كثافات التخزين المختلفة على نمو الأسماك وصحتها، وهي واحدة من الأسباب الجذرية الأكثر شيوعاً لإجهاد الأسماك. ومع ذلك، فإن إجمالي حجم المياه لا يؤثر على المكون المائي، إلا أنه مع كميات كبيرة من المياه يستغرق وقتا أطول للمياه لتراكم تركيز المغذيات كبيرة خلال ركوب الدراجات الأولية. وبالتالي، إذا كان حجم ماء كبير نسبياً للوحدة، فإن التأثير الوحيد هو أن الوصول إلى التركيزات الغذائية المثلى للنباتات سيستغرق وقتاً أطول. وتساعد كميات المياه الكبيرة على التخفيف من التغيرات في نوعية المياه، ولكنها قد تخفي المشاكل لفترة أطول. تتميز طريقة DWC دائمًا بحجم مياه إجمالي أعلى من أسِرّة NFT أو الوسائط.

ويبلغ الحد الأقصى الموصى به لكثافة التخزين 20 كيلوغراما من الأسماك لكل 000 1 لتر من الماء (خزان السمك). تحتوي الوحدات الصغيرة الموصوفة في هذا المنشور على حوالي 000 1 لتر من الماء وينبغي أن تحتوي على ما يتراوح بين 10 و 20 كيلوغراما من الأسماك. تتطلب كثافات التخزين الأعلى تقنيات تهوية أكثر تطوراً للحفاظ على مستويات DO مستقرة للأسماك، فضلاً عن نظام ترشيح أكثر تعقيداً للتعامل مع النفايات الصلبة. ويوصى بشدة بألا يتجاوز المزارعون الجدد الأكوابونيون كثافة التخزين البالغة 20 كيلوغراما لكل 000 1 لتر. وهذا هو الحال بشكل خاص عندما لا يكون الإمداد المستمر بالكهرباء مضموناً، لأن انقطاع قصير يمكن أن يقتل جميع الأسماك في غضون ساعة بكثافة تخزين عالية. وتنطبق نفس كثافة التخزين هذه على أي خزان بحجم أكبر من 500 لتر؛ ببساطة استخدم هذه النسبة لحساب الحد الأقصى لكثافة التخزين لحجم معين من الماء. وإذا كان الصهريج أصغر من 500 لتر، خفض كثافة التخزين إلى النصف، أو كيلوغرام واحد لكل 100 لتر، على الرغم من أنه لا يوصى بزراعة الأسماك لاستهلاكها في خزان أقل من 500 لتر. كمرجع، متوسط البلطي يزن 500 غرام في حجم الحصاد و 50 غرام في حجم التخزين.

| كثافة تخزين الأسماك | | — | | 10-20 كغم من الأسماك لكل 000 1 لتر من الماء |

متطلبات الترشيح - فلتر بيولوجي وفاصل ميكانيكي

يتم تحديد كمية الترشيح الحيوي اللازمة في أكوابونيكش من كمية الأعلاف التي تدخل النظام يوميا. والاعتبار الرئيسي هو نوع مادة المرشح الحيوي ومساحة سطح تلك الوسيلة. وكلما كانت مساحة السطح أكبر، كلما كانت المستعمرة البكتيرية أكبر التي يمكن استضافتها ويتم تحويل الأمونيا بشكل أسرع إلى نترات. يتم توفير نسبتين، إحداهما للحصى البركاني الموجود في أسرة الوسائط، والأخر لBioballs® الموجود في وحدات NFT وDWC. وينبغي اعتبار هذا الحساب الحد الأدنى، والترشيح الحيوي الزائد لا يضر النظام بل يجعل النظام أكثر مرونة ضد المسامير الأمونيا والنتريت. يجب أن تكون المرشحات الحيوية كبيرة الحجم إذا كان يشتبه في أن درجات الحرارة المنخفضة يمكن أن تؤثر على النشاط البكتيري. يحتوي الملحق 4 على مزيد من المعلومات حول تحجيم الفلاتر الحيوية وحساب الحجم المطلوب.

| **مادة الفلتر الحيوي | **مساحة سطح محددة (متر²/متر مكعب) ** | **الحجم المطلوب (لتر/غرام من الأعلاف) ** | | — | — | | الحصى البركاني | 300 | 1 | | بيوبالس® | 600 | 0.5 |

يجب أن يكون حجم الفاصل الميكانيكي على أساس حجم الماء. بشكل عام، يجب أن يكون للفاصل الميكانيكي حجم 10-30 في المئة من حجم خزان السمك. وهناك حاجة إلى مرشحات ميكانيكية لكل من نظامي NFT وDWC، بالإضافة إلى أنظمة أغطية الوسائط ذات الكثافة العالية للتخزين (\ > 20 كجم/000 1 لتر).

ملخص حسابات المكونات

• توفر نسبة معدل الأعلاف وسيلة لتحقيق التوازن بين مكونات النظام المائي، ولحساب مساحة الزراعة، وعلف الأسماك، والكتلة الحيوية للأسماك.

• نسبة معدل التغذية لأكوابونيكش:

• 40-50 غرام من الأعلاف اليومية لكل متر مربع (الخضر الورقية)؛

• 50-80 غرام من الأعلاف اليومية لكل متر مربع (الخضروات المثمرة).

• معدل تغذية الأسماك: 1-2 في المئة من وزن الجسم يوميا.

• كثافة تخزين الأسماك: 10-20 كجم/000 1 لتر.

• حجم الترشيح الحيوي:

• لتر واحد لكل غرام من الأعلاف اليومية (رماد في أسرة وسائط الإعلام)

• ½ لتر لكل غرام من الأعلاف اليومية (Bioballs® في NFT وDWC)

ويلخص الجدول 8-1 الأرقام والنسب الرئيسية لتصميم وحدات وسائط الإعلام الصغيرة الحجم، وNFT، وDWC. ومن المهم أن ندرك أن الأرقام ليست سوى أدلة لأن عوامل خارجية أخرى (مثل الظروف المناخية، والحصول على إمدادات ثابتة من الكهرباء) قد تغير التصميم على الأرض. يرجى ملاحظة الحواشي الواردة أدناه في الجدول التي تشرح الأرقام وإمكانية تطبيق كل عمود لكل طريقة أكوابونية.

الجدول 8.1

######## دليل تصميم النظام العملي للوحدات المائية الصغيرة

ملاحظات:

^{1 -} وتستند كثافة الأسماك الموصى بها إلى الحد الأقصى لكثافة التخزين البالغ 20 كجم/000 1 لتر. كثافات أعلى ممكنة مع مزيد من التهوية والترشيح الميكانيكي، ولكن هذا لا ينصح للمبتدئين.

^{2 -} معدل التغذية الموصى به هو 1 في المئة من وزن الجسم يوميا للأسماك التي تزيد عن 100 غرام من كتلة الجسم. نسبة معدل التغذية هي: 40-50 جم/م² للخضر الورقية؛ و 50-80 جم/م² للخضروات المثمرة.

^{3 -} يجب أن تكون أحجام الفاصل الميكانيكي والمرشح الحيوي 10-30 في المائة من إجمالي حجم خزان الأسماك. في الواقع، يعتمد اختيار الحاويات على حجمها وتكلفتها وتوافرها. فالمرشحات الحيوية مطلوبة فقط لوحدات NFT وDWC؛ فالفواصل الميكانيكية قابلة للتطبيق على وحدات NFT ووحدات DWC ووحدات قاع الوسائط التي تزيد كثافة سمكها عن 20 كجم/000 1 لتر.

^{4 -} تفترض هذه الأرقام أن البكتيريا في الظروف المثلى طوال الوقت. إذا لم يكن الأمر كذلك، لفترة معينة (الشتاء)، قد تحتاج وسائط الترشيح الإضافية إلى إضافتها كمخزن مؤقت. يتم توفير قيم مختلفة لوسائط الترشيح الحيوي الأكثر شيوعًا بناءً على مساحة سطحها المحددة.

^{5 -} الأرقام الخاصة بمساحة زراعة النباتات تشمل فقط الخضر الورقية. الخضروات المثمرة سيكون لها مساحة أقل قليلا.

• المصدر: منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، 2014، كريستوفر سمرفيل، موتي كوهين، إدواردو بانتانيلا، أوستن ستانكوس، أليساندرو لوفاتيلي، إنتاج الأغذية المائية الصغيرة، http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. مستنسخة بإذن *