12.5 लंबवत एक्वापोनिक्स

12.5.1 परिचय

जबकि एक्वापोनिक्स को अधिक टिकाऊ और उत्पादक तरीकों से खाद्य उत्पादन को बढ़ाने के लिए वैश्विक समाधान के हिस्से के रूप में देखा जा सकता है और जहां शहरी क्षेत्रों में अधिक भोजन बढ़ाना अब खाद्य सुरक्षा और वैश्विक खाद्य संकट (कॉनिग एट अल। 2016) के समाधान के हिस्से के रूप में पहचाना जाता है, एक्वापोनिक सिस्टम स्वयं बन सकते हैं वैकल्पिक बढ़ती प्रौद्योगिकियों को अपनाने और उभरती प्रौद्योगिकियों जैसे ऊर्ध्वाधर खेती और रहने वाली दीवारों (खांडकर और कोटज़ेन 2018) से सीखने के द्वारा अधिक उत्पादक और टिकाऊ। इसके अतिरिक्त अंतरिक्ष-कुशल होने के कारण, उन्हें शहरी क्षेत्रों में बेहतर एकीकृत किया जा सकता है।

विकसित दुनिया में तापमान को नियंत्रित करने के लिए अधिकांश एक्वापोनिक सिस्टम ग्रीनहाउस में रखे जाते हैं; उदाहरण के लिए उत्तरी यूरोप और उत्तरी अमेरिका में, सर्दियों के तापमान सर्दियों में और स्पेन, इटली, पुर्तगाल, ग्रीस और इज़राइल जैसे भूमध्य क्षेत्रों में बहुत ठंडा होते हैं, गर्मी का तापमान बहुत गर्म होता है। निश्चित रूप से नियंत्रित ग्रीनहाउस में बढ़ते भोजन में कई अतिरिक्त लाभ हैं, जैसे कि सापेक्ष आर्द्रता को नियंत्रित करने और वायु आंदोलन को नियंत्रित करने की क्षमता, संगरोध मछली के साथ-साथ रोगों से पौधों के साथ-साथ कीटों और संभावित रूप से पौधों को पौधों के विकास में सहायता के लिए COSUB2/उप जोड़ने में सक्षम होना। हालांकि, ग्रीनहाउस में बढ़ती उपज आसानी से लागत बढ़ा सकती है (ए) ग्रीनहाउस की पूंजी लागत (यूएस\ $350/एमएसयूपी 2/एसयूपी अर्नोल्ड 2017 का व्यापक अनुमान) और (बी) संबद्ध बुनियादी ढांचे जैसे माइक्रोक्रिल्ट नियंत्रण जिसमें हीटिंग और शीतलन प्रणाली और प्रकाश शामिल हैं। प्रारंभिक बुनियादी ढांचे की लागत के शीर्ष पर, विशिष्ट ग्रीनहाउस उत्पादन लागत भी होती है जिसमें हीटिंग और शीतलन के साथ-साथ प्रकाश व्यवस्था के लिए ऊर्जा/बिजली की आपूर्ति शामिल होती है।

इस तरह के वर्जिन द्वीप विश्वविद्यालय (UVI) प्रणाली (चित्र 12.1), डॉ जेम्स Rakocy और उनके सहयोगियों द्वारा डिजाइन के रूप में अधिकांश एक्वापोनिक सिस्टम, क्षैतिज टैंक या बेड बढ़ने का उपयोग करें, सब्जियों का उत्पादन करने के लिए पारंपरिक भूमि आधारित कृषि योग्य बढ़ते पैटर्न अनुकरण (खांडकर और Kotzen 2018)। दूसरे शब्दों में, प्रणाली पौधों की क्षैतिज पंक्तियों/सरणियों पर निर्भर करती है जो आमतौर पर कमर के स्तर तक बढ़ जाती है ताकि पौधे से संबंधित प्रबंधन कार्यों को आसानी से किया जा सके। रहने वाली दीवार और ऊर्ध्वाधर खेती प्रौद्योगिकियों में समानांतर विकास लगभग उसी समय उत्पन्न हुआ है जब एक्वापोनिक्स विकसित हुआ है और इसी तरह विकास के किशोर चरण में हैं। इसी तरह एक्वापोनिक्स में, जितना अधिक लोग शामिल हो जाते हैं, उत्पादकता बढ़ाने और लागत को कम करने के लिए सिस्टम और तकनीकी विकास में एक सहवर्ती वृद्धि होती है। मछली और निस्पंदन टैंक के लिए क्षैतिज बेड के बजाय ऊर्ध्वाधर बढ़ती प्रणालियों (ऊर्ध्वाधर खेती प्रणाली और रहने वाली दीवारों) का युग्मन संभवतः उत्पादकता बढ़ाने का एक प्रमुख तरीका है क्योंकि विशिष्ट में उत्पादित संख्याओं की तुलना में उगाए जाने वाले सब्जियों की संख्या में वृद्धि करना संभव होना चाहिए क्षैतिज बिस्तर एक्वापोनिक्स UVI एक्वापोनिक सिस्टम (चित्र 12.2) प्रति वर्ग मीटर लगभग 32 पौधों का उत्पादन (अल Hafedh एट अल 2008), प्रजातियों और खेती कि उगाया जाता है पर निर्भर करता है, लेकिन खांडकर और Kotzen (2018) नोट के रूप में, लगभग 96 पौधों प्रति वर्ग मीटर उगाया जा सकता है टेरापिया Urbana के बैक-टू-बैक तत्वों का उपयोग [1] LW प्रणाली है जो अधिक से अधिक तीन बार घनत्व है

अंजीर 12.2 एक ठेठ यूवीआई प्रणाली के योजनाबद्ध आरेख जो 2:1: 5 है मछली टैंक/फ़िल्टर/संयंत्र बढ़ते टैंक के अनुपात को दर्शाता है। इससे पता चलता है कि सबसे बड़ा क्षेत्र पौधों द्वारा अधीन है और यह इस क्षेत्र में है कि अंतरिक्ष बचत पर विचार किया जा सकता है। (खांडकर और कोटज़ेन 2018)

UVI क्षैतिज बढ़ती प्रणाली की तुलना में ‘। एक रूढ़िवादी अनुमान को क्षैतिज बेड में 64 पौधों में उगाए जाने वाले अधिकतम राशि को कम से कम दोगुना करना चाहिए। सलाद के साथ एक प्रयोग में (Lactuca sativa एल. सीवी। ‘लिटिल जेम’) क्षैतिज बेड और लगाए गए स्तंभों का उपयोग करते हुए, समान घनत्व पर लगाए गए, टूलियटोस एट अल। (2016) सुझाव देते हैं कि ‘वर्टिकल फर्मिंग सिस्टम (वीएफएस) क्षैतिज हाइड्रोपोनिक विकास प्रणालियों (और) के लिए एक आकर्षक विकल्प प्रस्तुत करता है जो उपज में और वृद्धि को शामिल करके हासिल किया जा सकता है वीएफएस ‘में कृत्रिम प्रकाश व्यवस्था।

** लंबवत खेती प्रणाली (वीएफएस) **

ऊर्ध्वाधर प्रणालियों के लिए विशिष्ट आवश्यकताओं पर चर्चा करने से पहले हमें उपलब्ध प्रणालियों के प्रकारों पर चर्चा करने की आवश्यकता है। वीएफएस में तीन मुख्य सामान्य प्रकार हैं (चित्र 12.3):

1। स्टैक्ड क्षैतिज बेड: केवल एक क्षैतिज बिस्तर बढ़ने के बजाय, फर्श को स्तरों में अलमारियों की तरह रखा जाता है। इस व्यवस्था का मतलब है कि ग्रीनहाउस में, केवल ऊपरी बिस्तर को सीधे प्राकृतिक प्रकाश का सामना करना पड़ेगा और सभी स्तरों पर पूरक प्रकाश प्रदान करने की आवश्यकता है। यह आमतौर पर ऊपर बढ़ने बिस्तर के नीचे सीधे से प्रदान किया जाता है। सिद्धांत रूप में इसका मतलब यह हो सकता है कि बढ़ते बिस्तरों को ग्रीनहाउस की अनुमति के रूप में उच्च रखा जा सकता है, लेकिन निश्चित रूप से ऊंचाई पर बढ़ती चीजों का मतलब है कि रोपण, रखरखाव और कटाई सहित सिस्टम के प्रबंधन में अधिक कठिनाई, पोषक तत्व युक्त पानी पंप करने के लिए कैंची लिफ्टों और अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है सभी स्तरों के लिए। ब्राइट एग्रोटेक (स्टोरी 2015) के अनुसार, चार स्तरों तक लाभदायक है और इसके ऊपर कुछ भी लाभहीन है। मंजिला (2015) आगे नोट करता है कि जब एक कैंची लिफ्ट की आवश्यकता होती है तो दूसरे, तीसरे और चौथे स्तर पर श्रम 25% बढ़ जाता है (चित्र 12.3, चित्रण ए)।

अंजीर 12.3 लंबवत खेती प्रणाली और उनकी प्रकाश व्यवस्था

2। कार्यक्षेत्र टॉवर सिस्टम (VTS): कार्यक्षेत्र टॉवर सिस्टम एक कंटेनर या खड़ी मॉड्यूल की श्रृंखला के भीतर खड़ी सरणियों में पौधों whichgrow प्रणालियों शामिल। सिस्टम के आधार पर, पौधों को एक दिशा का सामना करना पड़ रहा है या यदि, उदाहरण के लिए, वे एक ट्यूब जैसी रूप में लगाए जाते हैं, तो उन्हें किसी भी दिशा का सामना करने की व्यवस्था की जा सकती है। एक ऊर्ध्वाधर सरणी प्रणाली का एक उदाहरण, जहां पौधों को एक ही दिशा में सामना करना पड़ रहा है, ज़िपग्राउसटम/एसयूपी है जो या तो पंक्तियों में लटका या समर्थित हैं (चित्र 12.3, चित्रण बी 1)। बीच की पंक्तियां लगभग 0.5 मीटर (20 इंच) हैं। अधिक त्रि-आयामी तरीके से बढ़ते हुए स्टैक्ड सिस्टम या ट्यूबलर सिस्टम में होता है जो अधिक पौधों को उगाए जाने की अनुमति देता है, लेकिन प्रकाश अधिक जटिल है (चित्र 12.3, चित्रण बी 2)।

3। कदम रखा tiers: इन प्रणालियों कठोर या चलती संयंत्र troughs होते हैं। सिंगापुर में स्काईग्रीन्स वीएफएस एक घूर्णन गर्त प्रणाली का उपयोग करता है जो गर्त को ऊपर और प्रकाश में ले जाता है। अतिरिक्त प्राकृतिक प्रकाश नीचे और कम की ओर अधिक महत्वपूर्ण है (चित्र 12.3, चित्रण सी 1)। अन्य स्तरीय प्रणालियों को कदम रखा जाता है ताकि प्रत्येक स्तर के ऊपर से प्रकाश के साथ एक अबाधित इंटरफ़ेस हो, चाहे यह ग्रीनहाउस छत या कृत्रिम प्रकाश से प्राकृतिक प्रकाश हो। लेकिन लोगों को पौधों तक पहुंचने के लिए इन प्रणालियों को काफी कम होना चाहिए (चित्र 12.3, चित्रण सी 2)।

** रहने वाले दीवारों**

ग्रीनविच विश्वविद्यालय, लंदन (खांडकर और कोटज़ेन 2018) में कई परीक्षण प्रणालियों को छोड़कर एक्वापोनिक्स में रहने वाली दीवारों का उपयोग अभी तक नहीं किया गया है। जबकि अधिकांश वीएफएस पोषक फिल्म तकनीक (एनएफटी) का उपयोग चैनल या encapsulated खनिज ऊन ब्लॉक विकसित करते हैं, एलडब्ल्यू कभी-कभी बर्तन या गर्त में मिट्टी के प्रकार के सबस्ट्रेट्स का भी उपयोग करते हैं, जो rooting माध्यम प्रदान करते हैं। जबकि यह सजावटी पौधों के साथ-साथ सब्जियों और जड़ी बूटियों के बढ़ने के लिए ठीक है, जब मछली के टैंकों के साथ मिलकर, सिस्टम में मिट्टी के किसी भी अतिरिक्त प्रणाली के माइक्रोबियल चरित्र को जटिल बना सकते हैं और मछली के लिए हानिकारक हो सकते हैं। हालांकि यह अज्ञात है और अनुसंधान की आवश्यकता है। ग्रीनविच विश्वविद्यालय (खांडकर और कोटज़ेन 2018) में किए गए प्रयोगों से संकेत मिलता है कि कई एकल, निष्क्रिय substrates से परीक्षण किया जाता है (हाइड्रोलीका, perlite, पुआल, Sphagnum काई, खनिज ऊन और नारियल फाइबर सहित), नारियल फाइबर और फिर खनिज ऊन रूट प्रवेश के मामले में बेहतर थे और सलाद में जड़ वृद्धि (Lactuca sativa)।

** लंबवत वी क्षैतिज: कारक माना जाना चाहिए**

क्षैतिज बढ़ने की तुलना में ऊर्ध्वाधर बढ़ने के लाभों (उत्पादकता और स्थिरता) की तुलना करते समय चार प्रमुख पहलुओं को ध्यान में रखा जाना चाहिए। ये (1) अंतरिक्ष, (2) प्रकाश, (3) ऊर्जा और (4) जीवन चक्र लागत हैं।

1। स्पेस_

उत्पादन को लंबवत रूप से विकसित करने में सक्षम होने के लाभों को वापस करने के लिए, अंतरिक्ष की मात्रा के साथ संतुलित किया जाना चाहिए जो प्रकाश व्यवस्था के प्रसार के साथ-साथ प्रबंधन और रखरखाव के लिए आवश्यक पंक्ति स्थान प्रदान करने के लिए आवश्यक है। हाइड्रोपोनिक सिस्टम में एक पंक्ति की चौड़ाई भिन्न होती है। जैसा कि मानक ZipGrowsUPTM/SUP प्रणाली लगभग 0.5 मीटर है, जबकि बढ़ते टमाटर और खीरे के लिए सामान्य पंक्ति चौड़ाई हाइड्रोपोनिक 0.9 से 1.2 मीटर (बैजरी-पार्कर और जेम्स 2010) से भिन्न होती है। इस तरह के तुलसी के रूप में सलाद और जड़ी बूटियों के रूप में छोटे पौधों बढ़ रही है, संकरा पंक्तियों के लिए अनुमति दे सकते हैं, लेकिन निश्चित रूप से पंक्ति चौड़ाई सुनिश्चित करना चाहिए कि उत्पादन ट्रॉलियों और कैंची लिफ्टों के रूप में वस्तुओं चलती द्वारा समझौता नहीं है। खड़ी बढ़ने के साथ एक महत्वपूर्ण मुद्दा यह संघर्ष है जो निश्चित पंक्तियों और निश्चित प्रकाश व्यवस्था के बीच होता है, जिसे रोपण facades के बीच की पंक्तियों में स्थित होना चाहिए। ये रोशनी लोगों के आंदोलनों में बाधा डालती है और इस प्रकार या तो रोशनी (i) बढ़ती संरचना का हिस्सा होना चाहिए या (ii) वापस लेने योग्य या चलने योग्य होना चाहिए, ताकि श्रमिक आसानी से कार्य कर सकें, या (iii) रोपण संरचनाएं चल रही हैं और रोशनी स्थिर रहती हैं।

2। लाइटंग_

सब्जियों और अन्य पौधों का ग्रीनहाउस उत्पादन विशिष्ट स्थानिक व्यवस्थाओं पर भरोसा करता है जो रोपण, विकास के माध्यम से प्रबंधन और फिर कटाई की अनुमति देता है। स्थानिक व्यवस्था पौधों के प्रकार और मशीनीकरण के प्रकार पर निर्भर करती है जो स्थापित है। इसके अतिरिक्त, बढ़ती कुशलता से विभिन्न प्रकार के अतिरिक्त प्रकाश के पूरक पर निर्भर करती है, जिनके पास अपने स्वयं के पेशेवर और विपक्ष हैं। सामान्य तौर पर ये रोशनी क्या करती है, पौधों के विकास और फलों या फूलों के उत्पादन के लिए विशिष्ट तरंग दैर्ध्य प्रदान करती है। हालांकि यह क्षैतिज रूप से उगाए जाने वाले समान रूप से हल्के पौधों के लिए अपेक्षाकृत सरल और अधिक आम है, यह एक ऊर्ध्वाधर सतह को समान रूप से प्रकाश देने की चुनौती है।

प्रकाश के प्रकार के संबंध में, कई उत्पादक चले गए हैं या एल ई डी (प्रकाश उत्सर्जक डायोड) स्थापित करने के लिए परीक्षा रहे हैं, उनकी लंबी उम्र के कारण, 50,000 घंटे या उससे अधिक (गुप्ता 2017) तक, उनकी कम बिजली आवश्यकताओं और लागत में उनकी हाल ही में कमी। Virsile एट अल। गुप्ता (2017) में ध्यान दें कि ग्रीनहाउस में एलईडी लाइटिंग के _अधिकांश अनुप्रयोग उच्च फोटॉन दक्षता वाले लाल और नीले तरंगदैर्ध्य के संयोजन का चयन करते हैं लेकिन हरे और सफेद रोशनी में पर्याप्त मात्रा में हरे तरंगदैर्ध्य होते हैं, पौधों पर सकारात्मक शारीरिक प्रभाव पड़ता है। हालांकि, नीले और लाल रोशनी का संयोजन एक बैंगनी-ग्रे छवि बनाता है, और इससे पौधे के स्वास्थ्य के दृश्य मूल्यांकन में बाधा आती है। चुना तरंगदैर्ध्य का प्रकार जटिल है और पौधे के जीवन में विभिन्न चरणों में लाभ हो सकता है और यहां तक कि खेती के अनुसार, उदाहरण के लिए, सलाद। लाल पत्ते वाले लेट्टस, उदाहरण के लिए, नीले एलईडी प्रकाश व्यवस्था का जवाब देते हैं, जिससे उनकी रंजकता बढ़ जाती है (गुप्ता 2017 में Virsile एट अल।) इसके अतिरिक्त, नीली एलईडी प्रकाश हरी सब्जियों की पोषण गुणवत्ता में सुधार कर सकती है, नाइट्रेट सामग्री को कम कर सकती है, एंटीऑक्सिडेंट और फेनोलिक और अन्य फायदेमंद यौगिकों को बढ़ा सकती है। प्रकाश स्पेक्ट्रा स्वाद, आकार और बनावट को भी प्रभावित करता है (गुप्ता 2017 में Virsile एट अल।) एलईड की लागत में काफी कमी आई है और एल ई डी की प्रभावकारिता में वृद्धि हुई है, इसलिए निवेश पर ब्रेक-एवन रिटर्न टाइम कम हो गया है (गुप्ता 2017 में बगबी)।

पाठ्यक्रम की अन्य रोशनी मौजूद है और इसमें फ्लोरोसेंट प्रकाश, धातु हलाइड (एमएच) प्रकाश और उच्च दबाव सोडियम (एचपीएस) प्रकाश व्यवस्था शामिल है। ऊर्ध्वाधर खेती और रहने वाली दीवारों के साथ उपयोग की जाने वाली प्रकाश व्यवस्था का प्रकार पैमाने और स्थान के आधार पर काफी भिन्न होता है। कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट लैंप (सीएफएल) अपेक्षाकृत पतले होते हैं और आसानी से छोटे स्थानों में फिट हो सकते हैं, लेकिन ट्यूबों के माध्यम से वर्तमान को विनियमित करने के लिए उन्हें एक अपरिवर्तनीय गिट्टी की आवश्यकता होती है। सीएफएल केवल एक तापदीप्त बल्ब का 20 -30% उपयोग करते हैं और वे छह से आठ गुना अधिक समय तक चलते हैं लेकिन वे एल ई डी की तुलना में लगभग 50% कम कुशल हैं। वे अब तक बढ़ने रोशनी के तीन प्रमुख प्रकार के सबसे सस्ता द्वारा कर रहे हैं। एचपीएस 75 साल से अधिक पुरानी है और ग्लास के नीचे बढ़ने के लिए अच्छी तरह से स्थापित है, लेकिन वे बहुत गर्मी उत्पन्न करते हैं और इस प्रकार ऊर्ध्वाधर खेती और रहने वाली दीवारों के लिए उपयुक्त नहीं हैं, जहां पौधों के करीब प्रकाश को वितरित करने की आवश्यकता होती है। एलईडी द्वारा उत्पादित गर्मी रोशनी बढ़ती है, दूसरी तरफ, न्यूनतम है। हालांकि लागत अन्य दो प्रकारों से अधिक है, और एलईड के दीर्घकालिक जोखिम के लिए आंखों की सुरक्षा की आवश्यकता होती है क्योंकि प्रकाश स्पेक्ट्रा के दीर्घकालिक जोखिम आंखों के लिए हानिकारक हो सकता है। वीएफएस इकाइयों की व्यवस्था प्रकाश व्यवस्था को निर्देशित करेगी लेकिन पूरी तरह से ये एल ई डी द्वारा जलाया जाता है। रहने वाली दीवारों को प्रकाश देने की विधि दीवार की ऊंचाई पर निर्भर करेगी। लंबा दीवार अधिक कठिन सतह पर एक भी फैल लागू करने के लिए है, हालांकि यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस्तेमाल की जाने वाली रोशनी की संख्या क्षैतिज बढ़ने बेड में इस्तेमाल किया उन लोगों के लिए अलग नहीं होना चाहिए और अगर दीवार लंबा है तो रोशनी कंपित करने की आवश्यकता हो सकती है। चूंकि अधिकांश जीवित दीवारें सौंदर्य उद्देश्यों के लिए स्थित हैं, प्रकाश व्यवस्था को यथासंभव रखा जाना चाहिए, रास्ते से बाहर होना चाहिए और प्रकाश व्यवस्था को न केवल पौधों के विकास और स्वास्थ्य के लिए पर्याप्त प्रकाश प्रदान करना है, बल्कि यह भी कि पौधे अच्छे दिखते हैं (चित्र 12.4)।

अंजीर 12.4 एक 4-मीटर लंबा, 5-मीटर लंबी रहने वाली दीवार को छह उच्च दक्षता वाले निर्वहन लैंप के साथ पर्याप्त रूप से जलाया जा सकता है। ध्यान दें कि इन को न केवल विकास के लिए पर्याप्त प्रकाश प्रदान करने के लिए चुना गया था बल्कि यह भी कि रहने वाली दीवार में पौधे अच्छे लगेंगे। (ग्रीनविच लिविंग वॉल विश्वविद्यालय। स्रोत: बेंज Kotzen)

एलईडी तकनीक में प्रगति, जहां प्रकाश आवृत्तियों और तीव्रता को व्यक्तिगत प्रजातियों और किस्मों के साथ-साथ उनके विभिन्न जीवन चक्रों के अनुरूप बनाया जा सकता है, इसका मतलब है कि निकट भविष्य में एल ई डी पसंद की तकनीक बन जाएगा। यह लागत में कटौती से अतिरिक्त रूप से बढ़ाया जाएगा।

3। एनर्जी_

वीएफएस के साथ-साथ एलडब्ल्यू के लिए प्रकाश व्यवस्था के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होने की संभावना है क्योंकि ऊर्ध्वाधर सतहों पर भी प्राकृतिक प्रकाश प्राप्त नहीं किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त सिंचाई के लिए अधिक पंपिंग शक्ति की आवश्यकता होगी और यह वीएफएस या एलडब्ल्यू की ऊंचाई के सापेक्ष होगी।

4। तुलनात्मक जीवन चक्र विश्लेषण (एलसीए) _

जबकि एक्वापोनिक्स के जीवन चक्र विश्लेषण और एक्वापोनिक सिस्टम के विभिन्न पहलुओं पर किए गए कई अध्ययन हैं, वहां कोई तुलनात्मक अध्ययन नहीं है जो क्षैतिज एक्वापोनिक्स बनाम लंबवत तुलना करते हैं। यह अभी तक किया जाना है। हम एक बिंदु है जहां ऊर्ध्वाधर aquaponics आगे परीक्षण और अनुसंधान और समय ऊर्ध्वाधर aquaponics, जो जोड़ों ऊर्ध्वाधर खेती प्रणाली या मछली टैंक और निस्पंदन इकाइयों के साथ रहने वाली दीवार प्रणाली, और अधिक मुख्यधारा बनने की संभावना है, जब तक इन लाभदायक हो सकता है और टिकाऊ।