5.3 सामान्य सिद्धांत

हालांकि एक्वापोनिक्स की परिभाषा पूरी तरह से हल नहीं हुई है, फिर भी कुछ सामान्य सिद्धांत हैं जो एक्वापोनिक विधियों और प्रौद्योगिकियों की व्यापक श्रृंखला से जुड़े हैं।

उद्यम के दो मुख्य उत्पादों (यानी मछली और पौधे बायोमास) का उत्पादन करने के लिए एक्वापोनिक सिस्टम में जोड़े गए पोषक तत्वों का उपयोग करना प्रौद्योगिकी के साथ जुड़े एक महत्वपूर्ण और साझा पहला सिद्धांत है (Rakocy और Hargreaves 1993; डेलाइड एट अल। 2017)। उन पोषक तत्वों का एक उच्च प्रतिशत देखने के लिए एक प्रणाली में पोषक तत्वों (जो धन, समय और मूल्य के मामले में निहित लागत के अधिकारी) को जोड़ने में कोई उपयोग नहीं है प्रक्रियाओं, आवश्यकताओं या परिणामों में विभाजित किया जाता है जो सीधे मछली और पौधों से जुड़े नहीं हैं उत्पादित, या किसी भी मध्यस्थ जीवन रूप हैं जो मछली और पौधों (यानी सूक्ष्मजीव - बैक्टीरिया, कवक, आदि) द्वारा पोषक तत्वों का उपयोग करने में सहायता कर सकते हैं। (लेनर्ड 2017)। इसलिए, संभवतः एक्वापोनिक्स से जुड़े सबसे महत्वपूर्ण सामान्य सिद्धांत मछली और पौधों दोनों के अनुकूलित उत्पादन को प्राप्त करने के लिए यथासंभव प्रभावी रूप से लागू पोषक तत्वों का उपयोग करना है।

प्रश्न में एक्वापोनिक प्रणाली की पानी की आवश्यकता पर भी यही तर्क लागू किया जा सकता है; फिर, सिस्टम में जोड़ा गया पानी मुख्य रूप से मछली और पौधों द्वारा उपयोग किया जाना चाहिए और यथासंभव कुशलता से उपयोग किया जाना चाहिए और प्रक्रियाओं, जीवन रूपों या परिणामों को रिसाव करने की अनुमति नहीं है जो सीधे नहीं हैं मछली और पौधे के उत्पादन से जुड़े हैं या आसपास के वातावरण (लेनर्ड 2017) पर प्रभाव डाल सकते हैं।

वास्तविक शब्दों में, पोषक तत्वों और पानी का कुशल उपयोग कई डिजाइन सिद्धांतों की ओर जाता है जो व्यापक रूप से एक्वापोनिक विधि पर लागू होते हैं:

1। एक्वापोनिक्स का सबसे महत्वपूर्ण सिद्धांत पौधों के लिए एक सिद्धांत पोषक तत्व स्रोत के रूप में मछली द्वारा उत्पादित कचरे का उपयोग करना है। वास्तव में, यह एक्वापोनिक्स का पूरा विचार है और इसलिए विधि के लिए पहला ऑर्डर ड्राइवर होना चाहिए। Aquaponics ऐतिहासिक रूप से मछली जलीय कृषि कचरे का उपयोग कर पौधों को विकसित करने के लिए एक प्रणाली के रूप में परिकल्पित किया गया था ताकि उन जलीय कृषि कचरे के कम पर्यावरणीय प्रभाव पड़ा और पर्यावरण विधायी को पूरा करने के लिए एक संबद्ध लागत के साथ एक परेशानी अपशिष्ट उत्पाद के बजाय एक सकारात्मक और लाभदायक वस्तु के रूप में देखा गया आवश्यकताओं (Rakocy और Hargreaves 1993; प्यार एट अल. 2015ए, बी)।

2। सिस्टम डिजाइन को मछली रखने और पौधे की संस्कृति प्रौद्योगिकियों के उपयोग को प्रोत्साहित करना चाहिए जो स्वाभाविक रूप से तेज या विनाशकारी रूप से पानी या पोषक तत्वों के संसाधनों का उपयोग नहीं करते हैं। उदाहरण के लिए, मिट्टी के तालाबों का उपयोग करने के आधार पर मछली रखने वाले घटकों को निराश किया जाता है, क्योंकि मिट्टी के तालाब में संबंधित मछली और पौधों को अनुपलब्ध पानी और पोषक तत्व संसाधनों का उपयोग करने और बनाने की क्षमता होती है, इस प्रकार प्रणाली के पानी और पोषक तत्व उपयोग दक्षता को कम किया जाता है। इसी प्रकार, हाइड्रोपोनिक प्लांट कल्चरिंग विधियों को मीडिया का उपयोग नहीं करना चाहिए जो अत्यधिक मात्रा में पोषक तत्वों या पानी का सेवन करता है और उन्हें पौधों (लेनार्ड 2017) के लिए अनुपलब्ध प्रदान करता है।

3। सिस्टम डिजाइन को बाहरी अपशिष्ट धाराओं के उत्पादन के माध्यम से पोषक तत्वों या पानी बर्बाद नहीं करना चाहिए। मुख्य रूप से, यदि पानी और पोषक तत्व सिस्टम को अपशिष्ट धारा के माध्यम से छोड़ देते हैं, तो मछली या पौधे के उत्पादन के लिए पानी और उन पोषक तत्वों का उपयोग नहीं किया जा रहा है, और इसलिए, वह पानी और पोषक तत्व बर्बाद हो रहे हैं, और प्रणाली यथासंभव कुशल नहीं है। इसके अलावा, अपशिष्ट धाराओं के उत्पादन में संभावित पर्यावरणीय प्रभाव हो सकता है। यदि अपशिष्ट जल और पोषक तत्व एक्वापोनिक प्रणाली को छोड़ देते हैं, तो उन्हें वैकल्पिक, बाहरी-से-प्रणाली संयंत्र उत्पादन प्रौद्योगिकियों में इस्तेमाल किया जाना चाहिए ताकि पानी और पोषक तत्व बर्बाद न हों, खाद्य या लाभप्रद बायोमास के समग्र उत्पादन में योगदान दें और व्यापक पर्यावरणीय प्रभाव क्षमता ( टायसन एट अल 2011)।

4। प्रणाली को पानी या पोषक तत्वों से सीधे पर्यावरणीय प्रभाव को कम या आदर्श रूप से, पूरी तरह से अस्वीकार करने के लिए डिज़ाइन किया जाना चाहिए। एक्वापोनिक्स का पहला आदेश लक्ष्य पौधों के लिए पोषक तत्व स्रोत के रूप में मछली द्वारा उत्पादित कचरे का उपयोग करना है ताकि उन पोषक तत्वों की रिहाई को सीधे आसपास के वातावरण में अस्वीकार किया जा सके जहां वे प्रभाव पैदा कर सकते हैं (टायसन एट अल। 2011)।

5। एक्वापोनिक सिस्टम डिज़ाइन आदर्श रूप से पर्यावरण नियंत्रित संरचनाओं और स्थितियों (जैसे ग्रीनहाउस, मछली कमरे) के भीतर स्थित होने के लिए खुद को उधार देना चाहिए। यह सिस्टम से मछली और पौधों की सर्वोत्तम उत्पादक दर प्राप्त करने की क्षमता को अनुमति देता है। अधिकांश एक्वापोनिक डिजाइन पूंजी लागत और उत्पादन की चल रही लागत के मामले में अपेक्षाकृत अधिक हैं, और इसलिए, सिस्टम को सही वातावरण में बनाने की क्षमता लाभ क्षमता को बढ़ाती है जो आर्थिक रूप से उच्च पूंजी और उत्पादन की लागत (लेनर्ड 2017) का औचित्य साबित करती है।

डिजाइन के उपरोक्त उल्लिखित सिद्धांत सीधे सामान्य सिद्धांतों के एक सेट के साथ जोड़ते हैं जो अक्सर होते हैं, लेकिन हमेशा नहीं, एक्वापोनिक उत्पादन वातावरण पर लागू होते हैं। ये सामान्य सिद्धांत इस बात से संबंधित हैं कि सिस्टम कैसे संचालित होता है और सिस्टम और उसके निवासियों के बीच पोषक तत्वों को कैसे विभाजित किया जाता है।

एक्वापोनिक्स का मूल आधार, पोषक तत्व गतिशील संदर्भ में, यह है कि मछली को मछली फ़ीड, मछली चयापचय खिलाया जाता है और मछली फ़ीड में पोषक तत्वों का उपयोग करता है, मछली फ़ीड में पदार्थों के आधार पर मछली की रिहाई कचरे का उपयोग करता है जो वे उपयोग नहीं करते हैं (तत्वों सहित), माइक्रोफ्लोरा उन मछली चयापचय कचरे का उपयोग करते हैं और उपयोग करते हैं उनमें से थोड़ी मात्रा में, लेकिन बाकी को बदलने, और पौधों तो पहुँच और उन microflora तब्दील दूर, पोषक तत्वों के स्रोतों के रूप में मछली चयापचय कचरे और, कुछ हद तक, उन कचरे के जल माध्यम को साफ और किसी भी संबद्ध संचय प्रतिक्रिया (Rakocy और Hargreaves 1993; प्यार एट अल. 2015a, बी)।

चूंकि पृथ्वी आधारित मछली उत्पादन प्रणाली पोषक तत्वों को हटा देती है, इसलिए एक्वापोनिक्स आमतौर पर मछली उत्पादन घटक (राकोसी और हर्ग्रेव्स 1993; टिमन्स एट अल। 2002) के लिए जलीय कृषि प्रणाली (आरएएस) सिद्धांतों को पुन: परिचालित करने के रूप में जाना जाता है। मछली सामग्री है कि पानी (प्लास्टिक, fibreglass, ठोस, आदि) से पोषक तत्वों को दूर नहीं है से बना टैंक में रखा जाता है, पानी का इलाज या मछली (ठोस और भंग अमोनिया गैसों) और पानी (और संबंधित पोषक तत्वों) के चयापचय अपशिष्ट उत्पादों को हटाने के लिए फ़िल्टर किया जाता है तो एक संयंत्र को निर्देशित किया जाता है रचना घटक जिससे पौधों उनके पोषक तत्व संसाधन के हिस्से के रूप में मछली कचरे का उपयोग (Timmons एट अल. 2002)। मछली के लिए, पृथ्वी आधारित पौधे की संस्कृति के घटकों का उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि मिट्टी में पोषक तत्वों को हटा दिया जाता है और जरूरी नहीं कि उन्हें पौधों के लिए पूरी तरह से उपलब्ध कराया जा सके। इसके अलावा, हाइड्रोपोनिक प्लांट कल्चरिंग तकनीक मिट्टी का उपयोग नहीं करती है और मिट्टी आधारित प्रणालियों की तुलना में क्लीनर होती है और सूक्ष्मजीव मिश्रणों के कुछ निष्क्रिय नियंत्रण की अनुमति देती है।

पारंपरिक हाइड्रोपोनिक्स में सुसंस्कृत पौधों को खनिज उर्वरकों के रूप में जाना जाता है, इसके अलावा की आवश्यकता होती है: पोषक तत्व जो उनके बेसल, आयनिक रूपों (जैसे नाइट्रेट, फॉस्फेट, पोटेशियम, कैल्शियम इत्यादि) में मौजूद होते हैं (रेश 2013)। इसके विपरीत, जलीय कृषि प्रणालियों को पुन: परिचालित करने के लिए मछली अपशिष्ट चयापचयों (टिमन्स एट अल। 2002) के संचय को नियंत्रित करने के लिए नियमित (दैनिक) जल विनिमय लागू करना चाहिए। एक्वापोनिक्स दो अलग-अलग उद्यमों को एक परिणाम उत्पन्न करने के लिए जोड़ना चाहता है जो सबसे खराब (गोडडेक एट अल 2015) को अस्वीकार करते हुए दो प्रौद्योगिकियों में से सर्वश्रेष्ठ प्राप्त करता है।

पौधों को इष्टतम और कुशल विकास के लिए मैक्रो और सूक्ष्म तत्वों के एक सूट की आवश्यकता होती है। एक्वापोनिक्स में, इन पोषक तत्वों में से अधिकांश मछली कचरे से उत्पन्न होते हैं (राकोसी और हार्ग्रेव्स 1993; लेनर्ड 2017; लागत FA1305 2017)। हालांकि, मछली फ़ीड (एक्वापोनिक सिस्टम पोषक तत्वों का प्रमुख स्रोत) में पौधों के अनुकूल विकास के लिए आवश्यक सभी पोषक तत्व नहीं होते हैं, और इसलिए, बाहरी पोषण, अलग-अलग विस्तार के लिए आवश्यक है।

मानक हाइड्रोपोनिक्स और सब्सट्रेट संस्कृति उन रूपों में पानी में पोषक तत्व जोड़ती है जो सीधे पौधे उपलब्ध हैं (यानी ईओनिक, अकार्बनिक रूप तैयार किए गए नमक विविधता के जोड़ों के माध्यम से उत्पादित) (रेश 2013)। मछली द्वारा जारी कचरे का एक अनुपात रूपों है कि सीधे संयंत्र उपलब्ध हैं में हैं (जैसे अमोनिया) लेकिन संभवतः मछली के लिए विषाक्त (Timmons एट अल. 2002)। ये भंग, आयनिक मछली अपशिष्ट चयापचयों, अमोनिया के रूप में, सर्वव्यापी जीवाणु प्रजातियों से बदल जाते हैं जो हाइड्रोजन आयनों को ऑक्सीजन आयनों के साथ बदलते हैं, अमोनिया नाइट्रेट से उत्पाद, जो मछली के लिए बहुत कम विषाक्त है और पौधों के लिए पसंदीदा नाइट्रोजन स्रोत (लेनर्ड 2017)। पौधे के तेज करने के लिए उपयुक्त अन्य पोषक तत्व मछली के कचरे के ठोस अंश में जैविक यौगिकों के रूप में बाध्य होते हैं और पौधों के तेज (Goddek et al. 2015) के लिए उपलब्ध पोषक तत्वों को प्रस्तुत करने के लिए माइक्रोबियल बातचीत के माध्यम से और उपचार की आवश्यकता होती है। इसलिए, एक्वापोनिक सिस्टम को इन परिवर्तनों को करने के लिए माइक्रोफ्लोरा के एक सूट की आवश्यकता होती है।

एक्वापोनिक एकीकरण अनुकूलित करने की कुंजी मछली अपशिष्ट उत्पादन (सीधे मछली फ़ीड अतिरिक्त से प्रभावित के रूप में) और संयंत्र पोषक तत्व उपयोग (Rakocy और Hargreaves 1993; Lennard और लियोनार्ड 2006; Goddek एट अल 2015) के बीच अनुपात का निर्धारण कर रहा है। इस संतुलन को परिभाषित करने के प्रयास में अंगूठे और मॉडल के विभिन्न नियम विकसित किए गए हैं। राकोसी एट अल। (2006) ने एक दृष्टिकोण विकसित किया जो दैनिक मछली फ़ीड इनपुट के साथ पौधे बढ़ते क्षेत्र की आवश्यकता से मेल खाता है और इसे “एक्वापोनिक फीडिंग दर अनुपात” कहा जाता है। फीडिंग दर अनुपात प्रति दिन 60 से 100 ग्राम मछली फ़ीड के बीच सेट किया जाता है, प्रति वर्ग मीटर पौधे बढ़ते क्षेत्र (60—100 ग्राम/एमएसयूपी2/sup/दिन)। यह खिला दर अनुपात Tilapia एसपीपी का उपयोग कर विकसित किया गया था। मछली एक मानक खाने, 32% प्रोटीन वाणिज्यिक आहार (Rakocy और Hargreaves 1993)। इसके अलावा, एक्वापोनिक प्रणाली यह अनुपात विशेष रूप से (वर्जिन द्वीप समूह एक्वापोनिक सिस्टम विश्वविद्यालय के रूप में जाना जाता है - यूवीआई सिस्टम) ठोस मछली अपशिष्ट अंश का उपयोग नहीं करता है, नाइट्रोजन के साथ अधिक आपूर्ति की जाती है और नाइट्रोजन संचय दर को नियंत्रित करने के लिए इन-सिस्टम, निष्क्रिय डी-नाइट्रिफिकेशन की आवश्यकता होती है ( लेनार्ड 2017)। दूसरों ने विभिन्न मछलियों और पौधों के संयोजनों के आधार पर वैकल्पिक अनुपात निर्धारित किए हैं, जो विभिन्न विशिष्ट स्थितियों में परीक्षण किए गए हैं (उदाहरण के लिए एंडुट एट अल। 2010 - 15—42 ग्राम/एमएसयूपी2/एसयूपी/दिन अफ्रीकी कैटफ़िश, Clarias gariepinus और पानी पालक पौधों, Ipomoea aea aquatica)।

यूवीआई फीडिंग दर अनुपात राकोसी और उनकी टीम द्वारा अनुमानित दृष्टिकोण के रूप में विकसित किया गया था; इसलिए इसे एक सीमा (राकोसी और हरग्रेव्स 1993) के रूप में क्यों कहा गया है। यूवीआई अनुपात इस तथ्य के लिए ध्यान देने की कोशिश करता है कि विभिन्न पौधों को विभिन्न पोषक तत्वों की मात्रा और मिश्रण की आवश्यकता होती है और इसलिए एक “सामान्य” एक्वापोनिक डिजाइन दृष्टिकोण एक मुश्किल संभावना है। लेनर्ड (2017) ने एक वैकल्पिक दृष्टिकोण विकसित किया है जो विशिष्ट पौधे पोषक तत्व तेज दरों के साथ व्यक्तिगत मछली अपशिष्ट पोषक तत्व उत्पादन दरों (उपयोग की जाने वाली मछली फ़ीड और मछली रूपांतरण और उस फ़ीड के उपयोग के आधार पर) से सीधे मेल खाना चाहता है ताकि किसी भी के लिए पौधे अनुपात मिलान करने के लिए मछली को सटीक किया जा सके चयनित मछली या पौधों की प्रजातियों को एक्वापोनिक सिस्टम डिजाइन में महसूस किया जा सकता है और इसके लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। वह इस डिजाइन दृष्टिकोण से एक विशिष्ट प्रबंधन दृष्टिकोण से मेल खाता है जो मछली ठोस अपशिष्ट अंश (मछली ठोस कचरे के एरोबिक पुनर्खनिजीकरण के माध्यम से) के भीतर उपलब्ध सभी पोषक तत्वों का भी उपयोग करता है और केवल चयनित पौधों की प्रजातियों द्वारा आवश्यक पोषक तत्वों को जोड़ता है जो मछली अपशिष्ट उत्पादन अंश इसलिए, यह संबंधित फीडिंग दर अनुपात को काफी हद तक कम करता है (उदाहरण के लिए यूवीआई समकक्ष के रूप में कुछ पत्तेदार हरी किस्मों के लिए 11 ग्राम/एमएसयू2/sup/दिन से कम) और किसी भी मछली प्रजाति को विशेष रूप से और बिल्कुल चुना जाने वाली किसी भी पौधे की प्रजाति से मेल खाने की अनुमति देता है (लेनर्ड 2017)। इसी तरह, गोडडेक एट अल। (2016) ने ऐसे मॉडल प्रस्तावित किए हैं जो डिकॉप्टेड एक्वापोनिक सिस्टम के लिए घटक अनुपात निर्धारण लगाने के लिए अधिक सटीक मछली की अनुमति देते हैं।

कुशल पोषक तत्व उपयोग, कम और कुशल जल उपयोग, कम या नकारात्मक पर्यावरणीय प्रभाव, पारंपरिक मिट्टी संसाधनों से दूर स्थित होने की क्षमता और संसाधन उपयोग की स्थिरता के सामान्य सिद्धांत एक्वापोनिक सिस्टम डिजाइन और विन्यास और उनके चल रहे आवेदन क्षेत्र और उद्योग के भीतर प्रोत्साहित किया जाना चाहिए।