Bilanciare l'ecosistema acquaponico

Il termine «bilanciamento» è usato per descrivere tutte le misure adottate da un agricoltore acquaponico per garantire che l’ecosistema di pesci, piante e batteri sia in un equilibrio dinamico. Non si può sopravvalutare che l’acquaponica di successo sia principalmente il mantenimento di un ecosistema equilibrato. In poche parole, questo significa che c’è un equilibrio tra la quantità di pesce, la quantità di piante e la dimensione del biofiltro, il che significa davvero la quantità di batteri. Esistono rapporti sperimentalmente determinati tra la dimensione del biofiltro, la densità di impianto e la densità di allevamento dei pesci per l’acquaponica. Non è saggio, e molto difficile, operare al di là di questi rapporti ottimali senza rischiare conseguenze disastrose per l’ecosistema acquaponico generale. Gli esperti esperti di acquaponica sono invitati a sperimentare e regolare questi rapporti, ma si raccomanda di iniziare l’acquaponica seguendo questi rapporti. Questa sezione fornisce una breve, ma essenziale, introduzione al bilanciamento di un sistema. Le dimensioni dei biofiltri e le densità di stoccaggio sono trattate in profondità molto maggiore nel capitolo 8.

Bilanciamento dei nitrati

L’equilibrio in un sistema acquaponico può essere confrontato con una bilancia di bilanciamento in cui pesci e piante sono i pesi in piedi a braccia opposte. Le braccia dell’equilibrio sono fatte di batteri nitrificanti. È quindi fondamentale che la biofiltrazione sia sufficientemente robusta da supportare gli altri due componenti. Ciò corrisponde allo spessore della leva nella figura 2.10. Si noti che le braccia non erano abbastanza forti per sostenere la quantità di rifiuti di pesce e che il braccio si è rotto. Ciò significa che la biofiltrazione era insufficiente.

Se la biomassa ittica e la dimensione del biofiltro sono in equilibrio, l’unità acquaponica elaborerà adeguatamente l’ammoniaca in nitrato. Tuttavia, se il componente vegetale è sottodimensionato, il sistema inizierà ad accumulare sostanze nutritive (Figura 2.11). In termini pratici, concentrazioni più elevate di sostanze nutritive non sono dannose per i pesci né per le piante, ma indicano che il sistema è poco performante sul lato delle piante.

Un errore di gestione comune è quando si utilizzano troppe piante e troppi pesci, come si vede nel terzo scenario illustrato nella figura 2.12. In questo caso, l’ammoniaca viene elaborata da batteri nitrificanti, ma la quantità di nitrato risultante e altri nutrienti è insufficiente per coprire le esigenze delle piante. Questa condizione alla fine porta ad una progressiva riduzione delle concentrazioni di nutrienti e, di conseguenza, delle rese vegetali.

La lezione principale di entrambi gli esempi è che ottenere la massima produzione di acquaponica richiede il mantenimento di un adeguato equilibrio tra rifiuti ittici e fabbisogno di nutrienti vegetali, garantendo al contempo un’adeguata superficie per far crescere una colonia batterica al fine di convertire tutti i rifiuti ittici. Questo scenario bilanciato è illustrato nella figura 2.13. Questo equilibrio tra pesci e piante è anche indicato come il rapporto biomassa. Le unità acquaponiche di successo hanno una biomassa adeguata di pesce in relazione al numero di piante, o, più precisamente, il rapporto tra mangimi per pesci e fabbisogno di nutrienti vegetali è equilibrato. Anche se è importante seguire i rapporti suggeriti per una buona produzione alimentare acquaponica, c’è una vasta gamma di rapporti praticabili, e gli agricoltori acquaponici esperti noteranno come l’acquaponica diventa un sistema autoregolante. Inoltre, il sistema acquaponico fornisce ad un agricoltore attento segnali di allarme man mano che il sistema comincia a scivolare fuori equilibrio, sotto forma di metriche sulla qualità dell’acqua e sulla salute dei pesci e delle piante, tutti discussi in dettaglio nel corso di questa pubblicazione.

Rapporto velocità di avanzamento

Durante il bilanciamento di un sistema vengono prese in considerazione molte variabili (cfr. riquadro 2), ma una ricerca approfondita ha semplificato il metodo di bilanciamento di un’unità con un rapporto unico denominato «rapporto velocità di avanzamento». Il rapporto di velocità di alimentazione è una somma delle tre variabili più importanti, che sono: la quantità giornaliera di mangime per pesci in grammi al giorno, il tipo di pianta (vegetativo vs. fruttificazione) e lo spazio di coltivazione delle piante in metri quadrati. Questo rapporto suggerisce la quantità

di mangime giornaliero per pesci per ogni metro quadrato di spazio in crescita. È più utile bilanciare un sistema sulla quantità di mangime che entra nel sistema piuttosto che calcolare direttamente la quantità di pesce. Utilizzando la quantità di mangime, è quindi possibile calcolare quanti pesci in base al loro consumo medio giornaliero.

I rapporti di velocità dei mangimi forniranno un ecosistema equilibrato per i pesci, le piante e i batteri, purché vi sia un’adeguata biofiltrazione. Utilizzare questo rapporto quando si progetta un sistema aquaponico. È importante notare che il rapporto di velocità di avanzamento è solo una guida al bilanciamento di un’unità acquaponica, poiché altre variabili possono avere un impatto maggiore nelle diverse fasi della stagione, come i cambiamenti stagionali della temperatura dell’acqua. Il più elevato rapporto di velocità di alimentazione per le verdure da frutto rappresenta la maggiore quantità di sostanze nutritive necessarie per queste piante per produrre fiori e frutti rispetto alle verdure a foglia verde.

Insieme al rapporto di velocità di avanzamento, esistono altri due metodi semplici e complementari per garantire un sistema equilibrato: il controllo dello stato di salute e il test dell’azoto.

Controllo dello stato di pesce e piante

Pesci o piante malsane sono spesso un avvertimento che il sistema è fuori equilibrio. I sintomi delle carenze sulle piante di solito indicano che non si stanno producendo abbastanza nutrienti dai rifiuti di pesce. Le carenze di nutrienti si manifestano spesso come scarsa crescita, foglie gialle e scarso sviluppo delle radici, tutti discussi nel Capitolo 6. In questo caso, la densità di stoccaggio del pesce, il mangime (se mangiato dal pesce) e il biofiltro possono essere aumentati, o le piante possono essere rimosse. Allo stesso modo, se i pesci presentano segni di stress, come ansiosi in superficie, sfregamento sui lati della vasca, o mostrare aree rosse intorno alle pinne, agli occhi e alle branchie, o in casi estremi che muoiono, spesso è dovuto a un accumulo di ammoniaca tossica o nitriti. Questo accade spesso quando ci sono troppi rifiuti disciolti per il processo del componente biofiltro. Ognuno di questi sintomi nei pesci o nelle piante indica che l’agricoltore ha bisogno di indagare attivamente e rettificare la causa.

Test di azoto

Questo metodo prevede la prova dei livelli di azoto nell’acqua utilizzando kit di prova dell’acqua semplici ed economici (Figura 2.14). Se l’ammoniaca o il nitrito sono elevati (\ > 1 mg/l), indica che la biofiltrazione è inadeguata e che la superficie del biofiltro disponibile deve essere aumentata. La maggior parte dei pesci sono intolleranti a questi livelli per più di pochi giorni. Si desidera aumentare il livello di nitrato, e implica livelli sufficienti di altri nutrienti necessari per la crescita delle piante. I pesci possono tollerare livelli elevati di nitrati, ma se i livelli rimangono elevati (\ > 150 mg/l) per diverse settimane, parte dell’acqua deve essere rimossa e utilizzata per irrigare altre colture.

Se i livelli di nitrati sono bassi (\ < 10 mg/l) per un periodo di diverse settimane, il mangime per pesci può essere leggermente aumentato per assicurarsi che vi siano abbastanza nutrienti per le verdure. Tuttavia, non lasciare mai mangime per pesci non consumati nella vasca d’acquacoltura, pertanto potrebbe essere necessario aumentare la densità di stoccaggio dei pesci. In alternativa, le piante possono essere rimosse in modo che ci siano abbastanza nutrienti per quelli che rimangono. Vale la pena e raccomanda di testare i livelli di azoto ogni settimana per assicurarsi che il sistema sia adeguatamente bilanciato. Inoltre, i livelli di nitrati sono un indicatore del livello di altri nutrienti nell’acqua.

Ancora una volta, tutti i calcoli e i rapporti di cui sopra, compresa la densità di allevamento dei pesci, la capacità di semina e le dimensioni dei biofiltri, sono spiegati in modo molto più approfondito nei capitoli seguenti (in particolare nel capitolo 8). Lo scopo di questa sezione era quello di fornire una comprensione di quanto sia vitale bilanciare l’ecosistema all’interno dell’acquaponica e di evidenziare i metodi e le strategie semplici per farlo.

*Fonte: Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus e Alessandro Lovatelli, piccola produzione alimentare acquaponica, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Riprodotto con permesso. *