FarmHub
6.4 Микробное равновесие и повышение в единицах аквапоники
Производительность в системе аквапоники предполагает мониторинг и управление параметрами окружающей среды, с тем чтобы обеспечить оптимальные условия роста каждого компонента, будь то микробный, животный или растительный. Хотя это не всегда возможно с учетом компромиссов в требованиях, одна из ключевых целей аквапоники вращается вокруг концепции гомеостаза, в которой поддержание стабильности системы предполагает настройку эксплуатационных параметров для минимизации ненужных возмущений, вызывающих напряжение внутри устройства, или вредное воздействие на другие компоненты. При постоянно меняющихся микробных ассемблерах гомеостаз никогда не предполагает постоянного состояния равновесия, а скорее является целью достижения как можно большей стабильности, особенно в рамках параметров качества воды.
· Aquaponics Food Production Systems6.3 Соображения биозащищенности для обеспечения безопасности пищевых продуктов и борьбы с патогенами
6.3.1 Безопасность пищевых продуктов Хорошая продовольственная безопасность и обеспечение благополучия животных являются приоритетными задачами в получении общественной поддержки аквапоники. Одним из наиболее частых вопросов, поднимаемых экспертами по безопасности пищевых продуктов в связи с аквапоникой, является потенциальный риск заражения патогенами человека при использовании рыбных сточных вод в качестве удобрения для растений (Chalmers 2004; Schmautz et al. 2017). Недавний литературный поиск для определения зоонозных рисков в аквапонике пришел к выводу о том, что патогены в загрязненной приборной воде или патогены в компонентах кормов, происходящих от теплокровных животных, могут ассоциироваться с микробиотой кишечника рыбы, которая, даже если не наносит вреда самой рыбе, может потенциально могут быть переданы в пищевой цепи для людей (Antaki и Jay-Russell 2015).
· Aquaponics Food Production Systems6.2 Инструменты для изучения микробных сообществ
Новые технологии для изучения того, как микробные сообщества меняются с течением времени и какие группы организмов преобладают в конкретных условиях окружающей среды, все чаще открывают возможности для прогнозирования неблагоприятных последствий в рамках компонентов системы и, таким образом, приводят к разработке более совершенных датчиков и тестов эффективный мониторинг микробных сообществ в рыбных или растительных культурах. Например, различные технологии «омики» — метагеномика, метаранскриптомика, протеомика сообщества, метаболомика — все чаще позволяют исследователям изучать разнообразие микробиоты в РАН, биофильтры, гидропоники и системы илового дигестора, где отбор проб включает целые микробные сборки вместо заданный геном.
· Aquaponics Food Production Systems6.1 Введение
Рециркулирующая вода в аквакультуре системы аквапоники содержит как твердые частицы, так и растворенные органические вещества (POM, DOM), поступающие в систему главным образом через корм для рыб; часть корма, которая не употребляется или не метаболизируется рыбой, остается в качестве отходов в воде рециркулирующей системы аквакультуры (RAS) , либо в растворенной форме (например, аммиак), либо в виде взвешенных или оседлых твердых веществ (например, осадка). После того, как большая часть ила удаляется механическим разделением, оставшееся растворенное органическое вещество все равно должно быть удалено из системы RAS.
· Aquaponics Food Production Systems5.9 Преимущества аквапоники
Поскольку существуют две отдельные, существующие, аналогичные технологии, которые производят рыбу и растения с высокими темпами (рыбоводство РАС и производство гидропонической/субстратной культуры), причина их интеграции представляется уместной. RAS производит рыбу продуктивными темпами с точки зрения индивидуального прироста биомассы, с учетом добавленной массы корма, что конкурирует, если не лучше, с другими методами аквакультуры (Lennard 2017). Кроме того, высокая плотность рыбы, которую позволяет РСБУ, приводит к увеличению коллективного прироста биомассы (Rakocy et al. 2006; Lennard 2017).
· Aquaponics Food Production Systems5.8 Аквапоника как экологический подход
До недавнего времени в аквапонике доминировали полностью рециркулирующие (или комбинированные) подходы к проектированию, которые постоянно разделяют и циркулируют водные ресурсы между двумя основными компонентами (рыба и растительная культура) (Rakocy et al. 2006; Lennard 2017). Кроме того, основанные на низком и среднем технологические подходы, которые исторически применялись к аквапонике, побудили к изъятию дорогостоящих компонентов, с тем чтобы повысить потенциал позитивного экономического результата. Один из компонентов фильтрации почти всегда применялся к стандартным технологиям RAS и гидропоники/субстратной культуры, а именно к водной стерилизации, регулярно не включался дизайнерами аквапоники.
· Aquaponics Food Production Systems5.7 Источники питательных веществ
Основным источником для любой аквапонной системы являются добавляемые питательные вещества, поскольку аквапонные системы предназначены для эффективного разделения питательных веществ, добавляемых к ним в три важные формы жизни: рыбу и растения (которые являются основными продуктами системы) и микрофлору (которые помогают сделать добавлены питательные вещества, доступные рыбе и растениям) (Леннард 2017). В классических, полностью рециркулирующих аквапонных конструкциях одним из ключевых факторов проектирования является максимально эффективное использование основного источника питательных веществ, корма для рыбы, и поэтому полностью рециркулирующие конструкции стремятся поставлять как можно больше питательных веществ, необходимых для растений из корма для рыбы (Lennard 2017).
· Aquaponics Food Production Systems5.6 Применимые технологии рыбной культуры
В аквапонике аквакультурная часть интеграционного уравнения широко применяется в контексте резервуаров, где рыба хранится в резервуарах, вода фильтруется с помощью механических (удаление твердых частиц) и биологических (преобразование аммиака в нитрат) механизмов и поддерживается растворенный кислород либо через аэрации или прямого впрыска кислорода (Rakocy et al. 2006; Lennard 2017). Как утверждается в Sect. 5.0 (Introduction) этой главы, исторические примеры чинампы (Somerville et al. 2014) и азиатского рисового риса (Halwart and Gupta 2004), как ранние итерации аквапоники являются необоснованными и неуместными примерами принципов аквапоники , так как современная аквапоника опирается на разработанные добавки рыб и рыбных кормов для обеспечения заданного уровня питания растений, и поэтому эти исторические примеры не могут рассматриваться каким-либо образом аналогичными (Lennard 2017).
· Aquaponics Food Production Systems5.5 Требования к качеству воды
Аквапоника представляет собой попытку контролировать качество воды таким образом, чтобы все нынешние формы жизни (рыба, растения и микробы) культивировались в максимально приближенных к идеальным условиям химического состава воды (Goddek et al. 2015). Если химия воды может соответствовать требованиям этих трех наборов важных форм жизни, можно добиться эффективности и оптимизации роста и здоровья всех (Lennard 2017). Оптимизация важна для коммерческого аквапонического производства, поскольку коммерческий успех (т.е. финансовая рентабельность) может быть реализован только путем оптимизации.
· Aquaponics Food Production Systems5.4 Источники воды
Вода является ключевой средой, используемой в аквапонных системах, потому что она разделена между двумя основными компонентами системы (рыба и растительные компоненты), она является основным носителем питательных ресурсов внутри системы и определяет общую химическую среду, в которой выращиваются рыбы и растения. Таким образом, это жизненно важный ингредиент, который может оказывать существенное влияние на систему. В аквапонной системе основное влияние на систему оказывают водные условия, источник воды и то, что в этом источнике содержится химически, физически и биологически, поскольку она устанавливает исходные условия для того, что требуется добавить в систему различными входами системы.
· Aquaponics Food Production Systems