FarmHub
15.2 Концепция Smarthoods
Чтобы раскрыть весь потенциал взаимосвязи «Продовольство-вода - энергия» применительно к децентрализованным микросетям, полностью интегрированный подход фокусируется не только на энергетике (микросети) и продовольствии (аквапоника), но и на использовании местного водного цикла. Интеграция различных систем водоснабжения (таких, как сбор дождевой воды, хранение и очистка сточных вод) в микросети, интегрированные с аквапонами, создает наибольший потенциал для эффективности, устойчивости и циркуляции. Концепция полностью интегрированной и децентрализованной микросети «Продовольство-Вода - Энергия» отныне будет именоваться «Smarthood» («умный район») и представлена на рис.
· Aquaponics Food Production Systems15.1 Введение
Переход на полностью устойчивую энергетическую систему отчасти потребует перехода от централизованной системы производства и распределения электроэнергии к децентрализованной системе в связи с развитием децентрализованных технологий производства энергии с использованием солнечной радиации ветра и крыши. Кроме того, интеграция теплового и транспортного секторов в электроэнергетическую систему приведет к весьма значительному увеличению пикового спроса. Эти разработки требуют масштабной и дорогостоящей адаптации к энергетической инфраструктуре, в то время как использование существующих производственных активов, как ожидается, снизится с 55% до 35% к 2035 году (Strbac et al.
· Aquaponics Food Production Systems14.5 Выводы и будущие соображения
Цель этой главы состояла в том, чтобы дать первый отчет о патогенах растений, происходящих в аквапонике, рассмотреть актуальные методы и будущие возможности их контроля. Каждая стратегия имеет преимущества и недостатки и должна быть тщательно разработана, чтобы соответствовать каждому случаю. Однако в настоящее время лечебные методы в соединенных аквапонных системах все еще ограничены, и необходимо найти новые перспективы контроля. К счастью, можно было бы рассмотреть подавление с точки зрения аквапонных систем, как это уже наблюдалось в гидропонике (например, в растительных средах, воде и медленных фильтрах).
· Aquaponics Food Production Systems14.4 Роль органического вещества в биоконтрольной деятельности в аквапонных системах
В [Sect. 14.2.3](/сообщество/статьи/14-2-микроорганизмы-в-аквапоники #1423 -Бенефициары-микроорганизмы в аквапонике ፦Возможности) была предложена подавление аквапонных систем. Как указывалось выше, основная гипотеза связана с рециркуляцией воды так же, как и с гидропонными системами. Однако существует вторая гипотеза, и это связано с присутствием органического вещества в системе. Органическое вещество, которое может стимулировать более сбалансированную микробную экосистему, включая антагонистические агенты, которые менее подходят для возбудителей растений (Rakocy 2012). В аквапонике органическое вещество поступает из водоснабжения, несъеденных кормов, рыбных фекалий, органических растительных субстратов, микробной активности, корневых экссудат и растительных остатков (Waechter-Kristensen et al.
· Aquaponics Food Production Systems14.3 Защита растений от патогенов в аквапонике
В настоящее время практикующие аквапоники, работающие с соединенной системой, относительно беспомощны против болезней растений, когда они происходят, особенно в случае корневых патогенов. Ни пестицид, ни биопестицид не разрабатываются специально для использования в аквапонике (Rakocy 2007; Rakocy 2012; Somerville et al. 2014; Bittsanszky et al. 2015; Sirakov et al. 2016). Короче говоря, до сих пор отсутствуют лечебные методы. Только Somerville et al. (2014) перечисляют неорганические соединения, которые могут быть использованы против грибов в аквапонике.
· Aquaponics Food Production Systems14.2 Микроорганизмы в аквапонике
Микроорганизмы присутствуют во всей системе аквапоники и играют ключевую роль в системе. Следовательно, они обнаруживаются в рыбе, фильтрующей (механической и биологической) и растительной части. Как правило, характеристика микробиоты (т.е. микроорганизмов определенной среды) осуществляется на циркулирующей воде, перифитоне, растениях (ризосфера, филлосфера и поверхность плодов), биофильтре, кормах для рыб, кишечнике рыб и рыбных фекалиях. До сих пор в аквапонике большинство микробных исследований было сосредоточено на нитрифицирующих бактериях (Schmautz et al. 2017). Таким образом, в настоящее время тенденция заключается в том, чтобы охарактеризовать микроорганизмы во всех сегментах системы с использованием современных технологий секвенирования.
· Aquaponics Food Production Systems14.1 Введение
В настоящее время аквапонные системы являются основой многочисленных исследований, направленных на лучшее понимание этих систем и на решение новых проблем устойчивости производства продуктов питания (Goddek et al. 2015; Villarroel et al. 2016). Суммарное количество публикаций, в которых упоминаются «аквапоника» или производные термины в названии, увеличилось с 12 в начале 2008 года до 215 в 2018 году (результаты исследований базы данных Scopus за январь 2018 года). Несмотря на это увеличение числа докладов и большую область тем исследований, которые они охватывают, все еще отсутствует один критический момент, а именно борьба с сельскохозяйственными вредителями (Stouvenakers et al.
· Aquaponics Food Production Systems13.4 Физиологические ритмы: Соответствие питанию рыб и растений
Конструкция кормов для рыб имеет решающее значение в аквапонике, поскольку корм для рыб является единственным или, по крайней мере, основным источником питательных веществ как для животных (макроэлементов), так и для растений (минералов) (рис. 13.3). Азот вводится в аквапонную систему через белок в кормах для рыб, который метаболизируется рыбой и выводится в виде аммиака. Интеграция рециркулирующей аквакультуры с гидропоникой может уменьшить выброс нежелательных питательных веществ в окружающую среду, а также получить прибыль.
· Aquaponics Food Production Systems13.3 Кормовые ингредиенты и добавки
13.3.1 Источники белка и липидов для аквакормов С конца XX века произошли значительные изменения в составе аквакормов, но и в обрабатывающей промышленности. Эти преобразования обусловлены необходимостью повышения экономической рентабельности аквакультуры, а также смягчения ее воздействия на окружающую среду. Однако движущей силой этих изменений является необходимость уменьшения количества рыбной муки (FM) и рыбьего жира (FO) в кормах, которые традиционно составляли наибольшую долю кормов, особенно для плотоядных рыб и креветок. Отчасти из-за перелова рыбы, но особенно из-за постоянного увеличения глобального объема аквакультуры, растет потребность в альтернативных белках и маслах для замены FM и FO в аквакормах.
· Aquaponics Food Production Systems13.2 Устойчивое развитие рыбного питания
Устойчивое развитие рыбного питания в аквакультуре должно соответствовать задачам аквапоники в связи с растущей потребностью в производстве высококачественных продуктов питания. Манипулирование азотным, фосфором и минеральным содержанием рыбных рационов, используемых в аквапонике, является одним из способов повлиять на темпы накопления питательных веществ, тем самым снижая потребность в искусственном и внешнем дополнении питательных веществ. Согласно Rakocy et al. (2004), рыба и кормовые отходы обеспечивают большую часть питательных веществ, необходимых растениям, если сохраняется оптимальное соотношение между ежедневным поступлением кормов для рыбы и районами выращивания растений.
· Aquaponics Food Production Systems