11.6 Многоконтурное аквапоническое моделирование

Традиционные аквапонные конструкции состоят из аквакультурных и гидропонных установок, включающих рециркуляцию воды между обеими подсистемами (Körner et al. 2017; Graber and Junge 2009). В таких одноконтурных аквапонных системах необходимо найти компромисс между условиями обеих подсистем с точки зрения pH, температуры и концентрации питательных веществ, поскольку рыбы и растения разделяют одну экосистему (Goddek et al. 2015). В отличие от этого, развязанные двухконтурные аквапонные системы отделяют РАС и гидропоники друг от друга, создавая отдельные экосистемы с присущими им преимуществами как для растений, так и для рыб. В последнее время повысился интерес к закрытию цикла с точки зрения питательных веществ, а также к повышению эффективности «затраты-выпуск». По этой причине реминерализация (Goddek 2017; Emerenciano et al. 2017; Goddek et al. 2018; Yogev et al. 2016) и опреснительные петли (Goddek and Keesman 2018) были включены в общую конструкцию системы. Такие системы называются развязанной многопетлевой аквапонной системой (Goddek et al. 2016).

Определение размеров соответствующих подсистем имеет основополагающее значение для наличия функционирующей системы контроля и баланса. Для калибровки одноконтурных систем, как правило, используется простое правило, определяющее площадь гидропонной обработки на основе суточного поступления кормов в RAS (Knaus and Palm 2017; Licamele 2009). Более высокая степень сложности многоконтурных систем больше не позволяет использовать такой подход, поскольку он сопряжен с неизбежными рисками, связанными с ложными предположениями для каждой подсистемы. Растет объем литературы, в которой рассматриваются балансы масс для аквапонных систем (Körner et al. 2017; Goddek et al. 2016; Reyes Lastiri et al. 2016; Karimanzira et al. 2016). Хотя некоторые исследования были проведены в целях разработки численных моделей для одно- и многоконтурных аквапонных систем, не существует ни одного исследования, объединяющего многоконтурную аквапоническую модель с дополненной полномасштабной детерминированной парниковой моделью. Это особенно актуально для определения размеров системы, поскольку рост растений и поглощение питательных веществ зависят от местоположения, и основным движущим фактором является транспирация сельскохозяйственных культур. В конкретном плане это означает, что климат в теплице, который сильно зависит от внешних погодных условий, оказывает большое влияние на рост растений, учитывая такие факторы окружающей среды, как относительная влажность (RH), световое облучение, температура, уровень углекислого газа (COSub2/Sub) и т.д. включены в моделирование парникового микроклимата (Körner et al. 2007; Janka et al. 2018).