13.1 Введение
Водные продукты питания считаются полезными для питания и здоровья человека и будут играть важную роль в будущем устойчивом здоровом рационе питания (Beveridge et al. 2013). Для достижения этой цели глобальный сектор аквакультуры должен способствовать увеличению количества и качества рыбных запасов в период до 2030 года (Thilsted et al. 2016). Этот рост следует поощрять не только путем увеличения производства и/или количества видов, но и путем диверсификации систем. Однако рыба аквакультуры только недавно была включена в обсуждение вопросов продовольственной безопасности и питания (FSN) и будущих стратегий и политики, что свидетельствует о важной роли этого производства в предотвращении недоедания в будущем (Bénét et al. 2015), поскольку рыба является хорошим источником белка и ненасыщенные жиры, а также минералы и витамины. Важно отметить, что многие африканские страны поощряют развитие аквакультуры в качестве ответа на некоторые из существующих и будущих проблем в области производства продовольствия. Даже в Европе предложение рыбы в настоящее время не является самодостаточным (с несбалансированным внутренним предложением и спросом) и все больше зависит от импорта. Поэтому обеспечение успешного и устойчивого развития глобальной аквакультуры является императивной повесткой дня для мировой и европейской экономики (Kobayashi et al. 2015). Устойчивость, как правило, требуется для того, чтобы продемонстрировать три ключевых аспекта: экологическую приемлемость, социальную справедливость и экономическую жизнеспособность. Системы Aquaponic предоставляют возможность быть устойчивыми, объединяя системы животноводства и растениеводства экономически эффективным, экологически чистым и социально выгодным образом. В отношении <> (2009 год) устойчивое развитие представляет собой баланс между экологическим благосостоянием и благосостоянием человека, а в случае аквакультуры экосистемный подход лишь недавно был воспринят в качестве приоритетной области исследований.
Аквакультура была самым быстрорастущим сектором производства продовольствия в течение последних 40 лет (Tveterås et al. 2012), являясь одним из наиболее перспективных видов сельскохозяйственной деятельности для удовлетворения ближайших мировых потребностей в продовольствии (Kobayashi et al. 2015). Общая статистика производства аквакультуры (FAO 2015) свидетельствует о ежегодном приращении мирового производства на 6%, что, как ожидается, обеспечит до 63% мирового потребления рыбы к 2030 году (FAO 2014), при этом численность населения в 2050 году составит, по оценкам, 9 миллиардов человек. В случае Европы прогнозируемое увеличение наблюдается не только в морском секторе, но и в продукции, производимой на суше. Некоторые из ожидаемых проблем для роста аквакультуры в ближайшие годы — сокращение использования антибиотиков и других патологических методов лечения, развитие эффективных систем и оборудования аквакультуры, а также диверсификация видов и повышение устойчивости
область производства кормов и использования кормов. Переход от рыбной муки (FM) в кормах к другим источникам белка также является важной проблемой, а также соотношение «рыба в рыбу». Существует давняя история, начиная с 1960-х годов, поощрения роста сектора аквакультуры в направлении обеспечения надлежащей устойчивости, включая поощрение адаптации и создания новых и более устойчивых кормов, сокращение разливов кормов и сокращение коэффициента конверсии пищевых продуктов (FCR). Хотя аквакультура признана наиболее эффективным сектором животноводства, по сравнению с наземным животноводством все еще существуют возможности для повышения эффективности использования ресурсов, диверсификации видов или методов производства и, кроме того, существует явная потребность в экосистемном подходе, полное преимущество биологического потенциала организмов и обеспечение адекватного учета экологических и социальных факторов (Kaushik 2017). Такой рост производства аквакультуры необходимо будет поддерживать за счет увеличения ожидаемого общего производства кормов. Чтобы поддержать ожидаемый рост аквакультуры к 2030 году, необходимо будет ежегодно производить около трех миллионов дополнительных тонн кормов. Кроме того, необходимо заменить рыбную муку и рыбий жир (FO) растительными и наземными заменителями, что требует проведения существенных исследований в области кормов для животноводства.
Индустрия животноводства и аквакормов является частью глобального производственного сектора, которому также уделяется основное внимание при разработке будущих стратегий развития. Ежегодное исследование Alltech (Alltech 2017) показывает, что общий объем производства кормов для животных провалился через 1 миллиард метрических тонн, с ростом производства на 3,7% по сравнению с 2015 годом, несмотря на снижение количества комбикормовых заводов на 7%. Китай и США доминировали в производстве в 2016 году, составив 35% от общего объема производства кормов в мире. Исследование показывает, что в 10 ведущих странах-производителях более половины мировых комбикормовых заводов (56%) и на них приходится 60% общего производства кормов. Такая концентрация в производстве означает, что многие из ключевых ингредиентов, традиционно используемых в составах для коммерческих кормов для аквакультуры, представляют собой товары, торгуемые на международном рынке, в результате чего производство аквакормов подвергается любой нестабильности на мировом рынке. Например, к 2030 году ожидается удвоение цен на рыбную муку, в то время как рыбий жир, вероятно, вырастет более чем на 70% (Msangi et al. 2013). Это свидетельствует о важности сокращения количества этих ингредиентов в кормах для рыб при одновременном повышении интереса и уделении особого внимания новым или альтернативным источникам (García-Romero et al. 2014a, b; Robaina et al. 1998, 1999; Terova et al. 2013; Torrecillas et al. 2017).
В то время как для производства аквакультуры были разработаны новые морские платформы, значительное внимание уделяется также морским и пресноводным рециркулирующим системам аквакультуры (РАС), поскольку эти системы потребляют меньше воды на килограмм используемого корма для рыбы, что увеличивает производство рыбы и уменьшает воздействие на окружающую среду аквакультура, включая сокращение потребления воды (Ebeling and Timmons 2012; Kingler and Naylor 2012). RAS могут быть интегрированы с растениеводством в аквапонных системах, которые легко вписываются в местные и региональные модели продовольственных систем (см. главу 15), которые могут применяться в крупных населенных центрах или вблизи них (Love et al. 2015a). Вода, энергия и корма для рыб являются тремя крупнейшими физическими источниками для аквапонных систем (Love et al. 2014, 2015b). Приблизительно 5% корма не потребляется выращиваемой рыбой, в то время как остальные 95% употребляются в пищу и перевариваются (Khakyzadeh et al. 2015). Из этой доли 30— 40% удерживается и преобразуется в новую биомассу, в то время как
Разработка аквапонных кормов и круговая биоэкономика
Рис. 13.1 Схематическое представление многодисциплинарного подхода к локальному валоризации биопобочных продуктов для аквапонных диет. (На основе «R+D+I к развитию аквапоники на ультрапериферических островах и круговой экономике»; проект ISLANDAP, Interreg MAC/1.1A/2072014-2019)
оставшиеся 60— 70% выделяются в виде фекалий, мочи и аммиака (FAO 2014). В среднем 1 кг корма (30% сырого белка) во всем мире выделяет около 27,6 г N, а 1 кг рыбной биомассы высвобождает около 577 г БПК (биологическая потребность в кислороде), 90,4 г N и 10,5 г P (Tyson et al. 2011).
В настоящее время аквапоника представляет собой небольшой, но быстро развивающийся сектор, который явно подходит для того, чтобы воспользоваться следующими политическими и социально-экономическими проблемами: 1) водные продукты удовлетворяют потребности в продовольственной безопасности и питании; 2) рыбные районы созданы во всем мире, 3) аквакультура является ключевым сектором, но глобальные ингредиенты и глобальное производство кормов находится в центре внимания, 4) инновации в сельском хозяйстве способствуют биоразнообразию более устойчивым образом и как часть циркулярной экономики и 5) наблюдается больший прием продуктов местного производства. Эти аспекты связаны с рекомендациями Международного союза охраны природы (Le Gouvello et al. 2017), которые касались устойчивости аквакультуры и кормов для рыб, которые рекомендовали предпринять усилия для локализации производства аквакультуры и применения кругового подхода, а также внедрение программы контроля качества новых продуктов и побочных продуктов, а также переработки местных рыбных кормов в регионах. До сих пор аквапоника как «мелкомасштабные рыбохозяйственные хозяйства» может служить примерами для осуществления биоэкономики и местного производства, способствуя тем самым использованию продуктов и побочных продуктов из органического вещества, не пригодных для использования в других целях, например, выращиваемых насекомых и червей, макро- и микроводорослей, гидролизаты рыбы и побочных продуктов, новые агроэкологические растения и местные биоактивы и микроэлементы, сокращая при этом воздействие на окружающую среду за счет качественного производства продуктов питания (рыбы и растения) и перехода к нулевому образованию отходов. Кроме того, аквапоника является хорошим примером для поощрения многодисциплинарного подхода к изучению вопросов устойчивого производства и валоризации биоресурсов, например, «Islandap Project» (INTERREG V-A MAC 20142020) (Рис. 13.1).
В следующих разделах этой главы рассматривается современное состояние рыбных рационов, ингредиентов и добавок, а также проблемы питания/устойчивого развития, которые необходимо учитывать при производстве конкретных аквапонных кормов.