19.1 Введение
Аквапоника — это интегрированная замкнутая многотрофическая система производства продуктов питания, объединяющая элементы рециркулирующей системы аквакультуры (РАС) и гидропоники (Endut et al. 2011; Goddek et al. 2015; Graber and Junge 2009). Таким образом, аквапоника рассматривается как устойчивая экологичная система производства продуктов питания, в рамках которой обогащенная питательными веществами вода из емкостей для рыб рециркулируется и используется для удобрения растительных пластов, что позволяет эффективно использовать ценные питательные вещества, которые в традиционных системах аквакультуры отбрасываются (Шафахи и Woolston 2014) и представляет потенциальное решение экологической проблемы, которую обычно называют эвтрофикацией водных экосистем.
Органическое сельское хозяйство также основано на естественных принципах рециркуляции и минимизации ресурсов, определенных Международной федерацией движений за биологическое сельское хозяйство (IFOAM 2005):
Органическое сельское хозяйство - это производственная система, которая поддерживает здоровье почв**, экосистем и человека**. Она опирается на экологические процессы, биоразнообразие и циклы, адаптированные к местным условиям**, а не на использование вводимых ресурсов, оказывающих неблагоприятное воздействие. Органическое сельское хозяйство сочетает в себе традиции, инновации** и наука, чтобы принести пользу общей окружающей среде и поощрять честные отношения и хорошее качество жизни для всех участников.
В силу циклического или системного характера обеих производственных систем получение органической сертификации может показаться естественным шагом для исследователя, проектировщика систем или коммерчески ориентированного производителя аквапоники. С другой стороны, основополагающие принципы аквапоники и органического производства существенно различаются. С точки зрения научных исследований можно утверждать, что обсуждение вопроса об органической или неорганической аквапонике демонстрирует интересный случай между двумя полюсами агропродовольственного мышления, а именно агропромышленным (традиционным) и агроэкологическим (органическим). Каким-то образом аквапоника должна найти свое место в этом континууме.
Цель этой главы состоит в том, чтобы пролить свет на существующее положение в отношении барьеров, препятствующих сертификации аквапоники в качестве органического производства продуктов питания, а также обсудить лежащие в ее основе принципы, противоречия и взгляды на ее устойчивость. Она также обсудит возможные будущие сценарии, возникающие в связи между обоснованиями и внедрением двух производственных систем. Мы можем рассматривать как органическое земледелие, так и аквапонику в качестве систем производства продуктов питания, поскольку как фермеры, так и производители аквапоники сталкиваются со сложными ситуациями принятия решений, связанными с балансированием взаимосвязанных и взаимосвязанных вводимых ресурсов, внешних факторов (окружающая среда, рынки, производственно-сбытовые цепочки и т.д.) и процедуры управления для производства продуктов питания.
19.1.1 Системы производства Аквапоники и применяемые технологии
Современные системы производства аквапоники, как правило, классифицируются в соответствии с типом технологии, применяемой к производственной части завода, и независимо от того, объединена ли интеграция в один контур между растениями и рыбой или разделена на отдельные петли. Наиболее распространенными технологиями, применяемыми в производстве растений являются: (1) глубоководная культура (DWC) или в литературе, которую часто называют UVI, потому что первоначально была разработана в Университете Виргинских островов, (2) NFT (технология питательных жидкостей) и (3) «Flood and Ebb». DWC и NFT являются наиболее распространенными или «классическими» технологиями, применяемыми в растениеводстве, и часто рыба и растениеводство соединены в один зависимый цикл потока воды и питательных веществ. Эта уникальная связь и взаимозависимость всей системы является фактором, который значительно увеличивает риски и является основным препятствием на пути создания крупномасштабного коммерческого производства.
Основные различия между первыми двумя системами связаны с тем, как выращиваются растения.
В системе DWC растительный слой представляет собой плавучую систему, в которой растения выращиваются на рафтах (обычно полистироле), плавающих в длинных резервуарах переменной ширины, действуя как обширный биофильтр, так и водный буфер, регулирующий колебания температуры и рН.
В системе NFT растения выращиваются в гидропонных пластиковых трубах, хорошо известных в современном садоводстве. Тонкий слой питательной воды, подаваемой в трубы, питает растения. В обоих случаях NFT и DWC отверстия для установок фиксируются, что ограничивает производителя в отношении того, какие растения могут быть произведены. В некоторых аквапонических системах одновременно применяются технологии выращивания растений из DWC и NFT, что обеспечивает большую гибкость и безопасность при использовании единственного цикла аквапоники (Kledal and Thorarinssdottir 2018).
В третьей категории, «Потоп и Эбб», растения выращивают в горшках, размещенных на (часто подвижных) столах растений, а затем кормят два или три раза в день путем затопления столов в течение 5—10 мин. Таблицы растений дают возможность производителю гибко выбирать растения и размеры горшков, а также перспективы использования почвы, что открывает возможность органической сертификации.
В последние годы развязанная аквапоника начинает формироваться как производственная система, применимая к крупномасштабному коммерческому производству аквапоники (рис. 19.1). В развязанной аквапонике рыба и растениеводство каждый имеет свой собственный цикл подачи воды, но также соединяется друг с другом через резервуар для удобрений, снабжающий растения дефицитом питательных веществ. Таким образом, была устранена зависимость между производством рыбы и растениеводства, однако сохраняются симбиотические преимущества, позволяющие вкладывать средства в крупномасштабное коммерческое производство. В настоящее время ведутся дебаты о преимуществах циркулирующей или связанной против развязанной аквапоники (Goddek et al. 2016). Однако до сих пор не достигнуто консенсуса относительно состояния развязанных систем, поскольку их можно рассматривать как еще один метод подачи питательных веществ для растений, если вода не циркулирует обратно к рыбе (Junge et al. 2017).
Рис. 19.1 a) соединенная (b) развязанная система аквапоники. (Адаптировано с Петерганс 2015)
Аквапоника, как правило, пользуется повышенным интересом во всем мире в качестве метода устойчивого производства продуктов питания, и с учетом перспектив развития аквапоники в коммерческих масштабах существует равноценная заинтересованность в получении сертификации органической продукции и связанных с ней премий цен на эту продукцию. Согласно Kledal and Thorarinssdottir (2018) и König et al. (2018), коммерчески доступные системы аквапоники основаны главным образом на исследованиях, проведенных Ракочи и его коллегами (Rakocy 1999a, b, 2002, 2009; Rakocy et al. 2001, 2004, 2006, 2009), как описано ранее (классическое производство технологии 1 и 2 выше), где растения и рыба связаны в сингулярной зависимой петли. Аналогичным образом, большинство производственных систем, независимо от того, основаны ли они на DWC, NFT или подвижных растительных таблицах с «Flood and Ebb», не используют органическую среду для роста и, следовательно, уже исключают возможность получения органической сертификации для садоводческой части. Что касается производства аквапоники, то доступ к органическим кормам для рыб, как правило, доступен лишь для нескольких коммерческих видов пресноводных рыб. Таким образом, помимо различных факторов вводимых ресурсов, существуют ограничения для начала производства органической аквапоники в коммерческих масштабах.
Таким образом, мы видим, что, несмотря на растущий интерес к маркетингу аквапоники как к экологически чистой системе производства продуктов питания, нынешний режим органического законодательства в ЕС и США запрещает признавать аквапонику таковыми (NOSB 2017). Однако обсуждение еще не завершено, и пока оно продолжается, некоторые частные сертификационные агентства в США разрешают сертификацию овощей как органических (Friendly Aquaponics 2018).
19.1.2 Аквапоника и режим органического регулирования ЕС
В ЕС нынешняя нормативная база для органической рыбы и садоводства регулируется Постановлением Совета (ЕС) № 834/2007, в то время как более подробные правила регулируются Постановлением Комиссии (ЕС) № 889/2008 и (ЕС) № 710/2009. Тем не менее, режим регулирования органической продукции ЕС не содержит каких-либо стандартов или правил для сертификации аквапоники в качестве органической. Органическое регулирование основано на целях и принципах признания органического земледелия в качестве производства продуктов питания на основе природных ресурсов (Lockeretz 2007; Aeberhardt and Rist 2008). Это закреплено в приложении к постановлению об осуществлении за счет исключения вводимых ресурсов, не разрешенных для органического земледелия. Следовательно, системы земледелия аквапоники с использованием технологии RAS и безпочвенного овощного производства (гидропоники) не могут быть сертифицированы как органические в соответствии с действующим органическим регламентом ЕС.
Однако среди практиков аквапоники постоянно обсуждается аквапоника и органическая сертификация. Во-первых, быстрое развитие промышленности в рыбоводстве и диверсификация рынка и спрос на органические продукты делают экономически желательным претендовать на премию за органические продукты в качестве одного из способов возмещения высоких капитальных вложений, необходимых для коммерческой аквапоники. Во-вторых, представляется вполне естественным увязывать экологически чистое производство продуктов питания, такое, как аквапоника, с уже хорошо зарекомендовавшими себя сертификационными этикетками и восприятием потребителями устойчивого производства продуктов питания вместо того, чтобы брать на себя высокие трансакционные издержки, связанные с созданием совершенно новой этикетки продуктов питания.
В связи с текущими дискуссиями по вопросам ограниченных ресурсов для производства продуктов питания, благополучия животных, растущего давления на устойчивость водной среды, параллельно с текущим технологическим прогрессом в аквапонике, в данной статье возникает вопрос о том, почему аквапоника не может быть сертифицирована органической.
В следующем пункте будут рассмотрены органические правила и правила в рамках режима ЕС, создающие барьеры для аквапоники.