2.5 Водные ресурсы

2.5.1 Прогнозы

Рис. 2.1 Водный след (л на кг). Рыба в системах RAS использует наименьшее количество воды любой системы производства продуктов питания

Помимо необходимости применения удобрений, современные интенсивные методы ведения сельского хозяйства также предъявляют высокие требования к водным ресурсам. Среди биохимических потоков (рис. 2.1) дефицит воды в настоящее время считается одним из наиболее важных факторов, сдерживающих производство продуктов питания (Hoekstra et al. 2012; Porkka et al. 2016). Прогнозируемый рост мирового населения и изменения в наличии наземных водных ресурсов в связи с изменением климата требуют более эффективного использования воды в сельском хозяйстве. Как отмечалось ранее, к 2050 году совокупное сельскохозяйственное производство должно будет производить на 60% больше продовольствия во всем мире (Alexandratos and Bruinsma 2012), при этом, по оценкам, на 100% больше в развивающихся странах, исходя из роста численности населения и растущих ожиданий в отношении уровня жизни (Alexandratos and Bruinsma 2012; WHO 2015). Голод в некоторых регионах мира, а также недоедание и скрытый голод свидетельствуют о том, что баланс между спросом на продовольствие и его наличием уже достиг критического уровня и что продовольственная и водная безопасность напрямую связаны (McNeill et al. 2017). Прогнозы изменения климата свидетельствуют о сокращении запасов пресной воды и соответствующем снижении урожайности сельскохозяйственных культур к концу XXI века (Misra 2014).

На сельскохозяйственный сектор в настоящее время приходится около 70% потребления пресной воды во всем мире, а показатель изъятия даже превышает 90% в большинстве наименее развитых стран мира. Нехватка воды увеличится в течение следующих 25 лет в связи с ожидаемым ростом численности населения (Connor et al. 2017; Esch et al. 2017), при этом новейшие модели прогнозируют снижение доступности воды почти во всех странах в ближайшем будущем (Distefano and Kelly 2017). ООН прогнозирует, что переход к обычной практике приведет к глобальному дефициту воды в 40% к 2030 году (Water 2015). В этой связи, поскольку запасы грунтовых вод для орошения истощаются или загрязняются, а засушливые районы испытывают все большую засуху и нехватку воды из-за изменения климата, вода для сельскохозяйственного производства станет все более ценной (Ehrlich and Harte 2015a). Растущая нехватка водных ресурсов ставит под угрозу не только водную безопасность для потребления человеком, но и глобальное производство продовольствия (McNeill et al. 2017). С учетом того, что дефицит воды ожидается даже в районах, в которых в настоящее время имеется относительно достаточный объем водных ресурсов, важно разработать сельскохозяйственные методы с низким потреблением воды и улучшить экологическое управление сточными водами за счет более эффективного повторного использования (FAO 2015a).

Доклад ООН о мировом водном развитии за 2017 год (Connor et al. 2017) посвящен сточным водам как неиспользованному источнику энергии, питательных веществ и других полезных побочных продуктов, что имеет последствия не только для здоровья человека и окружающей среды, но и для продовольственной и энергетической безопасности, а также для смягчения последствий изменения климата. В настоящем докладе содержится призыв к внедрению надлежащих и доступных технологий, а также правовых и нормативных рамок, механизмов финансирования и повышения социальной приемлемости очистки сточных вод с целью обеспечения повторного использования воды в условиях замкнутой экономики. В докладе также указывается на доклад Всемирного экономического форума 2016 года, в котором водный кризис назван глобальным риском наибольшего беспокойства в ближайшие 10 лет.

Концепция воздействия воды в качестве показателя использования ресурсов пресной воды человеком была выдвинута в качестве основы для разработки политики в области водопользования. Водный след состоит из трех компонентов: (1) голубая вода, которая включает поверхностные и грунтовые воды, потребляемые при производстве продуктов или потерянные в результате испарения, (2) зеленая вода, которая используется в основном в растениеводстве, и (3) серая вода, которая загрязнена, но все еще находится в пределах существующей воды стандарты качества (Hoekstra и Mekonnen 2012). Эти авторы наметили отпечатки воды стран по всему миру и установили, что на сельскохозяйственное производство приходится 92% глобального потребления пресной воды, а на промышленное производство приходится 4,4% от общего объема, в то время как домашняя вода - лишь 3,6%. Это вызывает обеспокоенность по поводу наличия воды и привело к усилиям по просвещению общественности, направленным на повышение осведомленности о количестве воды, необходимой для производства различных видов продовольствия, а также о национальной уязвимости, особенно в странах Северной Африки и Ближнего Востока, испытывающих нехватку воды.

2.5.2 Аквапоника и водосбережение

Экономическая концепция сравнительной производительности измеряет относительный объем ресурсов, необходимых для производства единицы товаров или услуг. Эффективность, как правило, считается более высокой в тех случаях, когда потребности в ресурсах ниже в расчете на единицу товаров и услуг. Однако при анализе эффективности водопользования в экологическом контексте необходимо также принимать во внимание качество воды, поскольку поддержание или повышение качества воды также повышает производительность (Hamdy 2007).

Растущая проблема нехватки воды требует повышения эффективности водопользования, особенно в засушливых и полузасушливых районах, где наличие воды для сельского хозяйства и качество сброса воды являются важнейшими факторами производства продовольствия. В этих регионах рециркуляция воды в аквапонных установках может достичь замечательной эффективности повторного использования воды 95— 99% (Dalsgaard et al. 2013). Потребность в воде также составляет менее 100 л/кг собранной рыбы, и качество воды поддерживается в рамках системы выращивания сельскохозяйственных культур (Goddek et al. 2015). Очевидно, что такие системы должны быть построены и эксплуатированы таким образом, чтобы свести к минимуму потери воды; они также должны оптимизировать свое соотношение рыбной воды и растений, поскольку это соотношение очень важно для максимизации эффективности повторного использования воды и обеспечения максимальной переработки питательных веществ. Разрабатываются алгоритмы моделирования и технические решения для интеграции улучшений в отдельных установках, а также для лучшего понимания того, как эффективно и результативно управлять водой (Vilbergsson et al. 2016). Дополнительная информация содержится в главах [9](/сообщество/статьи/глава 9 - цикл питательных веществ - системы аквапоники) и [11](/сообщество/статьи/глава 11-аквапоники - моделирование).

С учетом потребностей в почве, воде и питательных веществах воздействие аквапонных систем значительно лучше, чем традиционное сельское хозяйство, где качество воды и спрос на нее, а также наличие пахотных земель, затраты на удобрения и орошение являются препятствиями для расширения (рис. 2.1).

** **

Рис. 2.2 Коэффициенты пересчета кормов (ФКР), рассчитанные как кг корма на живую массу и кг корма для съедобной порции. Только насекомые, которые съедены целиком в некоторых частях мира, имеют лучшее FCR, чем рыба