Глава 7 Сцепленные системы аквапоники
7.9 Некоторые преимущества и недостатки связанной аквапоники
Следующая дискуссия раскрывает ряд ключевых плюсов и проблем связанной аквапоники: Pro: Смежные аквапонные системы имеют множество преимуществ для производства продуктов питания, особенно экономят ресурсы в различных масштабах производства и в широком спектре географических регионов. Основная цель этого производственного принципа заключается в наиболее эффективном и устойчивом использовании дефицитных ресурсов, таких как корма, вода, фосфор в качестве ограниченного питательного вещества и энергии растений. В то время как аквакультура и гидропоника (как самостоятельная) по сравнению с аквапоникой являются более конкурентоспособными, связанная аквапоника может иметь преимущество с точки зрения устойчивости и, следовательно, оправдание этих систем, особенно если рассматривать их в контексте, например, изменения климата, сокращения ресурсов, сценариев которые могут изменить наше видение устойчивого сельского хозяйства в будущем.
· Aquaponics Food Production Systems7.8 Вопросы системного планирования и управления
Связанная аквапоника зависит от питательных веществ, которые обеспечиваются рыбными установками, либо коммерчески интенсивно используемыми РАС, либо резервуарами, которые хранятся в обширных условиях при небольших операциях. Плотность рыб в последнем часто составляет около 15—20 кг/мсуп3/сап (тилапия, карп), но обширное производство африканского сома может быть выше до 50 кг/мсуп3/сап. Такие различия в плотности залегания оказывают значительное влияние на потоки питательных веществ и наличие питательных веществ в растениях, на требования в отношении контроля и корректировки качества воды, а также на соответствующие методы управления.
· Aquaponics Food Production Systems7.7 Выбор рыбы и растений
7.7.1 Производство рыбы В более крупных коммерческих аквапоники рыбное и растительное производство необходимо удовлетворять рыночным требованиям. Производство рыбы позволяет вариацию видов в зависимости от структуры соответствующей системы и местных рынков. Выбор рыбы также зависит от ее воздействия на систему. Можно избежать проблемного связанного аквапоники производства рыбы из-за недостаточных концентраций питательных веществ, негативно влияющих на здоровье рыб. Если соединенные аквапонные системы имеют сбалансированное соотношение между рыбой и растениями, токсичные питательные вещества будут поглощаться растениями, которые очищают воду.
· Aquaponics Food Production Systems7.6 Аквапоника соленная/солоноватая вода
Относительно новой областью исследований является оценка различных засоленностей технологической воды для роста растений. Поскольку пресная вода во всем мире постоянно растет спрос и по высоким ценам, определенное внимание уделяется использованию соленных/солоноватых водных ресурсов в сельском хозяйстве, аквакультуре, а также аквапонике. Использование солоноватой воды имеет важное значение, поскольку многие страны, такие как Израиль, имеют подземные солоноватые водные ресурсы, а более половины подземных вод в мире являются солеными. В то время как объем подземных соленых вод оценивается лишь в 0,93% от общего объема мировых водных ресурсов и составляет 12 870 000 кмсуп/суп, это больше, чем подземные запасы пресной воды (10 530 000 кмсуп/суп), которые составляют 30,1% всех запасов пресной воды (ЮСГС).
· Aquaponics Food Production Systems7.5 Масштабирование связанных аквапонических систем
Типичная соединенная аквапонная система варьируется от малых до средних и крупных систем (Palm et al. 2018). Расширение масштабов остается одной из будущих задач, поскольку для этого требуется тщательное тестирование возможных комбинаций рыб и растений. Оптимальные размеры агрегатов могут быть повторены для формирования многомодульных систем, независимо от масштаба производства. Согласно Palm et al. (2018), диапазон аквапонных систем был разделен на (1) мини, (2) хобби, (3) домашние и задворные, (4) мелко/полукоммерческие и (5) крупные (r) масштабные системы, как описано ниже:
· Aquaponics Food Production Systems7.4 Группа аквакультуры
Резервуары для выращивания рыбы (размер, количество и конструкция) подбираются в зависимости от масштабов производства и используемых видов рыб. Rakocy et al. (2006) использовали четыре больших рыбопромысловых резервуара для коммерческого производства O. niloticus в аквапонной системе UVI (США). При производстве всеядных или рыбоядных видов рыб, таких как C. gariepinus, необходимо использовать несколько резервуаров за счет сортировки классов размеров и шахматного производства (Palm et al. 2016). Резервуары для рыбы должны быть сконструированы таким образом, чтобы твердые вещества, оседающие на дне резервуаров, могли эффективно удаляться через стоки на дне.
· Aquaponics Food Production Systems7.3 Связанная аквапоника: общая конструкция системы
Принцип совмещенной аквапоники объединяет три класса организмов: (1) водные организмы, (2) бактерии и (3) растения, которые извлекают пользу друг от друга в замкнутом рециркулируемом водоеме. Вода служит средой переноса питательных веществ, главным образом из растворенных рыбных отходов, которые превращаются в питательные вещества для роста растений бактериями. Эти бактерии (например, Nitrosomonas spec., Nitrobacter spec.) окисляют аммоний до нитрита и, наконец, нитрата. Поэтому необходимо, чтобы бактерии получали значительное количество аммония и нитрита, чтобы стабилизировать рост колонии и количество производства нитратов.
· Aquaponics Food Production Systems7.2 Историческое развитие связанной аквапоники
Большая часть оригинальных исследований по соединенным аквапонным системам осуществлялась в США, причем их присутствие в ЕС частично было инициировано COST Action FA1305, The EU Aquaponics Hub и другими европейскими исследовательскими центрами. В настоящее время полностью рециркулирующие системы аквапоники почти полностью доминируют в американской аквапонии, и, по оценкам, более 90% существующих аквапонических систем в США имеют полностью рециркуляционную конструкцию (Lennard, pers. comm.). Первое американское совместное исследование аквапоники было проведено в Иллинойсском центре рыболовства и аквакультуры (ранее Кооперативная исследовательская лаборатория рыбного хозяйства SIU) и на кафедре зоологии, сосредоточив внимание на соединенных аквапонных системах, снабженных сомом (Ictalurus punctatus) в сочетании с помидоры (Lycopersicon esculentum) (Льюис и др.
· Aquaponics Food Production Systems7.1 Введение
Рис. 7.1 Схема первой системы Naegel (1977) выращивания Tilapia и карпа обыкновенного в сочетании с салатом и помидорами в закрытой системе рециркуляции Сочетание выращивания рыбы и растений в сочетании аквапоники восходит к первому проекту Naegel (1977) в Германии, использующему систему весов для хобби 2000 л (рис. 7.1), расположенную в контролируемой среде теплицы. Эта система была разработана с целью проверки использования питательных веществ из рыбных сточных вод в полностью контролируемых условиях рециркуляции воды, предназначенных для производства растений, включая систему двойного ила (аэробная/анаэробная очистка сточных вод).
· Aquaponics Food Production Systems