7.1 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). Нэгель основывал свою концепцию на открытой водопроводной системе Сельскохозяйственной Экспериментальной Станции Южной Каролины в США, где избыток питательных веществ из прудов, снабженных ручным сомом (Ictalurus punctatus), был устранен гидропонным производством водных каштанов (Eleocharis dulcis) ( Лоякано и Гросвенор 1973). Включая нитрификационные и денитрификационные резервуары для увеличения концентрации нитратов внутри своей системы, Naegel (1977) предпринял попытку полного окисления всех азотных соединений, достигнув концентрации нитратов 1200 мг/л и продемонстрировав эффективность шага нитрификации. Хотя система накапливалась при низкой плотности (20 кг/мсуп3/сап каждый) с использованием тилапии (Tilapia mossambica) и карпа (Cyprinus carpio), томаты (Lycopersicon esculentum) и салат айсберг (Lactuca scariola) росли хорошо и производили урожай. Эти первые результаты исследований привели к концепции связанных аквапонных систем, в которых растения устраняют отходы, образующиеся рыбой, создавая достаточный рост, демонстрируя высокую эффективность водопользования в обоих блоках. Принцип спаренной аквапоники впервые был описан Хью Траном на Всемирной конференции по аквакультуре в 2015 году (Tran 2015).

Спаренные аквапонные системы не обязательно используют механическую фильтрацию частиц в классическом смысле и поддерживают постоянный поток питательных веществ между аквакультурой и гидропонами. Основная задача заключается в том, как управлять фекальной нагрузкой в соединенной аквапонной системе, где растения поглощают питательные вещества, а отходы твердых частиц могут быть удалены из системы с помощью фильтровальных прессов или геотекстиля.

Развитие современного сельского хозяйства, рост населения и сокращение ресурсов во всем мире способствовали развитию связанных аквапонных систем. Поскольку рыбоводство является значительно более эффективным в производстве белка и водопользовании по сравнению с другими выращиваемыми животными и поскольку закрытые системы в значительной степени независимы от участков, связанные аквапонные системы могут развиваться во всем мире (Graber and Junge 2009) в засушливых условиях (Kotzen and Appelbaum 2010); Appelbaum и Kotzen 2016) и даже в городских условиях (König et al. 2016). Большинство описанных систем относятся к отечественным, мелкомасштабным и полукоммерческим установкам (Palm et al. 2018), управляемым хобби аквариумистами, энтузиастами или более мелкими стартап-компаниями. Новые результаты исследований, кратко изложенные в настоящей главе, демонстрируют как потенциальные, так и сдерживающие факторы, связанные с дальнейшим развитием этих систем в коммерческую аквапонику, способную внести значительный вклад в будущее производство продуктов питания.