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.
Pro: Мелкомасштабная аквапоника с обратной связью предназначена для поддержки местного и общинного производства продовольствия домашними хозяйствами и фермерами. Они не в состоянии сдержать высокие инвестиционные расходы и требуют простых и эффективных технологий. Это относится к испытанным сочетаниям рыб и растений в сочетании аквапоники.
Рис. 7.15 Разработка соединенных аквапонных систем из а) водно-болотных угодий, построенных бытовыми отходами, и b) ХО в сочетании с рециркулирующими системами аквакультуры (РАС) до с) гидропонных установок в соединенных аквапонных системах
Pro: Растения современной связанной аквапоники играют ту же роль в обработке отходов, что и построенные водно-болотные угодья при удалении сточных вод (Рис. 7.15). Таким образом, растения гидропонной установки в соединенной аквапонике выполняют задачу очистки воды и могут считаться «биологической передовой единицей очистки воды» для снижения воздействия аквакультуры на окружающую среду.
Задача: Широко признается, что использование только кормов для рыб в качестве сырья для питания растений зачастую в качественном и количественном отношении недостаточно по сравнению с традиционными сельскохозяйственными производственными системами (например, навоз гидропоники N-P-K) (Goddek et al. 2016), что ограничивает рост некоторых культур в связанная аквапоника.
Pro: Связанные аквапонные системы оказывают положительное влияние на благосостояние рыб. Последние исследования показывают, что в сочетании с огурцом и базиликом уменьшается агонистическое поведение африканского сома (C. gariepinus) (Baßmann et al. 2017, 2018). Что еще более важно, сравнивая травмы и поведенческие модели с контролем, аквапоника с высокой плотностью базилика повлияла на африканского сома еще более позитивно. Растения выделяют в технологическую воду такие вещества, как фосфатазы (Tarafdar and Claassen 1988; Tarafdar et al. 2001), которые способны гидролизовать биохимические фосфатные соединения вокруг корневой зоны и выделять органические кислоты (Bais et al. 2004). Кроме того, микроорганизмы на поверхности корней играют важную роль благодаря выведению органических веществ, что повышает собилизацию минералов, делая их доступными для питания растений. Очевидно, что среда ризосферы, «экссудат корня», состоит из многих органических соединений, таких как анионы органических кислот, фитозидерофоры, сахара, витамины, аминокислоты, пурины, нуклеозиды, неорганические ионы, газообразные молекулы, ферменты и корневые пограничные клетки (Dakora and Phillips 2002), которые могут влияют на здоровье водных организмов в соединенных аквапонных системах. Эта симбиотическая связь недоступна ни в чистой аквакультуре, ни в развязанной аквапонике. Однако еще предстоит провести значительные исследования, с тем чтобы понять факторы, ответственные за повышение благосостояния рыб.
Pro: Аквапоника можно рассматривать как оптимизированную форму традиционного сельскохозяйственного производства, особенно в тех районах, где производственные факторы, обусловленные экологическими условиями, являются особенно сложными, например, в пустынях или густонаселенных городских районах (городах). Комбинированные аквапонные системы могут быть легко адаптированы к местным условиям, с точки зрения конструкции системы и масштаба эксплуатации.
Проблема: Связанные аквапоники также демонстрируют недостатки, обусловленные часто неподходящими условиями соотношения компонентов в рыбе и растениях. Чтобы избежать последствий для благосостояния рыб, соединенные аквапонные системы должны сбалансировать поступление корма, плотность выпаса, а также размер водоочистных установок и гидропоники. До настоящего времени знания о соотношении компонентов в сочетании аквапоники все еще ограничены, и моделирование для решения этой проблемы находится в самом начале. Rakocy (2012) предложил 57 г кормов/день на квадратный метр площади выращивания салата и композитное соотношение 1 мсуп3/сап резервуара для выращивания рыбы до 2 мсуп3/сап гравия гороха, что позволяет производить 60 кг/ мсуп3/сап тилапии. На основе УВИ-системы сами по себе размерные соотношения были восприняты как недостаток, поскольку для надлежащего производства растений необходимо достичь относительно большого соотношения площади растениеводства и площади рыбной поверхности, составляющего по меньшей мере 7:3. С другой стороны, конструкции систем сопряженных систем весьма различны, зачастую несопоставимы, и накопленный опыт не может быть легко перенесен в другую систему или место. Следовательно, необходимо гораздо больше исследовательских данных для определения наилучших возможных коэффициентов производства, а также для расширения масштабов связанных аквапонных систем за счет умножения оптимальных разработанных базовых модулей (см. также [главу 11](/community/articles/chapter-11-аквапоники - моделирование)).
Задача: Было указано, что неблагоприятные параметры качества воды негативно влияют на здоровье рыб. Как отметили Yavuzcan Yildiz et al. (2017), необходимо максимально увеличить удержание питательных веществ растений, чтобы избежать негативного влияния качества воды на благосостояние рыб. Важно выбрать адекватные виды рыб, которые могут принимать более высокие питательные вещества, такие как Африканский сом (C. gariepinus) или Нил Tilapia (O. niloticus,). Более разумные виды, такие как судак или судак (Sander lucioperca), могут также применяться в аквапонике, поскольку они предпочитают обогащенные питательными веществами или эвтрофические водные объекты с повышенной мутностью (Jeppesen et al. 2000; Keskinen and Marjomäki 2003; [см. [Sect. 7.7.1](/сообщество/статьи/7-7-выбор рыбы и растений #771 -Рыба) Производство рыбы]). До сих пор имеется скудная информация, позволяющая точно утверждать об ухудшении благосостояния рыб. Поскольку растения, как правило, нуждаются в высоких концентрациях калия в пределах 230 - 400 мг/л в технологической воде, 200—400 мг/л калия не оказывало негативного влияния на благополучие африканского сома (Presas Basalo 2017). Аналогичным образом, 40 и 80 мг/л Ортоп в воде для выращивания не оказал негативного влияния на показатели роста, эффективность корма и благосостояние молодняка африканского сома (Strauch et al. 2019).
Задача: Еще одна проблема заключается в потенциальной передаче заболеваний с точки зрения продовольственной безопасности людям в результате потребления растений, контактирующих с рыбными отходами. В целом возникновение зоонозов невелико, поскольку закрытые аквапоники являются полностью контролируемыми системами. Однако микробы могут накапливаться в технологической воде компонентов системы или в кишечнике рыбы. Escherichia coli и Salmonella spp. (зоонозные кишечные бактерии) были определены в качестве показателей загрязнения фекалами и качества микробной воды, однако в аквапонике они были обнаружены только в очень малых количествах (Munguia-Fragozo et al. 2015). Другое сравнение гладкой текстурированной листовой зелени между аквапоникой, гидропоникой и почвенным производством не показало существенных различий в подсчете аэробных плит (APC, аэробные бактерии), Enterobacteriaceae, непатогенном E. coli и Listeria, что свидетельствует о сопоставимом уровне загрязнения патогенами ( Барнхарт и др., 2015 год). Listeria spp. была наиболее распространена (40%) в гидропонике с вырубленными растениями (аквапонные растения с корнями 0%, аквапонные растения без корней\ < 10%), но не обязательно вредные виды L. моноцитогены. Было высказано предположение о том, что источник бактерий может быть обусловлен отсутствием санитарно-гигиенического менеджмента, что не имеет большого значения для аквапоники как таковой. Еще одна инфекционная бактерия, _Fusobacteria (Cetobacterium) _, была обнаружена Schmautz et al. (2017) в рыбных фекалиях с высокой распространенностью до 75%. Представители Fusobacteria отвечают за болезни человека (госпитальный зародыш, абсцессы, инфекции), размножаются в биопленках или в составе кишечника рыбы. Инфекции человека с Fusobacteria от аквапоники еще не зарегистрированы, но могут быть возможны, пренебрегая необходимыми гигиеническими протоколами.
В целом имеется довольно мало информации о заболеваниях, вызванных потреблением рыбы и растений, происходящих из соединенных аквапонных систем. В издании Wilson (2005) д-р Дж. Е. Ракочи заявил, что за 25 лет совместного производства аквапоники не было зарегистрировано ни одной вспышки заболеваний человека. Тем не менее, процедура мойки растительных продуктов должна использоваться для уменьшения количества бактерий в качестве меры предосторожности. Chalmers (2004) рекомендовал использовать хлорную ванну (100 ppm), а затем промывку питьевой водой. При использовании этой методики и избежании контакта растений или растительных продуктов с рециркулирующей технологической водой вероятность заражения патогенными бактериями человека может быть значительно снижена. Это необходимая мера предосторожности не только для связанных, но и для всех других форм аквапоники.