9.1 Введение

Системы Aquaponic предлагают различные преимущества, когда дело доходит до производства продуктов питания инновационным и устойчивым способом. Помимо синергетического эффекта увеличения воздушной концентрации COSub2/Sub для тепличных культур и снижения общего потребления тепловой энергии при выращивании рыбы и сельскохозяйственных культур в одном и том же пространстве (Körner et al. 2017), аквапоника обладает двумя основными преимуществами для круговорота питательных веществ. Во-первых, сочетание рециркулирующей системы аквакультуры с гидропонным производством позволяет избежать сброса в уже загрязненные грунтовые воды аквакультуры, обогащенные растворенным азотом и фосфором (Buzby and Lin 2014; Guangzhi 2001; van Rijn 2013), и, во-вторых, это позволяет удобрять непочвенные культуры с тем, что можно считать органическим раствором (Goddek et al. 2015; Schneider et al. 2004; Yogev et al. 2016) вместо использования удобрений минерального происхождения, изготовленных из истощающих природных ресурсов (Schmautz et al. 2016; [Chap. 2](/community/articles/chapter-2-аквапоники - closing - cl-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-t-on- cycycycle ограниченные водные земельные ресурсы и биогенные ресурсы). Кроме того, аквапоника дает сопоставимый рост растений по сравнению с традиционными гидропониками, несмотря на более низкие концентрации большинства питательных веществ в аквакультуре (Graber and Junge 2009; Bittsanszky et al. 2016; Delaide et al. 2016), а производство может быть даже лучше, чем в почве (Rakocy et al. 2004). Считается, что основными причинами этого являются увеличение концентраций COSub2/sub в воздушной среде и изменение биомов корневой зоны. Кроме того, минеральное содержание и пищевое качество томатов, выращенных аквапоническим путем, согласно сообщениям, эквивалентны или превосходят содержание минералов в традиционных выращенных томатах (Schmautz et al. 2016).

Несмотря на наличие двух привлекательных активов (например, рециркуляция сточных вод аквакультуры и использование органических удобрений), использование водных сточных вод усиливает задачу мониторинга питательных веществ в растворе. Действительно, трудно контролировать состав раствора, в котором питательные вещества происходят от биологической деградации органического вещества, чем следить за эволюцией концентрации питательных веществ в точно дозированном гидропонном растворе на основе минеральных соединений (Bittsanszky et al. 2016; Timmons and Ebeling 2013). Кроме того, потребности растений в питании варьируются в течение периода роста в соответствии с физиологическими стадиями, и для максимального увеличения урожайности необходимо удовлетворять эти потребности (Bugbee 2004; Zekki et al. 1996; [глава 4](/community/articl/chapter-4-hydroponic Technologies)).

Для рециркуляции сточных вод аквакультуры для производства биомассы растений необходимо оптимизировать темпы рециркуляции фосфора и азота (Goddek et al. 2016; Graber and Junge 2009; [глава 1](/community/articl/chapter-1-quaponics-and global food challenges)). На это может влиять ряд факторов, таких, как виды рыб, плотность рыб, температура воды, тип растений и микробное сообщество (там же). Поэтому крайне важно понять функционирование циклов питательных веществ в аквапонике (Seawright et al. 1998). Цель этой главы состоит в том, чтобы объяснить происхождение питательных веществ в аквапонной системе, описать циклы питательных веществ и проанализировать причины потери питательных веществ.