9.2 Происхождение питательных веществ
Основными источниками питательных веществ в аквапонной системе являются корма для рыбы и добавленная вода (содержащая Mg, Ca, S) (см. [раздел 9.3.2]. (/community/статьи/9-3-микробиологические процессы #932 -Нитрификация))) в систему (Delaide et al. 2017; Schmautz et al. 2016), как более подробно изложено в [главе 13](/community/articles/part-iiii-перспектив-для устойчивого развития). Что касается кормов для рыб, то существует два основных вида: корма на основе рыбы и корма растительного происхождения. Рыбная мука — это классический вид корма, используемый в аквакультуре, где липиды и белки опираются на рыбную муку и рыбий жир (Geay et al. 2011). Однако в течение некоторого времени высказывались опасения по поводу устойчивости таких кормов и обращалось внимание на растительные диеты (Boyd 2015; Davidson et al. 2013; Hua and Bureau 2012; Tacon and Metian 2008). Метаанализ, проведенный Hua and Bureau (2012), показал, что использование растительных белков в кормах для рыб может влиять на рост рыбы, если они включены в высокие пропорции. Действительно, растительные белки могут влиять на усвояемость и уровни антипитательных факторов корма. В частности, фосфор, происходящий из растений и, таким образом, в виде фитатов не приносит пользы, например, лосося, форель и несколько других видов рыб (Timmons and Ebeling 2013). Неудивительно, что это наблюдение сильно зависит от вида рыб и качества ингредиентов (Hua and Bureau 2012). Однако мало известно о влиянии разного состава кормов рыб на урожайность сельскохозяйственных культур (Yildiz et al. 2017).
Классический корм для рыб состоит из 6—8 макроингредиентов и содержит 6— 8% органический азот, 1,2% органический фосфор и 40— 45% органический углерод (Timmons and Ebeling 2013) с около 25% белка для травоядных или всеядных рыб и около 55% белка для плотоядных рыб (Boyd 2015). Липиды могут быть также на основе рыбы или растений (Boyd 2015).
Рис. 9.1 Экологический поток азота и фосфора в% для (а) производства клеток Nile Tilapia (после Нето и Остренского 2015) и (b) производства РАС (из различных источников)
После добавления в систему корма для рыбы значительная часть его съедается рыбой и используется для роста и обмена веществ или выводится в виде растворимых и твердых фекалий, в то время как остальная часть данного корма распадается в резервуарах (Goddek et al. 2015; Schneider et al. 2004) (рис. 9.1). В этом случае остатки корма и продукты обмена веществ частично растворяются в аквапонной воде, что позволяет растениям принимать питательные вещества непосредственно из аквапонного раствора (Schmautz et al. 2016).
В большинстве систем возделывания (главы [7](/community/articles/chapter-7-пары аквапоники) и 8 могут добавляться питательные вещества, дополняющие аквапонный раствор и обеспечивающие лучшее соответствие с потребностями растений (Goddek et al. Действительно, даже когда система соединена, можно добавлять железо или калий (которых часто не хватает), не причиняя вреда рыбе (Schmautz et al. 2016).
9.2.1 Остатки корма для рыбы и фекалии
В идеале, весь данный корм должен потребляться рыбе (рис. 9.1). Однако небольшая часть (менее 5% (Yogev et al. 2016)) часто остается разлагаться в системе и способствует питательной нагрузке воды (Losordo et al. 1998; Roosta and Hamidpour 2013; Schmautz et al. 2016), тем самым потребляя растворенный кислород и высвобождая углекислый газ и аммиак (Losordo et al. 1998) , среди прочего. Состав остатков корма рыбы зависит от состава корма.
Логично, что состав рыбных фекалий зависит от рациона рыбы, что также влияет на качество воды (Buzby and Lin 2014; Goddek et al. 2015). Однако сохранение питательных веществ в биомассе рыб в значительной степени зависит от видов рыб, уровня кормления, состава кормов, размера рыбы и температуры системы (Schneider et al. 2004). Например, при более высоких температурах ускоряется обмен веществ рыбы, что приводит к увеличению количества питательных веществ, содержащихся в твердой фракции фекалий (Turcios and Papenbrock 2014). Доля выведенных питательных веществ также зависит от качества и усвояемости рациона (Buzby and Lin 2014). Необходимо тщательно рассмотреть усвояемость корма для рыбы, размер фекалий и коэффициент оседания, чтобы обеспечить хороший баланс в системе и максимизировать урожайность сельскохозяйственных культур (Yildiz et al. 2017). Действительно, хотя одним из приоритетов является тщательный выбор кормов для рыбы в соответствии с потребностями рыбы, компоненты корма также могут быть выбраны в соответствии с потребностями растений, если это не имеет значения для рыбы (Goddek et al. 2015; Licamele 2009; Seawright et al. 1998).