Балансировка аквапонной экосистемы

Термин «балансирование» используется для описания всех мер, принимаемых фермером аквапонии, чтобы обеспечить динамическое равновесие экосистемы рыб, растений и бактерий. Нельзя переоценить, что успешная аквапоника — это прежде всего поддержание сбалансированной экосистемы. Проще говоря, это означает, что существует баланс между количеством рыбы, количеством растений и размером биофильтра, что действительно означает количество бактерий. Экспериментально определены соотношения между размером биофильтра, плотностью посадки и плотностью залова рыбы для аквапоники. Неразумно и очень сложно работать за пределами этих оптимальных коэффициентов, не рискуя катастрофическими последствиями для общей аквапонной экосистемы. Опытным специалистам аквапоники предлагается экспериментировать и корректировать эти соотношения, но рекомендуется начинать аквапонику после этих соотношений. В этом разделе содержится краткое, но существенно важное введение в балансировку системы. Размеры биофильтра и плотность чулок покрыты гораздо глубже в главе 8.

Баланс нитратов

Равновесие в аквапонной системе можно сравнить с балансировочной шкалой, где рыба и растения являются весами, стоящими на противоположных руках. Руки баланса изготовлены из нитрифицирующих бактерий. Таким образом, важно, чтобы биофильтрация была достаточно прочной, чтобы поддерживать два других компонента. Это соответствует толщине рычага, показанной на рис. 2.10. Обратите внимание, что оружие не было достаточно сильным, чтобы поддерживать количество рыбных отходов и что рука сломалась. Это означает, что биофильтрация была недостаточной.

Если биомасса рыбы и размер биофильтра находятся в равновесии, аквапонная установка адекватно перерабатывает аммиак в нитрат. Однако, если растительный компонент имеет недостаточный размер, то система начнет накапливать питательные вещества (рис. 2.11). В практическом плане более высокие концентрации питательных веществ не вредны для рыб и растений, но свидетельствуют о том, что система плохо работает на стороне растений.

Обычная управленческая ошибка заключается в том, что используется слишком много растений и слишком мало рыбы, как видно из третьего сценария, показанного на рис. 2.12. В этом случае аммиак обрабатывается нитрифицирующими бактериями, но количество получаемых в результате нитратов и других питательных веществ недостаточно для удовлетворения потребностей растений. Это состояние в конечном итоге приводит к постепенному снижению концентраций питательных веществ и, следовательно, урожайности растений.

Главный урок из обоих примеров заключается в том, что достижение максимального производства аквапоники требует поддержания надлежащего баланса между рыбными отходами и потребностью растительных питательных веществ при одновременном обеспечении надлежащей площади поверхности для выращивания бактериальной колонии для переработки всех рыбных отходов. Этот сбалансированный сценарий показан на рис. 2.13. Этот баланс между рыбой и растениями также называется соотношением биомассы. Успешные аквапонные агрегаты имеют соответствующую биомассу рыбы в зависимости от количества растений, или, точнее, соотношение кормов для рыбы и потребности в питательных веществах растений сбалансировано. Несмотря на то, что важно следовать предложенным соотношениям для хорошего аквапонического производства пищевых продуктов, существует широкий спектр работоспособных соотношений, и опытные фермеры по аквапонии заметят, как аквапоника становится саморегулирующейся системой. Кроме того, аквапонная система обеспечивает внимательного фермера предупредительными знаками, поскольку система начинает выскользнуть из равновесия, в виде показателей качества воды и здоровья рыб и растений, все из которых подробно обсуждается в настоящем издании.

Коэффициент подачи

При балансировке системы учитываются многие переменные (см. вставку 2), однако обширные исследования упростили метод балансировки единицы к одному соотношению, называемому «отношением скорости подачи». Коэффициент корма представляет собой суммирование трех наиболее важных переменных, а именно: суточное количество корма для рыбы в граммах в день, тип растения (вегетативный и плодоносный) и площадь выращивания растений в квадратных метрах. Это соотношение предполагает сумму

ежедневного корма для рыбы на каждый квадратный метр растительного пространства. Более полезно сбалансировать систему по количеству корма, поступающего в систему, чем вычислять количество рыбы напрямую. Используя количество корма, можно рассчитать количество рыбы на основе их среднесуточного потребления.

Соотношение скорости корма обеспечит сбалансированную экосистему для рыб, растений и бактерий при условии адекватной биофильтрации. Используйте это соотношение при проектировании аквапонной системы. Важно отметить, что коэффициент подачи является лишь ориентиром для балансировки аквапонной установки, так как другие переменные могут оказывать большее воздействие на различных этапах сезона, например, сезонные изменения температуры воды. Более высокий коэффициент корма для плодоношенных овощей обусловливает большее количество питательных веществ, необходимых этим растениям для производства цветов и фруктов по сравнению с зелеными овощами.

Наряду с коэффициентом подачи, существуют два других простых и взаимодополняющих метода обеспечения сбалансированной системы: проверка здоровья и тестирование азота.

Проверка здоровья рыб и растений

Нездоровая рыба или растения часто предупреждают о том, что система выходит из равновесия. Симптомы дефицита растений обычно указывают на то, что из рыбных отходов производится недостаточное количество питательных веществ. Недостаток питательных веществ часто проявляется в плохом росте, желтых листьях и плохом развитии корней, о чем говорится в главе 6. В этом случае плотность рыбного чулка, корм (если едят рыбой) и биофильтр могут быть увеличены, или растения могут быть удалены. Аналогичным образом, если рыба проявляет признаки стресса, такие как задыхание на поверхности, трение по бокам резервуара, красные области вокруг плавников, глаз и жабр, или в крайних случаях умирает, это часто происходит из-за накопления токсичных уровней аммиака или нитрита. Это часто происходит, когда слишком много растворенных отходов для обработки компонента биофильтра. Любой из этих симптомов у рыб или растений указывает на то, что фермеру необходимо активно исследовать и исправить причину.

Тестирование азота

Этот метод предусматривает проверку уровней азота в воде с использованием простых и недорогих комплектов для проверки воды (рис. 2.14). Если аммиак или нитрит высоки (\ > 1 мг/л), это указывает на недостаточность биофильтрации, а площадь поверхности биофильтра должна быть увеличена. Большинство рыб нетерпимы к этим уровням более чем на несколько дней. Желательно повысить уровень нитратов, что предполагает достаточный уровень других питательных веществ, необходимых для роста растений. Рыба может переносить повышенные уровни нитратов, но если уровни остаются высокими (\ > 150 мг/л) в течение нескольких недель часть воды должна быть удалена и использована для орошения других культур.

Если в течение нескольких недель уровень нитратов является низким (\ < 10 мг/л), то корм для рыбы может быть немного увеличен, чтобы обеспечить достаточное количество питательных веществ для овощей. Тем не менее, никогда не оставляйте несъеденную рыбную корму в баке аквакультуры, поэтому может потребоваться увеличение плотности запаса рыбы. В качестве альтернативы растения могут быть удалены, так что есть достаточное количество питательных веществ для тех, кто остается. Стоит и рекомендуется проверять уровни азота каждую неделю, чтобы убедиться, что система правильно сбалансирована. Кроме того, уровень нитратов является показателем уровня других питательных веществ в воде.

Опять же, все расчеты и соотношения, упомянутые выше, включая плотность залова рыбы, посадочную способность и размеры биофильтра, подробно объясняются в следующих главах (особенно в главе 8). Цель этого раздела состояла в том, чтобы дать понять, насколько важно сбалансировать экосистему в аквапонике и выделить простые методы и стратегии для этого.

• Источник: Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2014 год, Кристофер Сомервилл, Моти Коэн, Эдоардо Пантанелла, Остин Станкус и Алессандро Лователли, мелкомасштабное производство продуктов питания аквапоники, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Воспроизводится с разрешения. *