Техника глубоководной культуры

Метод DWC включает в себя подвешивание растений в полистирольных листах с их корнями в воду (рис. 4.68 и 4.69). Этот метод является наиболее распространенным для крупных коммерческих аквапоник, выращивающих один конкретный урожай (обычно салат, листья салата или базилик, рис. 4.70), и более подходит для механизации. В небольших масштабах этот метод является более сложным, чем медиа-кровати, и может быть непригодным для некоторых мест, особенно в тех случаях, когда доступ к материалам ограничен.

Динамика потока воды

Динамика потока воды в DWC почти идентична динамике, проходящей через NFT. Вода течет силой тяжести из аквариума, через механический фильтр, и в комбинированный биофильтр/отстойник. Из отстойника вода перекачивается в двух направлениях через соединитель «Y» и клапаны. Часть воды перекачивается непосредственно обратно в аквариум. Остальная вода закачивается в коллектор, который равномерно распределяет воду по каналам. Вода течет, опять же под действием гравитации, через растущие каналы, где расположены растения и выходит с дальней стороны. При выходе из каналов вода возвращается в биофильтер/отстойник, где снова ее закачивают либо в аквариум, либо в каналы. Вода, которая поступает в аквариум, заставляет аквариум переполняться через выход трубы и обратно в механический фильтр, тем самым завершая цикл.

Эта конфигурация «Рисунок 8» описывает путь воды, наблюдаемый в системе DWC. Как и в NFT, вода проходит через механический фильтр и биофильтр перед откачкой обратно в аквариум и растительные каналы. Одним из недостатков этой конфигурации является то, что сочетание sump/biofilter возвращает часть сточных вод из растительных каналов обратно в растения. Однако, в отличие от NFT, где питательные вещества в небольшой пленке воды, протекающей на корневом уровне, быстро истощаются, большой объем воды, содержащейся в каналах DWC, позволяет растениям использовать значительное количество питательных веществ. Такое наличие питательных веществ также предполагает наличие различных систем. Серийное распределение воды по каналам DWC может быть построено просто с помощью «каскадной» конфигурации с одним входом, обслуживающим самый дальний резервуар. В этом случае выход одного резервуара будет входным отверстием последовательного, а увеличение потока воды поможет корням получить доступ к более высокому потоку питательных веществ.

В системе DWC, показанной на рис. 4.68, вода перекачивается из баллона биофильтра в каналы, в которых имеются полистирольные листы, плавающие сверху, поддерживающие установку. Расход воды, поступающей в каждый канал, относительно невелик. Как правило, каждый канал имеет 1-4 часа времени удержания. Время удержания аналогично концепции скорости оборота и относится к количеству времени, которое требуется для замены всей воды в контейнере. Например, если объем воды одного канала составляет 600 литров, а расход воды, поступающей в контейнер, составляет 300 литров в час, время удержания составит 2 часа (600 литров ÷ 300 литров в час).

Механическая и биологическая фильтрация

Механическая и биологическая фильтрация в блоках DWC такая же, как и в блоках NFT, описанных в разделе 4.4.2.

DWC выращивает каналы, строительство и посадка

Каналы могут иметь переменную длину, от одного до десятков метров (рис. 4.71). В целом их длина не является проблемой, как видно из NFT, поскольку большой объем воды обеспечивает достаточное снабжение питательными веществами. Оптимальное питание растений в очень длинных каналах должно всегда обеспечивать достаточный приток воды и повторное оксигенацию для обеспечения того, чтобы питательные вещества не истощались и чтобы корни могли дышать. Что касается ширины, то, как правило, рекомендуется быть стандартной шириной листа полистирола, но она может быть кратной этой ширине. Тем не менее, более узкие и длинные каналы обеспечивают более высокую скорость воды, что может принести пользу корням с большими потоками питательных веществ. Выбор ширины также должен

рассмотреть доступность оператора. Рекомендуемая глубина составляет 30 см, чтобы обеспечить достаточное пространство корня растений. Как и в резервуарах для рыбы, каналы могут быть изготовлены из любого сильного инертного материала, который может удерживать воду. Для небольших агрегатов популярными материалами являются изготовленные КСГМГ пластиковые контейнеры или стекловолокно. Гораздо большие каналы могут быть построены с использованием длины древесины или бетонных блоков, облицованных пищевым водонепроницаемым покрытием. При использовании бетона убедитесь, что он герметизирован нетоксичным, водонепроницаемым герметиком, чтобы избежать потенциального выщелачивания токсичных минералов из бетона в системную воду.

Как упоминалось выше, время удержания для каждого канала в блоке составляет 1-4 часа, независимо от фактического размера канала. Это позволяет адекватно пополнять питательные вещества в каждом канале, хотя объем воды и количество питательных веществ в глубоких каналах достаточно для того, чтобы питать растения в течение более длительного периода времени. Рост растений, безусловно, выиграет от более быстрых темпов потока и турбулентной воды, поскольку корни будут поражены еще большим количеством ионов; в то время как более медленные потоки и почти застоя вода окажут негативное влияние на рост растений.

Аэрация блоков DWC имеет жизненно важное значение. В плотно посаженном канале потребность в кислороде для растений может привести к падению уровня DO ниже минимума. Любые разлагающиеся твердые отходы, присутствующие в канале, усугубили бы эту проблему, еще больше уменьшив DO. Таким образом, аэрация необходима. Самый простой способ — разместить несколько небольших воздушных камней в каналах (рис. 4.72).

Воздушные камни должны выпускать около 4 литров воздуха в минуту и располагаться каждые 2-4 м² площади канала. Кроме того, сифоны Вентури (см. раздел 4.2.5) могут быть добавлены к трубам притока воды для аэрации воды при входе в канал. Наконец, можно использовать метод Кратки DWC (рис. 4.73). В этом методе между полистиролом и водоемом внутри канала остается пространство 3-4 см. Это позволяет воздуху циркулировать вокруг верхней части корней растений. Такой подход устраняет потребность в воздушных камнях в канале, так как достаточное количество кислорода в воздухе поступает в корни. Еще одним преимуществом данного метода является недопущение прямого контакта стеблей растений с водой, что снижает риск возникновения заболеваний растений в зоне воротника. Кроме того, повышенная вентиляция в результате увеличения воздушного пространства способствует рассеиванию тепла из воды, что идеально подходит для жаркого климата

Не добавляйте в каналы рыбу, которая могла бы питаться корнями растений, например, травоядные рыбы, такие как тилапия и карп. Тем не менее, некоторые мелкие плотоядные виды рыб, такие как гуппи, молли или москитные рыбы, могут успешно использоваться для борьбы с личинками комаров, что может стать огромной неприятностью для рабочих и соседей в некоторых районах.

Полистирольные листы должны иметь определенное количество отверстий, просверленных, чтобы соответствовать сетчатым чашкам (или губчатым кубам), используемым для поддержки каждого растения (рис. 4.74). Количество и расположение отверстий диктуется типом овощей и расстоянием между растениями, где меньшие растения могут быть расположены более близко. Приложение 8 содержит конкретные сведения и полезные советы о том, как сверлить отверстия.

Саженцы могут быть запущены в специальном питомнике растений (см. раздел 8.3) в почвенных блоках или в среде, не содержащей почвы. После того, как эти саженцы станут достаточно большими для обработки, они могут быть перенесены в чистую чашку и посажены в блок DWC (рис. 4.75). Оставшееся пространство в чистом чашке должно быть заполнено гидропонными средами, такими как вулканический гравий, минеральная вата или LECA, для поддержки саженцев. Кроме того, можно просто посадить семена прямо в сетчатые чашки на верхней части среды. Этот метод иногда рекомендуется, если семена овощей доступны, потому что он позволяет избежать шока трансплантации во время посадки. При уборке урожая обязательно удалите из канала все растение, включая корни и мертвые листья. После сбора урожая плоты должны быть очищены, но не высушены, чтобы избежать уничтожения нитрифицирующих бактерий на погруженной поверхности плота. Крупномасштабные установки должны очищать плоты водой для удаления грязи и растительных остатков и немедленно перемещать их в каналы, чтобы избежать стресса для нитрифицирующих бактерий.

Особый случай DWC: низкая плотность рыбы, без фильтров

Блоки DWC Aquaponic могут быть сконструированы, не требующие внешней дополнительной фильтрации (рис. 4.76). Эти агрегаты имеют очень низкую плотность запасов рыбы (например, 1-1,5 кг рыбы на м³ аквариума), а затем полагаются главным образом на пространство корня растений и внутреннюю площадь каналов в качестве поверхности для размещения нитрифицирующих бактерий. Простые сетчатые экраны улавливают крупные твердые отходы, а каналы служат отстойниками для мелких отходов. Преимущество этого метода заключается в сокращении первоначальных экономических инвестиций и капитальных затрат при одновременном устранении необходимости в дополнительных фильтровальных контейнерах и материалах, которые могут быть сопряжены с трудностями и дорогостоящими затратами в некоторых местах. Однако более низкая плотность вылова приведет к снижению производства рыбы. В то же время многие аквапонные предприятия получают подавляющую часть прибыли от урожайности растений, а не от производства рыбы, главным образом используя рыбу в качестве источника питательных веществ. Часто этот метод требует добавления питательных веществ для обеспечения роста растений. Если рассматривать этот метод, то стоит оценить желаемую рыбную и растительную продукцию и учесть относительные затраты и выгоды.

Динамика потока воды

Основное различие между двумя конструкциями (с высоким запасом рыбы и низким запасом рыбы) заключается в том, что конструкция с низкой плотностью не использует ни одну из внешних фильтрационных контейнеров, ни механическую, ни биологическую. Вода течет силой тяжести из аквариума прямо в каналы DWC, проходя через очень простой сетчатый экран. Затем вода возвращается либо в отстойник и откачивается обратно в резервуары для рыбы, либо непосредственно в резервуары для рыбы без отстойника. Вода как в аквариумах, так и в каналах аэрируется с помощью воздушного насоса. Рыбные отходы разрушаются нитрифицирующими и минерализующими бактериями, живущими на поверхности корня растений и стенках канала.

Плотность рыбных запасов представляет собой континуум, растянувшийся от очень низких плотностей, которые не нуждаются в фильтрах вплоть до очень высокой плотности, требующей специальных внешних фильтров. Одним из простых решений для получения дополнительной минерализации и биофильтрации и предотвращения накопления отходов твердых веществ в нижней части каналов является объединение простого сетчатого экрана с корзиной гравия гороха или глиняных шариков, расположенных чуть выше уровня воды, где вода выходит из аквариума. Корзина будет действовать как просачивающий фильтр с его средами улавливания и минерализации твердых веществ. Вода, падающая из корзины, также добавит кислород через эффект всплеска. Кроме того, использование гравия гороха будет оказывать буферное действие против подкисления воды после нитрификации. Другой вариант может включать внутренний биофильтр внутри аквариума, состоящий из простого сетчатого мешка биофильтра рядом с воздушным камнем. Это может помочь обеспечить адекватную биофильтрацию без увеличения стоимости внешних биофильтров. И наконец, увеличение общего объема воды без увеличения плотности залова рыбы, в основном с использованием больших емкостей для рыбы, может помочь смягчить проблемы качества воды путем разбавления отходов и обеспечения фермеру достаточного времени для реагирования на изменения до того, как рыба станет напряженной, хотя это может разбавляют доступные питательные вещества и препятствуют росту овощей.

Более низкая плотность рыбы также означает, что расход воды может быть ниже. Можно использовать насос меньшего размера, снижая стоимость, но убедитесь, что не менее половины общего объема аквариума происходит обмен в час. На самом деле, некоторые исследователи добились успеха в удалении электрического насоса и использовании ручного труда для циклирования воды два раза в день. Однако эти системы полностью зависят от адекватной аэрации. Помимо этих различий, рекомендации по сооружению емкостей для рыбы и канала DWC применимы к этому методу с низкой плотностью залегания.

Управление блоками с низкой плотностью хранения

Основное отличие от управления другими агрегатами, более подробно рассмотренное в главе 8, заключается в меньшей плотности запасов. Предлагаемая плотность заготовки для этих типов систем составляет 1-5 кг/м³ (по сравнению с 10-20 кг/м³ для других систем в данном руководстве). Ранее высказывалось предположение, что баланс между рыбой и растениями следует коэффициенту корма, что позволяет рассчитать количество кормов для рыб, поступающих в систему, с учетом заданной площади выращивания растений. Эти единицы с низкой плотностью хранения по-прежнему следуют предлагаемому коэффициенту суточного корма 40-50 г/м², но должны быть ближе к нижнему краю. Полезная методика заключается в том, чтобы позволить рыбе кормить в течение 30 минут, 2-3 раза в день, а затем удалить всю несъеденную пищу. Перекормление приведет к накоплению отходов в емкостях и каналах рыбы, что приведет к аноксическим зонам, плохим условиям выращивания, болезням и стрессу рыб и растений. Всегда, но особенно при использовании этого метода без фильтров, не забудьте внимательно следить за качеством воды и уменьшать подачу при обнаружении высокого уровня аммиака или нитрита.

Преимущества и недостатки низкой плотности складирования

Основным преимуществом является более простая единица. Эту систему легче построить и дешевле начать, имея более низкие капитальные затраты. Рыба менее напряжена, потому что выращивается в более просторных условиях. В целом, этот метод может быть очень полезен для начальных проектов с низким капиталом. Эти системы могут быть очень полезны для выращивания высокоценных рыб, таких как декоративная рыба, или специальных культур, таких как лекарственные травы, где более низкое производство компенсируется более высокой стоимостью.

Однако серьезный недостаток заключается в том, что масштабы этих единиц трудно увеличить. В данном районе выращивается меньше растений и рыбы, поэтому они менее интенсивные, чем некоторые из систем, описанных ранее. Для того чтобы производить большое количество продуктов питания, эти системы стали бы непомерно большими. По сути, внешние механические и биофильтры позволяют аквапонике быть очень интенсивной на небольшой территории.

Кроме того, рыбное производство не может функционировать независимо от гидропонного компонента; растения должны постоянно находиться в каналах. Корни растений обеспечивают зону для роста бактерий, и без этих корней биофильтрация не будет достаточной для поддержания чистоты воды для рыб. Если бы когда-либо было необходимо собрать все растения сразу, что может произойти во время вспышек заболеваний, сезонных изменений или крупных климатических явлений, снижение биофильтрации вызвало бы высокий стресс аммиака и рыбы. С другой стороны, с внешними механическими и биофильтрами производство рыбы может продолжаться без гидропоники как стандартной RAS.

• 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. *