Расчеты компонентов и коэффициенты

Системы Aquaponic должны быть сбалансированы. Рыба (и, таким образом, корма для рыбы) должна снабжать растения достаточными питательными веществами; растения должны фильтровать воду для рыбы. Биофильтр должен быть достаточно большим, чтобы перерабатывать все рыбные отходы, и для циркуляции этой системы необходим достаточный объем воды. Этот баланс может быть сложно достичь в новой системе, но в этом разделе приведены полезные расчеты для оценки размеров каждого из компонентов.

Площадь выращивания растений, количество кормов для рыбы и количество рыбы

Наиболее удачным способом сбалансирования аквапонной системы является использование коэффициента подачи, описанного в разделе 2.1.4. Это соотношение является наиболее важным расчетом для аквапоники, так что рыба и растения могут процветать симбиотически в аквапонной экосистеме.

Это соотношение позволяет оценить, сколько кормов для рыбы должно добавляться каждый день в систему, и рассчитывается на основе площади, доступной для роста растений. Это соотношение зависит от типа выращиваемого растения; фруктовые овощи требуют примерно на треть больше питательных веществ, чем листовая зелень, чтобы поддерживать развитие цветов и фруктов. Тип корма также влияет на соотношение скорости корма, и все расчеты, приведенные здесь, предполагают, что стандартный рыбный корм с 32 процентами белка.

| Лиственные зеленые растения | Плодоносные овоще | | — | — | | 40-50 г корма для рыбы на квадратный метр в день | 50-80 г корма для рыбы на квадратный метр в день |

Рекомендуемым первым шагом в расчете является определение количества растений. В среднем растения могут выращиваться при плотности посадки, показанной ниже (рис. 8.1). Эти цифры являются лишь средними показателями, и многие переменные существуют в зависимости от типа растений и размера урожая, и поэтому их следует использовать только в качестве руководящих принципов.

| Лиственные зеленые растения | Плодоносные овоще | | — | — | | 20-25 растений на квадратный метр | 4-8 растений на квадратный метр |

После выбора нужного количества растений можно определить количество необходимых площадей выращивания и, следовательно, можно определить количество кормов для рыбы, которые должны ежедневно добавляться в систему.

После расчета количества площади выращивания и кормов для рыб можно определить биомассу рыбы, необходимой для употребления этого корма. Рыба разного размера имеет различные требования к кормам и режимы, это означает, что многие мелкие рыбы едят столько же крупных рыб. С точки зрения балансировки аквапонной единицы фактическое количество рыбы не так важно, как общая биомасса рыбы в резервуаре. В среднем, для видов, обсуждаемых в разделе 7.4, рыба будет потреблять 1-2 процента от массы тела в день на стадии роста. Это предполагает, что рыба больше 50 г, потому что мелкие рыбы едят больше, чем крупные, в процентах от массы тела.

| Скорость кормления рыбы | | — | | 1-2% от общей массы тела в день |

Приведенный ниже пример демонстрирует, как проводить этот набор расчетов, определяя, что для производства 25 голов салата в неделю аквапонная система должна иметь 10-20 кг рыбы, кормить 200 г корма в день и иметь площадь выращивания 4 м². Расчеты заключаются в следующем:

Салат требует 4 недели, чтобы расти, как только саженцы пересаживаются в систему, и собирают 25 голов в неделю, поэтому:

Каждый 25 головок салата требует 1 м2 растительного пространства, поэтому:

Каждый квадратный метр растительного пространства требует 50 г корма для рыбы в день, поэтому:

Рыба (биомасса) в системе ест 1—2% массы тела в день,

поэтому:

Хотя это очень полезно, это соотношение корма на самом деле является лишь ориентиром, особенно для небольших агрегатов. Существует множество переменных, связанных с этим соотношением, включая размер и тип рыбы, температуру воды, содержание белка в корме и потребности растений в питательных веществах, которые могут существенно измениться в течение вегетационного периода. Эти изменения могут потребовать от фермера корректировки нормы кормления.

Тестирование воды на азот помогает определить, остается ли система в балансе. Если уровень нитратов слишком низкий (менее 5 мг/л), то медленно увеличивайте скорость корма в день без перекормления рыбы. Если уровни нитратов стабильны, то могут быть недостатки в других питательных веществах, и добавки могут потребоваться, особенно для кальция, калия и железа. Если уровни нитратов увеличиваются, то потребуется время от времени обмен водой по мере увеличения содержания нитратов свыше 150 мг/л. Повышение уровня нитратов свидетельствует о том, что концентрация других основных питательных веществ является адекватной.

Объем воды

Объем воды наиболее важен для аквакультуры аквапоники. Разная плотность запасов влияет на рост и здоровье рыб и является одной из наиболее распространенных причин стресса рыб. Однако общий объем воды не влияет на гидропонный компонент, за исключением того, что при больших объемах воды требуется больше времени, чтобы вода накапливала существенную концентрацию питательных веществ во время первоначального цикла. Таким образом, если единица имеет относительно большой объем воды, единственное воздействие заключается в том, что для достижения оптимальных концентраций питательных веществ для растений потребуется больше времени. Большие объемы воды помогают смягчить изменения качества воды, но могут скрывать проблемы дольше. Метод DWC всегда имеет более высокий общий объем воды, чем NFT или среды.

Рекомендуемая максимальная плотность запасов составляет 20 кг рыбы на 1 000 литров воды (аквариум). Мелкомасштабные единицы, описанные в настоящей публикации, имеют около 1 000 литров воды и должны содержать 10-20 кг рыбы. Более высокая плотность выпаса требует более сложных методов аэрации для поддержания стабильности уровней DO для рыб, а также более сложной системы фильтрации для борьбы с твердыми отходами. Новым аквапонным фермерам настоятельно рекомендуется не превышать плотность выпаса 20 кг на 1 000 литров. Это особенно относится к случаям, когда постоянное электроснабжение не гарантируется, поскольку кратковременное прерывание может привести к гибели всех рыб в течение часа при высокой плотности запасов. Такая же плотность запаса применима к баку любого размера размером более 500 литров; просто используйте это соотношение для расчета максимальной плотности запаса для заданного объема воды. Если емкость меньше 500 литров, уменьшите плотность запасов до половины, или 1 кг на 100 литров, хотя не рекомендуется выращивать рыбу для потребления в баке менее 500 литров. Для справки средний тилапия весит 500 г при размере урожая и 50 г при размере запасов.

| **Плотность чулка рыбы | | — | | 10-20 кг рыбы на 1 000 литров воды |

Требования к фильтрации - биофильтр и механический сепаратор

Количество биофильтрации, необходимой в аквапонике, определяется количеством корма, поступающего в систему ежедневно. Основным соображением является тип материала биофильтра и площадь поверхности этой среды. Чем больше площадь поверхности, тем больше бактериальная колония, которая может быть размещена, и тем быстрее аммиак превращается в нитрат. Предусмотрены два соотношения: одно для вулканического гравия, найденного в средах, и одно для Bioballs®, найденных в блоках NFT и DWC. Этот расчет следует считать минимальным, и избыточная биофильтрация не наносит вреда системе, а делает систему более устойчивой к всплеску аммиака и нитрита. Биофильтры должны быть негабаритными, если есть подозрение, что низкие температуры могут повлиять на бактериальную активность. В добавлении 4 содержится дополнительная информация о калибровке биофильтров и расчете требуемого объема.

| Материал биофильтра | **Удельная площадь поверхности (м²/м³) ** | **Требуемый объем (литр/г корма) ** | | — | — | — | | Вулканический гравий | 300 | 1 | | Биобаллы® | 600 | 0.5 |

Размер механического сепаратора должен быть основан на объеме воды. Как правило, механический сепаратор должен иметь объем 10-30 процентов от размера аквариума. Механические фильтры необходимы как для систем NFT, так и для систем DWC, а также для систем сред с высокой плотностью хранения (\ > 20 кг/1 000 литров).

Сводка расчетов компонентов

• Коэффициент корма позволяет сбалансировать компоненты аквапонной системы и рассчитать площадь посадки, корма для рыбы и биомассу рыбы.

• Коэффициент подачи для аквапоники:

• 40-50 г ежедневного корма на квадратный метр (зелень);

• 50-80 г ежедневного корма на квадратный метр (плодоносные овощи).

• Скорость кормления рыбы: 1-2 процента от массы тела в день.

• Плотность чулка рыбы: 10-20 кг/1 000 литров.

• Объем биофильтрации:

• 1 литр на грамм ежедневного корма (шлаки в средах)

• ½ литра на грамм ежедневного корма (Bioballs® в NFT и DWC)

В таблице 8.1 приводятся основные показатели и коэффициенты для проектирования маломасштабных сред, блоков NFT и DWC. Важно иметь в виду, что эти цифры являются лишь ориентирами, поскольку другие внешние факторы (например, климатические условия, доступ к постоянному энергоснабжению) могут изменить конструкцию на земле. Пожалуйста, обратите внимание на сноски под таблицей, объясняющие цифры и применимость каждой колонки по методу аквапоники.

ТАБЛИЦА 8.1

Практическое руководство по проектированию систем для маломасштабных аквапонных установок

Примечания:

^1. Рекомендуемая плотность рыбы основана на максимальной плотности залова 20 кг/1 000 литров. Более высокая плотность возможна при дальнейшей аэрации и механической фильтрации, но это не рекомендуется для начинающих.

^2. Рекомендуемая норма кормления составляет 1 процент от массы тела в день для рыб, имеющих более 100 г массы тела. Коэффициент кормления составляет: 40-50 г/м² для листовой зелени и 50-80 г/м² для плодоношенных овощей.

^3. Объемы механического сепаратора и биофильтра должны составлять 10-30 процентов от общего объема аквариума. На самом деле выбор контейнеров зависит от их размера, стоимости и наличия. Биофильтры необходимы только для установок NFT и DWC; механические сепараторы применимы для блоков NFT, DWC и сред с плотностью рыбы более 20 кг/1 000 литров.

^4. Эти цифры предполагают, что бактерии постоянно находятся в оптимальных условиях. Если нет, то в течение определенного периода (зимы) в качестве буфера может потребоваться добавить дополнительные фильтрующие среды. Для двух наиболее распространенных биофильтральных сред предусмотрены различные значения на основе их соответствующей площади поверхности.

^5. Цифры для растительного пространства включают только листовую зелень. Плодоношение овощей будет иметь немного более низкую площадь.

• 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. *