Ukuaji wa aquaponics na madai ya jumla kwamba aquaponics ni endelevu zaidi kuliko aina nyingine za uzalishaji wa chakula umechochea majadiliano na utafiti katika jinsi mifumo hii endelevu ilivyo kweli. Tathmini ya mzunguko wa maisha (LCA) ni njia moja muhimu ya upimaji ambayo inaweza kutumika kuchambua uendelevu katika kilimo na mazingira yaliyojengwa kwa kutathmini athari za mazingira za bidhaa katika maisha yao yote. Kwa jengo, LCA inaweza kugawanywa katika aina mbili za athari - athari embodied ambayo inajumuisha uchimbaji wa vifaa, utengenezaji, ujenzi, uharibifu na kutupwa/matumizi ya vifaa hivyo, na athari operational ambayo inahusu matengenezo ya mifumo ya ujenzi (Simonen 2014). Vile vile, kufanya tathmini ya bidhaa za kilimo pia inaweza kugawanywa katika athari structural ya bahasha ya jengo na miundombinu ya mfumo, athari za uzalishaji zinazohusiana na kilimo cha kuendelea na post-harvest athari za ufungaji, kuhifadhi, na usambazaji (Payen et al. 2015). Kufanya LCA ya shamba la aquaponic inahitaji ufahamu wa wakati huo huo wa athari za ujenzi na kilimo kwani kuna mwingiliano katika awamu ya operational ya bahasha na awamu ya production ya mazao. Njia ya jengo inaendesha mifumo yake ya joto, baridi, na taa huathiri moja kwa moja kilimo cha mazao; kinyume chake, aina tofauti za mazao zinahitaji mazingira tofauti ya mazingira. Tafiti mbalimbali zipo kulinganisha matokeo LCA kwa aina tofauti ya jengo iko katika mazingira tofauti (Zabalza Bribián et al. 2009). Vilevile, LCA imetumiwa na sekta ya kilimo kulinganisha ufanisi kwa mazao mbalimbali na mifumo ya kilimo (He et al. 2016; Payen et al. 2015). Kutathmini utendaji wa mazingira yaliyodhibitiwa kilimo na aquaponics hasa inahitaji ushirikiano wa ujuzi wa mbinu mbili katika tathmini moja (Sanyé-Mengual 2015).

Mapendekezo ya shamba la Aquaponic LCA mfumo (Kielelezo 21.11) ni pana kwa makusudi kukamata aina mbalimbali za typologies za kilimo zinazopatikana katika shamba. Ili kuomba matokeo ya LCA kwa mashamba yaliyopo, mambo kama vile data ya hali ya hewa na uchumi lazima iingizwe ili kuhalalisha tathmini ya mazingira (Goldstein et al. 2016; Rothwell et al. 2016)

Sehemu inayofuata inazungumzia mkusanyiko wa mikakati ya kubuni ya shamba la aquaponic kulingana na hesabu ya LCA ya mashamba ya aquaponic ambayo huunganisha maandiko yaliyopo na masomo ya kesi na inaonyesha maelekezo ya kazi ya baadaye. Ushirikiano wa kipekee wa athari za aquaponic na ujenzi ni wa riba fulani.

Jedwali 21.3 Ulinganisho wa mifumo ya kilimo ya mazingira yaliyodhibitiwa

meza thead tr darasa=“header” thCEA aina/th th Faida /th th Changamoto /th th Gharama na mapato/sup /th /tr /thead tbody tr darasa=“isiyo ya kawaida” td rowspan=2 greenhouses ya kati-tech/td td Inategemea karibu kabisa juu ya nishati ya jua, chini ya mahitaji ya nishati ya ziada /td td Limited mazingira kudhibiti chaguzi, wanahusika na kushuka kwa thamani ya mazingira /td td rowspan = 2 Gharama ya chini ya up-mbele/ujenzi, (takriban 30—100 $/msup2/sup) /td /tr tr darasa=“hata” td Chini ya kutegemea vifaa visivyo mbadala na vyanzo vya nishati /td td Inatumika tu kwa aina ya samaki yenye uvumilivu mkubwa wa joto, (ikiwa mizinga iko kwenye chafu) /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td rowspan=2 Passive jua greenhouses/td td Inategemea mifumo passiv, inatumia molekuli mafuta, (ikiwa ni pamoja na mizinga samaki) buffer joto Swings /td td Kudhibiti na mifumo passiv inahitaji uzoefu zaidi na kubuni makusudi /td td rowspan = 2 Gharama ya chini ya up-mbele/ujenzi, (takriban 30—100 $/msup2/sup) /td /tr tr darasa=“hata” td Matumizi ya nishati ya chini, uwezekano wa bila ya haja ya mafuta yoyote ya mafuta /td td Inahitaji taa za ziada, ikiwa iko katika latitudo za kaskazini kutokana na viwango vya chini vya mwanga /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td rowspan=2 high-tech greenhouses/td td Ngazi za juu za udhibiti /td td Inategemea mifumo ya kazi ya joto, baridi, uingizaji hewa na taa za ziada /td td rowspan = 2 Gharama ya juu ya mbele/ujenzi, (takriban $100—200 /msup2/sup na zaidi) /td /tr tr darasa=“hata” td Uzalishaji mkubwa na uwezo wa kuongeza /td td Matumizi ya nishati ya juu na gharama za uendeshaji /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td rowspan=5 Rooftop greenhouses/td td Ngazi za juu za udhibiti /td td rowspan = 2 Inategemea mifumo ya kazi ya joto, baridi, uingizaji hewa na taa za ziada /td td rowspan = 5 Gharama ya juu sana ya mbele/ujenzi (takriban 300—500 $/msup2/sup) /td /tr tr darasa=“hata” td Uzalishaji wa juu /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td rowspan = 3 Uwezekano wa mahusiano ya juhudi na mazingira, ikiwa imeunganishwa na jengo la jeshi /td td Matumizi ya nishati ya juu na gharama za uendeshaji /td /tr tr darasa=“hata” td Inahitaji kanuni kufuata katika ngazi ya majengo ya ofisi ya kibiashara /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td Usafiri wa vifaa kwa paa ni changamoto ya miundombinu /td /tr tr darasa=“hata” td rowspan=4 Nafasi ya kukua ndani ya/td td Adaptive matumizi ya majengo ya viwanda inawezekana /td td Inategemea kabisa juu ya taa za umeme na mifumo ya kudhibiti kazi kwa inapokanzwa, baridi, na uingizaji hewa /td td Up-mbele/gharama ya ujenzi inaweza kuwa chini kama jengo zilizopo inaweza kutumika /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td Uzalishaji wa juu kwa kitengo cha nyayo ingawa imechukuliwa mifumo ya kukua /td td rowspan = 3 Matumizi ya nishati ya juu na gharama za uendeshaji /td td rowspan = 3 Gharama inategemea pia juu ya mfumo wa kukua, stacking ngazi mbalimbali /td /tr tr darasa=“hata” td Ngazi ya juu ya insulation iwezekanavyo /td /tr tr darasa=“isiyo ya kawaida” td Kupunguza kupoteza joto wakati wa miezi ya baridi /td /tr /tbody /meza

supa/sup Kulingana na Proksch (2017)

mtini. 21.11 Mfano wa mchakato jumuishi LCA ikiwa ni pamoja na ujenzi na aquaponic mfumo wa utendaji. (Kulingana na Sanyé-Mengual et al. 2015).

21.5.1 Athari Zilizojumuisha: Nishati iliyokuwa na kaboni

Muundo Vifaa na Ujenzi Nishati iliyojengwa ni hesabu ya jumla ya nishati inayotumiwa kutoa, kuboresha, mchakato, usafiri, kuzalisha, na kukusanya vifaa au bidhaa. Kaboni iliyo na kaboni ni kiasi cha COSU2/Sub kilichotolewa ili kuzalisha nyenzo sawa au bidhaa. Ikilinganishwa na shughuli za kawaida za kilimo wazi, athari iliyopo ya mfumo wa kuongezeka kwa mazingira ni kubwa zaidi kutokana na kuongezeka kwa uchimbaji wa vifaa na utengenezaji katika hatua ya ujenzi (Ceron-Palma et al. 2012). Kwa mfano, katika chafu cha paa cha ICTA-ICP, muundo wa bahasha huzalisha zaidi ya 75% Global Warming Potential (GWP) kuliko muundo wa chafu wa udongo unaotokana na wingi wa polycarbonate inayotumiwa katika ujenzi (Sanyé-Mengual et al. 2015). Vile vile, jengojumuishi chafu simulation hali katika Boston ilisababisha kuongezeka athari za mazingira katika hatua ya ujenzi, kutokana na uchimbaji wa madini ya chuma kwa ajili ya utengenezaji wa chuma miundo (Goldstein 2017). Athari zinazohusiana na bahasha za mazingira zinazodhibitiwa zinaweza kupunguzwa kupitia matumizi ya vifaa vya smart (kutokana na kwamba marekebisho ya kanuni ya ujenzi yanafanywa ili kuepuka wanachama wa miundo zaidi) lakini hata hivyo ingeweza kuzidi wale wa kilimo cha jadi. Kupanda chakula katika bahasha iliyojengwa itakuwa daima zaidi ya rasilimali mwanzoni ikilinganishwa na kupanda tu mboga katika shamba la wazi, ingawa pia itaongeza kiasi cha chakula ambacho kinaweza kuzalishwa kwa kila eneo la mguu katika muda uliopangwa huo.

Ili kuepuka athari za mazingira zinazohusiana na muundo, baadhi ya shughuli za aquaponic hutumia majengo yaliyopo badala ya kujenga bahasha mpya. Mijini Organics katika St Paul, Minnesota, USA refurbished mbili majengo ya kampuni ya bia kama maeneo yao ya ndani kuongezeka. Katika mfano mwingine wa kutumia tena, The Plant huko Chicago, Illinois, Marekani inafanya kazi ya kuingiza chakula na shamba la miji pamoja katika jengo la kiwanda la 1925 lililotumiwa hapo awali na Chakula cha Peer kama kituo cha ufungaji wa nyama (Mchoro 21.12). Zilizopo insulation na vifaa vya majokofu walikuwa repurposed kudhibiti kushuka kwa joto katika kituo majaribio aquaponic.

Aquaponic Vifaa na Substrate Wakati kuunganishwa katika majengo, uchaguzi nyenzo kwa ajili ya mizinga aquaponic inakuwa muhimu kubuni kuzingatia, kwani inaweza kuzuia mkutano na usafiri ndani ya jengo. Kwa mfano, sehemu za polyethilini zinaweza kukusanyika kwenye tovuti kwa kutumia kulehemu plastiki, lakini hii haiwezekani kwa sehemu za fiberglass (Alsanius et al. 2017). Zaidi ya hayo, utengenezaji wa vifaa vya mfumo wa aquaponic unaweza kuwa mchangiaji mkubwa wa athari kwa jumla ya mazingira - kwa mfano, polyester iliyoimarishwa ya kioo inayotumiwa kwa ajili ya tank ya maji ya msup3/sup 100 kwenye chafu ya ICTAICP ya paa ina jukumu la 10— 25% ya athari za mazingira katika utengenezaji hatua (Mchoro 21.13). Uchaguzi wa substrate kwa mimea katika mfumo wa aquaponic una uzito wa uzito kwa muundo wa jengo la jeshi, lakini pia huchangia athari za mazingira. Katika utafiti wa hivi karibuni uliofanywa kwenye aquaponics kuunganishwa na kuta hai, pamba ya madini, na nyuzi za nazi kazi kwa kulinganisha, licha ya moja kuwa mbolea na nyingine kuwa moja ya matumizi (Khandaker na Kotzen 2018).

Mtini. 21.12 Plant (Chicago, Illinois, Marekani)

Muundo na Vifaa Matengenezo Awali vifaa uteuzi kwa ajili ya vifaa aquaponic na vipengele bahasha huamua upkeep ya muda mrefu ya mashamba aquaponic. Uzalishaji vifaa vya muda mrefu zaidi kama vile kioo au plastiki rigid inahitaji uwekezaji mkubwa wa awali wa rasilimali za mazingira kuliko filamu za plastiki; hata hivyo, filamu zinahitaji uingizwaji mara kwa mara — kwa mfano, kioo kinatarajiwa kubaki kazi kwa miaka 30+, huku ikizidi kuwa na kawaida zaidi filamu ya polyethilini inaweza kudumu miaka 3—5 tu kabla ya kuwa opaque mno (Proksch 2017). Kulingana na maisha yaliyotarajiwa ya bahasha ya mfumo wa aquaponic, inaweza kuwa na faida zaidi kuchagua nyenzo na muda mfupi wa maisha, na athari ndogo ya utengenezaji. ETFE filamu kutumika katika chafu Aquaponic jua ni maelewano kuahidi kati ya maisha marefu na uendelevu, ingawa utafiti zaidi inahitajika. Vifaa vya kawaida vya aquaponic vina mizinga ya maji na mabomba. Kupiga mabomba kwa mifumo ya aquaponic mara nyingi hutengenezwa kutoka PVC, ambayo hutoa athari kubwa ya mazingira katika mchakato wake wa utengenezaji lakini hauhitaji uingizwaji hadi miaka 75. Baadhi ya wauzaji wa aquaponic hutoa mianzi kama mbadala ya kikaboni.

Kielelezo. 21.13 Kujenga sehemu na greenhouses paa na Harquitectes, ICTA-ICP jengo (Bellaterra, Hispania)

21.5.2 Athari za uendeshaji

Nishati Mwaka 2017, 39% ya jumla ya matumizi ya nishati ndani ya Marekani yalihusiana na sekta ya ujenzi (EIA). Sekta ya kilimo ilichangia takriban 1.74% ya jumla ya matumizi ya nishati ya msingi ya Marekani mwaka 2014, ikitegemea sana matumizi ya moja kwa moja katika mfumo wa mbolea na dawa za kuulia wadudu (Hitaj na Suttles 2016). Ufanisi wa nishati ni uwanja mzuri wa utafiti ndani ya mazingira yaliyojengwa na kilimo, mara nyingi hufafanua athari za uendeshaji wa bidhaa, jengo, au shamba katika LCA kwa ujumla (Mohareb et al. 2017). Kuunganisha ujenzi na matumizi ya nishati ya kilimo unaweza kuongeza utendaji wa wote (Sanjuandelmás et al. 2018).

Joto Mahitaji ya Nishati kwa ajili ya maeneo ya kupanda joto ni ya maslahi hasa katika hali ya hewa ya kaskazini, ambapo kupanua msimu wa kawaida mfupi wa kupanda hutoa mashamba ya jengo-jumuishi ya aquaponic makali ya ushindani katika soko (Benis na Ferrão 2018). Hata hivyo, katika hali ya hewa ya baridi, matumizi ya nishati na mifumo ya joto inapokanzwa ni mchangiaji mkubwa kwa athari za jumla za mazingira - katika tathmini ya maeneo yaliyopandwa huko Boston, Massachusetts, gharama za kupokanzwa hupunguza faida za kuondoa maili ya chakula katika mlolongo wa chakula wa miji (Benis et al. 2017b; Goldstein 2017). Hii haina kweli katika hali ya hewa Mediterranean, ambapo mazingira ya hali ya hewa ni mazuri kwa kilimo na ambapo karibu mwaka mzima na kawaida miundo chafu inaweza kutegemea passiv jua inapokanzwa (Nadal et al. 2017; Rothwell et al. 2016).

Katika hali ya hewa ya baridi na ya joto, kuunganisha mifumo ya kuongezeka kwa mazingira yaliyodhibitiwa kwenye paa zilizopo inaweza kutoa insulation kwa jengo la jeshi - shamba huko Montreal, Quebec inaripoti kukamata 50% ya mahitaji ya joto ya chafu kutoka kwa muundo wa jeshi uliopo, na hivyo kupunguza mzigo wa joto (Goldstein 2017). Mifumo ya taa pia inaweza kuwajibika kwa kuridhisha mahitaji ya joto katika maombi ya ndani wima kukua kama vile viwanda vya mimea au vyombo vya meli (Benis et al. 2017b).

Ukamataji wa joto mara kwa mara ni mkakati mwingine wa kubuni unaoahidi ambao unaweza kuongeza utendaji wa muundo wa jeshi na mfumo unaoongezeka. Masomo ya baada ya kumiliki ardhi ya chafu ya majaribio ya paa katika ICTA-ICP huko Bellaterra, Hispania zinaonyesha kuwa ushirikiano wa jengo na chafu hutolewa akiba sawa ya kaboni ya 113.8 kg/msup2/sup/mwaka ikilinganishwa na chafu ya kawaida ya freestanding yenye joto na mafuta (Nadal et al. 2017). Bila kuingilia kati na mifumo ya joto, uingizaji hewa na hali ya hewa (HVAC), wingi wa mafuta ya jengo la maabara ya jeshi/ofisi iliinua joto la chafu kwa 4.1C wakati wa miezi ya baridi zaidi, na kuwezesha kilimo cha mazao ya nyanya kila mwaka.

Baridi Katika hali ya hewa ya Mediterranean na kitropiki, baridi ya bandia mara nyingi ni mahitaji ya kukua kuzalisha mwaka mzima. Katika rooftop chafu simulation, mizigo baridi kuwakilishwa hadi 55% ya jumla ya mahitaji ya nishati ya kilimo katika Singapore na katika hali ya hewa zaidi baridi ya Paris, 30% (Benis et al. 2017b). Mahitaji ya nishati ya baridi ni ya juu hasa katika hali ya hewa kali, ambayo yanaweza kufaidika zaidi kutokana na kukata gharama za kawaida za usafiri kwa mazao yanayoharibika (Graamans et al. 2018; Ishii et al. 2016). Baridi ya uvukizi, baridi ya ukungu, na shading ni baadhi ya mikakati ya kupunguza joto katika mashamba ya aquaponic na kuboresha utendaji wa kilimo katika suala la mavuno.

Mifumo ya aquaponic inayojengwa-jumuishi ina faida ya kuhifadhi molekuli ya mafuta katika mizinga ya samaki ili kupunguza baridi pamoja na mizigo ya joto. Katika hali ambapo hali hii ya baridi ya baridi haina kukidhi mahitaji ya baridi, baridi ya evaporative hutumiwa kawaida. Chafu cha Harvesters endelevu hutoa lettuce kwa eneo la Houston, Texas, Marekani mwaka mzima kwa kutumia mfumo wa baridi wa shabiki na pedi, subset ya teknolojia ya baridi ya evaporative. Moto wa hewa kutoka nje ya bahasha hupita kwanza katikati ya selulosi ya mvua kabla ya kuingia nafasi inayoongezeka. Matokeo yake, hewa ya mambo ya ndani ni baridi na yenye baridi zaidi. Baridi ya uvukizi huwa na ufanisi zaidi katika hali ya hewa kavu lakini inahitaji matumizi ya maji ya juu, ambayo inaweza kuwa kikwazo kwa mashamba katika maeneo yenye ukame duniani.

Baridi ya ukungu ni mkakati mbadala. Katika chafu kilichopozwa na ukungu, mimea hupotezwa mara kwa mara na maji kutoka kwa sprinklers/misters ya juu mpaka nafasi inafikia joto la taka la kilimo. Baridi ya ukungu hutumia maji kidogo kuliko baridi ya uvukizi lakini huongeza unyevu wa jamaa wa nafasi inayoongezeka. Ikiwa imeunganishwa na mkakati wa uingizaji hewa sahihi, baridi ya ukungu inaweza kuwa teknolojia ya kuokoa maji hasa inayofaa kwa mikoa yenye ukame (Ishii et al. 2016). Zaidi ya hayo, baridi ya ukungu inapungua kiwango cha evapotranspiration katika mimea, ambayo ni muhimu kwa kuboresha kimetaboliki ya mimea katika mifumo ya aquaponic (Goddek 2017). Chafu cha centralt cha mashamba ya Superior Fresh hutumia mfumo wa ukungu wa kompyuta ili kudumisha joto la kilimo wakati wa msimu wa joto.

Vifaa vya shading pia vinaweza kuchangia kupunguza joto la chafu. Kijadi, msimu wa chokaa nyeupe wa greenhouses ulitumiwa kupunguza viwango vya mionzi ya jua wakati wa miezi ya moto zaidi (_Controlled Mazingira Kilimo _ 1973). Hata hivyo, shading inaweza kuunganishwa na kazi nyingine za ujenzi. Mkakati wa kivuli unaoahidi unatumia modules za photovoltaic zenye uwazi kwa wakati huo huo hupunguza nafasi na kuzalisha nishati (Hassanien na Ming 2017). Chafu cha jua cha Aquaponic kinachanganya safu yake ya photovoltaic na utendaji wa shading; hutumia paneli za alumini zinazozunguka kama vifaa vya shading vinavyofanya kazi kama watoza wa jua kwa msaada wa seli za photovoltaic zilizopandwa. Mfumo wa photovoltaic jumuishi kisha hubadilisha mionzi ya jua ya ziada kuwa nishati ya umeme.

**Taa Faida kuu ya greenhouses juu ya nafasi za kukua ndani ni uwezo wao wa capitalize mchana ili kuwezesha usanisinuru. Hata hivyo, mashamba yaliyo katika hali ya hewa kali yanaweza kupata kwamba mizigo ya kupokanzwa au ya baridi kwa bahasha ya uwazi haifai kifedha; katika kesi hii, wakulima wanaweza kuchagua kulima mazao katika maeneo ya kukua ndani na bahasha iliyosafirishwa (Graamans et al. 2018). Mashamba ya Aquaponic ambayo yanafanya kazi katika nafasi za kukua ndani hutegemea taa za umeme za ufanisi ili kuzalisha mazao.

Maendeleo mengi katika taa ya kisasa ya kilimo asili katika viwanda vya mimea Kijapani, kutumika kuongeza mavuno ya mimea katika mifumo mnene hydroponic kwa kuchukua nafasi ya jua na wavelengths mwanga engineered (Kozai et al. 2015). Hivi sasa, taa za LED ni chaguo maarufu zaidi kwa mifumo ya taa ya maua ya umeme. Wao ni 80% ufanisi zaidi kuliko taa za kutokwa kwa kiwango kikubwa na 30% ufanisi zaidi kuliko wenzao wa fluorescent (Proksch 2017). Taa za LED zinaendelea kuchunguzwa ili kuongeza ufanisi wa nishati na mavuno ya mazao (Zhang et al. 2017). Largescale greenhouses kama Superior Fresh, Wisconsin, Marekani kutegemea tarakilishi, ziada taa serikali kupanua kipindi usanisinuru wa mazao yake katika latitudo kaskazini.

Uzazi wa Nishati Umezuiwa na sababu sawa na CEA zote, usimamizi wa nishati ya shamba la aquaponic inategemea hali ya hewa ya nje, uteuzi wa mazao, mfumo wa uzalishaji, na muundo wa muundo (Graamans et al. 2018). Kuongezeka kwa mazao kupitia aquaponics sio endelevu kwa asili ikiwa haijasimamiwa vizuri - mambo yote hapo juu yanaweza kuathiri ufanisi wa nishati kwa bora au mbaya zaidi (Buehler na Junge 2016). Mara nyingi, CEA ni zaidi ya nishati kubwa kuliko kilimo kawaida wazi shamba; Hata hivyo, matumizi ya juu ya nishati inaweza kuwa na haki kama njia sisi chanzo mabadiliko ya nishati kuelekea vyanzo mbadala na mikakati ufanisi kwa ajili ya joto, baridi, na taa ni kuingizwa katika mpango wa shamba.

Uzazi wa umeme wa Photovoltaic (PV) unaweza kuwa na sehemu muhimu katika kuharibu athari za uendeshaji kwa mazingira ya kudhibitiwa ya maji, kupunguza matatizo ya mazingira. Katika mfano wa chafu ya juu-tech nchini Australia, kutumia nishati kutoka kwa safu ya PV ilisababisha kupungua kwa 50% kwa uzalishaji wa gesi ya chafu ya maisha ikilinganishwa na hali ya kawaida ya gridi ya taifa (Rothwell et al. 2016). Kizazi cha nishati mbadala kinaweza kuunganishwa na mashamba ya aquaponic, nafasi ya kuruhusu — kwa mfano, chafu ya Lucky Clays Fresh aquaponic kwenye shamba la vijiumbe huko North Carolina inaendesha nishati inayozalishwa na mitambo ya upepo na paneli za photovoltaic ambazo ziko mahali pengine kwenye sehemu ya ardhi ya mmiliki.

**Ufanisi wa matumizi ya maji mara nyingi umetajwa kama faida kubwa ya mifumo ya CEA na hydroponic (Despommier 2013; Specht et al. 2014). Mifumo ya Aquaponic inafaa zaidi kuongeza ufanisi wa maji - ambapo kilo 1 cha samaki zinazozalishwa katika mfumo wa kawaida wa ufugaji wa maji huhitaji kati ya 2500 na 375,000 L, kiasi hicho cha samaki kilichotolewa katika mfumo wa aquaponic kinahitaji chini ya L 100 (Goddek et al. 2015). Ukamataji wa maji ya mvua na matumizi ya maji ya kijivu umependekezwa kama mikakati miwili ya kukabiliana na athari za mifereji ya maji ya kuendesha shamba la hydroponic au aquaponic hata zaidi. Katika chafu kilichopo cha ICTA-ICP, 80— 90% ya maji yanahitaji uzalishaji wa nyanya katika mfumo wa jumla wa hydroponic zilifunikwa na kukamata maji ya mvua ndani ya mwaka wa operesheni (Sanjuan-Delmás et al. 2018). Hata hivyo, uwezo wa kukamata maji ya mvua ili kukidhi mahitaji ya mazao hutegemea mazingira ya hali ya hewa. Katika utafiti wa kutathmini uwezekano wa uzalishaji wa chafu wa paa kwenye mbuga zilizopo za rejareja katika miji nane duniani kote, saba walikutana kujitosheleza kwa njia ya kukamata maji ya mvua - Berlin tu haikuwa (Sané-Mengual et al. 2018).

Baadhi ya vifaa vya CEA zilizopo tayari kutumia tena Greywater kuboresha ufanisi (Benke na Tomkins 2017). Hata hivyo, matumizi ya maji ya kijivu katika mazingira ya miji kwa sasa ni mdogo kutokana na kukosa msaada wa udhibiti na utafiti wa sasa haupo juu ya hatari za kiafya za kutumia maji ya kijivu katika kilimo. Majaribio ya matumizi ya maji ya kijivu, Maison Productive katika Montréal hukusanya maji ya kijivu kutoka kwa matumizi ya kaya ili kuongeza mkusanyiko wake wa maji ya mvua ili kumwagilia bustani na chafu ya jumuiya kwa ajili ya uzalishaji wa chakula ambacho vitengo tisa vya makazi vinashiriki (Thomaier et al. 2015). Pamoja na maendeleo zaidi katika sera juu ya matibabu ya maji ya kijivu, maji ya jengo-jumuishi yanaweza kugonga katika mzunguko wa maji uliopo badala ya kutegemea vyanzo vya manispaa.

Kwa mtazamo wa usanifu, usambazaji wa maji katika mfumo wa aquaponic ni uwezekano wa kuwasilisha changamoto ya kimuundo. Mizinga ya samaki ya maji hupima zaidi ya hydroponic kukua vitanda na inaweza kupunguza aina gani za miundo zinawezekana kwa retrofitting shamba la aquaponic. Kiwango cha kukua pia kinahitaji kuzingatia — mifumo ya utamaduni wa maji ya kina (DWC) inahitaji kiasi kikubwa na kikubwa cha maji, ilhali mifumo ya filamu ya virutubisho (NFT) ni nyepesi lakini gharama kubwa ya kutengeneza (Goddek et al. 2015).

virutubishi Ikilinganishwa na kilimo cha kawaida cha wazi, CEA inapunguza haja ya mbolea na dawa za kuulia wadudu, kwa kuwa mkulima anaweza kutenganisha mazao kutokana na hali mbaya za nje (Benke na Tomkins 2017). Hata hivyo, kutokana na wiani wa mfumo wa aquaponic, magonjwa ya mimea au samaki yanaweza kuenea haraka ikiwa pathogen huingia ndani ya nafasi. Chaguzi za kuzuia kama vile matumizi ya wadudu wa wadudu au hatua zenye udhibiti wa mazingira kama vile kuingia kwa “buffer” zinaweza kuzuia hatari hii (Goddek et al. 2015).

ushirikiano wa mahitaji mbalimbali ya samaki na mazao ya virutubisho ni changamoto katika singlerecirculating mifumo ya aquaponic (Alsanius et al. 2017). Kwa ujumla, mimea zinahitaji viwango vya juu vya nitrojeni kuliko samaki wanaweza kuhimili na mazao makini na uteuzi wa samaki wanaweza kufanana na mahitaji ya virutubisho ili kuongeza mavuno, lakini bado ni vigumu kufikia. Mifumo iliyochafuliwa (DRAPS) imependekezwa kutenganisha mzunguko wa maji ya maji kutoka kwenye hydroponic moja ili kufikia viwango vya virutubisho vinavyotakiwa, lakini bado haijatumika kwa kawaida katika mashamba ya kibiashara (Suhl et al. 2016). Urban Organics msingi katika St Paul, Minnesota, USA alichagua kuendeleza mfumo Draps kwa shamba lao la pili kuongeza mazao na samaki mavuno na kuepuka hasara ya mazao katika kesi ya kukosekana kwa usawa madini ndani ya mizinga ya samaki. ECF Farm katika Berlin, Ujerumani, na Superior Fresh mashamba katika Wisconsin, Marekani pia kazi mifumo decoupled kuongeza samaki na ukuaji wa mimea.

Vinginevyo, mizunguko ya virutubisho ya aquaponic inaweza kuwa optimized kupitia kuanzishwa kwa Reactor anaerobic kubadilisha taka imara samaki katika mimea mwilini fosforasi (Goddek et al. 2016). Hivi sasa, Plant katika Chicago, Marekani ni mipango ya kuendesha digester anaerobic ambayo inaweza kuwa na sehemu katika kuboresha mzunguko wa virutubisho kwa ajili ya ukuaji wa mazao. Mahitaji ya mfumo wa mitambo ya DRAPS na digestion ya anaerobic itaathiri utendaji pamoja na mpangilio wa anga wa shamba la aquaponic.

21.5.3 Athari za Mwisho wa maisha

Vifaa Usimamizi wa Takataka faida ya kinadharia ya CEA juu ya kilimo wazi shamba ni uwezo wa kudhibiti vifaa vya taka kurudiwa, kuzuia leaching (Despommier 2013; Gould na Caplow 2012). Bahasha tight inaweza kuwa na jukumu katika usimamizi wa taka wa vifaa vya ufanisi. Njia moja ya kuchakata jambo la taka za kikaboni ili kuboresha utendaji wa jengo ni matumizi ya mabua ya mimea kwa ajili ya uzalishaji wa kuhami biochar, ingawa utafiti huu ni katika hatua za mwanzo (Llorach-Massana et al. 2017). Zaidi ya hayo, kwa kuzingatia kuingizwa kwa vipengele vya usimamizi wa taka kama vile kitanda cha filtration, digester ya anaerobic au hewa ya kupona joto katika kubuni iliyofungwa katika hatua ya mwanzo inaweza kufunga nishati, virutubisho, na maji ya loops kwa shamba.

Distribution Chains Ufungaji imekuwa hotspot katika LCAs mbalimbali mashamba kutathmini athari za uzalishaji. Ni wajibu wa kiasi kama 45% ya athari jumla kwa nyanya katika Bologna, Italia, na ni mchangiaji mkubwa kwa athari za mazingira ya mifumo ya ndani ya hydroponic huko Stockholm, Sweden (Molin na Martin 2018b; Orsini et al. 2017; Rothwell et al. 2016). Siting mashamba ya aquaponic karibu na watumiaji wanaweza kupunguza haja ya ufungaji, kuhifadhi, na usafiri kama ilivyo kwa aina nyingine za kilimo cha miji, ikiwa wauzaji wa ndani na wasambazaji kushirikiana na wakulima (Specht et al. 2014). Kwa bahati mbaya, kutokana na kukubalika kwa watumiaji, wauzaji wengi kwa kiasi kikubwa sasa wanahitaji ufungaji wa plastiki wa kawaida kwa mazao ya aquaponic kuuzwa pamoja na bidhaa za kawaida - kwa hiyo, kuchagua tovuti karibu na soko la walaji kwa ajili ya mazingira ya kudhibitiwa aquaponics haina dhamana ya mabadiliko makubwa katika utendaji wa jumla wa shamba.

Kupunguza usafiri, au chakula-maili, mara nyingi alitoa katika maandiko kama faida kubwa ya kilimo cha miji (Benke na Tomkins 2017; Despommier 2013; Sanjuan-Delmás et al. 2018). Hata hivyo, ni muhimu kutambua kwamba mchango wa jamaa wa minyororo iliyofupishwa ya usafiri inatofautiana kwa msingi wa kesi. Nchini Singapore, ambapo karibu chakula vyote kinatakiwa kuagizwa kutoka nchi jirani, kukata minyororo ya usafiri kuna maana ya kifedha na kwa upande wa athari za mazingira (Astee na Kishnani 2010). Hiyo haiwezi kusema kwa Hispania, ambapo mzunguko wa kawaida wa nyanya kutoka shamba hadi mji tayari ni mfupi (Sanjuandelmás et al. 2018). Miji yenye minyororo ndefu ya ugavi inaweza kufaidika na uzalishaji wa chakula wa ndani, lakini faida za kukata usafiri lazima zizingatiwe dhidi ya athari za uendeshaji na zilizofanyika. Katika kesi ya Boston, faida za usafiri uliopunguzwa zilipuuzwa kabisa na athari za joto na kuendesha chafu ndani ya mji (Goldstein 2017). Licha ya minyororo ya kawaida ya usambazaji wa chakula, athari za usafiri zilikuwa sawa sana katika picha kubwa ya utendaji wa CEA huko Stockholm (Molin na Martin 2018a).

**Matumizi na Mlo Mashamba ya Aquaponic katika miji yanaweza kubadilisha mlo wa miji, ambayo ina jukumu kubwa katika athari za mazingira za matumizi ya chakula (Benis na Ferrão 2017). Matumizi ya nyama kupitia mnyororo wa kawaida hutoa sehemu kubwa zaidi ya nyayo za mazingira ya sasa na kutafuta njia mbadala za protini ina uwezekano wa athari kubwa kuliko utekelezaji mkubwa wa kilimo cha miji (Goldstein 2017). Kwa kuwa aquaponics inazalisha samaki pamoja na mboga, uwezo huu wa kubadili mlo wa protini kwa kiwango kikubwa haipaswi kupuuzwa katika tathmini kubwa za utendaji wa mazingira.