انتقل إلى المحتوى

عمليات المزرعة المستقلة

← Aquaponics Food Production Systems

Source material

الفصل 21 أكوابونيكش في البيئة المبنية

** غوندولا بروكش، اليكس يانتشينكو، وبنز كوتزين**

** تم توثيق إمكانات Aquaponics لتحويل الإنتاج الغذائي الحضري في زيادة سريعة في البحوث الأكاديمية والاهتمام العام في هذا المجال. ولترجمة هذه الدعاية إلى أثر واقعي، لا بد من مواصلة دراسة إنشاء المزارع التجارية وعلاقتها بالبيئة الحضرية. يجب أن يسد هذا البحث الفجوة بين الأدبيات الموجودة حول أداء النظام المتنامي والتدفقات الأيضية الحضرية من خلال النظر في الشكل المبني للمزارع المائية. ولتقييم إمكانات التكامل الحضري للأحياء المائية، تصنف دراسات الحالة الحالية حسب تصنيف ضميمة المباني الخاصة بها، على أن الفئتين الرئيسيتين هما الدفيئات والبيئات الداخلية. ويسمح هذا التصنيف ببعض الافتراضات بشأن أداء المزارع في سياقها، ولكن من الضروري إجراء تقييم أكثر تعمقا لدورة الحياة لتقييم مختلف التشكيلات. و يقدم النهج المتبع في هذا المجال كوسيلة لمعايير تصميم الجرد و الاستراتيجيات ذات الصلة التي يمكن أن تؤثر على الأثر البيئي لل نظم المائية في سياق البيئات الحضرية المبنية.

الكلمات الأساسية تصنيف Aquaponics · الأحياء المائية الحضرية · تصنيفات الضميمة · الدفيئات · زراعة الأماكن المغلقة · الزراعة البيئية الخاضعة للرقابة · تقييم دورة الحياة

المحتويات

  • 21-1 مقدمة
  • 21-2 تصنيف الأحياء المائية في البيئة الخاضعة لل رقابة
  • 21-3 الضميمة التصنيفات و دراسات الحالات الإفرادية لل مزارع التجارية
  • 21-4 تقييم تصنيفات الضميمة و التطبيقات الممكنة
  • 21-5 تقييم الأثر كإطار تصميمي
  • 21.6 الأحياء المائية الحضرية المتكاملة
  • 21-7 الاستنتاجات
  • المراجع

—

[غ. بروكش](mailto: prokschg@uw.edu) · ألف.

قسم الهندسة المعمارية، كلية البيئات المبنية، جامعة واشنطن، سياتل، WA، الولايات المتحدة الأمريكية

باء - كوتزن

كلية التصميم، جامعة غرينتش، لندن، المملكة المتحدة

© المؤلف (المؤلفون) 2019 523

غوديك وآخرون (المحررون), نظم إنتاج الأغذية Aquaponics, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_21

—

المراجع

Akerman K (2012) إمكانات الزراعة الحضرية في مدينة نيويورك: تقرير القدرات المتنامية والأمن الغذائي والبنية التحتية الخضراء. مختبر التصميم الحضري بجامعة كولومبيا، نيويورك

ألسانيوس BW, خليل S, مورجنسترن R (2017) أكوابونيكش على السطح. في: الزراعة الحضرية على السطح، والزراعة الحضرية. Springer، Cham، pp 103-112. https://doi.org/10.1007/978-3-319-57720-3_7 Aste LY، Kishnani NT (2010) بناء الزراعة المتكاملة: استخدام أسطح المنازل لزراعة المحاصيل الغذائية المستدامة في سنغافورة. J الخضراء بناء 5:105 -113. https://doi.org/10.3992/jgb.5.2. 105

Benis K، Ferrão P (2017) إمكانية التخفيف من الآثار البيئية للنظم الغذائية من خلال الزراعة الحضرية وشبه الحضرية (UPA) - نهج تقييم دورة الحياة. J نظيفة برود 140:784 -795. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.05.176

Benis K, Ferrão P (2018) الزراعة التجارية ضمن البيئة الحضرية المبنية — مع تقييم حقل متطور في البلدان الشمالية. غلوب الغذاء ثانية 17:30 -37. https://doi.org/10.1016/j.gfs. 2018.03.005

Benis K، Reinhart C، Ferrão P (2017a) تطوير سير عمل لدعم القرارات على أساس المحاكاة من أجل تنفيذ الزراعة المتكاملة في البناء (BIA) في السياقات الحضرية. J نظيفة برود 147:589 -602. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.01.130

Benis K، Reinhart C، Ferrão P (2017b) بناء الزراعة المتكاملة (BIA) في السياقات الحضرية: اختبار سير عمل دعم القرار القائم على المحاكاة. قدمت في بناء محاكاة 2017، سان فرانسيسكو، الولايات المتحدة الأمريكية، ص 10. https://doi.org/10.26868/25222708.2017.479

بينكي K, Tomkins B (2017) المستقبل أنظمة الإنتاج الغذائي: الزراعة العمودية والزراعة controlledenvironment. الحفاظ على سياسة براكت SCI 13:13-26. https://doi.org/10.1080/15487733. 2017.1394054

Bregnballe J (2015) دليل لإعادة تدوير الاستزراع المائي: مقدمة لأنظمة الاستزراع السمكي المغلقة الصديقة للبيئة وذات الإنتاجية العالية. منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة: يوروفيش، كوبنهاغن

Buehler D, Junge R (2016) الاتجاهات العالمية والوضع الحالي للزراعة على السطح التجاري الحضري. الاستدامة 8:1108. https://doi.org/10.3390/su8111108

سيرون بالما الأول، سانييه - منغوال E، أوليفر سولا J، رييراديفال J (2012) الحواجز والفرص المتعلقة بتنفيذ البيوت المحمية البيئية على السطح (RTEG) في مدن البحر الأبيض المتوسط في أوروبا. ياء - تيكنول الحضرية 19:87 -103. https://doi.org/10.1080/10630732.2012.717685

الزراعة البيئية الخاضعة لل رقابة) 1973 (استعراض عالمي لإنتاج أغذية الدفيئة

(رقم 89), دائرة البحوث الاقتصادية. وزارة الزراعة الأمريكية دي Graaf PA (2012) غرفة للزراعة الحضرية في روتردام: تحديد الفرص المكانية للزراعة الحضرية داخل المدينة الصناعية. في: التخطيط الغذائي المستدام: تطور النظرية والتطبيق. فاغينينغن الناشرون الأكاديميون، فاغينينغن، ص 533—546. https://doi.org/10. 3920/978-90-8686-187-3_42

دي لا سال JM، هولندا M (2010) التوسع الحضري الزراعي. كتب الفرقاطة الخضراء

Despommier D (2013) الزراعة حتى المدينة: صعود المزارع العمودية الحضرية. الاتجاهات بيوتيكنول

31:388-389. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2013.03.008 دوس سانتوس MJPL (2016) المدن الذكية والمناطق الحضرية - أكوابونيكش الزراعة الحضرية المبتكرة. الحضرية للأخضر الحضري 20:402-406. https://doi.org/10.1016/j.ufug.2016.10.004

الاتحاد الأوروبي أكوابونيكش المحور (2017) تكلفة العمل FA1305, خريطة أكوابونيكش (التكلفة FA1305), [https://www. google.com/maps/d/u/0/ viewerl=50 .77598474809961% 2C12.62131196967971\ &z=4& ميد=1BJuubctuubctufe_BCGAFE_BCGAFE_BCHAFE_BMXYMXYMXYXYCPT0](https://www.google.com/maps/d/u/0/viewer?ll=50.77598474809961%2C12.62131196967971&z=4&mid=1bjUUbCtUfE_BCgaAf7 ABMXYCPT0)

فانغ Y، هو Z، زو Y، تشانغ J، تشو Z، تشانغ J، ني L (2017) تحسين كفاءة استخدام النيتروجين في أكوابونيكش عن طريق إدخال كونسورتيومات الجمالية البكتيرية. بيوريسور تكنول 245:358 -364. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.08.116

قاو L-H، تشو م، رن H-Z، سوي X-L، تشن Q-Y، تشانغ Z-X (2010) هيكل وظيفة، تطبيق، والفوائد البيئية لالاحتباس الحراري الشمسي أحادي المنحدر، كفاءة في استخدام الطاقة في الصين. هورت تكنولوجي 20:626 -631

Goddek S (2017) فرص وتحديات أنظمة أكوابونك متعددة الحلقات. جامعة فاغنينغن، فاغينينغن

Goddek S, ديلايد B, مانكاسينغ U, Ragnarsdottir KV, Jijakli H, Thorarinsdottir R (2015) التحديات المائية المستدامة والتجارية. الاستدامة 7:4199 -4224 https://doi.org/10.3390/su7044199

Goddek S, شماوتز Z, سكوت B, ديلايد B, كيسمان KJ, Wuertz S, جونج R (2016) تأثير الحمأة الأسماك اللاهوائية والهوائية فوق الخس المائي. الهندسة الزراعية 6:37 https://doi.org/10.3390/agronomy6020037

Goldstein BP (2017) تقييم المدينة الصالحة للأكل: الآثار البيئية للزراعة الحضرية في شمال شرق الولايات المتحدة. الجامعة التقنية في الدنمارك، لينغبي

Goldstein B, Hauschild M, فرنانديز J, Birkved M (2016) اختبار الأداء البيئي للزراعة الحضرية كإمدادات غذائية في المناخات الشمالية. J نظيفة برود 135:984 —994. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.07.004

Gould D، Casplow T (2012) بناء الزراعة المتكاملة: نهج جديد لإنتاج الأغذية. في: الاستدامة الحضرية: فهم البيئة الحضرية وتحسينها. وودهيد للنشر المحدودة، كامبريدج، ص 147-170

غرامانس L, بايزا E, فان دن Dobbelsteen A, Tsafaras I, Stanghellini C (2018) مصانع النباتات مقابل الدفيئات: مقارنة كفاءة استخدام الموارد. الزراعة سيست 160:31 -43. https://doi. org/10.1016/j.agsy.2017.11.003

Hassanien RHE, Ming L (2017) تأثيرات الفولطاضوئيات شبه شفافة متكاملة من الاحتباس الحراري على المناخ المحلي ونمو الخس. كثافة العمليات J الزراعية بيول المهندس 10:11 -22. https://doi.org/10.25165/ ijabe.v10i6.3407

هو X، تشياو Y، ليو Y، Dendler L، يين سي، مارتن F (2016) تقييم الأثر البيئي لإنتاج الطماطم العضوية والتقليدية في الدفيئات الحضرية في مدينة بكين، الصين. J نظيفة برود 134:251-258. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.12.004

Hitaj C، Suttles S (2016) الاتجاهات في استهلاك الزراعة الأمريكية وإنتاج الطاقة: الطاقة المتجددة، والطاقة الصخري، والكتلة الحيوية السليلوزية، نشرة المعلومات الاقتصادية، رقم 159. وزارة التنمية الأمريكية/دائرة البحوث الاقتصادية، واشنطن العاصمة

Hochmuth GJ، Hanlon EA (2010) مبادئ التسميد النباتي التجاري 17

INAPRO - أكوابونيكش مبتكرة للتطبيقات المهنية (2018). http://inapro-project.edu

Ishii M، ساسي S، موريياما H، أوكوشيما L، إيكيجوتشي A، هاياشي M، كوراتا K، كوبوتا C، كاسيرا M، جياكوميللي GA (2016) الزراعة البيئية الخاضعة للرقابة لأنظمة إنتاج النباتات الفعالة في الدفيئة شبه القاحلة. جارق 50:101 -113. https://doi.org/10.6090/jarq.50.101

جونج R, فيلهلم S, Hofstetter U (2014) أكوابونك في الفصول الدراسية كأداة لتعزيز التفكير النظام. في: نقل الابتكارات والمعرفة والخبرة العملية إلى الممارسة اليومية. قدم في مؤتمر VIVUS - عن الزراعة والبيئة والبستنة والأزهار وإنتاج الأغذية وتجهيزها والتغذية، ناكلو، سلوفينيا، ص 11

جونج R, كونيغ B, فيلارويل M, كوميفيس T, Jijakli MH (2017) النقاط الاستراتيجية في أكوابونيكش. المياه 9:182. https://doi.org/10.3390/w9030182

Khandaker M, Kotzen B (2018) إمكانية الجمع بين جدار المعيشة وأنظمة الزراعة العمودية مع أكوابونيكش مع التركيز بشكل خاص على ركائز. أكواك الدقة 49:1454 —1468. https://doi.org/10.1111/are.13601

كونيغ B, جونج R, Bittsanszky A, فيلارويل M, كوميفيس T (2016) على استدامة أكوابونيكش. الدراجة الإقتصادية 2 (1): 26-32. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v2i1.50

Körner O, غوتزمان E, Kledal PR (2017) نموذج ديناميكي يحاكي التأثيرات التكافلية في أنظمة أكوابونك. أكتا هورتيك 1170:309-316 https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2017. 1170.37

Kozai T، Niu G، Takagaki M (2015) مصنع مصنع: نظام زراعي رأسي داخلي لإنتاج الأغذية ذات الجودة العالية. الأكاديمي

Kulak M, Graves A, Chatterton J (2013) الحد من انبعاثات غازات الدفيئة مع الزراعة الحضرية: منظور تقييم دورة الحياة. الخطة الحضرية لاندسك 111:68 -78. https://doi.org/10. 1016/j.landurbplan.2012.11.007

لاستيري DR, جيلين C, كابون HJ, Rijnaarts HHM, Baganz D, Kloas W, Karimanzira D, Keesman KJ (2018) استراتيجية الإدارة القائمة على نموذج لتصميم الموارد بكفاءة وتشغيل نظام أكوابوني. أكواك المهندس 83:27. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2018.07.001

لوراتش-ماسانا P، لوبيز-كابل E، بينيا J، رييراديفال J، مونتيرو JI، بوي N (2017) الجدوى التقنية والبصمة الكربونية للإنتاج المشترك مع بقايا نبات الطماطم. إدارة النفايات 67:121-130. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.05.021

Maucieri C، Forchino AA، Nicoletto C، Junge R، Pastres R، Sambo P، Borin M (2018) تقييم دورة حياة نظام أكوابوني صغير لأغراض تعليمية بنيت باستخدام المواد المستردة. J النظيف برود 172:3119-3127. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.11.097

محارب E، هيلر M، نوفاك P، غولدشتاين B، فونول X، راسكين L (2017) اعتبارات للحد من الطلب على الطاقة في النظام الغذائي مع توسيع نطاق الزراعة الحضرية. إنفيرون ريس ليت 12:125004. https://doi.org/10.1088/1748-9326/aa889b

Molin E، مارتن M (2018a) تقييم الطاقة والأداء البيئي للزراعة المائية العمودية (No. (ج) 299). المعهد السويدي للبحوث البيئية، المعهد السويدي للبحوث البيئية

Molin E, Martin M (2018b) استعراض الطاقة والأداء البيئي لنظم الزراعة العمودية في البيئات الحضرية (No. (ج) 298). المعهد السويدي للبحوث البيئية، المعهد السويدي للبحوث البيئية

Monsees H, Kloas W, Wuertz S (2017) أنظمة منفصلة على التجربة: القضاء على الاختناقات لتحسين العمليات المائية. بلوز واحد 12:e0183056. https://doi.org/10.1371/journal.pone. 0183056

نادال A، لوراتش-ماسانا P، كويرفا E، لوبيز-كابيل E، مونتيرو JI، جوسا A، رييراديفال J، رويابور M (2017) بناء البيوت الزجاجية المتكاملة على السطح: تقييم للطاقة والبيئة في سياق البحر الأبيض المتوسط. APL الطاقة 187:338 -351. https://doi.org/10.1016/j. apenergy.2016.11.051

أورسيني F, Dubbeling M, دي Zeeuw H, بروسدوسيمي جيانكوينتو GG (2017) الزراعة الحضرية على السطح, الزراعة الحضرية (سبرينجر (شركة)). سبرينجر، شام

النخيل HW, كناوس U, أبيلباوم S, غودديك S, Strauch SM, Vermeulen T, Jijakli M, Kotzen B (2018) نحو أكوابونيكش التجارية: استعراض النظم, التصاميم, المقاييس والتسميات. أكواك كثافة العمليات 26 (3): 813-842. ISSN 0967-6120. https://doi.org/10.1007/s10499-018-0249-z

Pattillo DA (2017) لمحة عامة عن النظم المائية: مكونات الاستزراع المائي (رقم 20)، النشرات التقنية NCRAC. المركز الإقليمي للاستزراع المائي في الشمال

Payen S, Basset-Mens C, Perret S (2015) LCA من الطماطم المحلية والمستوردة: الطاقة والمياه المفاضلة. J نظيفة برود 87:139 -148. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.10.007

بيرسون LJ، بيرسون L، بيرسون CJ (2010) الزراعة الحضرية المستدامة: تقييم والفرص. كثافة العمليات J الزراعة المحافظة 8:7 —19. https://doi.org/10.3763/ijas.2009.0468

بروكش G (2017) إنشاء نظم الزراعة الحضرية: نهج متكامل للتصميم. روتليدج (نيويورك)

كواغريني ك، فلوريس RMV، كيم H-J، مكلين V (2018) التحليل الاقتصادي للأكوابونيات المائية والإنتاج المائي في الغرب الأوسط الأمريكي. J Appl أكوا 30:1-14. https://doi.org/10.1080/ 1045438.2017.1414009

Rothwell A, Ridoutt B, الصفحة G, Bellotti W (2016) الأداء البيئي للأغذية المحلية: المقايضات والآثار على القدرة على التكيف مع المناخ في مدينة متقدمة. J نظيفة برود 114:420-430. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.04.096

سانجوان ديلماس D، لوراخ-ماسانا P، نادال A، إرسيلا-مونتسيرات M، مونيوز P، مونتيرو JI، جوسا A، غاباريل X، رييراديفال J (2018) التقييم البيئي لدفيئة السطح متكاملة لإنتاج الأغذية في المدن. J النظيف برود 177:326 -337. https://doi.org/10.1016/j. jclepro.2017.12.147

Sanyé-Mengual E (2015) تقييم استدامة الزراعة على السطح الحضري باستخدام نهج متعدد التخصصات. جامعة برشلونة المستقلة، بيلاتيرا

سانييه مينغوال E، أوليفر سولا J، مونتيرو JI، رييراديفال J (2015) تقييم دورة الحياة البيئية والاقتصادية لتنفيذ الاحتباس الحراري على السطح (RTG) في برشلونة، إسبانيا. تقييم الأشكال الجديدة للزراعة الحضرية من هيكل الاحتباس الحراري إلى مستوى المنتج النهائي. كثافة العمليات J دورة الحياة تقييم 20:350 -366. https://doi.org/10.1007/s11367-014-0836-9

سانييه Mengual E، مارتينيز بلانكو J، فينكبينر M، سيردا M، كامارغو M، to AR، فيلاسكيز LS، فيلادا G، نيزا S، بينا A، فيريرا G، أوليفر سولا J، مونتيرو JI، ريراديفال J (2018) البستنة الحضرية في حدائق البيع بالتجزئة: التقييم البيئي للتنفيذ المحتمل الدفيئات على السطح في أوروبا و مدن أمريكا الجنوبية J النظيف برود 172:3081-3091. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.11.103

سيمونين K (2014) تقييم دورة الحياة. روتليدج, لندن

Specht K، Siebert R، Hartmann I، Freisinger UB، Sawicka M، Werner A، Thomaier S، Henckel D، Walk H، Dierich A (2014) الزراعة الحضرية للمستقبل: نظرة عامة على جوانب الاستدامة لإنتاج الأغذية في المباني وعلى المباني. القيم الزراعية هوم 31:33 -51. https://doi.org/10.1007/ s10460-013-9448-4

Stadler MM، Baganz D، Vermeulen T، Keesman KJ (2017) الاقتصاد الدائري والجدوى الاقتصادية للنظم المائية: مقارنة السيناريوهات الحضرية والريفية وشبه الحضرية في ظل الظروف الهولندية. أكتا هورتيك 1176:101 -114. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2017.1176.14

Stewart ID, Oke TR (2010) التمايز الحراري للمناطق المناخية المحلية باستخدام ملاحظات درجة الحرارة من المواقع الميدانية الحضرية والريفية. قدم في الندوة التاسعة بشأن البيئة الحضرية، كيستون، CO، ص 8

Suhl J، Dannehl D، Kloas W، Baganz D، Jobs S، Scheibe G، Schmidt U (2016) أكوابونيكش المتقدمة: تقييم إنتاج الطماطم المكثف في أكوابونيكش مقابل الزراعة المائية التقليدية. المياه الزراعية ماناج 178:335 -344. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.10.013

Thomaier S، Specht K، Henckel D، Dierich A، Siebert R، Freisinger UB، Sawicka M (2015) الزراعة في المباني الحضرية وعلى: الممارسة الحالية والمستجدات المحددة للزراعة صفر المساحة (ZFarming). نظام الأغذية الزراعية المتجددة 30:43-54. https://doi.org/10.1017/ S1742170514000143

فان وينسيل L، آرتشر G، باناديس-Estruch L، Vrscaj D، البرلمان الأوروبي، المديرية العامة لخدمات البحوث البرلمانية (2015) عشر تقنيات يمكن أن تغير حياتنا: الآثار المحتملة والآثار السياسية: في التحليل المتعمق. المفوضية الأوروبية/دائرة البحوث البرلمانية الأوروبية، بروكسل

زابالزا بريبيان الأول، أراندا أوسون A، سكاربيليني S (2009) تقييم دورة الحياة في المباني: أحدث التقنيات والمبسطة منهجية LCA كتكملة لإصدار شهادات البناء. بناء البيئة 44:2510-2520. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2009.05.001

Zhang H، Burr J، Zhao F (2017) تقييم دورة حياة مقارن (LCA) لتكنولوجيات الإضاءة لإنتاج المحاصيل المسببة للاحتباس الحراري. مجلة الإنتاج الأنظف، نحو نظم زراعية وغذائية ذات كفاءة إيكولوجية: ورقات مختارة تتناول التحديات العالمية التي تواجه النظم الغذائية، بما في ذلك تلك التي قدمت في مؤتمر «LCA لتغذية الكوكب والطاقة من أجل الحياة» (6-8 أكتوبر/تشرين الأول 2015، معرض ستريزا وميلانو، إيطاليا) 140:705-713. https://doi.org/10.1016/j.jclepro. 2016.01.014

وصول مفتوح هذا الفصل مرخص بموجب شروط الترخيص الدولي للمشاع الإبداعي 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)، والذي يسمح بالاستخدام والمشاركة والتكيف والتوزيع والاستنساخ بأي وسيلة أو شكل، كما طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلف الأصلي (المؤلفين) الأصلي والمصدر، وتوفير وصلة لترخيص المشاع الإبداعي والإشارة إلى ما إذا كان قد تم إجراء تغييرات.

يتم تضمين الصور أو مواد الطرف الثالث الأخرى في هذا الفصل في ترخيص المشاع الإبداعي الخاص بالفصل، ما لم يذكر خلاف ذلك في خط ائتمان للمادة. إذا لم يتم تضمين المواد في ترخيص المشاع الإبداعي الخاص بالفصل ولم يكن الاستخدام المقصود مسموحًا به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، فستحتاج إلى الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر.

Aquaponics Food Production Systems contributors.

عرض الإصدار الأصلي · Creative Commons Attribution 4.0

أُعيد تنسيق هذه النسخة من المكتبة ودمجها من المصدر الأصلي.

  1. 21-1 مقدمة

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    وقد تم التعرف على أكوابونيكش باعتبارها واحدة من «عشر تقنيات يمكن أن تغير حياتنا» بفضل قدرتها على إحداث ثورة في كيفية إطعام السكان الحضريين المتزايدين (فان وينسيل وآخرون 2015). وقد حفز هذا النظام المتزايد لإعادة تدوير التربة زيادة البحوث الأكاديمية على مدى السنوات القليلة الماضية وألهم الاهتمام بأفراد الجمهور كما هو موثق بنسبة عالية من جوجل إلى جوجل سكولر نتائج البحث في عام 2016 (Junge et al. 2017). لفترة طويلة، وقد يمارس أكوابونيكش في المقام الأول كهواية الفناء الخلفي. ويستخدم الآن بشكل متزايد تجاريا بسبب اهتمام المستهلكين القوي بأساليب الزراعة العضوية المستدامة. أظهر مسح أجراه فريق CITYFOOD في جامعة واشنطن في يوليو 2018 أن عدد العمليات المائية التجارية قد زاد بسرعة على مدى السنوات ال 6 الماضية. وقد حدد هذا البحث المركّز عن العمليات المائية 142 عملية أكوابونية نشطة هادفة للربح في أمريكا الشمالية. واستناداً إلى المعلومات الإلكترونية، بدأت 94 في المائة من المزارع عملياتها على نطاق تجاري منذ عام 2012؛ ولم تعمل سوى تسع مزارع مائية تجارية منذ أكثر من 6 سنوات (الشكل 21-1).

    و تقع معظم العمليات المائية التي شملتها الدراسة الاستقصائية في المناطق الريفية و غالبا ما تكون مرتبطة بالمزارع القائمة لل استفادة من انخفاض أسعار الأراضي,

    img src =» https://www.fao.org/3/i4626e/i4626e.pdf "نمط = «التكبير: 48%;»/

    ** الشكل 21.1** الممارسون في مجال الأحياء المائية الحاليون في أمريكا الشمالية، 142 شركة تجارية (أحمر) و

    17 مركز أبحاث (أزرق)، (سيتي فود، يوليو 2018)

    img src =» https://www.fao.org/3/i4626e/i4626e.pdf "نمط = «التكبير: 75٪؛»/

    الشكل 21.2 Aquaponics في جميع أنحاء أوروبا: 50 مركز أبحاث (أزرق) و 45 شركة تجارية (أحمر). (مركز أكوابونيكش الاتحاد الأوروبي 2017)

    و البنية التحتية, و قوانين البناء المؤاتية لل هياكل الزراعية. بغض النظر عن ذلك، يقع عدد متزايد من العمليات المائية أيضا في المدن. نظرًا لبصمتها المادية الصغيرة نسبيًا والإنتاجية العالية، فإن العمليات المائية مناسبة تمامًا للممارسة في البيئات الحضرية (Junge et al. 2017). حددت المسوحات التي أجريت تحت رعاية مركز Aquaponics Hub التابع للاتحاد الأوروبي في عام 2017 50 مركزا بحثيا و 45 شركة تجارية تعمل في الاتحاد الأوروبي (الشكل 21.2). وتتراوح هذه الشركات في الحجم من صغيرة إلى متوسطة الحجم.

    21.1.1 علم الأحياء المائية في البيئات الحضرية

    الفضاء سلعة قيمة في المدن. ويجب أن تكون المزارع الحضرية واسعة الحيلة للعثور على المواقع المتاحة مثل الأراضي الشاغرة، وأسطح المنازل القائمة، والمستودعات التي لا تستخدم استخداما كافيا والتي يمكن أن تكون في متناول الأعمال التجارية الزراعية (دي غراف 2012؛ دي لا سال وهولندا 2010). تحتاج المزارع المائية الحضرية إلى موازنة ارتفاع تكاليف الإنتاج مع مزايا التسويق والتوزيع التنافسية التي توفرها المواقع الحضرية. و تتمثل أكبر فائدة في تحديد مواقع العمليات المائية في المدن في نمو سوق المستهلكين مع الاهتمام بالمنتجات الطازجة و العالية الجودة و المزروعة محليا. عند الامتثال للوائح المحلية للمنتجات العضوية، يمكن للمزارع الحضرية أن تحقق أسعارًا متميزة للخضراوات الورقية والأعشاب والطماطم (Quagrainie et al. 2018). على عكس الزراعة المائية، تمتلك الأحياء المائية أيضًا القدرة على إنتاج الأسماك، مما يزيد من تعزيز الجدوى الاقتصادية في بيئة حضرية غالباً ما تكون لها احتياجات غذائية متنوعة (König et al. 2016). كما يمكن للمزارع المائية الحضرية توفير بعض التكاليف التشغيلية عن طريق تقليل مسافة النقل إلى المستهلك وتقليل الحاجة إلى تخزين المحاصيل (دوس سانتوس 2016).

    و يمكن أن تكون الظروف البيئية الحضرية مفيدة أيضا لل مزارع المائية. متوسط درجات الحرارة في المدن أعلى منه في المناطق الريفية المحيطة (ستيوارت وأوك 2010). وفي المناطق الأكثر برودة على وجه الخصوص، يمكن للمزارع أن تستفيد من مناخ حضري أكثر دفئًا، الأمر الذي يمكن أن يساعد على خفض الطلب على التدفئة وتكاليف التشغيل (Proksch 2017). يمكن لمزارع Aquaponic التي تتكامل مع أنظمة بناء المبنى المضيف استخدام الموارد الحضرية مثل الحرارة المهملة و COSub2/sub في هواء العادم للاستفادة من نمو النباتات كبديل للتسميد Cosub2/sub التقليدي. كما يمكن للمزارع الحضرية أن تساعد في التخفيف من الجوانب السلبية لتأثير الجزر الحرارية الحضرية خلال أشهر الصيف. ويساعد الغطاء النباتي الإضافي، حتى لو كان يزرع في الدفيئات الزراعية، على خفض درجة الحرارة المحيطة من خلال زيادة التبخر والنتح (بيرسون وآخرون 2010). وفي الأحياء المائية، يؤدي استخدام البنية التحتية لإعادة تدوير المياه إلى تقليل الاستهلاك العام للمياه لإنتاج الأسماك والخس على حد سواء، وبالتالي يمكن أن يكون له تأثير إيجابي على دورة المياه الحضرية. وتسعى المنتجات الزراعية المائية إلى إغلاق دورة المغذيات، وبالتالي تجنب إنتاج الجريان السطحي الزراعي. ومن خلال الإدارة الذكية للموارد ضمن النظم البيئية الرئيسية، تساعد الأحياء المائية على الحد من الاستهلاك المفرط للمياه وإغراء المياه بالمغذيات التي تنشأ عادة عن الزراعة الصناعية.

    21.1.2 أكوابونيكش الزراعة البيئية الخاضعة للرقابة (CEA)

    وتتراوح التقنيات الزراعية التقليدية لتوسيع موسم زراعة المحاصيل الطبيعية بين الحد الأدنى من التعديلات البيئية، مثل بيوت الطوق المؤقتة المستخدمة في الحقول القائمة على التربة، إلى التحكم البيئي الكامل في المنشآت الدائمة التي تسمح بالإنتاج على مدار السنة بغض النظر عن المناخ المحلي ( الزراعة البيئية الخاضعة لل رقابة 1973). و تعرف الاستراتيجية الأخيرة أيضا بالزراعة البيئية الخاضعة لل رقابة و تشمل البيوت البلاستيكية و مرافق الزراعة الداخلية على حد سواء. بالإضافة إلى التحكم في المناخ الداخلي، يقلل CEA بشكل كبير من خطر فقدان المحاصيل بسبب الكوارث الطبيعية والحاجة إلى مبيدات الأعشاب ومبيدات الآفات (Benke and Tomkins 2017). وقد صُممت معظم العمليات المائية على أنها CEA لأنها تجمع بين نظامين معقدين للنمو (تربية الأحياء المائية والمياه المائية)، وكلاهما يتطلبان ظروف نمو محكومة لضمان الإنتاجية المثلى. بالإضافة إلى ذلك، تمكن CEA الإنتاج على مدار السنة لاستهلاك استثمارات عالية في البنية التحتية المائية وتحقيق أسعار محاصيل متميزة في السوق خارج موسم النمو الطبيعي. يعتمد أداء مرفقات المزارع المائية اعتمادًا كبيرًا على المناخ المحلي والتقلبات الموسمية (Graamans et al. 2018).

    وبما أن علم الأحياء المائية هو تخصص صغير نسبيا، فإن معظم البحوث الحالية تركز على مستوى النظام - على سبيل المثال، الدراسات التي تقيم التكامل التقني للاستزراع المائي مع الزراعة المائية في تشكيلات مختلفة (فانغ وآخرون 2017؛ لاستيري وآخرون 2018؛ Monsees et al. 2017). في حين أنه لا يزال من الممكن تحسين مكونات نظام أكوابونك الفردية وتفاعلاتها لتحقيق الإنتاجية، إلا أن أداءها في إطار بيئة خاضعة للرقابة لم يتم معالجته بشكل شامل. وقد بدأت البحوث الحديثة في CEA لتقييم أداء النظام المائي جنبا إلى جنب مع الأداء البيئي المبني، على الرغم من أن هناك دراسة واحدة فقط حتى الآن أن نماذج أداء نظام أكوابوني في مغلف تسيطر عليه (بينيس وآخرون. 2017a; Körner et al. 2017; مولين ومارتن 2018a; Sanjuandelmás وآخرون. 2018).

    21.1.3 التعاون في مجال البحوث المائية

    أدى التوسع الحالي في الاهتمام بالأحياء المائية إلى إنشاء العديد من أشكال التعاون البحثية المتعددة التخصصات ذات الصلة بالأحياء المائية التي يمولها الاتحاد الأوروبي. جمع مشروع COST FA1305، الذي أنشأ مركز Aquaponics التابع للاتحاد الأوروبي (2014-2018) بين البحوث المائية والمنتجين التجاريين لفهم أفضل لحالة الفن في الأحياء المائية ولتوليد جهود بحث وتعليمية منسقة في جميع أنحاء الاتحاد الأوروبي وحول العالم. يهدف برنامج Aquaponics المبتكر للتطبيقات الاحترافية (INAPRO) (2014-2017)، وهو اتحاد يضم 17 شريكاً دولياً، إلى تعزيز النهج الحالية للأحياء المائية الريفية والحضرية من خلال تطوير النماذج وبناء الدفيئات النموذجية. يقوم مشروع سيتي فود (2018-2021) في إطار مبادرة النمو الحضري المستدام (SUGI)، الذي يشترك في تمويله الاتحاد الأوروبي، ومنتدى بلمونت، والمؤسسات العلمية المعنية، بالتحقيق في دمج الأحياء المائية في السياق الحضري وتأثيرها المحتمل على التحديات العالمية للصلة بين الغذاء والماء والطاقة.

  2. 21-2 تصنيف الأحياء المائية في البيئة الخاضعة للرقابة

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    يستخدم مصطلح aquaponics لوصف مجموعة واسعة من الأنظمة والعمليات المختلفة، وتتفاوت بشكل كبير في الحجم ومستوى التكنولوجيا ونوع الضميمة والغرض الرئيسي والسياق الجغرافي (Junge et al. 2017). تضمنت النسخة الأولى من معايير التصنيف الخاصة بالمزارع المائية أهداف أصحاب المصلحة، وحجم الصهاريج، والبارامترات التي تصف مكونات الاستزراع المائي والنظام المائي (Maucieri

    img src =» https://www.fao.org/3/i4626e/i4626e.pdf "نمط = «التكبير: 48%;»/

    الشكل 21-3 معايير التصنيف لتحديد أنواع المزارع المائية

    وآخرون. 2018). واضطلع فريق كبير من الباحثين بعمل إضافي لزيادة تعريف الأحياء المائية وتقديم تسميات تستند إلى توافق دولي (Palm et al. 2018). وأدى ذلك إلى مناقشة شاملة حول أنواع النظم والمقاييس والأهم من ذلك تعريف الأحياء المائية وهو: «يجب أن تكون غالبية (\ > 50%) من المغذيات التي تحافظ على النمو الأمثل للنباتات مستمدة من النفايات الناتجة عن تغذية الكائنات المائية.» ومع ذلك، فإن كلا التعريفين يركزان على ولا تنظر في الجوانب الأساسية الأخرى لمزرعة تجارية عاملة في مجال الزراعة المائية. وبما أن العمليات المائية أصبحت جزءاً من الاقتصادات المحلية، فإن معايير التصنيف التي تحددها البحوث المتعددة التخصصات في مجالات مثل الهندسة المعمارية والاقتصاد وعلم الاجتماع ستصبح ضرورية أيضاً.

    يركز اقتراح التصنيف هذا على المجال الناشئ للعمليات المائية التجارية من خلال عدسة البيئة المبنية. وتندرج الخصائص الرئيسية التي تصف العملية المائية في أربع فئات مختلفة: النظام المتنامي، والضميمة، والتشغيل، والسياق (الشكل 21.3). وتؤثر هذه الفئات لمعايير التصنيف على بعضها البعض عبر المقاييس، حيث يمكن أن تؤثر تكوينات النظام المتنامية على الأداء السياقي للمزرعة كمؤسسة تجارية، أو يمكن لمتطلبات السوق المحلية أن تحدد نوع المحصول المزروع في النظام المائي. وبعض معايير تصنيف المزارع ذات صلة بجميع المقاييس، مثل «الحجم» الذي يقاس بحجم الصهاريج والمساحة المتنامية وعدد الموظفين والإيرادات السنوية (الجدول 21-1).

    • معايير تصنيف نظام النمو - تصف تكوين الاستزراع المائي والنظام المائي المترابط. ويشمل ذلك مواصفات المكونات الفيزيائية التي تمكن من إعادة تدوير المياه والمغذيات (مثل خزانات المياه، والمرشحات، والمضخات، والأنابيب)، والكائنات الحية التي تحول العناصر الغذائية المتاحة في مراحل مختلفة (بما في ذلك أنواع الأسماك والنباتات والكائنات الحية الدقيقة) والقيم التي تصف أداء النظام، مثل درجة الحرارة ومستويات الأس الهيدروجيني ومحتوى الأوكسجين والكربون والتوصيل الكهربائي (Alsanius et al. 2017).

    ** الجدول 21-1** معايير التصنيف الممكنة لأنواع المزارع المائية

    الجدول ثياد tr class = «رأس» النظام المتزايد/ال ال الضميمة /ث ال العملية /ث ال السياق /ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» TDAquaculture نوع النظام/تد TD تصنيف الضميمة /td TD الغرض /td TD الموقع الجغرافي /td /tr tr class = «حتى» أنواع TDFish/TD TD النظام الإنشائي /td TD أصحاب المصلحة /td TD السياق المادي /td /tr tr class = «غريب» TDWater درجة حرارة/TD TD غلاف غلاف تجميع المواد /td TD نموذج الأعمال /td TD الأثر البيئي /td /tr tr class = «حتى» نظام الترشيح TD/TD TD أنظمة التدفئة/التبريد /td TD العمل التوزيع /td TD السياق الاجتماعي - الاقتصادي /td /tr tr class = «غريب» TDFeed نوع/تد TD مصدر الضوء /td TD نوع التمويل /td الصف td = 4 الأثر الاجتماعي /td /tr tr class = «حتى» TDHydroponic نوع النظام/TD TD نظام التهوية /td TD مخطط التسويق /td /tr tr class = «غريب» TDCrop أنواع/تد الصف td = 2 تكامل المبنى المضيف /td الصف td = 2 نموذج التوزيع /td /tr tr class = «حتى» نظام توزيع المياه/TD /tr /tbody /الجدول

    • تحدد معايير تصنيف الضميمة خصائص المباني التي تؤوي الأنظمة المتنامية، على النطاق التالي. تستخدم معظم المزارع المائية حاويات CEA التي تختلف عن طريق تحديد التصنيف (مثل الدفيئة أو المستودع)، والنظام الهيكلي، وأنظمة التدفئة والتبريد، والإضاءة، والتهوية، وأنظمة التحكم في الرطوبة (Benke and Tomkins 2017).
    • تصف معايير تصنيف العمليات كيف تعمل كل مزرعة أكوابونك كمؤسسة تجارية ومزرعة، والتي تشمل الخبرة البشرية ومدخلات العمالة اللازمة لزراعة وبيع المنتجات. و تشمل المعايير الواردة في هذا القسم نوع التمويل, و هيكل الأعمال و إدارتها, و متطلبات العمل و التقسيم, و مخطط التسويق, و نموذج توزيع الإنتاج, و الغرض العام لمرفق الأحياء المائية.
    • و تصف معايير تصنيف السياق, على أوسع نطاق, الموقع الجغرافي, و السياق المادي, و التكامل الحضري, و الأثر الاجتماعي العام لل مزارع المائية. تصف معايير السياق كيف أن المزرعة المائية هي جزء من السلسلة الغذائية الحضرية والبيئة المبنية، قادرة على التأثير على النمو الاقتصادي والمشاركة الاجتماعية والتأثيرات البيئية الواسعة النطاق على نطاق المدينة (دوس سانتوس 2016).

  3. 21-3 الضميمة التصنيفات والدراسات الإفرادية للمزارع التجارية

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    ويركز هذا التحقيق الإضافي على تحديد معايير التصنيف المائي على مستوى الضميمة لتكملة التعاريف القائمة على مستوى النظام. أنواع الضميمة التي نوقشت هنا تعمل مع أنظمة البناء المختلفة، ومستويات التحكم التكنولوجي، واستراتيجيات التحكم السلبي في المناخ، ومصادر الطاقة لتحقيق مناخ داخلي مناسب. يعتمد أفضل تطبيق لكل تصنيف ضميمة في المقام الأول على حجم العملية، والموقع الجغرافي، والمناخ المحلي، والأسماك المستهدفة وأنواع المحاصيل، والمعايير المطلوبة للأنظمة التي يسكنها، والميزانية. تحدد هذه الدراسة خمسة أنماط مختلفة للحاويات وتحدد خصائص المساحات الداخلية التي تؤوي البنية التحتية للاستزراع المائي.

    21-3-1 تصنيفات الدفيئة

    ويشمل هذا التصنيف أربع فئات من الدفيئات - الدفيئات ذات التقنية المتوسطة، والدفيئات الشمسية السلبية، والدفيئات الزراعية ذات التقنية العالية، والدفيئات الزراعية الموجودة على السطح - التي تنطبق على العمليات المائية على المستوى التجاري (الجدول 21-2). وقد لا تتلاءم الدفيئات القائمة تماما مع تصنيف و احد, ول كنها تقع ضمن نطاق يتراوح بين التكنولوجيا المتوسطة و التكنولوجيا العالية عن طريق دمج تقنيات المراقبة البيئية النشطة و السلبية بصورة انتقائية.

    الدفيئات الزراعية متوسطة التقنية الدفيئات ذات المستويات المتوسطة من التكنولوجيا للتحكم في المناخ الداخلي تشمل قائمة بذاتها أو متصلة بالمزراب Quinset (نوع Nissen كوخ)، بيت الطوق (polytunk) والدفيئات الزراعية ذات الامتداد المتساوي. وعادة ما تكون مغطاة بغشاء البولي إيثيلين المزدوج (PE) أو الألواح البلاستيكية الصلبة، مثل ألواح الأكريليك (PMMA) وألواح البولي كربونات (PC). هذه الدفيئات هي أقل تكلفة لتركيب، على الرغم من أن الكسوة الفيلم تحتاج إلى استبدال في كثير من الأحيان بسبب التدهور السريع الناجم عن التعرض المستمر للأشعة فوق البنفسجية (Proksch 2017). وتحمي هذه البيوت المحمية المحاصيل من الظواهر الجوية الشديدة وإلى حد ما مسببات الأمراض، ولكنها لا توفر سوى مستوى محدود من الضوابط المناخية النشطة. بدلا من ذلك، فإنها تعتمد على الإشعاع الشمسي، وأنظمة التظليل البسيطة، والتهوية الطبيعية. ومع محدودية قدرتها على تعديل ظروف النمو ضمن نطاق معين، نادرا ما تستخدم الدفيئات ذات التقنية المتوسطة في إسكان المزارع المائية في المناخات الباردة. ويرجع ذلك إلى أن الاستثمار الأولي المرتفع في المكونات المائية والاستزراع المائي يتطلب بيئة مستقرة وإنتاج موثوق به على مدار السنة ليكون قابلا للاستمرار تجاريا.

    وقد أثبتت عمليات أكوابونك في المناخات الأكثر دفئا بنجاح استخدام الدفيئات ذات التقنية المتوسطة التي تستخدم أنظمة التبريد التبخر والتدفئة البسيطة. على سبيل المثال، تستخدم الحصادات المستدامة في هوكلي، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية دفيئة Quinset بسيطة (12،000 sf/1110 msup2/sup) لإنتاج الخس على مدار السنة دون الاعتماد على التدفئة التكميلية الشاملة أو الإضاءة. تستخدم مزارع Ouroboros في خليج Half Moon، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية دفيئة موجودة (20،000 sf/1860 msup2/sup) لإنتاج الخس والخضر الورقية والأعشاب (الشكل 21.4). بسبب المناخ المعتدل، تستخدم المزرعة التظليل الثابت في المقام الأول والتدفئة والتبريد التكميلي القليل. و تضع المزارعان, و هما عدد أصغر من عمليات التكنولوجيا المتوسطة, صهاريج الأسماك الخاصة بهما في نفس مساحة الاحتباس الحراري التي يقوم بها نظام زراعة المحاصيل المائية. وتنمو المزارع الأنواع السمكية التي تتسامح مع نطاق واسع من درجات الحرارة (البلطي) وتظليل خزانات الاستزراع المائي لمنع ارتفاع درجة الحرارة ونمو الطحالب.

    الجدول 21-2 مقارنة بين دراسات الحالات الإفرادية حسب تصنيفات الضميمة

    الجدول ثياد tr class = «رأس» thCEA نوع/ث ال دراسات حالة /ث ال نظام البناء /ث ال عناصر التحكم /ث ال تزايد موسم/سوب و خط العرض /ث ال صلابة زونيسوب/سوب /ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» td rowspan = 6 الدفيئات متوسطة التكنولوجيا /تد td rowspan = 3 مزارع Ouroboros، خليج نصف القمر، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية (20،000 sf/1860 msup2/sup) /td الصف td = 3 القائمة، المزراب متصلة GH مع اثنين من تمتد حتى، يرتدون مع الزجاج جزء واحد، خزانات الأسماك في GH /td الصف td = 3 تظليل ثابت، ستائر التظليل /td الصف td = 2 319 يوم/10.6 أشهر /td TD 10a /td /tr tr class = «حتى» TD 30 إلى 35 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «غريب» TD 37.5 درجة ن /td TD -1.1 إلى 1.7 درجة مئوية /td /tr tr class = «حتى» الصف td = 3 حصادات مستدامة، هوكلي، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية (12،000 ساف/1110 msup2/sup) /td الصف td = 3 إطار Quonset، متعدد النفق (3) GH، يرتدون لوحات PE- والأفلام البلاستيكية الصلبة، خزانات الأسماك في GH /td الصف td = 3 التبريد التبخر، التهوية القسرية /td الصف td = 2 272 يوم/تسعة أشهر /td TD 8b /td /tr tr class = «غريب» TD 15 إلى 20 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «حتى» TD 30.0 ˚ N /td TD -9.4 إلى 6 .7 درجة مئوية /td /tr tr class = «غريب» TD Rowspan = 6الدفيئات الشمسية السلبية/تد الصف td = 3 الدفيئة الشمسية أكوابونك، نيونبورغ آم رين، ألمانيا (2000 ساف/180 مسوب/سوب) /td الصف td = 3 (الصينية) الدفيئة الشمسية، مع جدار أدوبي ككتلة حرارية إضافية، يرتدون فيلم ETFE، خزانات الأسماك في GH /td الصف td = 3 وحدات ضوئية مصممة خصيصًا للتظليل وإنتاج الطاقة /td الصف td = 2 202 شهراً/ 6.6 أشهر /td TD 8a /td /tr tr class = «حتى» TD 10-15 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «غريب» TD 47.8 ± N /td TD

    • 12.2 إلى -9.4 درجة مئوية /td /tr tr class = «حتى» الصف td = 3 الاحتباس الحراري Eco-Ark في فين آند روتس، بيكرسفيلد، VT، الولايات المتحدة الأمريكية (6000sf/ 560 msup2/sup) /td الصف td = 3 الدفيئة الشمسية، الأرض محمية، زاوية حادة من الجنوب تواجه السقف (حوالي 60)، العزل السميك، خاص الشمسية جمع الزجاج، خزانات الأسماك في الشمال، الجانب تحت الأرض /td الصف td = 3 الحرارة المشعة بالوقود الخشب، ستارة الطاقة، التهوية مع التراص، إضاءة LED التكميلية /td الصف td = 2 108 أيام/3.6 أشهر /td TD 4a /td /tr tr class = «غريب» TD -30 إلى -25 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «حتى» TD 44.8 درجة N /td TD -34.4 إلى -31.7 درجة مئوية /td /tr tr class = «غريب» TD Rowspan = 6البيوت الزجاجية ذات التقنية العالية/TD الصف td = 3 سوبريور فريش فارمز، هيكستون، WI، الولايات المتحدة الأمريكية (123,000 سافر/11,430 msup2/sup) /td الصف td = 3 على غرار فينلو، مزراب متصل، (20 41 الخلجان)، يرتدون الزجاج، خزانات الأسماك في مبنى منفصل /td الصف td = 3 بيئة CEA التي تسيطر عليها الكمبيوتر، والإضاءة LED التكميلية، /td الصف td = 2 122 يوم/ 4.1 شهر /td TD 4b /td /tr tr class = «حتى» TD -25 إلى -20 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «غريب» TD 44.4 N /td TD -31.7 إلى -28.9 درجة مئوية /td /tr tr class = «حتى» الصف td = 3 بلو سمارت فارمز، كوبيتي، نيو ساوث ويلز، أستراليا (53,800 ساف/5000 msup2/sup) /td الصف td = 3 على غرار فينلو، مزراب متصل، (14 18 الخلجان), يرتدون الزجاج, بناء من طابقين, خزانات الأسماك على المستوى الأدنى /td الصف td = 3 مكافحة الآفات البيولوجية في البيئة التي تسيطر عليها أجهزة الكمبيوتر /td الصف td = 2 300 يوم/ 10 أشهر /td TD 9ب /td /tr tr class = «غريب» TD 25 إلى 30 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «حتى» TD 34.0 درجة ثانية /td TD -3.9 إلى -1.1 درجة مئوية /td /tr tr class = «غريب» الصف TD = 6البيوت الزجاجية على السطح /TD الصف td = 3 إيكو جاغر أكوابونك داتشفارم، باد ريغاز، سويسرا (12,900 سافر/1200 msup2/sup) /td الصف td = 3 على غرار فينلو، مزراب متصل، (7 13 الخلجان)، يرتدون الزجاج، خزانات الأسماك على المستوى السفلي /td الصف td = 3 بيئة CEA، إضاءة LED التكميلية، استخدام حرارة العادم من منشأة التبريد /td الصف td = 2 199 يوم/ 6.6 أشهر /td TD 7b /td /tr tr class = «حتى» TD 5 إلى 10 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «غريب» TD 47.0 درجة N /td TD -15.0 إلى -12.2 درجة مئوية /td /tr tr class = «حتى» الصف td = 3 BIGH's فيرم أبات-توير، بروكسل، بلجيكا (21,600 سافر/2000 msup2/سوب) /td الصف td = 3 على غرار فينلو، مزراب متصل، (15 10 الخلجان)، يرتدون الزجاج، خزانات الأسماك على المستوى السفلي /td الصف td = 3 بيئة CEA، إضاءة LED تكميلية /td الصف td = 2 224 يوم/ 7.3 أشهر /td TD 8b /td /tr tr class = «غريب» TD 15 إلى 20 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «حتى» TD 50.8 درجة ن /td TD -9.46 إلى -6.7 درجة مئوية /td /tr tr class = «غريب» TD rowspan = 6الأماكن المتنامية في الأماكن المغلقة /TD الصف td = 3 أوربان أورغانيكس، مصنع شميدت للبيرة، سانت بول، مينيسوتا، الولايات المتحدة الأمريكية (87،000 سافر/8080 msup2/sup) /td الصف td = 3 مستودع الصلب الإطار، معزول للغاية، مكدسة تنمو، خزانات الأسماك في مساحة منفصلة /td الصف td = 3 إضاءة الفلورسنت للأشعة فوق البنفسجية، بيئة CEA التي تسيطر عليها الكمبيوتر /td الصف td = 2 140 يوم/ 4.7 أشهر /td TD 4b /td /tr tr class = «حتى» TD -25 إلى -20 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «غريب» TD 45.0 درجة N /td TD -31.7 إلى 28.9 درجة مئوية /td /tr tr class = «حتى» الصف td = 3 Nutraponics, شيروود بارك, AB, كندا (10,800 ساف/1000 msup2/sup) /td الصف td = 3 مستودع الصلب الإطار، معزول للغاية، مكدسة تنمو، خزانات الأسماك في مساحة منفصلة /td الصف td = 3 إضاءة LED، بيئة CEA التي تسيطر عليها الكمبيوتر /td الصف td = 2 121 يوم/4 أشهر /td TD 4a /td /tr tr class = «غريب» TD -30 إلى -25 درجة فهرنهايت /td /tr tr class = «حتى» TD 53.5 درجة N /td TD -34.4 إلى -31.7 درجة مئوية /td /tr /tbody /الجدول

    سوبا/سوبفروست موسم النمو، الجمعية الوطنية للبستنة، الأدوات والتطبيقات، https://garden.org/ التطبيقات/التقويم/

    تستند إلى خريطة منطقة الصلابة التي وضعتها وزارة الزراعة الأمريكية، والتي تحدد متوسط الحد الأدنى السنوي لدرجة الحرارة الشتوية (1976-2005)، مقسمة إلى 10 مناطق فهرنهايت. خرائط النباتات, https://www.plantmaps.com/ index.php

    الدفيئات الشمسية السلبية تم تصميم هذا النوع من الدفيئة ليتم تسخينه فقط بواسطة الطاقة الشمسية. و تقوم عناصر الكتلة الحرارية الكبيرة, مثل الجدار الصلب المواجه لل شمال, بتخزين الطاقة الشمسية في شكل حرارة يعاد إشعاعها بعد ذلك خلال فترات برودة في الليل. هذا النهج يخزن تقلبات درجة حرارة الهواء ويمكن أن يقلل أو يلغي الحاجة إلى الوقود الأحفوري. تحتوي الدفيئات الشمسية على جانب شفاف يواجه الجنوب وجانب غير شفاف، ضخم، معزول للغاية يواجه الشمال. إن دمج كميات كبيرة من المياه في شكل خزانات أسماك هو أحد الأصول للأداء الحراري لهذا النوع من الاحتباس الحراري. وعلاوة على ذلك، يمكن أن تقع الخزانات في مناطق الدفيئة التي تكون أقل ملاءمة لزراعة النباتات أو مغمورة جزئيا في الأرض لمزيد من الاستقرار الحراري.

    img src =» https://www.fao.org/3/i4626e/i4626e.pdf "نمط = «التكبير: 75٪؛»/

    الشكل 21.4 مزارع أوربوروس (خليج نصف القمر، كاليفورنيا، الولايات المتحدة الأمريكية)

    وقد ثبت الاحتباس الحراري الشمسي Aquaponic (2000 sf/180 msup2/sup)، الذي تم تطويره واختباره من قبل فرانز شراير، كبيئة مناسبة لإسكان نظام أكوابوني صغير في جنوب ألمانيا. تجمع الاحتباس الحراري الطاقة الشمسية من خلال السقف المقوس والجدار الملبس بطبقة الإيثيلين رباعي فلوروإيثيلين (ETFE) التي تواجه الجنوب. يتم تخزين الحرارة في صهاريج الأسماك المغمورة جزئياً، والأرضيات، والجدار الشمالي المكسو بالأدوبي ليتم تبديدها في الليل. تقوم الألواح الكهروضوئية المصممة خصيصًا (PV) في الدفيئة بتحويل الإشعاع الشمسي إلى طاقة. يقع Eco-Ark Greenhouse في مزرعة فين آند روتس (6000 sf/560 msup2/sup) في مناخ أكثر برودة في فيرمونت، الولايات المتحدة الأمريكية، ويضم نظام أكوابوني يعمل مع نهج شمسي سلبي مماثل. يحتوي الدفيئة على سقف شفاف حاد (حوالي 60 درجة) يواجه الجنوب مع زجاج خاص لجمع الطاقة الشمسية (الشكل 21.5). ويغمر الجانب الشمالي غير الشفاف المعزول بدرجة عالية في سفح التلال ويضم خزانات الأسماك. بالإضافة إلى هذه الضوابط السلبية، فإن Eco-Ark لديها تدفئة أرضية مشعة تكمل التدفئة خلال أبرد المواسم.

    الدفيئات الزراعية ذات التقنية العالية على غرار فينلو، ذات التقنية العالية التي تتميز بمستوى عال من التكنولوجيا للتحكم في المناخ الداخلي هي المعيار التجاري CEA المائي. تتميز الدفيئات ذات التقنية العالية بأدوات التحكم المحوسبة والبنية التحتية الآلية، مثل الستائر الحرارية الأوتوماتيكية، ومصفوفات الإضاءة الأوتوماتيكية، وأنظمة تهوية الهواء القسري. وتتيح هذه التكنولوجيات مستوى عاليا من الرقابة البيئية، على الرغم من أنها تأتي على حساب ارتفاع استهلاك الطاقة.

    img src =» /images/learn-library/32392581-63cb-423e-b8b6-baf400d07aed.jpg "نمط = «التكبير: 75٪؛»/

    الشكل 21.5 إيكو أرك غرينهاوس في فين آند روتس فارم (بيكرسفيلد، فيرمونت، الولايات المتحدة الأمريكية)

    وتستخدم بعض المزارع المائية التجارية الكبيرة تصنيف الدفيئة هذا في إنتاجها النباتي، مثل مزارع سوبريور فريش، الواقعة في هيكستون، ويسكونسن، الولايات المتحدة الأمريكية (123,000 سافر/11,430 مليسن/سوب)، مع وجود نظم الاستزراع المائي في حاوية غير شفافة منفصلة. تمكّن الإضاءة والتدفئة الآلية التكميلية المزارعات الفائقة الطازجة من زراعة الخضر الورقية على مدار السنة على الرغم من عدم وجود ضوء النهار في فصل الشتاء، حيث يستمر موسم النمو الطبيعي الخالي من الصقيع لمدة 4 أشهر فقط. تسمح الأنظمة الآلية للتحكم الداخلي في المناخ بتشغيل الدفيئات ذات التقنية العالية في أي مكان في العالم - تستخدم شركة Blue Smart Farms مجموعة من أجهزة الاستشعار لتحسين التظليل خلال الصيف الأسترالي الحار.

    يقع Thanet Earth، أكبر مجمع للاحتباس الحراري في المملكة المتحدة، في جنوب شرق إنجلترا. وتغطي البيوت البلاستيكية الخمس أكثر من 17 فدانا (7 هكتارات) لكل منها، وتنمو الطماطم والفلفل والخيار باستخدام الزراعة المائية (الشكل 21.6). هذا المشروع مدعوم من قبل نظام الحرارة والطاقة مجتمعة (حزب الشعب الجمهوري) التي توفر الطاقة، والحرارة، و Cosub2/sub للدفيئات الزراعية. يعمل نظام CHP بكفاءة عالية ويوجه الطاقة الزائدة إلى المنطقة المحلية من خلال تغذيتها في شبكة إمدادات الطاقة المحلية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن التكنولوجيات التي تسيطر عليها الكمبيوتر مثل الستائر الطاقة، والإضاءة التكميلية التفريغ عالية الكثافة، والتهوية تنظم ظروف النمو في الأماكن المغلقة.

    البيوت المحمية على السطح يشمل هذا النوع الأخير الدفيئات التي بنيت على قمة المباني المضيفة، إما كتعديلات على الهياكل القائمة أو كجزء من البناء الجديد. وبسبب ارتفاع تكاليف الأراضي، يزداد توفير المساحة أهمية للمزارع المائية في السياقات الحضرية. إن ربط دفيئة بمبنى قائم هو إحدى الاستراتيجيات للمزارعين الحضريين الذين يتطلعون إلى تنشيط المساحة غير المستخدمة وإيجاد موقع مركزي في المدينة. ويستخدم المزارعون المائيون على نطاق تجاري الدفيئات الزراعية على السطح ولكنها نوع من الضميمة النادر نسبياً للمزارع المائية بسبب الوزن الإضافي للمياه الذي يمكن أن يؤدي إلى إجهاد الهياكل القائمة بما يتجاوز قدرتها على التحميل. وتعطي المزارع المائية القليلة الموجودة على السطح حالياً الأولوية لنظم توزيع المياه خفيفة الوزن (تقنية أغشية المغذيات أو الزراعة القائمة على وسائل الإعلام بدلاً من الاستزراع في المياه العميقة) وتحديد صهاريج الأسماك الخاصة بها على مستوى أدنى من مساحة زراعة المحاصيل بسبب الانخفاض النسبي في الطلب على الضوء الطبيعي.

    img src =» /images/learn-library/d3c2c5a9-cd6e-4ed4-86c1-49691ee052ff.jpg "نمط = «التكبير: 75٪؛»/

    الشكل 21.6 Thanet Earth، أحدث الدفيئات الزراعية مع توفير الحرارة والطاقة مجتمعة، (جزيرة Thanet في كينت، إنجلترا، المملكة المتحدة)

    تم مؤخرا افتتاح مزرعتين على السطح مع أنظمة أكوابونك عالية التقنية في أوروبا. وقد تشاور كلاهما مع خبراء استشاريين في نظم الزراعة في المدن بكفاءة في برلين. يقع Eco-Jäger Aquaponik Dachfarm في باد ريغاز، سويسرا على رأس مركز توزيع لشركة منتجات مملوكة للعائلة. يقع الدفيئة على السطح على طراز فينلو (12،900 sf/1200 msup2/sup) في مبنى مستودع مكون من طابقين؛ يتم تركيب خزانات الأسماك على الأرض تحت الدفيئة. من خلال زراعة الخضر الورقية والأعشاب على سطحها، يقلل Eco-jäger من الحاجة إلى النقل ويمكن أن تقدم المنتجات مباشرة بعد الحصاد. بالإضافة إلى ذلك، تستفيد المزرعة من حرارة النفايات الناتجة عن التخزين البارد لتسخين الدفيئة. BIGH's Ferme Abattoir (21,600 sf/2000 msup2/sup) هو نسخة أكبر من الاحتباس الحراري على غرار فينلو على السطح (الشكل 21.7)، الذي يحتل سقف قاعة سوق Foodmet في بروكسل، بلجيكا. وتشير هذه الأمثلة المبكرة إلى مزيد من الإمكانات لتحسين أداء المغلفات المائية والمغلفات من خلال ربط المياه والطاقة وتدفقات الهواء بين المزارع والمباني المضيفة، والمعروفة باسم الزراعة المتكاملة في المباني (BIA). حاليا، يتم إجراء البحوث على الاحتباس الحراري المائي المتكامل الرئيسي الموجود في المبنى المشترك بين معهد العلوم البيئية والتكنولوجيا (ICTA) والمعهد الكاتالوني لعلم الحفريات (ICP) في جامعة برشلونة المستقلة (UAB) لإزالة فوائد كامل على الرغم من عدم و جود مثل هذا المثال في مجال الأحياء المائية لتحديد فوائد التكامل الكامل في المباني, على الرغم من عدم و جود مثل هذا المثال في مجال الأحياء المائية.

    img src =» https://www.fao.org/3/i4626e/i4626e.pdf "نمط = «التكبير: 75٪؛»/

    الشكل 21.7 BIGH Ferme Abattoir مع الدفيئة ذات التقنية العالية في الخلفية (بروكسل، بلجيكا)

    21.3.2 في الأماكن المغلقة نوع النمو

    تعتمد مساحات النمو الداخلية حصريًا على الضوء الاصطناعي لإنتاج النباتات. في كثير من الأحيان، تكون هذه المساحات المتنامية معزولة للغاية وترتدي في مادة مبهمة، وتهدف في الأصل إلى غرف التخزين أو التصنيع الصناعي. عادة ما تتميز المساحات المزروعة في الأماكن المغلقة بعزل أفضل من البيوت البلاستيكية بسبب مادة المغلف، على الرغم من أنها لا تستطيع الاعتماد على الإضاءة النهارية أو التدفئة الطبيعية. والافتراض هو أن هذا التصنيف مناسب بشكل أفضل للمناخات الشديدة، حيث تكون التقلبات في درجات الحرارة مصدر قلق أكبر من الإضاءة (غرامانس وآخرون 2018)، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من البحوث الحاسمة.

    تدير أوربان أورغانيكس مزرعتين أكوابونك داخليتين على نطاق تجاري داخل مصنعين للجعة تم تجديدهما في المركز الصناعي لسانت بول، مينيسوتا، الولايات المتحدة الأمريكية. المزرعتين تزرع الخضر الورقية والأعشاب في أسرة تنمو مكدسة مضاءة الفلورسنت تنمو أضواء (الشكل 21.8). ويتيح موقعها الثاني للصناعات العضوية الحضرية الاستفادة من البنية التحتية لمصانع الجعة حول طبقة مياه جوفية قائمة؛ وتحتاج مياه طبقة المياه الجوفية إلى الحد الأدنى من المعالجة ويتم توريدها عند 10 درجات مئوية إلى صهاريج تشار وتراوت قوس قزح في القطب الشمالي. و أدى استخدام الهياكل القائمة إلى خفض تكاليف البناء في المناطق الحضرية العضوية و أتاح الفرصة لتنشيط منطقة تكافح في المدينة. في مناخ أكثر برودة، ينمو Nutraponics الخضر الورقية في مستودع على طرد ريفي على بعد 40 كم خارج إدمونتون، ألبرتا، كندا. وبما أن المنتجات المحلية تعتمد بشكل كبير على تقلبات درجات الحرارة الموسمية، فإن Nutraponics تكتسب ميزة تنافسية في السوق من خلال استخدام إضاءة LED لتسريع نمو المحاصيل على مدار السنة (الشكل 21.9).

    img src =» https://www.fao.org/3/i4626e/i4626e.pdf "نمط = «التكبير: 75٪؛»/

    الشكل 21.8 العضوية الحضرية (سانت بول، مينيسوتا، الولايات المتحدة الأمريكية)

    21.3.3 مرفقات الاستزراع المائي

    إن حاويات عنصر الاستزراع المائي في العمليات المائية ليست من الناحية الفنية بنفس القدر من المتطلبات مثل تصميم الضميمة للمكونات المائية حيث أن الأسماك لا تتطلب أن تزدهر أشعة الشمس. ومع ذلك، فإن السيطرة على ظروف الزراعة الداخلية تمكن المزارعين من تحقيق النمو الأمثل، والحد من الإجهاد، ووضع جداول زمنية دقيقة لإنتاج الأسماك مما يعطي مخزونهم ميزة تنافسية في السوق (Bregnballe 2015). إن حاويات مساحات الاستزراع المائي مطلوبة بشكل أساسي للحفاظ على استقرار درجات حرارة المياه. يجب أن تكون صهاريج الأسماك قادرة على دعم نطاقات حرارة المياه المريحة لأنواع معينة من الأسماك، وأسماك المياه الدافئة 75-86 درجة فهرنهايت (24-30 درجة مئوية) وأسماك المياه الباردة 54-74 درجة فهرنهايت (12-23 درجة مئوية) (ألسانيوس وآخرون 2017). يمكن التحكم في درجة حرارة المياه ودرجة حرارة الغرفة بأكبر قدر من الكفاءة إذا تم وضع خزانات الأسماك في مساحة معزولة بشكل جيد مع عدد قليل من النوافذ لتقليل المكاسب الشمسية خلال أشهر الصيف وفقدان درجة الحرارة عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية (Pattillo 2017) كما هو موضح في تركيب حاوية INAPRO. ولا بد من النظر إلى الحجم الكبير من المياه اللازمة لاستزراع الأسماك من منظور معماري، لأنه ينطوي على عواقب بالنسبة للنظم الهيكلية ونظم التكييف داخل المبنى.

    img src =» https://www.fao.org/3/i4626e/i4626e.pdf "نمط = «التكبير: 75٪؛»/

    الشكل 21.9 Nutraponics (شيروود بارك، ألبرتا، كندا)

  4. 21-4 تقييم تصنيفات الضميمة والتطبيقات الممكنة

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    ويعتمد الأداء الفعلي للمزارع المائية على العديد من العوامل المحددة لكل حالة. ويمكن استخلاص بعض الاستنتاجات الأولية بشأن مزايا نماذج الضميمة والتحديات والتطبيقات الممكنة من مقارنة مجموعة صغيرة نسبياً من دراسات الحالة. و ستكون هناك حاجة إلى دراسة تجريبية لعدد أكبر من دراسات الحالة القائمة لتحديد ارتباط بين نوع الضميمة و الموقع الجغرافي و النجاح التجاري.

    تقدم البيوت الزجاجية ذات التقنية المتوسطة خيارًا مجديًا تجاريًا للعمليات المائية فقط في المناخات المعتدلة ذات الشتاء المعتدل والصيف المعتدل، نظرًا لقدرتها المحدودة على التحكم في البيئة. في المواقع التي لا تتطلب الكثير من التدفئة والتبريد، يمكن للمزارع التي تستخدم هذا التصنيف الاحتباس الحراري أن تعمل بطريقة فعالة من حيث الموارد مع انخفاض الاستثمار الأولي في العلبة الخاصة بها. وعادة ما تعمل هذه المزارع بميزانية أقل وتشمل خزانات الأسماك في نفس الدفيئة، مما يحد من اختيارها لأنواع الأسماك على تلك التي لديها قدرة كبيرة على تحمل درجات الحرارة، ويوجه تركيزها التجاري إلى إنتاج الخس والخضر الورقية والأعشاب.

    تعتمد الدفيئات الشمسية السلبية_ على الأنظمة السلبية، وتحديدًا استخدام الكتلة الحرارية، للتحكم في المناخ الداخلي. استخدام هذا التصنيف للأنظمة المائية مفيد لأن الحجم الكبير من المياه في خزانات الأسماك يوفر كتلة حرارية إضافية. ونظرا لكفاءتها في استخدام الطاقة، فإنها غالبا ما تستخدم في خطوط العرض الشمالية حيث تتطلب الدفيئات التقليدية مستوى عال من التدفئة التكميلية. ومع ذلك، فإن تشغيل أي دفيئة في تلك المناطق يعتمد على استخدام الإضاءة التكميلية بسبب انخفاض مستويات الإضاءة وقصر ساعات النهار خلال فصل الشتاء. وعلى الرغم من أن الدفيئات الشمسية السلبية في أوروبا وأمريكا الشمالية تستخدم حالياً على نطاق تجريبي صغير، فإن التطبيق الأكثر نجاحاً لهذه الدفيئات ذات المنحدر الواحد والكفاءة في استخدام الطاقة على 1.83 مليون فدان (0.74 مليون هكتار) من الأراضي الزراعية في الصين يبين أن هذا التصنيف يمكن أن يكون نفذت بنجاح على نطاق واسع (غاو وآخرون 2010).

    _البيوت الزجاجية ذات التقنية العالية _، وخاصة الأنظمة المتصلة على غرار فينلو الكبيرة، هي المعيار الصناعي للإنتاج المائي التجاري. وتستخدم أكبر المزارع المائية التجارية الممولة تمويلا جيدا هذا التصنيف لنظم الزراعة المائية الخاصة بها بالاقتران مع حاوية منفصلة للبنية التحتية للاستزراع المائي. ويضمن هذا الإعداد أعلى مستوى من الرقابة البيئية وكذلك إنتاجية المحاصيل والأسماك. من الناحية الفنية، يمكن تشغيل هذا النوع من الدفيئة في أي مكان، طالما أن الإيرادات المنتجة تدفع تكاليف الطاقة والتشغيل العالية في الظروف المناخية القاسية. غير أن هذا النوع من العمليات قد لا يكون حساسا بيئيا في بعض خطوط العرض الشمالية بسبب الحاجة الشديدة إلى التدفئة والإضاءة التكميلية. ولا يمكن تقييم الأثر البيئي الدقيق لل دفيئة ذات التكنولوجيا العالية إلا على أساس كل مشروع و يعتمد في الغالب على نوعية مصادر الطاقة المستخدمة لل حرارة و الضوء التكميليين.

    معظم الدفيئات على السطح هي دفيئات عالية التقنية على غرار فينلو شيدت على أسطح المنازل. وفي حين تنطبق فوائد وتحديات مماثلة، فإن بناء البيوت البلاستيكية على السطح أغلى من بناء البيوت البلاستيكية العادية ذات التقنية العالية، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى قوانين البناء والمتطلبات المعمارية. وكثيرا ما يكون النظام الهيكلي للبيوت الزجاجية على السطح مبالغا في أبعاده للامتثال لقوانين البناء الخاصة بمباني المكاتب التجارية، والتي هي أكثر صرامة من متطلبات قانون البناء للهياكل الزراعية. وعلاوة على ذلك، فإن العمليات المائية على أسطح المنازل تحتاج إلى بنية تحتية إضافية للوصول إلى السقف والامتثال للوائح الحريق والخروج، مما أدى إلى إنشاء دفيئة مجهزة بالرش في مثال حديث (Proksch 2017). التطبيق الواعد من الدفيئات على السطح هو على رأس المباني المضيفة في المراكز الحضرية. وتتيح الأسطح الحضرية في كثير من الأحيان وصولاً واسعاً إلى ضوء الشمس، وهو ما تحتاج البيوت المحمية إلى العمل بفعالية - وهو مورد عادة ما يكون مفقوداً، أو على الأقل غير متسق بسبب التظليل، على مستوى سطح الأرض في المناطق الحضرية الكثيفة (أكرمان 2012). إذا تم تصميم المباني المضيفة بشكل هادف، يمكن أن توفر موارد أخرى مثل حرارة العادم و Cosub2/sub التي يمكن أن تجعل تشغيل مزرعة أكوابونك على السطح أكثر جدوى. وهذا النوع من التكامل مع المبنى المضيف يمكن أن يولد الطاقة والتآزر البيئي الذي يحسن أداء كل من الاحتباس الحراري والمباني المضيفة.

    img src =» /images/learn-library/4a30cd17-4777-4bb6-bbdf-2b9aad15b807.jpg "نمط = «التكبير: 75٪؛»/

    الشكل 21.10 حاوية INAPRO المائية مع قسمين، مبهمة للأسماك والبيوت المحمية للنباتات (مورسيا، إسبانيا)

    تعتمد مساحات النمو الداخلية_ كليًا على الإضاءة الاصطناعية وأنظمة التحكم النشطة للتدفئة والتبريد والتهوية، مما يؤدي إلى مستوى عالٍ من استهلاك الطاقة والبصمة البيئية وتكلفة التشغيل. هذا التصنيف هو الأكثر قابلية للتطبيق في المناطق ذات الشتاء البارد ومواسم النمو القصيرة، حيث يكون التعرض الطبيعي لأشعة الشمس وكسب الحرارة منخفضا، وهناك حاجة إلى مكملات مكثفة لتشغيل دفيئة مائية تجارية. يسمح استخدام العلبة غير الشفافة بمستويات عالية من العزل، مما يقلل من فقدان الحرارة خلال أشهر الشتاء ويوفر الاستقلالية من تقلبات درجات الحرارة الخارجية. وإلى جانب اعتمادها على الإضاءة الكهربائية، فإن النمو في الأماكن المغلقة يتجاوز إنتاجية الدفيئات كما تقاس بالموارد الأخرى، مثل المياه، COSUB2/sub، ومساحة الأرض (Graamans et al. 2018). وبالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون الإنتاج لكل وحدة من مساحة الأرض أعلى بكثير من خلال استخدام نظم زراعة مكدسة. وفيما يتعلق بالتكامل الحضري للأحياء المائية في المدن، تسمح مساحات النمو الداخلية بإعادة الاستخدام التكيفي للمباني الصناعية والمستودعات، مما يمكن أن يقلل من التكلفة الأولية لبناء العلبة ودعم دمج المزارع المائية في الأحياء التي تعاني من نقص الخدمات.

    اشتمل إعداد مشروع Aquaponics المبتكر للتطبيقات الاحترافية (INAPRO، 2018) على مقارنة بين أحدث نظام أكوابونك وتكنولوجيا الاحتباس الحراري، عبر عدد من المواقع في ألمانيا وبلجيكا وإسبانيا. تم وضع نظام أكوابونيكش الموجود في الصين في دفيئة شمسية سلبية. وقد استخدمت مرافق المعهد الوطني لبحوث الزراعة المائية في أوروبا دفيئة مرتدية بالزجاج لإنتاج النباتات ومكون من نوع صناعي لخزانات الأسماك ووحدات الترشيح (الشكل 21-10). و يبين مشروع المعهد أن تكنولوجيات الاحتباس الحراري بحاجة إلى تكييف و اختيار لتلائم الظروف المناخية المحلية. وجد فريق INAPRO الإسبانية, أن الضميمة المختارة كانت مناسبة تماما للمناطق برودة شمال أوروبا, ولكن ليس أكثر دفئا, مناطق البحر الأبيض المتوسط في جنوب أوروبا. وتسلط هذه الملاحظة الضوء على أهمية إجراء المزيد من البحوث بشأن أداء نماذج الدفيئات الزراعية للنهوض بمجال العمليات التجارية للأحياء المائية.

    وفي حين أن المقارنة بين مختلف الأنماط تكشف عن أنماط أداء معينة بين التصنيف والموقع والاستثمار (الجدول 21-3)، فمن أجل فهم شامل لأداء المزارع والأثر البيئي، هناك حاجة إلى نظام أكثر قوة لتحليل وتصميم حاويات المزارع.

  5. 21-5 تقييم الأثر كإطار تصميم

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    وقد حفز نمو الأحياء المائية والادعاءات المعممة بأن أكوابونيكش أكثر استدامة من غيرها من أشكال الإنتاج الغذائي النقاش والبحوث حول مدى استدامة هذه النظم في الواقع. و تقييم دورة الحياة هو أحد أساليب القياس الكمي الرئيسية التي يمكن استخدامها لتحليل الاستدامة في كل من الزراعة و البيئات المبنية من خلال تقييم الآثار البيئية لل منتجات طوال عمرها. بالنسبة للمبنى، يمكن تقسيم LCA إلى نوعين من التأثير - تأثير embodied الذي يتضمن استخراج المواد والتصنيع والبناء والهدم والتخلص من المواد المذكورة وإعادة استخدامها، وتأثير perational الذي يشير إلى صيانة أنظمة البناء (Simonen 2014). وبالمثل، يمكن تقسيم إجراء تقييم للمنتج الزراعي إلى تأثير structural لغلاف المبنى والبنية التحتية للنظام، وتأثير الإنتاج المرتبط بالزراعة المستمرة، وتأثير التعبئة والتخزين والتوزيع بعد الحصاد (Payen et al. 2015). يتطلب إجراء LCA لمزرعة أكوابونية الفهم المتزامن لكل من تأثيرات البناء والزراعةنظرًا لوجود تداخل في مرحلة operational للمغلف مع مرحلة production المحصول. تؤثر الطريقة التي يعمل بها المبنى أنظمة التدفئة والتبريد والإضاءة بشكل مباشر على زراعة المحصول؛ وعلى العكس من ذلك، تتطلب أنواع مختلفة من المحاصيل ظروفًا بيئية مختلفة. وهناك العديد من الدراسات التي تقارن بين نتائج ACL لأنواع مختلفة من المباني تقع في سياقات مختلفة (Zabalza Bribián et al. 2009). وبالمثل، استخدم القطاع الزراعي LCA لمقارنة الكفاءات لمختلف المحاصيل ونظم الزراعة (He et al. 2016; Payen et al. 2015). ويتطلب تقييم أداء الزراعة البيئية الخاضعة للرقابة وعلم الأحياء المائية على وجه الخصوص دمجا ماهرا للمنهجيتين في تقييم واحد (سانيي - منغوال 2015).

    الإطار المقترح للمزرعة المائية (الشكل 21-11) واسع عن قصد لاستيعاب مجموعة واسعة من أنماط المزارع الموجودة في الحقل. من أجل تطبيق نتائج ACL على المزارع القائمة، يجب إدراج عوامل مثل المناخ والبيانات الاقتصادية للتحقق من صحة التقييم البيئي (Goldstein et al. 2016؛ Rothwell et al. 2016)

    ويناقش القسم التالي مجموعة من استراتيجيات تصميم ضميمة المزارع المائية استنادا إلى جرد ACL للمزارع المائية التي تجمع الأدبيات القائمة مع دراسات حالة وتقترح اتجاهات للعمل في المستقبل. ويكتسي التكامل الفريد بين الآثار المائية والآثار المتصلة بالبناء أهمية خاصة.

    ** الجدول 21-3** مقارنة أنماط الزراعة البيئية الخاضعة لل رقابة

    الجدول ثياد tr class = «رأس» thCEA نوع/ث ال الفوائد /ث ال التحديات /ث ال التكلفة والإيرادات (سوبا/سوب) /ث /tr /thead tbody tr class = «غريب» td rowspan = 2 الدفيئات متوسطة التكنولوجيا /تد TD يعتمد كليا تقريبا على الطاقة الشمسية، وانخفاض الاحتياجات من الطاقة الإضافية /td TD خيارات محدودة للرقابة البيئية، عرضة للتقلبات البيئية /td الصف td = 2 انخفاض تكلفة المباني الأمامية/البناء، (حوالي 30-100 $/msup2/sup) /td /tr tr class = «حتى» TD تقليل الاعتماد على المواد غير المتجددة ومصادر الطاقة /td TD ينطبق فقط على أنواع الأسماك مع تحمل درجة حرارة كبيرة، (إذا كانت الدبابات في الدفيئة) /td /tr tr class = «غريب» td rowspan = 2 الدفيئات الشمسية السلبية/تد TD يعتمد على الأنظمة السلبية، ويستخدم الكتلة الحرارية، (بما في ذلك خزانات الأسماك) للحفاظ على تقلبات درجة الحرارة /td TD التحكم مع الأنظمة السلبية يحتاج إلى مزيد من الخبرة والتصميم المتعمد /td الصف td = 2 انخفاض تكلفة المباني الأمامية/البناء، (حوالي 30-100 $/msup2/sup) /td /tr tr class = «حتى» TD انخفاض استهلاك الطاقة، وربما دون الحاجة إلى أي وقود أحفوري /td TD تتطلب إضاءة إضافية، إذا كانت موجودة في خطوط العرض الشمالية بسبب انخفاض مستويات الإضاءة /td /tr tr class = «غريب» td rowspan = 2 الدفيئات ذات التقنية العالية/TD TD أعلى مستويات عناصر التحكم /td TD يعتمد على أنظمة نشطة للحرارة والتبريد والتهوية والإضاءة التكميلية /td الصف td = 2 تكلفة أعلى مقدمة/بناء عالية، (حوالي 100—200 $/msup2/sup وأكثر) /td /tr tr class = «حتى» TD إنتاجية عالية مع إمكانية الارتقاء /td TD ارتفاع استهلاك الطاقة وتكلفة التشغيل /td /tr tr class = «غريب» td rowspan = 5 البيوت الزجاجية على السطح /تد TD أعلى مستويات عناصر التحكم /td الصف td = 2 يعتمد على أنظمة نشطة للحرارة والتبريد والتهوية والإضاءة التكميلية /td الصف td = 5 تكلفة عالية جدًا للأبداء/البناء (حوالي 300—500 دولار/msup2/sup) /td /tr tr class = «حتى» TD إنتاجية عالية /td /tr tr class = «غريب» الصف td = 3 إمكانية تحقيق أوجه تآزر حيوية وبيئية، إذا ما دمجت مع بناء المضيف /td TD ارتفاع استهلاك الطاقة وتكلفة التشغيل /td /tr tr class = «حتى» TD يتطلب الامتثال رمز على مستوى مباني المكاتب التجارية /td /tr tr class = «غريب» TD يمثل نقل الإمدادات إلى السطح تحدياً للبنية التحتية /td /tr tr class = «حتى» td rowspan = 4 الأماكن المتنامية في الأماكن المغلقة /تد TD إعادة الاستخدام التكيفي للمباني الصناعية ممكن /td TD يعتمد كليًا على الإضاءة الكهربائية وأنظمة التحكم النشطة للتدفئة والتبريد والتهوية /td TD يمكن أن تكون تكلفة البناء في المقدمة أقل إذا كان من الممكن استخدام المبنى الحالي /td /tr tr class = «غريب» TD إنتاجية عالية لكل وحدة من البصمة على الرغم من الأنظمة المتنامية المكدسة /td الصف td = 3 ارتفاع استهلاك الطاقة وتكلفة التشغيل /td الصف td = 3 التكلفة تعتمد أيضا على نظام النمو، التراص مستويات متعددة /td /tr tr class = «حتى» TD مستوى عال من العزل ممكن /td /tr tr class = «غريب» TD انخفاض فقدان الحرارة خلال أشهر الشتاء /td /tr /tbody /الجدول

    سوب/سوب على أساس بروكش (2017)

    ** الشكل 21.11** مثال على عملية LCA المتكاملة بما في ذلك بناء وأداء نظام أكوابونك. (استناداً إلى سانييه مينغوال وآخرون 2015).

    21.5.1 التأثيرات المجسدة: الطاقة المجسدة والكربون المجسد

    مواد الهيكل الطاقة المجسدة هي حساب مجموع الطاقة المستخدمة لاستخراج، صقل، معالجة، نقل، إنتاج وتجميع المواد أو المنتج. الكربون المجسد هو كمية Cosub2/sub المنبعثة لإنتاج نفس المادة أو المنتج. ومقارنة بالعمليات الزراعية التقليدية في الحقول المفتوحة، فإن الأثر المجسد لنظام نمو البيئة الخاضعة للرقابة أكبر بسبب زيادة استخراج المواد وتصنيعها في مرحلة البناء (Ceron-Palma et al. 2012). على سبيل المثال، في الدفيئة على السطح من ICTA-ICP، يولد هيكل المغلف إمكانات الاحترار العالمي (GWP) بنسبة 75% أكثر من هيكل الاحتباس الحراري متعدد الأنفاق القائم على التربة بسبب كمية البولي كربونات المستخدمة في البناء (Sanyé-Mengual et al. 2015). وبالمثل، أدت عملية محاكاة متكاملة للاحتباس الحراري تقع في بوسطن إلى زيادة الآثار البيئية في مرحلة البناء، وذلك بسبب استخراج خامات الحديد لتصنيع الصلب الهيكلي (غولدشتاين 2017). ويمكن التخفيف من الآثار المجسدة المرتبطة بمظاريف البيئة الخاضعة للرقابة من خلال الاستخدام الذكي للمواد (بالنظر إلى إجراء تعديلات على قوانين البناء لتجنب زيادة حجم الأعضاء الهيكلية) ولكنها ستتجاوز مع ذلك آثار الزراعة التقليدية. إن زراعة الأغذية في مغلف مبني ستكون دائماً أكثر كثافة في استخدام الموارد في البداية مقارنة بزراعة الخضروات في حقل مفتوح، على الرغم من أنها ستؤدي أيضاً إلى زيادة كبيرة في كمية الأغذية التي يمكن إنتاجها لكل منطقة في نفس الإطار الزمني.

    ولتجنب التأثيرات البيئية المرتبطة بالهيكل، تستخدم بعض العمليات المائية المباني القائمة بدلاً من إنشاء مغلف جديد. أورغانيكس الحضرية في سانت بول، مينيسوتا، الولايات المتحدة الأمريكية تجديد اثنين من المباني مصنع الجعة كما المساحات الداخلية لزراعة. وفي مثال آخر لإعادة الاستخدام التكيفي، تقوم شركة The Plant in Chicago، Illinois، الولايات المتحدة الأمريكية بتشغيل حاضنة الأغذية ومجموعة المزارع الحضرية في مبنى مصنع في عام 1925 كان يستخدمه Peer Foods سابقاً كمرفق لتغليف اللحوم (الشكل 21.12). و أعيد تخصيص معدات العزل و التبريد القائمة لل تحكم في تقلبات درجات الحرارة في المرفق التجريبي لل أكوابونك.

    معدات أكوابونيك عند دمجها في المباني، يصبح اختيار المواد لخزانات أكوابونك اعتبارًا مهمًا في التصميم، لأنه قد يحد من التجميع والنقل إلى المبنى. على سبيل المثال، يمكن تجميع أجزاء البولي إيثيلين في الموقع باستخدام اللحام البلاستيكي، ولكن هذا غير ممكن مع أجزاء الألياف الزجاجية (Alsanius et al. 2017). وعلاوة على ذلك، فإن تصنيع معدات النظام المائي يمكن أن يكون مساهما كبيرا في التأثير البيئي العام - على سبيل المثال، البوليستر المقوى بالألياف الزجاجية المستخدم في خزان المياه 100 msup3/sup في الاحتباس الحراري على سطح ICTAICP هو المسؤول عن 10-25٪ من التأثير البيئي في التصنيع المرحلة (الشكل 21.13). اختيار الركيزة للنباتات في نظام أكوابوني له تشعب الوزن لهيكل المبنى المضيف، ولكن يساهم أيضا في التأثير البيئي. في دراسة حديثة أجريت على أكوابونيكش متكاملة مع الجدران الحية، والصوف المعدني، وألياف جوز الهند أداء مماثل، على الرغم من أن واحدة هي السماد القابل للتسميد والآخر هو استخدام واحد (خانداكر وكوتزن 2018).

    الشكل 21.12 ذا بلانت (شيكاغو، إلينوي، الولايات المتحدة الأمريكية)

    صيانة الهيكل والمعدات اختيار المواد الأولية للمعدات المائية ومكونات المغلفات يحدد الصيانة الطويلة الأجل للمزارع المائية. يتطلب تصنيع مواد أكثر متانة مثل الزجاج أو البلاستيك الصلب استثمارا أوليا للموارد البيئية أكبر من الأغشية البلاستيكية؛ ومع ذلك، تحتاج الأفلام إلى استبدالها بشكل أكثر تواترا - على سبيل المثال، من المتوقع أن يظل الزجاج يعمل لأكثر من 30 سنة، في حين أن الأغلفة التقليدية يمكن أن يستمر فيلم البولي إيثيلين لمدة 3-5 سنوات فقط قبل أن يصبح غير شفاف للغاية (Proksch 2017). اعتمادا على العمر المقصود لظرف نظام أكوابوني، قد يكون من الأفضل اختيار مادة ذات عمر أقصر، وتأثير أقل في التصنيع. فيلم ETFE المستخدم في الدفيئة الشمسية Aquaponic هو حل وسط واعدة بين طول العمر والاستدامة، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من البحث. تتكون المعدات المائية القياسية من خزانات المياه والأنابيب. وغالبا ما يتم تصنيع الأنابيب لأنظمة أكوابونك من PVC، مما ينتج عنه تأثير بيئي كبير في عملية التصنيع ولكن لا يتطلب استبدالها لمدة تصل إلى 75 عاما. بعض الموردين أكوابونك تقدم الخيزران كبديل عضوي.

    ** الشكل 21.13** قسم البناء مع الدفيئات على السطح بواسطة Harquitectes، مبنى ICTA-المقارنات الدولية (بيلاتيرا، إسبانيا)

    21.5.2 التأثيرات التشغيلية

    الطاقة في عام 2017، كان 39٪ من إجمالي استهلاك الطاقة داخل الولايات المتحدة يقابل قطاع البناء (EIA). استأثر القطاع الزراعي بنحو 1.74% من إجمالي استهلاك الطاقة الأولية في الولايات المتحدة في عام 2014، معتمداً بشكل كبير على النفقات غير المباشرة في شكل أسمدة ومبيدات آفات (Hitaj and Suttles 2016). كفاءة الطاقة هي مجال أبحاث راسخ داخل كل من البيئة المبنية والزراعة، وغالبا ما تحدد الآثار التشغيلية للمنتج أو المبنى أو المزرعة في مشروع LCA (Mohareb et al. 2017). دمج البناء واستخدام الطاقة الزراعية يمكن تحسين أداء كل من (Sanjuandelmás et al. 2018).

    التدفئة تعتبر متطلبات الطاقة لتدفئة المساحات المتنامية ذات أهمية خاصة في المناخات الشمالية، حيث يمنح تمديد موسم النمو القصير بشكل طبيعي المزارع المائية المتكاملة ميزة تنافسية في السوق (Benis and Ferrão 2018). ومع ذلك، ففي المناخات الأكثر برودة، يشكل استهلاك الطاقة بواسطة أنظمة التدفئة النشطة مساهما هاماً في التأثير البيئي العام - وفي تقييم المساحات المزروعة المشروطة في بوسطن، ماساتشوستس، أدت تكاليف التدفئة إلى تحييد فوائد التخلص من الأميال الغذائية في السلسلة الغذائية الحضرية (Benis et al. 2017ب؛ غولدشتاين 2017). وهذا لا ينطبق على مناخات البحر الأبيض المتوسط، حيث الظروف المناخية مواتية للزراعة وحيث يمكن أن تعتمد هياكل الاحتباس الحراري التقليدية على مدار السنة تقريباً على التدفئة الشمسية السلبية (Nadal et al. 2017; Rothwell et al. 2016).

    في كل من المناخات الباردة والدافئة، يمكن أن يوفر دمج أنظمة زراعة البيئة الخاضعة للرقابة على أسطح المنازل القائمة العزل للمبنى المضيف - وهي مزرعة في مونتريال، تقارير كيبيك لاستيعاب 50٪ من احتياجات التدفئة المسببة للاحتباس الحراري من هيكل المضيف الحالي، وبالتالي تقليل الحمل التدفئة (غولدشتاين 2017). كما يمكن أن تكون أنظمة الإضاءة مسؤولة جزئياً عن تلبية الطلب على التدفئة في تطبيقات النمو الرأسي الداخلية مثل مصانع المصانع أو حاويات الشحن (Benis et al. 2017b).

    يعد التقاط الحرارة المتبقية استراتيجية تصميم واعدة أخرى يمكنها تحسين أداء كل من هيكل المضيف والنظام المتنامي. تشير دراسات ما بعد الإشغال للدفيئة التجريبية على السطح في ICTA-ICP في Bellaterra، إسبانيا إلى أن دمج المبنى مع الدفيئة أدى إلى تحقيق وفورات كربونية مكافئة قدرها 113.8 كجم/msup2/sup/سنة مقارنة بالاحتباس الحراري التقليدي القائم بذاته مع الزيت (Nadal et al. 2017). دون تدخل من أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء النشطة (HVAC)، رفعت الكتلة الحرارية لمبنى المختبر/المكاتب المضيفة درجة حرارة الاحتباس الحراري بمقدار 4.1 درجة مئوية خلال الأشهر الباردة، مما مكن من زراعة محصول الطماطم على مدار السنة.

    التبريد في المناخات المتوسطية والاستوائية، غالباً ما يكون التبريد الاصطناعي متطلبًا للنمو على مدار السنة. في محاكاة الاحتباس الحراري على السطح، مثلت أحمال التبريد ما يصل إلى 55٪ من إجمالي الطلب على الطاقة الزراعية في سنغافورة وفي المناخ الأكثر اعتدالا في باريس، 30٪ (Benis et al. 2017b). والطلب على طاقة التبريد مرتفع بشكل خاص في المناخات القاحلة، والتي يمكن أن تستفيد أكثر من غيرها من خفض تكاليف النقل التقليدية للمنتجات القابلة للتلف (Graamans et al. 2018; Ishii et al. 2016). التبريد التبخر وتبريد الضباب والتظليل هي بعض الاستراتيجيات لخفض درجات الحرارة في المزارع المائية وتحسين أداء المزارع من حيث الغلة.

    تتميز الأنظمة المائية المتكاملة في المباني بميزة تخزين الكتلة الحرارية في خزانات الأسماك لتخفيف أحمال التبريد والتدفئة. في الحالات التي لا يلبي فيها هذا النمط من التبريد السلبي طلب التبريد، يتم استخدام التبريد التبخر بشكل شائع. تنتج الدفيئة Hardisters المستدامة الخس لمنطقة هيوستن، تكساس، الولايات المتحدة الأمريكية على مدار السنة باستخدام نظام تبريد المروحة والوسادة، وهو مجموعة فرعية من تكنولوجيا التبريد التبخر. يمر الهواء الساخن من خارج المغلف أولاً عبر وسط السليلوز الرطب قبل الدخول إلى المساحة المتنامية. ونتيجة لذلك، فإن الهواء الداخلي أكثر برودة وأكثر رطوبة. والتبريد التبخر هو الأكثر فعالية في المناخات الجافة ولكنه يتطلب استخداماً مرتفعاً للمياه، وهو ما قد يكون قاصراً على المزارع في المناطق القاحلة من العالم.

    تبريد الضباب هو استراتيجية بديلة. في الدفيئة المبردة بالضباب، يتم ضخ النباتات بشكل دوري بالماء من الرشاشات العلوية/السادة حتى تصل المساحة إلى درجة الحرارة المطلوبة للزراعة. يستخدم تبريد الضباب مياه أقل من التبريد التبخر ولكنه يزيد من الرطوبة النسبية لمساحة متنامية. إذا اقترن باستراتيجية التهوية الصحيحة، يمكن أن يكون تبريد الضباب تقنية موفرة للمياه مناسبة بشكل خاص للمناطق القاحلة (Ishii et al. 2016). بالإضافة إلى ذلك، يقلل تبريد الضباب من معدل التبخر والنتح في النباتات، وهو أمر بالغ الأهمية لتحسين عملية التمثيل الغذائي للنباتات في النظم المائية (Goddek 2017). يستخدم الدفيئة الرئيسية في مزارع سوبريور فريش نظام تبريد الضباب المحوسب للحفاظ على درجات حرارة الزراعة خلال الموسم الحار.

    يمكن أن تساهم أجهزة التظليل أيضًا في خفض درجات حرارة الدفيئة. تقليديا، تم استخدام تبييض الجير الموسمي للدفيئات الزراعية للحد من مستويات الإشعاع الشمسي خلال الأشهر الأكثر سخونة (الزراعة البيئية الخاضعة للرقابة _ 1973). ومع ذلك، يمكن دمج التظليل مع وظائف المبنى الأخرى. استراتيجية التظليل الواعدة هي استخدام وحدات ضوئية شبه شفافة لتبريد الفضاء وإنتاج الطاقة في وقت واحد (حسانين ومينغ 2017). تجمع الدفيئة الشمسية Aquaponic بين صفيفها الكهروضوئي مع وظيفة التظليل؛ ويستخدم ألواح الألومنيوم الدوارة كأجهزة تظليل تعمل كمجمعات للطاقة الشمسية بمساعدة الخلايا الكهروضوئية المركبة. ثم يقوم النظام الكهروضوئي المتكامل بتحويل الإشعاع الشمسي الزائد إلى طاقة كهربائية.

    الإضاءة الميزة الرئيسية للدفيئات الزراعية على مساحات النمو الداخلية هي قدرتها على الاستفادة من ضوء النهار لتسهيل عملية التمثيل الضوئي. ومع ذلك، قد تجد المزارع التي تعيش في مناخات قاسية أن أحمال التدفئة أو التبريد المشبعة في ظرف شفاف غير مجدية من الناحية المالية؛ وفي هذه الحالة، قد يختار المزارعون زراعة المحاصيل في مساحات زراعية داخلية ذات مظروف معزول (Graamans et al. 2018). تعتمد مزارع أكوابونك التي تعمل في مساحات زراعية داخلية على الإضاءة الكهربائية الفعالة لإنتاج المحاصيل.

    نشأت العديد من أوجه التقدم في الإضاءة الزراعية المعاصرة في مصانع النباتات اليابانية، وتستخدم لتحسين غلة النباتات في النظم المائية الكثيفة عن طريق استبدال أشعة الشمس بأطوال موجية خفيفة هندسية (Kozai et al. 2015). حاليا، إضاءة ليد هي الخيار الأكثر شعبية لأنظمة الإضاءة البستانية الكهربائية. فهي أكثر كفاءة بنسبة 80٪ من مصابيح التفريغ عالية الكثافة و 30٪ أكثر كفاءة من نظرائهم الفلورسنت (Proksch 2017). يستمر التحقيق في إضاءة LED لتحسين كفاءة الطاقة ومحصول المحاصيل (Zhang et al. 2017). تعتمد الدفيئات الكبيرة مثل سوبريور فريش، ويسكونسن، الولايات المتحدة الأمريكية على أنظمة الإضاءة المحوسبة التكميلية لتمديد فترة التمثيل الضوئي لمحصولها في خطوط العرض الشمالية.

    توليد الطاقة مقيدة بنفس العوامل مثل جميع CEA، تعتمد إدارة الطاقة في المزرعة المائية على المناخ الخارجي، واختيار المحاصيل، ونظام الإنتاج، وتصميم الهيكل (Graamans et al. 2018). إن زراعة المنتجات من خلال الزراعة المائية ليست مستدامة بطبيعتها إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح - فجميع العوامل المذكورة أعلاه يمكن أن تؤثر على كفاءة الطاقة للأفضل أو الأسوأ (Buehler and Junge 2016). وفي كثير من الحالات، تكون وكالة الطاقة المركزية أكثر كثافة في استهلاك الطاقة من الزراعة التقليدية في الحقول المفتوحة؛ ومع ذلك، قد يكون هناك ما يبرر ارتفاع نفقات الطاقة إذا تحولت الطريقة التي نصدر بها الطاقة نحو مصادر متجددة واستراتيجيات فعالة للتدفئة والتبريد والإضاءة مدمجة في تصميم المزرعة.

    و يمكن أن يؤدي توليد الطاقة الكهروضوئية دورا هاما في تعويض التأثيرات التشغيلية لل بيئة المائية الخاضعة لل رقابة, مما يقلل من الضغط البيئي. وفي مثال على دفيئة ذات تكنولوجيا عالية في أستراليا، تسبب استخدام الطاقة من صفيف ضوئي في انخفاض انبعاثات غازات الدفيئة في دورة الحياة بنسبة 50% مقارنة بسيناريو الشبكة التقليدية (Rothwell et al. 2016). ويمكن الجمع بين توليد الطاقة المتجددة والمزارع المائية، إذا سمحت المساحة - على سبيل المثال، فإن الدفيئة المائية لاكي كلايز فريش في مزرعة ريفية في ولاية كارولينا الشمالية تعمل على الطاقة المتولدة من توربينات الرياح والألواح الكهروضوئية الموجودة في مكان آخر على قطعة أرض المالك.

    المياه كثيرا ما يشار إلى كفاءة استخدام المياه باعتبارها فائدة رئيسية من CEA والنظم المائية (Despommier 2013؛ Specht et al. 2014). كما أن أنظمة الاستزراع المائي مناسبة بشكل أفضل لزيادة كفاءة استخدام المياه - حيث يتطلب كيلوغرام واحد من الأسماك المنتجة في نظام الاستزراع المائي التقليدي ما بين 2500 و375 ألف لتر، وتتطلب نفس الكمية من الأسماك التي يتم تربيتها في النظام المائي أقل من 100 لتر (Goddek et al. 2015). وقد اقترح احتجاز مياه الأمطار و إعادة استخدامها كاستراتيجيتين لل تعويض عن آثار مستجمعات المياه الناجمة عن تشغيل مزرعة مائية أو مائية أكثر. في الاحتباس الحراري الحالي في ICTA-ICP، تم تغطية 80-90% من الاحتياجات المائية لإنتاج الطماطم في نظام مائي إجمالي عن طريق التقاط مياه الأمطار في غضون عام من التشغيل (Sanjuan-Delmás et al. 2018). غير أن قدرة استيلاء مياه الأمطار على تلبية الطلب على المحاصيل تتوقف على السياق المناخي. في دراسة لتقييم جدوى إنتاج الاحتباس الحراري على السطح في مجمعات البيع بالتجزئة الموجودة في ثماني مدن في جميع أنحاء العالم، حققت سبع مدن الاكتفاء الذاتي للمحاصيل من خلال الاستيلاء على مياه الأمطار - فقط برلين لم تفعل ذلك (سانيي مينغوال وآخرون 2018).

    بعض مرافق CEA القائمة بالفعل إعادة استخدام greywater لتحسين الكفاءة (بينكي وتومكينز 2017). ومع ذلك، فإن إعادة استخدام المياه الرمادية في السياق الحضري محدودة حالياً بسبب الافتقار إلى الدعم التنظيمي والافتقار حالياً إلى البحوث بشأن المخاطر الصحية الناجمة عن استخدام المياه الرمادية في الزراعة. تقوم دار الإنتاج في مونتريال، وهي شركة رائدة لإعادة استخدام المياه الرمادية، بجمع المياه الرمادية من الاستخدامات المنزلية لتكملة جمع مياه الأمطار لري الحدائق ودفيئة مجتمعية لإنتاج الأغذية تشترك فيها تسع وحدات سكنية (Thomaier et al. 2015). ومع إحراز مزيد من التقدم في السياسات المتعلقة بمعالجة المياه الرمادية، يمكن للأحياء المائية المتكاملة في المباني الاستفادة من دورة المياه الحالية بدلا من الاعتماد على المصادر البلدية.

    ومن و جهة نظر معمارية, من المرجح أن يشكل توزيع المياه في النظام المائي تحديا هيكليا. تزن صهاريج الأسماك المائية أكثر من أحواض الزراعة المائية وقد تحد من أنواع الهياكل الممكنة لإعادة تجهيز مزرعة أكوابونية. كما يتطلب الوسط المتنامي النظر فيه - فأنظمة الاستزراع المائي العميق تتطلب كمية كبيرة وثقيلة من المياه، في حين أن أنظمة تقنية الأغشية المغذيات (NFT) خفيفة الوزن ولكنها مكلفة في التصنيع (Goddek et al. 2015).

    المغذية بالمقارنة مع الزراعة التقليدية في الحقول المفتوحة، فإن CEA تقلل من الحاجة إلى الأسمدة والمبيدات الحشرية، حيث يستطيع المزارع فصل المحصول ماديًا عن الظروف الخارجية القاسية (Benke and Tomkins 2017). ومع ذلك، بسبب كثافة النظام المائي، يمكن أن تنتشر الأمراض النباتية أو السمكية بسرعة إذا تسلل الممرض إلى الفضاء. ويمكن للخيارات الوقائية مثل استخدام حشرات الحيوانات المفترسة أو تدابير مراقبة بيئية مشددة مثل المداخل «العازلة» تجنب هذا الخطر (Goddek et al. 2015).

    يمثل تكامل الاحتياجات المختلفة للأسماك والمغذيات المحصولية تحدياً في نظم أكوابونية أحادية الدوران (ألسانيوس وآخرون 2017). وبشكل عام، تحتاج النباتات إلى تركيزات أعلى من تركيزات النيتروجين التي يمكن أن تتحملها الأسماك، ويمكن أن يتطابق الاختيار الدقيق للمحاصيل والأسماك مع متطلبات المغذيات لتحسين الغلة، ولكن لا يزال من الصعب تحقيقها. وقد تم اقتراح نظم منفصلة لفصل دورة مياه الاستزراع المائي عن دورة المياه المائية لتحقيق تركيزات المغذيات المرغوبة، ولكن لم يتم تطبيقها بشكل شائع بعد في المزارع التجارية (Suhl et al. 2016). اختارت أورغانيكس في سان بول، مينيسوتا، الولايات المتحدة الأمريكية تطوير نظام درابس لمزرعتها الثانية لتحسين كل من المحاصيل والأسماك وتجنب فقدان المحاصيل في حالة اختلالات المغذيات داخل صهاريج الأسماك. كما تعمل مزرعة ECF في برلين بألمانيا ومزارع سوبريور فريش في ويسكونسن بالولايات المتحدة الأمريكية على أنظمة منفصلة لتحسين نمو الأسماك والنباتات.

    وبدلاً من ذلك، يمكن تحسين دورات المغذيات المائية من خلال إدخال مفاعل لاهوائي لتحويل نفايات الأسماك الصلبة إلى فوسفور قابل للهضم النباتي (Goddek et al. 2016). حاليا، يخطط مصنع في شيكاغو، الولايات المتحدة الأمريكية لتشغيل هضم اللاهوائي الذي قد يلعب دورا في تحسين دورات المغذيات لنمو المحاصيل. ستؤثر متطلبات النظام الميكانيكي لدرابس والهضم اللاهوائي على الأداء وكذلك التخطيط المكاني لمزرعة أكوابونك.

    21-5-3 تأثيرات نهاية العمر

    إدارة نفايات المواد الميزة النظرية للجنة الاقتصادية الأوروبية على الزراعة في الحقول المفتوحة هي القدرة على التحكم في جريان نفايات المواد ومنع النض (Despommier 2013؛ Gould and Casplow 2012). يمكن أن يلعب المغلف الضيق دورًا في إدارة نفايات المواد بكفاءة. ويتمثل أحد مسارات إعادة تدوير النفايات العضوية لتحسين أداء المباني في استخدام سيقان النباتات لإنتاج الوقود الحيوي العازل، على الرغم من أن هذا البحث لا يزال في مراحله المبكرة (Llorach-Massana et al. 2017). وبالإضافة إلى ذلك، فإن النظر في إدراج مكونات إدارة النفايات مثل قاع الترشيح أو جهاز الهضم اللاهوائي أو جهاز التنفس الصناعي لاسترداد الحرارة في تصميم العلبة في مرحلة مبكرة يمكن أن يغلق حلقات الطاقة والمغذيات والمياه في المزرعة.

    سلاسل التوزيع كانت التعبئة والتغليف نقطة ساخنة في مختلف مناطق الزراعة العاملة في مجال تقييم تأثير الإنتاج. وهي مسؤولة عن ما يصل إلى 45% من إجمالي تأثير الطماطم في بولونيا، إيطاليا، وهي أكبر مساهم في التأثيرات البيئية للنظم المائية الداخلية في ستوكهولم، السويد (Molin and Martin 2018b؛ Orsini et al. 2017؛ Rothwell et al. 2016). يمكن أن يقلل تحديد مواقع المزارع المائية القريبة من المستهلكين من الحاجة إلى التعبئة والتغليف والتخزين والنقل كما هو الحال مع الأشكال الأخرى للزراعة الحضرية، إذا تعاون تجار التجزئة والموزعون المحليون مع المزارعين (Specht et al. 2014). لسوء الحظ، وبسبب قبول المستهلك، فإن معظم تجار التجزئة على نطاق واسع في الوقت الحالي تتطلب التعبئة والتغليف البلاستيكية القياسية للمنتجات أكوابونك ليتم بيعها جنبا إلى جنب مع العلامات التجارية التقليدية - وبالتالي فإن اختيار موقع قريب من السوق الاستهلاكية لأكوابونيكش البيئة الخاضعة للرقابة لا يضمن تغييرات كبيرة في الأداء العام للمزرعة.

    وكثيرا ما يشار إلى انخفاض وسائل النقل، أو ميل الغذاء، في الأدب باعتباره ميزة رئيسية للزراعة الحضرية (بينكي وتومكينز 2017؛ ديسبومير 2013؛ سانجوان ديلمس وآخرون. 2018). ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن المساهمة النسبية لسلاسل النقل المختصرة تختلف حسب كل حالة على حدة. وفي سنغافورة، حيث يتعين استيراد جميع الأغذية تقريباً من البلدان المجاورة، فإن قطع سلاسل النقل أمر منطقي من الناحية المالية ومن حيث الأثر البيئي (Aste and Kishnani 2010). ولا يمكن قول الشيء نفسه بالنسبة لإسبانيا، حيث سلسلة التوريد التقليدية للطماطم (البندورة) من مزرعة إلى أخرى قصيرة بالفعل (Sanjuandelmás et al. 2018). ويمكن للمدن التي لديها أطول سلاسل إمداد أن تستفيد من الإنتاج المحلي للأغذية، ولكن لا بد من موازنة فوائد قطع النقل بالتأثيرات التشغيلية والمجسدة. في حالة بوسطن، تم إلغاء فوائد انخفاض النقل بالكامل بسبب تأثير التدفئة وتشغيل الدفيئة داخل المدينة (غولدشتاين 2017). وعلى الرغم من سلاسل الإمدادات الغذائية التقليدية الطويلة، إلا أن آثار النقل كانت غير ذات أهمية مماثلة في الصورة الأكبر لأداء الوكالة في ستوكهولم (Molin and Martin 2018a).

    ** الاستهلاك والنظام الغذائي** مزارع أكوابونك في المدن يمكن أن تغير النظم الغذائية الحضرية، التي تلعب دورا هاما في التأثير البيئي للاستهلاك الغذائي (بينيس وفيراو 2017). ينتج استهلاك اللحوم عبر السلسلة التقليدية الحصة الأكبر من البصمة البيئية الحالية، كما أن البحث عن بدائل للبروتين يمكن أن يكون له تأثير أكبر من تنفيذ الزراعة الحضرية على نطاق واسع (غولدشتاين 2017). وبما أن الأحياء المائية تنتج الأسماك والخضراوات، فإن هذه القدرة على تغيير النظام الغذائي للبروتين على نطاق واسع لا ينبغي تجاهلها في التقييمات الأكبر للأداء البيئي.

  6. 21.6 الأحياء المائية الحضرية المتكاملة

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    و عندما تصمم المزارع المائية عمدا فيما يتعلق بالأثر البيئي, فإنها يمكن أن تصبح جزءا من نظام غذائي حضري يتسم بالكفاءة في استخدام الموارد. ولا توجد مزرعة مائية تعمل بمعزل عن بعضها البعض حيث أنه عندما يتم حصاد المحاصيل ووصولها إلى بوابة المزرعة، فإنها تدخل شبكة غذائية اجتماعية واقتصادية أكبر حيث يتم توزيع الأسماك والمنتجات على العملاء. وفي هذه المرحلة، لم يعد أداء المزارع المائية مقتصرا على نظام النمو والمغلف - حيث يشارك أيضا الاقتصاد والتسويق والتعليم والتوعية الاجتماعية. و ستحتاج المزارع المائية الحضرية إلى العمل كأعمال تجارية تنافسية و جيران جيدون لكي تندمج بنجاح في حياة المدينة.

    21.6.1 الجدوى الاقتصادية

    وتعتمد الجدوى الاقتصادية للمزارع المائية على العديد من العوامل السياقية حيث يجب التوفيق بين سلاسل إنتاج الأسماك التقليدية المحلية والاستزراع في الحقول المفتوحة (Stadler et al. 2017). في حين أن الأحياء المائية تتطلب استثمارا أوليا مكلفا نسبيا، إلا أنها قد تتفوق على الزراعة التقليدية خلال مرحلة الإنتاج والتوزيع حيث يقلل تصميم نظام إعادة تدوير المياه من تكاليف المياه، ويقلل إلى حد كبير من الحاجة إلى الأسمدة، التي تشمل عادة ما تتراوح بين 5 و 10 في المائة من التكاليف الإجمالية للمزرعة (هوشموث وهانلون 2010). ومع ذلك، فإن تقدير الجدوى الاقتصادية للمزارع المائية يشكل تحدياً خاصاً بسبب مجموعة العوامل الديناميكية التي تؤثر على الأداء بما في ذلك السعر المحلي للعمالة والطاقة كمثالين (Goddek et al. 2015). في تحليل اقتصادي للمزارع المائية في الغرب الأوسط للولايات المتحدة، شكلت العمالة 49٪ من جميع التكاليف التشغيلية على الرغم من افتراض أنه سيتم دفع الحد الأدنى للأجور فقط. في الواقع، فإن المجموعة الواسعة من الخبرات المطلوبة لتشغيل نظام أكوابوني من المرجح أن تبرر أجور أعلى في سيناريو مزرعة حضرية (Quagrainie et al. 2018).

    اختيار الموقع وتصميم المغلف له علاقة مباشرة بربحية مزرعة أكوابونك من خلال التأثير على كفاءة التشغيل ومدى اتساع السوق المحتملة. يمكن لمزارع Aquaponic الموجودة في البيئات الحضرية الاستفادة من أسواق متعددة خارج الإنتاج الزراعي، حيث توفر العديد من المزارع المائية جولات وورش عمل وخدمات استشارية تصميم وتوريد أنظمة أكوابونية في الفناء الخلفي للهواة. ومن شأن دمج الزراعة مع أنواع أخرى من المساحات داخل البيئات الحضرية أن يسهم في الصحة المالية للمزارع المائية. تقع مزرعة أكوابونك ECF في ساحة العمل في مبنى المعلم الصناعي Malzfabrik، برلين، ألمانيا، التي تدير مركزا ثقافيا وتضم مساحات عمل للفنانين والمصممين.

    21.6.2 إمكانية الوصول والأمن الغذائي

    وكثيرا ما يشار إلى الزراعة الحضرية باعتبارها استراتيجية لتوفير الأغذية الطازجة للمجتمعات المحلية التي تعاني من نقص الخدمات الموجودة في الصحاري الغذائية، إلا أن عددا قليلا من المزارع الحضرية التجارية يستهدف هذا الديمغرافي، مما يثبت أن الزراعة الحضرية على نطاق تجاري يمكن أن تكون استثنائيا مثل سلاسل الإمداد التقليدية (غولد وكابلو 2012؛ سانيي - Mengual وآخرون. 2018؛ Thomaier وآخرون 2015). تحاول مزارع أكوابونك التي تستخدم البنية التحتية للتكنولوجيا الفائقة استرداد استثماراتها العالية من خلال تحقيق أسعار متميزة في الأسواق الحضرية، على الرغم من أن أكوابونيكش يمكن أن تنبع أيضا من التطبيقات الشعبية والهواة. وقد يكون للأكوابونيكش أيضا إمكانية زيادة الأمن الغذائي لسكان المناطق الحضرية. ويتجلى ذلك في الإرث الدائم للقوة المتنامية، وهي منظمة غير ربحية كانت تدير حتى وقت قريب مزرعة حضرية في ميلووكي، ويسكونسن، الولايات المتحدة الأمريكية بدأها ويل ألين في عام 1993. حضر العديد من مزارعي الأحياء المائية الحاليين ورش عمل «الطاقة المتنامية»، حيث دافع ألين عن نموذج أكوابوني يعود إلى المجتمع المحيط من خلال صناديق وفصول زراعية مدعومة من المجتمع المحلي. بدأت البرامج التعليمية للطاقة المتزايدة، وقد اتخذت منظمات أخرى غير ربحية أكوابونية حتى الشعلة مثل دري تايلور مع وادي النيل أكوابونيكش في كانساس سيتي، كانساس، الولايات المتحدة الأمريكية. وتهدف هذه المزرعة إلى توفير 100 ألف جنيه (45,400 كجم) من المنتجات المحلية للمجتمع المحيط في حرم جديد حاصل على جائزة للمزرعة الآخذة في التوسع (الشكل 21-14).

    الشكل 21.14 الحرم الجامعي المقترح لوادي النيل أكوابونيكش (كانساس سيتي، كانساس، الولايات المتحدة الأمريكية) من قبل HOK المهندسين المعماريين

    21-6-3 التعليم والتدريب الوظيفي

    يمكن استخدام Aquaponics كأداة تعليمية لتعزيز التفكير في الأنظمة واليقظة البيئية (Junge et al. 2014؛ Specht et al. 2014). وفي التطبيقات الحضرية، يمكن استخدام النظم المائية لزيادة الوعي بالدورات الإيكولوجية مثل المزارع القائمة القائمة على التربة (Kulak et al. 2013). ويترجم مشروع الدفيئة في مدينة نيويورك هذا إلى نهج جديد لتعليم العلوم في المدارس العامة. يهدف مشروع الدفيئة إلى بناء 100 بيت زجاجي على السطح في المدارس العامة كفصول دراسية في العلوم. هذه الدفيئات الزراعية، المخصصة لمهمتها المزدوجة في النمو والتعلم، كلها تشمل نظام أكوابونك. ومع ذلك، فإن النظم المائية تتطلب أيضا تعاونا أكبر بين التخصصات الأكاديمية القائمة من أجل المضي قدما في هذا المجال الأكاديمي الجديد المتعدد التخصصات (Goddek et al. 2015). إن التعاون بين أخصائيي الاستزراع المائي والبستاني والمهندسين وخبراء استراتيجيات الأعمال والمهنيين في مجال البيئة المبنية من بين العديد من الآخرين أمر ضروري لتحويل الأحياء المائية إلى مساهم مهم في التنمية الحضرية المستدامة.

  7. 21-7 الاستنتاجات

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Aquaponics Food Production Systems

    هناك مجموعة من المعايير التي تسهم في أداء كل مزرعة وعددهم ينمو مع عدد من التخصصات المشاركة في هذا المجال متعدد التخصصات من أكوابونيكس. وتجدر الإشارة إلى دراسة سابقة قدمت تعريفا للأكوابونيكش وتصنيف لأنواع أكوابونيكش على أساس الحجم والنظام (Palm et al. 2018). وتنبع العديد من معايير تحليل نوع الضميمة المحددة في هذه الدراسة من السياق الزراعي المباشر - المناخ المحلي، ونوعية سياق البيئة المبنية، وممارسات الحصول على الطاقة، والتكاليف، والسوق، والأطر التنظيمية المحلية. ويؤدي الدفيئة المائية في سياق ريفي بشكل مختلف عن أداء دفيئة في المدينة، مثلما لا تتقاسم المزارع في المناخات القاحلة نفس المتطلبات التي تتقاسمها نظرائها في المناطق الأكثر برودة. وبوجه عام، توفر البيوت المحمية المصنفة على أنها طاقة شمسية متوسطة التقنية وسلبية خيار ضميمة منخفض التكلفة ومستدام بيئياً، ولا تستخدم حالياً إلا من قبل العمليات المائية الصغيرة. بيد أنه نظرا لمحدودية مستواها المتعمد من الضوابط البيئية التقنية, فإنها لا تؤدي إلا أداء جيدا في مناطق مناخية محددة. وبالمقارنة، يمكن تنفيذ الدفيئات الزراعية ذات التقنية العالية والسطوح في أي مكان من الناحية التقنية، وإن كانت في الظروف المناخية القاسية تولد تكاليف تشغيلية عالية وآثار بيئية أكبر. وتبين دراسات الحالة التي أجريت مؤخرا أن مرافق النمو في الأماكن المغلقة يمكن أن تكون مجدية ماليا، ولكن نظرا لاعتمادها الحصري على الإضاءة الكهربائية، فإن كفاءة استخدامها للموارد والبصمة البيئية تبعث على القلق. و يلزم إجراء المزيد من البحوث لتحديد العلاقة بين مزارع مائية محددة و مرفقاتها بشبكات الموارد القائمة. هذا العمل يمكن أن يساعد في ربط أكوابونيكش للبحوث التي أجريت على الأيض الحضري.

    و المعايير الأخرى التي تحدد تصنيف المزارع و أدائها هي معايير داخلية. و تشمل هذه المستويات مستويات المراقبة البيئية, و اختيار المحاصيل و الأسماك, و نوع النظام المائي و حجمه, و نوع الضميمة و حجمه. ومع الأخذ بنهج متكامل لإدارة المخاطر، يجب تقييم العلاقة بين جميع العوامل طوال عمر المزرعة، من المهد إلى القبر. ويجب أن يشمل تقييم دورة حياة المزارع المائية تأثيرات البناء وتزايد تأثيرات النظام نظراً لوجود تداخل في مرحلة تشغيل المزارع. يمكن لسلسلة من الاستراتيجيات الواعدة في مجال التدفئة والتبريد والإضاءة وتصميم المواد أن تحسن كفاءة المزرعة بشكل عام طوال عمر المزرعة. وبالإضافة إلى حساب الأثر البيئي، يمكن أن تصبح الهيئة إطارا تصميميا لخبراء البستنة، والمتخصصين في تربية الأحياء المائية، والمهندسين المعماريين، والمستثمرين.

    ومن المهم الاستمرار في مسح المزارع المائية التجارية القائمة للتحقق من صحة نماذج LCA، وتحديد الاستراتيجيات، وفهرسة العمليات المائية الناشئة على نطاق أوسع. ومن شأن الجمع بين النمذجة وبحوث دراسة الحالة المتعلقة بالأحياء المائية في البيئة الخاضعة للرقابة أن يربط علم الأحياء المائية بالنطاق الأوسع للاستدامة الحضرية.

    ** تقديرا** يعترف مؤلفو هذه الدراسة بالدعم المالي المقدم من المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) تحت مظلة مبادرة التحضر المستدام العالمية (SUGI) الغذاء وطاقة المياه ودعم جميع شركاء مشروع CITYFOOD لتقديم الأفكار والإلهام.