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अध्याय 1 एक्वापोनिक्स और ग्लोबल फूड चुनौतियां

1. 1.1 परिचय

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   खाद्य उत्पादन संसाधनों की उपलब्धता पर निर्भर करता है, जैसे कि भूमि, मीठे पानी, जीवाश्म ऊर्जा और पोषक तत्व (कोनिजिन एट अल। 2018), और इन संसाधनों की वर्तमान खपत या गिरावट उनकी वैश्विक पुनर्जनन दर से अधिक है (वान वुरेन एट अल। 2010)। ग्रहों की सीमाओं (चित्र 1.1) की अवधारणा का उद्देश्य पर्यावरणीय सीमाओं को परिभाषित करना है जिसके भीतर मानवता दुर्लभ संसाधनों (रॉकस्ट्रॉम एट अल 2009) के संबंध में सुरक्षित रूप से काम कर सकती है। खाद्य आपूर्ति को सीमित करने वाले जैव रासायनिक प्रवाह सीमाएं जलवायु परिवर्तन (स्टीफन एट अल 2015) की तुलना में अधिक कड़े हैं। पोषक तत्व रीसाइक्लिंग के अलावा, वर्तमान उत्पादन को बदलने के लिए आहार परिवर्तन और अपशिष्ट रोकथाम अभिन्न रूप से आवश्यक हैं (कोनिजन एट अल। 2018; काहिलुओटो एट अल 2014)। इस प्रकार, एक प्रमुख वैश्विक चुनौती विकास आधारित आर्थिक मॉडल को संतुलित पर्यावरण-आर्थिक प्रतिमान की ओर बदलना है जो स्थायी विकास (Manelli 2016) के साथ अनंत विकास को प्रतिस्थापित करता है। एक संतुलित प्रतिमान बनाए रखने के लिए, अभिनव और अधिक पारिस्थितिक रूप से ध्वनि फसल प्रणालियों की आवश्यकता होती है, जैसे कि आवश्यक वस्तुओं और सेवाओं (एहर्लिच और हार्टे 2015) प्रदान करने के लिए बायोस्फीयर की क्षमता को बनाए रखने के दौरान तत्काल मानव जरूरतों के बीच व्यापार-बंद संतुलित हो सकता है।

   इस स्थानांतरित प्रति में आरेख उपलब्ध नहीं है; मूल स्रोत संस्करण देखें।

   चित्र 1.1 ग्रहों की सीमाओं के सात के लिए नियंत्रण चर की वर्तमान स्थिति के रूप में स्टीफन एट अल द्वारा वर्णित (2015)। ग्रीन ज़ोन एक सुरक्षित ऑपरेटिंग स्पेस है, पीला अनिश्चितता के क्षेत्र (बढ़ते जोखिम) का प्रतिनिधित्व करता है, लाल एक उच्च जोखिम वाला क्षेत्र है, और ग्रे ज़ोन सीमाएं वे हैं जिन्हें अभी तक मात्रात्मक नहीं किया गया है। नीले रंग में उल्लिखित चर (यानी भूमि-प्रणाली परिवर्तन, मीठे पानी का उपयोग और जैव रासायनिक प्रवाह) ग्रहों की सीमाओं को इंगित करते हैं जिन पर एक्वापोनिक्स का सकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है

   इस संदर्भ में, एक्वापोनिक्स को एक कृषि दृष्टिकोण के रूप में पहचाना गया है, जो पोषक तत्व और अपशिष्ट रीसाइक्लिंग के माध्यम से, ग्रहों की सीमाओं (चित्र 1.1) और स्थायी विकास लक्ष्यों दोनों को संबोधित करने में सहायता कर सकता है, खासकर शुष्क क्षेत्रों या गैर-योग्य मिट्टी वाले क्षेत्रों (गोडडेक और कोर्नर 2019; एपलबॉम और कोटज़ेन 2016; कोटज़ेन और Appelbaum 2010)। एक्वापोनिक्स को शहरी क्षेत्रों में बाजारों के करीब खाद्य उत्पादन के लिए सीमांत भूमि का उपयोग करने के लिए एक समाधान के रूप में भी प्रस्तावित किया गया है। एक समय में काफी हद तक एक पिछवाड़े प्रौद्योगिकी (बर्नस्टीन 2011), एक्वापोनिक्स अब औद्योगिक पैमाने पर उत्पादन में तेजी से बढ़ रहा है क्योंकि डिजाइन और अभ्यास में तकनीकी सुधार उत्पादन क्षमता और उत्पादन क्षमता में काफी वृद्धि की अनुमति देते हैं। विकास का ऐसा ही एक क्षेत्र युग्मित बनाम डीकॉप्टेड एक्वापोनिक्स सिस्टम के क्षेत्र में है। एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम के लिए पारंपरिक डिजाइनों में जलीय कृषि और हाइड्रोपोनिक्स इकाइयां शामिल हैं जिनके बीच पानी पुन: परिसंचरण होता है। ऐसी पारंपरिक प्रणालियों में, पीएच, तापमान और पोषक सांद्रता (Goddek एट अल 2015; क्लोस एट अल 2015) के संदर्भ में दोनों उपप्रणालियों की शर्तों के साथ समझौता करना आवश्यक है (देखें चैप 7। हालांकि, एक डिकॉप्टेड एक्वापोनिक्स सिस्टम घटकों को अलग करके ट्रेडऑफ की आवश्यकता को कम कर सकता है, इस प्रकार प्रत्येक सबसिस्टम में स्थितियों को अनुकूलित करने की अनुमति देता है। कीचड़ डाइजेस्टर्स का उपयोग ठोस कचरे के पुन: उपयोग के माध्यम से दक्षता को अधिकतम करने का एक और महत्वपूर्ण तरीका है (एमेरेन्सियानो एट अल। 2017; गोडडेक एट अल। यद्यपि दुनिया भर में कई सबसे बड़ी सुविधाएं अभी भी शुष्क क्षेत्रों (यानी अरब प्रायद्वीप, ऑस्ट्रेलिया और उप-सहारा अफ्रीका) में हैं, लेकिन इस तकनीक को कहीं और भी अपनाया जा रहा है क्योंकि डिजाइन प्रगति ने एक्वापोनिक्स को सिर्फ एक पानी की बचत उद्यम नहीं बल्कि एक कुशल ऊर्जा और पोषक तत्व भी बनाया है रीसाइक्लिंग प्रणाली।

2. 1.2 आपूर्ति और मांग

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   सतत विकास के लिए 2030 एजेंडा वैश्विक चुनौतियों से निपटने की जरूरत पर जोर देती है, जलवायु परिवर्तन से लेकर गरीबी तक, टिकाऊ खाद्य उत्पादन के साथ उच्च प्राथमिकता (ब्रांडी 2017; संयुक्त राष्ट्र 2017)। जैसा कि संयुक्त राष्ट्र के सतत विकास लक्ष्य 2 (संयुक्त राष्ट्र 2017) में दर्शाया गया है, दुनिया का सामना करने वाली सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक यह सुनिश्चित करना है कि बढ़ती वैश्विक आबादी, 2050 तक लगभग 10 अरब तक बढ़ने का अनुमान है, इसकी पोषण संबंधी जरूरतों को पूरा करने में सक्षम होगी। 2050 तक अतिरिक्त दो अरब लोगों को खिलाने के लिए, खाद्य उत्पादन को विश्व स्तर पर 50% (एफएओ 2017) बढ़ने की आवश्यकता होगी। जबकि अधिक भोजन का उत्पादन करने की आवश्यकता होगी, शहरीकरण बढ़ाने के कारण एक सिकुड़ ग्रामीण श्रम शक्ति है (डॉस सैंटोस 2016)। वैश्विक ग्रामीण आबादी 1960 से 2015 (एफएओ 2017) की अवधि में 66.4% से 46.1% तक कम हो गई है। हालांकि, 2017 में, शहरी आबादी कुल विश्व जनसंख्या का 54% से अधिक का प्रतिनिधित्व करती है, दुनिया की आबादी का लगभग सभी भविष्य की वृद्धि शहरी क्षेत्रों में होगी, जैसे 2050 तक, वैश्विक आबादी का 66% शहरों में रह जाएगा (संयुक्त राष्ट्र 2014)। शहरों के इस बढ़ते शहरीकरण के साथ परिवहन नेटवर्क सहित बुनियादी ढांचे प्रणालियों के एक साथ बढ़ते नेटवर्क के साथ है।

   वैश्विक खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, मिलेनियम विकास लक्ष्यों (एफएओ 2009) को पूरा करने के लिए आने वाले दशकों में कुल खाद्य उत्पादन को 70% से अधिक बढ़ाने की आवश्यकता होगी, जिसमें 'अत्यधिक गरीबी और भूख का उन्मूलन 'और 'पर्यावरणीय स्थिरता सुनिश्चित करना' भी शामिल है। साथ ही, खाद्य उत्पादन अनिवार्य रूप से अन्य चुनौतियों का सामना करेगा, जैसे कि जलवायु परिवर्तन, प्रदूषण, जैव विविधता का नुकसान, परागण का नुकसान और कृषि योग्य भूमि की गिरावट। इन स्थितियों में तेजी से तकनीकी विकास, अधिक कुशल और टिकाऊ उत्पादन विधियों और अधिक कुशल और टिकाऊ खाद्य आपूर्ति श्रृंखलाओं को अपनाने की आवश्यकता होती है, यह देखते हुए कि लगभग एक अरब लोग पहले से ही कुपोषित हैं, जबकि कृषि प्रणाली भूमि को नीचा दिखाना जारी रखती है, पानी और एक वैश्विक स्तर पर जैव विविधता (फोले एट अल. 2011, Godfray एट अल. 2010)।

   हाल के अध्ययनों से पता चलता है कि कृषि उपज सुधार में वर्तमान रुझान 2050 तक अनुमानित वैश्विक खाद्य मांग को पूरा करने के लिए पर्याप्त नहीं होगा, और इन आगे कृषि क्षेत्रों का विस्तार आवश्यक हो जाएगा कि (Bajželj एट अल. 2014)। हालांकि, अन्य पर्यावरणीय समस्याओं के साथ संयोजन के रूप में भूमि की व्यापक गिरावट यह असंभव बनाने के लिए प्रतीत होता है। कृषि भूमि वर्तमान में दुनिया के भूमि क्षेत्र के एक तिहाई से अधिक को कवर करती है, फिर भी इसमें से एक तिहाई से भी कम कृषि योग्य (लगभग 10%) (विश्व बैंक 2018) है। पिछले तीन दशकों में, कृषि भूमि की उपलब्धता धीरे-धीरे कम हो रही है, जैसा कि 1970 से 2013 तक 50% से अधिक की कमी से इसका सबूत है। कृषि योग्य भूमि के नुकसान के प्रभावों को प्राकृतिक क्षेत्रों को खेत में परिवर्तित करके उपचार नहीं किया जा सकता क्योंकि यह अक्सर क्षरण के साथ-साथ निवास के नुकसान में भी परिणाम देता है। हवा और पानी के क्षरण के माध्यम से टॉपसॉइल के नुकसान में परिणाम जुटाने, जिसके परिणामस्वरूप मिट्टी की उर्वरता कम हो जाती है, उर्वरक उपयोग में वृद्धि होती है और फिर अंततः गिरावट आती है। भूमि से मिट्टी का नुकसान तब तालाबों, बांधों, झीलों और नदियों में समाप्त हो सकता है, जिससे इन निवासों को नुकसान हो सकता है।

   संक्षेप में, वैश्विक आबादी तेजी से बढ़ रही है, शहरीकरण और अमीर बन रही है। नतीजतन, आहार पैटर्न भी बदल रहे हैं, इस प्रकार ग्रीनहाउस गैस (जीएचजी) गहन खाद्य पदार्थों, जैसे मांस और डेयरी उत्पादों के लिए अधिक से अधिक मांग पैदा करते हैं, तदनुसार अधिक भूमि और संसाधन आवश्यकताओं (गार्नेट 2011) के साथ। लेकिन जब वैश्विक खपत बढ़ रही है, दुनिया के उपलब्ध संसाधन, यानी भूमि, पानी और खनिज, सीमित रहते हैं (गार्नेट 2011)। विभिन्न खाद्य उत्पादों के पूर्ण जीवन-चक्र विश्लेषण को देखते समय, हालांकि, वेबर और मैथ्यू (2008) और एंगेलहॉप (2008) दोनों का सुझाव है कि आहार बदलाव औसत घरेलू के भोजन से संबंधित जलवायु पदचिह्न को कम करने का एक अधिक प्रभावी माध्यम हो सकता है 'स्थानीय खरीदने'। इसलिए, बजाय आपूर्ति श्रृंखला में कमी को देखने के, यह तर्क दिया गया है कि पोषण उन्मुख कृषि की ओर मांस और डेयरी उत्पादों से दूर एक आहार पारी ऊर्जा और पैरों के निशान को कम करने में अधिक प्रभावी हो सकता है (Engelhaupt 2008; गार्नेट 2011)।

   मांग की आपूर्ति असंतुलन की जटिलता पर्यावरण की स्थिति बिगड़ती से बढ़ जाती है, जिससे दुनिया के कई क्षेत्रों में खाद्य उत्पादन तेजी से कठिन और/या अप्रत्याशित हो जाता है। कृषि प्रथाएं केवल ग्रहों की सीमाओं को कमजोर नहीं कर सकती हैं (चित्र 1.1) बल्कि ज़ोनोटिक बीमारियों और अन्य स्वास्थ्य जोखिमों (गार्नेट 2011) के दृढ़ता और प्रसार को भी बढ़ा सकती हैं। इन सभी कारकों के परिणामस्वरूप वैश्विक खाद्य प्रणाली में इसकी लचीलापन खो रही है और तेजी से अस्थिर हो रही है (Suweis एट अल। 2015)।

   डब्ल्यूएचओ के सहस्राब्दी विकास लक्ष्यों (एमडीजी) की महत्वाकांक्षी 2015 की समय सीमा भूख और गरीबी को खत्म करने, स्वास्थ्य में सुधार करने और पर्यावरणीय स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए अब पारित हो गई है, और यह स्पष्ट हो गया है कि कुपोषित और समृद्ध आबादी के लिए पौष्टिक भोजन प्रदान करना सरल कार्य। संक्षेप में, जलवायु में परिवर्तन, भूमि की हानि और भूमि की गुणवत्ता में कमी, तेजी से जटिल खाद्य श्रृंखला, शहरी विकास, प्रदूषण और अन्य प्रतिकूल पर्यावरणीय परिस्थितियां यह तय करती हैं कि न केवल पौष्टिक भोजन को आर्थिक रूप से बढ़ाने के नए तरीकों को खोजने की तत्काल आवश्यकता है बल्कि खाद्य उत्पादन का पता लगाने की भी आवश्यकता है उपभोक्ताओं के करीब सुविधाएं। एमडीजी पर वितरित करने के लिए अभ्यास में बदलाव की आवश्यकता होगी, जैसे अपशिष्ट, कार्बन और पारिस्थितिक पैरों के निशान को कम करना, और एक्वापोनिक्स उन समाधानों में से एक है जिनके पास इन लक्ष्यों को वितरित करने की क्षमता है।

3. 1.3 एक्वापोनिक्स में वैज्ञानिक और तकनीकी चुनौतियां

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   जबकि एक्वापोनिक्स को प्रमुख खाद्य उत्पादन प्रौद्योगिकियों में से एक माना जाता है जो 'हमारे जीवन को बदल सकता है' (वैन वोन्सेल एट अल। 2015), टिकाऊ और कुशल खाद्य उत्पादन के मामले में, एक्वापोनिक्स को सुव्यवस्थित किया जा सकता है और इससे भी अधिक कुशल बन सकता है। पारंपरिक एक्वापोनिक्स प्रणालियों में महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक यह है कि मछली द्वारा उत्पादित प्रवाह में पोषक तत्व पौधों के लिए इष्टतम पोषक तत्व समाधान से अलग हैं। डिकॉप्टेड एक्वापोनिक्स सिस्टम (डीएपीएस), जो मछली से पानी का उपयोग करते हैं लेकिन पौधों के बाद पानी को मछली में नहीं लौटाते हैं, खनिज घटकों और कीचड़ वाले बायोरिएक्टरों को पेश करके पारंपरिक डिजाइनों में सुधार कर सकते हैं जो कार्बनिक पदार्थ को जैव उपलब्ध रूपों में परिवर्तित करते हैं प्रमुख खनिजों, विशेष रूप से फास्फोरस, मैग्नीशियम, लोहा, मैंगनीज और सल्फर कि ठेठ मछली प्रवाह में कमी कर रहे हैं। एक-लूप सिस्टम में खनिज घटकों के विपरीत, डीएपीएस में बायोरिएक्टर प्रवाह केवल पूरे सिस्टम में पतला होने के बजाय संयंत्र घटक को खिलाया जाता है। इस प्रकार, डिकॉप्टेड सिस्टम जो कीचड़ के पाचन का उपयोग करते हैं, पौधों के विकास के लिए पोषक तत्वों के रूप में मछली से जैविक कचरे के रीसाइक्लिंग को अनुकूलित करना संभव बनाता है (गोडडेक 2017; गोडडेक एट अल। 2018)। इस तरह की प्रणालियों में कचरे में मुख्य रूप से मछली की कीचड़ (यानी मल और असमान फ़ीड जो समाधान में नहीं है) शामिल होती है और इस प्रकार सीधे हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली में नहीं दी जा सकती है। बायोरिएक्टर्स (देखें चैप. 10) इसलिए एक महत्वपूर्ण घटक है जो अन्यथा अनुपयोगी कीचड़ को हाइड्रोपोनिक उर्वरकों में बदल सकता है या पौधों से तनों और जड़ों जैसे जैविक कचरे का पुन: उपयोग कर सकता है गर्मी और बिजली उत्पादन या डीएपीएस डिजाइन के लिए बायोगैस में उत्पादन घटक जो प्रत्येक इकाई के लिए स्वतंत्र रूप से नियंत्रित जल साइकिल प्रदान करता है, इस प्रकार पोषक तत्वों के प्रवाह के नियंत्रण के लिए आवश्यक प्रणालियों (आरएएस, हाइड्रोपोनिक और पाचन) को अलग करने की अनुमति देता है। ऊर्जा और पोषक तत्व संरक्षण लूप में घटकों के बीच जल चलता है, ताकि प्रत्येक सबसिस्टम में पोषक तत्व भार और प्रवाह की निगरानी की जा सके और बेहतर मैच डाउनस्ट्रीम आवश्यकताओं के लिए विनियमित किया जा सके। उदाहरण के लिए, फॉस्फोरस (पी) एक अनिवार्य लेकिन थकाऊ जीवाश्म संसाधन है जिसे उर्वरक के लिए खनन किया जाता है, लेकिन वर्तमान में दुनिया की आपूर्ति खतरनाक दर से समाप्त हो रही है। Decoupled एक्वापोनिक्स सिस्टम में पाचन का उपयोग करने से रोगाणुओं को मछली कचरे में फास्फोरस को ऑर्थोफॉस्फेट में परिवर्तित करने की अनुमति मिलती है जिसका उपयोग पौधों द्वारा किया जा सकता है, उच्च वसूली दर (गोडडेक एट अल। 2016, 2018) के साथ।

   यद्यपि decoupled प्रणाली पोषक तत्वों को पुनः प्राप्त करने में बहुत प्रभावी हैं, शून्य पोषक तत्व नुकसान के साथ, प्रत्येक इकाई में उत्पादन का स्तर महत्वपूर्ण है कि प्रणाली के एक हिस्से से पोषक तत्व प्रवाह को अन्य घटकों की डाउनस्ट्रीम उत्पादन क्षमता के साथ मिलान करने की आवश्यकता है। मॉडलिंग सॉफ्टवेयर और पर्यवेक्षी नियंत्रण और डेटा अधिग्रहण (SCADAS) डेटा अधिग्रहण प्रणाली इसलिए प्रत्येक इकाई के प्रवाह, आयाम, जन संतुलन और सहनशीलता का विश्लेषण और रिपोर्ट करने के लिए महत्वपूर्ण हो जाती है, जिससे शारीरिक और आर्थिक मानकों की भविष्यवाणी करना संभव हो जाता है (जैसे पोषक तत्व भार, इष्टतम मछली- संयंत्र जोड़ी, प्रवाह दरों और करने के लिए विशिष्ट पर्यावरण मानकों को बनाए रखने की लागत)। चैप 11 में, हम एक्वापोनिक्स सिस्टम पर लागू सिस्टम सिद्धांत पर अधिक विस्तार से देखेंगे और प्रदर्शित करेंगे कि मॉडलिंग पैमाने के कुछ मुद्दों को कैसे हल कर सकता है, जबकि अभिनव तकनीकी समाधान दक्षता में वृद्धि कर सकते हैं और इसलिए ऐसी प्रणालियों की लाभप्रदता। स्केलिंग न केवल आर्थिक व्यवहार्यता की भविष्यवाणी करने के लिए बल्कि उपलब्ध पोषक तत्वों के अनुपात के आधार पर उत्पादन आउटपुट की भविष्यवाणी करने के लिए महत्वपूर्ण है।

   एक और महत्वपूर्ण मुद्दा, जिसके लिए आगे के विकास की आवश्यकता है, ऊर्जा का उपयोग और पुन: उपयोग है। एक्वापोनिक्स सिस्टम ऊर्जा और बुनियादी ढांचे गहन हैं। प्राप्त सौर विकिरण के आधार पर, सौर पीवी, सौर ताप स्रोतों और (सौर) विलवणीकरण का उपयोग अभी भी आर्थिक रूप से व्यवहार्य नहीं हो सकता है, लेकिन सभी को एक्वापोनिक्स सिस्टम में संभावित रूप से एकीकृत किया जा सकता है। Chap। 1 में, हम अभिनव तकनीकी और परिचालन संभावनाओं के बारे में जानकारी प्रस्तुत करते हैं जिनमें शुष्क क्षेत्रों में एक्वापोनिक्स सिस्टम को लागू करने के लिए रोमांचक नए अवसरों सहित ऐसी प्रणालियों की अंतर्निहित सीमाओं को दूर करने की क्षमता है।

   [चैप। 2 में, हम पर्यावरणीय चुनौतियों की सीमा को और अधिक विस्तार से चर्चा करते हैं जो एक्वापोनिक्स पते में मदद कर सकते हैं। रोगजनक नियंत्रण, उदाहरण के लिए, बहुत महत्वपूर्ण है, और निहित आरएएस सिस्टम में मछली उत्पादन के लिए कई पर्यावरणीय फायदे हैं, और डीकॉप्टेड एक्वापोनिक्स सिस्टम के फायदों में से एक घटकों के बीच पानी प्रसारित करने और स्वतंत्र नियंत्रणों का उपयोग करने की क्षमता है जिसमें यह आसान है रोगजनक खतरे होने पर व्यक्तिगत इकाइयों का पता लगाएं, अलग करें और निर्जलित करें। मछली संस्कृति में फायदेमंद प्रोबायोटिक्स भी पौधे के उत्पादन के लिए फायदेमंद दिखाई देते हैं और एक बंद प्रणाली (सिराकोव एट अल। 2016) के भीतर परिचालित होने पर उत्पादन दक्षता में वृद्धि कर सकते हैं। Chap। 5 में ऐसी चुनौतियों का आगे पता लगाया जाता है, जहां हम अधिक विस्तार से चर्चा करते हैं कि एक्वापोनिक्स में नवाचार कैसे हो सकता है (ए) अंतरिक्ष उपयोग दक्षता में वृद्धि (कम लागत और सामग्री, भूमि उपयोग को अधिकतम करना); (बी) इनपुट संसाधनों को कम करना, उदाहरण के लिए fishmeal, और कम नकारात्मक आउटपुट, जैसे अपशिष्ट निर्वहन; और (सी) स्वयं निहित प्रणालियों में एंटीबायोटिक दवाओं और कीटनाशकों का उपयोग कम कर दिया।

   अभी भी कई एक्वापोनिक विषय क्षेत्र हैं जिनके लिए इन प्रणालियों की पूरी क्षमता का फायदा उठाने के लिए अधिक शोध की आवश्यकता होती है। वैज्ञानिक परिप्रेक्ष्य से, नाइट्रोजन साइक्लिंग जैसे विषय (चैप 9), एरोबिक और एनारोबिक पुनर्खनिजीकरण (चैप। 10), पानी और पोषक तत्व दक्षता (चैप 8), अनुकूलित एक्वापोनिक मछली आहार (चैप 13) और संयंत्र रोगजनकों और नियंत्रण रणनीतियों (Chap. 14) सभी उच्च प्राथमिकताओं रहे हैं।

   संक्षेप में, निम्नलिखित वैज्ञानिक और तकनीकी चुनौतियों को संबोधित करने की आवश्यकता है:

   1। nutrients: जैसा कि हमने चर्चा की है, कीचड़ डाइगेस्टर का उपयोग करने वाली प्रणालियों से पौधों के विकास के लिए पोषक तत्वों में जैविक कचरे के रीसाइक्लिंग को अनुकूलित करना संभव हो जाता है, ऐसे डिज़ाइन सिस्टम से निकट-शून्य पोषक तत्व हानि बनाने के लिए पोषक तत्वों के अनुकूलित सुधार और रीसाइक्लिंग की अनुमति देते हैं।

   2। Water: ग्रीनहाउस से पोषक तत्व समाप्त पानी का पुन: उपयोग भी कंडेनसर का उपयोग करने वाले मछली घटक में पुन: उपयोग के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।

   3। Energy: सौर संचालित डिजाइन ऊर्जा बचत में भी सुधार करते हैं, खासकर यदि ग्रीनहाउस में सौर हीटर से पहले से गरम पानी को पुन: उपयोग के लिए मछली टैंकों पर वापस पुन: परिचालित किया जा सकता है।

   पानी, पोषक तत्वों और ऊर्जा को रीसायकल करने की क्षमता एक्वापोनिक्स को पारंपरिक कृषि का सामना करने वाले कई पर्यावरणीय मुद्दों के लिए एक संभावित अद्वितीय समाधान बनाती है। इस पर चर्चा की गई है चैप 2।

4. 1.4 आर्थिक और सामाजिक चुनौतियां

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   आर्थिक परिप्रेक्ष्य से, एक्वापोनिक्स सिस्टम में अंतर्निहित कई सीमाएं हैं जो विशिष्ट वाणिज्यिक डिज़ाइन को अधिक या कम व्यवहार्य बनाती हैं (गोडडेक एट अल। 2015; वर्मेलेन और कमस्ट्रा 2013)। प्रमुख मुद्दों में से एक यह है कि स्टैंड-अलोन, स्वतंत्र हाइड्रोपोनिक्स और एक्वाकल्चर सिस्टम पारंपरिक एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम (ग्रैबर और जुंग 2009) की तुलना में अधिक उत्पादक हैं, क्योंकि उन्हें मछली और पौधे के घटकों के बीच व्यापार-बंद की आवश्यकता नहीं होती है। पारंपरिक, क्लासिक सिंगल-लूप एक्वापोनिक्स को पानी की गुणवत्ता और पोषक तत्वों के स्तर को अनुकूलित करने का प्रयास करते समय मछली और पौधे के घटकों के बीच समझौता करने की आवश्यकता होती है जो स्वाभाविक रूप से दो हिस्सों (जैसे वांछित पीएच श्रेणियां और पोषक तत्व आवश्यकताओं और सांद्रता) के लिए भिन्न होती हैं। पारंपरिक एक्वापोनिक्स प्रणालियों में, पौधों के लिए उर्वरक आवश्यकताओं में बचत संबंधित उपप्रणालियों (डेलाइड एट अल। 2016) में उप-स्थानिक स्थितियों के कारण फसल की कमी के लिए नहीं होती है।

   दोनों पौधों के लिए विकास की स्थिति का अनुकूलन (डेलाइड एट अल। 2016; Goddek और Vermeulen 2018) और मछली लाभप्रदता के लिए सबसे बड़ी चुनौती है, और वर्तमान परिणाम इंगित करते हैं कि यह बहु-लूप decoupled एक्वापोनिक्स सिस्टम में बेहतर हासिल किया जा सकता है क्योंकि वे स्वतंत्र पुनर्चक्रण लूप पर आधारित हैं जो शामिल (1) मछली, (2) पौधों और (3) बायोरिएक्टरों (एनारोबिक या एरोबिक) कीचड़ पाचन और एक यूनिडायरेक्शनल पानी (पोषक तत्व) प्रवाह के लिए, जो मैक्रो- और सूक्ष्म पोषक तत्व वसूली और जैव उपलब्धता में सुधार कर सकते हैं, साथ ही साथ पानी की खपत का अनुकूलन (Goddek और Keesman 2018)। वर्तमान अध्ययनों से पता चलता है कि इस प्रकार की प्रणाली बेहतर बीमारी प्रबंधन के लिए प्रत्येक डिब्बे के भीतर विशिष्ट सूक्ष्मजीव आबादी के रखरखाव की अनुमति देती है, और वे इतना आर्थिक रूप से कुशल हैं क्योंकि सिस्टम न केवल अपशिष्ट बहिर्वाह को कम करता है बल्कि अन्यथा अनुपयोगी कीचड़ का पुन: उपयोग करता है, इसे मूल्यवान आउटपुट (जैसे बायोगैस और उर्वरक) में परिवर्तित करना।

   

   अंजीर 1.2 ब्लैक बॉक्स योजना के रूप में देखा जाने वाला एक एक्वापोनिक्स सिस्टम। हम बॉक्स के अंदर नहीं देखते हैं, लेकिन हम इनपुट, आउटपुट (यानी मछली और पौधे) और कचरे को जानते हैं

   स्वतंत्र, आरएएस सिस्टम और हाइड्रोपोनिक्स इकाइयों में परिचालन चुनौतियों की एक विस्तृत श्रृंखला भी होती है जिन पर चैप्स में विस्तार से चर्चा की जाती है। 3 और 4। तेजी से, तकनीकी प्रगति ने उच्च उत्पादकता अनुपात (चित्र 1.2) के लिए अनुमति दी है, जिसे सिस्टम के इनपुट (यानी मछली और पौधे) पर सिस्टम के आउटपुट (यानी मछली फ़ीड और/या अतिरिक्त निषेचन, प्रकाश व्यवस्था के लिए ऊर्जा इनपुट, हीटिंग और पंप सीओ ~ 2 ~ उप 2/उप खुराक और biotrols)।

   एक्वापोनिक्स का सामना करने वाली कई चुनौतियों पर विचार करते समय, उत्पादन समस्याओं को मोटे तौर पर तीन विशिष्ट विषयों में विभाजित किया जा सकता है: (1) सिस्टम उत्पादकता, (2) प्रभावी मूल्य श्रृंखला और (3) कुशल आपूर्ति श्रृंखला प्रबंधन।

   ** प्रणाली उत्पादकता** कृषि उत्पादकता कृषि आदानों के लिए कृषि आउटपुट के अनुपात के रूप में मापा जाता है। पारंपरिक छोटे पैमाने पर एक्वापोनिक्स सिस्टम मुख्य रूप से जल निर्वहन, जल इनपुट और पोषक तत्व रीसाइक्लिंग जैसे पर्यावरणीय विचारों को संबोधित करने के लिए डिज़ाइन किए गए थे, लेकिन हाल के वर्षों में ध्यान बड़े पैमाने पर खेती के लिए उत्पादकता बढ़ाने के लिए आर्थिक व्यवहार्यता की ओर बढ़ गया है अनुप्रयोगों। हालांकि, इसके लिए एक्वापोनिक्स सिस्टम की उत्पादकता को स्वतंत्र, अत्याधुनिक हाइड्रोपोनिक्स और जलीय कृषि प्रणालियों के साथ आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धा करने में सक्षम होने की आवश्यकता होगी। यदि एक्वापोनिक्स की अवधारणा को बड़े पैमाने पर सफलतापूर्वक लागू किया जाना है, तो पोषक तत्वों और ऊर्जा का पुन: उपयोग अनुकूलित किया जाना चाहिए, लेकिन अंत बाजारों पर भी विचार किया जाना चाहिए।

   ** प्रभावी मूल्य श्रृंखला** कृषि उत्पादों की मूल्य श्रृंखला (जोड़ा मूल्य) मुख्य रूप से कटाई वाली सब्जियां, फल और मछली जैसे उत्पादन के प्रसंस्करण से उत्पन्न होती हैं। उदाहरण के लिए, पेस्टो (यानी लाल और हरा) के लिए बिक्री मूल्य टमाटर, तुलसी, जैतून का तेल और पाइन नट्स की तुलना में दस गुना अधिक हो सकता है। इसके अलावा, अधिकांश संसाधित खाद्य उत्पादों में लंबे समय तक शेल्फ जीवन होता है, इस प्रकार खराब होने को कम करता है। जाहिर है, ताजा उत्पादन महत्वपूर्ण है क्योंकि संसाधित खाद्य पदार्थों की तुलना में पौष्टिक मूल्य अधिकतर अधिक होते हैं। हालांकि, ताजा और उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादन का उत्पादन एक वास्तविक चुनौती है और इसलिए दुनिया के कई क्षेत्रों में एक लक्जरी है। फल और सब्जियों के भंडारण के दौरान पोषक तत्वों की हानि पर्याप्त होती है यदि वे डिब्बाबंद या जमे हुए नहीं होते हैं (बैरेट 2007; रिकमैन एट अल। 2007)। इसलिए, बड़े पैमाने पर प्रणालियों के लिए, खाद्य प्रसंस्करण को कम से कम आपूर्ति और मांग के बीच किसी भी उतार-चढ़ाव को संतुलित करने और खाद्य अपशिष्ट को कम करने के लिए माना जाना चाहिए। खाद्य अपशिष्ट में कमी के संबंध में, सब्जियों कि ताजा उत्पादन मानकों को पूरा नहीं करते, लेकिन अभी भी बिक्री योग्य गुणवत्ता के हैं, आदेश postharvest नुकसान को कम करने में संसाधित किया जाना चाहिए।

   यद्यपि ऐसे मानदंड सभी कृषि और मत्स्य पालन उत्पादों पर लागू होते हैं, मूल्य जोड़ने से एक्वापोनिक्स खेत की लाभप्रदता में काफी वृद्धि हो सकती है, खासकर यदि उत्पाद आला बाजारों तक पहुंच सकते हैं।

   ** कुशल आपूर्ति श्रृंखला प्रबंधन** अच्छी तरह से विकसित परिवहन और प्रशीतन नेटवर्क वाले देशों में, फल और सब्जियों को ताजा उत्पादन के लिए उपभोक्ता मांगों को पूरा करने के लिए दुनिया भर से आयात किया जा सकता है। लेकिन जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, उच्च गुणवत्ता वाले और ताजा उत्पादन दुनिया के कई हिस्सों में एक दुर्लभ वस्तु है, और माल की लंबी दूरी की आवाजाही - यानी आपूर्ति श्रृंखला प्रबंधन - उच्च अंत उपभोक्ता मांग को पूरा करने के लिए अक्सर आलोचना की जाती है और उचित रूप से इसलिए। दुनिया भर के अधिकांश शहरी निवासियों दैनिक जरूरतों (ग्रेवाल और ग्रेवाल 2012) को पूरा करने के लिए लंबी दूरी पर खाद्य पदार्थों के परिवहन पर भरोसा करते हैं। प्रमुख आलोचनाओं में से एक इस प्रकार बड़ी दूरी पर उत्पादों के परिवहन के लिए आवश्यक जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता है (बैरेट 2007)। भोजन मील का मुद्दा उस दूरी पर ध्यान केंद्रित करता है कि अंत उपभोक्ता (मुंडलर और क्रिनर 2016) द्वारा खरीद के लिए भोजन को उत्पादन के समय से पहुंचाया जाता है। हालांकि, CoSub2/उप उत्सर्जन प्रति टन/किमी (tkm) के संदर्भ में, रेल परिवहन के लिए एक भोजन मील (13.9 जी Cosub2/sub/TKM) ट्रक/सड़क परिवहन में से एक भोजन मील के बराबर नहीं है, ट्रक परिवहन के रूप में 15 गुना अधिक पर्यावरणीय प्रभाव (मैककिनन 2007) से अधिक है। इसलिए, परिवहन दूरी जरूरी एकमात्र विचार नहीं है, क्योंकि ग्रामीण क्षेत्रों में खेतों पर उगाए जाने वाले सब्जियों का पारिस्थितिक पदचिह्न संभवतः शहरी केंद्रों के करीब ग्रीनहाउस में भोजन विकसित करने के लिए आवश्यक इनपुट से कम है।

   खाद्य मील इस प्रकार केवल चित्र का एक हिस्सा हैं। भोजन को लंबी दूरी तक पहुंचाया जाता है, लेकिन खाद्य उत्पादन से जुड़े ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन उत्पादन चरण (यानी हीटिंग, शीतलन और प्रकाश व्यवस्था के लिए ऊर्जा का प्रभाव) (Engelhaupt 2008; वेबर और मैथ्यू 2008) का प्रभुत्व है। उदाहरण के लिए, कार्लसन (1997) से पता चला है कि सर्दियों में स्पेन से स्वीडन में आयातित टमाटर बहुत कम कार्बन पदचिह्न स्थानीय रूप से स्वीडन में उगाए जाने वाले लोगों की तुलना में कम है, क्योंकि स्वीडन में ग्रीनहाउस के लिए ऊर्जा इनपुट अब तक स्पेन से परिवहन के कार्बन पदचिह्न पल्ला झुकना। भोजन को सोर्सिंग करते समय, माल का परिवहन ध्यान में रखने का एकमात्र कारक नहीं है, क्योंकि उत्पादों की ताजगी उपभोक्ताओं को उनके पोषक मूल्य, स्वाद और सामान्य अपील निर्धारित करती है। स्थानीय स्तर पर ताजा भोजन बढ़ाकर, कई विद्वानों का मानना है कि शहरी खेती भविष्य की शहरी आबादी के लिए उच्च गुणवत्ता वाले उत्पादन की आपूर्ति को सुरक्षित करने में मदद कर सकती है, जबकि भोजन मील (बॉन एट अल। 2010; डॉस सैंटोस 2016; हुई 2011)। दोनों क्षेत्रों में संप्रदाय 1.5 में अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी।

   उपभोक्ता के परिप्रेक्ष्य से, शहरी एक्वापोनिक्स के पास कम आपूर्ति श्रृंखलाओं के कारण इसके पर्यावरणीय लाभों के कारण फायदे हैं और चूंकि यह उच्च गुणवत्ता वाले स्थानीय रूप से उत्पादित ताजा भोजन (मिलिकिक एट अल। 2017) के लिए उपभोक्ता प्राथमिकताओं को पूरा करता है। हालांकि, इन फायदों के बावजूद, कई सामाजिक-आर्थिक चिंताएं हैं: प्रमुख मुद्दे में शहरी संपत्ति की कीमतें शामिल हैं, क्योंकि भूमि महंगा है और अक्सर खाद्य उत्पादन के लिए बहुत मूल्यवान माना जाता है। इस प्रकार, शहरी भूमि खरीदने से संभवतः निवेश की एक व्यवहार्य अपेक्षित वापसी प्राप्त करना असंभव हो जाता है। हालांकि, सिकुड़ते शहरों में, जहां आबादी कम हो रही है, अप्रयुक्त अंतरिक्ष कृषि प्रयोजन के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है (Bontje और Latten 2005; शिलिंग और लोगान 2008) संयुक्त राज्य अमेरिका में डेट्रायट में मामला है के रूप में (Mogk एट अल. 2010)।

   इसके अतिरिक्त, शहरी नियोजन नियंत्रण का एक प्रमुख मुद्दा है, जहां कई शहरों में शहरी भूमि कृषि खाद्य उत्पादन के लिए नामित नहीं है और aquaponics कृषि का एक हिस्सा माना जाता है। इस प्रकार, कुछ शहरों में एक्वापोनिक खेती की अनुमति नहीं है। शहरी योजनाकारों के साथ जुड़ने के लिए समय परिपक्व है, जिन्हें शहरी खेतों के लाभों से आश्वस्त होना चाहिए, जो अत्यधिक उत्पादक हैं और शहरी और उपनगरीय विकास के बीच ताजा, स्वस्थ, स्थानीय भोजन का उत्पादन करते हैं।

5. 1.5 एक्वापोनिक्स का भविष्य

   Original publication 2019 · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   प्रौद्योगिकी ने कृषि उत्पादकता को पिछली शताब्दी में तेजी से विकसित करने में सक्षम किया है, इस प्रकार महत्वपूर्ण जनसंख्या वृद्धि का भी समर्थन किया है। हालांकि, ये परिवर्तन खाद्य उत्पादन को बनाए रखने, ताजे पानी और वन संसाधनों को बनाए रखने और जलवायु और वायु गुणवत्ता (फोले एट अल 2005) को विनियमित करने में मदद करने के लिए पारिस्थितिक तंत्र की क्षमता को भी कमजोर करते हैं।

   अभिनव खाद्य उत्पादन में सबसे अधिक महत्वपूर्ण चुनौतियों में से एक, और इस प्रकार एक्वापोनिक्स में, एकीकृत प्रौद्योगिकियों के विस्तार को बाधित करने वाले नियामक मुद्दों को संबोधित करना है। विभिन्न एजेंसियों की एक विस्तृत श्रृंखला में पानी, पशु स्वास्थ्य, पर्यावरण संरक्षण और खाद्य सुरक्षा पर अधिकार क्षेत्र है, और उनके नियम कुछ मामलों में विरोधाभासी हैं या जटिल एकीकृत प्रणालियों (जोली एट अल। 2015) के लिए बीमार हैं। विनियम और कानून वर्तमान में उत्पादकों के लिए सबसे भ्रमित क्षेत्रों में से एक हैं और उद्यमियों होंगे। उत्पादकों और निवेशकों को परमिट, ऋण और कर छूट प्राप्त करने के लिए मानकों और दिशानिर्देशों की आवश्यकता होती है, फिर भी नियामक एजेंसियों के बीच जिम्मेदारियों का भ्रमित ओवरलैप बेहतर सामंजस्य और लगातार परिभाषाओं की तत्काल आवश्यकता पर प्रकाश डाला गया है। नियामक ढांचे अक्सर भ्रमित होते हैं, और कृषि लाइसेंसिंग के साथ-साथ उपभोक्ता प्रमाणीकरण कई देशों में समस्याग्रस्त रहता है। एफएओ (2015 में), डब्ल्यूएचओ (2017 में) और यूरोपीय संघ (2016 में) ने हाल ही में एक्वापोनिक्स सिस्टम के भीतर पशु स्वास्थ्य/कल्याण और खाद्य सुरक्षा और एक्वापोनिक उत्पादों के निर्यात-आयात व्यापार के लिए प्रावधानों को सुसंगत बनाना शुरू किया। उदाहरण के लिए, एक्वापोनिक्स में शामिल कई देश Codex Alimentarius के भीतर स्पष्ट शब्दों के लिए पैरवी कर रहे हैं, और यूरोपीय संघ के भीतर एक महत्वपूर्ण ध्यान केंद्रित, प्रायोजित लागत कार्रवाई FA1305 द्वारा निर्धारित, 'यूरोपीय संघ एक्वापोनिक्स हब', वर्तमान में एक स्पष्ट और विशिष्ट इकाई के रूप में एक्वापोनिक्स को परिभाषित करने पर है। वर्तमान में, नियम जलीय कृषि और हाइड्रोपोनिक्स दोनों के लिए उत्पादन को परिभाषित करते हैं, लेकिन दोनों के विलय के लिए कोई प्रावधान नहीं है। यह स्थिति अक्सर उन उत्पादकों के लिए अत्यधिक नौकरशाही बनाती है जिन्हें दो अलग-अलग परिचालनों को लाइसेंस देने की आवश्यकता होती है या जिसका राष्ट्रीय कानून सह-संस्कृति (जोली एट अल 2015) की अनुमति नहीं देता है। यूरोपीय संघ के एक्वापोनिक्स हब, जिसने इस प्रकाशन का समर्थन किया है (COST FA1305), एक्वापोनिक्स को 'जलीय जीवों और पौधों की उत्पादन प्रणाली के रूप में परिभाषित करता है जहां इष्टतम पौधों के विकास को बनाए रखने वाले पोषक तत्वों का बहुमत (\ > 50%) जलीय अंगों को खिलाने से उत्पन्न कचरे से निकला है' (देखें Chap. 7)।

   उपभोक्ता प्रमाणन योजनाएं दुनिया के कई हिस्सों में एक्वापोनिक्स उत्पादकों के लिए एक कठिन क्षेत्र भी रहती हैं। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका और ऑस्ट्रेलिया में, एक्वापोनिक उत्पादों को कार्बनिक के रूप में प्रमाणित किया जा सकता है, लेकिन यूरोपीय संघ के भीतर नहीं।

   एक आर्थिक परिप्रेक्ष्य से, एक्वापोनिक्स सिद्धांत रूप में मछली की खेती या पारंपरिक हाइड्रोपोनिक्स के समग्र मूल्य को बढ़ाने में सक्षम है, जबकि एक परिपत्र जैव आधारित अर्थव्यवस्था के भीतर खाद्य-जल-ऊर्जा चक्र को बंद करना भी है। छोटे पैमाने पर एक्वापोनिक्स सिस्टम आर्थिक रूप से व्यवहार्य बनाने के लिए, एक्वापोनिक्स किसानों को आम तौर पर उत्पादों के लिए उच्च मूल्य प्राप्त करने के लिए आला बाजारों में काम करना पड़ता है, इसलिए प्रमाणीकरण इस प्रकार बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है।

   सबसे अधिक दबाव वाले मुद्दे यह हैं कि क्या एक्वापोनिक्स पॉलिसी स्तर पर स्वीकार्य हो सकते हैं। खाद्य सुरक्षा सार्वजनिक सहायता प्राप्त करने के लिए एक उच्च प्राथमिकता है, और यद्यपि बंद प्रणालियों में बहुत कम रोगज़नक़ जोखिम है, इस प्रकार एंटीमाइक्रोबायल्स और कीटनाशकों की कम आवश्यकता, संभावित जोखिमों का प्रबंधन - या इसके अलावा उन जोखिमों की धारणाओं का प्रबंधन करना, खासकर जब वे खाद्य सुरक्षा को प्रभावित कर सकते हैं - एक सरकारी अधिकारियों और निवेशकों के लिए एक जैसे उच्च प्राथमिकता (Miličić et al. 2017)। एक चिंता जो अक्सर उठाई जाती है वह मछली से पौधों तक कीचड़ में रोगजनक हस्तांतरण का डर है, लेकिन यह साहित्य में प्रमाणित नहीं है (चैप 6)। इस प्रकार, सावधानीपूर्वक अनुसंधान के माध्यम से किसी भी शेष खाद्य सुरक्षा और जैव सुरक्षा चिंताओं को दूर करने की आवश्यकता है, और जहां चिंताएं मौजूद हो सकती हैं, यह पता लगाने के लिए कि बेहतर सिस्टम डिज़ाइन और/या नियामक ढांचे के माध्यम से इन समस्याओं का प्रबंधन कैसे करना संभव हो सकता है।

   एक्वापोनिक्स एक उभरती हुई खाद्य उत्पादन तकनीक है जिसमें रिक्त स्थान और स्थानों में उत्पादन को सम्मिलित करने और संपीड़ित करने की क्षमता होती है जो आम तौर पर बढ़ते भोजन के लिए उपयोग नहीं की जाती हैं। इसका मतलब न केवल यह है कि यह शहरी क्षेत्रों में असाधारण रूप से प्रासंगिक है, जहां एक्वापोनिक्स को कमजोर और अप्रयुक्त स्थानों जैसे फ्लैट छतों, विकास स्थलों, परित्यक्त कारखानों, आवास सम्पदा और स्कूलों पर रखा जा सकता है, लेकिन यह लोगों को लेने के लिए विकसित और विकासशील दुनिया दोनों में एक साधन प्रदान करता है बाजार में ताजा स्थानीय भोजन प्रदान करके खाद्य उत्पादन प्रक्रिया का हिस्सा (वैन गोर्कम एट अल 2019)। ऊर्ध्वाधर खेती और रहने वाली दीवार प्रौद्योगिकियों के साथ एक्वापोनिक्स का एकीकरण, समय के साथ, कम भूमि लेने और तीव्रता के साथ समग्र खेती पदचिह्न को कम करके उत्पादकता में सुधार करेगा।

   एक्वापोनिक्स में तीव्र उत्पादन विधियां महत्वपूर्ण कारकों के संयोजन के ज्ञान पर भरोसा करती हैं जो स्कूलों में स्टेम (विज्ञान, प्रौद्योगिकी, इंजीनियरिंग और गणित) विषयों को पढ़ाने में उपयोग के लिए अत्यधिक उपयुक्त हैं। एक्वापोनिक्स शिक्षक और छात्र को जटिल प्रणालियों के दायरे, उनके डिजाइन और प्रबंधन और पर्यावरण विज्ञान, जल रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान और पशु कल्याण सहित कई अन्य विषय क्षेत्रों का पता लगाने के अवसर प्रदान करता है। एक्वापोनिक्स का उपयोग कैदियों और सुधारक सुविधाओं जैसे सैन फ्रांसिस्को काउंटी जेल में भी किया जा रहा है ताकि कैदियों को एक्वाकल्चर और बागवानी में कौशल और अनुभव प्राप्त करने में मदद मिल सके, जिसका उपयोग वे अपनी रिहाई पर कर सकते हैं। घरेलू संदर्भ में, काउंटरटॉप सिस्टम डिजाइन करने की बढ़ती प्रवृत्ति है जो जड़ी बूटियों के साथ-साथ छोटे सिस्टम भी विकसित कर सकती है जो कार्यालयों में स्थित हो सकती हैं, जहां विदेशी मछली एक शांत प्रभाव प्रदान करती है, जबकि पौधों को जीवित दीवारों के हिस्से के रूप में, इसी तरह एक सौंदर्य पृष्ठभूमि प्रदान करती है और हवा को साफ करती है।

   

   ** अंजीर 1.3** 1980 से 2018 तक 'हाइड्रोपोनिक्स', 'आरएएस' और 'एक्वापोनिक्स' पर प्रकाशित कागजात की संख्या (डेटा 30 जनवरी 2019 को स्कोपस डेटाबेस से एकत्र किया गया था)। कृपया ध्यान दें कि 'आरएएस' के लिए पैमाने 'हाइड्रोपोनिक्स' और 'एक्वापोनिक्स' के लिए परिमाण का एक क्रम है

   एक्वापोनिक्स एक खेती तकनीक है जो बीसवीं शताब्दी के आखिरी वर्षों में और इक्कीसवीं शताब्दी के पहले दशकों में अपने पहले कारनामे से तेजी से आगे बढ़ रही है। लेकिन यह अभी भी एक 'उभरती हुई प्रौद्योगिकी और विज्ञान विषय' (जुंग एट अल। 2017) है जो 'हाइप' की काफी मात्रा के अधीन है। जलीय कृषि, हाइड्रोपोनिक और एक्वापोनिक सहकर्मी की समीक्षा किए गए कागजात की संख्या की तुलना करते समय, एक्वापोनिक कागजात काफी कम होते हैं (चित्र 1.3), लेकिन संख्या बढ़ रही है और एक्वापोनिक्स शिक्षा के रूप में बढ़ती रहेगी, खासकर विश्वविद्यालय स्तर पर, और सामान्य रुचि बढ़ जाती है। एक 'प्रचार अनुपात' क्या शैक्षिक प्रेस में प्रकाशित किया जाता है के सापेक्ष सार्वजनिक मीडिया में एक विषय की लोकप्रियता का एक संकेतक के रूप में वर्णित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, Google में खोज परिणामों को Google विद्वान में खोज परिणामों से विभाजित करके गणना की जा सकती है। Aquaponics के मामले में, 16 अगस्त 2016 को प्रचार अनुपात 1349 था, जो हाइड्रोपोनिक्स (131) के प्रचार अनुपात की तुलना में काफी है और जलीय कृषि (17) (Junge एट अल। 2017)। इसका अर्थ यह है कि, वास्तव में, एक्वापोनिक्स एक उभरती हुई तकनीक है, लेकिन इस क्षेत्र में बहुत रुचि है जो अगले दशकों में जारी रखने और बढ़ने की संभावना है। हालांकि, प्रचार अनुपात में गिरावट की संभावना है क्योंकि अधिक शोध किया जाता है और वैज्ञानिक कागजात प्रकाशित किए जाते हैं।

   इस पुस्तक का उद्देश्य एक्वापोनिक्स शोधकर्ता और व्यवसायी के लिए है, और इसे उन मुद्दों पर चर्चा, पता लगाने और प्रकट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो एक्वापोनिक्स अब संबोधित कर रहे हैं और इससे भविष्य में कोई संदेह नहीं होगा। विषयों के इस तरह के एक व्यापक स्पेक्ट्रम के साथ, इसका उद्देश्य एक्वापोनिक्स के उपन्यास वैज्ञानिक और वाणिज्यिक क्षेत्र का एक व्यापक लेकिन आसानी से सुलभ अवलोकन प्रदान करना है। उत्पादन और तकनीकी पक्ष के अलावा, इस पुस्तक को खाद्य आपूर्ति और मांग में रुझानों के साथ-साथ इस उभरती हुई तकनीक के विभिन्न आर्थिक, पर्यावरण और सामाजिक प्रभावों को संबोधित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। पुस्तक को दुनिया भर के कई विशेषज्ञों द्वारा सह-लेखक किया गया है, लेकिन ज्यादातर यूरोपीय संघ के भीतर से। इसके 24 अध्याय एक्वापोनिक्स क्षेत्रों के पूरे सरगम को कवर करते हैं और एक्वापोनिक्स में रुचि रखने वाले सभी लोगों के लिए एक आवश्यक पाठ्यपुस्तक प्रदान करेंगे और अगले दशक में एक्वापोनिक्स आगे बढ़ेंगे।