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अध्याय 2 एक्वापोनिक्स: सीमित जल, भूमि और पोषक तत्वों पर साइकिल बंद करना

1. 2.1 परिचय

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

   शब्द 'टिपिंग पॉइंट' वर्तमान में प्राकृतिक प्रणालियों का वर्णन करने के लिए उपयोग किया जा रहा है जो महत्वपूर्ण और संभावित रूप से विनाशकारी परिवर्तन (बार्नोस्की एट अल। 2012) के कगार पर हैं। कृषि खाद्य उत्पादन प्रणालियों को प्रमुख पारिस्थितिक सेवाओं में से एक माना जाता है जो एक टिपिंग बिंदु तक पहुंच रहे हैं, क्योंकि जलवायु परिवर्तन तेजी से नई कीट और बीमारी के जोखिम, चरम मौसम की घटनाएं और उच्च वैश्विक तापमान उत्पन्न करता है। खराब भूमि प्रबंधन और मिट्टी संरक्षण प्रथाओं, मिट्टी के पोषक तत्वों की कमी और महामारी के जोखिम से भी विश्व खाद्य आपूर्ति की धमकी दी जाती है।

   कृषि विस्तार के लिए उपलब्ध कृषि योग्य भूमि सीमित है, और पिछले कुछ दशकों में कृषि उत्पादकता में वृद्धि मुख्य रूप से वृद्धि हुई फसल तीव्रता और बेहतर फसल की पैदावार के रूप में कृषि भूमि के विस्तार के लिए विरोध के परिणामस्वरूप है (उदाहरण के लिए फसल उत्पादन में लाभ का 90% एक परिणाम दिया गया है उत्पादकता में वृद्धि की, लेकिन भूमि विस्तार के कारण केवल 10%) (एलेक्जेंडराटोस और ब्रुइन्समा 2012; श्मिद्हुबर 2010)। वैश्विक जनसंख्या का अनुमान है कि 2050 (ब्रिंगजू एट अल। 2014) तक 8.3-10.9 अरब लोगों तक पहुंचने का है, और यह बढ़ती हुई विश्व आबादी, कुल मिलाकर प्रति व्यक्ति खपत में इसी वृद्धि के साथ, नई सामाजिक चुनौतियों की एक विस्तृत श्रृंखला बन गई है। संयुक्त राष्ट्र कन्वेंशन टू डेसर्टिफिकेशन (UNCCD) Global Land Outlook Working Paper 2017 रिपोर्ट में खाद्य उत्पादन (थॉमस एट अल। 2017) को प्रभावित करने वाले रुझान चिंताजनक नोट भूमि गिरावट, जैव विविधता और पारिस्थितिकी प्रणालियों की हानि, और पर्यावरण तनाव के जवाब में लचीलापन में कमी, के रूप में अच्छी तरह से खाद्य उत्पादन और मांग के बीच एक चौड़ा खाड़ी के रूप में। खाद्य आपूर्ति के असमान वितरण के परिणामस्वरूप भोजन की अपर्याप्त मात्रा, या वैश्विक आबादी के हिस्से के लिए पर्याप्त पोषण गुणवत्ता के भोजन की कमी होती है, जबकि दुनिया के अन्य हिस्सों में अधिक खपत और मोटापे से संबंधित बीमारियां तेजी से आम हो गई हैं। दुनिया के कुछ हिस्सों में भूख और कुपोषण का यह असंतुलित जुड़ाव, खाद्य अपशिष्ट और दूसरों में अधिक खपत के साथ, जटिल पारस्परिक कारकों को दर्शाता है जिसमें राजनीतिक इच्छाशक्ति, संसाधन की कमी, भूमि सामर्थ्य, ऊर्जा और उर्वरक की लागत, परिवहन बुनियादी ढांचे और कई शामिल हैं खाद्य उत्पादन और वितरण को प्रभावित करने वाले अन्य सामाजिक आर्थिक कारक

   खाद्य सुरक्षा के दृष्टिकोण की हालिया पुन: परीक्षाओं ने यह निर्धारित किया है कि वैश्विक संसाधन प्रणालियों (स्कॉट एट अल। 2015) के बीच बातचीत को प्रभावी ढंग से समझने, विश्लेषण करने और प्रबंधित करने के लिए 'जल-ऊर्जा खाद्य स' दृष्टिकोण की आवश्यकता है। नेक्सस दृष्टिकोण संसाधन आधार - भूमि, जल, ऊर्जा, पूंजी और श्रम की अंतर-क्षेत्रीय परामर्श और सहयोग को अपने चालकों के साथ स्वीकार करता है, और विभिन्न संसाधन उपयोगकर्ता लक्ष्यों और हितों को संतुलित करने के लिए अंतर-क्षेत्रीय परामर्श और सहयोग को प्रोत्साहित करता है। इसका उद्देश्य खाद्य सुरक्षा प्राप्त करने के लिए पारिस्थितिकी तंत्र अखंडता को बनाए रखने के दौरान समग्र लाभ को अधिकतम करना है। सतत खाद्य उत्पादन के लिए संसाधनों के कम उपयोग की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से, पानी, भूमि और जीवाश्म ईंधन जो जनसंख्या वृद्धि के संबंध में सीमित, महंगा और अक्सर खराब वितरित होते हैं, साथ ही साथ मौजूदा संसाधनों जैसे कि उत्पादन प्रणालियों के भीतर पानी और पोषक तत्वों की रीसाइक्लिंग अपशिष्ट कम से कम।

   इस अध्याय में, हम खाद्य सुरक्षा के संबंध में मौजूदा चुनौतियों की एक श्रृंखला पर चर्चा करते हैं, संसाधन सीमाओं और तरीकों पर ध्यान केंद्रित करते हैं कि नई प्रौद्योगिकियों और एक्वापोनिक्स जैसे अंतःविषय दृष्टिकोण स्थायी विकास के लिए संयुक्त राष्ट्र के लक्ष्यों के संबंध में जल-फूडेनर्जी नेक्सस को संबोधित करने में मदद कर सकते हैं। हम बढ़ते पोषक तत्व रीसाइक्लिंग, पानी की खपत में कमी और गैर-नवीकरणीय ऊर्जा के साथ-साथ कृषि के लिए सीमांत या अनुपयुक्त भूमि पर खाद्य उत्पादन में वृद्धि की आवश्यकता पर ध्यान केंद्रित करते हैं।

2. 2.2 खाद्य आपूर्ति और मांग

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

   2.2.1 भविष्यवाणियां

   पिछले 50 वर्षों में, कुल खाद्य आपूर्ति लगभग तीन गुना बढ़ गई है, जबकि दुनिया की आबादी केवल दो गुना बढ़ गई है, आर्थिक समृद्धि से संबंधित आहार में महत्वपूर्ण बदलाव के साथ किया गया है कि एक बदलाव (कीटिंग एट अल. 2014)। पिछले 25 वर्षों में, दुनिया की आबादी 90% की वृद्धि हुई और 2018 (वर्ल्डोमीटर) की पहली छमाही में 7.6 अरब अंक तक पहुंचने की उम्मीद है। 2050 के सापेक्ष 2010 में विश्व खाद्य मांग में वृद्धि का अनुमान जैव ईंधन और कचरे के आसपास धारणाओं के आधार पर 45% और 71% के बीच भिन्न होता है, लेकिन स्पष्ट रूप से एक उत्पादन अंतर है जिसे भरने की जरूरत है। आदेश हाल ही में नीचे प्रवृत्तियों कम पोषण में एक उत्क्रमण से बचने के लिए, खाद्य मांग और/या खाद्य उत्पादन क्षमता में कम नुकसान में कटौती होना चाहिए (कीटिंग एट अल. 2014)। बढ़ती खाद्य मांग के लिए एक तेजी से महत्वपूर्ण कारण प्रति व्यक्ति खपत है, प्रति व्यक्ति आय में वृद्धि के परिणामस्वरूप, जो उच्च प्रोटीन खाद्य पदार्थों, विशेष रूप से मांस (एहर्लिच और हार्टे 2015 बी) की ओर बदलाव से चिह्नित है। यह प्रवृत्ति खाद्य आपूर्ति श्रृंखला पर और दबाव पैदा करती है, क्योंकि पशु-आधारित उत्पादन प्रणालियों को आम तौर पर पानी की खपत और फ़ीड इनपुट (Rask और Rask 2011; Ridoutt et al 2012; Xue और Landis 2010) दोनों में असमान रूप से अधिक संसाधनों की आवश्यकता होती है। हालांकि हाल के दशकों में बढ़ती खाद्य मांग की दर में गिरावट आई है, भले ही जनसंख्या वृद्धि और आहार परिवर्तन में वर्तमान trajectories यथार्थवादी हैं, कृषि उत्पादों के लिए वैश्विक मांग 1.1- 1.5% प्रति वर्ष 2050 (Alexandratos और Bruinsma 2012) तक बढ़ेगी।

   शहरी क्षेत्रों में जनसंख्या वृद्धि ने भूमि पर दबाव डाला है जिसका पारंपरिक रूप से मिट्टी आधारित फसलों के लिए उपयोग किया गया है: आवास और सुविधाओं की मांग प्रमुख कृषि भूमि पर अतिक्रमण करना जारी रखती है और किसानों की खेती से क्या कर सकता है उससे परे इसकी कीमत अच्छी तरह से बढ़ाती है। दुनिया की 54% आबादी के करीब अब शहरी क्षेत्रों (एश एट अल। 2017) में रहती है, और शहरीकरण की प्रवृत्ति abating के कोई संकेत नहीं दिखाती है। उत्पादन प्रणाली जो शहरी केंद्रों के करीब ताजा खाद्य पदार्थों की मज़बूती से आपूर्ति कर सकती हैं, मांग में हैं और शहरीकरण बढ़ने के कारण बढ़ेगी। उदाहरण के लिए, सिंगापुर जैसे शहरी केंद्रों में ऊर्ध्वाधर खेती का उदय, जहां भूमि प्रीमियम पर है, एक मजबूत संकेत प्रदान करता है कि केंद्रित, अत्यधिक उत्पादक खेती प्रणाली भविष्य में शहरी विकास का एक अभिन्न अंग होगी। तकनीकी प्रगति तेजी से इनडोर खेती प्रणालियों को आर्थिक बना रही है, उदाहरण के लिए एलईडी बागवानी रोशनी का विकास जो बेहद लंबे समय तक चलने वाले हैं और ऊर्जा कुशल ने इनडोर खेती की प्रतिस्पर्धात्मकता के साथ-साथ उच्च अक्षांशों में उत्पादन में वृद्धि की है।

   कृषि जैव विविधता का विश्लेषण लगातार दिखाता है कि उच्च और मध्यम आय वाले देश राष्ट्रीय या अंतर्राष्ट्रीय व्यापार के माध्यम से विविध खाद्य पदार्थ प्राप्त करते हैं, लेकिन इसका यह भी अर्थ है कि उत्पादन और खाद्य विविधता को अनयुग्मित किया जाता है और इस प्रकार कम आय वाले देशों की तुलना में आपूर्ति लाइनों में बाधाओं के प्रति अधिक संवेदनशील होता है जहां अधिकांश भोजन राष्ट्रीय या क्षेत्रीय रूप से उत्पादित होता है (हेरेरो एट अल 2017)। इसके अलावा, खेत के आकार में वृद्धि, फसल विविधता, विशेष रूप से अत्यधिक पौष्टिक खाद्य समूहों (सब्जियां, फल, मांस) से संबंधित फसलों के लिए, अनाज और फलियां के पक्ष में कमी आती है, जो फिर से विभिन्न खाद्य समूहों की एक श्रृंखला की स्थानीय और क्षेत्रीय उपलब्धता को सीमित करने का जोखिम लेती है (हेरेरो एट अल। 2017)।

3. 2.3 कृषि योग्य भूमि और पोषक तत्व

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

   2.3.1 भविष्यवाणियां

   यहां तक कि अधिक भोजन का उत्पादन करने की जरूरत है, कृषि प्रथाओं के लिए उपयोगी भूमि स्वाभाविक रूप से दुनिया की भूमि की सतह का लगभग 20 से 30% तक सीमित है। कृषि भूमि की उपलब्धता कम हो रही है, और उपयुक्त भूमि की कमी है जहां इसकी सबसे अधिक आवश्यकता है, यानी विशेष रूप से जनसंख्या केंद्रों के पास। मिट्टी में गिरावट इस गिरावट के लिए एक प्रमुख योगदान है और आम तौर पर दो तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है: विस्थापन (हवा और पानी का क्षरण) और आंतरिक मिट्टी रासायनिक और शारीरिक गिरावट (पोषक तत्वों और/या कार्बनिक पदार्थ, salinization, अम्लीकरण, प्रदूषण, संघनन और जलयोजन)। दुनिया भर में कुल प्राकृतिक और मानव प्रेरित मिट्टी गिरावट का आकलन परिभाषा, गंभीरता, समय, मिट्टी वर्गीकरण, आदि में परिवर्तनशीलता को देखते हुए कठिनाई से भरा है हालांकि, यह आम तौर पर सहमत है कि इसके परिणाम बड़े क्षेत्रों में शुद्ध प्राथमिक उत्पादन के नुकसान में हुई है (Esch एट अल। 2017), इस प्रकार कृषि योग्य और स्थायी रूप से फसल भूमि में बढ़ जाती है सीमित 13% 1990 के दशक के अंत तक 1960 के दशक से चार दशकों में (Bruinsma 2003)। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि उस समय की अवधि के दौरान जनसंख्या वृद्धि के संबंध में, प्रति व्यक्ति कृषि योग्य भूमि के बारे में 40% (Conforti 2011) की गिरावट आई है। 'कृषि योग्य भूमि' शब्द का अर्थ फसल उत्पादन का समर्थन करने के लिए पर्याप्त पोषक तत्वों की उपलब्धता है। पोषक तत्व की कमी का विरोध करने के लिए, दुनिया भर में उर्वरक की खपत 2002 में 90 किग्रा/हेक्टेयर से 2013 में 135 किलोग्राम तक बढ़ी है (पॉकेटबुक 2015)। फिर भी उर्वरकों के बढ़ते उपयोग अक्सर अल्गल बायोमास क्षय ऑक्सीजन की खपत और जलीय जीवन की जैव विविधता को सीमित करता है जब अल्गल खिलता है और eutrophication के कारण, जलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों (बेनेट एट अल. 2001) में समाप्त होने वाले नाइट्रेट और फॉस्फेट की ज्यादतियों में परिणाम है। लार्वा नाइट्रेट और फॉस्फेट प्रेरित पर्यावरणीय परिवर्तन वाटरशेड और तटीय क्षेत्रों में विशेष रूप से स्पष्ट हैं।

   नाइट्रोजन, पोटेशियम और फास्फोरस पौधों के विकास के लिए आवश्यक तीन प्रमुख पोषक तत्व हैं। हालांकि फॉस्फोरस उर्वरकों की मांग तेजी से बढ़ती जा रही है, रॉक फॉस्फेट भंडार सीमित हैं और अनुमान बताते हैं कि वे 50-100 वर्षों के भीतर समाप्त हो जाएंगे (कॉर्डेल एट अल। 2011; स्टीन 1998; वान Vuuren एट अल 2010)। इसके अतिरिक्त, मानवविज्ञानी नाइट्रोजन इनपुट से अधिक फॉस्फोरस सीमाओं की ओर स्थलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों को चलाने की उम्मीद है, हालांकि प्रक्रियाओं की बेहतर समझ महत्वपूर्ण है (देंग एट अल। 2017; गोल एट अल 2012; झू एट अल 2016)। वर्तमान में, कृषि में फास्फोरस के लिए कोई विकल्प नहीं हैं, इस प्रकार खनन फॉस्फेट (Sverdrup और Ragnarsdottir 2011) के प्रमुख उर्वरक इनपुट पर निर्भर करता है कि भविष्य कृषि उत्पादकता पर बाधाओं डाल। 'पी-विरोधाभास ', दूसरे शब्दों में, पी से अधिक पानी की गुणवत्ता में कमी, गैर-नवीकरणीय संसाधन के रूप में इसकी कमी के साथ, इसका मतलब है कि इसके उपयोग की रीसाइक्लिंग और दक्षता में पर्याप्त वृद्धि होनी चाहिए (लीनवेबर एट अल। 2018)।

   आधुनिक गहन कृषि प्रथाएं, जैसे कि जुताई की आवृत्ति और समय या नहीं-तक, जड़ी-बूटियों और कीटनाशकों का उपयोग करना, और सूक्ष्म पोषक तत्वों वाले कार्बनिक पदार्थों के कम जोड़ मिट्टी की संरचना और इसकी माइक्रोबियल जैव विविधता को बदल सकते हैं जैसे कि उर्वरकों के अतिरिक्त अब प्रति हेक्टेयर उत्पादकता बढ़ जाती है। यह देखते हुए कि भूमि के उपयोग में होने वाले बदलावों के परिणामस्वरूप मिट्टी के कार्बनिक कार्बन का नुकसान लगभग 8% होने का अनुमान है, और 2010 और 2050 के बीच होने वाले नुकसान का अनुमान 3.5 गुना है, यह माना जाता है कि मिट्टी के पानी की क्षमता और पोषक तत्व नुकसान जारी रहेगा, खासकर ग्लोबल वार्मिंग को ध्यान में रखते हुए (Esch et al 2017) । जाहिर है मानव जरूरतों को पूरा करने और जीवन का समर्थन करने के लिए जीवमंडल की क्षमता से समझौता नहीं करने के बीच व्यापार-नापसंद हैं (फोले एट अल 2005)। हालांकि, यह स्पष्ट है कि वर्तमान भूमि उपयोग प्रथाओं के संबंध में ग्रहों की सीमाओं को मॉडलिंग करते समय, एन और पी साइकिल चालन में सुधार करना आवश्यक है, मुख्य रूप से नाइट्रोजन और फास्फोरस उत्सर्जन और कृषि भूमि से अपवाह दोनों को कम करके, लेकिन यह भी बेहतर कब्जा और पुन: उपयोग (Conijn et al 2018)।

   2.3.2 एक्वापोनिक्स और पोषक तत्व

   एक्वापोनिक्स के प्रमुख लाभों में से एक यह है कि यह पोषक संसाधनों के रीसाइक्लिंग की अनुमति देता है। मछली घटक में पोषक तत्व इनपुट फ़ीड से निकला है, जिसकी संरचना लक्ष्य प्रजातियों पर निर्भर करती है, लेकिन जलीय कृषि में फ़ीड आम तौर पर इनपुट लागत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनती है और उत्पादन की कुल वार्षिक लागत से आधे से अधिक हो सकती है। कुछ एक्वापोनिक्स डिज़ाइनों में, बैक्टीरियल बायोमास को फीड के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, जहां बायोफ्लोक उत्पादन एक्वापोनिक सिस्टम को तेजी से आत्मनिर्भर करता है (पिन्हो एट अल। 2017)।

   ओपन-पिंजरे पेन या रेसवे से अपशिष्ट जल अक्सर जल निकायों में छुट्टी दी जाती है, जहां इसके परिणामस्वरूप पोषक प्रदूषण और बाद में यूट्रोफिकेशन होता है। इसके विपरीत, एक्वापोनिक सिस्टम अयोग्य मछली फ़ीड और मल से भंग पोषक तत्वों को लेते हैं, और सूक्ष्म जीवों का उपयोग करते हैं जो कार्बनिक पदार्थ को तोड़ सकते हैं, नाइट्रोजन और फॉस्फोरस को हाइड्रोपोनिक्स इकाई में पौधों द्वारा उपयोग के लिए जैव उपलब्ध रूपों में परिवर्तित कर सकते हैं। आर्थिक रूप से स्वीकार्य पौधों के उत्पादन के स्तर को प्राप्त करने के लिए, उपयुक्त माइक्रोबियल असेंबलियों की उपस्थिति पूरक पोषक तत्वों को जोड़ने की आवश्यकता को कम करती है जो नियमित रूप से स्टैंड-अलोन हाइड्रोपोनिक इकाइयों में उपयोग किए जाते हैं। इस प्रकार एक्वापोनिक्स एक निकट-शून्य निर्वहन प्रणाली है जो न केवल मछली और पौधे उत्पादन धाराओं से आर्थिक लाभ प्रदान करती है, बल्कि जलीय कृषि साइटों से पर्यावरण के हानिकारक निर्वहन दोनों में भी महत्वपूर्ण कटौती करती है। यह मिट्टी आधारित कृषि में उपयोग किए जाने वाले उर्वरकों से एन- और पी समृद्ध अपवाह की समस्या को भी समाप्त करता है। डिकॉप्टेड एक्वापोनिक सिस्टम में, एरोबिक या एनारोबिक बायोरिएक्टर्स का उपयोग हाइड्रोपोनिक उत्पादन (गॉडडेक एट अल। 2018) में बाद में उपयोग के लिए जैव उपलब्ध रूपों में महत्वपूर्ण मैक्रो- और सूक्ष्म पोषक तत्वों को ठीक करने और पुनर्प्राप्त करने के लिए भी किया जा सकता है (देखें चैप। 8)। इस तरह के रूप में रोमांचक नए घटनाक्रम, जिनमें से कई अब वाणिज्यिक उत्पादन के लिए महसूस किया जा रहा है, तेजी से पोषक तत्व वसूली के लिए अनुमति देकर परिपत्र अर्थव्यवस्था अवधारणा को परिष्कृत करने के लिए जारी है।

4. 2.4 कीट, खरपतवार और रोग नियंत्रण

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

   2.4.1 भविष्यवाणियां

   यह आम तौर पर मान्यता प्राप्त है कि रोगों का नियंत्रण, कीट और मातम उत्पादन नुकसान है कि खाद्य सुरक्षा की धमकी पर अंकुश लगाने का एक महत्वपूर्ण घटक है (कीटिंग एट अल. 2014)। वास्तव में, नुकसान में कटौती और उत्पादकता बढ़ाने के लिए एंटीबायोटिक दवाओं, कीटनाशकों, जड़ी-बूटियों और कवकनाशकों के उपयोग में वृद्धि ने बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में कृषि उत्पादन में नाटकीय वृद्धि की अनुमति दी है। हालांकि, इन प्रथाओं को भी समस्याओं के एक मेजबान से जोड़ा जाता है: मिट्टी और सिंचाई के पानी में लगातार कार्बनिक यौगिकों से प्रदूषण, मिट्टी में rhizobacterial और mycorrhizal गतिविधि में परिवर्तन, फसलों और पशुधन के प्रदूषण, प्रतिरोधी उपभेदों के विकास, परागण पर हानिकारक प्रभाव और एक मानव स्वास्थ्य जोखिम की एक विस्तृत श्रृंखला (Bringezu एट अल. 2014; Ehrlich और हार्टे 2015a; Eschh एट अल. 2017; एफएओ 2015b)। इन पदार्थों के उपयोग को कम करने वाले तरीकों से कीट, खरपतवार और रोग नियंत्रण से निपटने का उल्लेख विश्व की बढ़ती आबादी के लिए खाद्य सुरक्षा प्रदान करने के लिए लगभग हर कॉल में किया जाता है।

   2.4.2 कीट, मातम और रोगों का नियंत्रण

   जैव सुरक्षा उपायों के साथ एक बंद प्रणाली के रूप में, एक्वापोनिक प्रणालियों को पौधे के घटक में बहुत कम रासायनिक कीटनाशक अनुप्रयोगों की आवश्यकता होती है। यदि बीज और प्रत्यारोपण के शेयरों को सावधानी से नियंत्रित किया जाता है और निगरानी की जाती है, तो घास, कवक और बैक्टीरियल/अल्गल दूषित पदार्थों को हाइड्रोपोनिक इकाइयों में नियंत्रित किया जा सकता है, बल्कि मिट्टी-आधारित कृषि में प्रचलित जड़ी-बूटियों और कवकनाशकों के व्यापक निवारक अनुप्रयोग के बजाय लक्षित उपायों के साथ नियंत्रित किया जा सकता है। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी आगे बढ़ती जा रही है, सकारात्मक दबाव ग्रीनहाउस जैसे विकास कीट की समस्याओं को और कम कर सकते हैं (मायर और दोनों 2001)। कीट जोखिमों को कम करने के लिए डिजाइन की विशेषताएं रसायनों, श्रम, आवेदन समय और उपकरणों के मामले में लागत में कटौती कर सकती हैं, खासकर जब औद्योगिक पैमाने पर एक्वापोनिक्स सिस्टम का भूमि पदचिह्न छोटा होता है, और सिस्टम कॉम्पैक्ट और कसकर निहित होते हैं, जैसा कि समकक्ष खुले उत्पादन क्षेत्र की तुलना में सब्जी और पारंपरिक मिट्टी आधारित खेतों के फल फसलों।

   एक्वापोनिक सिस्टम में आरएएस का उपयोग भी खेती के शेयरों और जंगली आबादी के बीच रोग प्रसारण को रोकता है, जो प्रवाह और खुले शुद्ध कलम एक्वाकल्चर में एक दबाव चिंता का विषय है (पढ़ें एट अल. 2001; सैमुअल Fitwi एट अल 2012)। आम तौर पर आरएएस घटक में नियमित एंटीबायोटिक उपयोग की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि यह रोग परिचय के लिए कुछ उपलब्ध वैक्टर के साथ एक बंद प्रणाली है। इसके अलावा, एंटीमाइक्रोबायल्स और एंटीपारेसिटिक्स का उपयोग आम तौर पर निराश होता है, क्योंकि यह माइक्रोबायोटा के लिए हानिकारक हो सकता है जो कार्बनिक और अकार्बनिक कचरे को हाइड्रोपोनिक इकाई (जुंग एट अल। 2017) में पौधों के विकास के लिए प्रयोग करने योग्य यौगिकों में परिवर्तित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं। यदि बीमारी उभरती है, तो आसपास के वातावरण से मछली और पौधों दोनों की रोकथाम से परिशोधन और उन्मूलन अधिक प्रबंधनीय हो जाता है। हालांकि बंद सिस्टम स्पष्ट रूप से पूरी तरह से सभी रोग और कीट समस्याओं को कम नहीं करते हैं (Goddek एट अल। 2015), उचित जैव नियंत्रण उपायों जो पहले से ही स्टैंड-अलोन आरएएस और हाइड्रोपोनिक्स में अभ्यास कर रहे हैं, जोखिम में महत्वपूर्ण कटौती में परिणाम। इन मुद्दों पर बाद के अध्यायों में और विस्तार से चर्चा की जाती है (मछली के लिए, देखें चैप 6; पौधों के लिए, चैप। 14) ।

5. 2.5 जल संसाधन

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

   2.5.1 भविष्यवाणियां

   

   ** अंजीर 2.1** जल पदचिह्न (एल प्रति किलो)। आरएएस सिस्टम में मछली किसी भी खाद्य उत्पादन प्रणाली के कम से कम पानी का उपयोग करती है

   उर्वरक अनुप्रयोगों की आवश्यकता के अलावा, आधुनिक गहन कृषि प्रथाओं में जल संसाधनों पर उच्च मांग भी होती है। जैव रासायनिक प्रवाह (चित्र 2.1) में, पानी की कमी अब खाद्य उत्पादन को बाधित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण कारकों में से एक माना जाता है (Hoekstra एट अल। 2012; Porkka एट अल 2016)। जलवायु परिवर्तन के कारण स्थलीय जल उपलब्धता में अनुमानित वैश्विक जनसंख्या बढ़ जाती है और बदलाव, कृषि में पानी के अधिक कुशल उपयोग की मांग करती है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, द्वारा 2050, कुल कृषि उत्पादन का उत्पादन करने की आवश्यकता होगी 60% अधिक विश्व स्तर पर भोजन (Alexandratos और Bruinsma 2012), विकासशील देशों में एक अनुमान के अनुसार 100% अधिक, जनसंख्या वृद्धि और जीवन स्तर के मानकों के लिए बढ़ती उम्मीदों के आधार पर (Alexandratos और Bruinsma 2012; डब्ल्यूएचओ 2015)। दुनिया के कुछ क्षेत्रों में अकाल, साथ ही कुपोषण और छिपी भूख, इंगित करता है कि भोजन की मांग और उपलब्धता के बीच संतुलन पहले से ही महत्वपूर्ण स्तर तक पहुंच चुका है, और यह कि भोजन और जल सुरक्षा सीधे जुड़े हुए हैं (मैकनील एट अल। 2017)। जलवायु परिवर्तन भविष्यवाणियों में कम मीठे पानी की उपलब्धता का सुझाव है, और इक्कीसवीं सदी के अंत तक कृषि पैदावार में इसी कमी (मिश्रा 2014)।

   कृषि क्षेत्र वर्तमान में दुनिया भर में ताजे पानी के उपयोग का लगभग 70% हिस्सा लेता है, और दुनिया के सबसे कम विकसित देशों में निकासी दर 90% से भी अधिक है। उम्मीद की जनसंख्या वृद्धि के कारण अगले 25 वर्षों में पानी की कमी में वृद्धि होगी (कॉनर एट अल। 2017; Esch et al. 2017), लगभग सभी देशों के लिए निकट भविष्य में पानी की उपलब्धता में गिरावट की भविष्यवाणी नवीनतम मॉडलिंग के साथ (Distefano और केली 2017)। संयुक्त राष्ट्र ने भविष्यवाणी की है कि व्यापार के रूप में सामान्य प्रथाओं की खोज के परिणामस्वरूप 2030 (जल 2015) तक 40% का वैश्विक जल घाटा होगा। इस संबंध में, सिंचाई के लिए भूजल की आपूर्ति समाप्त हो जाती है या दूषित हो जाती है, और शुष्क क्षेत्रों में जलवायु परिवर्तन के कारण सूखे और पानी की कमी का अनुभव होता है, कृषि उत्पादन के लिए पानी तेजी से मूल्यवान हो जाएगा (एहर्लिच और हार्टे 2015 ए)। जल संसाधनों की बढ़ती कमी न केवल मानव खपत के लिए जल सुरक्षा से समझौता करती है बल्कि वैश्विक खाद्य उत्पादन (मैकनील एट अल 2017) भी है। यह देखते हुए कि वर्तमान में अपेक्षाकृत पर्याप्त जल संसाधन वाले क्षेत्रों में भी पानी की कमी की उम्मीद है, कम पानी इनपुट आवश्यकताओं के साथ कृषि तकनीकों को विकसित करना और बेहतर पुन: उपयोग (एफएओ 2015 ए) के माध्यम से अपशिष्ट जल के पारिस्थितिक प्रबंधन में सुधार करना महत्वपूर्ण है।

   2017 के लिए संयुक्त राष्ट्र विश्व जल विकास रिपोर्ट (कॉनर एट अल। 2017) अपशिष्ट जल पर ऊर्जा, पोषक तत्वों और अन्य उपयोगी उप-उत्पादों के एक अप्रयुक्त स्रोत के रूप में केंद्रित है, न केवल मानव और पर्यावरण स्वास्थ्य के लिए बल्कि भोजन और ऊर्जा सुरक्षा के साथ-साथ जलवायु परिवर्तन शमन के लिए भी प्रभाव। यह रिपोर्ट एक परिपत्र अर्थव्यवस्था के भीतर जल पुन: उपयोग प्राप्त करने के लक्ष्य के साथ कानूनी और नियामक ढांचे, वित्तपोषण तंत्र और अपशिष्ट जल उपचार की सामाजिक स्वीकार्यता में वृद्धि के साथ उचित और किफायती प्रौद्योगिकियों की मांग करती है। रिपोर्ट में 2016 के विश्व आर्थिक मंच की रिपोर्ट भी शामिल है जो अगले 10 वर्षों में उच्चतम चिंता का वैश्विक जोखिम के रूप में जल संकट को सूचीबद्ध करता है।

   पानी के उपयोग पर नीति विकास को सूचित करने के लिए ताजे पानी के संसाधनों के उपयोग के उपाय के रूप में पानी के पदचिह्न की अवधारणा को आगे रखा गया है। एक पानी के पदचिह्न में तीन घटक होते हैं: (1) नीला पानी, जिसमें उत्पादों को बनाने या वाष्पीकरण के माध्यम से भस्म होने वाली सतह और भूजल शामिल होते हैं, (2) हरा पानी जो विशेष रूप से फसल उत्पादन में उपयोग किया जाता है और (3) ग्रे पानी, जो प्रदूषित है लेकिन अभी भी मौजूदा पानी के भीतर है गुणवत्ता मानकों (Hoekstra और Mekonnen 2012)। इन लेखकों ने दुनिया भर के देशों के पानी के पैरों के निशान को मैप किया और पाया कि कृषि उत्पादन वैश्विक मीठे पानी के उपयोग के 92% के लिए खातों, और औद्योगिक उत्पादन कुल का 4.4% का उपयोग करता है, जबकि घरेलू पानी केवल 3.6%। इससे पानी की उपलब्धता के बारे में चिंताएं बढ़ जाती हैं और इसके परिणामस्वरूप सार्वजनिक शिक्षा के प्रयासों का उद्देश्य विभिन्न प्रकार के भोजन, साथ ही राष्ट्रीय कमजोरियों का उत्पादन करने के लिए आवश्यक पानी की मात्रा के बारे में जागरूकता बढ़ाने के उद्देश्य से किया गया है, खासकर उत्तरी अफ्रीका और मध्य पूर्व के पानी के दुर्लभ देशों में।

   2.5.2 एक्वापोनिक्स और जल संरक्षण

   तुलनात्मक उत्पादकता की आर्थिक अवधारणा माल या सेवाओं की एक इकाई बनाने के लिए आवश्यक संसाधन की सापेक्ष मात्रा को मापता है। जब संसाधन इनपुट की आवश्यकता माल और सेवाओं की प्रति इकाई कम होती है तो दक्षता को आम तौर पर अधिक माना जाता है। हालांकि, जब पर्यावरण संदर्भ में पानी के उपयोग की दक्षता की जांच की जाती है, तो पानी की गुणवत्ता को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए, क्योंकि पानी की गुणवत्ता को बनाए रखने या बढ़ाने से उत्पादकता भी बढ़ जाती है (हैम्डी 2007)।

   पानी की कमी की बढ़ती समस्या विशेष रूप से शुष्क और अर्ध क्षेत्रों में जल उपयोग की क्षमता में सुधार की मांग करती है, जहां कृषि के लिए पानी की उपलब्धता, और निर्वहन की पानी की गुणवत्ता, खाद्य उत्पादन में महत्वपूर्ण कारक हैं। इन क्षेत्रों में, एक्वापोनिक इकाइयों में पानी की पुनरावृत्ति 95 - 99% (डाल्सगार्ड एट अल 2013) की उल्लेखनीय जल पुन: उपयोग दक्षता प्राप्त कर सकती है। पानी की मांग भी कम से कम 100 एल/किलो मछली काटा जाता है, और फसलों के उत्पादन के लिए प्रणाली के भीतर पानी की गुणवत्ता बनाए रखा जाता है (Goddek एट अल. 2015)। जाहिर है, पानी के नुकसान को कम करने के लिए इस तरह के सिस्टम का निर्माण और संचालन किया जाना चाहिए; उन्हें पौधों को मछली के पानी के अनुपात को भी अनुकूलित करना चाहिए, क्योंकि यह अनुपात जल पुन: उपयोग दक्षता को अधिकतम करने और अधिकतम पोषक तत्व रीसाइक्लिंग सुनिश्चित करने में बहुत महत्वपूर्ण है। मॉडलिंग एल्गोरिदम और तकनीकी समाधान अलग-अलग इकाइयों में सुधार को एकीकृत करने के लिए विकसित किए जा रहे हैं, और पानी को प्रभावी ढंग से और कुशलता से प्रबंधित करने के तरीके को बेहतर ढंग से समझने के लिए (Vilbergsson एट अल 2016)। अधिक जानकारी चैप्स में प्रदान की जाती है। 9 और 11।

   मिट्टी, पानी और पोषक तत्वों की आवश्यकताओं के प्रकाश में, एक्वापोनिक प्रणालियों का पानी पदचिह्न पारंपरिक कृषि की तुलना में काफी बेहतर है, जहां कृषि योग्य भूमि की उपलब्धता के साथ पानी की गुणवत्ता और मांग, उर्वरकों और सिंचाई की लागत विस्तार के लिए सभी बाधाएं हैं (चित्र 2.1)।

   ** **

   ** अंजीर 2.2** खाद्य रूपांतरण अनुपात (एफसीआर) खाद्य वजन के लिए प्रति किलोग्राम फीड और किलोग्राम फीड के रूप में आधारित है। केवल कीड़े, जो दुनिया के कुछ हिस्सों में पूरी तरह से खाए जाते हैं, मछली की तुलना में बेहतर एफसीआर है

6. 2.6 भूमि उपयोग

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

   2.6.1 भविष्यवाणियां

   विश्व स्तर पर, भूमि आधारित फसलों और चरागाह कुल उपलब्ध भूमि का लगभग 33% कब्जा कर लेते हैं, और 2000 और 2050 के बीच कृषि उपयोगों के लिए विस्तार का अनुमान है 7- 31% (स्रोत और अंतर्निहित मान्यताओं के आधार पर 350-1500 म्हा), अक्सर जंगलों और झीलों की कीमत पर (ब्रिंगजू एट अल। 2014)। हालांकि वर्तमान में अभी भी भूमि को 'अच्छा' या 'सीमांत' के रूप में वर्गीकृत किया गया है जो बारिश से खिलाया कृषि के लिए उपलब्ध है, इसके महत्वपूर्ण हिस्से बाजारों से दूर हैं, बुनियादी ढांचे की कमी है या स्थानिक रोग, अनुपयुक्त इलाके या अन्य स्थितियां हैं जो विकास क्षमता को सीमित करती हैं। अन्य मामलों में, शेष भूमि पहले से ही संरक्षित, वन या अन्य उपयोगों के लिए विकसित कर रहे हैं (Alexandratos और Bruinsma 2012)। इसके विपरीत, सूखी भूमि पारिस्थितिक तंत्र, सतत विकास पर संयुक्त राष्ट्र के आयोग में परिभाषित शुष्क, अर्ध और शुष्क पनडुब्बी क्षेत्रों के रूप में परिभाषित किया गया है, जो आम तौर पर कम उत्पादकता रखते हैं, उन्हें रेगिस्तान से खतरा होता है और इसलिए कृषि विस्तार के लिए अनुपयुक्त होता है लेकिन फिर भी लाखों लोग रहते हैं करीब निकटता (2007 आर्थिक) में। ये तथ्य बाजारों के करीब खाद्य उत्पादन की अधिक टिकाऊ गहनता की आवश्यकता को इंगित करते हैं, अधिमानतः बड़े पैमाने पर अनुत्पादक भूमि पर जो मिट्टी आधारित खेती के लिए उपयुक्त नहीं हो सकती हैं।

   कृषि इनपुट क्षमता में योगदान देने वाले दो सबसे महत्वपूर्ण कारकों को कुछ विशेषज्ञों द्वारा माना जाता है (i) उन क्षेत्रों में खाद्य उत्पादन का स्थान जहां जलवायु (और मिट्टी) की स्थिति स्वाभाविक रूप से क्षमता में वृद्धि होती है और (ii) कृषि उत्पादन के पर्यावरणीय प्रभावों में कटौती (माइकल और डेविड 2017)। प्रति हेक्टेयर उत्पादन के गहनता के माध्यम से प्राप्त खेती वाले बायोमास की आपूर्ति में वृद्धि होनी चाहिए, जिसमें कम पर्यावरणीय बोझ (उदा। मिट्टी की संरचना, पोषक तत्व नुकसान, विषाक्त प्रदूषण का क्षरण) होता है। दूसरे शब्दों में, नकारात्मक पर्यावरणीय प्रभावों को कम करते समय कुशल खाद्य उत्पादन का पदचिह्न कम होना चाहिए।

   2.6.2 एक्वापोनिक्स और भूमि उपयोग

   एक्वापोनिक प्रोडक्शन सिस्टम बेकार हैं और मछली और पौधों दोनों की खेती के लिए आवश्यक पोषक तत्वों को रीसायकल करने का प्रयास करते हैं, जिससे पौधों के उर्वरकों की आवश्यकता को कम करने या खत्म करने के लिए मछली फ़ीड और कचरे से जैविक पदार्थ में पोषक तत्वों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, इस तरह के सिस्टम में, मेरा, प्रक्रिया, भंडार और परिवहन फॉस्फेट या पोटाश युक्त उर्वरकों के लिए भूमि का उपयोग अनावश्यक हो जाता है, इस प्रकार इन उर्वरकों के लिए निहित लागत, और आवेदन की लागत को नष्ट करने के लिए aso।

   एक्वापोनिक्स उत्पादन न केवल पानी के उपयोग की दक्षता में योगदान देता है (संप्रदाय 2.5.2) बल्कि उत्पादन के लिए आवश्यक भूमि पदचिह्न को कम करके कृषि इनपुट दक्षता के लिए भी योगदान देता है। उदाहरण के लिए सुविधाएं, गैर-योग्य भूमि और उपनगरीय या शहरी क्षेत्रों में बाजारों के करीब स्थित हो सकती हैं, इस प्रकार ग्रामीण खेतों से जुड़े कार्बन पदचिह्न को कम कर सकते हैं और शहर के बाजारों में उत्पादों के परिवहन को कम कर सकते हैं। छोटे पदचिह्न के साथ, उत्पादन क्षमता अन्यथा अनुत्पादक क्षेत्रों जैसे छतों या पुरानी फैक्ट्री साइटों पर स्थित हो सकती है, जो भूमि अधिग्रहण लागत को भी कम कर सकती है यदि उन क्षेत्रों को आवास या खुदरा व्यवसायों के लिए अनुपयुक्त माना जाता है। एक्वापोनिक्स में उच्च गुणवत्ता वाले प्रोटीन और सब्जियों के उत्पादन के लिए एक छोटा पदचिह्न पारंपरिक कृषि के लिए पारिस्थितिक रूप से मूल्यवान प्राकृतिक और अर्ध-प्राकृतिक क्षेत्रों को साफ़ करने से भी दबाव ले सकता है।

7. 2.7 ऊर्जा संसाधन

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

   2.7.1 भविष्यवाणियां

   जैसे-जैसे मशीनीकरण विश्व स्तर पर फैलता है, ओपन-फील्ड गहन कृषि तेजी से बिजली कृषि मशीनरी और उर्वरकों के साथ-साथ कृषि उत्पादों के परिवहन के साथ-साथ प्रसंस्करण, पैकेजिंग और भंडारण के लिए उपकरण चलाने के लिए जीवाश्म ईंधन पर भारी निर्भर करती है। 2010 में, ओईसीडी अंतर्राष्ट्रीय ऊर्जा एजेंसी ने भविष्यवाणी की कि वैश्विक ऊर्जा खपत 2035 तक 50% तक बढ़ेगी; एफएओ ने यह भी अनुमान लगाया है कि वैश्विक ऊर्जा खपत का 30% खाद्य उत्पादन और इसकी आपूर्ति श्रृंखला (एफएओ 2011) के लिए समर्पित है। जीवाश्म ईंधन (जीवन चक्र विश्लेषण में लगभग 14%) से जुड़े ग्रीनहाउस गैस (GHG) उत्सर्जन उर्वरक निर्माण (16%) और औसत मिट्टी (44%) (केमार्गो एट अल. 2013) से नाइट्रस ऑक्साइड से उन लोगों को जोड़ा गया, सभी खेती के पर्यावरणीय प्रभावों के लिए काफी योगदान करते हैं। जीवाश्म ईंधन को बदलने के लिए फसल आधारित जैव ईंधन (जैसे इथेनॉल के लिए मक्का) का उत्पादन करने के लिए इक्कीसवीं सदी में एक प्रवृत्ति कृषि उत्पादन के लिए वर्षावन, peatlands, savannas और घास के मैदानों के समाशोधन पर दबाव बढ़ गया है। हालांकि, अध्ययन इस तरह के प्रथाओं से 'कार्बन देब' के निर्माण को इंगित करते हैं, क्योंकि COSUB2/SUB की समग्र रिलीज जीवाश्म ईंधन (Fargione et al. 2008) को विस्थापित करके प्रदान किए गए जीएचजी में कटौती से अधिक है। यकीनन एक समान कार्बन ऋण मौजूद है जब जीवाश्म ईंधन पर निर्भर करता है कि पारंपरिक कृषि के माध्यम से खाद्य फसलों को बढ़ाने के लिए भूमि समाशोधन।

   कृषि उत्पादन प्रणालियों के तुलनात्मक विश्लेषण में, मत्स्य पालन और पुनर्संचारी जलीय कृषि प्रणालियों (आरएएस) को गैर-ट्राउलिंग मत्स्य पालन और गैर-रास (पेन, रेसवे) जलीय कृषि के 2-2.5 गुना उत्सर्जित करने के लिए पाया गया। आरएएस में, ये ऊर्जा आवश्यकताएं मुख्य रूप से पंप और फिल्टर (माइकल और डेविड 2017) के कामकाज से संबंधित हैं। इसी तरह, ग्रीनहाउस उत्पादन प्रणाली ओपन-फील्ड फसल उत्पादन की तुलना में तीन गुना अधिक जीएचजी का उत्सर्जन कर सकती है यदि इष्टतम श्रेणियों (आईबीआईडी) के भीतर गर्मी और प्रकाश बनाए रखने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। हालांकि, ये जीएचजी आंकड़े गैर-आरएएस प्रणालियों के अन्य पर्यावरणीय प्रभावों को ध्यान में नहीं रखते हैं, जैसे कि यूट्रोफिकेशन या जंगली स्टॉक में संभावित रोगज़नक़ों के हस्तांतरण। न ही वे जीएचजी को ओपन-फील्ड खेती में उपयोग किए जाने वाले जड़ी-बूटियों और कीटनाशकों के उत्पादन, परिवहन और आवेदन से नहीं मानते हैं, न ही संबंधित पशुधन उत्पादन से मीथेन और नाइट्रस ऑक्साइड, जिनमें से दोनों में 100 साल का ग्रीनहाउस वार्मिंग क्षमता (जीडब्ल्यूपी) 25 और 298 बार COSUB2/SUB की है, क्रमशः (केमार्गो एट अल। 2013; एग्लस्टन एट अल 2006)।

   वर्तमान और भविष्य की ऊर्जा खपत और खाद्य उत्पादन से जुड़े जीएचजी उत्सर्जन के इन जबरदस्त अनुमानों ने नए मॉडलिंग और दृष्टिकोण को प्रेरित किया है, उदाहरण के लिए, संप्रदाय 2.1 में उल्लिखित संयुक्त राष्ट्र के जल-खाद्य-ऊर्जा नेक्सस दृष्टिकोण। संयुक्त राष्ट्र के सतत विकास लक्ष्यों ने खाद्य असुरक्षा के प्रमुख चालक के रूप में ऊर्जा की कीमतों में उतार-चढ़ाव के लिए खाद्य उत्पादन की भेद्यता को इंगित किया है। इसने ऊर्जा क्षमता में सुधार, अक्षय ऊर्जा स्रोतों का उपयोग बढ़ाने और खाद्य और ऊर्जा उत्पादन (एफएओ 2011) के एकीकरण को प्रोत्साहित करने पर जोर देने के साथ कृषि खाद्य प्रणाली 'ऊर्जा स्मार्ट' बनाने के प्रयासों को प्रेरित किया है।

   2.7.2 एक्वापोनिक्स और ऊर्जा संरक्षण

   एक्वापोनिक सिस्टम ऑपरेशंस में तकनीकी प्रगति अक्षय स्रोतों से उत्पन्न बिजली का उपयोग करके पंप, फिल्टर और ताप/शीतलन उपकरणों से कार्बन ऋण को कम करने के लिए तेजी से 'ऊर्जा स्मार्ट' की ओर बढ़ रही है। समशीतोष्ण अक्षांशों में भी, कई नए डिज़ाइन मछली टैंकों और ग्रीनहाउस को गर्म करने और ठंडा करने में शामिल ऊर्जा को पूरी तरह से पुन: एकीकृत करने की अनुमति देते हैं, जैसे कि इन प्रणालियों को सौर सरणी से परे इनपुट की आवश्यकता नहीं होती है या एक्वाकल्चर-व्युत्पन्न कीचड़ के जीवाणु बायोगैस उत्पादन से उत्पन्न विद्युती/गर्मी (ईजेबुइरो और कोरनर 2017; गोडडेक और केसमैन 2018; क्लोस एट अल 2015; योगेव एट अल 2016)। इसके अलावा, एक्वापोनिक सिस्टम नाइट्रस ऑक्साइड को नाइट्रोजन गैस में बदलने के लिए माइक्रोबियल डिनिट्रिफिकेशन का उपयोग कर सकते हैं यदि कचरे से पर्याप्त कार्बन स्रोत उपलब्ध हैं, जैसे कि हेटरोट्रोफिक और फैकल्टेटिव एनारोबिक बैक्टीरिया अतिरिक्त नाइट्रेट को नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित कर सकते हैं (वान रिजन एट अल। 2006)। जैसा कि [संप्रदाय 2.7.1](#271 -भविष्यवाणियां) में उल्लेख किया गया है, नाइट्रस ऑक्साइड एक शक्तिशाली जीएचजी है और बंद एक्वापोनिक्स सिस्टम में पहले से मौजूद सूक्ष्मजीव नाइट्रोजन गैस में इसके रूपांतरण की सुविधा प्रदान कर सकते हैं।

8. 2.8 सारांश

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

   चूंकि मानव आबादी में वृद्धि जारी है, दुनिया भर में उच्च गुणवत्ता वाले प्रोटीन की मांग बढ़ रही है। मांस स्रोतों की तुलना में, मछली को प्रोटीन का विशेष रूप से स्वस्थ स्रोत के रूप में व्यापक रूप से पहचाना जाता है। विश्व खाद्य आपूर्ति के संबंध में, जलीय कृषि अब कब्जा मत्स्य पालन (एफएओ 2016) की तुलना में अधिक मछली प्रोटीन प्रदान करता है। विश्व स्तर पर, मानव प्रति व्यक्ति मछली की खपत 3.2% (1961 -2013) की वार्षिक औसत दर से बढ़ती जा रही है, जो जनसंख्या वृद्धि की दर से दोगुनी है। 1974 से 2013 की अवधि में, जैविक रूप से unsustainable 'overfishing' 22% की वृद्धि हुई है। इसी अवधि के दौरान, मत्स्य पालन को पूरी तरह से शोषित करने के लिए समझा जाता है, उस से पकड़ में 26% की कमी आई है। इसलिए एक्वाकल्चर बाजार की मांग में वृद्धि को पूरा करने के लिए एकमात्र संभावित समाधान प्रदान करता है। अब यह सबसे तेजी से बढ़ते खाद्य क्षेत्र है और इसलिए खाद्य सुरक्षा का एक महत्वपूर्ण घटक है (ibid।)

   वैश्विक आबादी 2050 तक 8.3-10.9 अरब लोगों तक पहुंचने का अनुमान है (ब्रिंगज़ू एट अल। 2014), जलीय कृषि और कृषि क्षेत्रों के सतत विकास के लिए उत्पादन दक्षता के मामले में अनुकूलन की आवश्यकता है, लेकिन सीमित संसाधनों के उपयोग में भी कटौती, विशेष रूप से, पानी, भूमि और उर्वरकों। एक्वापोनिक्स के लाभ न केवल भूमि, जल और पोषक तत्वों के संसाधनों के कुशल उपयोगों से संबंधित हैं बल्कि बायोगैस और सौर ऊर्जा जैसे स्मार्ट ऊर्जा अवसरों के बढ़ते एकीकरण की अनुमति भी देते हैं। इस संबंध में, एक्वापोनिक्स उच्च गुणवत्ता वाली मछली प्रोटीन और सब्जियों दोनों के उत्पादन के लिए एक आशाजनक तकनीक है जो काफी कम भूमि, कम ऊर्जा और कम पानी का उपयोग कर सकती है जबकि पारंपरिक खाद्य उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले रासायनिक और उर्वरक इनपुट को भी कम कर सकती है।