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संरचना और डिजाइन
एक्वापोनिक सिस्टम के बहुमत एक ही बुनियादी डिजाइन या “संचालन के क्रम” (चित्रा 1) का पालन करते हैं। एक्वापोनिक सिस्टम के मुख्य घटक एक मछली संस्कृति टैंक, ठोस निस्पंदन, जैविक निस्पंदन, हाइड्रोपोनिक घटक और सिंप हैं। ठोस और जैविक निस्पंदन को या तो जोड़ा जा सकता है (उदा। मीडिया आधारित प्रणाली) या विभिन्न इकाइयों में अलग किया जा सकता है (उदा। गहरी जल संस्कृति)।

- [2.1 मछली संस्कृति] (./2.1--संस्कृति.md)
- [2.2 ठोस निस्पंदन] (./2.2-solids-filtration.md)
- [2.3 जैविक निस्पंदन] (./2.3-biological-filtration.md)
- [2.4 प्लांट कल्चर या हाइड्रोपोनिक सबसिस्टम] (./2.4-पौधे-संस्कृति-या-हाइड्रोपोनिक-सबसिस्टम.md)
- [2.5 संक्षेप] (./2.5-sump.md)
- स्रोत: जेनेले हैगर, लेह एन ब्राइट, जोश डसी, जेम्स टिडवेल 2021। केंटकी स्टेट यूनिवर्सिटी। Aquaponics उत्पादन मैनुअल: उत्पादकों के लिए एक व्यावहारिक पुस्तिका। *
Kentucky State University — Janelle Hager, Leigh Anne Bright, Josh Dusci, and James Tidwell.
इस पुस्तकालय संस्करण को मूल स्रोत से पुनः स्वरूपित और समेकित किया गया है।
2.1 मछली संस्कृति
Original publication · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित · Kentucky State University

एक्वापोनिक्स के लिए मछली टैंक आकार, आकार और सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला में आते हैं, चयन के साथ बड़े पैमाने पर संस्कृति प्रजातियों पर आधारित होते हैं। बड़े सिस्टम के बहुमत दौर टैंक है कि या तो एक फ्लैट का उपयोग करें- या शंकु नीचे। स्पर्शरेखा प्रवाह का उपयोग गोल टैंक (चित्रा 2) में उपयोग किए जाने पर मृत क्षेत्रों को रोक देगा। शंकु के नीचे टैंक ठोस को नीचे (शंकु में) पर ध्यान केंद्रित करने और सिस्टम से आसानी से प्लावित करने की अनुमति देते हैं। फ्लैट-नीचे टैंक अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध हैं, लेकिन ठोस हटाने के लिए टैंक के नीचे फैले जैविक सामग्री को उचित हटाने को सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त कदम की आवश्यकता होती है।
स्क्वायर टैंक भी ठोस या मलबे कोनों में व्यवस्थित कर सकते हैं के रूप में अतिरिक्त सफाई की आवश्यकता हो सकती (Somerville et al. 2014)। मछली संस्कृति टैंकों के लिए आकार का आकार आरएएस सिद्धांतों का पालन करता है, जिसमें 3:1 चौड़ाई ऊंचाई अनुपात उचित जल आंदोलन और प्रवाह के लिए आदर्श है। मछली टैंक आम तौर पर प्रणाली के उच्चतम बिंदु हैं और ठोस निस्पंदन घटक के लिए गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से पानी बहता है।
वाणिज्यिक-ग्रेड टैंक आमतौर पर उच्च घनत्व वाले पॉलीथीन (एचडीपीई) प्लास्टिक या शीसे रेशा जैसे मजबूत, यूवी स्थिर सामग्री से बने होते हैं। छोटे पैमाने पर या सीमित संसाधनों वाले क्षेत्रों में, इंटरमीडिएट बल्क कंटेनर (आईबीसी) या पंक्तिबद्ध सीमेंट ट्रूज का उपयोग किया जा सकता है। खाद्य ग्रेड और यूवी प्रतिरोधी सामग्री आवश्यक हैं क्योंकि कई पुनर्व्यवस्थित टैंकों ने रसायन या खतरनाक सामग्री आयोजित की हो सकती है, जिससे उन्हें खपत के लिए अनुपयुक्त मछली मिलती है।
- स्रोत: जेनेल हैगर, लेह एन ब्राइट, जोश डसी, जेम्स टिडवेल 2021। केंटकी स्टेट यूनिवर्सिटी। Aquaponics उत्पादन मैनुअल: उत्पादकों के लिए एक व्यावहारिक पुस्तिका। *
2.2 ठोस निस्पंदन
Original publication · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित · Kentucky State University
प्रभावी ठोस निस्पंदन एक अच्छी तरह से कार्य प्रणाली और संभावित रूप से सबसे महत्वपूर्ण पहलू के लिए एक महत्वपूर्ण घटक है क्योंकि यह अन्य सभी प्रक्रियाओं की दक्षता को प्रभावित करता है। ठोस ज्यादातर uneaten फ़ीड, मछली अपशिष्ट, और बैक्टीरिया बायोफिल्म्स (निलंबित ठोस के रूप में वर्गीकृत) (Timmons और Ebeling 2013) से उत्पादित कर रहे हैं। अपशिष्ट नहीं हटाया जाता है, तो यह पौधों की जड़ों (पोषक तत्वों के तेज को रोकने) पर व्यवस्थित कर सकते हैं, कम पानी के प्रवाह के क्षेत्रों में एकत्र (खराब पानी की गुणवत्ता में जिसके परिणामस्वरूप), हानिकारक गैस के निर्माण के कारण, और अवरुद्ध पाइप (पर्याप्त जल प्रवाह को रोकने) (Somerville et al 2014)।
ठोस निस्पंदन का उपयोग गुणवत्ता और फ़ीड प्रणाली में प्रवेश की मात्रा पर निर्भर करता है, सभी डिजाइन आरएएस प्रौद्योगिकी से सीधे आने के साथ। ठोस निस्पंदन की दो मुख्य श्रेणियां अवसादन और यांत्रिक निस्पंदन (लेनर्ड 2012) हैं।
_Sedimentation: _ अवसादन गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से पानी के स्तंभ से निपटने वाले ठोस पदार्थों को संदर्भित करता है, जो स्पष्टीकरण में होता है। स्पष्टीकरण, या (ठोस हटाने) डिज़ाइन में बाफल्स, रेडियल फ्लो फिल्टर, और घुमावदार विभाजक (चित्रा 3 ए, बी, सी) शामिल हैं। रेडियल फ्लो सेपरेटर का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है और आरएएस (डेविडसन और समरफेल्ट 2005) में एक ज़ुल्फ़ फिल्टर की तुलना में दुर्लभ ठोस पदार्थों को हटाने में अधिक प्रभावी दिखाया गया है। बाधक और भंवर स्पष्टीकरण ठोस हटाने दक्षता (Danaher et al 2013) में समान हैं। निर्माण सामग्री के लिए सिफारिशें ऊपर वर्णित मछली टैंकों का पालन करती हैं।

प्रभावी ठोस हटाने के लिए स्पष्टीकरण और उचित जल प्रवाह दर का उचित आकार आवश्यक है। यदि अविभाज्य ठोस पदार्थों को हटाने के लिए पूरी तरह से स्पष्टीकरण पर भरोसा करते हैं, तो 30 मिनट की अवधारण समय की आवश्यकता होती है। इसका मतलब यह है कि गुरुत्वाकर्षण के माध्यम से व्यवस्थित होने वाले अधिकांश ठोस 30 मिनट के भीतर ऐसा करेंगे। छोटे टैंकों के लिए 5 गैलन प्रति मिनट की जल प्रवाह दर और बड़े टैंकों के लिए 25 गैलन प्रति मिनट का उपयोग निस्पंदन टैंक के आकार की गणना करने के लिए किया जाना चाहिए। निस्पंदन जो अंडर-आकार (या प्रवाह दर जो बहुत तेज है) मछली के ठोस पदार्थों को हटाने के लिए पर्याप्त नहीं होगी, जिसके परिणामस्वरूप सिस्टम में संचय आगे बढ़ जाएगा। इसी तरह, घटक oversizing आदर्श नहीं है क्योंकि यह अग्रिम लागत बढ़ जाती है, सुविधा में एक बड़ा पदचिह्न की आवश्यकता होती है, और अक्षम निर्वहन के माध्यम से अधिक मात्रा में पानी का उपयोग होता है।

क्लैरिफायर केवल पानी में बड़े ठोस कणों को हटा देंगे, जो ठोस पदार्थ छोड़ते हैं जो पानी से बाहर निकलने के लिए बहुत छोटे होते हैं (Summerfelt et al. 2001)। इन निलंबित ठोस हटा दिया जाना चाहिए। वर्जिन द्वीप समूह विश्वविद्यालय द्वारा लोकप्रिय बनाया गया एक अभ्यास बगीचे नेटिंग (चित्रा 4) से भरे टैंकों के माध्यम से स्पष्टीकरण से पानी का निर्देशन कर रहा है। जाल सामग्री ठीक ठोस जाल, स्वच्छ पानी सतह से स्किम्ड किया जा करने के लिए अनुमति देता है। निलंबित ठोस हटाने के लिए अन्य विकल्प ठीक जाल बैग, महिलाओं के स्टॉकिंग्स, फ़िल्टर पैड और अन्य हैं। स्पष्टीकरण में दुर्लभ ठोस पदार्थों को प्रभावी ढंग से हटाया नहीं जाता है, तो ये आइटम जल्दी से भरा हो सकते हैं।

_यांत्रिक पृथक्करण: _ यांत्रिक जुदाई एक स्क्रीन या मीडिया (Lennard 2012) के माध्यम से ठोस पदार्थों के सक्रिय हटाने है।
ये फिल्टर बेहद कुशल हैं, 50 माइक्रोन से बड़े ठोस पदार्थ को हटाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनकी सुविधाजनक स्वचालित बैकवाश सुविधा के कारण सफाई और रखरखाव पर कम समय लगता है। इन फ़िल्टरों के उदाहरणों में ड्रम फ़िल्टर (चित्रा 5 ए) और एक दबाव मनका फ़िल्टर (चित्रा 5 बी) शामिल है।

मैकेनिकल फिल्टर में एक उच्च मूल्य टैग होता है, जो अक्सर उन्हें छोटे पैमाने पर चिकित्सकों के लिए निषेधात्मक बनाता है। इसके अलावा, उन्हें संचालित करने के लिए और अधिक उन्नत ज्ञान की आवश्यकता होती है और विकासशील देशों में प्राप्त करना मुश्किल होता है। इस प्रकार का निस्पंदन एक बड़े, डिकॉप्टेड एक्वापोनिक सिस्टम या उन लोगों के लिए उपयुक्त होगा जो मछली उत्पादन पर उनके अधिकांश ऑपरेशन पर ध्यान केंद्रित करते हैं।
- स्रोत: जेनेले हैगर, लेह एन ब्राइट, जोश डसी, जेम्स टिडवेल 2021। केंटकी स्टेट यूनिवर्सिटी। Aquaponics उत्पादन मैनुअल: उत्पादकों के लिए एक व्यावहारिक पुस्तिका। *
2.3 जैविक निस्पंदन
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जैविक निस्पंदन नाइट्राइट (NO~ 2 ~) में अमोनिया (एनएच ~ 3 ~ और एनएच ~ 4 ~ +) के टूटने को संदर्भित करता है और फिर स्वाभाविक रूप से, नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया द्वारा नाइट्रेट (नं ~ 3 ~) में आगे बढ़ता है। ये बैक्टीरिया एक टैंक में निहित मीडिया के सतह क्षेत्र पर रहते हैं - सामूहिक रूप से बायोफिल्टर कहा जाता है। अमोनिया को नाइट्रेट में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को पानी की गुणवत्ता के अनुभाग में विस्तृत किया जाएगा।
आरएएस में, बायोफिल्टर को कम दबाव पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। काल्डनेस मीडिया, दानेदार मीडिया, प्लास्टिक बॉल्स, या अन्य निष्क्रिय सामग्री जैसे सब्सट्रेट से भरा एक समर्पित टैंक है जिसमें प्रति यूनिट वॉल्यूम मीडिया का एक बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र या सतह क्षेत्र होता है। विशिष्ट सतह क्षेत्र जितना अधिक होगा, मीडिया पर अधिक बैक्टीरिया बढ़ सकता है, उच्च अमोनिया हटाने की क्षमता में अनुवाद कर सकता है। आरएएस के लिए विशिष्ट बायोफिल्टर डिजाइनों में ट्रिकल टावर, डूबे हुए मीडिया, द्रवीकृत बेड, रेत फिल्टर और स्थिर बिस्तर फिल्टर शामिल हैं। एक्वापोनिक्स में, बायोफिल्टर या तो एक अलग इकाई या सिस्टम का हिस्सा हो सकता है। गहरे जल संस्कृति (डीडब्ल्यूसी) में, पौधे की गर्त की दीवारें, बेड़ा नीचे, और पौधे की जड़ें बैक्टीरिया को उपनिवेश करने के लिए नाइट्राइफाइंग करने के लिए एक महत्वपूर्ण सतह क्षेत्र प्रदान करती हैं। आरएएस के विपरीत, एपी प्रणाली आमतौर पर बैक्टीरिया को उपनिवेश करने के लिए पर्याप्त सतह क्षेत्र प्रदान करती है, खासकर युग्मित प्रणालियों के लिए जो उचित आकार के होते हैं। पोषक फिल्म तकनीक (एनएफटी) प्रणाली (नीचे अनुभाग देखें) एक अपवाद है, क्योंकि पौधों पर पानी की केवल एक पतली परत लागू होती है। यदि बायोफिल्टर एक अलग इकाई है, तो यह ठोस हटाने इकाई के बाद स्थित होना चाहिए।
- स्रोत: जेनेले हैगर, लेह एन ब्राइट, जोश डसी, जेम्स टिडवेल 2021। केंटकी स्टेट यूनिवर्सिटी। Aquaponics उत्पादन मैनुअल: उत्पादकों के लिए एक व्यावहारिक पुस्तिका। *
2.4 प्लांट कल्चर या हाइड्रोपोनिक सबसिस्टम
Original publication · पहली बार FarmHub Learn पर प्रकाशित · Kentucky State University

प्रणाली के हाइड्रोपोनिक भाग में अधिकांश सुविधा पदचिह्न शामिल है। तीन प्राथमिक डिजाइनों का उपयोग किया जाता है: मीडिया बेड, गहरे जल संस्कृति (डीडब्ल्यूसी), और एनएफटी।
Media-आधारित systems: मीडिया आधारित सिस्टम का डिज़ाइन, जिसे कभी-कभी बाढ़ और नाली कहा जाता है, काफी सीधे आगे है। सब्सट्रेट से भरा एक कंटेनर समय-समय पर मछली टैंक से पानी से पानी भर जाता है। पानी फिर पौधों की जड़ों और नाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया के लिए सब्सट्रेट में ऑक्सीजन खींचने वाले सिंप (या मछली टैंक) में वापस निकलता है। मीडिया बिस्तर पौधे का समर्थन करता है क्योंकि यह बढ़ता है और ठोस और जैविक फिल्टर (चित्रा 6) के रूप में कार्य करता है। अपेक्षाकृत कुछ घटकों और निर्माण और संचालन में आसानी के कारण, ये सिस्टम शौक रखने वालों और विकासशील क्षेत्रों में लोकप्रिय हैं। हालांकि, केवल मीडिया बिस्तरों का उपयोग करके वाणिज्यिक उत्पादन ढूंढना असामान्य है क्योंकि वे नीचे चर्चा किए गए अन्य प्रकारों की तुलना में कम उत्पादक हैं। मीडिया सिस्टम के लिए अंगूठे का नियम तालिका 1 में विस्तृत है।
तालिका 1: मीडिया-आधारित एक्वापोनिक सिस्टम के लिए अंगूठे के नियम।

विभिन्न प्रकार की सामग्रियों को सब्सट्रेट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, जिसमें मटर बजरी, लावा चट्टान, विस्तारित मिट्टी के कंकड़, या अन्य निष्क्रिय मीडिया शामिल हैं; चिकित्सकों को स्थानीय रूप से उपलब्ध चीज़ों तक सीमित किया जा सकता है। सिस्टम में जल प्रवाह या तो टाइमर या साइफन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। टाइमर विधि का उपयोग करके, बिस्तर को भरने की अनुमति देने के लिए, एक निश्चित मात्रा के लिए पानी पंप किया जाता है।
जब टाइमर बंद हो जाता है, तब तक पानी नालता है जब तक टाइमर पंप को फिर से संलग्न नहीं करता। साइफन विधि अक्सर एक स्वचालित घंटी साइफन (चित्रा 7 ए) या लूप साइफन (चित्रा 7 बी) का उपयोग करके लागू की जाती है। दोनों साइफन तरीकों में, पंप लगातार चलता है, यह नियंत्रित करता है कि बिस्तर कितनी तेजी से भरता है और नालियों को निकालता है। फॉक्स et al। (2010) एक स्वचालित घंटी साइफन के निर्माण, संचालन और समस्या निवारण के लिए व्यापक, कदम-दर-कदम निर्देश देता है।

निरंतर प्रवाह मीडिया सिस्टम बाढ़ और नाली विधि के लिए एक विकल्प प्रदान करते हैं। मीडिया बिस्तर में भारी वाष्पित पानी बहता है। बाढ़ और नाली चक्र के बजाय, पानी का स्तर एक स्टैंडपाइप का उपयोग करके स्थिर रहता है। यह इस प्रकार की बढ़ती प्रणाली के लिए आवश्यक सिंप के आकार को काफी कम करता है।
दीप जल संस्कृति: इस बढ़ती विधि में पौधों को अस्थायी बेड़ा में निलंबित करना शामिल है, जिससे जड़ों को पानी में लटका दिया जा सकता है (चित्रा 8)। पौधे की जड़ें मछली टैंक से पोषक तत्व युक्त पानी के साथ लगातार संपर्क में हैं।
ठोस पदार्थों को पौधों के बिस्तर में प्रवेश करने और पौधों की जड़ों को पकड़ने से रोकने के लिए इन प्रणालियों में प्रभावी ठोस निस्पंदन एक आवश्यकता है। पौधों की जड़ों और लाभकारी जीवाणुओं के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन के स्तर को बनाए रखने के लिए पौधों की छतों में वायुमंडल भी प्रदान किया जाना चाहिए। उनकी बड़ी जल धारण क्षमता के साथ जो पानी की गुणवत्ता के मानकों को अधिक स्थिर रखती है, राफ्टों के नीचे और गर्त की परत बैक्टीरिया को नाइट्राइफाइंग करने के लिए पर्याप्त जगह प्रदान करती है। डिजाइन स्वयं बिजली के आउटेज के खिलाफ एक कुशन भी प्रदान करता है, क्योंकि पानी या वायु प्रवाह के नुकसान के बावजूद जड़ें पानी में डूबे रहती हैं।
तालिका 2: एक्वापोनिक्स में डीडब्ल्यूसी के लिए अंगूठे के नियम।
\ * अपवाद प्रारंभिक जीवन चरणों में है जहां मछली प्रति दिन भोजन में अपने शरीर के वजन का 5 -10% का उपभोग कर सकती है।
मीडिया-आधारित प्रणालियों की तुलना में दीप जल संस्कृति (डीडब्ल्यूसी) अधिक उत्पादक (उत्पादन/एम ^ 2 ^ बढ़ती जगह) है; हालांकि, छोटे पैमाने पर प्रबंधन करना अधिक कठिन हो सकता है। इन प्रणालियों को हाइड्रोपोनिक्स और एक्वापोनिक्स उद्योग द्वारा अच्छी तरह से शोध किया जाता है और आमतौर पर वाणिज्यिक सेटिंग्स में लागू किया जाता है।
पत्तेदार साग और जड़ी बूटी, जैसे तुलसी, इस उत्पादन प्रणाली में अच्छी तरह से करते हैं। टमाटर, खीरे और मिर्च जैसी फलने वाली फसलें उपयुक्त पोषक तत्वों की घनत्व और संरचनात्मक समर्थन के साथ सफल हो सकती हैं। डीडब्ल्यूसी तकनीक उन क्षेत्रों के लिए उपयुक्त नहीं हो सकती है जहां आपूर्ति या उपकरण तक पहुंच सीमित है। एक्वापोनिक्स में डीडब्ल्यूसी के लिए अंगूठे के नियम तालिका 2 में सूचीबद्ध हैं।
_ पोषक फिल्म टेक्नीक_: पोषक फिल्म तकनीक (एनएफटी) प्रौद्योगिकी सीधे हाइड्रोपोनिक्स उद्योग से आती है। इस विधि में, पौधों को उथले क्षैतिज चैनलों के शीर्ष में डाला जाता है। पानी की एक छोटी फिल्म चैनल के माध्यम से पंप की जाती है, जो पौधों की जड़ों के संपर्क में आती है जो विकास के लिए उन पोषक तत्वों का उपयोग करती हैं (चित्रा 9)। एनएफटी सिस्टम, जैसे डीडब्ल्यूसी, को पौधों की जड़ों के प्रदूषण को रोकने के लिए पर्याप्त ठोस निस्पंदन की आवश्यकता होती है। डीडब्ल्यूसी के विपरीत, एनएफटी सिस्टम को एक अलग जैविक फिल्टर की आवश्यकता होती है, क्योंकि अकेले चैनल बैक्टीरिया नाइट्राइफाइंग के पर्याप्त विकास के लिए पर्याप्त सतह क्षेत्र प्रदान नहीं करता है।
ये सिस्टम मीडिया-आधारित सिस्टम की तुलना में डिज़ाइन, निर्माण और प्रबंधित करने के लिए अधिक जटिल हैं। यदि चैनलों को सही ढंग से आकार नहीं दिया जाता है, तो पौधों की जड़ें पाइपों को पकड़कर जल प्रवाह को बाधित कर सकती हैं। यह डिज़ाइन जोखिम की डिग्री मानता है, क्योंकि पंप की विफलता के परिणामस्वरूप बड़ी फसल का नुकसान हो सकता है यदि पानी का प्रवाह जल्दी से फिर से शुरू नहीं होता है। हालांकि, शहरी क्षेत्रों या छतों के लिए एनएफटी एक महान प्रणाली हो सकती है क्योंकि वे हल्के होते हैं, बहुत कम पानी का उपयोग करते हैं, और आसानी से स्रोत सामग्री से बनाया जा सकता है। एक्वापोनिक्स में एनएफटी के लिए अंगूठे के नियम तालिका 3 में सूचीबद्ध हैं।

तालिका 3: एक्वापोनिक्स में एनएफटी के लिए अंगूठे के नियम
\ * अपवाद प्रारंभिक जीवन चरणों में है जहां मछली प्रति दिन भोजन में अपने शरीर के वजन का 5 -10% का उपभोग कर सकती है।
- स्रोत: जेनेल हैगर, लेह एन ब्राइट, जोश डसी, जेम्स टिडवेल 2021। केंटकी स्टेट यूनिवर्सिटी। Aquaponics उत्पादन मैनुअल: उत्पादकों के लिए एक व्यावहारिक पुस्तिका। *
2.5 सैंप
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सिंप सिस्टम का निम्नतम बिंदु है और जहां पूरे सिस्टम में आवश्यकतानुसार पानी वितरित किया जाता है। पानी की गुणवत्ता के नमूने यहां ले जा सकते हैं और मछली या हाइड्रोपोनिक घटकों को भारी किए बिना संशोधन किए जा सकते हैं। हालांकि एक आवश्यकता नहीं है, एक सिंप के अलावा पानी के स्तर को मछली टैंक या हाइड्रोपोनिक घटक में बदलने से रोकता है। अन्य मामलों में जहां सुरक्षा उपायों को रखा जाता है, मछली टैंक या हाइड्रोपोनिक घटक को सिंप के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।
- स्रोत: जेनेल हैगर, लेह एन ब्राइट, जोश डसी, जेम्स टिडवेल 2021। केंटकी स्टेट यूनिवर्सिटी। Aquaponics उत्पादन मैनुअल: उत्पादकों के लिए एक व्यावहारिक पुस्तिका। *