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Panoramica
Il design del sistema acquaponico incanta l'acqua ricca di nutrienti dal sistema di coltura del pesce attraverso aiuole a diretto contatto con le radici per nutrire efficacemente le piante. A sua volta, i rifiuti azotati vengono rimossi attraverso l'assorbimento da parte delle piante per la crescita. Così, l'acqua è efficacemente pulita e pronta per il riutilizzo nella coltura ittica.
- [Definizione 1.1] (./1.1-definizione.md)
- [1.2 Contesto] (./1.2-context.md)
- [1.3 Importanza] (./1.3-importance.md)
- [1.4 Tipi di sistema] (./1.4-system-types.md)
- Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Università statale del Kentucky. Manuale di produzione Aquaponics: un manuale pratico per i coltivatori. *
Kentucky State University — Janelle Hager, Leigh Anne Bright, Josh Dusci, and James Tidwell.
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1.1 Definizione
Original publication · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn · Kentucky State University
Aquaponics (AP) è un sistema di produzione alimentare autoportante che combina l'acquacoltura a ricircolo con la coltura vegetale in assenza di suolo (idroponica). La produzione di pesce ad alto volume si traduce in acqua ricca di sostanze nutritive che può essere utilizzata per fornire nutrienti per la coltivazione delle piante.
- Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Università statale del Kentucky. Manuale di produzione Aquaponics: un manuale pratico per i coltivatori. *
1.2 Contesto
Original publication · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn · Kentucky State University
Lo sviluppo di sistemi acquaponici è risultato dalla necessità di ridurre i costi associati agli effluenti ad alto contenuto nutritivo scaricati dai sistemi di acquacoltura a ricircolo (RAS). Noto per l'acquacoltura intensiva, il RAS può produrre grandi quantità di pesce in un piccolo volume d'acqua. Alcune acque vengono scaricate e sostituite nel sistema nel tempo, poiché si accumulano rifiuti solidi e sottoprodotti azotati tossici (ammoniaca (NH
3-N), nitrito (NO2-N) e nitrato (NO3-N)). Lo scarico concentrato dall'acquacoltura intensiva costituisce un ostacolo alla percezione positiva dell'acquacoltura da parte dei consumatori. Tuttavia, questi nutrienti accumulati possono essere simili per composizione e concentrazione alle soluzioni nutritive idroponiche e spesso esistono nella forma preferita dalle piante (Rackocy et al. 2006). La combinazione di queste due tecnologie di produzione fornisce un metodo efficiente e sostenibile per la coltivazione del pesce e della produzione.- Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Università statale del Kentucky. Manuale di produzione acquaponica: un manuale pratico per i coltivatori. *
1.3 Importanza
Original publication · Pubblicato per la prima volta su FarmHub Learn · Kentucky State University
L'idroponica e la RAS intensiva presentano svantaggi ecologici ed economici se considerati individualmente. Le colture idroponiche si basano su fertilizzanti chimici costosi, difficili da reperire e, in alcuni casi, derivano dalla rapida scomparsa delle risorse naturali. Nella produzione intensiva di pesce vengono generati rifiuti concentrati (cioè effluenti) che richiedono metodi di trattamento costosi, portando a una scarsa percezione dei consumatori in merito agli impatti ambientali. L'elevato investimento iniziale può essere proibitivo anche per i potenziali produttori. L'acquaponica offre l'opportunità di utilizzare gli effluenti dell'acquacoltura coltivando piante con una fonte di nutrienti sostenibile, economica e non chimica.
L'integrazione della cultura ittica e della produzione vegetale può offrire diverse opportunità agli agricoltori o ai produttori, tra cui l'agricoltura sostenibile, la versatilità di commercializzazione e la generazione di flussi di reddito multipli. Dal punto di vista ambientale, la crescita e la resa delle piante in acquaponica possono soddisfare, o in alcuni casi superare, i valori di produzione dell'agricoltura idroponica o del suolo (Pantanella et al. 2011, Savidov et al. 2005). I concetti fondamentali condivisi di utilizzo efficiente dell'acqua e del suolo, la capacità di intensificare la produzione agricola tutto l'anno e l'uso in aree geografiche non adatte all'agricoltura tradizionale hanno determinato un recente aumento della popolarità dell'acquaponica (Somerville et al. 2014).
Sebbene i valori di produzione siano simili sia all'idroponica che alla RAS (Pantanella 2013, Savidov et al. 2005), l'integrazione di questi sistemi può rendere più difficile la gestione. Molti gruppi interessati alla produzione acquaponica sono scoraggiati dall'elevato costo di avviamento e dalla mancanza di modelli collaudati per il successo. Capire che l'acquaponica è un ecosistema completo è essenziale per fornire condizioni corrette per pesci, piante e batteri, che sono i tre principali gruppi di organismi che guidano i sistemi AP.
- Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Università statale del Kentucky. Manuale di produzione acquaponica: un manuale pratico per i coltivatori. *
1.4 Tipi di sistema
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Esistono due tipi principali di sistemi AP, accoppiati e disaccoppiati. L'approccio accoppiato è ampiamente utilizzato e si basa sull'alimentazione del sistema conosciute quantità/valori in ingresso di nutrienti. Il sostegno alla crescita delle piante e al consumo di batteri (nel biofiltro) proviene tipicamente da alimenti per pesci commerciali e deve essere tenuto conto dei requisiti di input del sistema. Questi rapporti sono utilizzati per garantire che i prodotti di scarto tossici degli effluenti di pesce non si accumulino (a causa di un biofiltro insufficiente), non si verifichino nitrati in eccesso (da piante non sufficienti) e non si sviluppino carenze di nitrati (da un eccesso di piante). I rapporti operativi consigliati per i sistemi aquaponici saranno trattati nella sezione Struttura e Progettazione.
Data l'ampia gamma di condizioni di crescita tra pesci, piante e batteri, i sistemi accoppiati non funzionano ai valori ottimali né per pesci né piante. L'ambiente nutritivo ideale per i pesci sarebbe di solito inadeguato dal punto di vista nutrizionale per la maggior parte delle piante, e un livello di nutrienti ideale per le piante sarebbe tossico per la maggior parte dei pesci. Per questo motivo vengono esplorati sistemi disaccoppiati, anche se il loro utilizzo non è diffuso. In un sistema acquaponico disaccoppiato, i componenti RAS e idroponici sono uniti ma operano come sistemi separati che possono essere controllati in modo indipendente (Goddek et al. 2016, Pantanella 2013). In genere, l'acqua che alimenta il sistema idroponico non rientra nelle vasche di coltura ittica dopo essere stata filtrata dalle piante. Invece, l'acqua persa attraverso la traspirazione e l'evaporazione nell'unità idroponica viene sostituita con l'acqua del RAS, che a sua volta viene sostituita con acqua nuova (Kloas et al. 2015). Questa configurazione offre un maggiore controllo sul singolo sistema e consente ad ognuno di essere azionato nel proprio raggio d'azione ottimale. Anche il trattamento delle malattie e le carenze di nutrienti (o tossicità) sono più facilmente gestibili. I sistemi disaccoppiati non sono così studiati come i sistemi accoppiati e richiedono ai produttori di disporre di un livello più elevato di competenze in materia di idroponica, gestione dei nutrienti vegetali e progettazione dei sistemi di acquacoltura.
- Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Università statale del Kentucky. Manuale di produzione acquaponica: un manuale pratico per i coltivatori. *
Il quadro generale
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La popolazione mondiale è stimata a 7,7 miliardi e dovrebbe raggiungere i 10 miliardi entro il 2050. Per alimentare questa popolazione globale in espansione, la produzione alimentare deve aumentare del 30 -50%. Questo aumento richiederebbe che i terreni utilizzati per coltivare le colture si espandano di quasi 1,5 miliardi di acri; cioè circa ¾ delle dimensioni degli Stati Uniti continentali.
Nel 2020, l'agricoltura ha utilizzato quasi il 50% della terra vegetale del mondo. Il continuo aumento dei livelli atmosferici di CO ~ 2 ~, che porta ad un aumento del riscaldamento globale, sarebbe aggravato dalla conversione su larga scala dei terreni boschivi in terreni coltivati necessari per la produzione alimentare. Inoltre, l'attuale produzione agricola rappresenta il 90% di tutta l'acqua utilizzata dall'umanità. Questa crescita e il consumo di risorse non sono sostenibili. Sono necessari modi alternativi per aumentare la produzione alimentare; semplicemente non possiamo fare di più di ciò che stiamo facendo ora.
Il World Resources Institute (WRI) ha recentemente pubblicato un rapporto intitolato «Creating a Sustainable Food Future» (Searchinger et al. 2014). Gli autori propongono cinque «corsi» o modi per produrre più cibo senza aumentare gli impatti ambientali. Aquaponics è un concetto che affronta molte di queste iniziative.
Uno dei corsi WRI è quello di aumentare la produzione alimentare senza espandere i terreni agricoli. Per raggiungere questo obiettivo, essi affermano che «una maggiore efficienza nell'uso delle risorse naturali è l'unico passo più importante verso il raggiungimento sia della produzione alimentare che degli obiettivi ambientali». Diversamente dalla maggior parte delle raccomandazioni, propongono di aumentare l'intensità della produzione come percorso verso la sostenibilità. Aquaponics è uno dei sistemi di produzione alimentare più efficienti e intensivi disponibili. È efficiente in termini di quantità di cibo prodotto per unità di superficie, unità di acqua e unità di nutrienti aggiunti al sistema, specialmente nei climi tropicali o subtropicali in cui i costi di riscaldamento sono ridotti al minimo.
Un'altra soluzione proposta nella relazione è quella di aumentare l'offerta ittica. Vi è un'indicazione che il consumo di pesce dovrebbe aumentare del 58% entro il 2050 (Searchinger et al. 2014). Tuttavia, lo studio WRI presuppone che la produzione dalla pesca di cattura diminuirà effettivamente del 10% durante lo stesso periodo. Per soddisfare la domanda di consumo, l'acquacoltura dovrà almeno raddoppiare la produzione. Tuttavia, ciò aumenterebbe le questioni relative all'uso del suolo attraverso la costruzione di 50 milioni di acri di nuovi stagni di produzione. Gli autori ritengono che anche l'acquacoltura debba diventare più efficiente sul territorio e che le tecnologie di ricircolo dell'acqua possano contribuire ad intensificare la produzione, ridurre l'uso del suolo e fornire un migliore controllo dell'inquinamento.
La produzione acquaponica è un modello promettente per il riutilizzo delle risorse e l'efficienza; questo insieme ad altre tecniche agricole rigenerative può avere un impatto locale su molti di questi problemi pressanti e servire da modello per le tecnologie e gli sviluppi futuri.
- Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Università statale del Kentucky. Manuale di produzione acquaponica: un manuale pratico per i coltivatori. *