Source material
Обзор
Конструкция аквапонной системы направляет богатую питательными веществами воду из системы рыбной культуры через растительные клумбы в прямом контакте с корнями, чтобы эффективно кормить растения. В свою очередь, азотные отходы удаляются путем поглощения растениями для роста. Таким образом, вода эффективно очищается и готова к повторному использованию в рыбной культуре.
- [1.1 Определение] (./1.1-definition.md)
- [1.2 Контекст] (./1.2-context.md)
- [1.3 Важность] (./1.3-importance.md)
- [1.4 Типы систем] (./1.4-системный тип.md)
- Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *
Kentucky State University — Janelle Hager, Leigh Anne Bright, Josh Dusci, and James Tidwell.
Это библиотечное издание переформатировано и объединено из исходного источника.
1.1 Определение
Original publication · Впервые опубликовано в FarmHub Learn · Kentucky State University
Аквапоника (АП) — это самоподдерживающаяся система производства продуктов питания, которая сочетает в себе рециркуляционную аквакультуру с растительной культурой при отсутствии почвы (гидропоники). Производство большого объема рыбы приводит к тому, что богатая питательными веществами вода может быть использована для обеспечения питательными веществами для выращивания растений.
- Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *
1.2 Контекст
Original publication · Впервые опубликовано в FarmHub Learn · Kentucky State University
Развитие аквапонных систем обусловлено необходимостью снижения затрат, связанных с выбросами высокопитательных стоков из рециркулирующих систем аквакультуры (РАС). Известная интенсивной аквакультурой, RAS может производить большое количество рыбы в небольшом объеме воды. Часть воды сбрасывается и заменяется в системе с течением времени по мере накопления твердых отходов и токсичных побочных продуктов азота (аммиак (NH
3-N), нитрит (NO2-N) и нитрат (NO3-N)). Концентрированный выброс из интенсивной аквакультуры является барьером для позитивного восприятия потребителем аквакультуры. Однако эти накопленные питательные вещества могут быть схожи по составу и концентрации с гидропонными питательными растворами и часто существуют в форме, предпочитаемой растениями (Rackocy et al. 2006). Сочетание этих двух технологий производства обеспечивает эффективный и устойчивый метод выращивания рыбы и продукции.- Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *
1.3 Важность
Original publication · Впервые опубликовано в FarmHub Learn · Kentucky State University
Гидропоника и интенсивные РАН имеют экологические и экономические недостатки, если рассматривать индивидуально. Гидропонные культуры опираются на химические удобрения, которые являются дорогостоящими, труднодоступными и в некоторых случаях производятся из быстро исчезающих природных ресурсов. При интенсивном рыбном производстве образуются концентрированные отходы (например, стоки), которые требуют дорогостоящих методов обработки, что приводит к плохому восприятию потребителями воздействия на окружающую среду. Высокие первоначальные инвестиции могут быть запретительными и для потенциальных производителей. Аквапоника дает возможность использовать аквакультурные стоки при выращивании растений с устойчивым, экономически эффективным и нехимическим источником питательных веществ.
Интеграция рыбной культуры и растениеводства может предоставить фермерам или производителям несколько возможностей, включая устойчивое сельское хозяйство, универсальность сбыта и создание многочисленных источников дохода. Экологически рост и урожайность растений в аквапонике могут соответствовать, а в некоторых случаях превосходить показатели производства гидропоники или земледелия на почве (Pantanella et al. 2011, Savidov et al. 2005). Общие основные концепции эффективного использования водных и земельных ресурсов, способность интенсифицировать растениеводство круглый год и использование в географических районах, не пригодных для традиционного сельского хозяйства, привели к недавнему росту популярности аквапоники (Somerville et al. 2014).
Несмотря на то, что производственные показатели аналогичны гидропонике и РАС (Pantanella 2013, Savidov et al. 2005), интеграция этих систем может затруднить управление. Многие группы, заинтересованные в производстве аквапоники, сдерживаются высокой стоимостью запуска и отсутствием проверенных моделей для успеха. Понимание того, что аквапоника является полной экосистемой, важно для обеспечения правильных условий для рыб, растений и бактерий, которые являются тремя основными группами организмов, управляющими системами AP.
- Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *
1.4 Типы систем
Original publication · Впервые опубликовано в FarmHub Learn · Kentucky State University
Существует два основных типа систем AP, связанных и развязанных. Комбинированный подход широко используется и основан на питании системы известных количеств/значений питательных веществ. Поддержка роста растений и потребления бактерий (в биофильтре), как правило, обеспечивается за счет товарного рыбного корма и должна учитываться в требованиях к системному вводу. Эти соотношения используются для обеспечения того, чтобы токсичные отходы из рыбных стоков не накапливались (из-за недостаточного биофильтра), не возникали избытка нитратов (из недостаточного количества растений) и не развивались дефициты нитратов (из-за избытка растений). Рекомендуемые эксплуатационные коэффициенты для аквапонных систем будут рассмотрены в разделе «Структура и проектирование».
Учитывая широкий диапазон условий выращивания рыб, растений и бактерий, связанные системы не работают с оптимальными значениями ни для рыб, ни для растений. Идеальная питательная среда для рыб, как правило, была бы неадекватной питательной для большинства растений, а идеальный уровень питательных веществ для растений был бы токсичным для большинства рыб. По этой причине изучаются развязанные системы, хотя их использование не является широко распространенным. В развязанной аквапонной системе RAS и гидропонные компоненты соединены, но работают как отдельные системы, которые могут управляться независимо (Goddek et al. 2016, Pantanella 2013). Как правило, вода, питающая гидропонную систему, не попадает обратно в резервуары для рыбной культуры после фильтрации растениями. Вместо этого вода, потерянная при транспирации и испарении в гидропонике, заменяется водой из РАС, которая, в свою очередь, заменяется новой водой (Kloas et al. 2015). Эта настройка обеспечивает больший контроль над индивидуальной системой и позволяет работать каждой из них в оптимальном диапазоне. Лечение заболеваний и недостаточность питательных веществ (или токсичность) также легче лечить. Развязанные системы не так хорошо исследованы, как связанные системы и требуют от производителей более высокого уровня знаний в области гидропоники, управления питательными веществами растений и разработки систем аквакультуры.
- Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *
Большая картина
Original publication · Впервые опубликовано в FarmHub Learn · Kentucky State University
Численность населения мира составляет, по оценкам, 7,7 миллиарда человек, и ожидается, что к 2050 году она достигнет 10 миллиардов человек. Чтобы прокормить это растущее население мира, производство продовольствия должно увеличиться на 30 -50%. Это увеличение потребует, чтобы земли, используемые для возделывания сельскохозяйственных культур, увеличились почти на 1,5 млрд. акров, что примерно на ¾ от территории континентальной части Соединенных Штатов.
В 2020 году сельское хозяйство использовало почти 50% растительных земель в мире. Продолжающееся повышение уровней СО ~ 2~ в атмосфере, ведущее к усилению глобального потепления, будет усугубляться крупномасштабным преобразованием лесных угодий в сельскохозяйственные угодья, необходимые для производства продовольствия. Кроме того, на долю нынешнего сельскохозяйственного производства приходится 90% всех водных ресурсов, используемых человечеством. Такой рост и потребление ресурсов не являются устойчивыми. Необходимы альтернативные пути увеличения производства продовольствия; мы просто не можем сделать больше того, что мы делаем сейчас.
Институт мировых ресурсов (WRI) недавно опубликовал доклад под названием «Создание устойчивого продовольственного будущего» (Searchinger et al. 2014). Авторы предлагают пять «курсов» или способов производства большего количества продуктов питания без увеличения воздействия на окружающую среду. «Аквапоника» — это концепция, которая затрагивает некоторые из этих инициатив.
Одним из курсов МОР является увеличение производства продовольствия без расширения сельскохозяйственных земель. Для достижения этой цели они заявляют, что «повышение эффективности использования природных ресурсов является самым важным шагом на пути к достижению целей как в области производства продовольствия, так и в области охраны окружающей среды». В отличие от большинства рекомендаций, в них предлагается повысить интенсивность производства в качестве одного из путей обеспечения устойчивости. Aquaponics является одной из наиболее эффективных и интенсивных систем производства продуктов питания. Он эффективен с точки зрения количества продуктов питания, производимых на единицу площади, единицу воды и единицу питательных веществ, добавляемых в систему, особенно в тропическом или субтропическом климате, где затраты на отопление сведены к минимуму.
Еще одним решением, предлагаемым в докладе, является увеличение предложения рыбы. Есть признаки того, что потребление рыбы, согласно прогнозам, вырастет на 58% к 2050 году (Searchinger et al. 2014). Вместе с тем исследование МОР предполагает, что добыча в результате промыслового промысла за тот же период сократится на 10%. Для удовлетворения потребительского спроса аквакультуре необходимо, по крайней мере, удвоить объем производства. Однако это усугубило бы проблемы землепользования за счет строительства 50 млн. акров новых производственных прудов. Авторы утверждают, что аквакультура также должна стать более эффективной с точки зрения земельных ресурсов и что технологии рециркуляции воды могут способствовать интенсификации производства, сокращению землепользования и обеспечению более эффективного контроля за загрязнением окружающей среды.
Производство «Аквапоник» является перспективной моделью повторного использования ресурсов и повышения эффективности; это наряду с другими регенеративными методами сельского хозяйства может оказать локальное воздействие на многие из этих насущных проблем и служить моделью для будущих технологий и разработок.
- Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *