Source material

Sura ya 7 Mifumo ya Aquaponics iliyounganishwa

1. 7.1 Utangulizi

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   

   Kielelezo 7.1 Mchoro wa mfumo wa kwanza na Naegel (1977) kukua Tilapia na carp ya kawaida pamoja na lettuce na nyanya katika mfumo wa kufungwa kwa kufungwa

   Mchanganyiko wa samaki na kilimo cha mimea katika aquaponics pamoja ulianza kubuni ya kwanza na Naegel (1977) nchini Ujerumani, kwa kutumia mfumo wa kiwango cha 2000 L hobby (Kielelezo 7.1) kilicho katika mazingira ya kudhibitiwa. Mfumo huu ulianzishwa ili kuthibitisha matumizi ya virutubisho kutokana na maji taka ya samaki chini ya hali ya kudhibitiwa kikamilifu maji yaliyolengwa kwa ajili ya uzalishaji wa mimea ikiwa ni pamoja na mfumo wa sludge mbili (matibabu ya maji machafu ya aerobic/anaerobic). Naegel msingi dhana yake juu ya wazi bwawa aquaponic mfumo wa South Carolina majaribio Station, nchini Marekani, ambapo virutubisho ziada kutoka fishponds kujaa na catfish channel (Ictalurus punctatus), kuondolewa hydroponic uzalishaji wa chestnuts maji (Eleocharis dulcis) ( Loyacano na Grosvenor 1973). Kwa ikiwa ni pamoja na nitrification na denitrification mizinga kuongeza mkusanyiko nitrate ndani ya mfumo wake, Naegel (1977) alijaribu oxidation kamili ya misombo yote nitrojeni, kufikia viwango nitrati ya 1200 mg/L, na kuonyesha ufanisi wa hatua nitrification. Ingawa mfumo ulikuwa umejaa kwa wiani mdogo (20 kg/msup3/sup kila mmoja) kwa kutumia tilapia (Tilapia mossambica) na carp (Cyprinus carpio), nyanya (Lycoopersicon esculentum) na lettuce ya barafu (Lactuca scariola) ilikua vizuri na kuzalisha mavuno ya mavuno ya mavuno ya mavuno. Matokeo haya ya kwanza ya utafiti yalisababisha dhana ya mifumo ya maji ya pamoja, ambayo mimea huondoa taka zinazozalishwa na samaki, na kujenga ukuaji wa kutosha, na kuonyesha matumizi mazuri ya maji katika vitengo vyote viwili. Kanuni ya aquaponics ya pamoja ilielezwa kwanza na Huy Tran katika Mkutano wa Maji ya Dunia mwaka 2015 (Tran 2015).

   Mifumo ya pamoja ya aquaponic haipaswi kutumia mitambo ya kuchuja chembechembe kwa maana ya classical na kuweka mtiririko thabiti wa virutubisho kati ya vitengo vya maji na hydroponic. Changamoto kubwa ni jinsi ya kusimamia mzigo wa faecal katika mfumo wa pamoja wa aquaponic ambapo mimea inachukua virutubisho na taka ya chembechembe inaweza kuondolewa kwenye mfumo kwa vyombo vya habari vya chujio au geotextiles.

   Maendeleo ya kilimo cha kisasa, ukuaji wa idadi ya watu na kushuka kwa rasilimali duniani kote, imekuza maendeleo ya mifumo ya pamoja ya aquaponic. Kwa kuwa kilimo cha samaki ni kikubwa ufanisi zaidi katika uzalishaji wa protini na matumizi ya maji ikilinganishwa na wanyama wengine waliopandwa na tangu mifumo iliyofungwa kwa kiasi kikubwa ni sitedependent, pamoja mifumo ya aquaponic wameweza kuendeleza duniani kote (Graber na Junge 2009), chini ya hali kame (Kotzen na Appelbaum 2010; Appelbaum na Kotzen 2016) na hata katika mazingira ya miji (König et al. 2016). Mifumo iliyoelezwa zaidi ni ya mitambo ya ndani, ndogo ndogo na nusu ya kibiashara (Palm et al. 2018) ambayo inaendeshwa na aquarists hobby, mashabiki au makampuni madogo ya kuanza. Matokeo mapya ya utafiti, yaliyofupishwa katika sura hii, yanaonyesha uwezekano wote na vikwazo kuhusu maendeleo ya mifumo hii katika aquaponics ya kibiashara, kuwa na uwezo wa kutoa mchango mkubwa katika uzalishaji wa chakula baadaye.

2. 7.2 Maendeleo ya Historia ya Aquaponics ya Pamoja

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Zaidi ya awali ya utafiti juhudi juu ya mifumo pamoja aquaponic ulifanyika katika Marekani na kuongezeka kwa uwepo katika EU sehemu ulioanzishwa na gharama Action FA1305, EU Aquaponics Hub na katika vituo vingine vya utafiti wa Ulaya. Siku hizi, kikamilifu recirculating mfumo wa aquaponic karibu kabisa kutawala sekta ya aquaponics ya Marekani, na makadirio ya kuwa zaidi ya 90% ya mifumo ya aquaponic iliyopo nchini Marekani ni ya kubuni kikamilifu recirculating (Lennard, pers. comm.). Utafiti wa kwanza wa Marekani wa pamoja wa aquaponics ulifanyika katika Kituo cha Uvuvi cha Illinois na Uvuvi wa maji (zamani Maabara ya Utafiti wa Uvuvi wa SIU) na Idara ya Zoolojia, kwa kuzingatia mifumo ya pamoja ya aquaponic iliyojaa samaki ya channel (Ictalurus punctatus) pamoja na nyanya (Lycopersicon esculentum) (Lewis et al. 1978). Waandishi alibainisha kuwa mojawapo ya kupanda ukuaji inawezekana tu wakati wote muhimu macro- na micronutrients zinapatikana katika mchakato wa maji, na hivyo nyongeza ya virutubisho inahitajika katika tukio la upungufu wa madini. Waandishi pia walionyesha upungufu katika chuma kilichopatikana, kuzuia ukuaji wa mimea, ambayo inaweza kutatuliwa kwa njia ya nyongeza ya chuma. Masomo mengine ya mapema nchini Marekani yalilenga kuchambua utendaji wa kiteknolojia na ubora wa channel catfish na nyanya (Lewis et al. 1978; Sutton na Lewis 1982). Mifumo ya aquaponic yenye kiwango cha maabara ilichunguza vigezo, kama vile ufanisi wa rasilimali kuhusiana na vifaa, gharama, matumizi ya maji na nishati, na kuchunguza matumizi ya aina nyingine za samaki kama vile Tilapia spp. katika Visiwa vya Virgin vya Marekani (UVI) (Watten na Busch 1984). Dr. James Rakocy katika UVI alianzisha mfumo wa kwanza wa kibiashara pamoja na aquaponic, mfumo wa raft ambao uliunganisha uzalishaji wa Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) na lettuce (Lactuca sativa), na baadaye alichunguza uzalishaji wa aina zaidi za mimea (Rakocy 1989, 2012; Rakocy et al. 2000, 2003, 2004, 2006, 2011). Ufungaji huu wa kibiashara wa kati ulitumia faida ya hali ya hewa ya ndani ambapo greenhouses hazikuwa muhimu na hali ya soko ya Visiwa vya Virgin kuzalisha faida. Mfumo wa aquaponic wa UVI ulipitishwa katika nchi mbalimbali kuhusiana na mahitaji husika ya mimea tofauti na ufanisi wa teknolojia, kwa mfano nchini Canada na Savidov (2005) na Saudi Arabia na Al-Hafedh et al. (2008). Hii ni kesi katika Ulaya pia, ambapo mifumo ya aquaponic iliyounganishwa imebadilika kutoka kwa muundo wa awali wa UVI, kwa mfano mfumo wa aquaponic wima katika Lab ya Utafiti wa Aquaponics., Chuo Kikuu cha Greenwich (Khandaker na Kotzen 2018). Idara nyingine kadhaa za utafiti zilichunguza uwezekano wa kiteknolojia wa uzalishaji wa aquaponics uliofungwa - au 'pamoja' - kwa kutumia aina mbalimbali za samaki na mimea pamoja na mifumo ndogo ya hydroponic ili kuongeza mavuno na kupunguza vigezo tofauti vya uchafu (Graber na Junge 2009). Kwa mfano, katika Chuo Kikuu cha Rostock (Ujerumani), utafiti ulilenga utulivu wa mifumo ya mashamba (Palm et al. 2014a), kuchanganya aina mbalimbali za samaki, samaki wa Afrika (Clarias gariepinus) na Nile tilapia (Oreochromis niloticus), na mimea tofauti (Palm et al. 2014b, 2015). Mwaka 2015, mfumo wa kisasa wa majaribio wa nusu ya kibiashara wa aquaponic, 'FishglasShouse', ulijengwa kwenye chuo cha Chuo Kikuu cha Rostock (Palm et al. 2016). Hata hivyo, mfumo uliundwa kuruhusu shughuli zote mbili pamoja na decoupled. Vifaa vingine mashuhuri vilijengwa katika Chuo Kikuu cha Zürich cha Sayansi Applied (ZHAW) katika Waedenswil nchini Uswisi (Graber na Junge 2009; Graber et al. 2014), wote pamoja na decoupled kituo cha utafiti wa kampuni ya Kiaislandi Svinna-Verkfraedi Ltd. (Thorarinsdottir 2014; 2015; ya maji baridi aquaponic mfumo NIBIO Landvik katika Grimstad (Skar et al. 2015; Thorarinsdottir et al. 2015), PAFF Box (Plant na Samaki kilimo Box) moja kitanzi mfumo aquaponic katika Gembloux Agro-Bio Tech Chuo Kikuu cha Liège, katika Gembloux, Ubelgiji (Delaide et al. 2017), pamoja ukuta hai na kilimo wima mfumo wa aquaponic katika Chuo Kikuu cha Greenwich (Khandaker na Kotzen 2018), pamoja na mfumo wa utafiti wa ndani pamoja na aquaponic (iliyopita kutoka kupunguzwa kwa pamoja katika 2018, Morgenstern na Dapprich 2018, pers. comm.) katika Chuo Kikuu cha South Westfalia ya Sayansi Applied, i.Green Taasisi ya Green Teknolojia na Maendeleo Vijiumbe

3. 7.3 Aquaponics pamoja: Mfumo Mkuu wa Mfumo

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Kanuni ya majini ya pamoja inachanganya makundi matatu ya viumbe: (1) viumbe wa majini, (2) bakteria na (3) mimea inayofaidika na kila mmoja katika mwili wa maji uliofungwa. Maji hutumika kama kati ya usafiri wa virutubisho, hasa kutokana na taka ya samaki iliyoharibika, ambayo hubadilishwa kuwa virutubisho kwa ukuaji wa mimea na bakteria. Bakteria hizi (kwa mfano Nitrosomonas spec., Nitrobacter spec.) huoksidisha amonia kwa nitriti na hatimaye nitrati. Kwa hiyo, ni muhimu kwa bakteria kupokea kiasi kikubwa cha amonia na nitriti kuimarisha ukuaji wa koloni na wingi wa uzalishaji wa nitrati. Kwa hiyo, katika mfumo wa pamoja wa aquaponic, kiasi ni muhimu sana, i) kitengo cha ufugaji wa maji kinachofuata kanuni za kurejesha mifumo ya ufugaji wa maji (RAS), ii) substrate ya ukuaji wa bakteria na iii) nafasi ya vitengo vya mimea na kiasi cha mimea inayopandwa. Pamoja, huunda kitengo cha aquaponics (Mchoro 7.2).

   

   Mtini. 7.2 Kanuni ya mfumo wa aquaponic pamoja na samaki, bakteria na mimea katika recirculation maji imefungwa kikamilifu

   Vipengele maalum vya biological-kemikali ya mchakato maji vina umuhimu hasa kwa mifumo ya pamoja ya aquaponic. Kwa chakula au chembe za kulisha ambazo hazijataliwa, taka za samaki hai na bakteria ndani ya mchakato wa maji, emulsion ya virutubisho pamoja na vimeng'enya na bakteria ya utumbo husaidia ukuaji wa samaki na mimea. Kuna ushahidi kuwa ikilinganishwa na mifumo ya kusimama pekee kama vile ufugaji wa maji (samaki) na hydroponiki (mimea), ukuaji wa viumbe wa majini na mazao katika majini yaliyounganishwa yanaweza kuwa sawa au hata ya juu zaidi. Rakocy (1989) alielezea mavuno ya juu kidogo ya tilapia (Tilapia nilotica, 46.8 kg) katika aquaponics pamoja tofauti na utamaduni ilio samaki (41.6 kg) na ongezeko kidogo katika majira Bibb lettuce mavuno (385.1 kg) ikilinganishwa na uzalishaji wa mboga hydroponic (380.1 kg). Knaus et al. (2018b) aliandika kwamba aquaponics iliongezeka ukuaji wa majani ya O. basilicum, inaonekana kutokana na kuongezeka kwa jani kizazi cha mimea (majani 3550 katika aquaponics) ikilinganishwa na hydroponics ya kawaida (majani 2393). Delaide et al. (2016) ilionyesha kuwa matibabu ya aquaponic na hydroponic ya lettuce yalionyesha ukuaji wa mimea sawa, wakati uzito wa risasi wa suluhisho la maji ya maji yenye virutubisho vilivyotumika vizuri. Uchunguzi kama huo umefanywa na Goddek na Vermeulen (2018). Lehmonen na Sireeni (2017) aliona kuongezeka mizizi uzito, jani eneo na rangi majani katika Batavia saladi (Lactuca sativa var. capitata) na lettuce ya barafu (L. sativa) na mchakato wa maji ya maji kutoka C. gariepinus pamoja na mbolea ya ziada. Mimea fulani kama vile lettuce (Lactuca sativa), matango (Cucumis sativus) au nyanya (Solanum lycopersicum) yanaweza kutumia virutubisho kwa kasi, na matokeo yake maua mapema katika aquaponics ikilinganishwa na hydroponiki (Savidov 2005). Pia, Saha et al. (2016) waliripoti mavuno ya mimea ya juu katika O. basilicum pamoja na crayfish Procambarus spp. na mbolea ya chini ya kuanza kwa mfumo wa aquaponic.

   Mfumo wa msingi wa mfumo wa aquaponics pamoja una mizinga moja au zaidi ya samaki, kitengo cha mchanga au ufafanuzi, substrates kwa ukuaji wa bakteria au biofilters zinazofaa na kitengo cha hydroponic kwa ukuaji wa mimea (Mchoro 7.3). Vitengo hivi vinaunganishwa na mabomba ili kuunda mzunguko wa maji uliofungwa. Mara nyingi, baada ya filtration mitambo na biofilter, pampu sump hutumiwa (pampu moja au mfumo mmoja wa kitanzi) ambayo, kama hatua ya ndani kabisa ya mfumo, pampu maji nyuma kwenye mizinga ya samaki kutoka ambapo inapita kwa mvuto kwenye kitengo cha hydroponic.

   

   mtini. 7.3 Basic kiufundi mfumo wa kubuni wa mfumo wa pamoja aquaponic na tank samaki, sedimenter, biofilter, hydroponic kitengo na sump ambapo maji ni pumped au airlifted nyuma mizinga samaki na mtiririko na mvuto pamoja vipengele

   Mifumo ya aquaponic pamoja hutumiwa kwa mizani tofauti. Kanuni ya kitanzi iliyofungwa inaweza kutumika katika mifumo ya ndani (mini/hobby/backyard-pamoja), vitengo vya maandamano (kwa mfano kuta za kuishi pamoja), aquaponics ya kibiashara na kilimo cha maji (pamoja na udongo) kuanzia ndogo/nusu ya kibiashara hadi mifumo mikubwa (Palm et al. 2018). Maendeleo ya hivi karibuni katika aquaponics yamejumuisha mbolea ya sehemu, ambayo inategemea uvumilivu wa aina ya samaki. Hii, hata hivyo, inaweza kusababisha kilele cha muda mfupi cha virutubisho katika mfumo lakini inaweza kulipwa kwa njia ya kuhifadhi virutubisho na mimea. Katika aquaponics pamoja, uwiano bora wa eneo la uzalishaji (au kiasi cha samaki) cha kitengo cha ufugaji wa maji na mahitaji ya kulisha na kiasi cha kutosha cha mimea inayopandwa katika kitengo cha hydroponic (eneo la uzalishaji wa mimea) lazima ipatikane. (Kwa majadiliano juu ya jukumu la evapotranspiration na mionzi ya jua ndani ya mifumo, angalia Chaps. 8 na 11)). Kwa changarawe aquaponics, Rakocy (2012) kama jaribio la kwanza alipendekeza 'sehemu uwiano kanuni', na kiasi cha samaki kuzaliana 1 msup3/sup ya tank samaki kiasi cha 2 msup3/sup hydroponic vyombo vya habari ya 3 hadi 6 cm pea changarawe kama utawala wa thumb. Hatimaye, kiasi cha samaki huamua mavuno ya mazao katika aquaponics pamoja. Zaidi ya hayo, hali ya kiufundi ya kitengo cha kuzaa samaki lazima ibadilishwe kulingana na mahitaji ya aina za majini zilizolimwa.

4. 7.4 Kitengo cha Ufugaji wa maji

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Mizinga ya kuzaliana samaki (ukubwa, namba na kubuni) huchaguliwa kulingana na ukubwa wa uzalishaji na aina za samaki zinazotumiwa. Rakocy et al. (2006) alitumia mizinga minne kubwa ya uvuvi kwa ajili ya uzalishaji wa kibiashara wa O. niloticus katika mfumo wa UVI aquaponic (USA). Pamoja na uzalishaji wa aina za samaki za omnivorous au piscivorous, kama C. gariepinus, mizinga kadhaa inapaswa kutumika kutokana na kutengeneza madarasa ya ukubwa na uzalishaji uliojaa (Palm et al. 2016). Mizinga ya samaki inapaswa kuundwa ili yabisi ambayo hukaa chini ya mizinga inaweza kuondolewa kwa ufanisi kwa njia ya majivu chini. Hii imara kuondolewa taka ni ya kwanza muhimu maji matibabu hatua katika aquaponics pamoja kama ilivyo katika aquaculture na decoupled aquaponics. Taka hutokana na malisho yasiyotiwa, nyasi za samaki, biomasi ya bakteria na flocculants zinazozalishwa wakati wa uzalishaji wa maji, kuongeza BOD na kupunguza ubora wa maji na upatikanaji wa oksijeni kuhusiana na vitengo vyote vya ufugaji wa samaki na hydroponic. Katika ufugaji wa maji taka imara huwa kwa kiasi kikubwa cha kaboni hai, ambayo hutumiwa na bakteria ya heterotrophic kuzalisha nishati kupitia matumizi ya oksijeni. Bora kuondolewa kwa taka imara, bora utendaji wa jumla wa mfumo kwa samaki na mimea, yaani. na viwango vya oksijeni bora na hakuna mkusanyiko wa chembe katika rhizosphere kuzuia matumizi ya virutubisho, na kwa mizinga ya mviringo au mviringo inayoonyesha kuwa yenye ufanisi hasa (Knaus et al. 2015).

   Uzalishaji wa samaki katika aquaponics pamoja katika FishglasShouse nchini Ujerumani ilijaribiwa kwa mizani tofauti ili kuhakikisha ufanisi wa gharama. Hii ilifanyika kwa ufanisi kama kina (max. 50 kg, 35 samaki msup-3/sup) au kubwa (max. 200 kilo, 140 samaki msup-3/sup) uzalishaji wa samaki wa Afrika. Uzalishaji wa nusu kubwa (max. 100 kg, 70 samaki msup-3/sup) hauwezi kupendekezwa kutokana na usawa hasi wa faida ya gharama. Katika hali ya uzalishaji wa nusu kubwa, matengenezo ya mfumo, kazi na pembejeo ya malisho yalikuwa kama vile chini ya uzalishaji mkubwa lakini kwa pato la samaki na mimea iliyopungua, na faida yoyote ya kiuchumi katika kitengo cha ufugaji wa maji haikulipa (Palm et al. 2017). Hii ilisababisha mahitaji ya juu biochemical oksijeni (BOD), denitrification ya juu kwa sababu ya upatikanaji kupunguzwa oksijeni, viwango vya juu kiasi kubadilishana maji, unategemea anaerobic mineralization na precipitation tofauti, chini P na K-ngazi kama vile chini PH maadili na kiasi kidogo samaki pato ikilinganishwa na hali kubwa. Kwa upande mwingine, uzalishaji mkubwa wa samaki uliruhusu upatikanaji wa oksijeni wa juu na viwango vya chini vya kubadilishana maji na upatikanaji bora wa virutubisho kwa ukuaji wa mimea Kwa hiyo, chini ya hali ya hapo juu, kitengo cha uzalishaji wa samaki cha RAS kwa aquaponics pamoja kwa hiyo hufanya kazi chini ya hali kubwa au kubwa ya uzalishaji wa samaki, na hali ya kati inapaswa kuepukwa.

   7.4.1 Filtration

   Clarifiers, wakati mwingine pia huitwa sedimenters au separators swirl (pia angalia Chap. 3), ni vifaa vinavyotumika mara nyingi kwa ajili ya kuondolewa kwa taka imara katika aquaponics pamoja (Rakocy et al. 2006; Nelson na Pade 2007; Danaher. 2013, Mtini 7.4). Mambo makubwa ya chembe yanapaswa kuondolewa kwenye mfumo ili kuepuka maeneo ya anoxic na madhara ya kudhoofisha au maendeleo ya HSU2/subs. Wafafanuzi wengi hutumia kuingiza lamella au sahani ili kusaidia katika kuondolewa kwa yabisi. Vipande vya conical husaidia mkusanyiko wa sludge chini wakati wa operesheni na kusafisha, wakati vifungo vya gorofa vinahitaji kiasi kikubwa cha maji ili kuvuta nje na kuondoa sludge. Wakati wa operesheni, yabisi huzama chini ya ufafanuzi ili kuunda sludge. Kulingana na pembejeo ya kulisha na wakati wa uhifadhi, sludge hii inaweza kujenga ili kuunda tabaka zenye nene. Shughuli ya microbial ndani ya tabaka za sludge hatua kwa hatua hubadilika kuelekea hali ya anaerobic, kuchochea uharibifu wa microbial. Utaratibu huu hupunguza mimea inapatikana nitrati na inapaswa kuepukwa, hasa kama mchakato wa maji ni kutumika kwa ajili ya uzalishaji hydroponic kupanda. Kwa hiyo, denitrification inaweza kuwa counterproductive katika aquaponics pamoja.

   Uzito wa taka imara iliyoondolewa na ufafanuzi ni ya chini, ikilinganishwa na teknolojia nyingine, matengenezo ni ya muda mwingi, na kusafisha ufafanuzi na maji safi ni wajibu wa kupoteza maji kuu ya mfumo mzima. Kiasi kinachohitajika cha maji kinaathiriwa na muundo wake wa jumla, sura ya chini na upatikanaji wa baffles za PVC kwa maji ya kusafisha (Mchoro 7.4a, b). Kuongezeka kwa samaki kuhifadhi msongamano zinahitaji kiasi kikubwa cha kubadilishana maji (kila siku katika wiki chini ya hali kubwa) kudumisha ubora bora wa maji kwa ajili ya uzalishaji wa samaki, ambayo inaweza kusababisha hasara ya kiasi kikubwa cha maji mchakato, pia kupoteza kiasi kikubwa cha virutubisho required kwa ajili ya kupanda ukuaji wa uchumi. Aidha, badala ya maji safi utangulizi calcium na magnesiamu carbonates ambayo inaweza kisha precipitate na phosphates. Kwa hiyo, matumizi ya clarifiers vile manually kuendeshwa hufanya utabiri juu ya mchakato wa utungaji maji kuhusiana na ukuaji bora wa mimea karibu haiwezekani (Palm et al. 2019). Ingekuwa na ufanisi zaidi kufuata mfano wa Naegle (1977) wa kutenganisha sludge ya aerobic na anaerobic na kutokwa kwa nitrojeni ya gesi na mfumo wa sludge mbili.

   

   Mtini. 7.4 Kanuni ya filtration aquaponic na sedimenter (a-b) na (c) disc-filter (Pal-Aquakulur GmbH, Abtshagen, Ujerumani) ya samaki wa kibiashara wa Afrika (Clarias gariepinus) RAS katika Fishglasshouse (Chuo Kikuu cha Rostock, Ujerumani)

   Ufanisi zaidi imara kuondolewa taka inaweza kupatikana kwa ngoma moja kwa moja- au diskfilters ambayo kutoa vikwazo mitambo kwamba kushikilia nyuma yabisi, ambayo ni kisha kuondolewa kwa njia ya kusafisha. Maendeleo mapya yanalenga kupunguza matumizi ya maji ya suuza kupitia teknolojia ya kusafisha utupu, kuruhusu mkusanyiko wa yabisi jumla katika sludge hadi 18% (Dr. Günther Scheibe, Pal-Aquakultur GmbH, Ujerumani, mawasiliano binafsi, Kielelezo 7.4c). Uondoaji huo wa taka una ushawishi mzuri juu ya utungaji wa sludge, kuboresha udhibiti wa maji machafu ili kukidhi mahitaji ya maua. Chaguo jingine ni matumizi ya clarifiers nyingi (sedimenters) au vipengele vya kuondolewa kwa sludge-mfululizo.

   Biofilters ni sehemu nyingine muhimu ya RAS, kama wao kubadilisha nitrojeni amonia kupitia oxidation microbial kwa nitrate (nitrification). Ingawa mizizi ya mimea na mfumo yenyewe hutoa nyuso za bakteria za nitrifying, uwezo wa kudhibiti ubora wa maji ni mdogo. Mifumo ambayo haina biofiltration ni vikwazo kwa mitambo mini au hobby na pembejeo za kulisha chini. Mara baada ya majani ya samaki na pembejeo ya kulisha kuongezeka, uwezo wa ziada wa biofilter unahitajika kudumisha ubora wa maji wa kutosha kwa ajili ya utamaduni wa samaki na kutoa kiasi cha kutosha cha nitrati kwa ukuaji wa mimea.

   Kwa aquaponics ya ndani na ndogo ndogo, vyombo vya habari vya mimea (changarawe au udongo ulioenea kwa mfano) vinaweza kutosha kama biofilters yenye ufanisi. Hata hivyo, kutokana na uwezekano mkubwa wa kuziba na hivyo mahitaji ya kusafisha mara kwa mara mwongozo na matengenezo, mbinu hizi hazistahili kwa aquaponics kubwa ya kibiashara (Palm et al. 2018). Zaidi ya hayo, Knaus na Palm (2017a) walionyesha kuwa matumizi ya biofilter rahisi katika bypass tayari imeongeza pembejeo ya kila siku ya kulisha katika mfumo wa aquaponic wa nyuma kwa takribani 25%. Biofilters ya kisasa ambayo hutumiwa katika RAS kubwa ni bora katika kutoa uwezo wa kutosha wa nitrification kwa samaki na uzalishaji wa mimea. Kwa sababu ya kuongezeka kwa gharama za uwekezaji, vipengele vile ni zaidi husika katika kati- na kubwa wadogo kibiashara mifumo aquaponic.

   7.4.1.1 Hydroponics katika Aquaponics ya pamoja

   Katika aquaponics pamoja, mifumo mingi ya hydroponic inaweza kutumika (pia angalia Chap. 4) kulingana na kiwango cha operesheni (Palm et al. 2018). Isipokuwa kazi haina athari kubwa juu ya mavuno (au faida) na mfumo si mkubwa mno, mifumo tofauti ya hydroponic inaweza kutumika kwa wakati mmoja. Hii ni ya kawaida katika aquaponics ya ndani na maandamano ambayo mara nyingi hutumia mifumo ya vyombo vya habari vya kitanda substrate (mchanga, changarawe, perlite, nk) katika mabwawa na mtiririko, vituo vya DWC (utamaduni wa kina wa maji au mifumo ya raft) na hata mara nyingi hujifanya njia za filamu za virutubisho (NFT). Kazi nyingi ni vitanda vya chini vya vyombo vya habari (mchanga/changarawe) katika mabwawa ya bomba na mtiririko, ambayo yanaweza kuziba kutokana na uhifadhi wa detritus na mara nyingi inahitaji kuosha (Rakocy et al. 2006). Kutokana na utunzaji wa substrates, mifumo hii ni kawaida mdogo kwa ukubwa. Kwa upande mwingine, mifumo ya hydroponic ya DWC inahitaji kazi ndogo na haipatikani na matengenezo, na kuruhusu kupitishwa kwa maeneo makubwa ya kupanda. Kwa sababu hii, mifumo ya DWC hupatikana hasa katika mifumo ya ndani na ndogo/semicommercial, hata hivyo, si kawaida katika mifumo mikubwa ya aquaponic. Kwa uzalishaji mkubwa wa aquaponic wa kibiashara, uwiano wa kazi na matengenezo katika mfumo wa DWC bado unaonekana kuwa wa juu sana. Hata matumizi ya rasilimali za maji na nishati kwa kusukumia pia haifai kwa mifumo mikubwa.

   Ikiwa mifumo ya aquaponic imefungwa imeundwa kwa ajili ya uzalishaji wa faida, matumizi ya kazi yanapaswa kupungua wakati eneo la uzalishaji linapaswa kuongezeka. Hii inawezekana tu kwa kurahisisha uzalishaji wa samaki pamoja na matumizi ya mifumo rahisi ya hydroponic. Mbinu ya filamu ya virutubisho (NFT) inaweza, kwa sasa, kuchukuliwa kuwa mfumo wa hydroponic ufanisi zaidi, kuchanganya kazi ndogo na maeneo makubwa ya kilimo cha mimea na uwiano mzuri wa gharama za maji, nishati na uwekezaji. Hata hivyo, sio mimea yote ya aquaponic inakua vizuri katika mifumo ya NFT na hivyo ni muhimu kupata uchaguzi sahihi wa mimea kwa kila mfumo wa hydroponic, ambayo kwa upande inahusiana na ugavi wa virutubisho wa aina maalum ya samaki iliyounganishwa katika kubuni maalum ya mfumo wa hydroponic. Kwa aquaponics pamoja, mzigo wa chembe wakati mwingine wa juu katika maji unaweza kuwa tatizo kwa kuziba matone, mabomba na valves katika mitambo ya NFT. Kwa hiyo, mifumo kubwa ya aquaponic inapaswa kuwa na usimamizi wa maji wa kitaaluma na filtration ya ufanisi wa mitambo ili kuepuka kuzuia kuzuia upya. Wakati ugavi wa maji unaoendelea unahakikisha kupitia mabomba, mfumo wa NFT unaweza kutumika katika aina zote za mifumo ya pamoja ya maji, lakini inashauriwa zaidi kwa uzalishaji chini ya mifumo ndogo/nusu ya kibiashara na mifumo mikubwa (Palm et al. 2018).

5. 7.5 Kuongeza Mifumo ya Aquaponic ya Pamoja

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Mfano pamoja aquaponic mfumo mbalimbali kutoka wadogo wadogo wa kati wadogo na mifumo kubwa ukubwa (Palm et al. 2018). Upscaling bado ni moja ya changamoto ya baadaye kwa sababu inahitaji kupima makini ya samaki iwezekanavyo na mimea mchanganyiko. Ukubwa wa kitengo bora unaweza kurudiwa kuunda mifumo ya multiunit, huru ya kiwango cha uzalishaji. Kwa mujibu wa Palm et al. (2018), mbalimbali ya mifumo ya aquaponic walikuwa jumuishwa katika (1) mini, (2) hobby, (3) ndani na mashamba, (4) ndogo/nusu ya kibiashara na (5) mifumo kubwa (r) -wadogo, kama ilivyoelezwa hapa chini:

   

   Kielelezo 7.5 Kanuni ya mfumo wa ndani wa aquaponic (\ 2 m<sup2/sup, baada ya Palm et al. 2018) na aeration (a) na pampu (b), hydroponics (c) hufanya kama biofilter

   Mipangilio ya mini (Mchoro 7.5) huwa na hifadhi ndogo ya samaki kama vile tank ya samaki au aquarium ambayo mimea inakua juu ya uso au ndani ya kitanda kidogo cha hydroponic. Filters za kawaida za aquarium, aeration na pampu hutumiwa. Mini mifumo ni kawaida 2 msup2/sup au chini katika ukubwa (Palm et al. 2018). Mifumo hii ndogo ya aquaponic inaweza kutumika nyumbani na mimea michache tu ya matumizi ya nyumbani na kupandwa na mimea kama vile nyanya, mimea au mapambo. Mifumo hiyo huongeza maadili mapya kwenye nafasi ya kuishi kwa binadamu kwa kuongeza 'asili' tena katika eneo la maisha ya familia ambalo ni maarufu hasa katika miji mikubwa. Mifumo mingine ya mini inajumuisha chombo cha mmea tu na samaki moja au zaidi bila chujio na pampu. Hata hivyo, mifumo hii ni ya muda mfupi tu kufanya kazi kwa sababu filtration umewekwa haipo.

   

   mtini. 7.6 Kanuni ya pamoja ndani hobby aquaponic mfumo (2—10 msup2/sup baada Palm et al. 2018) kwa (a) samaki tank na aeration, (b) sedimenter au clarifier ilibadilika baada Nelson na Pade (2007), (c) hydroponics kitanda, kwa mfano changarawe na mazao mbalimbali ambayo vitendo kama biofilter na (d) sump na pampu

   Mifumo ya aquaponic ya Hobby imewekwa ili kufikia ukubwa wa juu wa 10 msup2/sup (Palm et al. 2018). Kwa wiani wa juu wa samaki, kulisha zaidi na aeration, kitengo cha mchanga wa mitambo (sedimenter/clarifier) ni muhimu (Mchoro 7.6). Sedimenter huondoa chembechembe jambo —'sludge' kama vile nyasi na kulisha uneaten kutoka mfumo bila kutumia nishati. Maji hutiririka kwa mvuto kutoka tank ya samaki hadi sedimenter halafu kupitia mizinga ya hydroponic halafu matone ndani ya sump kutoka ambapo pampu au hewa kuinua pampu maji kurudi kwenye mizinga ya samaki. Katika mitambo ya hobby, vitanda vya mimea hufanya kama chujio cha asili cha microbial na mara nyingi substrates za kitanda kama vile mchanga, changarawe nzuri au perlite hutumiwa. Mifumo ya aquaponic ya Hobby ni zaidi ya aina ya ujanja ambao hauna lengo la uzalishaji wa chakula. Wao badala ya kufurahia utendaji wa mfumo jumuishi. Mifumo ya Hobby, kama jina linamaanisha, kwa kawaida imewekwa na hobbyists ambao wana nia ya kukua viumbe mbalimbali vya majini na mimea kwa matumizi yao wenyewe na kwa 'fun'.

   Aquaponics ya ndani/mashamba ina lengo la uzalishaji wa nje wa matumizi ya nyumbani ya samaki na mimea inayojulikana kama kuwa na eneo la uzalishaji wa kiwango cha juu cha 50 msup2/sup (Palm et al. 2018). Mifumo hii imejengwa na wapenzi. Ujenzi ni kitaalam kutofautishwa na uzalishaji wa juu wa samaki, aeration ya ziada na pembejeo ya juu ya kulisha. Kanuni ya pamoja ya aquaponics inatumika kwa matumizi ya pampu moja ambayo recirculates maji kutoka sump (chini kabisa) hadi mizinga ya samaki ya juu amesimama na kisha kwa mvuto kupitia sedimenter na biofilter (pamoja na aeration na bakteria substrates) kwa vitengo vya hydroponic (Kielelezo 7.7).

   

   mtini. 7.7 Kanuni ya pamoja ndani mashamba aquaponic mfumo, 10—50 msup2/sup (kutoka Palm et al. 2018) kwa (a) tank samaki na aeration, (b) sedimenter au clarifier ilibadilika baada Nelson na Pade (2007), (c) biofilter na substrates na aeration, (d) hydroponic kitengo ambayo inaweza lina kitengo ambayo ina pamoja raft au DWC njia, (e) changarawe au mchanga vyombo vya habari substrate mfumo, (f) virutubisho filamu mbinu NFT-njia na (g) sump na pampu moja

   Kwa biofiltration, filters kawaida kitanda pia inaweza kutumika kama ilivyoelezwa katika Palm et al. (2014a, b, 2015). Katika mashamba aquaponics, hydroponics inaweza kujumuisha peke yake au pamoja ya raft au DWC (kina maji utamaduni) kupitia nyimbos, substrate mifumo kama vile coarse changarawe/mchanga ebb na masanduku mtiririko au virutubisho filamu mbinu (NFT) njia. Katika ulimwengu wa kaskazini, katika mitambo ya nje, uzalishaji ni mdogo kwa kipindi cha spring, majira ya joto na mapema ya vuli kwa sababu ya hali ya hewa. Kwa kiwango hiki cha uendeshaji, samaki na mimea zinaweza kuzalishwa kwa matumizi binafsi (na uzalishaji unaweza kupanuliwa kupitia uzalishaji mdogo wa chafu), lakini mauzo ya moja kwa moja kwa kiasi kidogo pia yanawezekana.

   mifumo Small na nusu commercial wadogo aquaponic ni sifa ya kuwa hadi 100 msup2/sup (Palm et al. 2018) na uzalishaji kulenga soko la rejareja. Mizinga zaidi, mara nyingi na wiani wa juu wa kuhifadhi, filters za ziada na mifumo ya matibabu ya maji na eneo kubwa la hydroponic na miundo tofauti zaidi hufafanua mifumo hii.

   Kubwa (r) -shughuli za kibiashara zaidi ya 100 msup2/sup (Palm et al. 2018) na kufikia maelfu ya mita za mraba kufikia utata mkubwa zaidi na zinahitaji mipango makini ya mtiririko wa maji na mifumo ya matibabu (Mchoro 7.8). Vipengele vya jumla ni mizinga mingi ya samaki, iliyoundwa kama mifumo kubwa ya kurejesha maji ya maji (RAS), hatua ya kuhamisha maji au sump inayowezesha kubadilishana maji kati ya samaki na mimea, na vitengo vya uzalishaji wa mimea ya kibiashara (aquaponics s.s./s.l.). Kama uzalishaji wa samaki una maana ya msongamano mkubwa wa kuhifadhi, vipengele kama vile filtration ya ziada kwa msaada wa filters za ngoma, usambazaji wa oksijeni, matibabu ya mwanga wa UV kwa udhibiti wa microbial, kulisha moja kwa moja kudhibitiwa na kompyuta ikiwa ni pamoja na udhibiti wa ubora wa maji moja kwa moja huainisha mifumo hii.

   Mifumo hii na kubuni multiunit uwezo wa upscaling chini ya kikamilifu kufungwa maji recirculation ambayo pia inaruhusu kwa ajili ya uzalishaji kutangatanga, kilimo sambamba ya mimea mbalimbali ambayo yanahitaji mifumo tofauti hydroponic na udhibiti bora wa vitengo mbalimbali katika kesi ya kuzuka kwa ugonjwa na kupanda kudhibiti wadudu.

6. 7.6 Saline/Aquaponics ya Maji ya Brackish

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Sehemu mpya ya utafiti ni tathmini ya salinities tofauti ya mchakato wa maji kwa ukuaji wa mimea. Kwa kuwa maji safi duniani kote yanaendelea kuongezeka kwa mahitaji na kwa bei kubwa, tahadhari fulani imetolewa kwa matumizi ya rasilimali za maji ya saline/brackish kwa kilimo, ufugaji wa samaki na pia aquaponics. Matumizi ya maji ya brackish ni muhimu kwani nchi nyingi kama vile Israeli zina rasilimali za maji chini ya ardhi, na zaidi ya nusu ya maji ya chini ya ardhi duniani ni salini. Wakati kiasi cha maji ya chumvi chini ya ardhi kinakadiriwa kuwa 0.93% tu ya jumla ya rasilimali za maji duniani kwa kmsup3/sup 12,870,000, hii ni zaidi ya hifadhi ya maji safi chini ya ardhi (10,530,000 kmsup3/sup), ambayo hufanya 30.1% ya hifadhi zote za maji safi (USGS).

   

   Kielelezo 7.8 Schema (usimamizi) ya moduli kubwa ya aquaponics iliyopitishwa baada ya FishglasShouse katika Chuo Kikuu cha Rostock (Ujerumani) (1000 msup2/sup jumla ya uzalishaji wa eneo, Palm et al. 2018) na (a) kitengo cha kujitegemea cha maji, (b) mfumo wa uhamisho wa maji na (c) kitengo cha hydroponic cha kujitegemea; F1-F9 samaki mizinga, S) sedimenter, P-I pampu moja (pampu biofilter), P-II pampu mbili (aquaculture recirculation pampu), T) trickling filter, Su) sump. Katikati, madini mfumo wa kuhamisha maji na Wt-I) maji tank kuhamisha kutoka aquaculture kitengo P-III) pampu tatu, ambayo pampu madini tajiri maji kutoka aquaculture C) hydroponics kitengo upande wa kulia na Nu) madini tank na kujitegemea hydroponic recirculation mfumo na kupanda meza (au NFT) ; P-IV) pampu ya nne, ambayo pampu maji ya chini ya madini kutoka kitengo hydroponic nyuma WT-II) tank ya kuhamisha maji mbili na kitengo cha aquaculture kwa pamoja (au decupled kama si kutumika) hali ya aquaponic

   Utafiti wa kwanza uliochapishwa juu ya matumizi ya maji ya brackish katika aquaponics ulifanyika mwaka wa 2008—2009 katika Jangwa la Negev la Israeli (Kotzen na Appelbaum 2010). Waandishi walisoma uwezekano wa maji ya brackish ambayo inaweza kutumia wastani wa msup3/sup bilioni 200—300 iko mita 550—1000 chini ya ardhi katika eneo hilo. Masomo haya na ya ziada yaliyotumiwa hadi 4708—6800 μs/cm (4000—8000 μs/cm = kiasi cha chumvi, Kotzen na Appelbaum 2010; Appelbaum na Kotzen 2016) katika mifumo ya pamoja ya aquaponic yenye Tilapia sp. (aina nyekundu ya Nile tilapia Oreochromis niloticus x bluu Tilapia O. aureus hybrids), pamoja na mifumo ya kina ya maji yaliyo na mifumo ya changarawe. Mifumo hiyo ilionyeshwa na mifumo ya maji ya potable kama udhibiti. Mboga na mboga mbalimbali zilipandwa, na matokeo mazuri sana na ya kulinganisha katika mifumo ya maji ya brackish na maji safi. Katika mifumo yote ya afya ya samaki na ukuaji zilikuwa nzuri kama ukuaji wa mimea ya leeks (Allium ampeloprasum), celery (Apium graveolens) (Kielelezo 7.9), kohlrabi (Brassica oleracea v. gongylodes), kabichi (Brassica oleracea v. capitata), lettuce (Lactuce Ca sativa), cauliflower (Brassica oleracea v. botrytis), Uswisi chard (Beta vulgaris vulgaris), vitunguu vya spring (Allium fistulosum), basil (Ocimum basilicum) na cress maji (Nasturtium officinale) (Kotzen na Appelbaum 2010; Appelbaum na Kotzen 2016).

   

   Mtini. 7.9 Kukomaa celery kupanda mzima katika maji brackish

   'Ripoti ya mishuni' na van der Heijden et al. (2014) kuhusu kuunganisha kilimo na ufugaji wa maji na maji ya brackish nchini Misri inaonyesha kuwa nyekundu Tilapia (pengine Matatizo nyekundu ya Oreochromis mossambicus) ina uwezo mkubwa pamoja na mboga kama vile mbaazi, nyanya na vitunguu ambavyo vinaweza kuvumilia chini hadi salinity wastani. Mimea inayojulikana kuwa na uvumilivu wa salini ni pamoja na familia ya kabichi (Brassicas), kama vile kabichi (Brassica oleracea), broccoli (Brassica oleracea italica), kale (Brassica oleracea var. sabellica), familia ya Beta, kama vile Beta vulgaris (beetroot), perperperperperpetroot mchicha (*Beta vulgaris subsp. Vulgaris), na pilipili ya kengele (Capsicum annuum) na nyanya (Solanum lycopersicum). Mgombea wa wazi wa mimea ya maji ya brackish ni samphire ya marsh (Salicornia europae) na uwezekano wa 'mboga za strand' kama vile bahari ya kale (Crambe maritima), aster ya bahari (Tripolium pannonicum) na purslane ya bahari (Atriplex portulacoides). Gunning (2016) alibainisha kuwa katika mikoa yenye ukame wa neno kilimo cha halophytes kama mbadala kwa mazao ya kawaida ni kupata umaarufu mkubwa na Salicornia europea inazidi kuwa maarufu kwenye menus ya migahawa na counters ya wavuvi na maduka ya chakula cha afya kote nchi. Hii ni vile vile kesi kote Uingereza na EU ambapo wengi wa mazao ni nje kutoka Israel na sasa pia Misri. Faida tofauti ya kupanda marsh samphire ni kwamba ni 'kata na kuja tena' mazao ambayo ina maana inaweza kuvuna katika vipindi vya karibu mwezi 1. Katika mazingira yake ya asili pamoja saline estuaries Salicornia europaea kukua pamoja gradient saline kutoka chumvi kupitia brackish (Davy et al. 2001). Katika majaribio ya Gunning (2016), mimea ilipandwa kutoka kwa mbegu, wakati Kotzen ilikua mimea yake ya majaribio kutokana na mashina yaliyokatwa kununuliwa kwenye counter ya samaki ya maduka makubwa. Masomo zaidi chini ya hali ya chumvi yalifanywa na Nozzi et al. (2016), ambaye alisoma madhara ya maambukizi ya dinoflagellate (Amyloodinum ocellatum) katika bass bahari (Dicentrarchus labrax) katika viwango tofauti vya chumvi. Pantanella (2012) alisoma ukuaji wa halophyte Salsola soda (kabichi ya chumvi) pamoja na mullet ya kijivu ya flathead (Mugil cephalus) chini ya hali ya baharini ya kuongeza maudhui ya chumvi kwenye shamba la majaribio katika Chuo Kikuu cha Tuscia (Italia). Rasilimali za maji ya baharini pia zimefanikiwa kutumika katika aquaponics pamoja na uzalishaji wa bass ya bahari ya Ulaya (Dicentrarchus labrax) na mimea yenye kuvumilia chumvi (halophytes) kama vile Salicornia dolihostachya, Plantago coronopus na Tripolium pannonicum katika eneo la ndani la maji la maji la bahari linaloendelea mfumo (Waller et al. 2015).

7. 7.7 Samaki na Uchaguzi wa mimea

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   7.7.1 Uzalishaji wa samaki

   Katika kiwango kikubwa kibiashara aquaponics samaki na uzalishaji wa mimea haja ya kukidhi mahitaji ya soko. Uzalishaji wa samaki inaruhusu aina tofauti, kulingana na husika mfumo wa kubuni na masoko ya ndani. Uchaguzi wa samaki pia unategemea athari zao kwenye mfumo. Matatizo ya pamoja ya samaki ya samaki kutokana na viwango vya kutosha vya virutubisho, vinavyoathiri afya ya samaki, vinaweza kuepukwa. Ikiwa mifumo ya aquaponic ya pamoja ina samaki wenye usawa wa kupanda uwiano, virutubisho vya sumu vitaingizwa na mimea inayosafisha maji. Tangu kukubalika kwa vitu vya sumu ni aina tegemezi, aina ya samaki uchaguzi ina ushawishi maamuzi juu ya mafanikio ya kiuchumi. Kwa hiyo, ni muhimu kupata mchanganyiko sahihi na uwiano kati ya samaki na mimea, hasa ya aina hizo za samaki na shughuli za chini za kuchafua maji na mimea yenye uwezo wa juu wa kuhifadhi virutubisho.

   Faida za kuwa na familia fulani ya samaki katika mifumo ya pamoja ya aquaponic haijulikani wazi kwa kuzingatia mahitaji yao maalum kwa suala la ubora wa maji na mizigo inayokubalika ya virutubisho. Naegel (1977) kupatikana hakukuwa na athari mbaya mashuhuri juu ya ukuaji wa samaki na samaki katika matumizi yake ya Tilapia (Tilapia mossambica) na carp ya kawaida (Cyprinus carpio). Channel catfish (Ictalurus punctatus) ilitumiwa pia na Lewis et al. (1978) na Sutton na Lewis (1982) nchini Marekani. Ilionyeshwa kuwa ubora wa maji ya aquaponics ulikutana kwa urahisi na mahitaji ya aina mbalimbali za samaki, hasa kwa kutumia aina za samaki 'rahisi kuzalishwa' kama vile bluu Tilapia (Oreochromis aureus, zamani Sarotherodoon aurea) huko Watten na Busch (1984); Tilapia ya Nile (Oreochromis niloticus), ambayo mara nyingi ilitumika katika masomo na aina mbalimbali za mimea kama aina ya samaki ya mfano (Rakocy 1989; Rakocy et al. 2003, 2004; Al-Hafedh et al. 2008; Rakocy 2012; Villarroel et al. 2011; Simeonidou et al. 2012; Palm et al. 2014a, 2014b; Diem et al. 2017); pia Tilapia hybrids-nyekundu aina (_ Oreochromis niloticus_ x bluu tilapia O. aureus hybrids), kwamba walikuwa kuchunguzwa katika mazingira kame jangwa (Kotzen na Appelbaum 2010; Appelbaum na Kotzen 2016).

   Kumekuwa na upanuzi katika aina za spishi za samaki zinazotumiwa katika aquaponiki, angalau Ulaya, ambayo inategemea matumizi ya aina ya samaki asilia pamoja na zile zilizo na kukubalika kwa watumiaji wa juu. Hii ni pamoja na samaki wa Afrika (Clarias gariepinus) ambao ulikua kwa mafanikio chini ya hali ya pamoja ya aquaponic na Palm et al. (2014b), Knaus na Palm (2017a) na Baßmann et al. (2017) katika Ujerumani ya kaskazini. Faida ya C. gariepinus ni kukubalika juu ya vigezo vya maji mbaya kama vile amonia na nitrati, pamoja na hakuna haja ya ugavi wa ziada wa oksijeni kutokana na physiolojia yao maalum ya kupumua hewa. Viwango vyema vya ukuaji wa C. gariepinus chini ya hali ya pamoja ya aquaponic zilielezwa zaidi nchini Italia na Pantanella (2012) na nchini Malaysia na Endut et al. (2009). Upanuzi wa uzalishaji wa samaki wa Afrika chini ya aquaponics ya pamoja unaweza kutarajiwa, kutokana na uzalishaji na usimamizi usio na matatizo, ubora wa bidhaa na kuongeza mahitaji ya soko katika sehemu nyingi duniani.

   Katika Ulaya, aina nyingine za samaki zilizo na uwezo mkubwa wa soko na thamani ya kiuchumi hivi karibuni zimekuwa lengo la uzalishaji wa maji, na msisitizo hasa juu ya spishi za piscivorous kama vile pikeperch ya Ulaya 'zander' (Sander lucioperca). Pikeperch uzalishaji, aina ya samaki kwamba ni kiasi nyeti kwa vigezo maji, ilijaribiwa katika Romania katika aquaponics pamoja. Blidariu et al. (2013a, b) ilionyesha PSUB2/sub5/sub (fosforasi pentoxide) na viwango vya nitrati katika lettuce (Lactuca sativ) kwa kutumia pikeperch ikilinganishwa na uzalishaji wa kawaida, na kupendekeza kuwa uzalishaji wa pikeperch katika aquaponics pamoja inawezekana bila madhara hasi juu ya samaki ukuaji na sumu ya madini. The Cyprinidae (Cypriniformes) kama vile carp imekuwa kawaida kutumika katika aquaponics pamoja na kwa ujumla umeonyesha ukuaji bora na kupunguza kuhifadhi msongamano na kiwango cha chini cha aquaponic mchakato wa mtiririko wa maji (matumizi bora ya maji) wakati wa majaribio katika India. Uzito bora wa kuhifadhi koi carp (Cyprinus carpio var. koi) ulikuwa katika kilo 1.4/m (Hussain et al. 2014), na faida bora ya uzito na mavuno ya *Beta vulgaris * var. bengalensis (mchicha) ilipatikana kwa kiwango cha mtiririko wa maji cha 1.5 L/min (Hussain et al. 2015). Ukuaji mzuri wa samaki na mavuno ya mimea ya mchicha wa maji (Ipomoea aquatica) yenye asilimia kubwa ya kuondolewa kwa virutubisho (Nosub3/sub-N, Posub4/sub-P, na K) iliripotiwa kwa kiwango cha chini cha mtiririko wa maji cha 0.8 L/min na carp ya polycultured (Cyprinus carpio koi carpio_ koi) na samaki wa dhahabu (Carpio) na samaki wa dhahabu (Carassius auratus na samaki Nuwansi et al. (2016). Inashangaza kutambua kwamba ukuaji wa mimea na kuondolewa kwa virutubisho katika koi (Cyprinus carpio var. koi) na samaki wa dhahabu (Carassius auratus) uzalishaji (Hussain et al. 2014, 2015) na Beta vulgaris var. bengalensis (mchicha) na mchicha wa maji (Ipomoea aquatica) iliongezeka linearly na kupungua kwa mtiririko wa maji kati ya 0.8 L/min na 1.5 L/min. Matokeo haya yanaonyesha kwamba kwa utamaduni wa samaki wa cyprinid, mtiririko wa chini wa maji unapendekezwa kwani hii haina athari mbaya juu ya ukuaji wa samaki. Kwa upande mwingine, hata hivyo, Shete et al. (2016) alielezea kiwango cha juu cha mtiririko wa 500 L hsup-1/sup (takriban 8 L/min) kwa ajili ya uzalishaji wa kawaida wa carp na mint (Mentha arvensis), ikionyesha haja ya viwango tofauti vya mtiririko wa maji kwa aina tofauti za mimea. Cyprinid nyingine, tench (Tinca tinca), ilijaribiwa kwa ufanisi na Lobillo et al. (2014) nchini Hispania na ilionyesha viwango vya juu vya uhai wa samaki (99.32%) katika msongamano mdogo wa kuhifadhi wa kilo 0.68 msup-3/sup bila vifaa vya kuondolewa vilivyo na viwango vyema vya uhai wa lettuce (98%). Kwa ujumla, wanachama wa familia ya Cyprinidae huchangia sana uzalishaji wa maji duniani kote (FAO 2017); huenda hii pia itakuwa kweli chini ya hali ya maji na uzalishaji, lakini hali ya kiuchumi inapaswa kupimwa kwa kila nchi tofauti.

   Viumbe vingine vya majini kama vile shrimp na crayfish vimeanzishwa katika uzalishaji wa maji pamoja. Mariscal-Lagarda et al. (2012) alichunguza ushawishi wa maji nyeupe ya mchakato wa uduvi (Litopenaeus vannamei) juu ya ukuaji wa nyanya (Lycopersicon esculentum) na kupatikana mavuno mazuri katika aquaponics yenye athari mbili za kuzuia maji chini ya uzalishaji jumuishi. Utafiti mwingine ukilinganisha pamoja nusu kubwa aquaponic uzalishaji wa prawn maji safi (Macrobrachium rosenbergii — shrimp Malaysia) na Basil (Ocimum basilicum) dhidi ya jadi hydroponic kupanda kilimo na ufumbuzi madini (Ronzón-Ortega et al. 2012). Hata hivyo, uzalishaji Basil katika aquaponics awali chini ya ufanisi (25% ya maisha), lakini kwa kuongeza majani ya prawn, mimea majani pia iliongezeka ili waandishi alikuja na hitimisho chanya na uzalishaji wa Basil na M. rosenbergii. Sace na Fitzsimmons (2013) waliripoti ukuaji bora wa mimea katika lettuce (Lactuca sativa), kabichi ya Kichina (Brassica rapa pekinensis) na pakchoi (Brassica rapa) na M. rosenbergii katika utamaduni na Nile Tilapia (O. niloticus). Kilimo na prawn imetulia mfumo kulingana na vigezo vya kemikali na kimwili, ambayo kwa hiyo iliboresha ukuaji wa mimea, ingawa kutokana na pH iliyoongezeka, upungufu wa virutubisho ulifanyika katika kabichi ya Kichina na lettuce. Kwa ujumla, tafiti hizi zinaonyesha kuwa uzalishaji wa shrimp chini ya hali ya aquaponic inawezekana na unaweza hata kutumia athari ya kuleta utulivu juu ya kitanzi kilichofungwa - au pamoja na kanuni ya aquaponic.

   7.7.2 Uzalishaji wa mimea

   Kilimo cha spishi nyingi za mimea, mimea, mazao ya matunda na mboga za majani zimeelezewa katika maji ya pamoja. Mara nyingi, maudhui ya virutubisho ya mchakato wa maji ya maji yalikuwa ya kutosha kwa ukuaji mzuri wa mimea. mapitio na Thorarinsdottir et al. (2015) muhtasari taarifa juu ya uzalishaji wa mimea chini ya hali ya uzalishaji wa aquaponic kutoka vyanzo mbalimbali. Lettuce (Lactuca sativa) ulikuwa mmea mkuu uliolimwa katika aquaponics na mara nyingi ulitumiwa katika tofauti tofauti kama vile lettuce ya crisphead (barafu), lettuce ya butterhead (bib nchini Marekani), lettuce ya romaine na lettuce huru ya majani chini ya usiku (3—12 ˚C) na joto ya juu ya siku (17-28 ˚C) (SomerC) (SomerC) Ville et al. 2014). Majaribio mengi yalifanywa kwa lettuce katika aquaponiki (kwa mfano Rakocy 1989) au kama kulinganisha ukuaji wa lettuce kati ya aquaponiki, hydroponiki na aquaponics inayosaidia (Delaide et al. 2016). lettuce ya Romaine (Lactuca sativa longifolia cv. Jericho) pia alichunguzwa na Seawright et al. (1998) na matokeo mazuri ya ukuaji sawa na hydroponiki ilio na kuongezeka kwa mkusanyiko wa K, Mg, Mn, P, Na na Zn na kuongeza majani ya samaki ya Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). Viwango vya Fe na Cu havikuathiriwa. Lettuki mavuno ilikuwa insignificant na tofauti kuhifadhi msongamano wa samaki (151 g, 377 g, 902 g, 1804 g) na kupanda majani kati ya 3040 g (151 g samaki) na 37080 g (902 g samaki). Lettuce pia ilikuzwa, kwa mfano na Lennard na Leonard (2006) na Murray Cod (Maccullochella peelii peelii), na kwa Lorena et al. (2008) na sturgeon 'bester' (mseto wa Huso kike na Acipenser ruthenus kiume) na kwa Pantanella (2012) na Nile tilapia (O. niloticus). Kama mazao ya maji ya joto, basil (Ocimum basilicum) iliripotiwa kama mimea nzuri kwa ajili ya kilimo chini ya aquaponics pamoja na iliripotiwa kama mazao yaliyopandwa zaidi na 81% ya washiriki katika matokeo ya utafiti wa kimataifa (Love et al. 2015). Rakocy et al. (2003) alichunguza basil na mavuno kulinganishwa chini ya kundi na uzalishaji uliojaa (2.0; 1.8 kg/msup2/sup) kinyume na kilimo cha shamba na mavuno ya chini (0.6 kg/msup2/sup). Somerville et al. (2014) alielezea Basil kama moja ya mimea maarufu zaidi kwa aquaponics, hasa katika mifumo mikubwa kutokana na ukuaji wake wa haraka na thamani nzuri ya kiuchumi. Kilimo tofauti cha basil kinaweza kupandwa chini ya joto la juu kati ya 20 na 25 ˚C katika vitanda vya vyombo vya habari, NFT (mbinu ya filamu ya virutubisho) na DWC (utamaduni wa maji ya kina) mifumo ya hydroponic. Basil iliyopandwa katika vitanda vya vyombo vya habari vya changarawe inaweza kufikia mavuno ya juu mara 2.5 pamoja na vijana wa tilapia (O. niloticus, 0.30 g) kinyume na C. gariepinus (0.12 g) (Knaus na Palm 2017a).

   Nyanya (Lycopersicon esculentum) zilielezewa na Somerville et al. (2014) kama 'mboga' bora ya majira ya joto katika aquaponics na zinaweza kukabiliana na mfiduo kamili wa jua na joto chini ya 40 ˚C kulingana na aina ya nyanya. Hata hivyo, uendelevu wa kiuchumi katika aquaponics pamoja ni mgogoro kutokana na kupunguzwa kwa ushindani wa uzalishaji wa nyanya aquaponics ikilinganishwa na high-engineered uzalishaji wa kawaida hydroponic katika greenhouses katika, kwa mfano Kituo cha Uboreshaji Uholanzi cha DLV GreenQ katika Bleiswijk na mavuno ya nyanya ya kilo 100.6 msup-2/sup (Hortidayly 2015), au hata zaidi (Heuvelink 2018). Uchunguzi wa awali ulilenga kilimo cha mmea huu hasa ikilinganishwa na uzalishaji wa shamba. Lewis et al. (1978) iliripoti karibu mara mbili mazao ya nyanya chini ya aquaponics ikilinganishwa na uzalishaji wa shamba na upungufu wa chuma uliotokea uliwekwa kwa kutumia ethylene diamine tetra-asetiki asidi. Nyanya pia zilitengenezwa katika mifumo tofauti ya aquaponic katika miongo iliyopita, na Sutton na Lewis (1982) na mimea nzuri huzaa katika joto la maji hadi 28 ˚C pamoja na samaki wa Channel (Ictalurus punctatus), na Watten na Busch (1984) pamoja na tilapia (Sarotherodon aurea) na mahesabu jumla soko nyanya matunda mavuno ya 9.6 kg/msup2/sup, takriban 20% ya mavuno kumbukumbu kwa aquaponics decoupled (47 kg/msup2/sup/y, Geelen 2016). McMurtry et al. (1993) pamoja na tilapia mseto (Oreochromis mossambicus x Oreochromis niloticus) na nyanya katika biofilters kuhusishwa mchanga ambayo ilionyesha mojawapo 'mavuno/high jumla mavuno' ya 1:1 .5 tank/biofilter uwiano (mchanga filter kitanda) na McMurtry et al. (1997) na kuongeza jumla ya kupanda matunda kupanda mavuno na kuongeza biofilter/tank uwiano. Inapaswa kuwa alisema kuwa uzalishaji wa nyanya inawezekana chini ya aquaponics pamoja. Kufuatia kanuni ya kilimo cha mimea isiyo na udongo katika aquaponics sensu stricto baada ya Palm et al. (2018), ni faida kwa sehemu mbolea za virutubisho fulani kama vile fosforasi, potasiamu au magnesiamu kuongeza mavuno (tazama changamoto hapa chini).

   Kilimo cha spishi za mimea zaidi kinawezekana pia na upimaji wa mazao mapya unaendelea kuripotiwa. Nchini Uingereza, Kotzen na Khandaker wamejaribu mboga za kigeni za Asia, na mafanikio hasa kwa mchanga wa uchungu, inayojulikana kama kerala au melon kali (Momordica charantia) (Kotzen pers. comm.). Taro (Colocasia esculenta) ni spishi nyingine ambayo imeongezeka kwa urahisi na mafanikio yaliyoripotiwa kwa ajili ya 'ear' yake kubwa kama majani pamoja na mizizi yake (Kotzen pers. comm.). Somerville et al. (2014) alibainisha kuwa mazao kama vile cauliflower, mbilingani, pilipili, maharagwe, mbaazi, kabichi, broccoli, chard ya Uswisi na parsley yana uwezo wa kulima chini ya aquaponics. Lakini kuna mengi zaidi (k.m. celery, broccoli, kohlrabi, chillies n.k.) ikiwemo mimea inayopendelea kuwa na hali ya mizizi ya mvua, ikiwa ni pamoja na mchicha wa maji (Ipomoea aquatica) na mint (Menta sp.) pamoja na baadhi ya mimea halophytic, kama vile marsamphire samphire (Salicornia europaeaeaea).

   Mimea ya mapambo pia inaweza kulimwa, peke yake au pamoja na mazao mengine (kuingiliana), k.m. Hedera helix (ivy kawaida) iliyopandwa katika Chuo Kikuu cha Rostock na Palm & Knaus katika mfumo wa maji ya pamoja. Majaribio yalitumia asilimia 50 ya virutubisho ambayo kwa kawaida hutolewa kwa mimea chini ya hali ya kawaida ya kitalu na kiwango cha mafanikio ya 94.3% (Mchoro 7.10).

   

   Kielelezo. 7.10 Tatu ubora makundi ya Ivy (Hedera helix), mzima katika mfumo pamoja aquaponic kuonyesha ubora kwamba biashara kitalu inahitaji (a) nzuri sana na moja kwa moja soko, (b) nzuri na soko na (c) si ya ubora wa kutosha

   Mbali na hilo mmea waliochaguliwa na lahaja, kuna vikwazo viwili vikubwa vinavyohusu uzalishaji wa mimea ya maji chini ya majimbo mawili yaliyopendekezwa ya uzalishaji wa samaki, kina na kina. Katika hali ya kina, upatikanaji wa virutubisho ndani ya mchakato wa maji ni chini sana kuliko chini ya uzalishaji wa mimea ya kibiashara, virutubisho kama vile K, P na Fe ni upungufu, na conductivity ni kati ya 1000 na 1500 μS/cm, ambayo ni kidogo sana kuliko kutumika chini ya uzalishaji wa kawaida wa hydroponic wa kibiashara mimea mara kwa mara kati ya 3000 na 4000 μs/cm. Mimea ambayo haina upungufu katika virutubisho vingine inaweza kuonyesha ishara za necroses za majani na kuwa na chlorophyll kidogo ikilinganishwa na mimea yenye mbolea bora. Kwa hiyo, kuongeza kwa kuchagua baadhi ya virutubisho huongeza ubora wa mimea ambayo inahitajika kuzalisha bidhaa za ushindani.

   Kwa kumalizia, uzalishaji wa mimea ya kibiashara wa aquaponics pamoja chini ya uzalishaji mkubwa wa samaki una ugumu wa kushindana na uzalishaji wa kawaida wa mimea na hydroponics ya kibiashara kwa kiwango kikubwa. Mashirika yasiyo ya mojawapo na kulingana na Palm et al. (2019) haitabiriki utungaji wa virutubisho unaosababishwa na mchakato wa uzalishaji wa samaki lazima kushindana dhidi ya hali bora ya virutubisho kupatikana katika mifumo ya hydroponic. Hakuna shaka kwamba ufumbuzi unahitaji kuendelezwa kuruhusu ukuaji bora wa mimea wakati huo huo kutoa ubora wa maji unaohitajika kwa samaki.

   7.3 Chaguzi za Samaki na Plant mchanganyiko

   Kuchanganya samaki na mimea katika aquaponics iliyofungwa inaweza kuzalisha ukuaji bora wa mimea (Knaus et al. 2018b) pamoja na faida kwa ustawi wa samaki (Baßmann et al. 2017). Ndani ya mchakato wa maji, tofauti kubwa katika micronutrients na macronutrients zinaweza kutokea na athari hasi juu ya mahitaji ya lishe ya mimea (Palm et al. 2019). Uchunguzi wa jumla wa mifumo ya maji ya pamoja imeonyesha kuwa kuna viwango vya chini vya virutubisho ndani ya mifumo (Bittsanszky et al. 2016) kwa kulinganisha na ufumbuzi wa virutubisho wa hydroponic (Edaroyati et al. 2017). Mimea haiwezi kuvumilia chini au oversupply ya virutubisho bila madhara juu ya ukuaji na ubora, na pembejeo ya kila siku ya chakula ya mfumo wa aquaponic inahitaji kubadilishwa kwa mahitaji ya virutubisho ya mmea. Hii inaweza kupatikana kwa kusimamia wiani wa kuhifadhi samaki pamoja na kubadilisha chakula cha samaki. Somerville et al. (2014) jumuishwa mimea katika aquaponics kulingana na mahitaji yao ya virutubisho kama ifuatavyo:

   1. Mimea yenye mahitaji ya chini ya virutubisho (kwa mfano Basil, Ocimum basilicum)

   2. Mimea yenye mahitaji ya lishe ya kati (k.m. cauliflower, Brassica oleracea var. Botrytis)

   3. Mimea yenye mahitaji ya juu ya virutubisho kama vile aina za matunda (k.m. jordgubbar, Fragaria spec.).

   Sio mimea yote inayoweza kukuzwa katika mifumo yote ya hydroponic yenye mavuno sawa. Uchaguzi wa mmea unategemea mfumo wa hydroponic ikiwa mifumo ya kawaida ya aquaponic isiyo na soilless (k.m. DWC, NFT, ebb na mtiririko; aquaponics sensu stricto' — s.s. — kwa maana nyembamba) hutumiwa. Chini ya kilimo cha aquaponics ('aquaponics sensu lato' — s.l. — kwa maana pana, Palm et al. 2018), matumizi ya udongo wa ajizi au kwa kuongeza mbolea hutumika mbinu za bustani kutoka kilimo cha maua, na kuongeza uwezekano wa aina mbalimbali.

   Chini ya hali ya hydroponic, miundo ya sehemu ya mifumo ina ushawishi mkubwa juu ya vigezo vya ukuaji wa mimea. Kwa mujibu wa Upendo et al. (2015), wazalishaji wengi wa aquaponic walitumia mifumo ya raft na vyombo vya habari kitanda na kwa kiasi kidogo NFT na minara wima. Lennard na Leonard (2006) alisoma ukuaji wa lettuce Green mwaloni (Lactuca sativa) na kurekodi uhusiano Gravel kitanda\ > Floating raft\ > NFT katika suala la maendeleo ya majani na mavuno pamoja na Murray Cod (Maccullochella peelii peelii) nchini Australia. Knaus & Palm (2016—2017, data isiyochapishwa) wamejaribu mifumo ndogo ya hydroponic tofauti kama vile NFT, raft inayozunguka na substrate ya changarawe juu ya ukuaji wa mimea tofauti katika Fishglasshouse katika kubuni ya majaribio ya aquaponic iliyokatwa, inayohitaji kupima baadae chini ya hali ya pamoja. Kwa kuongezeka kwa uzalishaji wiani wa samaki wa Afrika (C. gariepinus, takriban 20—168 kg/msup3/sup), mazao mengi yanayopandwa kama vile matango (Cucumis sativus), basil (Ocimum basilicum) na pak choi (Brassica rapa chinensis) walijaribu kukua vizuri, kinyume na Lennard na Leonard (2006), katika changarawe na NFT aquaponics (changarawe\ > NFT\ > raft; Wermter 2016; Pribbernow 2016; Lorenzen 2017), na Morocco mint 'spearmint' (Mentha spicata) ilionyesha kinyume ukuaji utendaji (raft = NFT\ > changarawe) na idadi ya juu jani katika NFT (Zimmermann 2017). Hii inaonyesha faida ya hali ya changarawe na inaweza kutumika kwa mfano pia katika sufuria za kawaida za mimea na substrate ya udongo chini ya hali ya pamoja ya maji. Aina hii ya aquaponics iliteuliwa kama 'kilimo cha maua — aquaponics _ (s.l.) _' kutokana na matumizi ya substrates kutoka sekta ya maua (udongo, coco fiber, Peat, nk) (tazama Palm et al. 2018). Hii inahusisha mbinu zote za kilimo cha mimea ambazo zinaruhusu mimea kukua katika sufuria, ambapo substrate katika sufuria yenyewe inaweza kuchukuliwa kuwa sawa na substrate ya changarawe ya kawaida kwa aquaponics. Utafiti wa Knaus & Palm (data isiyochapishwa) ilionyesha kutofautiana katika ubora wa mboga za kawaida na hivyo uwezekano wao wa kukua katika aina hii ya aquaponics na udongo (Mchoro 7.11, Jedwali 7.1). Katika aina hii ya aquaponics, maharagwe, lettuce ya kondoo na radish walifanya vizuri.

   

   Kielelezo 7.11 Majaribio na mboga mbalimbali za kawaida, chini ya hali ya baridi katika majira ya baridi 2016/2017 katika Fishglasshouse (Chuo Kikuu cha Rostock, Ujerumani)

   Jedwali 7.1 Mapendekezo ya matumizi ya mimea ya bustani katika kilimo cha maji na matumizi ya 50% ya mbolea ya kawaida katika sufuria na udongo

   meza thead tr darasa="header” Jina lili/th Thlat. Jina/th Haiwezekani kwa aquaponics/th Thmark/th Utawala wa ThNutrient/th /tr /thead tbody tr darasa="isiyo ya kawaida” Tdbeans/Td td iPhaseolus vulgaris/i /td Tdyes/TD td1/td Tdextensive/TD /tr tr darasa="hata” TDPEAS/TD td iPisum sativum/i /td TDNO/TD td2/td TDIntensive/TD /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDBeet/Td td iBeta vulgari/i /td TDNO/TD td2/td TDBoth/td /tr tr darasa="hata” Tdtomatoes/TD td Isolanum lycopersicum/i /td TDNO/TD td2.3/td TDBoth/td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” lettuce ya TDLamb ya/td td Ivalerianella lousta/i /td Tdyes/TD td1/td TDBoth/td /tr tr darasa="hata” Tdradish/td td IrapHanus sativus/i /td Tdyes/TD td1/td TDBoth/td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDWheat/TD td Itriticum aestivum/i /td TDNO/TD td2/td TDBoth/td /tr tr darasa="hata” Tdlettuce/TD td IlActuca sativa/i /td Tdyes/TD td1/td TDIntensive/TD /tr /tbody /meza

   uchaguzi kupanda (aina na aina) na hasa hydroponic sehemu ya mfumo na/au substrate, ikiwa ni pamoja na Peat, Peat substitutes, coco fiber, mbolea, udongo, nk au mchanganyiko wao (tazama Somerville et al. 2014), ina athari kubwa katika mafanikio ya kiuchumi ya mradi huo. Ufanisi wa substrates baadhi lazima kupimwa katika vyombo vya habari kitanda hydroponic subvitengo (kwa mfano matumizi ya mchanga (McMurtry et al. 1990, 1997), changarawe (Lennard na Leonard 2004) na perlite (Tyson et al. 2008). Matumizi ya substrates nyingine za kitanda cha vyombo vya habari kama vile changarawe za volkeno au mwamba (tuff/tufa), changarawe ya chokaa, changarawe ya kitanda cha mto, jiwe la pumice, plastiki za recycled, substrates za kikaboni kama vile nyuzi za nazi, machujo ya mboji na shina la mchele zimeelezwa na Somerville. (2014). Masomo ya kulinganisha yenye ubora na mapendekezo, hata hivyo, ni nadra sana na chini ya utafiti wa baadaye.

   7.4 Polyponics

   Mchanganyiko wa viumbe tofauti vya majini katika mfumo mmoja wa aquaponic unaweza kuongeza mavuno ya jumla. Kwanza kutumika na Naegel (1977), kanuni hii ya uzalishaji wa aina mbalimbali iliundwa kutoka neno polyculture pamoja na aquaponics katika mifumo ya pamoja kama 'polyponic' (polyculture + aquaponics) na Knaus na Palm (2017b). Kama IMTA (jumuishi ya maji ya multitrophic), polyponics huongeza utofauti wa mifumo ya uzalishaji. Kutumia spishi nyingi katika mfumo mmoja kuna faida na hasara zote mbili kama (a) mseto inaruhusu mtayarishaji kujibu madai ya soko la ndani lakini (b) kwa upande mwingine, lengo linaenea katika bidhaa kadhaa, ambayo inahitaji ujuzi mkubwa na usimamizi bora. Taarifa iliyochapishwa juu ya polyponics ni chache. Hata hivyo, Sace na Fitzsimmons (2013) waliripoti ukuaji bora wa mimea ya lettuce, kabichi ya Kichina na pakchoi katika polyculture na shrimp ya maji safi (Macrobrachium rosenbergii) na Tilapia ya Nile (O. niloticus) katika aquaponics pamoja. Alberts-Hubatsch et al. (2017) ilivyoelezwa kilimo cha crayfish vyeo (Astacus astacus), mseto striped bass (Morone saxatilis x M. chrysops), microalgae (Nannochloropsis limnetica) na watercress (Nasturtium officinale), ambapo ukuaji wa crayfish ulikuwa wa juu kuliko ilivyotarajiwa, kulisha mizizi ya watercress, nyasi za samaki na chakula cha pikeperch iliyoundwa.

   Uchunguzi wa awali katika Chuo Kikuu cha Rostock ulionyesha tofauti katika ukuaji wa mimea katika vitengo viwili vinavyofanana 25msup2/sup backyard-pamoja na uzalishaji wa samaki wa Afrika (Clarias gariepinus) na Nile Tilapia (Oreochromis niloticus, Palm et al. 2014b). Mboga huzaa lettuce (Lactuca sativa) na matunda ya tango (Cucumis sativus) yalikuwa bora zaidi pamoja na O. niloticus. Athari hii pia ilionekana na Knaus na Palm (2017a) yenye mavuno ya juu ya 2.5 katika basil (Ocimum basilicum) na mara mbili zaidi majani ya parsley (Petroselinum crispum) pamoja na O. niloticus. Ulinganisho mwingine kati ya O. niloticus na carp ya kawaida (Cyprinus carpio) ulionyesha majani ya juu mara mbili kwa mmea (g plantsup-1/sup) ya nyanya (Solanum lycopersicum) na tilapia na biomasi kubwa ya matango (Cucumis sativus) na carp, hata hivyo, na matunda ya juu ya tango uzito katika O. niloticus aquaponic kitengo (Knaus na Palm 2017b). Mavuno ya mint (Mentha x piperita) ilikuwa takriban mara 1.8 zaidi katika kitengo cha tilapia, lakini parsley ilikuwa mara 2.4 zaidi pamoja na carp (Knaus et al. 2018a). Matokeo ya majaribio haya yalifuata utaratibu wa ukuaji wa mimea: O. niloticus\ > C. carpio\ > C. gariepinus, wakati ukuaji wa samaki ulionyesha utaratibu wa nyuma na: C. gariepinus\ > O. niloticus\ > C. carpio.

   Kwa mujibu wa matokeo haya, uchaguzi samaki mvuto kupanda mavuno na mchanganyiko wa aina mbalimbali samaki na ukuaji wa utendaji zao inaruhusu marekebisho ya aquaponics pamoja na samaki mojawapo na mavuno kupanda. Wakati wa majaribio mfululizo (O. niloticus tu, C. gariepinus tu), mazao ya majani ya juu (O. basilicum) ya 20.44% (Tofauti ya ukuaji wa mimea — PGD) yalionekana kwa O. niloticus kinyume na mavuno ya basil na C. gariepinus (Knaus et al. 2018b). Hivyo, O. niloticus inaweza kutumika kuongeza mavuno ya mimea kwa ujumla C. gariepinus mfumo. Athari hii inayoitwa kuongeza na Tilapia inaboresha pato la uzalishaji wa mfumo wa jumla na inafadhili i) ukuaji wa mimea maskini na ukuaji mkubwa wa samaki wa C. gariepinus pamoja na ii) ukuaji maskini wa samaki katika O. niloticus na kuongeza kwa mavuno ya mmea. Shamba la kwanza la kibiashara la polyponic limefunguliwa huko Bali, Indonesia, likitengeneza tilapia pamoja na samaki wa Asia (Clarias batrachus) na bidhaa za kawaida za kilimo.

8. 7.8 Masuala ya Mipango na Usimamizi wa Mfumo

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Pamoja aquaponics inategemea virutubisho zinazotolewa kutoka vitengo samaki, ama kibiashara kubwa RAS au mizinga kujaa katika hali ya kina katika shughuli ndogo. Uzito wa samaki katika mwisho mara nyingi ni kuhusu kilo 15—20/msup3/sup (tilapia, carp), lakini uzalishaji mkubwa wa samaki wa Afrika unaweza kuwa wa juu hadi kilo 50/msup3/sup. Vile tofauti kuhifadhi msongamano kuwa na ushawishi mkubwa juu ya fluxes madini na upatikanaji virutubisho kwa ajili ya mimea, mahitaji ya kudhibiti ubora wa maji na marekebisho kama vile mazoea sahihi usimamizi.

   Mchakato wa ubora wa maji kwa heshima na viwango vya virutubisho unategemea hasa muundo wa malisho na viwango vya mauzo ya samaki. Tofauti kati ya pembejeo ya kulisha na virutubisho vya kulisha, kuingiza ndani ya samaki au kupotea kupitia matengenezo ya mfumo, ni sawa na uwezo mkubwa wa virutubisho vya mimea inapatikana kutoka kwa maji. Kama ilivyoelezwa hapo juu, viwango vya virutubisho vinapaswa kubadilishwa kwa viwango, vinavyowezesha mimea kukua kwa ufanisi. Hata hivyo, si aina zote za samaki zinaweza kuhimili hali hiyo. Kwa hiyo, aina ya samaki yenye nguvu kama vile samaki wa Afrika, Tilapia au carp hupendekezwa wagombea wa aquaponic. Katika Chuo Kikuu cha Rostock, samaki nzima na chakula chake cha kawaida kama maadili ya pato na pembejeo zilichambuliwa kutambua viwango vya mauzo ya macronutrients N, P, K, Ca, Mg na S na micronutrients Fe, Mn, Mo, Cu, Zn na Se. Isipokuwa P, zaidi ya 50% ya virutubisho vya kulisha vinavyotolewa kwa samaki hazihifadhiwa katika mwili wake na inaweza kuchukuliwa kuwa uwezekano wa kupatikana kama virutubisho vya mimea (Strauch et al. 2018; Kielelezo 7.12). Hata hivyo, virutubisho hivi havikusambazwa sawa ndani ya mchakato wa maji na sediments. Hasa macronutrients (N, P, K) hujilimbikiza katika mchakato maji na pia ndani ya sehemu imara wakati micronutrients, kama vile chuma, hupotea katika sehemu imara iliyotengwa na clarifier. Kielelezo 7.13 inaonyesha pato virutubisho kwa clarifier kusafisha baada ya siku 6 ya sludge ukusanyaji katika kubwa Afrika catfish RAS. Uwiano wa virutubisho muhimu vya mimea ambazo zimefungwa katika yabisi kuhusiana na kiasi husika ambacho huonekana kufutwa ni muhimu: N = 48%, P = 61%, K = 10%, Ca = 48%, Mg = 16%, S = 11%, Fe = 99%, Mn = 86%, Mo = 100%, Zn = 48% na Cu = 55%.

   

   Kielelezo 7.12 virutubisho isiyotumika katika ufugaji wa samaki wa Afrika ambayo yanaweza kupatikana kwa uzalishaji wa mimea ya maji (data ya awali)

   

   Kielelezo 7.13 Usambazaji wa macro- na micronutrients ndani ya mchakato wa maji na yabisi. (Takwimu kutoka Strauch et al. (2018))

   Moja muhimu ya usimamizi sababu ni upatikanaji wa oksijeni ndani ya mfumo, ambayo ni muhimu kuweka mkusanyiko wa kupanda inapatikana nitrati katika mchakato wa maji ya juu. Clarifiers ya kawaida ambayo hutumiwa katika RAS nyingi huondoa taka imara ya kaboni kutoka kwa recirculation lakini itawaacha kuwasiliana na mchakato wa maji mpaka muda wa kusafisha wa tank ya mchanga. Wakati huu, suala la kikaboni la kaboni linatumiwa kama chanzo cha nishati kwa kuharibu bakteria, uhasibu kwa hasara kubwa za nitrate. Ni outgasses kama nitrojeni katika anga na ni kupotea. Chini ya hali kubwa ya uzalishaji, kiasi kikubwa cha sludge kikaboni kitajilimbikiza ndani ya mizinga ya mchanga, na matokeo ya matengenezo, badala ya maji safi na hatimaye kwa utungaji wa virutubisho ndani ya mchakato wa maji. Kielelezo 7.14 unaeleza viwango virutubisho katika mizinga kufanya ya Afrika catfish RAS chini ya tatu tofauti kuhifadhi msongamano (kina: 35 samaki/tank, nusu kubwa: 70 samaki/tank, kubwa: 140 samaki/tank). Ya juu ya wiani wa kuhifadhi na chini ya maudhui ya oksijeni ndani ya mfumo, chini ni mmea unaopatikana nitrati kwa kilo kulisha ndani ya mfumo.

   

   Kielelezo 7.14 N-bajeti kwa kilo kulisha na kiwango cha oksijeni katika ufugaji wa samaki wa Afrika chini ya densities tatu tofauti kuhifadhi (data ya awali)

   Kwa ujumla, kwa kuongeza kiwango cha samaki, upatikanaji wa oksijeni ndani ya mfumo hupungua kwa sababu ya matumizi ya oksijeni na digestion ya aerobic sludge ndani ya ufafanuzi na mifumo ndogo ya hydroponic. Viwango vya oksijeni vinaweza kudumishwa katika viwango vya juu, lakini hii inahitaji uwekezaji wa ziada kwa ufuatiliaji na udhibiti wa oksijeni. Suala hili ni la umuhimu mkubwa kwa aquaponics pamoja, tangu mwanzo wa awamu ya mipango ya mifumo kwa sababu matukio tofauti ni maamuzi kwa ajili ya uzalishaji wa samaki iliyopangwa, ubora wa mchakato wa maji kwa vitengo vya uzalishaji wa mimea, na hivyo kwa uchumi endelevu. Wakuu wanne wa mifumo ya uzalishaji wa aquaponic pamoja na matokeo ya usimamizi katika suala la kubuni mfumo, taratibu za matengenezo na upatikanaji wa virutubisho kwa ukuaji wa mimea, na mabadiliko kati yao, yanaweza kuelezwa kama ifuatavyo:

   • Kina uzalishaji, oksijeni resilient samaki (kwa mfano tilapia, carp), hakuna kudhibiti oksijeni, Osub2/sub juu 6 mg/L, kidogo matumizi ya maji na viwango vya juu virutubisho, uwekezaji ndogo, chini BOD, high nitrate kwa kilo kulisha.

   • Intensive uzalishaji, oksijeni resilient samaki (kwa mfano catfish African), hakuna kudhibiti oksijeni, OSub2/sub chini 6 mg/L, matumizi ya juu ya maji, uwekezaji kati, high BOD, nitrate chini kwa kulisha kilo, viwango vya juu virutubisho.

   • Kina uzalishaji, oksijeni wanadai samaki (kwa mfano Trout), kudhibiti oksijeni, OSub2/subb juu 6—8 mg/L, high matumizi ya maji, uwekezaji kati, chini BOD, high nitrate kwa kulisha kilo, viwango vya chini virutubisho.

   • Intensive uzalishaji, oksijeni wanadai samaki (kwa mfano Trout, pikeperch), kudhibiti oksijeni, OSub2/sub juu 6—8 mg/L, matumizi ya juu ya maji, uwekezaji high, chini BOD, nitrate kati kwa kilo kulisha.

   Mbali na wiani wa kuhifadhi na kiasi cha wastani cha oksijeni ndani ya mfumo, utawala wa uzalishaji wa mimea, i.e. kilimo cha kundi au kilimo kikubwa, kina matokeo kwa mmea unaopatikana virutubisho ndani ya maji ya mchakato (Palm et al. 2019). Hii ni kesi hasa kwa samaki kukua kwa kasi, ambapo ongezeko la kulisha wakati wa mzunguko wa uzalishaji inaweza kuwa ya haraka sana kwamba kuna haja ya kuwa na kiwango cha juu cha ubadilishaji wa maji na hivyo dilution ya virutubisho inaweza kuongezeka, na matokeo kwa utungaji wa virutubisho na usimamizi.

   Michakato sawa ya oxic au anoxic ambayo hutokea katika RAS kama sehemu ya mfumo wa aquaponic pamoja pia hutokea ndani ya mifumo ya hydroponic. Kwa hiyo, upatikanaji wa oksijeni na uwezekano wa aeration ya maji ya mimea inaweza kuwa muhimu ili kuongeza ubora wa maji kwa ukuaji mzuri wa mimea. Oksijeni inaruhusu bakteria ya heterotropiki kubadili virutubisho vilivyofungwa kikaboni kwa awamu iliyoyeyushwa (yaani nitrojeni ya protini kuwa amonia) na bakteria ya nitrifying kubadilisha amonia kuwa nitrati. Upatikanaji wa oksijeni ndani ya maji pia hupunguza kimetaboliki ya microbial ya anoxic (yaani nitrati na/au bakteria ya kupunguza sulfati, Comeau 2008), taratibu ambazo zinaweza kuwa na athari kubwa juu ya kupunguza viwango vya virutubisho. Aeration ya mizizi pia ina faida kwamba maji na virutubisho hupelekwa kwenye uso wa mizizi, na kwamba chembe zinazokaa juu ya uso wa mizizi huondolewa (Somerville et al. 2014).

9. 7.9 Faida na Hasara za Aquaponics Pamoja

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Majadiliano yafuatayo yanaonyesha idadi ya faida muhimu na changamoto za aquaponics pamoja kama ifuatavyo:

   Pro: Mifumo ya pamoja ya aquaponic ina faida nyingi za uzalishaji wa chakula, hususan kuokoa rasilimali chini ya mizani tofauti ya uzalishaji na zaidi ya mikoa mbalimbali ya kijiografia. Lengo kuu la kanuni hii ya uzalishaji ni matumizi ya ufanisi zaidi na endelevu ya rasilimali chache kama vile kulisha, maji, fosforasi kama virutubisho mdogo na nishati. Wakati, aquaculture na hydroponics (kama kusimama pekee), kwa kulinganisha na aquaponics ni zaidi ya ushindani, pamoja aquaponics inaweza kuwa makali katika suala la uendelevu na hivyo haki ya mifumo hii hasa wakati kuonekana katika mazingira ya, kwa mfano, mabadiliko ya hali ya hewa, kupunguza rasilimali, matukio ambayo inaweza kubadilisha maono yetu ya kilimo endelevu katika siku zijazo.

   Pro: Aquaponics ndogo ndogo na za nyuma zina maana ya kusaidia uzalishaji wa chakula wa ndani na wa kijamii na kaya na wakulima. Hawawezi kuimarisha gharama kubwa za uwekezaji na zinahitaji teknolojia rahisi na za ufanisi. Hii inatumika kwa samaki waliojaribiwa na mchanganyiko wa mimea katika aquaponics pamoja.

   

   Kielelezo 7.15 Maendeleo ya mifumo ya pamoja ya aquaponic kutoka (a) taka za ndani zilizojengwa maeneo ya mvua (CW) na (b) CW pamoja na mifumo ya kurejesha maji ya maji (RAS) hadi (c) vitengo vya hydroponic katika mifumo ya pamoja ya maji

   Pro: Mimea katika aquaponics ya kisasa ya pamoja ina jukumu sawa katika kutibu taka kama vile ardhi zilizojengwa zinavyofanya katika kuondolewa kwa taka kutoka kwa maji (Mchoro 7.15). Mimea katika kitengo cha hydroponic katika majini ya pamoja kwa hiyo hutimiza kazi ya kutakasa maji na inaweza kuchukuliwa kuwa 'kitengo cha juu cha kibiolojia cha utakaso wa maji' ili kupunguza athari za mazingira za ufugaji wa maji.

   Changamoto: Imekubaliwa sana kuwa kutumia chakula cha samaki tu kama pembejeo kwa lishe ya mimea mara nyingi huwa na ubora na haitoshi kwa kulinganisha na mifumo ya kawaida ya uzalishaji wa kilimo (k.m. mbolea ya N-P-K hydroponiki) (Goddek et al. 2016), kupunguza ukuaji wa mazao fulani katika aquaponics pamoja.

   Pro: Pamoja mifumo aquaponic kuwa na ushawishi chanya juu ya ustawi wa samaki. Tafiti za hivi karibuni zinaonyesha kuwa pamoja na tango na basil, tabia ya agonistic ya samaki wa Afrika (C. gariepinus) ilipunguzwa (Baßmann et al. 2017, 2018). Muhimu zaidi, kulinganisha majeruhi na mifumo ya tabia na udhibiti, aquaponics na wiani wa juu wa basil kusukumwa samaki wa Afrika hata zaidi chanya. Mimea hutoa vitu ndani ya mchakato maji kama phosphatases (Tarafdar na Claassen 1988; Tarafdar et al. 2001) ambavyo vina uwezo wa hidrolisisi misombo ya phosphate ya biochemical kuzunguka eneo la mizizi na exude asidi kikaboni (Bais et al. 2004). Zaidi ya hayo, microorganisms kwenye nyuso za mizizi zina jukumu muhimu kwa njia ya excretion ya dutu za kikaboni kuongeza umumunyifu wa madini na kuzifanya kupatikana kwa lishe ya mimea. Ni dhahiri kwamba mazingira ya rhizosphere, 'rishai mzizi', ina misombo mingi ya kikaboni kama vile anions asidi hai, phytosiderophores, sukari, vitamini, amino asidi, purines, nucleosides, ions isokaboni, molekuli gesi, Enzymes na seli za mpaka wa mizizi (Dakora na Phillips 2002), ambayo inaweza ushawishi wa afya ya viumbe majini katika mifumo ya pamoja aquaponic. Uhusiano huu wa usawa haupatikani katika aquaculture safi au aquaponics iliyopigwa. Hata hivyo, utafiti mkubwa bado unahitaji kufanywa kuelewa mambo ya kuwajibika kwa ustawi bora wa samaki.

   Pro: Aquaponics inaweza kuchukuliwa kama aina optimized ya uzalishaji wa kawaida wa kilimo hasa katika maeneo hayo ambapo sababu za uzalishaji unaosababishwa na mazingira ya mazingira ni changamoto hasa, k.m. katika jangwa au maeneo yenye wakazi mikubwa (miji). Mifumo ya maji ya pamoja inaweza kubadilishwa kwa urahisi kwa hali za ndani, kwa mujibu wa kubuni mfumo na kiwango cha uendeshaji.

   Changamoto: Pamoja aquaponic pia kuonyesha hasara, kutokana na hali ya mara nyingi hazifai sehemu uwiano wa samaki na uzalishaji wa mimea. Ili kuepuka madhara kwa ustawi wa samaki, pamoja mifumo ya aquaponic lazima usawa pembejeo kulisha, kuhifadhi wiani pamoja na ukubwa wa vitengo matibabu ya maji na hydroponics. Hadi sasa maarifa ya uwiano wa sehemu katika aquaponics pamoja bado ni mdogo, na modeling kushinda tatizo hili ni mwanzoni. Rakocy (2012) alipendekeza 57 g ya kulisha/siku kwa kila mita ya mraba ya mchicha kukua eneo na uwiano Composite ya 1 msup3/sup ya tank ya ufugaji samaki hadi 2 msup3/sup ya changarawe ya pea ambayo inaruhusu uzalishaji wa kilo 60/msup3/sup tilapia. Kulingana na mfumo wa UVI, uwiano wa ukubwa wenyewe ulionekana kama hasara tangu uwiano mkubwa wa eneo la kupanda mimea hadi eneo la samaki la angalau 7:3 lazima lifikiwe kwa uzalishaji wa mimea wa kutosha. Kwa upande mwingine, miundo ya mfumo wa mifumo ya pamoja ni ya kutofautiana sana, mara nyingi hailingani, na uzoefu uliofanywa hauwezi kuhamishiwa kwa urahisi kwenye mfumo mwingine au mahali. Kwa hiyo, data zaidi ya utafiti inahitajika ili kutambua bora uzalishaji uwiano hatimaye pia kuwezesha upscaling ya mifumo ya pamoja aquaponic kupitia kuzidisha mojawapo iliyoundwa modules msingi (pia angalia Chap. 11).

   Challenge: Mbaya vigezo ubora wa maji wamekuwa alisema kuathiri vibaya afya ya samaki. Kama Yavuzcan Yildiz et al. (2017) alisema, uhifadhi wa virutubisho wa mimea unapaswa kupanuliwa ili kuepuka madhara mabaya ya ubora wa maji juu ya ustawi wa samaki. Ni muhimu kuchagua aina za samaki za kutosha ambazo zinaweza kukubali mizigo ya juu ya virutubisho, kama vile samaki wa Afrika (C. gariepinus) au Nile Tilapia (O. niloticus,). Aina zaidi busara kama vile Zander au pikeperch (Sander lucioperca) inaweza pia kutumika katika aquaponics kwa sababu wanapendelea madini utajiri au eutrophic miili maji na turbidity juu (Jeppesen et al. 2000; Keskinen na Marjomäki 2003; tazama [Sect. 7.7.1. Uzalishaji wa samaki]). Hadi sasa, kuna data ndogo kuruhusu taarifa sahihi juu ya uharibifu wa ustawi wa samaki. Pamoja na mimea kwa ujumla inayohitaji viwango vya juu vya potasiamu kati ya 230 na 400 mg/L ndani ya mchakato wa maji, 200—400 mg/L potassium haikuonyesha ushawishi hasi juu ya ustawi wa samaki wa Afrika (Presas Basalo 2017). Vile vile, 40 na 80 mg/L OrthOP katika maji ya kuzaliana hakuwa na athari mbaya juu ya utendaji wa ukuaji, ufanisi wa kulisha na sifa za ustawi wa samaki wa Kiafrika wachanga (Strauch et al. 2019).

   Changamoto: Suala jingine ni maambukizi ya uwezekano wa magonjwa katika suala la usalama wa chakula, kwa watu kupitia matumizi ya mimea ambayo imekuwa katika kuwasiliana na taka samaki. Kwa ujumla, tukio la zoonoses ni ndogo kwa sababu aquaponics imefungwa ni mifumo ya kudhibitiwa kikamilifu. Hata hivyo, virusi vinaweza kujilimbikiza katika mchakato wa maji ya vipengele vya mfumo au katika tumbo la samaki. Escherichia coli na Salmonella spp. (Zoonotic enteric bakteria) walikuwa kutambuliwa kama viashiria vya uchafuzi wa faecal na ubora wa maji microbial, hata hivyo, walikuwa wanaona katika aquaponics tu kwa kiasi kidogo sana (Munguia-Fragozo et al. 2015). Ulinganisho mwingine wa wiki laini ya majani kati ya aquaponics, hydroponics na uzalishaji wa udongo ulionyesha hakuna tofauti kubwa katika makosa ya sahani ya aerobic (APC, bakteria ya aerobic), Enterobacteriaceae, isiyo ya pathogenic E. coli na Listeria, na kupendekeza kiwango cha uchafuzi sawa na vimelea ( Barnhart et al. 2015). Listeria spp. ilikuwa mara kwa mara (40%) katika hydroponics na mimea de-mizizi (mimea ya aquaponic na mizizi 0%, mimea ya aquaponic bila mizizi\ ↑ 10%), lakini si lazima L hatari. monocytogenes spishi. Ilipendekezwa kuwa chanzo cha bakteria kinaweza kuwa kutokana na ukosefu wa usimamizi wa usafi, na umuhimu mdogo kwa aquaponics kama vile. Bakteria nyingine inayoambukiza, _Fusobacteria (Cetobacterium) _, iligunduliwa na Schmautz et al. (2017) katika nyasi za samaki zilizo na uenezi mkubwa wa hadi 75%. Wawakilishi wa Fusobacteria wanahusika na magonjwa ya binadamu (ugonjwa wa hospitali, vidonda, maambukizi), huzalisha katika biofilms au kama sehemu ya matumbo ya samaki. Maambukizi ya binadamu na Fusobacteria kutoka kwa maji ya maji bado hayajaandikwa lakini yanaweza kuwezekana kwa kupuuza itifaki za usafi zinazohitajika.

   Kwa ujumla, kuna habari kidogo juu ya magonjwa yanayosababishwa na matumizi ya samaki na mimea inayotokana na mifumo ya maji ya pamoja. Mnamo Wilson (2005), Dr. J.E Rakocy alisema kuwa hakukuwa na mlipuko wa ugonjwa wa binadamu uliorekodiwa katika miaka 25 ya uzalishaji wa maji. Hata hivyo, utaratibu wa kuosha wa bidhaa za mmea unapaswa kutumika kupunguza idadi ya bakteria kama tahadhari. Umwagaji wa klorini (100 ppm) uliofuatiwa na suuza ya maji yenye maji ilipendekezwa na Chalmers (2004). Ikiwa mbinu hii inatumiwa na kuwasiliana na mimea au bidhaa za mimea na mchakato wa kurejesha maji huepukwa, uwezekano wa uchafuzi wa bakteria ya pathogenic ya binadamu unaweza kupunguzwa sana. Hii ni tahadhari muhimu si tu kwa pamoja lakini pia kwa aina nyingine zote za aquaponics.