Аквапоника: мультитрофный подход к выращиванию рыбы и овощей

Аквапоника представляет собой соединение двух биосистем, где рыба, микробы и растения растут вместе и образуют экологически чистую среду. Технология сохраняет биоразнообразие за счёт стабильной переработки отходов. Она предупреждает попадание загрязнений в окружающую среду. В единой системе растения забирают нитраты, которые находятся в доступной форме, очищая воду для рыбы.

В мире, который чрезмерно перенаселён, ещё не разработали достаточно стратегий использования земельных и водных ресурсов для успешного развития экономики и общества. Аналитики утверждают, что в настоящее время 1 млрд. людей не доедает.

Особенно критическая ситуация сложилась в африканских регионах к югу от Сахары. Количество людей составляет почти 239 млн. В Азии 578 млн. не могут получать полноценного питания каждый день. Даже если сельское хозяйство увеличит производительную способность, к 2050 г, каждый 20 человек подвержен риску недоедания.

Вода, особенно пресная, становится ценнее, чем нефть. Она требуется для питья, гигиены, для сельского хозяйства и промышленности. При развитии экономики спрос на воду сильно вырастит. Индия, которая имеет 4% мировых запасов пресной воды, считается страной, которая испытывает дефицит.

Миру необходимы новые технологии, экологически чистые производства продуктов питания, которые смогут экономить водный ресурс.

Рыболовство играет важную роль в экономике. Мясо рыбы – это белок, витамины, минеральные вещества, которые необходимы всем людям. Отрасль снижает нагрузку на менее устойчивые системы земледелия. Рыбу массово выращивают, но проблема отходов и воды не снимается.

Для организации ферм используют открытую воду, клетки, загоны, развивают прудовую культуру, рециркуляционные системы (RAS). Данные системы связаны со сточными водами. Зачастую сброс ведётся без какой-либо обработки стока. Загрязнения приводят к гипоксии, истощению биоразнообразия естественной экосистемы.

Аквапоника является устойчивой технологией выращивания растений без почвы. Это гидропоника с аквакультурой. Она способна решить множество проблем, снизить потребление воды на 80% и предотвратить выброс опасных сточных вод в окружающую среду.

Она помогает получить экономическую выгоду, выращивая овощи на воде с аквакультурой, которая богата питательными веществами. Продукт является органическим, получает более высокую рыночную стоимость, которая связана с большим спросом на экологически чистую продукцию для питания.

Технология

Аквапоника – это самоподдерживающая система производства продуктов питания. Она объединяет аквакультуру и выращивание растений без почвы. Она снижает затраты на вывод сточных вод, не использует удобрения, которые стоят много денег.

Технология является особенно экономически целесообразной в тех регионах, где земля и вода находится в ограниченном количестве. В аквапонике сток перемещается в посадочные модули к растениям. Он не попадает в окружающую среду. Выращивание растений становится экономически эффективным способом, с нехимическими питательными веществами и отсутствием отходов.

Вода, которая находится в бассейне, обогащена минеральными солями, циркулирует через фильтры, которыми являются корневые отростки растений. Из посадочных модулей вода возвращается в бассейн к рыбам.

Для удаления твёрдых и растворённых в воде рыбных отходов предусмотрены механические и биофильтры. При биофильтрации полезные бактерии преобразуют отходы в вещества, доступные для усвоения растений. Саженцы поглощают их.

Система

Биофильтр – через него проходит вода из бассейна с аквакультурой. В нём находятся бактерии, чтобы окислить аммиак, преобразовать его в доступную форму, которая легко усваивается саженцами. Он предотвращает попадание токсичных азотистых соединений в воду, позволяет и рыбе, и растениям симбиотически развиваться в здоровой окружающей среде.

Для преобразования аммиака используют нитрофицирующие бактерии. Они расщепляют NH3 в нитритные соединения, в нитраты, которые легко усваиваются овощными культурами.

Аквакультура – не все виды рыб подходят для выращивания растений, для использования в аквапонике. Выбор зависит от биологии, от толерантности к определённым параметрам воды, от поведения.

Чаще всего используют тилапию, карпа, нефритового и большеротого окуня, баррамунди, кефаль плоскоголовую, канального и африканского сома, форель, лосось, гигантскую речную креветку.

Растения – так же как и рыба, не все культуры пригодны для выращивания. Несмотря на то, что разнообразие их велико. Специалисты практикую всего 150 разновидностей овощей, трав, деревьев, которые не отличаются пышной кроной.

Предприниматели чаще всего выращивают листовую зелень, пряные травы. На рынке востребован латук, мангольд, салат ракета, базилик, петрушка, мята, зелёный лук, пак-чой, шпинат, кресс-салат. Они отличаются высокой продуктивностью и не требовательны к питательным веществам.

Цветная и пекинская капуста, брокколи, кольраби, плодовые овощи, бобовые растения относятся к растениям со средней и высокой потребностью. Для них существуют отдельные технологии. Обычно вводят подкормки по листу.

Качество воды – это важный компонент в аквапонике, потому что в ней содержатся питательные вещества. Вода с показателем соли 0,8 ppt, не подходит для растений.

• Оптимальный рН 5,5-6 единиц. Некоторые растения и рыба может переносить показатель 8 единиц.
• Температура зависит от разновидности аквакультуры. Если рыба теплолюбивая, то для неё поддерживают 22-30 0С. Для хладостойких водоплавающих – 10-18 0С.
• Необходимо следить за количеством кислорода. Оптимальное значение 4-8 мг/л.
• Уровень аммония – 1-3 мг/л.

Виды аквапоники

Если рассмотреть схему аквапонной системы, то её можно разделить на несколько групп.

На основе мультимедия (MBS). Она имеет одну из самых простых схем. Её называют методом периодического подтопления. Посадочные модули заполняются субстратом, гравием, перлитом, керамзитом. Они время от времени заполняются водой из бассейна.

Затем, она сливается обратно в ёмкость, уже без аммиака. Субстрат выполняет функцию биофильтра. Он же обеспечивает поддержку растений. Время подтоплений регулируется таймером или сифонным механизмом. На коммерческих предприятиях периодическое подтопление используют редко.

Глубоководная культура (DWC). В аквапонике данной схемы растения находятся на плоту. Корни у них опускаются в воду бассейна. Водяная подкладка под плотом обеспечивает достаточно пространство для полезных бактерий. Система требует установки дополнительной системы аэрации. DWC часто используют для выращивания листовых овощей на крупных фермах.

Технология питательной пленки (NFT). Растения находятся на верхних посадочных модулях, выполненных в форме каналов. По ним постоянно течёт вода, обогащённая питательными веществами. Технология требует дополнительной очистки воды, нуждается в биологическом фильтре. Корни саженцев находятся в закрытом модуле. На этапе проектирования системы необходимо предусмотреть разновидность растений, объём корневой системы.

Оценка

Специалисты называют основные преимущества аквапонной системы:

• безопасность для окружающей среды, экологическая устойчивость, интенсивность производства органических продуктов питания;
• симбиоз растений и рыб; они получают питание из одного источника;
• не требуется плодородный грунт; растения не болеют инфекционными заболеваниями, которые присущи культурам при выращивании на почве;
• технология свободна от пестицидов и химических веществ;
• производство не относится к трудоёмким; его легко обслуживать;
• экономичность; снижение расхода воды, уровня отходов.

Наряду с преимуществами называют некоторые недостатки технологии. Они заключаются в больших первоначальных вложениях на установку системы.

В настоящее время производители продуктов питания сталкиваются с большими сложностями, которые связаны с водой, условиями окружающей среды. Методики культивирования растений должны быть усовершенствованными, эффективными.

Аквапоника является экологически чистым производством, не оказывающим отрицательного влияния на окружающую среду. Она может поддержать продовольственную безопасность, удовлетворить потребности людей. Организовать её можно в любых климатических условиях.