Akvaponika: kaj je to, kako deluje, prednosti in industrijski projekti

La akvaponika Gre za sistem, ki združuje značilnosti pridelka de peces tradicionalne metode akvakulture z hidroponsko gojenjeHidroponski sistem je sistem, v katerem rastline gojimo brez kakršnega koli substrata; uporablja se za ta namen voda z raztopljenimi hraniliTa tehnika spodbuja simbiotsko ravnovesje med rastlinami, bakterijami in ribami, kjer vsak organizem igra ključno vlogo pri zdravju sistema.

V tem članku vam bomo povedali, kaj je akvaponika in kakšne so njene glavne značilnosti, ter se poglobili v njeno tehnično delovanje , merila ravnotežja, zahteve glede filtracije , obvladovanje bolezni in primere industrijskih projektov.

Povezani članek:

Inovacije in trajnost v vzreji de peces v akvakulturi: trendi, izzivi in ​​prihodnost sektorja

Kaj je akvaponika

Gre trajnostni sistem sposoben hkrati proizvajati rastline in ribe, združevanje akvakulture (razmnoževanje vodnih organizmov) in hidroponika (gojenje rastlin v vodi brez zemlje). Ta dva elementa sta temeljna za gojenje vodnih živali in zelenjave z izjemno omejeno uporabo. varčna z vodoZ odpadki, ki nastanejo pri vzreji de peces Voda je obogatena z dušikovimi spojinami, ki v zaprtih sistemih in recirkulacijaBakterije jih lahko transformirajo in rastline jih lahko uporabijo.

Čeprav lahko pride do vode, bogate z odpadnimi vodami strupeno za ribe Če se amonijak ali nitrit kopičita, postaneta odlično vir hranil za rastline po procesu nitrifikacije. Ta simbioza omogoča zaprejo cikel hranilzmanjšanje odpadkov in izboljšanje trajnosti pridelkov. V sodobni praksi izstopajo naslednji dejavniki: recirkulacijski sistemi (RAS v akvakulturi in recirkulacijski hidroponski sistemi) kot tehnološki okvir, ki spodbuja akvaponiko v domačem obsegu in industrijske, integracija inovacije in trajnost v vzreji de peces.

Como dela

Akvaponika deluje zahvaljujoč več komponentam ali podsistemom , ki delujejo usklajeno. Osnovni elementi so opisani spodaj in razširjeni s ključnimi tehničnimi merili za optimizacijo delovanja:

• Plemenski rezervoar: je kraj, kjer ribe se hranijo in rastejoDeluje kot njegov primarni habitat in mora imeti dobro prezračevanjeNadzor pretoka vode in temperature za preprečevanje stresa in izboljšanje konverzije krme.
• Odstranjevanje trdnih snovi: enota, zasnovana za odstranjevanje nepojedene hrane in fine usedlineLahko vključuje usedalnike, mehanske filtre ali ciklonske separatorje. Odstranjevanje trdnih delcev zmanjša organska obremenitev kar bi sicer vplivalo na biofilter in raztopljeni kisik.
• biofilter: podpora tam, kjer so razvite nitrifikacijske bakterije ki pretvarjajo amonij (NH4+/NH3) v nitrit (NO2−) in nato v nitrat (NO3−), oblika, ki jo rastline lahko asimilirajo in je manj strupena za ribe.
• Hidroponski podsistemi: območja za gojenje brez substrata, kjer rastline absorbirajo hranilaLahko so takšne vrste dvignjene gredice (gramoz ali ekspandirana glina s prekinjenim tokom), NFT (tehnika hranilnega filma) ali DWC (globokovodni rezervoarji) glede na proizvodni cilj in razpoložljivi prostor.
• Zbirni rezervoar: rezervoar nižje ravni, ki zbirati vodo po gojenju in ga s črpalko pošlje nazaj v rezervoar de pecesOmogoča nadzor nad celotno prostornino, hidravlična stabilnost in odmerek.

Srce sistema je cikel dušikaRibe izločajo amonijak, ki je v visokih koncentracijah strupen. Bakterije v biofiltru ga najprej pretvorijo v nitrit (prav tako strupen) in nato v nitrat. uporabno za rastlineRastline nato ta hranila črpajo iz vode, ki se nato vrne v akvarij čistejša in z manjšo vsebnostjo dušika. Za ohranjanje tega cikla je potrebno visoka koncentracija raztopljenega kisikazmeren pH, stabilna alkalnost in temperatura vode, primerna za rastlinske vrste in de peces.

La stabilnost sistema Odvisno je od ravnovesja med tremi elementi: biomaso de peces, zmogljivost biofiltra y potrebo rastlin po hranilihKo kateri koli od teh dejavnikov postane neuravnotežen, se pojavijo težave, ki jih je treba prepoznati in odpraviti:

• Neravnovesje zaradi presežka de peces (Primer A): če biomasa de peces Če je zmogljivost biofiltra presežena, se bosta kopičila amonijak in nitriti, kar bo povečalo toksičnost vode.
• Dobro dimenzioniran biofilter, vendar malo rastlin (primer B)Sistem se kopiči nitrata da ga ne zaužije dovolj rastlin, kar kaže na neravnovesje v korist rib.
• Veliko rastlin in malo rib (Primer C)Amonijak se predeluje, vendar ga bo primanjkovalo. nitrati in druga hranila za pravilen razvoj rastlin, pri čemer se pojavijo simptomi pomanjkanja.
• Idealno ravnovesje (primer D)Proizvodnja ribjih odpadkov se prilagaja potrebam rastlin po hranilih in biofilter Popolnoma pretvori strupene spojine.

Za določitev tega ravnovesja se uporabljata razmerje med rastlinami in ribami ter stopnja hranjenja . Kot tehnična referenca za majhne enote:

• Gostota sajenjalistnata zelenjava, 20–25 rastlin/m²; sadne rastline (paradižnik, paprika), 4–8 rastlin/m².
• Dnevna količina hrane na m²: zeleni listi, 40–50 g krme/m²/dan; sadno drevje, 50–80 g krme/m²/dan.
• Uživanje ribV fazi rasti ribe zaužijejo približno 1–2 % vaše teže dnevna telesna teža; to omogoča oceno biomase, potrebne za predelavo načrtovane hrane.
• Gostota rezervoarjaZa preproste sisteme je največ 20 kg rib na 1.000 lVišje gostote zahtevajo napredno prezračevanje in bolj zapleteno filtracijo.

Poleg biološkega ravnovesja tudi velikost filtracijskega sistema vpliva na učinkovitost:

• Količina biofiltracijeV kamnitih/ekspandiranih glinenih posteljah uporabite 1 liter biofiltracije na gram krme dnevno. V sistemih NFT ali DWC uporabite približno 0,5 litra na gram krme.
• Mehansko ločevanjeFilter trdnih delcev mora imeti prostornino 10–30 % rezervoarja de peces zadrževati delce, ne da bi se zrušili.
• Material za biofiltracijoVečji kot je specifična površina Bolj ko je medij porozen, učinkovitejša je bakterijska kolonizacija; če je razmerje med površino in prostornino nizko, je treba biofilter povečati.

Kaj je potrebno za vodenje akvaponike

Za izvajanje akvaponike je potreben zelo pomemben element: nitrifikacija . Nitrifikacija je aerobna pretvorba amonijaka v nitrite in nato v nitrate. Nitrati zmanjšujejo toksičnost vode za ribe in jih rastline uporabljajo za prehrano. Ribe nenehno izločajo amonijak kot produkt svoje presnove , zato je delujoč biofilter ključnega pomena.

Večino tega amoniaka je treba predelati , saj so lahko visoke koncentracije za ribe usodne. Akvaponika izkorišča sposobnost nitrifikacijskih bakterij , da ga pretvorijo v manj strupene spojine. Poleg tega je treba vzdrževati visoke ravni raztopljenega kisika (z zračenjem), nadzorovati pH ( idealno med 6,6 in 7,2 za uravnoteženje nitrifikacije in razpoložljivosti hranil), zagotoviti zadostno alkalnost in prilagoditi temperaturo vode izbrani vrsti.

Za akvaponiko potrebujete akvaponski sistem , sestavljen iz dveh glavnih podsistemov:

• Hidroponsko gojenje rastlin, ki predstavlja ponor hranil in stabilizira kakovost vode.
• Kultura de peces v ribogojnih akvarijih, vir hranil in visokokakovostnih živalskih beljakovin.

V mnogih primerih je treba hranila dopolnjevati z elementi v sledovih , kot so železo (kelirano za maksimalno biološko uporabnost), kalcij in kalij, saj prehrana rib in oskrba z vodo morda ne zagotavljata zadostnih količin teh elementov. Priporočljivo je imeti tudi testne komplete za merjenje amonijaka/amonija, nitritov, nitratov in pH-ja ter redundantne recirkulacijske in prezračevalne črpalke za preprečevanje okvar.

Kako narediti akvaponiko doma

Mnogi ljudje želijo začeti z akvaponiko doma. Vedeti morajo, da za to potrebujejo nekaj osnovnih materialov . Ti materiali so naslednji:

• Gojitvena miza
• Dva rezervoarja za vodo
• bomb iz vodnega vira
• Agua
• Rastline
• Ribe
• Sanitarni sifon (zvon za občasen pretok)
• Arlita (predhodno oprano)

Prvi korak je postavitev akvarija na rastno mizo. Med mizo in akvarij lahko izvrtate luknjo velikosti sanitarne lopute in jo namestite med mizo in akvarij. Akvarij je treba namestiti pod akvarij in vanj namestiti vodno črpalko , ki bo črpala vodo do območja sajenja. Nato se namesti perforirana cev, ki loputo zaščiti pred kamenčki ekspandirane gline. Kamenčke ekspandirane gline je treba temeljito oprati , da preprečite motnost vode zaradi prahu.

Rastline položimo v ekspandirane glinene kamenčke in jih napolnimo z vodo, da se lahko začne filtrirati. Ribe ne bodo vnesene, dokler ne minejo približno 3 tedni.Ko sistem kroži in je v biofiltru aktivna bakterijska kolonija, je priporočljivo dodati majhne odmerke vira amoniaka (krme). de peces ali amonijak za akvarije) za kondicioniranje nitrifikacijePotrpežljivost med procesom cikliranja preprečuje nevarne poraste ravni amoniaka in nitritov, ki lahko škodujejo vodnim organizmom.

Za čim večji uspeh doma se še posebej dobro obnesejo odporne ribe , kot so tilapija, krap ali som, in hitro rastoče rastline, kot so solata, bazilika ali špinača. V sistemih s prekinjenim pretokom, ki uporabljajo zvonast sifon, poplavljanje in odvajanje oskrbujeta korenine s kisikom in podpirata uspešno bakterijsko skupnost v vodi.

Poleg razmerja hranjenja in velikosti biofiltra obstajata dve preprosti metodi , ki pomagata ohranjati ravnovesje:

• zdravstveni pregled de peces in rastlineRastline s slabo rastjo, rumenimi listi ali nerazvitimi koreninami kažejo primanjkljaj hranil ali neravnovesje v smeri rastlinske prehrane. Ribe, ki sopihajo na površini, se drgnejo ali imajo pordelost na plavutih, očeh in škrgah, kažejo na kopičenje amonija/nitritov.
• Preskusi dušikače so ravni amonija ali nitrita visoke (> 1 mg/l), biofiltracija ni zadostna in površino je treba povečati bakterijska površina ali zmanjšati biomaso/hranjenje.

Upravljanje zdravja rastlin v akvaponiki se razlikuje od konvencionalnega kmetijstva, ker so prisotne občutljive ribe in bakterije. Nekatere dobre prakse vključujejo:

Preprečevanje in obvladovanje bolezni

• RH: nadzor z dinamičnim prezračevanjem (okna in ventilatorji) za ustvarjanje horizontalnega pretoka zraka in preprečevanje kondenzacija na listih.
• Gostota sajenjaZelo visoke gostote zmanjšujejo notranje prezračevanje in Povečajo vlažnost, kar spodbuja plesen, ogorčico in gnilobo.
• Izbor sort: raje odporne sorte kadar obstajajo; če se bolezen ponavlja (npr. Pythium v ​​solati), jo je mogoče zamenjati z bolj odpornimi vrstami. strpna kot bazilika v kritičnih časih.
• Pregled in izključitevRedno pregledujte rastline in odstranite tkiva Tisti, ki so prizadeti že ob najmanjšem sumu. Nadzor vektor (bele mušice, listne uši) in razkužite orodje, da preprečite širjenje patogenov.

V primeru posega je treba anorganska tretiranja uporabljati izjemno previdno in po možnosti le na listih , da se prepreči kopičenje v sistemu. Med tistimi, ki so dovoljena s previdnostjo, so: gline , bakrove ali žveplove soli, kalcijev sulfid in hidroksid ter kalijev ali natrijev bikarbonat. Poleg tega se lahko na liste ali koreninski pas uporabi biološko zatiranje s sredstvi, kot so Trichoderma spp., Ampelomyces spp. ali Bacillus subtilis , da se zmanjša peronospora in patogeni, ki se prenašajo s tlemi, za zgodnjo zaščito pa se lahko celo inokulirajo semenske gredice.

koristi

Kot je bilo pričakovati, ima ta praksa znatne okoljske, ekonomske in proizvodne koristi. Analizirajmo, kakšne so prednosti akvaponike.

• Zmogljivost lahko preseže na čisto hidroponsko gojenje in tradicionalno akvakulturo, pod pogojem, da je sistem stabilizirano in primerne velikosti.
• Minimalna poraba vode z recirkulacijo; v glavnem nadomešča tisto, kar se izgubi zaradi izhlapevanje in transpiracijaV nadzorovanih pogojih so prihranki v primerjavi s zemeljskimi sistemi zelo visoki.
• Zmanjšanje gnojil Minerali in stranski produkti: riba s svojo lastno presnovo ustvarja hranila; le-ta se le-ta popravijo. mikrohranila pomanjkanje hranil, kot so železo, kalcij ali kalij, kadar je to potrebno.
• Manjši vpliv na okolje: preprečuje izpust ribogojnih odpadnih voda v reke ali morje, s čimer se zmanjša evtrofikacijaHkrati se znebi zemlje in blaži njeno degradacija.
• Zdravje in kakovostRibe gojijo v nadzorovani vodi, rastline pa prejemajo hranilne raztopine. naravnobrez potrebe po agresivnih pesticidih ali sistemskih fungicidih.
• Dvojna proizvodnja v istem prostoru: zelenjava s kratkim ciklom in visokokakovostne živalske beljakovine, idealne za urbanih okoljih ali območja z omejeno površino.
• Odpornost na škodljivce in bolezni zaradi biološke raznovrstnosti sistema, neprekinjenega pretoka in možnosti prilagajanja gostota pridelkov.
• Varnost hranePonuja svežo zelenjavo in lokalne ribe z manj Vodni odtis in promet, ki podpira gospodarstva krožna.

Projekti industrijske akvaponike

Največji industrijski akvaponski projekt se nahaja na Kitajskem. Razprostira se na več kot 4 hektarjih in uporablja sodobne tehnologije v kombinaciji s tradicionalnimi materiali, kot je bambus . Služi kot platforma za poskusno gojenje riža v ribnikih, kar omogoča ekstrapolacijo pridobljenih izkušenj na pridelke na kopnem in biološko obnavljanje hranil v tleh . Ta vrsta pobude dokazuje, da je mogoče akvaponiko razširiti, ne da bi pri tem pozabili na učinkovito rabo vode in ponovno uporabo hranil.

Poleg tega specifičnega primera obstajajo še mestne strešne kmetije in integrirani rastlinjaki, ki združujejo obnovljive vire energije (RAS) in globokomorske hidroponske sisteme . Njihova vrednost je v približevanju proizvodnje porabi, zmanjševanju logističnih stroškov in izkoriščanju obnovljive energije za ogrevanje, hlajenje in črpanje. Spodbujajo se tudi lokalni razvojni programi z več modularnimi rastlinjaki, kjer se usposablja delovna sila in ustvarjajo stabilna delovna mesta okoli kratkih dobavnih verig.

Pri vseh industrijskih projektih so ključ do uspeha dobra hidravlična zasnova , redundanca energije, robustna strategija biološke varnosti , stalno spremljanje (kisik, amonijak, nitrit, pH, temperatura) in trženjski načrt , ki združuje visoko donosne izdelke (aromatična zelišča, mladi listi) z ribami, ki so učinkovite pri krmi. Integracija operativnih podatkov omogoča prilagajanje hitrosti hranjenja, gostote naseljenosti in dopolnjevanja mikrohranil za ohranjanje ravnovesja in dobičkonosnosti sistema.

Zaradi vsega naštetega se akvaponika pozicionira kot vsestransko orodje za večjo proizvodnjo z manj vode, zapiranje ciklov hranil in diverzifikacijo dohodka, od domačih vrtov do velikih industrijskih platform, če se le spoštuje biologija sistema in je njegova velikost prilagojena tehničnim merilom.