Аквапоника - Aquaponics

Маленькая портативная система аквапоники. Период, термин аквапоника это чемодан условий аквакультура и гидропонный сельское хозяйство.
Аквапоническая теплица в Апага
сельское хозяйство
Maler der Grabkammer des Sennudem 001.jpg
Veranotrigo.jpg Портал сельского хозяйства

Аквапоника (/ˈækшəˈпɒпɪks/) относится к любой системе, которая сочетает в себе традиционные аквакультура (повышение водные животные такие как улитки, рыбы, рак или же креветки в танках) с гидропоника (выращивание растений в воде) в симбиотический среда. В нормальной аквакультуре выделения от выращиваемых животных может накапливаться в воде, увеличивая токсичность. В аквапонической системе вода из системы аквакультуры подается в гидропонный система, где побочные продукты разбиты на нитрифицирующие бактерии изначально в нитриты и впоследствии в нитраты которые используются растениями как питательные вещества. Затем вода возвращается обратно в систему аквакультуры.

Поскольку существующие методы земледелия на гидропонике и аквакультуре составляют основу всех систем аквапоники, размер, сложность и типы продуктов, выращиваемых в системе аквапоники, могут варьироваться в той же степени, что и любая система, применяемая в любой отдельной сельскохозяйственной дисциплине.[1]

История

Дальнейшая информация: Историческая гидрокультура
Ксилография из китайского сельскохозяйственного руководства XIII века Книга Ван Чжэня о сельском хозяйстве (王 禎 農 書), показывающий рис, выращенный в плотовой плантаторной системе (架 田, горит "обрамленный рис") в пруду.

Аквапоника имеет древние корни, хотя есть некоторые споры о ее первом появлении:

  • Ацтеков культивируемые сельскохозяйственные острова, известные как чинампы в системе, которую некоторые считают ранней формой аквапоники для сельского хозяйства,[2][3] где растения выращивали на стационарных (или иногда передвижных) островах на мелководье озер, а отходы, извлеченные из каналов Чинампа и окружающих городов, использовались для ручного орошения растений.[2][4]
  • Южный Китай и вся Юго-Восточная Азия, где рис выращивался и выращивался в рисовые поля в сочетании с рыбой, приводятся как примеры ранних систем аквапоники, хотя технология была принесена китайскими поселенцами, которые мигрировали из Юньнани около 5 года нашей эры.[5] Эти поликультурный системы земледелия существовали во многих Дальневосточная страны и выращивали рыбу, такую ​​как восточный гольц (泥鳅, ド ジ ョ ウ),[6] болотный угорь (黄鳝, 田 鰻), карп (鯉魚, コ イ) и карась (鯽魚)[7] а также прудовые улитки (田螺) в рисовых полях.[8][9]
  • Китайское сельскохозяйственное руководство XIII века Книга Ван Чжэня о сельском хозяйстве (王 禎 農 書) описал плавающие деревянные плоты, которые были завалены грязью и грязью и использовались для выращивания рис, дикий рис, и фураж. Такие плавающие сеялки использовались в регионах, составляющих современные провинции Цзянсу, Чжэцзян, и Фуцзянь. Эти плавающие сеялки известны как цзятянь (架 田) или фэнтянь (葑 田), что переводится как «обрамленный рис» и «брассика рис », соответственно. Сельскохозяйственные работы также ссылаются на более ранние китайские тексты, в которых указано, что выращивание риса на плавучих плотах использовалось еще в династия Тан (6 век) и Северная династия Сун (8 век) периоды китайской истории.[10]

Плавучие системы аквапоники на поликультурных рыбоводных прудах были установлены в Китае в последние годы в больших масштабах. Они используются для выращивания риса, пшеницы, лилии канны и других культур,[11] с некоторыми установками, превышающими 2,5 акра (10000 м2).[12]

Схема системы коммерческой аквапоники Университета Виргинских островов, рассчитанной на производство 5 метрических тонн Тилапия в год.[13]

Развитие современной аквапоники часто связывают с различными работами Новый институт алхимии и работы доктора Марка МакМёртри и др. на Университет штата Северная Каролина, который разработал «Интегрированную систему аквакультуры» (iAVs), основанную на сочетании аквакультуры и грядок на основе песка.[8]Вдохновленные успехами Нового института алхимии и iAV Макмертри, другие институты вскоре последовали его примеру. Начиная с 1979 года доктор Джеймс Ракоци и его коллеги из Университет Виргинских островов исследовал и разработал использование глубоководная культура гидропонные грядки в крупномасштабной системе аквапоники.[13]Другие институты сосредоточили свои исследования на системах «приливов и отливов» (также известных как «наводнения и отливы»), которые частично основывались на оригинальных идеях, разработанных в Университет штата Северная Каролина, но там, где грубая среда (например, гравий или керамзит) заменяла песок, а колоколообразные сифоны допускали цикл орошения при отливе и отливе,[14] такие системы также известны как «Системы Сперанео», потому что они основаны на идеях, разработанных в 1990-х годах Томом и Полой Сперанео, владельцами аквапонической фермы в Миссури.[15]

Первые исследования в области аквапоники в Канада была небольшая система, добавленная к существующим исследованиям аквакультуры на исследовательской станции в Lethbridge, Альберта. В 90-х годах в Канаде наблюдался рост установок для аквапоники, в основном это были коммерческие установки, выращивающие такие ценные культуры, как форель и салат. Установка на основе глубоководной системы, разработанной в Университете Виргинских островов, была построена в теплице в Брукс, Альберта где доктор Ник Савидов и его коллеги исследовали аквапонику на фоне науки о растениях. Команда сделала выводы о быстром росте корней в системах аквапоники и о закрытии цикла твердых отходов и обнаружила, что благодаря определенным преимуществам системы по сравнению с традиционной аквакультурой, система может хорошо работать при низком уровне pH, который предпочитают растения но не рыбу.

Части аквапонической системы

Коммерческая система аквапоники. Электрический насос перемещает богатую питательными веществами воду из аквариума через фильтр твердых частиц, чтобы удалить частицы растения выше не может поглотить. В воды затем обеспечивает растения питательными веществами и очищается перед возвращением в аквариум ниже.

Аквапоника состоит из двух основных частей: аквакультуры для выращивания водных животных и гидропоники для выращивания растений.[16][17] Водные стоки, возникающие в результате несъеденного корма или выращивания таких животных, как рыба, накапливаются в воде из-за замкнутой системы рециркуляции большинства систем аквакультуры. Обогащенная сточными водами вода в высоких концентрациях становится токсичной для водных животных, но она содержит питательные вещества необходим для роста растений.[16] Хотя системы аквапоники состоят в основном из этих двух частей, они обычно группируются в несколько компонентов или подсистем, отвечающих за эффективное удаление твердых отходов, за добавление базы нейтрализовать кислоты, или для поддержания насыщение воды кислородом.[16] Типичные компоненты включают:

  • Выращивание танка: резервуары для выращивания и кормления рыбы;
  • Отстойник: агрегат для отлова несъеденной и оторванной пищи биопленки, и для осаждения мелких частиц;
  • Биофильтр: место, где нитрификация бактерии может расти и преобразовываться аммиак в нитраты, которые могут быть использованы растениями;[16]
  • Подсистема гидропоники: часть системы, в которой растения выращиваются за счет поглощения избыточных питательных веществ из воды;
  • Отстойник: самая низкая точка в системе, где вода течет и из которой перекачивается обратно в резервуары для выращивания.

В зависимости от сложности и стоимости системы аквапоники, установки для удаления твердых частиц, биофильтрации и / или подсистема гидропоники могут быть объединены в одну установку или подсистему.[16] что предотвращает перетекание воды непосредственно из аквакультурной части системы в гидропонную часть. При использовании гравия или песка в качестве поддерживающей среды для растений твердые частицы улавливаются, и среда имеет достаточную площадь поверхности для нитрификации фиксированной пленки.[16] Способность сочетать биофильтрацию и гидропонику позволяет во многих случаях использовать аквапоническую систему, устраняя необходимость в дорогостоящем отдельном биофильтре.

Живые компоненты

Успешная работа аквапонической системы зависит от различных живых компонентов. Три основных живых компонента - это растения, рыбы (или другие водные существа) и бактерии. Некоторые системы также включают дополнительные живые компоненты, такие как черви.

Растения

Дальнейшая информация: Ризофильтрация
Система гидропоники глубоководной культуры, при которой растения растут прямо в сточных водах без почва средний. Растения можно расположить ближе друг к другу, потому что корням не нужно расширяться наружу, чтобы выдержать вес растения.
Растение помещают в богатый питательными веществами водный канал в Техника питательной пленки (NFT) система

Многие растения подходят для аквапонических систем, однако, какие из них подходят для конкретной системы, зависит от зрелости и плотности посадки рыбы. Эти факторы влияют на концентрацию питательных веществ в стоках рыб и на то, какое количество этих питательных веществ поступает в корни растений через бактерии. листовые овощи с низкими и средними потребностями в питательных веществах хорошо адаптированы к аквапоническим системам, в том числе китайская капуста, латук, Бэзил, шпинат, чеснок, травы, и кресс-салат.[17][18]

Саженцы шпината, 5-дневные, от аквапоники

Другие растения, такие как помидоры, огурцы и перец, имеют более высокие потребности в питательных веществах и будут хорошо себя чувствовать только в зрелых аквапонических системах с высокой плотностью посадки рыбы.[18]

Растения, которые часто используются в салатах, имеют наибольший успех в аквапонике, в том числе огурцы, лук-шалот, помидоры, латук, стручковый перец, красный салат с луком и стручковый горох.[19]

Некоторые прибыльные установки для аквапонических систем включают: китайская капуста, латук, Бэзил, розы, помидоры, окра, мускусная дыня и болгарский перец.[17]

Другие виды овощей, которые хорошо растут в аквапонической системе, включают: кресс-салат, Бэзил, кориандр, петрушка, лемонграсс, мудрец, бобы, горох, кольраби, таро, редис, клубника, дыни, лук, репы, пастернак, сладкий картофель, цветная капуста, капуста, брокколи, и баклажан так же хорошо как Choys которые используются для жаркого.[19]

Рыба (или другие водные существа)

Отфильтрованная вода из гидропонной системы сливается в сом бак для рециркуляции.
Основная статья: Аквакультура

Пресноводные рыбы - наиболее распространенные водные животные, выращиваемые с использованием аквапоники, из-за их способности переносить тесноту, хотя иногда используются также и пресноводные раки и креветки.[20][16] Существует раздел аквапоники с использованием морской рыбы, который называется морская аквапоника. Есть много видов тепловодных и холодноводных рыб, которые хорошо адаптируются к системам аквакультуры.

На практике, тилапия являются наиболее популярными рыбами для домашних и коммерческих проектов, предназначенных для выращивания съедобной рыбы, потому что это теплопроводные виды рыб, которые могут переносить скопление и изменение водных условий.[18] Баррамунди, серебряный окунь, угорьхвостый сом или сома танданус, нефритовый окунь и Мюррейская треска также используются.[17] Для умеренного климата, когда нет возможности или желания поддерживать температуру воды, Bluegill и сом подходят для домашних систем.

Кои и золотая рыбка также можно использовать, если рыба в системе не является съедобной.

Другая подходящая рыба включает: канальный сом, радужная форель, окунь, карп, Арктический голец, большеротый окунь и полосатый окунь.[18]

Бактерии

Дальнейшая информация: Азотный цикл

Нитрификация, аэробный преобразование аммиака в нитраты - одна из наиболее важных функций в аквапонической системе, поскольку она снижает токсичность воды для рыб и позволяет растениям выводить образующиеся нитратные соединения для питания.[16] Аммиак постоянно попадает в воду через экскременты и жабры рыбы как продукт их метаболизма, но его необходимо отфильтровывать из воды, поскольку более высокие концентрации аммиака (обычно от 0,5 до 1 промилле )[нужна цитата ] может замедлить рост, вызвать обширное повреждение тканей, снизить сопротивляемость болезням и даже убить рыбу.[21] Хотя растения в некоторой степени могут поглощать аммиак из воды, нитраты усваиваются легче.[17] тем самым эффективно снижая токсичность воды для рыб.[16] Аммиак может быть преобразован в более безопасные азотистые соединения посредством объединения здоровых популяций двух типов бактерий: Нитросомонады которые превращают аммиак в нитриты, и Нитробактер которые затем превращают нитриты в нитраты. Хотя нитриты по-прежнему вредны для рыб из-за их способности создавать метгемоглобин, который не может связывать кислород, присоединяясь к гемоглобину, рыбы могут переносить высокие уровни нитратов.[21]Большая площадь поверхности обеспечивает больше места для роста нитрифицирующих бактерий. Выбор материала для грядки требует тщательного анализа площади поверхности, цены и удобства обслуживания.

Подсистема гидропоники

Основная статья: Гидропоника

Растения выращивают так же, как в системах гидропоники, при этом их корни погружаются в сточные воды, богатые питательными веществами. Это позволяет им отфильтровывать токсичный для водных животных аммиак или его метаболиты. После того, как вода прошла через гидропонную подсистему, она очищается и насыщается кислородом и может возвращаться в суда для аквакультуры. Этот цикл непрерывен. Общие аквапонические применения гидропонных систем включают:

  • Глубоководный плот аквапоника: пенополистирол плоты, плавающие в относительно глубоком бассейне аквакультуры в желобах. Плотные резервуары могут быть довольно большими и позволяют пересаживать саженцы в один конец резервуара, а полностью выращенные растения собирать в другом, что обеспечивает оптимальное использование площади пола.[22]
  • Рециркуляционная аквапоника: твердые носители, такие как гравий или же глина бусы, хранящиеся в емкости, залитой водой из аквакультуры. Этот вид аквапоники также известен как замкнутая аквапоника.[нужна цитата ]
  • Возвратно-поступательная аквапоника: твердая среда в контейнере, который поочередно заливается и опорожняется с использованием различных типов сифонных стоков. Этот вид аквапоники также известен как водосточная аквапоника или же приливно-отливная аквапоника.[нужна цитата ]
  • Техника питательной пленки каналы: растения выращиваются в длинных узких каналах, при этом пленка насыщенной питательными веществами воды постоянно проходит мимо корней растений. Из-за небольшого количества воды и узких каналов полезные бактерии не могут там жить, поэтому для этого метода требуется биофильтр.[22]
  • В других системах используются башни с капельной подачей сверху, горизонтально. ПВХ трубы с отверстиями для горшков, пластиковые бочки, разрезанные пополам с гравием или плотами. У каждого подхода есть свои преимущества.[23]

Поскольку растениям на разных стадиях роста требуется разное количество минералов и питательных веществ, сбор урожая происходит в шахматном порядке, когда саженцы растут одновременно со зрелыми растениями. Это обеспечивает стабильное содержание питательных веществ в воде за счет постоянного симбиотического очищения воды от токсинов.[24]

Биофильтр

В системе аквапоники бактерии, ответственные за превращение аммиака в нитраты, используемые для растений, образуют биопленка на всех твердых поверхностях системы, находящихся в постоянном контакте с водой. Подводные корни овощей вместе имеют большую площадь поверхности, на которой может скапливаться множество бактерий. Вместе с концентрацией аммиака и нитритов в воде площадь поверхности определяет скорость, с которой происходит нитрификация. Уход за этими бактериальными колониями важен для регулирования полного усвоения аммиака и нитрита. Вот почему большинство систем аквапоники включают в себя биофильтрующий блок, который помогает облегчить их рост. микроорганизмы. Обычно после того, как система стабилизируется аммиак уровни варьируются от 0,25 до 0,50 частей на миллион; уровни нитрита колеблются от 0,0 до 0,25 частей на миллион, а уровни нитратов - от 5 до 150 частей на миллион.[нужна цитата ] Во время запуска системы могут наблюдаться всплески уровней аммиака (до 6,0 частей на миллион) и нитритов (до 15 частей на миллион), причем уровни нитратов достигают пика позже, на этапе запуска.[нужна цитата ] В процессе нитрификации аммиак окисляется до нитрита, который выделяет ионы водорода в воду. Со временем pH человека будет медленно падать, поэтому он может использовать не-натрий базы, такие как гидроксид калия или же гидроксид кальция нейтрализовать воду pH[16] если в воде естественным образом присутствует недостаточное количество для защиты от подкисления. Кроме того, в дополнение к рыбным отходам, которые служат основным источником питательных веществ для растений, можно добавлять отдельные минералы или питательные вещества, такие как железо.[16]

Хороший способ борьбы с накоплением твердых частиц в аквапонике - использование червей, которые разжижают твердое органическое вещество, чтобы оно могло использоваться растениями и / или другими животными в системе. Для метода выращивания только червей см. Вермипоники.[нужна цитата ]

Операция

Пять основных входов в систему - это вода, кислород, свет, корм для водных животных и электричество для перекачивания, фильтрации и насыщения воды кислородом. Порождать или же жарить могут быть добавлены для замены выращенной рыбы, которая извлекается из системы для сохранения стабильной системы. Что касается результатов, система аквапоники может постоянно давать растения, такие как овощи, выращиваемые в гидропонике, и съедобные водные виды, выращиваемые в аквакультуре. Типичный коэффициент сборки составляет 0,5 к 1. квадратный фут площади для выращивания на каждый 1 галлон США (3,8 л) воды для аквакультуры в системе. 1 галлон США (3,8 л) воды может выдержать от 0,5 фунта (0,23 кг) до 1 фунта (0,45 кг) рыбного запаса в зависимости от аэрация и фильтрация.[25]

Десять основных руководящих принципов для создания успешных систем аквапоники были опубликованы доктором Джеймсом Ракоци, директором исследовательской группы по аквапонике. Университет Виргинских островов на основе обширных исследований, проведенных в рамках Сельскохозяйственная опытная станция программа аквакультуры.[26]

Источник корма

Как и в большинстве систем, основанных на аквакультуре, корм для скота часто состоит из рыбной муки, полученной из менее ценных видов. Продолжающееся истощение запасов диких рыб делает эту практику неустойчивой. Органические корма для рыб могут оказаться жизнеспособной альтернативой, которая снимает эту проблему. Другие альтернативы включают выращивание ряска с системой аквапоники, которая питает ту же рыбу, которую выращивают в системе,[27] лишние черви выросли из вермикультура компостирование с использованием подготовленных кухонных отходов,[28] а также рост черный солдат летать личинок для кормления рыб с помощью производителей компостирующих личинок.[29]

Питательные вещества для растений

Нравиться гидропоника, можно добавить несколько минералов и микроэлементов для улучшения роста растений. Железо является наиболее дефицитным питательным веществом в аквапонике, его можно добавить путем смешивания. Железный хелат порошок с водой. Калий можно добавлять в виде сульфат калия через листовой спрей. Менее важные питательные вещества включают соль эпсома, хлорид кальция и бор.[30] Биологическая фильтрация отходов аквакультуры дает высокие концентрации нитратов, что отлично подходит для листовой зелени. Для цветущих растений с высокими требованиями к питательным веществам рекомендуется вводить дополнительные питательные вещества, такие как магний, кальций, калий и фосфор. Обычными источниками являются сульфат калия, бикарбонат калия, моноаммонийфосфат и т. Д. Дефицит питательных веществ в сточных водах от рыбного компонента (УЗВ) может быть полностью замаскирован с помощью сырого или минерализованного ила, обычно содержащего в 3-17 раз более высокие концентрации питательных веществ. Стоки УЗВ (сточные воды и ил вместе) содержат достаточное количество азота, фосфора, магния, кальция, серы, железа, цинка, меди, никеля, чтобы удовлетворить большинство потребностей сельскохозяйственных культур в аквапонике. Калия обычно не хватает, что требует полноценного удобрения. Микронутриентов B, Mo частично достаточно, и их можно легко улучшить, увеличив выделение осадка. Следует пересмотреть предположение об «определенных» уровнях фитотоксичного натрия в сточных водах УЗВ - также доступны практические решения. Угрозы накопления тяжелых металлов в контуре аквапоники не существует.[31]

Использование воды

Аквапонические системы обычно не сбрасывают и не заменяют воду при нормальной работе, а вместо этого очень эффективно рециркулируют и повторно используют воду. Система полагается на отношения между животными и растениями, чтобы поддерживать стабильную водную среду, которая испытывает минимальные колебания в уровнях питательных веществ и кислорода в окружающей среде. Растения способны извлекать растворенные питательные вещества из циркулирующей воды, а это означает, что сбрасывается меньше воды, а скорость водообмена может быть минимизирована.[32] Вода добавляется только для возмещения потерь воды из-за абсорбции и испарение растениями, испарение в воздух из Поверхность воды, перелив из системы из осадки, и удаление биомассы, такой как осевшие твердые отходы, из системы. В результате аквапоника использует примерно 2% воды, которая требуется обычным орошаемым фермам для выращивания тех же овощей.[33] Это позволяет производить аквапонику как сельскохозяйственных культур, так и рыбы в районах, где мало воды или плодородных земель. Аквапонические системы также можно использовать для воспроизведения контролируемое водно-болотное угодье условия. Построенные водно-болотные угодья могут быть полезны для биофильтрация и лечение типичного домохозяйства сточные воды.[34] Наполненная питательными веществами переливная вода может накапливаться в водосборных резервуарах и повторно использоваться для ускорения роста посевов, посаженных в почву, или ее можно перекачивать обратно в аквапоническую систему для пополнения уровня воды.[нужна цитата ]

Использование энергии

Система аквапоники, использующая нисходящее движение воды и тепличный свет для снижения потребления энергии.

Аквапонические установки в той или иной степени полагаются на искусственную энергию, технологические решения и контроль окружающей среды для достижения рециркуляции и температуры воды / окружающей среды. Однако, если система разработана с учетом энергосбережения, использование Альтернативная энергетика и уменьшенное количество насосов, позволяя воде течь вниз, насколько это возможно, это может быть очень энергоэффективным. Хотя тщательное проектирование может минимизировать риск, системы аквапоники могут иметь несколько «единых точек отказа», где такие проблемы, как сбой в электросети или засорение трубы, могут привести к полной потере рыбных запасов.[нужна цитата ]

Зарыбление рыбы

Чтобы аквапонические системы были финансово успешными и приносили прибыль, а также покрывали свои эксплуатационные расходы, компоненты гидропонных установок и компоненты для выращивания рыбы должны почти постоянно находиться на максимальной производственной мощности.[16] Чтобы поддерживать биомассу рыбы в системе на максимуме (без ограничения роста рыбы), существует 3 основных метода зарыбления, которые могут помочь поддерживать этот максимум.

  • Последовательное выращивание: В аквариуме для выращивания используются разные возрастные группы рыб, и когда возрастная группа достигает рыночных размеров, их выборочно отлавливают и заменяют одинаковым количеством мальков.[16] Недостатки этого метода включают в себя нагрузку на весь бассейн рыбы во время каждого вылова, пропажу рыбы, приводящую к расточительству пищи / места, а также сложность ведения точного учета при частом вылове.[16]
  • Разделение запасов: Большое количество молоди зарыбивается сразу, а затем делится на две группы, как только аквариум достигает максимальной емкости, что легче регистрировать и исключает «забвение» рыбы. Легкий способ выполнить эту операцию - использовать «плавучие каналы», которые соединяют различные резервуары для выращивания, и серию люков / движущихся экранов / насосов, которые перемещают рыбу.[16]
  • Несколько единиц выращивания: Целые группы рыб перемещаются в большие резервуары для выращивания, как только их текущий резервуар достигает максимальной емкости. Такие системы обычно имеют 2–4 резервуара, которые имеют общую систему фильтрации, и когда вылавливается самый большой резервуар, каждая из других групп рыб перемещается в резервуар большего размера, в то время как самый маленький резервуар пополняется молодью.[16] Также часто бывает несколько резервуаров для выращивания, но нет способов перемещать рыбу между ними, что устраняет трудоемкость перемещения рыбы и позволяет не беспокоить каждый резервуар во время вылова, даже если использование пространства неэффективно, когда рыба находится в сегменте молоди.[16]

В идеале биомасса рыбы в резервуарах для выращивания не превышает 0,5 фунта / галлон, чтобы снизить стресс от скученности, эффективно кормить рыбу и способствовать здоровому росту.[16]

Борьба с болезнями и вредителями

Несмотря на то что пестициды обычно может использоваться для ухода за насекомыми на сельскохозяйственных культурах, в аквапонической системе использование пестицидов может угрожать экосистеме рыб. С другой стороны, если рыбы заражаются паразитами или болезнями, терапевтические средства нельзя использовать, так как растения поглотят их.[16] Чтобы поддерживать симбиотические отношения между растениями и рыбами, для борьбы с вредителями следует использовать нехимические методы, такие как ловушки, физические барьеры и биологический контроль (например, паразитические осы / божьи коровки для борьбы с белыми мухами / тлей).[16] Самый эффективный органический пестицид - это Масло нима, но только в небольшом количестве, чтобы свести к минимуму разлив воды с рыбой.[нужна цитата ]. Коммерциализация аквапоники часто останавливается из-за узких мест в борьбе с вредителями и болезнями. Использование химических методов контроля очень сложно для всех систем. Хотя инсектициды и гербициды можно заменить хорошо зарекомендовавшими себя коммерческими мерами биоконтроля, фунгициды и нематоциды по-прежнему актуальны в аквапонике. Мониторинг и культурный контроль являются первыми подходами к сдерживанию популяции вредителей. Биологические меры контроля, как правило, можно адаптировать в большей степени. Нехимические профилактические меры очень эффективны для предотвращения вредителей и болезней во всех конструкциях. [35]

Автоматизация, мониторинг и управление

Многие пытались создать системы автоматического управления и мониторинга, и некоторые из них продемонстрировали определенный успех. Например, исследователи смогли внедрить автоматизацию в небольшую систему аквапоники, чтобы получить рентабельную и устойчивую систему ведения сельского хозяйства.[36][37] Также появилась коммерческая разработка технологий автоматизации. Например, компания разработала систему, способную автоматизировать повторяющиеся задачи ведения сельского хозяйства, и имеет машинное обучение алгоритм, который может автоматически обнаруживать и устранять больные или недоразвитые растения.[38] Центр аквапоники площадью 3,75 акра, который претендует на звание первого закрытого лосось ферма в США также включает автоматизированную технологию.[39] Аквапоника добилась заметных успехов в документировании и сборе информации, касающейся аквапоники.[нужна цитата ]

Экономическая жизнеспособность

Aquaponics предлагает разнообразную и стабильную систему поликультуры, которая позволяет фермерам одновременно выращивать овощи и рыбу. Имея два источника прибыли, фермеры могут продолжать зарабатывать деньги, даже если рынок рыбы или растений проходит через низкий цикл.[21] Гибкость системы аквапоники позволяет выращивать самые разные культуры, включая обычные овощи, травы, цветы и водные растения, чтобы удовлетворить широкий спектр потребителей.[21] Травы, салат и специальная зелень, такая как базилик или шпинат, особенно хорошо подходят для аквапонических систем из-за их низкой потребности в питательных веществах.[21] Для растущего числа потребителей, заботящихся об окружающей среде, продукты из систем аквапоники не содержат органических веществ и пестицидов, а также оставляют небольшой экологический след.[21] Кроме того, системы аквапоники экономически эффективны из-за низкого расхода воды, эффективного круговорота питательных веществ и необходимости небольшого количества земли для работы.[21] Поскольку почва не нужна и требуется лишь немного воды, аквапонические системы можно устанавливать в районах с традиционно плохим качеством почвы или загрязненной водой.[21] Что еще более важно, аквапонические системы обычно свободны от сорняков, вредителей и болезней, которые могут повлиять на почву, что позволяет им стабильно и быстро производить высококачественные культуры для продажи.[21]

Текущие примеры

  • Европа
    • Городская фермерская компания,[40] организация, базирующаяся из Швейцария, был создан, чтобы предложить предприятиям метод аквапонических систем выращивания на крыше. Его цель - предлагать свежие экологически чистые продукты в местные городские районы.
    • В марте 2018 года Европейская ассоциация аквапоники[41] была создана среди европейские страны. Это открыло организацию для европейские страны продолжить исследования в области аквапоники и внедрение практик аквапоники.
    • EcoPonics[42] - компания по аквапонике, базирующаяся в Исландии, которая присоединяется к аналогичным компаниям из Исландии, Дании и Испании, чтобы выступать за внедрение коммерческих и конкурентоспособных систем аквапоники в европейские страны.
    • Карибский остров Барбадос создали инициативу по запуску систем аквапоники в домашних условиях, называемых аквапоническими машинами, с доходом от продажи продукции туристам в попытке снизить растущую зависимость от импорта продуктов питания.[нужна цитата ]
      Часть недорогой системы Backyard Aquaponics System, разработанной для производства овощей, Бангладешский сельскохозяйственный университет
  • Азия
    • В Бангладеш, то самая густонаселенная страна в мире, большинство фермеров используют агрохимикаты для увеличения производства и хранения продуктов питания, хотя в стране отсутствует надзор за безопасными уровнями химических веществ в пищевых продуктах для потребления людьми.[43] Для решения этой проблемы команда под руководством М.А.Салама из Департамента аквакультуры Бангладешский сельскохозяйственный университет разработал планы по созданию недорогой системы аквапоники, чтобы обеспечить органической продукцией и рыбой людей, живущих в неблагоприятных климатических условиях, таких как склонный к засолению южный район и подверженный наводнениям хаор область в восточном регионе.[44][45] Работа Салама представляет собой новаторскую форму натуральное хозяйство для целей микропроизводства на уровне сообщества и на личном уровне, тогда как проектные работы Чоудхури и Граффа были нацелены исключительно на коммерческий уровень, последний из двух подходов использует преимущества эффект масштаба.
    • Более трети палестинских сельскохозяйственных земель в сектор Газа превратили в буферную зону Израиль, разработана система аквапонического озеленения, подходящая для использования на крышах домов в Город Газа.[46]
    • В Малайзия Алор Гаджах, Мелака, организация «Persatuan Akuakutur Malaysia» применяет новаторский подход в аквапонике, выращивая омаров в аквапонике.[нужна цитата ]
    • Аквапоника в Индия стремится предоставить амбициозным фермерам решения для аквапоники для коммерческих предприятий и приусадебных участков.[47]
  • Северная Америка
    • Колледж Дакоты в Боттино в Боттино, Северная Дакота имеет программу аквапоники, которая дает студентам возможность получить сертификат или степень AAS по аквапонике.[нужна цитата ]
    • Учреждение Smith Road в Денвере начало пилотную программу аквапоники, чтобы накормить от 800 до 1000 заключенных в тюрьме Денвера и в соседнем учреждении в центре города, которое состоит из 1500 заключенных и 700 офицеров.[48]
    • VertiFarms в Новом Орлеане нацелена на корпоративные крыши для вертикального земледелия, в 2013 году у них было до 90 корпоративных клиентов для вертикального сельского хозяйства на крышах.[49]
    • Windy Drumlins Farm в Висконсине модернизирует аквапонико-солнечную теплицу для экстремальных погодных условий, которые могут выдерживать чрезвычайно холодный климат.[50]
    • Волонтерская организация Amigos for Christ в Никарагуа управляет своей плантацией для кормления 900+ бедных школьников с использованием питательных веществ из метода аквапоники.[50]
    • Вертикультура в Бедстуй использует старый завод Pfizer для производства базилика в промышленных масштабах с помощью аквапоники, производя 30-40 фунтов базилика в неделю.[51]
    • Стартап по производству аквапоники Edenworks в Нью-Йорке расширяется до полномасштабного коммерческого предприятия, которое будет производить 130 000 фунтов зелени и 50 000 фунтов рыбы в год.[52]
    • Произошел сдвиг в сторону интеграции аквапоники в сообщество, например, в некоммерческий фонд. Растущая сила что предлагает Милуоки возможности трудоустройства и обучения молодежи при выращивании продуктов питания для своего сообщества. Модель породила несколько спутниковых проектов в других городах, например, в Новом Орлеане, где вьетнамское сообщество рыбаков пострадало от Разлив нефти Deepwater Horizon, а в Южный Бронкс в Нью-Йорк.[53]
    • Whispering Roots - это некоммерческая организация в Омаха, Небраска который обеспечивает свежую, выращенную на месте, здоровую пищу для социально и экономически неблагополучных сообществ с помощью аквапоники, гидропоника и городское сельское хозяйство.[54][55]
    • В последнее время аквапоника движется в сторону производственных систем внутри помещений. В таких городах, как Чикаго, предприниматели используют вертикальные конструкции для выращивания продуктов питания круглый год. Эти системы можно использовать для выращивания продуктов питания круглый год с минимальными отходами или без них.[56]
  • Разное
    • Кроме того, садовники по аквапонике со всего мира собираются на сайтах онлайн-сообществ и форумах, чтобы поделиться своим опытом и способствовать развитию этой формы садоводства.[57] а также создание обширных ресурсов по созданию домашних систем.
    • Существуют различные модульные системы, предназначенные для населения, которые используют системы аквапоники для производства органических овощей и трав и в то же время обеспечивают внутреннее оформление.[58] Эти системы могут служить источником трав и овощей в помещении. Университеты продвигают исследования этих модульных систем, поскольку они становятся все более популярными среди горожан.[59]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Ракоци, Джеймс Э .; Бейли, Дональд С. «Обновленная информация о выращивании тилапии и овощей в системе аквапоники UVI» (PDF). Университет Виргинских островов Сельскохозяйственная опытная станция. Архивировано из оригинал (PDF) 2 марта 2011 г.
  2. ^ а б Бутвеллюк, Хуанита (15 декабря 2007 г.). «Аквапоника ацтеков обновлена». Реестр долины Напа. В архиве с оригинала от 20 декабря 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  3. ^ Рогоза, Эли. "Как работает аквапоника?". В архиве из оригинала 25 мая 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  4. ^ Кроссли, Фил Л. (2004). «Субирригация в водно-болотных угодьях» (PDF). Сельское хозяйство и человеческие ценности. 21 (2/3): 191–205. Дои:10.1023 / B: AHUM.0000029395.84972.5e. S2CID  29150729. В архиве (PDF) с оригинала 6 декабря 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  5. ^ Интегрированное сельское хозяйство-аквакультура: Учебник, выпуск 407. ФАО. 2001. ISBN  9251045992. В архиве из оригинала 2018-05-09.
  6. ^ Tomita-Yokotani, K .; Анилир, С .; Katayama, N .; Hashimoto, H .; Ямасита, М. (2009). «Космическое сельское хозяйство для жизни на Марсе и устойчивой цивилизации на Земле». Последние достижения в космических технологиях: 68–69.
  7. ^ "Карассий карассий". Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. Департамент рыболовства и аквакультуры. В архиве с оригинала от 1 января 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  8. ^ а б McMurtry, M. R .; Nelson, P. V .; Сандерс, Д. К. (1988). "Аква-вегекультура Системы". Международное сито. 1 (3). В архиве с оригинала 19 июня 2012 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  9. ^ Бочек, Алекс. «Введение в рыбоводство на рисовых полях». Сбор воды и аквакультура для развития сельских районов. Международный центр аквакультуры и водной среды. Архивировано из оригинал 17 марта 2010 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  10. ^ "禎 農 書 :: 卷十一 :: 架 田 - 维基 文库 ， 自由 的 图书馆" (на китайском языке). В архиве из оригинала на 2018-05-09. Получено 2017-11-30 - через Wikisource.
  11. ^ «Плавающий биофильтр Aquaponics выращивает рис на рыбных прудах». Том Дункан. В архиве из оригинала на 2014-01-08. Получено 2014-01-20.
  12. ^ «Управление отходами и окружающая среда - новые идеи». Журнал WME. Архивировано из оригинал на 2009-10-25. Получено 2014-01-20.
  13. ^ а б Ракоци, Джеймс Э. «Аквакультура - Аквапонические системы». Университет Виргинских островов Сельскохозяйственная опытная станция. Архивировано из оригинал 4 марта 2013 г.. Получено 11 марта 2013.
  14. ^ Фокс, Брэдли К .; Хауертон, Роберт; Тамару, Клайд (июнь 2010 г.). «Строительство автоматических колокольных сифонов для садовых аквапонических систем» (PDF). Гавайский университет в Маноа Кафедра молекулярных биологических наук и биоинженерии. В архиве (PDF) из оригинала 16 августа 2013 г.. Получено 12 марта 2013.
  15. ^ «Аквапоника - интеграция гидропоники с аквакультурой». Программа устойчивого сельского хозяйства ATTRA. В архиве с оригинала на 2019-10-03. Получено 2020-07-14.
  16. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м п о п q р s т Ракоци, Джеймс Э .; Массер, Майкл П .; Лосордо, Томас М. (ноябрь 2006 г.). «Системы производства рециркуляционных резервуаров для аквакультуры: Aquaponics - интеграция рыбоводства и растениеводства» (PDF) (454). Южный региональный центр аквакультуры. Архивировано из оригинал (PDF) 15 сентября 2012 г.. Получено 24 апреля, 2013. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  17. ^ а б c d е Дайвер, Стив (2006). «Аквапоника - интеграция гидропоники и аквакультуры» (PDF). ATTRA - Национальная информационная служба по устойчивому сельскому хозяйству. Национальный центр соответствующих технологий. В архиве (PDF) из оригинала 2 марта 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  18. ^ а б c d «NMSU: подходит ли вам аквапоника?». aces.nmsu.edu. В архиве из оригинала на 01.01.2016. Получено 2016-01-01.
  19. ^ а б «Какие растения легче всего выращивать с помощью аквапоники». aquaponicsideasonline.com. В архиве из оригинала от 03.01.2016. Получено 2016-01-02.
  20. ^ Backyard Aquaponics. «Важность рыбы». В архиве из оригинала от 9 апреля 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  21. ^ а б c d е ж грамм час я Блидариу, Флавий; Grozea, Адриан (01.01.2011). «Повышение экономической эффективности и устойчивости домашнего рыбоводства с помощью аквапоники - обзор». Научные статьи Животноводство и биотехнологии. 44 (2): 1–8. ISSN  2344-4576. В архиве из оригинала от 15.04.2017.
  22. ^ а б "Методы аквапоники | Nelson & Pade, Inc". aquaponics.com. В архиве из оригинала на 2017-04-09. Получено 2017-04-08.
  23. ^ Леннард, Уилсон А .; Леонард, Брайан В. (декабрь 2006 г.). «Сравнение трех различных гидропонных подсистем (техника гравийного слоя, плавающей и питательной пленки) в испытательной системе Aquaponic». Aquaculture International. 14 (6): 539–550. Дои:10.1007 / s10499-006-9053-2. S2CID  23176587.
  24. ^ Ракоци, Джеймс Э .; Шульц, Р. Чарли; Бейли, Дональд С .; Томан, Эрик С. (2004). М.А. Николс (ред.). «Аквапоническое производство тилапии и базилика: сравнение серийной и ступенчатой ​​систем выращивания» (PDF). Acta Horticulturae. Международное общество садоводческих наук (648): 63–69. Дои:10.17660 / ActaHortic.2004.648.8. Архивировано из оригинал (PDF) 12 июня 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  25. ^ Аквапоника (Видео). Университет Пердью. 2011. В архиве из оригинала от 06.03.2013. Получено 2013-05-23.
  26. ^ «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала от 07.11.2017. Получено 2017-11-01.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  27. ^ Рогоза, Эли. «Органическая аквапоника». В архиве из оригинала 29 мая 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  28. ^ Амадори, Майкл (5 июля 2011 г.). «Рыба, салат и пищевые отходы - новый виток в аквапонике». Newswise. В архиве из оригинала 26 февраля 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  29. ^ Ройт, Элизабет (5 июля 2009 г.). "Уличный фермер". Компания New York Times. В архиве из оригинала от 6 декабря 2011 г.. Получено 8 марта 2011.
  30. ^ https://www.youtube.com/watch?v=Lgtue6tbbhc&list=PLAPahqrfGZZmLPh4vXzRDqWrXP7L9mnWT
  31. ^ Лунда, Роман; Рой, Кушик; Масилко, Ян; Мраз, янв (сентябрь 2019 г.). «Понимание количества питательных веществ в производственных сточных водах фермы УЗВ для поддержки полукоммерческой аквапоники: возможность простой модернизации вне всяких сомнений». Журнал экологического менеджмента. 245: 255–263. Дои:10.1016 / j.jenvman.2019.05.130. PMID  31158677.
  32. ^ Ракоци, Джеймс (ноябрь 2006 г.). «Системы производства рециркуляционных резервуаров для аквакультуры: аквапоника - интеграция рыбных и растительных культур» (PDF). SRAC. Архивировано из оригинал (PDF) на 2017-05-17. Получено 2017-04-09.
  33. ^ «Аквапоника: гибрид аквакультуры и гидропоники». Ноябрь 2017 г. В архиве из оригинала от 07.11.2017. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  34. ^ Hygnstrom, Jan R .; Скиптон, Шэрон О .; Уолдт, Уэйн. «Очистка бытовых сточных вод: построенные водно-болотные угодья для очистки сточных вод» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 14 июля 2014 г.. Получено 15 июня, 2014.
  35. ^ Фолорунсо, Эвуми Азиз; Рой, Кушик; Гебауэр, Радек; Бохата, Андреа; Мраз, янв (2020). «Комплексная борьба с вредителями и болезнями в аквапонике: обзор на основе метаданных». Отзывы в аквакультуре. Дои:10.1111 / raq.12508.
  36. ^ Менон, Рашми; Sahana, G.V .; Шрути В. "Малая аквапоническая система". Международный журнал сельскохозяйственных и пищевых технологий. 4: 941–946.
  37. ^ Бенуа, Сталпорт; Фредерик, Лебо; Хайссам, Джиджаклы (2018). «Smart Aquaponics: разработка интеллектуальных инструментов управления для систем аквапоники, адаптированных для профессионалов, городских сообществ и образования». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  38. ^ Саймон, Мэтт (20 ноября 2017 г.). «Будущее гидропоники и робототехники в теплицах». ПРОВОДНОЙ. Получено 2018-11-22.
  39. ^ К.С., Браун (1 сентября 2017 г.). «Уокер празднует открытие завода по аквапонике». Новости WEAU. Получено 2018-11-22.
  40. ^ Городская фермерская компания ((https://www.smartcitiesdive.com/ex/sustainablecitiescollective/urban-farming-co-takes-aquaponic-farming-europe-s-rooftops/442951/ ))
  41. ^ Европейская ассоциация аквапоники ((www.europeanaquaponicsassociation.org/))
  42. ^ EcoPonics ((https://ec.europa.eu/environment/eco-innovation/projects/en/projects/ecoponics ))
  43. ^ Некоторые важные беседы по борьбе с вредителями (বালাই দমন সংক্রান্ত জরুরি কিছু কথা В архиве 2013-12-13 в Wayback Machine ). В Бенгальский. Сангбад, 29 января 2011 г.
  44. ^ "এ্যাকোয়াপনিক্স প্রযুক্তিতে মাছ-সবজি চাষ" [Рыбоводство и овощеводство с помощью технологии аквапоники]. The Daily Janakantha (на бенгальском). 28 января 2012 г. Архивировано с оригинал 11 апреля 2013 г.. Получено 1 октября, 2019.
  45. ^ Нововведение исследователя BAU: «Технология аквапоники» производство трехкратного бесплатного (বাকৃবি গবেষকের উদ্ভাবন 'একোয়াপনিক্স প্রযুক্তি' খরচ ছাড়াই উৎপাদন তিন গুণ В архиве 2013-12-12 в Wayback Machine ). В Бенгальский. The Daily Kalerkantho, 25 января 2011 г.
  46. ^ Кандил, Ала (24 января 2015 г.). "Сады на крышах - это ответ Газе"'". Аль-Джазира. В архиве из оригинала 24 февраля 2015 г.. Получено 24 января 2015.
  47. ^ "Услуги | Аквапоника в Индии". Аквапоника в Индии. В архиве из оригинала от 18.04.2017. Получено 2017-04-17.
  48. ^ Эрнандес, Элизабет (2014-10-19). «Денверская тюрьма, выращивающая продукты питания с помощью аквапоники». The Denver Post. В архиве из оригинала от 18.04.2017. Получено 2017-04-17.
  49. ^ «Идеалисты в действии» VertiFarms ». blog.en.idealist.org. Архивировано из оригинал на 2017-04-18. Получено 2017-04-17.
  50. ^ а б «Наши студенты, изучающие аквапонику - дружелюбная аквапоника». Дружественная аквапоника. В архиве из оригинала на 2017-04-17. Получено 2017-04-17.
  51. ^ Потенца, Алессандра (15.06.2016). «На аквапонической ферме в Бруклине будущее за базиликом, выращенным с тилапией». Грани. В архиве из оригинала от 18.04.2017. Получено 2017-04-17.
  52. ^ Маги, Кристина (01.09.2015). «Edenworks строит будущее еды на городских крышах». TechCrunch. В архиве из оригинала на 2017-04-19. Получено 2017-04-17.
  53. ^ Харрис, Л. Касиму (19 декабря 2011 г.). «Аквапоника преподается во вьетнамском сообществе». Еженедельник Луизианы. В архиве из оригинала 22 января 2012 г.. Получено 13 февраля 2012.
  54. ^ "Миссия | Шепчущие корни". Whisperingroots.org. В архиве из оригинала от 18.10.2015. Получено 2016-01-02.
  55. ^ Ли, Шерил. «Дети и сотрудничество». Архивировано из оригинал 11 декабря 2013 г.. Получено 25 августа 2013.
  56. ^ Вебер, Кристофер (25 мая 2011 г.). «Аквапоническое земледелие укореняется». Чикаго Трибьюн. В архиве с оригинала от 11 июня 2013 г.. Получено 9 июня, 2013.
  57. ^ «Рыбоводство в высотном мире». BBC News США и Канада. 29 апреля 2012 г. В архиве с оригинала 30 января 2013 г.. Получено 24 апреля, 2013.
  58. ^ «Системы аквапоники, которые заставляют вас самостоятельно питаться». Идеи для маленького сада. В архиве из оригинала на 02.01.2016. Получено 2016-01-02.
  59. ^ Гольдштейн, Гарри (3 июня 2013 г.). «Крытая аквапоническая ферма». IEEE Spectrum. В архиве из оригинала от 8 июня 2013 г.. Получено 3 июня, 2013.

внешняя ссылка