Аквапоника

УДК	63

Аквапо́ника — один из комбинированных симбиотических высокотехнологичных способов ведения сельскохозяйственных работ, сочетающих получение растительных продуктов питания на гидропонной основе в сочетании с нерестом и выращиванием пресноводных животных (рыбоводства, — получение продуктовой рыбы или креветок и других промышленно разводимых представителей пресноводных вод, а также — аквариумной живности в массово-промышленном масштабе), которые — в свою очередь, обеспечивают растения органическими выделениями в качестве естественных удобрений.

Этимология

Наименования процесса промышленного сельскохозяйственного и фермерского производства произошло в слиянии двух направлений жизнедеятельности человеческого сообщества — гидропоники и аква-био-системного направления: от соединения двух составляющих в сложносоставной термин «аквапоника», в котором за научную основу именований взяты слова греческого и древней латыни — лат. aqua, что можно сопоставить с русским синонимным словом — вода, которое восходит к праиндоевропейским корневым словам с основой «*akwa-» (в древности лат. aquarium использовалось в значении «водопой») + др.-греч. πόνος — работа.

Общие сведения

Плот в ёмкости или неком подобии аквариума в теплице с аквапоникой (Брукс, — провинция южной части Альберты, в Канаде)

Аквапоника является частью промышленного сельхозпроизводства и представляет собой симуляционную комбинированную экосистему автоматического и полуавтоматического контроля за состоянием водной среды, температуры и освещения, при автомеханическом гидропонном способе выращивания растений. Симбиотическая составляющая аквапоники представляет собой симбиоз существования разводимых искуственным путём пресноводных животных, гидропонных культур сельхоз растений и колонии перерабатывающих органические остатки бактерий.

Аквапоника — это взаимосвязанная гибридная система прудового хозяйства и гидропоники. Овощи и травы выращиваются в контейнерах, не содержащих почву, а своё питание растения получают из сточных вод, выбрасываемых из прудов. Растения питаются бактериями от продуктов жизнедеятельности рыб, а затем эта вода возвращается обратно в пруд в очищенном виде. Данные системы могут быть как большими, так и малыми в зависимости от вашего желания; они потенциально способны давать рыбу и овощи в больших количествах. Если всё сделано надлежащим образом, то дополнительно требуется очень незначительное количество удобрения или химикатов, а иногда и вообще в этом нет необходимости — используется лишь вода с продуктами жизнедеятельности рыб. Аквапонику можно применять и в закрытом помещении — как в теплице, так и в оранжерее с подсветкой.

— .

Из истории

Хотя термин «аквапоника» появился не так давно, очевидные преимущества совместного выращивания растительности и пресноводных животных были замечены древними и использовать сотни десятков лет. Ценный пищевой продукт — водный обитатель, не только удобряет воду процессом своей жизнедеятельности, но и помогает бороться с вредителями и сорняками. Более двух тысячелетий существует практика выращивания рыб на рисовых полях в Юго-Восточной Азии.

Наблюдение и изучение природных экосистем, бурное развитие аквакультуры в прудовых хозяйствах, бассейнах и аквариумах, а также, и — особенно, гидропоники 20-го века, привело к научному осмыслению комплексного подхода к сельско-хозяйственному производству в комбинировании различных направлений и создании симбиотического метода аквапоники. Весомый вклад в обосновании основных принципов и определения методов аквапоники внесли исследователи: Марк Макмертри (англ. Mark R. McMurtry) из Университета Северной Каролины в США, Джеймс Ракоши (англ. James Rakosi) из Университета Виргинских островов США, Ник Савидов (англ. Nick Savidov) (AAFRD, Канада) и другие.

Суть и основы аквапонического метода

(источник)

Аквапоника

Основной целью метода является органическое производство мясной и растительной продукции для пищи людей, а также массовое разведение декоративных животных на продажу. В основе производства — использование естественных процессов жизнедеятельности пресноводных животных (рыб, креветок) в качестве питательной среды для растений промышленного производста. В ходе процесса растения потребляют необходимые им продукты выделений живых организмов — химические вещества (азотистые, калийные, фосфорные соединения, углекислый газ и др.) растворённые в воде, и — при этом, естественным путём очищают и обогащают её кислородом. В процессе производства исключается потребность в использовании различных химических удобрений, со сложной сисемой их дозирования и хранения: процесс химизации, переработки и очистки происходит естественным путём и в замкнутом цикле.

Специфика

Специфическим ограничением развития аквапоники является отсутствие специалистов широкого профиля, сочетающих равно высокую компетентность как в ботанических науках с сельскохозяйственной гидропоникой растений, так и в зоологических — с особенностями прудового хозяйства, аквариумистики и рыбоводства.

Основной проблемой является точное соблюдение хрупкого баланса искусственно созданной экосистемы, сочетающей разность, но взаимозависимость характеристик воды — жизненно важной среды в симбиозе животных, растений и простейших. Затраты на поддержание необходимой температуры, а иногда и освещения — вне стеклянно-тепличного обустройства, являются серьёзным ограничением развития аквапоники даже в умеренном климате (с подобными трудностями могут сталкиваться и производители продукции методами гидропоники и/или хозяйств в аквакультурах).

Продукты и вещества выделительной сисемы организмов

(источник)

Один из простых способов сооружения аквапоники.

Основным продуктом микробиологического разложения отходов от жизнедеятельности рыб и иных представителей водной фауны является аммиак — $NH_3$, выделяемый и растворяемый в воде, который — в свою очередь, при жизнедеятельности аэробных бактерий и также растворённого в воде кислорода — $O_2$, окисляют аммиак и его газообразные производные — амины (четвертичные аммониевые соединения $[R_4N]^+Cl^-$, алифатические $CH_3-N<$, ароматические $C_6H_5-N<$ и т. д.) с образованием нитритов (соли азотистой кислоты $HNO_2$, как нитрит натрия — $NaNO_2$) и нитратов — «селитры» (соли азотной кислоты $HNO_3$, как аммонийная селитра — $NH_4NO_3$). Это снижает химическую токсичность воды в жизнедеятельности животных и позволяет растениям удалить образующиеся соединения нитратов потреблением необходимых элементов для их жизнеобеспечения. Растения также могут поглощать аммиак непосредственно из воды, однако растворённые соли они усваивают гораздо охотнее и легче.

В данном случае используется процесс биоремедиации: колонии бактерий — населяемые субстрат и корневую систему растений в замкнутом цикле аквакультуры, очищают воду от токсичных веществ, a растения потребляют растворённые в воде соли, газы и химические элементы — нитраты, азот — $N$, фосфор — $P$, углекислый газ — $CO_2$ и в некоторой степени обогащают кислородом ($O_2$) воду, которая также возвращается животным в очищенном виде.

Прекрасным удобрением для выращиваемых растений служит и детрит, — твердые отходы жизнедеятельности живых организмов экосистемы в аквапонике.

Часть зелени — в виде отходов, используется для скармливания рыбам, позволяя сэкономить и на покупке специализированных кормов для животных.

Флора и фауна в аквапонике

Аквапонные системы не уступают в производительности гидропонике, ни аквакультуре. Канадский исследователь Ник Савидов (англ. Nick Savidov) высказывает идею о том, что особая микробиологическая среда, образующаяся в аквапонных системах позволяет добиться и более высоких урожаев, чем в традиционной гидропонике. Наиболее эффективным в аквапонике является выращивание зелени, рассады декоративных растений, а из рыб — чаще, выращивается тилапия, африканский клариевый сом, карп. Возможна организация разведения тропических рыб и иных экзотических водных животных для зооторговой сети любительских движений и аквариумного хобби.

Обустройство сисемы и оборудование

Небольшая портативная сисема аквапоники

Фильтрация

Циркуляция воды в системах с аквапоническим методом выращивания растений и животных осуществляется насосами. Использование разности уровней потоков и само стоков воды может значительно сократить энергозатраты.

Для очистки воды от твёрдых отложений и взвешенных частиц, используются отстойники и системы механической фильтрации. Денитрификация при аквапонике происходит естественным путём — сбалансированной работой растений и бактерий, однако — в экстренных случаях, применяется дополнительная очистка угольными элементами фильтров. Дополнительно используются и фильтры биологической очистки воды.

Температурный режим

Температура воды и воздуха определяется потребностью растений и выращиваемых животных. Ввиду того, что — в основном, в культивируемых аквапоникой растений требуются теплая вода, породные группы и видовой состав животных также подбирается в соответствующих параметрах.

Кислотно-щелочной баланс

Оптимальный и для животных, и для бактерий, и для растений уровень $pH$ — важнейшее условие благополучного функционирования любой биологической системы. Уровень $pH$ зависит и от всех вышеперечисленных, и от других факторов. Поддержание его на нужном уровне — непростая задача.

Кислородный баланс

Дыхание, полноценное питание рыб и денитрификация требуют достаточного количества растворенного в воде кислорода. Необходимый уровень кислорода поддерживается за счёт аэрации и/или оксигенации ёмкостей с водой. $CO_2$ как продукт дыхания, должен эффективно удаляться из системы как естественным путём, так и при помощи фильтрации.

Электроника и современные технологии

Современное технологическое оборудование, используемое в аквапонике, помогает контролировать и поддерживать экологических баланс всех жизненно важных процессов (температура, свет, вентиляция, кислотно-щелочной баланс, фильтрация, кормление и т.д.) в полном электронно-автоматическом режиме и с видео-наблюдением в записи.

Народнохозяйственное значение

В аквапонике не используется никаких гербицидов и пестицидов, так как они губительны для колоний бактерий и самих животных, позволяя — при этом, производить качественную органическую продукцию для питания в жизнедеятельности человека. Ограничена необходимость в использовании большого количества химических веществ, требующих особых условий хранения и использования. Лишь при редкой необходимости используется минимально-дозированная подкормка для растений.

Аквапоника позволяет существенно экономить водные ресурсы, oсобенно — в системах с максимальной рециркуляцией воды; существенно сокращает и сводит к нулю сброс сточных вод; экономит средства на покупку азотных и фосфоросодержащих удобрений.

См. также

• Гидропоника
• Аэропоника
• Аквариум

Примечания и сноски

• Аквапоника: Посещение фермы
• greentalk.ru
• Бизнес-идея №… Аквапоника — взаимосвязанный процесс выращивания рыб и растений
• The IBC of Aquaponics^(англ.) // IBC — Intermediate Bulk Container