Аквапоника () относится к любой системе, объединяющая традиционную аквакультуру (выращивание водных животных, таких как улитки, рыбы, раки или креветки в резервуары) с гидропоникой (выращивание растений в воде) в симбиотической среде. В обычной аквакультуре экскременты выращиваемых животных могут накапливаться в воде, повышенная токсичность. В аквапонической системе вода из аквакультурной системы подается в гидропонную систему, где побочные расщепляются продукты нитрифицирующими бактериями устанавливаются на нитриты и имеют в нитраты, которые используются растениями в качестве питательных веществ. Затем вода возвращается в систему аквакультуры.
Первые методы гидропонного земледелия и аквакультуры составляют основу всех систем аквапоники, размер, сложность и типы продуктов, выращиваемых в той же степени, что и любая система, применяемая в любой другой сельскохозяйственной дисциплине.
Аквапоника имеет древние корни, хотя есть некоторые споры о его первом появлении:
Плавучие системы аквапоники на поликультурных рыбоводных прудах были установлены в Китае в последние годы в больших масштабах. Они используются для выращивания риса, пшеницы, лилии и других культур, при этом уровне некоторых установок 2,5 акра (10 000 м).
Схема коммерческой системы аквапоники Университета Виргинских островов, рассчитанной на получение 5 метрических тонн Тилапии в год.Развитие современной аквапоники часто связывают с различными работами Института Новой Алхимии и работами доктора Марка МакМёртри и др. в Государственном университете Северной Каролины, который разработал «Интегрированную систему аквакультуры» (iAVs), основанную на комбинации аквакультуры и грядок на основе песка. Вдохновленные успехами Нового института алхимии и iAV Макмертри, другие институты вскоре последовали его пример. Начиная с 1979 года, доктор Джеймс Ракоци и его коллеги из Университета Университета Виргинских островов исследовали и разработали использование глубоководной культуры гидропонных грядок в крупномасштабной системе аквапоники. Другие институты сосредоточили свои исследования на системах "приливов и отливов" (также известные как "наводнения и отливы"), которые частично основаны на оригинальных идеях, разработанных в Государственном университете Северной Каролины, но где грубые среды (такие как как гравий или керамзит) заменил песок, в то время как колокольные сифоны позволяли цикл орошения с приливом и отливом, такие системы также известны как «Системы Сперанео», потому что они основаны на идеях, разработанных в 1990-х годах Томом и Паулой Сперанео, владельцами аквапоническая ферма в Миссури.
Первое исследование в области аквапоники в Канаде было небольшой системой, добавленной к существующим исследованиям в области аквакультуры на исследовательской станции в Летбридж, 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 науки, основанная на глубоководной системе, разработанной в Университете Виргинских островов, построена в теплице в Брукс, Альберта, где доктор Ник Савидов и его коллеги исследовали аквапонику на фоне о растениях. Команда сделала выводы о быстром росте корней в системах аквапоники и закрытии контура твердых отходов, благодаря определенным преимуществам системы по сравнению с традиционными аквакультурными системами, которые предпочитают растения. но не рыбу.
Аквапоника состоит из двух основных частей: аквакультуры для выращивания водных животных и гидропонной части для выращивания растений.. Водные стоки, вызывающие в результате несъеденного корма или выращивания таких животных, как рыба, накапливаются в воде из-за замкнутой системы рециркуляции систем аквакультуры. Обогащенная сточными водами вода становится токсичной для водных животных, но она содержит питательные вещества, необходимые для роста растений. Хотя системы аквапоники состоят в основном из этих двух частей, они обычно сгруппированы в несколько компонентов или подсистем, ответственных за эффективное удаление отходов, добавление оснований для нейтрализации кислот или за поддержание оксигенация воды. Типичные компоненты:
В зависимости от сложности и стоимости системы аквапоники, устройства для удаления твердых частиц, биофильтрации и / или подсистемы гидропоники могут быть объединены в одну установку или подсистему, 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. Способность сочетать биофильтрацию и гидропонику позволяет во многих случаях использовать аквапонскую систему, устраняя необходимость в дорогостоящем отдельном биофильтре.
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.
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 из сточных вод и количество этих питательных веществ, поступающих в корни бактерий через бактерии. Зеленые листовые овощи с низкой или средней потребностью в питательных веществ хорошо адаптированы к аквапонике, включая пекинскую капусту, салат, базилик, шпинат, лук, травы и кресс-салат.
рассада шпината, 5-дневного возраста, полученная методом аквапоникиДругие растения, такие как помидоры, огурцы, перец и перец более высокие потребности в высоких питательных веществах и хорошо себя чувствовать только в зрелых аквапонических системах с высокой плотностью посадки рыбы.
Растения, которые часто используются в салатах, имеют одни из самых больших успехов в аквапонике, включая огурцы., лук-шалот, помидоры, салат, перец, красный салатный лук и снег горох.
Некоторые прибыльные растения для систем аквапоники, включая скую капусту, салат, базилик, розы, помидоры, окра, дыня и болгарский перец.
Другие виды овощей, хорошо растущие в Квапоническая система включает кресс-салат, базилик, кориандр, петрушку, лемонграсс, шалфей, фасоль, горох, кольраби, таро, редис, клубника, дыни, лук, репа, пастернак, сладкий картофель, цветная капуста, капуста, брокколи и баклажан, а также choys, которые используются для жаркого.
Пресноводные рыбы являются наиболее распространенными водными животными, выращиваемыми с использованием аквапоники, из их способности переносить скопление, хотя также иногда используются пресноводные раки и креветки. 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 - самая популярная рыба для домашних и коммерческих проектов, предназначенная для выращивания съедобной рыбы, потому что это тепловодный вид рыб, который может переносить скопление и изменение водных условий. Баррамунди, серебряный окунь, угорьхвостый сом или сомик танданус, нефритовый окунь и треска Мюррея. Для умеренного климата, когда нет возможности или желания поддерживать температуру воды, синежаберник и сом являются подходящими видами рыб для домашних систем.
Кои и золотая рыбка тоже люди, если рыба в системе не должна быть съедобной.
Другая подходящая рыба: канальный сом, радужная форель, окунь, карп, арктический голец., большеротый окунь и полосатый окунь.
Нитрификация, аэробное превращение аммиака в нитраты, одним из наиболее важных действует в системе аквапоники, уменьшая токсичность воды для рыб и растения, позволяют выводить образующиеся нитратные соединения для питания. Аммиак постоянно попадает в воду через экскременты и жабры рыб как продукт их метаболизма, но его необходимо отфильтровывать из воды, благодаря аммиака выше (обычно от 0,5 до 0,5%). и 1 ppm ) может нарушать рост, вызывать вызывающее повреждение тканей, снижать устойчивость к болезням и даже вызывать рыбу. Хотя растения в некоторой степени поглощают аммиак из воды, тем эффективнее снижается токсичность воды для рыб. Аммиак может быть преобразован в более безопасные азотсодержащие соединения посредством объединения здоровых популяций двух типов бактерий: Nitrosomonas, которые превращают аммиак в нитриты, и Nitrobacter, которые делают нитриты в нитраты. Хотя нитрит по-прежнему вреден для рыб из-за его способности создавать метгемоглобин, который не может связывать кислород, присоединяясь к гемоглобину, рыбы может переносить высокие уровни нитратов. Большая площадь поверхности обеспечивает больше места для роста нитрифицирующих бактерий. Выбор материала для грядки требует тщательного анализа площади поверхности, цены и удобства обслуживания.
Растения выращивают так же, как в системах гидропоники, с их корнями, погруженными 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 суд для аквакультуры. Этот циклнепрерывен. Общие аквапонические применения гидропонных систем включают:
Установки растений на разных стадиях роста требуется разное минералов и питательных веществ, сбор урожая происходит в шахматном порядке, так как сеянцы растут со зрелыми растениями. Это обеспечивает стабильное содержание питательных веществ в воде благодаря непрерывному симбиотическому очищению воды от токсинов.
В системе аквапоники бактерии, ответственные за преобразование аммиака в нитраты, пригодные для использования в растениях. образуют биопленку на всех твердых поверхностях системы, которые находятся 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 способствует росту этих микроорганизмов. Обычно после стабилизации системы уровень аммиака находится в диапазоне 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. 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. 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 натрия основания, такие как гидроксид калия или гидроксид кальция, чтобы нейтрализовать pH, 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, могут быть добавлены отдельные минералы или питательные вещества, такие как железо.
Хороший способ борьбы с накоплением твердых частиц в аквапонике - это использование черви, которые разжижают твердое органическое вещество, чтобы оно могло использоваться растениями и / или другими животными в системе. Для метода выращивания только червей см. Vermiponics.
Пять основных входов в систему: вода, кислород, свет, корм для водных животных и электричество для перекачки, фильтровать и насыщать воду кислородом. Порождение или мальков 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, выращенные в гидропонике, и съедобные водные виды, выращиваемые в аквакультуре. Типичные коэффициенты наращивания составляют от 0,5 до 1 квадратных футов пространства 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 стада в зависимости от аэрации и фильтрации.
Десять основных направляющих. Принципы создания успешных систем аквапоники были опубликованы доктором Джеймсом Ракоци, директором исследовательской группы по аквапонике в Университете Виргинских островов, на основе обширных исследований, проведенных в рамках программы