Аквапоника - это производственный метод, при котором рыба и растения выращиваются вместе в одной системе (см. схему).
|
Оборотная вода, насыщенная азотными соединениями при производстве рыбы, питает растущие растения с использованием методов органической гидропоники. Растения, в свою очередь, очищают и фильтруют воду, которая возвращается в среду обитания рыб.
Несмотря на то, что аквапоника используется ещё с начала 1980-х годов, она все еще является относительно новым методом производства продуктов питания, и лишь в небольшом количестве исследовательских и практических центров США, Китая и Африки имеется определённый опыт в области аквапоники. Основываясь на этом опыте, происходит её быстрое развитие в Норвегии, Дании, Исландии, Великобритании, Швейцарии и Испании. На постсоветском пространстве пример промышленной аквапоники имеется только в Казахстане.
Особенности применения
Ключевым звеном в общей аквапонной цепи является бассейн с рыбой с замкнутой системой водообеспечения. За границей она называется partial reuse system (PRS, PRAS), на наших просторах – система с оборотным водоснабжением (СОВ). От УЗВ такая система отличается отсутствием биологической фильтрации оборотной воды. В аквапонике эту роль, как уже упоминалось, выполняют растения, питающиеся в свою очередь водой из рыбоводного бассейна.
Давно известно, что в УЗВ, СОВ можно выращивать многие виды рыб. Это также относится и к системе с аквапоникой. Однако на практике только несколько видов рыб показали отличные темпы роста в аквапониках: голубая, нильская, мозамбикская тилапии и их гибриды, карп обыкновенный, белый толстолобик, канальный и африканский сом, осетровые виды, радужная форель, большеротый окунь, гигантская пресноводная креветка, креветка ваннамей. Некоторые из них в аквапонных условиях можно выращивать в поликультуре. Можно также, по возможности, менять виды рыб в зависимости от температуры окружающей среды и воды в СОВ. Для выращивания здоровых рыб в аквапонных установках важно руководствоваться технологией, условиями и правилами, действующими в УЗВ или СОВ.
Исходной основой питательных элементов аквапоники является корм для рыбы. Корм обеспечивает постоянный приток питательных веществ в системы аквапоники, что делает ненужным добавление гидропонных питательных растворов. В аквакультуре до 70-75% кормов уходит в отходы в твердой, растворенной или газообразной форме. Следовательно, концентрации питательных веществ в закрытых рециркуляционных системах с потреблением воды менее 2% могут достигать уровней, аналогичных таковым в гидропонных питательных растворах.
Накопление питательных веществ в рециркуляционных системах в основном состоит из нитратов и фосфатов. Гидропоника обеспечивает эффективный способ удаления этих питательных веществ, устраняя необходимость в дорогостоящих биофильтрах. Система удаления отходов в установках аквапоники состоит из нескольких основных элементов. Во-первых, гидроциклон или вихревой сепаратор (см. схему), который удаляет взвешенные твердые частицы и твердые частицы. После этого вода проходит через гидропонную установку, где растворенные питательные вещества поглощаются корнями растений. Бактерии, живущие по бокам резервуаров, труб, нижней стороны гидропонных плотов или в используемых гидропонных средах дополнительно удаляют аммиак. Наконец, сточные воды из гидропоники собираются в отстойник (резервуар) и перекачиваются обратно в бассейн с рыбой.
Методы аквапоники
Анализируя технику гидропоники и методы её применения, большинство исследователей выделяют три наиболее распространённых метода: глубоководной культуры, питательной плёнки и гравийного пласта.
Метод глубоководной культуры (в английском – deep water culture (DWC)) включает посадку растений в бассейнах или каналах на листах полистирола (плотах), при этом их корни свисают в воду. Этот метод является наиболее распространенным для крупных коммерческих хозяйств, выращивающих одну конкретную культуру (обычно салат, листья салата, базилик и др.,) и больше подходит для использования механизации.
Метод питательной плёнки (в английском -nutrient film technique (NFT)) - это гидропонный метод, при котором растения выращиваются в длинных узких каналах горизонтальных труб или желобов, через каждую из которых проходит неглубокий поток аквапонной воды. Подходит для растений с неглубокой корневой системой (клубника, перец, лук, чеснок, редис и др.). Растения помещают в отверстия в верхней части труб, где они могут использовать тонкую пленку богатой питательными веществами воды. Этот метод имеет очень низкое испарение, потому что вода полностью защищена от воздействия света. Метод наиболее полезен в городских условиях, особенно при использовании вертикального пространства или ограничений по весу.
Метод гравийного пласта. Его ещё называют методом медиа-кровати (на английском - the media bed). В качестве такой «кровати» наиболее часто используется слой вулканического гравия. Такой слой предназначен для выращивания крупных плодовых овощей, таких как томаты, огурцы, капуста, арбузы, дыни и др., когда нужно иметь достаточную глубину для корневого пространства и ложе, способное удержать плоды растений. Среда должна иметь достаточную площадь поверхности, оставаясь при этом проницаемой для воды и воздуха, что позволяет бактериям расти, воде течь, а корням растений - дышать.
Освещение
У каждого растения особые требования к освещению для правильного развития. Источники искусственного света должны имитировать условия освещения, к которым приспособлено растение. Чем больше растение, тем большее количество света ему требуется. При недостатке света растение перестает расти, независимо от прочих условий. Например, овощные культуры растут лучше всего при естественном дневном свете, поэтому для выращивания при искусственном освещении им требуется постоянный интенсивный источник света, такой, как белый светодиод.
Согласно закону обратных квадратов, интенсивность светового излучения падает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника света. Если, например, расстояние до лампы увеличить в два раза, то интенсивность света, достигающего объект, уменьшится в четыре раза. Поэтому рекомендуется устанавливать источники света как можно ближе к растениям, использовать всевозможные рефлекторы, позволяющие сконцентрировать свет на небольшой площади, стараться высаживать саженцы как можно ближе друг к другу, делать все для того, чтобы свет попадал как можно больше на растения, а не рассеивался в пространстве.
Экономика
Основная цель коммерческого аквапонного хозяйства – получить доход, превышающий прибыль только от реализации одной партии рыбы. Как уже указывалось, в аквапонике можно выращивать многие виды овощей. Однако важно вырастить овощ, создающую наивысший уровень дохода на единицу площади за единицу времени. По этому критерию кулинарные растения - лучший выбор. Они растут очень быстро и имеют высокие рыночные цены. Доход из таких трав, как базилик, кинза, чеснок, петрушка, ромэн и мята намного выше, чем от плодоношения таких культур, как помидоры, огурцы, баклажаны и окра. Группа российских учёных во главе с академиком Матишовым провела в 2014-2016 гг. на научно- экспедиционной базе ЮНЦ РАН «Кагальник» исследования и выявила, что в интегрированной аквапонной установке этажного типа на каждом килограмме выращенной рыбы (осётр, кларий) можно получить до 18-19 кг салатов. Если учесть, что 1 кг живого сибирского осетра на рынке стоит 10 долларов США, а салат типа ромэн – от 0,5 долларов США за пучок (100 г), тогда 18-19 кг салата будут приносить прибыль почти в 10 раз больше, чем от 1 кг осетра.
У зарубежных учёных, проводимых исследования примерно в это же время по программе NOMA, результаты оказались более скромными. Так, В Норвегии и Дании на аквапонных установках удалось получить урожай рыбы по сравнению с овощами в соотношении 1 : 4, когда на 1 кг выращенной рыбы получают 4 кг овощей. В этих странах доходность предприятия от реализации рыбы составляет, в среднем, 25%, а от овощей – 75%.
В итоге, как в России, так и за рубежом сделан однозначный вывод о том, что растениеводство является ключевым источником дохода в производстве аквапоники по сравнению с обычным производством рыбы в УЗВ или СОВ.
Для более глубокого изучения устройства и работы аквапонных установок, их проектирования и строительства рекомендуется использовать электронные издания на английском языке на темы:
- Small-scale aquaponic food production – 262 страницы в формате pdf на сайте: http://www.fao.org/3/i4021e/i4021e.pdf
- Aquaponics NOMA – 106 страниц в формате pdf, скачать на сайте: https://www.academia.edu/24186402/Aquaponics_NOMA_New_Innovations_for_Sustainable_Aquacul ture_in_the_Nordic_Countries
За качественным переводом можно обращаться к автору сайта.
Павел Аксиментьев 20 мая 2021 г