19.12.2022
Zemědělci společně pěstovali rostliny a ryby již od pradávna. Technologie dosáhly takové úrovně, že dnes může obyvatel metropole samostatně pěstovat zeleninu a zároveň ryby. V novém článku v časopise „Rybářství a chov ryb“ budeme hovořit o akvaponii – inovativní syntéze akvakultury a hydroponie.
Od Aztéků po současnost
Vědci objevili základy akvaponie ve staré Číně a aztécké civilizaci. Oblíbeným příkladem akvaponie jsou zatopená rýžová pole. Ryby zúrodňují půdu a poskytují rostlinám živiny. Nejčastěji se na rýžových polích pěstuje siven jezerní, úhoř bahenní, kapr a karas. Podobné farmy existují v jižní Číně, Thajsku a Indonésii. Plovoucí akvaponické systémy v polykulturních rybnících jsou také běžné v Číně. Plocha těchto systémů přesahuje 10 000 m². Ve Spojených státech se vertikální konstrukce používají pro akvaponii celoročně. V Kataru je 270 000 m² (27 ha) institut pro rozvoj akvaponie.
Od roku 1970 se věnuje vývoji akvaponie James Rakosi, který je nazýván „kmotrem“ techniky, i když s touto definicí nesouhlasí. Vědec odvodil základní pravidla pro práci s akvaponií jako technologií schopnou produkovat zeleninu a ryby v průmyslovém měřítku.
Podle dalšího popularizátora akvaponie Nick SavidaSpecifické mikrobiologické prostředí, které se tvoří v akvaponických systémech, umožňuje působivější výnosy než v tradiční hydroponii. Obsah dusičnanů v rostlinách pěstovaných v akvaponii je přibližně 10x nižší než v rostlinách pěstovaných na souši. Nejnáročnější plodiny v akvaponii: salát, rukola, kapusta, červená řepa, máta, bazalka, dekorativní květiny. Náročnější podmínky: brokolice, jahody, rajčata, papriky, lilky, okurky. Jako hydrobionti lze pěstovat: тilapie, pstruh, kapr, jeseter, sumec, kreveta, rak.
Biologický cyklus akvaponie
Správné zarovnání hydroponie (pěstování rostlin ve vodě bez půdy) a akvakultury (rozmnožování vodních organismů) tvoří základ akvaponie. V uzavřeném biologickém systému je odpad z činnosti ryb hnojivem pro rostliny. Kořeny rostlin zase filtrují vodu pro ryby.
Fáze biologického cyklu akvaponie (informace poskytuje Aquavega):
1 fáze. Krmení ryb v bazénech. Bílkoviny v krmivu by se měly pohybovat od 25 do 45 procent. Ryby během svého života uvolňují do vody amonium (NH3).
2 fáze. Bakterie Nitrosomonas a Nitrobacter přeměňují amonium (NH3) na dusitany (NO2) a poté na dusičnany (NO3). Optimální pH pro bakterie: Nitrosomonas spp. 7.2 7.8, Nitrobacter spp. 7.2 8.2. Optimální rozpuštěný kyslík (DO) pro bakterie je 4-8 mg/litr. Pevný odpad se stává vermikompostem, který také podporuje růst rostlin.
3 fáze. Rostliny spotřebovávají dusičnany (NO3) z vody a tím vodu filtrují. Voda teče zpět do bazénu k rybám. Důležitá podmínka: hladina dusičnanů ve vodě by neměla překročit 5-50 mg/litr. „Hlavním produktem pro rostliny je amonný NH3, uvolněný a rozpuštěný ve vodě. Při činnosti aerobních bakterií a také kyslíku O2 rozpuštěného ve vodě amonium oxiduje amoniak na deriváty,“ uvedl. Výzkumná pracovnice společnosti AquaVega Elena Radkevich.
Akvaponie tedy umožňuje chovat ryby, jejichž odpad živí rostliny, které zase slouží jako vodní filtry pro ryby.
Návrh systému akvaponie
Systém akvaponie může mít různá provedení. Od jednoduchých, kde nádoba na rostliny slouží i jako víko do jezírka, až po průmyslové možnosti, které zahrnují jezírko, akvaponické moduly pro rostliny a usazovací nádrže pro sběr přebytečné potravy.
Schéma činnosti RAS s akvaponickým modulem
Základní pravidla akvaponie
Podpora kvality vody.
Je třeba sledovat pět klíčových parametrů:
– hladina rozpuštěného kyslíku (4-8 mg/litr),
– pH (6-8),
– teplota (18-30°C),
– celkový obsah dusíku,
– zásaditost vody.
Pro sledování stavu vody budou vyžadovány testovací systémy. Můžete zvýšit pH pomocí uhličitanu vápenatého a uhličitanu draselného. A snižte to kyselinou fosforečnou, která přidává fosfáty nezbytné pro rostliny.
Správná výživa ryb. Masožravé druhy (pstruh) vyžadují potravu s vysokým obsahem bílkovin (45-50 %). Všežravé ryby (tilapie, okoun, kapr, sumec) vyžadují nižší obsah bílkovin (32 %). Mláďata většinou vyžadují potravu s vyšším obsahem bílkovin.
Obchodní plán Aquaponic Farm
Vedoucí Euroasijské aliance akvakultury Alexander Nevredinov poskytuje následující výpočty pro projekt akvaponie:
– výnos při horizontální výsadbě na 1 m² bude 20 kg/rok
– montáž hotových výrobků 2x měsíčně (sklizeň ze semen), sklizeň ze sazenic vyroste za 1 týden
– nákladová cena 1 kg – 50 rublů. (rostoucí), 20 rublů. (předprodejní příprava, dodávka), 30 rublů. (režijní náklady), celkem 100 rublů.
– náklady na personál údržby – 1 zaměstnanec na 500 m²
– náklady na akvaponické zařízení se vypočítávají z nákladů 2000 rublů na 1 m².
– instalace integrace akvaponického vybavení s vybavením RAS cca 1 milion rublů
– se složitou plochou 1000 m² budou náklady na vybavení: 1000 m² x 2000 rublů. = 2 miliony rublů. + 1 milion rublů. (inženýrské práce), celkové investice – 3 milionů rublů.
– čistý příjem 2 miliony rublů/rok nebo 166 667 rublů/měsíc.
– návratnost investice je plánována prostřednictvím 18 měsíců.
Odborníci předpovídají růst trhu s produkty akvaponie tempem 12,8% ročně: z 668 milionů $ v roce 2019 na 1 376 milionů $ v roce 2025. Náklady na údržbu akvaponické farmy jsou minimální a zisk je vyšší než u tradičních metod. Akvaponie je nenáročná, ale vyžaduje neustálé sledování ukazatelů vody a produktu.
Foto: dzagigrow.ru, gidronom.ru, keywordbaskets.com, kalloa.my.id, Vasily Krasnoborodko, Andrey Ponomarev
Aquaponie je kombinací dvou biologických systémů, kde ryby, mikrobi a rostliny rostou společně a tvoří ekologicky čisté prostředí. Technologie zachovává biologickou rozmanitost prostřednictvím udržitelného zpracování odpadu. Zabraňuje pronikání škodlivin do životního prostředí. V jediném systému rostliny přijímají dusičnany, které jsou v dostupné formě a čistí vodu pro ryby.
Ve světě, který je přelidněný, zatím neexistují dostatečné strategie pro využití půdy a vodních zdrojů k úspěšnému rozvoji ekonomik a společností. Analytici říkají, že v současné době 1 miliarda lidí nemá dostatek jídla.
Situace je obzvláště kritická v subsaharské Africe. Počet lidí je téměř 239 milionů.V Asii 578 milionů nemůže každý den dostat adekvátní výživu. I když zemědělství zvýší produkční kapacitu, do roku 2050 bude jeden z 20 lidí ohrožen podvýživou.
Voda, zejména sladká, je stále cennější než ropa. Je vyžadován pro pití, hygienu, zemědělství a průmysl. S rozvojem ekonomiky se výrazně zvýší poptávka po vodě. Indie, která má 4 % světových zásob sladké vody, je považována za vzácnou zemi.
Svět potřebuje nové technologie, produkci potravin šetrnou k životnímu prostředí, která dokáže šetřit vodní zdroje.
Rybolov hraje v ekonomice důležitou roli. Rybí maso obsahuje bílkoviny, vitamíny a minerály, které jsou nezbytné pro všechny lidi. Průmysl snižuje tlak na méně udržitelné zemědělské systémy. Ryby se pěstují ve velkém, ale problém s odpady a vodou zůstává.
K organizaci farem využívají otevřenou vodu, klece, kotce, rozvíjejí rybniční kulturu a recirkulační systémy (RAS). Tyto systémy jsou spojeny s odpadními vodami. Vypouštění se často provádí bez jakékoli úpravy odpadních vod. Znečištění vede k hypoxii a vyčerpání biologické rozmanitosti přirozeného ekosystému.
Aquaponie je udržitelná technologie pro pěstování rostlin bez půdy. To je hydroponie s akvakulturou. Dokáže vyřešit mnoho problémů, snížit spotřebu vody o 80 % a zabránit vypouštění nebezpečných odpadních vod do životního prostředí.
Pomáhá získat ekonomické výhody pěstováním zeleniny ve vodě bohaté na živiny. Výrobek je organický a získává vyšší tržní hodnotu, což je spojeno s větší poptávkou po potravinách šetrných k životnímu prostředí.
Технология
Aquaponie je soběstačný systém výroby potravin. Kombinuje akvakulturu a pěstování rostlin bez půdy. Snižuje náklady na likvidaci odpadních vod a nepoužívá hnojiva, která stojí nemalé peníze.
Tato technologie je obzvláště ekonomicky proveditelná v regionech, kde je půda a voda v omezeném množství. V akvaponii se odtok přenáší na záhony a rostliny. Neskončí v životním prostředí. Pěstování rostlin se stává nákladově efektivním způsobem s nechemickými živinami a žádným odpadem.
Voda v bazénu je obohacena o minerální soli a cirkuluje přes filtry, což jsou kořenové procesy rostlin. Z přistávacích modulů se voda vrací do bazénu k rybám.
K odstranění pevného a rozpuštěného rybího odpadu jsou k dispozici mechanické a biofiltry. Během biofiltrace prospěšné bakterie přeměňují odpad na látky, které mohou být absorbovány rostlinami. Sazenice je absorbují.
systém
Biofiltr – prochází jím voda z akvakulturního bazénu. Obsahuje bakterie, které oxidují čpavek a přeměňují ho na přístupnou formu, kterou sazenice snadno vstřebávají. Zabraňuje pronikání toxických sloučenin dusíku do vody a umožňuje tak rybám i rostlinám symbiotický vývoj ve zdravém prostředí.
Nitrofizační bakterie se používají k přeměně amoniaku. Rozkládají NH3 na dusitanové sloučeniny, dusičnany, které jsou snadno absorbovány zeleninou.
Akvakultura – Ne všechny druhy ryb jsou vhodné pro pěstování rostlin pro použití v akvaponii. Volba závisí na biologii, toleranci k určitým parametrům vody a chování.
Nejčastěji používanými druhy jsou tilapie, kapr, jadeit a tolstolobik, barramundi, parmice, sumec kanálový a africký, pstruh, losos a obří říční krevety.
Rostliny – stejně jako ryby nejsou všechny plodiny vhodné k pěstování. Nehledě na to, že jejich rozmanitost je velká. Specialisté praktikují pouze 150 druhů zeleniny, bylinek a stromů, které nemají bujnou korunu.
Podnikatelé nejčastěji pěstují listovou zeleninu a bylinky. Hlávkový salát, mangold, rukola, bazalka, petržel, máta, zelená cibule, pak choy, špenát a řeřicha jsou na trhu žádané. Jsou vysoce produktivní a nenáročné na živiny.
Květák a čínské zelí, brokolice, kedlubny, plodová zelenina a luštěniny jsou rostliny se střední a vysokou poptávkou. Pro ně existují samostatné technologie. Obvykle se používá listová výživa.
Kvalita vody je důležitou složkou v akvaponii, protože obsahuje živiny. Voda s hodnotou soli 0,8 ppt není vhodná pro rostliny.
- Optimální pH je 5,5-6 jednotek. Některé rostliny a ryby snesou 8 jednotek.
- Teplota závisí na typu akvakultury. Pokud je ryba teplomilná, pak se udržuje na 22-30 0C. Pro chladu odolné vodní ptactvo – 10-18 0С.
- Je nutné sledovat množství kyslíku. Optimální hodnota je 4-8 mg/l.
- Hladina amonia – 1-3 mg/l.
Druhy akvaponie
Pokud vezmeme v úvahu schéma akvaponického systému, lze jej rozdělit do několika skupin.
Multimediální založené (MBS). Má jedno z nejjednodušších schémat. Říká se tomu metoda periodického zaplavování. Přistávací moduly jsou vyplněny substrátem, štěrkem, perlitem, keramzitem. Čas od času se naplní vodou z bazénu.
Poté se nalije zpět do nádoby bez amoniaku. Substrát plní funkci biofiltru. Poskytuje také podporu rostlin. Doba zaplavení je regulována časovačem nebo sifonovým mechanismem. V komerčních podnicích se periodické zaplavování používá zřídka.
Deep Water Culture (DWC). V tomto uspořádání akvaponie jsou rostliny na voru. Jejich kořeny klesají do vody bazénu. Vodní vložka pod raftem poskytuje dostatek prostoru pro prospěšné bakterie. Systém vyžaduje instalaci dodatečného provzdušňovacího systému. DWC se často používá k pěstování listové zeleniny na velkých farmách.
Nutrient Film Technology (NFT). Rostliny jsou umístěny na horních výsadbových modulech, vyrobených ve formě kanálů. Neustále jimi protéká voda obohacená živinami. Technologie vyžaduje dodatečné čištění vody a vyžaduje biologický filtr. Kořeny sazenic jsou v uzavřeném modulu. Ve fázi návrhu systému je nutné zajistit rozmanitost rostlin a objem kořenového systému.
Ohodnocení
Odborníci jmenují hlavní výhody akvaponického systému:
- ekologická bezpečnost, environmentální udržitelnost, intenzita produkce biopotravin;
- symbióza rostlin a ryb; přijímají potravu z jednoho zdroje;
- není nutná úrodná půda; rostliny netrpí infekčními chorobami, které jsou vlastní plodinám pěstovaným na půdě;
- technologie neobsahuje pesticidy a chemikálie;
- výroba není náročná na práci; snadno se udržuje;
- účinnost; snížení spotřeby vody a množství odpadu.
Spolu s výhodami existují některé nevýhody technologie. Zahrnují velké počáteční investice do instalace systému.
V současné době se výrobci potravin potýkají s velkými problémy souvisejícími s vodou a podmínkami prostředí. Metody pěstování rostlin se musí zlepšit a zefektivnit.
Akvaponie je ekologicky šetrná výroba, která nemá negativní vliv na životní prostředí. Může podporovat potravinovou bezpečnost a uspokojovat potřeby lidí. Může být organizován v jakýchkoli klimatických podmínkách.
