Under de senaste åren har det skett en återväxt mot en alternativ form av jordbruk som kallas aquaponics. Medan grunderna för dessa system kan spåras tillbaka till antiken, väckte tillkomsten av Internet en stor gemenskap av gör-det-självare som har anpassat överskottstankar och utrustning till hembaserade system.
Det som människor tycker är mest tilltalande med aquaponics är det symbiotiska förhållandet mellan växter och djur. Även om detta händer runt omkring oss varje dag, ger aquaponiska system ett utmärkt sätt att se detta i realtid. I sin mest elementära form består aquaponics av att föda upp växter i näringsrikt vatten från en källa som hyser vattenlevande arter, fisk är den mest populära. Men ofta förbises den viktigaste organismen i systemet, nyttiga bakterier. Innan vi fördjupar oss i vetenskapen måste vi först undersöka de två huvudsystemen som utgör vattenkultur:hydroponik och vattenbruk.
Terminologi och metoder
"Hydroponics" är produktion av grödor i en näringsrik lösning. Även om det finns ett antal metoder för att odla hydroponiska grödor, är de mest populära inom akvaponik mediabäddar, djupvattenkultur (DWC) och näringsfilmsteknik (NFT). Ofta kan en kombination av två eller flera metoder användas i ett system. Valet av vilken metod som ska användas beror ofta på en individs kompetensnivå, tillgängliga tid och ekonomiska resurser. Det är dock viktigt att notera att val av gröda bör beaktas när man bestämmer sig för den metod som är rätt för dig. Ytterligare överväganden inkluderar:mediabäddar bör översvämmas och dräneras minst två gånger per timme; ett 1/2- till 3/4-tums icke-kalkstensgrus kan användas för media; ett DWC-system behöver minst 8 tum vattendjup och luftning för att fungera korrekt; och ett NFT-system bör justeras för att möjliggöra korrekt dränering från NFT-kanaler.
Näringsämnen för hydroponiska system tillförs vanligtvis via kommersiella näringskoncentrat. I ett "akvaponik"-system härrör dessa näringsämnen från nedbrytning av fiskavfall och nitrifikation. Akvaponiskt odlade växter kräver samma makronäringsämnen och mikronäringsämnen som deras markodlade motsvarigheter kräver.
En av de viktigaste parametrarna att övervaka är pH. Näringsupptaget av växter i ett akvaponiskt system är mycket beroende av rätt pH. Ett intervall på 6,8 till 7,0 ger den bästa gemensamma grunden för växter, bakterier och fiskar.
Ett krav som ofta förbises när man byter från jordodlade grödor till akvaponik är syre i rotzonen. Tillförselmetoden för syre beror på odlingsmetoden och leveransen av den näringsrika lösningen. Vid användning av mediabäddar tillförs syret med luft, som dras in i mediet när lösningen rinner ut. Om du använder DWC tillförs luften via luftstenar nedsänkta i lösningen. NFT gör att toppen av rotmassan kan exponeras för luft, medan de återstående rötterna är nedsänkta i ett tunt lager av näringsämnen.
"Vattenbruk" är odling av vattenlevande organismer. Fisk kräver samma grundläggande behov - syre, vatten, näring och en ordentlig miljö - som de mer typiska formerna av boskap. Syre tillförs vanligtvis genom luftning. Tillhandahåll vatten från en patogenfri källa, fri från klorering som uppfyller temperaturkraven för den valda arten. Det finns många vattenkvaliteter som kan påverka din fisks överlevnad:löst syre, totalt ammoniakkväve (TAN), pH, alkalinitet, hårdhet och salthalt för att nämna några.
Vattenbrukssystem
Även om det finns flera typer av vattenbruk över hela världen, är de tre mest använda landbaserade vattenbruksmetoderna raceway-system, dammkultur och recirkulerande vattenbrukssystem. Raceway-system drar fördel av topografin av kontinuerligt strömmande vatten för att förse fisken med färskt, rent vatten. Dammkultur använder oftast konstgjorda dammar för att föda upp fisk med lägre densitet. Återcirkulerande vattenbrukssystem (RAS) består av en uppfödningstank, följt av fast filtrering, sedan biologisk filtrering. Syre tillförs genom luftning för att upprätthålla tillräckliga nivåer av löst syre för att stödja den ökade beläggningstätheten. De allra flesta aquaponiska system använder RAS som grund för design.
En mittdränerande rundtank med diametern 3:1 diameter till djup är idealisk för uppfödning av fisk. Inkommande vatten bör riktas längs tankens omkrets för att underlätta självrening av avfall. Uttag bör skärmas för att hålla fisk i tankar men låt avfall komma ut. Det är viktigt att hålla en beläggningstäthet på mindre än 0,5 pund fisk per gallon vatten och byta ut volymen på din akvarium en gång i timmen. Dessutom är filtrering av fast avfall ett måste, tillsammans med användning av en gravitations-flödesfiltrering om möjligt. Exempel på detta är radiella flödesseparatorer, virvelfilter och sockfilter.
Filtrering
Den mest förbisedda komponenten i ett vattenbrukssystem är biologisk filtrering, systemet som omvandlar ammoniaken som produceras av fisken till nitriter och sedan till nitrater. Ett biofilter kräver syre för att ge en aerob miljö där nitrifierande bakterier kan frodas. Det finns många tillgängliga mönster för biofiltrering. En av de mest populära metoderna använder flytande plastmedia för att öka den inre ytan, vilket möjliggör kolonisering av nitrifierande bakterier.
En biofilmreaktor med rörlig bädd (MBBR) är ett exempel på detta. MBBR är effektiva när de väl har etablerats och kräver mycket lite underhåll. Biofilter kräver fyra till sex veckor för att bli ordentligt etablerade. Även om det finns produkter som kan "så" bakterier i ditt biofilter, kan du också låta Moder Natur göra jobbet genom att rutinmässigt tillsätta ren ammoniak i små doser, tills du ser etableringen av nitrifierande bakterier. När ammoniak och nitriter har nått sin topp och sjunkit, bör nitrater stiga och förbli stabila så länge det produceras ammoniak. När det är etablerat kan du lägga till fisk.
Hur allt fungerar tillsammans
Kvävecykeln är den viktigaste processen i ett akvaponiskt system; det är det som gör att RAS och akvaponiska system fungerar - vars effektivitet avgör systemets hälsa och produktionspotential. Fiskfoder är ansvarigt för majoriteten av kvävet i ditt system. En andel kväve omvandlas till fiskbiomassa, medan resten utsöndras i odlingsvattnet som ammoniak, en biprodukt av proteinmetabolism. Autotrofa bakterier oxiderar ammoniaken till nitrit och oxiderar sedan till nitrater. Medan ammoniak och nitriter båda kan användas av växter, är nitrater ofta den föredragna formen av kväve för växter.
Pumpen är omisskännligt hjärtat i alla system. Korrekt dimensionering av din pump är avgörande för energibesparing och filtreringseffektivitet. En för liten pump är lika med fasta partiklar som samlas i odlingskärlet och dålig filtreringseffektivitet, medan en för stor pump resulterar i slöseri med el. Därför är ett bra ställe att börja dimensionera volymen på din odlingstank. Dimensionera din pump för att byta ut odlingstankens volym en gång i timmen och minimera överskott av VVS-armaturer för att minska pumprestriktioner.
En ytterligare komponent som är avgörande för att föda upp fisk är luftning. Den vanligaste metoden som används på små system är luftpumpar, som använder atmosfärisk luft för att tillföra syre till systemet genom nedsänkta luftstenar eller diffusorer. I allmänhet bör löst syre (DO) vara 5 milligram per liter eller mer, och kan testas med mätare eller titreringssatser.
Efter att ha tittat på principerna, låt oss titta på det akvaponiska systemet som helhet. En grundläggande design är ungefär som ett RAS-system med tillägg av växtbädden. I de flesta RAS-system måste 10 procent av vattnet ersättas med rent, färskt vatten varje dag på grund av nitratansamling. Genom att inkorporera växter, som tar upp överskottet av nitrater, kan vi återanvända detta vatten utan att slösa bort det. I huvudsak matar vi fiskarna, som producerar de näringsämnen som odlar växterna, som absorberar näringen, vilket renar vattnet. Odlingsbäddar bör placeras efter filtreringssystemet. Om ofiltrerat vatten kommer in i odlingsbäddarna kan avfall samlas upp, vilket resulterar i anoxiska förhållanden. Efter att vattnet lämnat odlingsbäddarna kan det sedan återföras till akvariet. Det finns många sätt ett system kan ordnas. Så länge alla grundprinciper tillämpas kommer du att ha ett snyggt, användarvänligt aquaponic system som kan ge färskvaror och fisk året runt.
Beräkningar och överväganden
Alla akvaponiska system bör utformas för det du planerar att odla. Det finns en metod för galenskapen när man beräknar mängden fisk som behövs för mängden växter som odlas eller vice versa. Om du är intresserad av att odla bladgrönsaker och örter, måste du som en generell regel mata 0,125 pund fiskfoder varje dag per 10 kvadratmeter växtutrymme. Om du är intresserad av att odla fruktväxter eller en kombination av de två, dubbla det beloppet.
Det är viktigt att notera att när man föder upp fisk är det mycket värre att överfodra än att undermata. För mycket oäten mat kan äventyra filtreringen och slösa pengar. En enkel beräkning för att bestämma utfodringshastigheter är att periodiskt väga din fisk och multiplicera den genomsnittliga vikten med mängden enskilda fiskar i din tank, kallad biomassa. Mata i genomsnitt 3 procent av biomassan i fiskfoder per dag. För att driva ditt system på lång sikt rekommenderas en partiell skörd av fisk. Om du skulle skörda all fisk på en gång, skulle foderinmatningen i systemet sluta, vilket resulterade i brist på näringsämnen för växterna. Därför är det bäst att skörda några fiskar, som du behöver dem, med tiden.
Växt- och djurarter
Ok, så vilken typ av fisk kan jag odla? Svaret är enkelt:Alla sötvattensarter du gillar. Men varje fiskart har sina egna krav på korrekt vattenkemi och temperatur. Så länge dessa villkor är uppfyllda kommer du att odla frisk och glad fisk på nolltid. De vanligaste odlade matfiskarna för små system är tilapia och kanalmal. Båda arterna är tåliga och tål en lägre vattenkvalitet. Om du är intresserad av att odla prydnadsfisk fungerar koi och guldfisk utmärkt.
Slutligen, när det kommer till växter i ett akvaponiskt system är valet ditt. Återigen, så länge som rätt temperatur, näringsämnen och luftning tillhandahålls, kommer du att odla frodiga växter i en förhöjd hastighet. När det gäller skadedjursbehandling av växter, kom ihåg att endast använda fisksäkra produkter och minimera direktkontakt med vatten.
Det finns många åsikter och tankar om de inre arbetsförhållandena mellan akvatiska arter, nyttiga bakterier och växter i ett akvaponiskt system. Även om de alla kommer att arbeta tillsammans i ett korrekt utformat, symbiotiskt system, har var och en av dessa tre organismer vissa krav som måste åtgärdas för att säkerställa korrekt utveckling och samexistens. Aquaponics är bara ett trebent bord, som måste stödjas genom att individuellt möta behoven hos de tre stödbenen:vattenlevande arter, bakterier och växter.
Som med allt i livet, bör aquaponics utformas och drivas för att efterlikna naturen snarare än att manipulera den.
Fiskegårdsdammar och andra sötvattensfiskehål tillhandahåller matkällor såväl som timmar av nöje och tillfredsställelse.
