La أكوابونيك وهو نظام يجمع بين خصائص المحصول de peces من الطريقة التقليدية لتربية الأحياء المائية مع الزراعة المائيةالنظام المائي هو النظام الذي تزرع فيه النباتات بدون أي نوع من الركيزة؛ ويستخدم لهذا الغرض الماء مع العناصر الغذائية المذابةتعمل هذه التقنية على تعزيز التوازن التكافلي بين النباتات والبكتيريا والأسماك، حيث يلعب كل كائن حي دورًا رئيسيًا في صحة النظام.
سنشرح في هذه المقالة ما هي الزراعة المائية وما هي خصائصها الرئيسية، بالإضافة إلى التعمق في تشغيلها التقني ومعايير التوازن ومتطلبات الترشيح وإدارة الأمراض وأمثلة على المشاريع الصناعية.
ما هي الزراعة المائية
بل هو نظام مستدام قادرة على إنتاج كل من النباتات والأسماك في وقت واحد، الجمع بين تربية الأحياء المائية (تربية الكائنات المائية) و الزراعة المائية (زراعة النباتات في الماء دون تربة). هذان العنصران أساسيان لتربية الحيوانات المائية وزراعة الخضراوات ذات الاستخدام المحدود للغاية. كفاءة المياهمع النفايات الناتجة عن التربية de peces يتم إثراء الماء بالمركبات النيتروجينية التي توجد في الأنظمة المغلقة و إعادة التدويريمكن تحويلها بواسطة البكتيريا واستخدامها بواسطة النباتات.
على الرغم من أن المياه الغنية بالنفايات السائلة قد تؤدي إلى سامة للأسماك إذا تراكم الأمونيا أو النتريت، فإنها تصبح مادة ممتازة مصدر العناصر الغذائية للنباتات بعد عملية النترتة. يسمح هذا التعايش إغلاق دورة المغذياتتقليل الهدر وتحسين استدامة المحاصيل. في الممارسات الحديثة، تبرز النقاط التالية: أنظمة إعادة التدوير (RAS في تربية الأحياء المائية وأنظمة الزراعة المائية الدائرية) باعتباره الإطار التكنولوجي الذي يقود الزراعة المائية على نطاق محلي و صناعي، دمج الابتكار والاستدامة في التربية de peces.
أعمال كومو
تعتمد الزراعة المائية المتكاملة على عدة مكونات أو أنظمة فرعية تعمل بتناسق. فيما يلي وصف للعناصر الأساسية مع شرح مفصل للمعايير الفنية الرئيسية لتحسين الأداء:
- خزان تربية: هو المكان الذي تغذية الأسماك ونموهاإنه بمثابة موطنه الأساسي ويجب أن يكون جيدًا تهويةالتحكم في حركة المياه ودرجة الحرارة لتجنب الإجهاد وتحسين تحويل الأعلاف.
- إزالة المواد الصلبة: وحدة مصممة للتخلص من الطعام غير المأكول و الرواسب الدقيقةقد يشمل ذلك خزانات ترسيب، أو مرشحات ميكانيكية، أو فواصل إعصارية. إزالة المواد الصلبة تقلل من الحمل العضوي والتي من شأنها أن تؤثر على الفلتر الحيوي والأكسجين المذاب.
- مرشح حيوي: الدعم حيث يتم تطويرها البكتيريا النتروجينية التي تحول الأمونيوم (NH4+/NH3) إلى نتريت (NO2−)، ومن ثم إلى نترات (NO3−)، وهو شكل يمكن للنباتات استيعابه وأقل سمية للأسماك.
- النظم الفرعية للزراعة المائية:مناطق النمو بدون ركيزة حيث تنمو النباتات امتصاص العناصر الغذائيةيمكن أن تكون من النوع أسرة مرتفعة (الحصى أو الطين الموسع مع التدفق المتقطع)، NFT (تقنية الفيلم المغذي) أو كلية دبي للطالبات (خزانات مياه عميقة) حسب هدف الإنتاج والمساحة المتوفرة.
- مستنقع:خزان ذو مستوى أدنى جمع الماء بعد الزراعة وإرساله مرة أخرى، بواسطة المضخة، إلى الخزان de pecesيسهل التحكم في الحجم الإجمالي، الاستقرار الهيدروليكي والجرعة.
قلب النظام هو دورة النيتروجينتُفرز الأسماك الأمونيا، وهي سامة بتركيزات عالية. تُحوّلها البكتيريا الموجودة في المُرشِّح الحيوي أولًا إلى نتريت (سام أيضًا)، ثم إلى نترات. صالحة للاستخدام من قبل النباتاتبدورها، تستخلص النباتات هذه العناصر الغذائية من الماء، الذي يعود إلى الخزان أنظف وبكمية نيتروجين أقل. يتطلب الحفاظ على هذه الدورة الأكسجين المذاب العاليدرجة حموضة معتدلة، وقلوية مستقرة، ودرجة حرارة مياه مناسبة لأنواع النباتات و de peces.
La استقرار النظام يعتمد ذلك على التوازن بين ثلاثة عناصر: الكتلة الحيوية de peces, سعة المرشح الحيوي y طلب النبات على العناصر الغذائيةعندما يصبح أي من هذه العوامل غير متوازن، تنشأ المشاكل التي يجب تحديدها وتصحيحها:
- اختلال التوازن بسبب الفائض de peces (الحالة أ): إذا كانت الكتلة الحيوية de peces إذا تم تجاوز سعة الفلتر الحيوي، فسوف تتراكم الأمونيا والنتريت، مما يؤدي إلى زيادة سمية الماء.
- مرشح حيوي ذو حجم جيد ولكن به عدد قليل من النباتات (الحالة ب)يتراكم النظام نترات عدم استهلاكها من قبل النباتات بشكل كافٍ، وهي علامة على عدم التوازن تجاه جانب الأسماك.
- العديد من النباتات وقليل من الأسماك (الحالة ج)تم معالجة الأمونيا ولكن سيكون هناك نقص النترات والعناصر الغذائية الأخرى من أجل النمو السليم للنبات، مع ظهور أعراض النقص.
- التوازن المثالي (الحالة د)يتكيف إنتاج نفايات الأسماك مع احتياجات النباتات من العناصر الغذائية مرشح حيوي يقوم بتحويل المركبات السامة بشكل كامل.
لتحديد هذا التوازن، تُستخدم نسبة النباتات إلى الأسماك ومعدل التغذية . كمرجع تقني للوحدات الصغيرة:
- كثافة الزراعة: الخضروات الورقية، 20-25 نباتًا/م²؛ محاصيل الفاكهة (الطماطم والفلفل)، 4-8 نباتات/م².
- الغذاء اليومي لكل متر مربع: الأوراق الخضراء، 40-50 جرام من العلف/م²/يوم؛ أشجار الفاكهة، 50-80 جرام من العلف/م²/يوم.
- استهلاك الأسماكخلال مرحلة النمو، تستهلك الأسماك ما يقارب 1-2% من وزنك وزن الجسم اليومي؛ وهذا يسمح بتقدير الكتلة الحيوية اللازمة لمعالجة الطعام المخطط له.
- كثافة الخزانبالنسبة للأنظمة البسيطة، الحد الأقصى 20 كجم من الأسماك لكل 1.000 لترتتطلب الكثافات الأعلى التهوية المتقدمة والترشيح الأكثر تعقيدا.
بالإضافة إلى التوازن البيولوجي، فإن حجم نظام الترشيح يُحدث فرقاً في الأداء:
- كمية الترشيح الحيويفي أحواض الصخور/الطين المتمدد، استخدم لترًا واحدًا من الترشيح الحيوي لكل غرام من العلف يوميًا. أما في أنظمة الترشيح غير المباشر (NFT) أو الترشيح المائي العميق (DWC)، فاستخدم حوالي 0,5 لتر لكل غرام من العلف.
- الفصل الميكانيكييجب أن يكون حجم مرشح المواد الصلبة 10-30% من الخزان de peces للاحتفاظ بالجسيمات دون انهيارها.
- مادة المرشح الحيويكلما كان أكبر مساحة السطح المحددة كلما كانت الوسط أكثر مسامية، كلما كانت الاستعمار البكتيري أكثر كفاءة؛ إذا كانت نسبة مساحة السطح إلى الحجم منخفضة، فيجب زيادة حجم المرشح الحيوي.
ما هو المطلوب لعمل نظام الاستزراع النباتي والسمكي
لممارسة الزراعة المائية المتكاملة، يُعدّ عنصر النترجة بالغ الأهمية . النترجة هي عملية تحويل الأمونيا هوائياً إلى نتريت، ثم إلى نترات. تُقلّل النترات من سمية الماء للأسماك، وتستخدمها النباتات للتغذية. تُفرز الأسماك الأمونيا باستمرار كناتج لعملية التمثيل الغذائي ، لذا فإن وجود مرشح حيوي فعّال أمرٌ حيوي.
يجب معالجة معظم هذه الأمونيا ، لأن التركيزات العالية منها قد تكون قاتلة للأسماك. تستغل الزراعة المائية قدرة البكتيريا النيتروجينية على تحويلها إلى مركبات أقل سمية. إضافةً إلى ذلك، من الضروري الحفاظ على مستويات عالية من الأكسجين المذاب (عن طريق التهوية)، والتحكم في درجة الحموضة (مثاليًا بين 6,6 و7,2 لتحقيق التوازن بين النترجة وتوافر العناصر الغذائية)، وضمان قلوية كافية ، وضبط درجة حرارة الماء بما يتناسب مع نوع السمك المختار.
للقيام بنظام الزراعة المائية المتكاملة، تحتاج إلى نظام زراعة مائية متكاملة يتكون من نظامين فرعيين رئيسيين:
- زراعة النباتات المائية، والذي يمثل حوض المغذيات ويثبت جودة المياه.
- I تنمو de peces في أحواض أسماك الاستزراع المائي، مصدر للعناصر الغذائية والبروتين الحيواني عالي الجودة.
في كثير من الحالات، من الضروري إضافة عناصر نادرة مثل الحديد (المخلّب لزيادة التوافر الحيوي)، والكالسيوم، والبوتاسيوم، لأن غذاء الأسماك ومصدر المياه قد لا يوفران كميات كافية. كما يُنصح باقتناء أدوات اختبار لقياس الأمونيا/الأمونيوم، والنتريت، والنترات، ودرجة الحموضة، بالإضافة إلى مضخات إعادة تدوير وتهوية احتياطية لتجنب الأعطال.
كيف تعمل aquaponics في المنزل
يرغب الكثيرون في بدء الزراعة المائية في المنزل. ينبغي عليهم معرفة أنهم بحاجة إلى بعض المواد الأساسية للقيام بذلك. وهذه المواد هي كالتالي:
- طاولة الزراعة
- عدد اثنين من خزانات المياه
- بومبا من مصدر المياه
- ماء
- PLANTAS
- سمك
- سيفون صحي (جرس للتدفق المتقطع)
- أرليتا (تم غسلها مسبقًا)
الخطوة الأولى هي وضع الخزان على طاولة الزراعة. يمكن حفر ثقب بحجم مصيدة الصرف الصحي ووضعه بين الطاولة والخزان. يجب وضع الخزان أسفل حوض السمك، ثم تركيب مضخة المياه التي ستضخ الماء إلى منطقة الزراعة. بعد ذلك، يتم وضع أنبوب مثقب لحماية المصيدة من حبيبات الطين المتمدد. يجب غسل حبيبات الطين المتمدد جيدًا لمنع الغبار من تعكير الماء.
يتم وضع النباتات في الحصى الطينية الموسعة وملؤها بالماء حتى يبدأ بالترشيح. لن يتم إدخال الأسماك حتى مرور حوالي 3 أسابيع.عندما يكون النظام في دورة ويوجد مستعمرة بكتيرية نشطة في المرشح الحيوي، فمن المستحسن إضافة جرعات صغيرة من مصدر الأمونيا (العلف). de peces أو الأمونيا لأحواض السمك) التكييف النترتةإن الصبر أثناء عملية الدورة يمنع حدوث ارتفاعات خطيرة في مستويات الأمونيا والنتريت، والتي يمكن أن تضر بالحياة المائية.
لتحقيق أقصى قدر من النجاح في المنزل، تُعدّ الأسماك القوية مثل البلطي والكارب والسلور، والنباتات سريعة النمو مثل الخس والريحان والسبانخ، خيارات ممتازة. في أنظمة التدفق المتقطع باستخدام سيفون الجرس، يُساعد غمر النباتات بالماء وتصريفه على تزويد الجذور بالأكسجين ودعم نمو البكتيريا النافعة في الماء.
إلى جانب نسبة التغذية وحجم المرشح البيولوجي، هناك طريقتان بسيطتان تساعدان في الحفاظ على التوازن:
- فحص طبي de peces والنباتاتتشير النباتات ذات النمو الضعيف أو الأوراق الصفراء أو الجذور غير المتطورة إلى نقص المغذيات أو اختلال في التوازن تجاه الجانب النباتي. تشير لهث الأسماك على السطح، أو فركها لنفسها، أو احمرار مناطق زعانفها، وعيونها، وخياشيمها إلى تراكم الأمونيوم/النتريت.
- اختبارات النيتروجين: إذا كانت نسبة الأمونيوم أو النتريت مرتفعة (> 1 مجم / لتر)، الترشيح الحيوي غير كافٍ ويجب زيادة المساحة سطح بكتيري أو تقليل الكتلة الحيوية/التغذية.
تختلف إدارة صحة النباتات في الزراعة المائية عن الزراعة التقليدية لوجود أسماك وبكتيريا حساسة. ومن الممارسات الجيدة ما يلي:
الوقاية من الأمراض وإدارتها
- حميداد ريلاتيفا:التحكم من خلال التهوية الديناميكية (النوافذ والمراوح) لتوليد تدفق هواء أفقي ومنع تكاثف على الأوراق.
- كثافة الزراعةتؤدي الكثافات العالية جدًا إلى تقليل التهوية الداخلية و أنها تزيد من الرطوبة، مما يؤدي إلى العفن واللفحة والعفن.
- اختيار الأصناف: يفضل الأصناف المقاومة عندما تكون موجودة؛ إذا كان المرض متكررًا (على سبيل المثال، Pythium في الخس)، فيمكن استبداله بأنواع أكثر مقاومة. متسامح مثل الريحان في الأوقات الحرجة.
- التفتيش والاستبعادفحص النباتات بانتظام و إزالة الأنسجة المتأثرون عند أدنى شك. السيطرة ثلاثة أبعاد (الذباب الأبيض، المن) وتطهير الأدوات لتجنب انتشار مسببات الأمراض.
في حال التدخل، ينبغي استخدام المعالجات غير العضوية بحذر شديد، ويفضل أن تقتصر على الأوراق فقط لتجنب تراكمها في التربة. ومن بين المواد المسموح باستخدامها بحذر: الطين ، وأملاح النحاس أو الكبريت، وكبريتيد وهيدروكسيد الكالسيوم، وبيكربونات البوتاسيوم أو الصوديوم. إضافةً إلى ذلك، يمكن تطبيق المكافحة البيولوجية باستخدام عوامل مثل أنواع التريكوديرما ، وأنواع الأمبيلوميسيس ، أو بكتيريا العصوية الرقيقة على الأوراق أو منطقة الجذور للحد من البياض الزغبي ومسببات الأمراض المنقولة بالتربة، بل ويمكن تلقيح أحواض البذور للحماية المبكرة.
فوائد
كما هو متوقع، تتمتع هذه الممارسة بفوائد بيئية واقتصادية وإنتاجية كبيرة. دعونا نحلل فوائد الزراعة المائية المتكاملة.
- قد يتجاوز الأداء إلى الزراعة المائية النقية وتربية الأحياء المائية التقليدية، بشرط أن يكون النظام استقر وحجمها جيد.
- الحد الأدنى من استهلاك المياه من خلال إعادة تدويرها؛ فهي تعمل بشكل أساسي على استبدال ما فقدته التبخر والنتحفي ظل الظروف الخاضعة للرقابة، تكون المدخرات مقارنة بالأنظمة الأرضية مرتفعة للغاية.
- تقليل الأسمدة المعادن والمنتجات الثانوية: عملية التمثيل الغذائي للأسماك تولد العناصر الغذائية؛ يتم تصحيحها ببساطة المغذيات الدقيقة نقص العناصر الغذائية مثل الحديد أو الكالسيوم أو البوتاسيوم عند الضرورة.
- تأثير أقل على البيئة: يمنع تصريف مياه الصرف الزراعي المائي في الأنهار أو البحر، مما يقلل التخثثوفي الوقت نفسه، فإنه يستغني عن التربة ويخفف من آثارها. انحطاط.
- الصحة والجودةيتم تربية الأسماك في مياه خاضعة للرقابة وتتلقى النباتات محاليل مغذية. طبيعيدون الحاجة إلى مبيدات حشرية قوية أو مبيدات فطريات جهازية.
- الإنتاج المزدوج في نفس المكان: خضراوات قصيرة الدورة وبروتين حيواني عالي الجودة، مثالي لـ البيئات الحضرية أو المناطق ذات الأراضي المحدودة.
- القدرة على الصمود في وجه الآفات والأمراض بفضل التنوع البيولوجي للنظام والتدفق المستمر وإمكانية التعديل كثافات المحاصيل.
- سلامة الغذاءويوفر خضراوات طازجة وأسماك محلية بأسعار أقل. البصمة المائية والنقل، ودعم الاقتصادات دائري.
مشاريع تربية الأحياء المائية الصناعية
يقع أكبر مشروع للزراعة المائية المتكاملة على نطاق صناعي في الصين. يمتد المشروع على مساحة تزيد عن 4 هكتارات ، ويستخدم تقنيات حديثة إلى جانب مواد تقليدية كالبامبو . ويُعدّ منصةً لتجارب زراعة الأرز في أحواض الأسماك، مما يسمح بتطبيق الدروس المستفادة على المحاصيل البرية واستعادة العناصر الغذائية من التربة بيولوجيًا . تُظهر هذه المبادرة إمكانية توسيع نطاق الزراعة المائية المتكاملة دون إغفال كفاءة استخدام المياه وإعادة استخدام العناصر الغذائية.
وبعيدًا عن تلك الحالة المحددة، توجد مزارع على أسطح المباني الحضرية وبيوت زجاجية متكاملة تجمع بين أنظمة إعادة تدوير المياه (RAS) وأنظمة الزراعة المائية في المياه العميقة . وتكمن قيمتها في تقريب الإنتاج من الاستهلاك، وخفض تكاليف النقل، وتسخير الطاقة المتجددة للتدفئة والتبريد والضخ. كما يجري الترويج لبرامج التنمية المحلية من خلال بيوت زجاجية معيارية متعددة، حيث يتم تدريب القوى العاملة وتوفير فرص عمل مستقرة حول سلاسل التوريد القصيرة.
في جميع المشاريع الصناعية، تكمن مفاتيح النجاح في التصميم الهيدروليكي السليم ، وتوفير مصادر طاقة احتياطية، واستراتيجية أمن حيوي فعّالة ، ومراقبة مستمرة (للأكسجين، والأمونيا، والنتريت، ودرجة الحموضة، ودرجة الحرارة)، وخطة تسويقية تجمع بين المنتجات ذات الهامش الربحي العالي (الأعشاب العطرية، وأوراق الأشجار الصغيرة) والأسماك ذات الكفاءة العالية في التغذية. ويتيح دمج البيانات التشغيلية تعديل معدلات التغذية، وكثافة التخزين، وتجديد المغذيات الدقيقة للحفاظ على توازن النظام وربحيته.
مع كل ما سبق، يتم وضع الزراعة المائية كأداة متعددة الاستخدامات لإنتاج المزيد بكمية أقل من الماء، وإغلاق دورات المغذيات وتنويع الدخل، من الحدائق المنزلية إلى المنصات الصناعية واسعة النطاق، طالما يتم احترام بيولوجيا النظام وتحديد حجمه وفقًا للمعايير الفنية.