عمليات البحث

الزراعة المائية وتقنيات الاستزراع المائي والزراعة المائية


L 'أكوابونيك انه نظام الإنتاج الذي يجمع بين الاستزراع السمكي (تربية الأحياء المائية) وزراعة النباتات عديمة التربة (الزراعة المائية). يتضمن الجمع بين النظامين منفعة متبادلة لكليهما ويمكن تنفيذهما في نطاقات إنتاج متعددة ، من النطاق الشامل إلى المكثف ، ولكن أيضًا للهوايات والزينة.

عادةأكوابونيك كان قد مارسه الأزتيك بالفعل في الفترة ما بين 1150 و 1350 بعد الميلاد. وتنبأ بتكوين جزر من الأرض ، وضعت فيها النباتات ، تتخللها أحواض مائية ضحلة تكاثرت فيها الأسماك والثعابين. مع التوقيت الدوري ، تمت إزالة الحمأة يدويًا من قاع البحيرات الاصطناعية ، وشمل ذلك تنقية المياه من المواد السامة وإنشاء سماد طبيعي يمكن إعطاؤه للنباتات ، مما يزيد من نموها (Espinal & Matulić) ، 2019).

تقليد الحديقة العائمة "الحدائق العائمة"لم يختف ولا يزال موجودًا في سياقات إقليمية تختلف أيضًا كثيرًا عن سياقات أمريكا الوسطى. في الصورة أدناه ، يمكنك رؤية حديقة عائمة نموذجية في بورما في صورة التقطت في عام 2010.

على الرغم من التاريخ القديم ، فقد تم ابتكار أول أنظمة تربية الأحياء المائية الحديثة في السبعينيات في الولايات المتحدة للبحث عن نموذج إنتاج أكثر استدامة للمزارع ، ومنذ ذلك الحين تم تطوير المزيد والمزيد من النماذج التي تجمع بين تقنيات تربية الأحياء المائية والزراعة المائية التي تم تطويرها وتنويعها بشكل متزايد ، لدرجة أن تنوع أنظمة الإنتاج من هذا النوع اليوم واسع جدًا.

تقنيات الاستزراع المائي والزراعة المائية

عندما نتحدث عن نظام الاستزراع النباتي والسمكي ، فإننا في الغالبية العظمى من الحالات نشير إلى نظام إنتاج يكون فيه التدخل البشري ضروريًا للغاية ، سواء في دراسة جميع العمليات من البداية إلى النهاية أو في التنفيذ الصحيح لنفسها: المزيد ببساطة ، مثلما يحتاج حوض السمك إلى تهوية وتنظيف مناسبين ، أو محطة ري مناسبة ، ودرجة سطوع ودرجة حرارة مناسبة ، فإن هذا صحيح أكثر في نظام تربية الأحياء المائية الذي يجب أن يفي بمعايير إنتاج محددة لضمان وجود عائد اقتصادي يبرر الاستثمار الأولي.

دعونا نرى بمزيد من التفصيل تقنيات النظامين دون الادعاء بأنها شاملة:

تربية الأسماك أو تربية الأحياء المائية

يتم تربية الأسماك أو تربية الأحياء المائية (انظر الصورة الافتتاحية لهذه المقالة) في بيئة صناعية محمية ، حيث من الضروري اختيار التقنيات والمعايير المناسبة فيما يتعلق قبل كل شيء بكثافة الأسماك التي يتم تربيتها لكل متر مكعب من الماء ، والتي يمكن أن تتراوح من 50 إلى 150 سمكة / م 3 (بالم وآخرون ، 2019).

فيما يتعلق بكثافة الأسماك المستزرعة تحديدًا ، يمكننا التمييز بين أنواع مختلفة من تربية الأحياء المائية:

  • الاستزراع الموسع: يمكن إجراء هذا النوع من الاستزراع في أحواض مائية طبيعية تحدها السدود ، والتي يكون التدخل البشري فيها محدودًا للغاية وينحصر في الغالب في مهمة الإعداد الأمثل للحوض نفسه ، من أجل التنمية الصحيحة للأسماك. وكذلك بالطبع للمجموعة في نهاية الدورة.

من الشائع جدًا إدخال العديد من الأنواع ذات العادات الغذائية المختلفة في الاستزراع الموسع ، من أجل تحقيق أقصى استفادة من موارد الموائل.

  • تربية الأحياء المائية شبه المكثفة / المكثفة / شديدة الكثافة: في هذه الأنواع من الزراعة ، يكون التدخل البشري دائمًا أكبر ، ومع زيادة الكثافة يصبح من الضروري بشكل متزايد إدخال الأعلاف الاصطناعية ، وإجراء تغييرات في المياه ، وزيادة الأكسجين المذاب.
  • الاستزراع المائي بنظام إعادة التدوير (RAS): يمكن إرجاع هذا النظام إلى الكثافة من النظام شبه المكثف إلى المكثف المفرط ويوفر إعادة تدوير المياه ليس على فترات دورية ولكن على العكس من ذلك بشكل مستمر. هذا النظام هو من بين الأكثر إثارة للاهتمام والمتقدم من الناحية التكنولوجية ، وكذلك الاهتمام المتزايد لرجل الأعمال الزراعي.

أهم التقنيات في الاستزراع المائي ، التي تُعزى إلى حد كبير إلى نظام إعادة الدوران (RAS) ، هي تلك المسؤولة عن إزالة المواد الصلبة (البراز ، العلف الذي لم يؤخذ ، الكتل البكتيرية) ، يحتمل أن تكون ملوثة إذا تراكمت بكميات كبيرة ، المرشحات الحيوية الآزوتية لتحويل الأمونيا التي تفرزها الأسماك عن طريق البول (شديدة السمية) إلى نترات ثم إزالتها من النظام ، و أجهزة تبادل الغازات، والتي تسمح للاحتفاظ بثاني أكسيد الكربون الموجود في المياه الزائدة (من تنفس الأسماك) وإطلاق الأكسجين الجديد.

حتى الآن ، فإن مجموعة الأسماك التي يمكن استزراعها في الاستزراع المائي واسعة جدًا ، أكثر من 10 أنواع مختلفة ، منها سمك السلور ، ثعبان البحر والتراوت الأفريقي يمثلون الممثلين الرئيسيين في مزارع المياه العذبة ، والطربوت ، وباس البحر والوحيد كأنواع بحرية رئيسية .

الزراعة المائية

  • الزراعة المائية هي تقنية تتضمن زراعة النباتات بدون مساعدة التربة ، وأحيانًا حتى بدون مساعدة من الركيزة الصلبة.

هذا النظام مثير للاهتمام بشكل خاص لعدة أسباب ، بما في ذلك إبعاد المحاصيل عن العوامل الجوية، حيث يتم تخزين النباتات عادةً في دفيئة أو على الأقل في بيئات محمية جزئيًا (شبكات مقاومة البَرَد ، وستائر التعتيم) ، خفض إلى حد كبير المشاكل التي تعزى إلى الأمراض والحشرات موطنه المفضل هو التربة الزراعية ، وقبل كل شيء أ السيطرة الكاملة على الري والتسميد.

هذا الجانب الأخير مهم بشكل خاص لأنه يسمح بتحسين استقبال المياه والأسمدة من قبل النبات ، مما يؤدي إلى نمو أكبر لنفس الإنتاج وأحيانًا أعلى بكثير مما هو عليه في زراعة التربة.

نمت الطماطم في الزراعة المائية

يمكن زراعة النباتات في أواني وأكياس ومنصات نقالة على ركائز ذات طبيعة كيميائية مختلفة ومسامية ، مثل خليط من الرمل والبيرلايت وألياف جوز الهند والخث وأكثر من ذلك ، حيث من المتوقع إدخال الماء والمواد المغذية في البيئة. من خلال الري التقليدي ، المنسوب إلى الأنظمة المستخدمة أيضًا في الحقول المفتوحة ، أي بالرشاشات الموضعية أو المرتفعة.

تتطلب الأنظمة الأكثر إثارة للاهتمام والحديثة إجراء الزراعة دون مساعدة من أي ركيزة صلبة وفي هذه الحالة تكون جذور النباتات على اتصال مباشر بالمحلول المائي والغني بالمغذيات. يمكن القيام بذلك إما من خلال طبقة رقيقة من المياه الجارية داخل قنوات مجوفة وأسطوانية خاصة (الصورة أدناه ، الجانب أ) ، حيث توجد الجذور ، أو بمحلول يغطي حجمًا أكبر بكثير ، داخل خزان حقيقي يكون قمته مغلق بألواح البوليسترين التي يتم إدخال النباتات عليها (الصورة أدناه ، الجانب B).

كما أعلن بالفعل ، تجمع أنظمة الاستزراع المائي بين تربية الأحياء المائية والزراعة المائية مع المنفعة المتبادلة لكلا النظامين (وللمقاول الزراعي) ، ولكن كيف؟

الماء هو السيارة التي يبدأ منها التآزر بين الأنظمة

الميزة الأكثر وضوحًا التي توحد كل من تربية الأحياء المائية وأنظمة الزراعة المائية هي المياه بالتأكيد، وهو أيضًا الوسيط الذي تتم فيه جميع الخطوات التي تفيد الأسماك والنباتات.

في نظام الاستزراع النباتي والسمكي القياسي ، يتم إدخال الماء في الخزان المخصص لتربية الأسماك ، جنبًا إلى جنب مع العلف ، ويتم مراقبته باستمرار للتأكد من أن معايير الجودة مناسبة.

إن النمو السريع في تركيز المواد الصلبة المعلقة في الوسط المائي (البراز ، الطعام غير المبتلع ، الكتل البكتيرية) ، جنبًا إلى جنب مع الأمونيا والأمونيوم في البول ، وكذلك ثاني أكسيد الكربون ، تجعل البيئة سامة ، والتي ينتج عنها بشكل دوري وإعادة تدوير المياه بشكل متكرر ، بما يتماشى أيضًا مع زيادة كثافة الأسماك لكل متر مكعب من الماء.

أثناء إعادة إدخال المياه الجديدة إلى الخزان ، تتم إزالة المياه "الملوثة" ومعالجتها ونقلها إلى أنظمة الزراعة المائية المخصصة لنمو النبات.

تتم المعالجة بواسطة بكتيريا محددة ، خاصة البكتريا الآزوتية ، والتي تقوم بتحويل الأمونيا إلى نترات وتحلل المركبات الصلبة إلى عناصر كيميائية مفردة ، يسهل امتصاصها بواسطة جذور النباتات ، كمصدر للنيتروجين والفوسفور ، البوتاسيوم وعناصر أخرى.

يتم إدخال المياه التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة ، الغنية بالنيتروجين على شكل نترات ، وعناصر كيميائية مهمة أخرى ، في البيئة الإنتاجية للنباتات ، من القنوات أو الرشاشات ، وفي العديد من أنظمة الزراعة المائية لا يلزم إضافة المزيد من الأسمدة ، ولكن على العكس من ذلك ، فهو موجود بالفعل في حد ذاته.

يُطلق على المياه التي تنتج عن "نهاية السكتة الدماغية" للقنوات أو الركيزة تصريف ، محروم بشكل طبيعي من الأمونيوم والأمونيا والنترات والعناصر السامة الأخرى للأسماك ، وبالتالي يعاد إدخالها في حوض الاستزراع المائي ، لتنتهي الدورة ، كما هو موضح في الرسم البياني أدناه.

رسم تخطيطي اصطناعي لدورة aquaponics حيث ترتبط كل خطوة من خطوات الإنتاج ارتباطًا وثيقًا بالآخرين ذات المنفعة المتبادلة (Palm، H.W et. Al، 2019).

اهتمام متزايد بالأكوابونيك

يمكن رؤية الاهتمام بالأكوابونيك في رسم بياني وضعه Goddek وآخرون. في عام 2019 ، والذي يسلط الضوء على العدد المتزايد من المنشورات ، الخاضعة للتجارب العلمية من قبل الجامعات ومراكز البحث ، لأنظمة الزراعة المائية ، وتقنيات الزراعة المائية والأكوابونيك أو RAS (تقنيات إعادة تدوير الأحياء المائية) ، في العالم (انظر الرسم البياني أدناه).

على الرغم من أن عدد المنشورات لا يزال على مستوى النظامين اللذين يتألف منهما ، إلا أن الاتجاه ينمو بالتأكيد ويتجه نحو الزيادة في المستقبل والتطور مع تطور التقنيات مخصصة.

عدد المقالات العلمية المنشورة عن الزراعة المائية والزراعة المائية وتربية الأحياء المائية (RAS) ؛ لاحظ أنه بالنسبة لتربية الأحياء المائية ، ينقسم المقياس إلى آلاف العناصر ، وليس المئات كما هو الحال في النظامين الآخرين (Goddek ، وآخرون ، 2019).

عند الدخول في منظور مؤسسي أكثر ، نرى أنأكوابونيك إنه نظام إنتاج يعزز المنتجات الثانوية للتربية والزراعة ، مما يؤدي إلى توفير المياه والأسمدة والمساحة الزراعية الصالحة للاستخدام.

ومع ذلك ، هناك أنواع مختلفة ، نتيجة الجمع بين خيارات الاختيار للأنواع المستزرعة وكثافتها (مثل الاستزراع المكثف للتراوت الأفريقي ، والاستزراع الموسع لثعبان السمك) ، بالإضافة إلى الاختيار في الاستزراع (مثل إنتاج الخس في أنابيب الصرف ، والإنتاج الريحان في البوليسترين العائم) ، ولكن أيضًا للإدارة التكنولوجية المختلفة للمصانع ، والتي قد تتضمن خطوات وسيطة تعقد سلسلة التوريد ولكن يمكن أن تعززها (الشكل أدناه). قد تشمل هذه الخطوات ترشيح المواد الصلبة من الاستزراع المائي ومعالجتها المسبقة التي تهدف إلى خفض درجة الحموضة قبل إدخالها في محلول المحاصيل الزراعية ، ونقل بخار الماء الذي تطلقه النباتات أثناء الاستزراع لتراكم المياه المنزوعة المعادن. للأسماك. الخزان ، ولكن أيضًا استخدام الكتلة الحيوية للنفايات (مثل الجزء الأخضر من الطماطم) في المفاعلات الحيوية الخاصة لتوليد الطاقة وتشغيل المضخات من أجل أكسجة المزرعة.

رسم تخطيطي تمثيلي للخطوات الوسيطة المختلفة التي قد تكون موجودة في دورة aquaponics.

هذه الأنواع المختلفة ، بهدف إنقاذ الشركة ، مع زيادة الإنتاج التي يمكن الحصول عليها من كلا النظامين ، تتيح الزراعة المائية وتربية الأحياء المائية لصاحب المشروع عائدًا أسرع على الاستثمار من بعض الأنظمة التقليدية ، فضلاً عن إدارة أفضل للموارد البيئية.

كاتب هذا المقال: المهندس الزراعي ماركو جولياني

ماركو جولياني مهندس زراعي متخصص في تصميم أنظمة الزراعة المائية والمائية للبيوت البلاستيكية والمزارع العمودية.

المهندس الزراعي ماركو جولياني من Studio Zanotti

مقال بقلم ماركو جوليانياستوديو Zanotti في إيمولا (BO)


فيديو: الزراعة المائية من الاف الي الياء (أغسطس 2021).