Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Гидропоника и аквапоника – как современные методы выращивания растений и рыбы


Существует несколько современных методов выращивания растений без почвы. Самыми актуальными являются аквапоника и гидропоника.


Гидропоника - это метод выращивания растений без почвы, при котором все необходимые для питания вещества они получают из водного раствора. Слово произошло от греч.  — вода и  — работа, «рабочий раствор». При выращивании гидропонным методом, растение питается корнями не в почве, более или менее обеспеченной минеральными веществами, поливаемой чистой водой, а во влажно-воздушной, сильно аэрируемой водной, или твердой но пористой, влаго- и воздухо?мкой среде, способствующей дыханию корней в ограниченном пространстве горшка, и требующей сравнительно частого полива рабочим раствором минеральных солей, приготовленным по потребностям этого растения [4].
Аквапоника – это новая высокая технология сельского хозяйства, которая совмещает в себе кроме выращивания растительной продукции, еще и производство рыбной продукции. Название «аквапоника» было предложено группой ученых из Университета Виргинских островов, которые в течение не одного десятилетия занимались проектированием и воплощением в реальности особой закрытой системы. Полученную систему в итоге назвали «аквапоникой», поскольку в ней соединены две прогрессирующие технологии: «аквакультура», подразумевающая разведение рыбы в хорошо организованной системе, и «гидропоника», то есть метод выращивания растительной продукции не в почве, а водной среде [10].


В своем изначальном виде системы, основанные на гидропонике и аквакультуре, создают некоторое количество вредных отходов, загрязняющих окружающую среду. В аквакультуре в качестве таких отходов выступают естественные отходы, содержащие аммоний, и как следствие, приходится убирать загрязненную воду из системы, чтобы предотвратить негативное влияние на рыбу. А в системах, использующих гидропонику, растворы, питающие растения, со временем теряют свои качества, и их также приходится выводить из зоны выращивания растений.
Основное достоинство метода, основывающегося на объединении двух технологий, заключается в том, что аквакультура и гидропоника могут практически полностью избавляться от отходов обеих систем, образуя замкнутую – экосистему, в которой выбросы рыб поглощаются растениями, питая их, а вода, где проживают рыбы, очищается растениями.
В экосистемах, использующих аквапонику, можно установить характерное лишь для природы равновесие, при этом экологичные фермы являются эффективными с точки зрения затрат на производство продукции и объемов урожая и вполне могут соперничать с традиционными сельскохозяйственными объектами, делающими ставку на проверенные технологии, традиционные конструкции и обычные удобрения [9].
Сущность гидропонного способа выращивания заключается в периодической подаче к корневой системе растений питательного раствора. Наиболее известен и широко применялся во многих странах способ выращивания растений на пассивных минеральных субстратах с периодической подачей питательного раствора способом подтопления. При этом растения выращиваются в герметичных лотках, поддонах или стеллажах, а раствор специальным насосом подается в группу стеллажей, а затем сливается снова в приемный бак [1].
Разновидностями гидропонной культуры являются различные методы чисто водной безсубстратной культуры, при которых не требуется ежегодная дезинфекция или смена субстрата. Можно применять проточную водную культуру, при которой растения выращиваются в лотках, по дну которых постоянно циркулирует питательный раствор. Замена питательного раствора технологической водой замкнутой установки не ухудшает условий выращивания как растений, так и рыбы. Тонкий слой раствора хорошо насыщается кислородом, что является основным требованием при водной культуре. Эта технология гидропоники наиболее полно сочетается с технологией выращивания рыбы в замкнутой по воде установке [4].
Аквапонные системы не уступают в производительности ни гидропонике, ни аквакультуре. Канадский исследователь Ник Савидов высказал идею о том, что особая микробиологическая среда, образующаяся в аквапонных системах позволяет добиться и более высоких урожаев, чем в традиционной гидропонике [2].
Суть метода заключается в использовании отходов жизнедеятельности пресноводных животных в качестве питательной среды для растений. В ходе этого процесса растения потребляют продукты выделений животных, очищая и обогащая кислородом воду [7]. Водные животные выделяют токсичные для них же самих продукты жизнедеятельности: азотистые, фосфорные, калийные соединения, углекислый газ. Накопление этих веществ в воде представляет главную проблему как в замкнутой промышленной аквакультуре, так и в простом аквариуме. Эти же вещества абсолютно необходимы в гидропонике и их добавляют в воду для получения питательных растворов для растений [5].
Суть аквапоники заключается в создании единой системы, каждый элемент которой пребывает в симбиозе друг с другом. Так, в системе взаимодействуют три группы представителей флоры и фауны:
1) растения; 2) бактерии; 3) пресноводные рыбы или креветки. Аквапоника предусматривает вторичное использование продуктов метаболизма, выделяемых рыбами, для развития растений.
Самой характерной чертой аквапоники является отсутствие твердого субстрата или почвы в качестве основы для роста саженцев. Роль грунта в данной системе отведена воде, обогащенной продуктами жизнедеятельности обитающих в ней рыб или креветок. Помимо полезных элементов, в отходах рыб содержатся вредные вещества, которые в чистом виде корневая система растения не могла бы преобразовать в безвредные. Практически 50% отходов производимых рыбами это аммиак, который выводится с мочой и через жабры. В больших количествах аммиак становится токсичным для рыб и растений. Все же наличие бактерий в качестве полноценной составляющей аквапоники решает данную проблему: Микроорганизмы способствуют распаду вредных веществ и их более быстрой и полной переработке растениями. Нитрифицирующие бактерии, превращают аммиак сначала в нитриты, а затем в нитраты, которые растения потребляют [10].
Технология аквапоники полагает, что растения выращиваются в замкнутых системах на обогащенной питательными веществами воде. Основное отличие аквапоники от традиционной гидропоники заключается в том, что этот органический метод совместного выращивания растений и рыбы позволяет исключить химические растворы из технологии выращивания растений, вода же, обогащается продуктами жизнедеятельности рыб, живущих в резервуаре, поступает для полива растений. Растения, потребляя продукты жизнедеятельности дают возможность создать устойчивую экосистему, позволяющую хорошо развиваться как рыбам, так и растениям. В данном симбиозе отходы жизнедеятельности рыб снабжают растения пищей, а растения являются естественным фильтром для водной среды [2].
Аквапоника дает возможность создавать довольно сложные экосистемы, которые дают очень высокие результаты в выращивании растений и рыб.
Достоинства аквапоники по сравнению с традиционными способами выращивания сельскохозяйственных культур заключаются в:
1. более интенсивной аэрации воды, как основы для посадки растений; 2. легкой подаче всех минералов и микроэлементов, необходимых для роста и размножения растений, пресноводных обитателей и бактерий;
3. двойном результате ведения деятельности: урожай культур и рыбы; 4. отказе от фосфорсодержащих и азотных удобрений; 5. максимальной рециркуляции воды, которая позволяет экономить на данном ресурсе, сокращает или нейтрализует сбросы сточных вод.
Основная проблема в аквапонике – это точное соблюдение хрупкого баланса разных, но взаимозависимых характеристик воды - жизненной среды для животных, растений и бактерий. Температура воды определяется, прежде всего, потребностью растений. Культивируемые в аквапонике растения требуют теплой воды. Поэтому в аквапонике, в основном, используются теплолюбивые рыбы. Многие растения, при выращивании в аквапонных установках, созревают гораздо быстрее и не содержат в себе нитратов и пестицидов. При помощи аквапоники хорошо выращивать пасленовые, луковичные, декоративные и многие другие растения [3].
Технология аквапоники находится в состоянии постоянного совершенствования, например, на ферме в Альберти (Канада), руководитель экспериментальной теплицы Ник Сэвид на протяжении трех лет работает над повышением производительности этого проекта. Прогнозируется дальнейшее расширение аквакомплекса. По наблюдениям специалистов этого предприятия, бактериальная среда, формирующая гармоничный баланс микроорганизмов в системе, является залогом ее успешности и здоровья, и позволяет снимать два урожая овощных культур в год, с объемом каждого не менее 75% от уровня производительности овощей на гидропонике [6]. Не менее интересен голландский проект, развивающийся в рамках разработок Eco Futura, позволяющий выращивать томаты и одновременно разводить карпов в зимнее время. Вода из емкостей, в которых обитает колония рыб, подвергается тщательному контролю на рН и подвергается обеззараживанию ультрафиолетовым излучением, после дополнительной минерализации она подается к корням томатов. Возвращается обратно в бассейн с рыбой после системы фильтрации [8].
Коммерческое развитие систем аквапоники требует больших начальных затрат, которые необходимы для строительства теплиц и устройства водоемов. Но и прибыльность метода так же велика [3]. Учитывая, что экологически чистые продукты пользуются все большей популярностью и спрос на них постоянно растет, есть перспективы внедрения этой инновации в южных районах России. В настоящее время эту технологию применяют пока только небольшие предприятия, специализирующиеся на выращивании клубники таким способом, попутно занимаясь рыбоводством.
Таким образом, совместное выращивание растений и рыбы имеет в будущем перспективы развития как сельскохозяйственная инновация, и сможет круглогодично обеспечивать продовольственный рынок экологически безопасной продукцией растениеводства и рыбой как в России, так и в любой точке мира.
Подводя итоги, необходимо отметить, что гидропоника и аквапоника заслуживают самого пристального внимания. Эти методы позволяют экономить земельные и водные ресурсы, контролировать каждую стадию биотехники выращивания и производить большую массу растительной и рыбной продукции.

Юрьева Е.В.