Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Использование сельскохозяйственных отходов в прудовом рыбоводстве в качестве питательных веществ (опыт Польши)

Общее описание приведенного примера

Растущая специализация сельского хозяйства в Центральной Европе приводит к возникновению монокультурных животноводческих хозяйств, неспособных к использованию лишних питательных веществ. Поэтому, из-за законодательных и технических ограничений, удаление или местное использование навоза становится проблемой.

Соответственно, существует большая потребность в дешевых, устойчивых, экологически приемлемых средствах, позволяющих использовать навоз.
Рыбоводный пруд является экосистемой, состоящей из сильно различающихся мест обитания, в которой происходит большое количество биохимических процессов, поддерживаемых процессами питания рыб. Это позволяет преобразование органических веществ в соединения, которые, попав в пищевую сеть прудов, стимулируют первичную продукцию и, в конечном счете, рост биомассы рыб.
Источником энергии и питательных веществ может быть жидкий навоз с животноводческих хозяйств.
Интеграция животноводческого хозяйства с рыбоводными прудами, как его составными элементами, представляет собой важный шаг к достижению широко пропагандируемого и желаемого интегрированного сельского хозяйства. Использование ресурсов, созданных хозяйством, на том же хозяйстве является важным элементом устойчивости.
Предложенное решение может применяться, главным образом, малыми животноводческими хозяйствами, занимающимися экологическим производством или желающими повысить свою устойчивость. Проточная система, построенная на рыбоводных прудах и снабжаемая пресной водой, использует большое количество азота, фосфора и органического вещества. Значительная часть этих соединений задерживается в системе или преобразовывается в газы. Общее количество питательных веществ, выпускаемое с хозяйства в течение сезона, является более низким, чем их ввод. Помимо экологической пользы, производство рыбы может обеспечить дополнительный доход.

Принципы модуля Каскад

Модуль основан на системе, состоящей из четырех последовательно соединенных прудов, снабженных пресной водой, осуществляющей транспорт питательных веществ. Единственным искусственным источником питательных веществ и энергии являются жидкий навоз и поступающая вода. Данные вещества, в зависимости от их формы (минеральная или органическая) отвечают за развитие биомассы в соответствующей части каскада. Каждая часть прудовой системы использует внесенные питательные вещества через различные экологические процессы.
Проточная система была построена на основе прудов карпового типа. Экспериментальная установка состояла из двух одинаковых земляных прудов, последовательно соединенных трубой (длина 35 м, ØВНУТР = 15 см) (общая площадь 0,3 га). Каждый пруд был поделен на две части сеткой (3x3 см), в результате чего получилось четыре блока (см. рисунок 12). Каждый блок имел свою собственную функцию в построенной каскадной системе (см. Таблица 32).

Схема спроектированной каскадной системы

Рисунок 12: Схема спроектированной каскадной системы

Таблица 32: Роль отдельных блоков в каскадной системе

Часть системы Описание
A - Блок зоопланктона
• Блок снабжается навозом
• Органические вещества из навоза являются основным источником энергии для развития зоопланктона и бактериопланктона
• Зарыбления нет
• 33% общей площади системы
B - Блок фильтраторов
• Зарыблен фильтраторами для использования планктона, произведенного в блоке A
• 17% общей площади каскада
C - Блок поликультуры
• Зарыблен поликультурой карпа, пестрого и белого толстолобиков и белого амура
• Рыбы используют питательные вещества и планктон, произведенные в блоке A
• 25% общей площади каскада
D - Блок седиментации
• Функционирует как отстойник для взвешенных твердых веществ из блока C
• 25% общей площади каскада

 

Пруд снабжался пресной водой со средней проточностью 4,23 л/с·га (15,3 м3/час·га).
Жидкий коровий навоз вводился раз в две недели в блок зоопланктона, рядом с местом подачи воды. За весь сезон в систему было внесено 25 м3/га (7,5 м3 на каскад), что было равно 571 кгСВ/га. Количество питательных веществ, внесенных в каскад за сезон производства, показан в Таблица 33.

Основные свойства навоза, использованного в экспериментах

Для эффективного преобразования питательных веществ и энергии в биомассу живых организмов необходим источник органического вещества, легко разлагаемого микроорганизмами. Различные виды животного навоза столетиями используются в рыбоводстве в качестве источника питательных веществ, вследствие ряда причин: (1) они относительно недороги, (2) доступны на хозяйстве, и (3) подходят для самых различных рыб в поликультуре. В последнее время использование навоза на землях ограничивается национальным правом. Большинство рыбоводных прудов в Польше расположено в сельских районах с большим поголовьем сельскохозяйственных животных, где главным типом сельскохозяйственных отходов является жидкий навоз, который может стать большой неприятностью, если его не использовать.
Жидкий коровий или свиной навоз кажется подходящим для использования в прудовом рыбоводстве в качестве источника энергии и питательных веществ для зоопланктона.
Общий состав видов навоза, выбранных для опытов в модуле «Каскад», представлен в Таблица 34.
Однако состав и качество жидкого навоза может меняться за производственный сезон в зависимости от данного вида, его размера и возраста, потребления корма и воды и экологических факторов.
Поэтому необходимо часто анализировать внесенный навоз за все время его использования.

Оценка избранных показателей устойчивости «SustainAqua»

Модуль «Каскад» изучался в течение двух последовательных сезонов. Однако предварительный анализ данных в 2007 году показал низкую эффективность исследуемой системы. Поэтому в 2008 году установка была изменена. Каскадная система в обоих сезонах была осуществлена в двойной повторности, чтобы обеспечить подходящее качество полученных данных.
Производственный сезон был разделен на пять периодов (по четыре недели), начиная с 12 мая.
Навоз вносился в систему только в первые четыре периода. Световой режим и снижение температуры в последний период не позволили ввести дополнительные органические вещества, которые могли бы привести к недостатку кислорода.


Таблица 33: Питательные вещества, внесенные в каскад с навозом и поступающей водой

Питательные вещества, внесенные в каскад с навозом и поступающей водой
Водозабор: л/кг продукции
Поступающая вода предназначалась только для транспортировки питательных веществ по каскаду и не была ресурсом, необходимым для производства рыбы. Однако количество воды, требуемой для производства рыбы, может все же быть рассчитано. Данный объем оценивается в 66,9 м3/кг.
Выпуск воды: л/кг продукции

Вышеуказанный принцип относится также к расчету выпуска воды. Разница между водозабором и выпуском воды является следствием инфильтрации, эвапотранспирации и осадков. Выпуск воды из системы оценивается в 44,07 м3 на килограмм рыбы.

Эффективность использования энергии

Исследованная система не потребляет энергии для поддержания каскада. Энергия используется только при транспортировке рыбы до и после производственного сезона. Дальнейшая потребность в энергии имеет отношение к уходу за мощностями хозяйства. В случае, если вода не может поступать в систему самотеком, требуется ее циркуляция по каскаду с помощью насосов. В таком случае, потребность в энергии, необходимой для повторного использования воды, может представлять значительную графу расходов по эксплуатации модуля.

Производство рыбы

В принципе, система спроектирована для использования отходов питательных веществ.
Производство рыбы в каскаде является дополнительной, хоть и важной, деятельностью. Система способна производить значительную биомассу рыб. Несмотря на большое количество переменных величин, общая продукция рыбы может быть оценена в 380 кг/га. На рисунке 13 представлен видовой состав общей продукции (прирост биомассы за сезон) по видам рыб.

Прирост биомассы рыб, полученный в исследованном модуле
Рисунок 13: Прирост биомассы рыб, полученный в исследованном модуле

Эффективность использования питательных веществ: кг питательных веществ (N, P, ХПК), задержанных в продукте/кг выпуска питательных веществ [%]
Главной целью каскада было задержание внесенных питательных веществ. При расчетах учитывались два основных источника азота, фосфора и органического углерода:
• Поступающая пресная вода – система постоянно снабжалась водой из реки. За исследованный период (20 недель) поступающая в систему вода принесла с собой значительное количество питательных веществ. Всего за 20 недель с водой в систему попало 424 кг C/га (органического C), 39,7 кг N/га и 16,3 кг P/га.
• Ввод навоза – раз в две недели в систему вводился навоз, который был главным источником азота. Всего за 20 недель с навозом было внесено 78,1 кг N/га и 1,1 кг P/га на гектар каскада.
• Фиксация азота – как и в модуле «Поликультура», этот источник N не учитывался при расчетах.
Из-за основной функции модуля «Каскад», задержание питательных веществ является одинаково важным как в биомассе рыб, так и во всей каскадной системе. В случае задержания питательных веществ в рыбах, во внимание принимался только азот и фосфор. Хотя внесенный навоз является значительным источником органического углерода, неизвестно, какую долю прироста рыб можно приписать зоо- или бактериопланктону, выросшему на данном веществе. Большая часть органического вещества, попадающего в биомассу рыб, происходит из первичной продукции. Объем азота и фосфора в биомассе выловленных рыб был сопоставлен с общим вводом данных элементов.
Задержание азота и фосфора в биомассе рыб было только рассчитано (Таблица 35).

Таблица 35. Эффективность использования питательных веществ рыбами в модуле «Каскад»

Эффективность использования питательных веществ рыбами в модуле «Каскад»

За сезон производства система каскада задержала большое количество питательных веществ.
Величина всех показателей была меньше на выходе из системы, чем на входе. Ниже представлены количества органического углерода, азота и фосфора, попадающие в систему и покидающие ее, по четырехнедельным периодам (I-IV), на которые был разбит сезон (всего 16 недель).

Количество органического углерода, введенного в каскадную систему и покидающего ее

Рисунок 14: Количество органического углерода, введенного в каскадную систему и покидающего ее

Количество азота, введенного в каскадную систему и покидающего ее
Рисунок 15: Количество азота, введенного в каскадную систему и покидающего ее

Рисунок 16: Количество фосфора, введенного в каскадную систему и покидающего ее

Задержание питательных веществ было высчитано из разницы общего количества питательных веществ, внесенных в систему (с водоснабжением и навозом) и выпуска питательных веществ в течение сезона, определенного на основе их концентраций в вытекающей из системы воде.
Результаты представлены в Таблица 36.

Выпуск питательных веществ

Каскадная система постоянно снабжалась водой.
Поэтому, несмотря на высокую степень задержания N, общий выпуск питательных веществ был высок и достигал 0,125 кг N и 0,018 кг P на килограмм произведенной рыбы.
Повторное использование питательных веществ для кормления рыб: кг питательных веществ, задержанных во вторичных продуктах на кг питательных веществ, внесенных в систему [%] В исследованном модуле была предпринята попытка к выращиванию дополнительных растительных культур. Однако, по техническим причинам, эксперимент не удался. Особенности использованного пруда благоприятствовали развитию нежелаемых видов растений вместо желаемых. Несмотря на

Таблица 36: Задержание C, N и P, внесенных в каскадную систему с водой и навозом

Задержание C, N и P, внесенных в каскадную систему с водой и навозом

это, производство потенциально полезных растений, которые могут быть использованы на месте, возможно. Может рассматриваться выращивание водяного папоротника Azolla как пищи для растительноядных рыб и альтернативного источника азота.

Увеличение продуктивности на единицу труда

Внедрение каскадной системы требует дополнительного труда, связанного с уходом за системой (включая облов). Система не улучшает соотношение продуктивности и труда.

Факторы успеха и ограничивающие факторы

Исследования, проведенные в рамках модуля «Каскад», привели к разработке экологически приемлемой технологии, использующей органические отходы, происходящие из других отраслей сельского хозяйства (скотоводческих и свиноводческих хозяйств).
Главными ограничивающими факторами данной системы являются следующие:
• Потребность в воде – система требует значительные объемы воды, обеспечивающей движение питательных веществ по каскаду. Забор воды и ее выпуск в естественные водоемы могут быть ограничены в некоторых странах, особенно в тех случаях, когда принимается во внимание только выпуск питательных веществ с водой, а не разница между концентрациями во входящей и выходящей воде.
• Подходящее функционирование спроектированной системы ограничивается приблизительно 7 месяцами от весны до осени, когда температура воды и солнечное излучение достаточно велики для поддержания биологических процессов на достаточном уровне.

Польза от применения системы

• Прудовой каскад может действовать как многофункциональный сегмент интегрированного животноводческого хозяйства.
• Система создает возможности для уменьшения расходов по утилизации сточных вод путем их задержания в контролированной экосистеме прудового каскада.
• Предложенная технология снижает воздействия хозяйства на природную среду.
• Спроектированная система позволяет экстенсивное производство рыбы с использованием отходов питательных веществ.
• Рыба, выращенная на естественной пище, может иметь более высокую питательную ценность и быть более приемлемой для потребителей (см. главу 5).
• Кроме утилитарных преимуществ каскада, постройка прудовой системы, или даже просто уход за ней, обогащает природную среду на разных уровнях, таких как биологическое разнообразие, уровень подземных вод или задержание дополнительной воды. Владение прудами может дать фермеру право на получение европейских или национальных субсидий в связи с экологической ценностью данных прудов. Пруды, будучи каскадной системой, могут также использоваться в целях спортивного рыболовства, что приносит дополнительный доход.

 

Читайте также

Улучшенная естественная продукция в экстенсивных рыбоводных прудах – Пример Польши

Практические рекомендации и выводы из зарыбления поликультурных прудов веслоносом

Проектирование каскадного модуля для карпового пруда