4.5.3. Совместимость выращивания рыб и растений

 

Водная среда для рыбы и растений в системе аквапоники едина, качество этой среды определяет результаты выращивания и рыбы, и растений.

 

4.5.3.1. Температура воды

 

Температура воды как для рыб, так и для растений является главным фактором. Применительно к реалиям России выбор видов рыбы и растений должен отвечать в первую очередь экономической целесообразности. Выращивание тропических рыб и растений возможно, но потребует больших расходов на поддержание температуры на уровне 30 35°С. Продукция рыбоводства в такой установке, например, тиляпия или сомик-кошка и тропические фрукты, не создаст конкуренции на рынке.

Выращивание холодноводных рыб при температуре 15-18°С плохо совмещается с требованиями растений к температуре. По многим показателям, выбор осетровых в качестве объекта для содержания в рыбоводной установке и овощей и трав, традиционных для российских потребителей, более приемлемо.

 

4.5.3.2. Гидрохимические показатели

 

Большинство рецептов Изготовления питательных Гидропонных растворов для выращивания растений составлено эмпирическим путем. Они приспосабливались для различных растений, для выращивания на различных субстратах, для различного состава поливных вод. Анализ ионного состава некоторых из этих рецептов Выполнен С.С.Медведевым с соавторами [Медведев и др., 1996] (табл. 33).

 

Таблица 33 Ионный состав (макроэлементы питательных растворов применяемых в гидропонной культуре (мм), по работе С.С.Медведева [1996)

 Ионный состав (макроэлементы питательных растворов применяемых в гидропонной культуре (мм), по работе С.С.Медведева [1996)

При составлении гидропонных растворов существуют некоторые общие принципы [Медведев и др. 1996]. Растворы должны содержать все необходимые вещества в усвояемой растениями форме, суммарная концентрация солей не должна превышать 1,5-2,5 г/л, количество аммиачного азота - 40 мг/л, pH - в пределах 5,5-6,5. Необходимо избегать применения солей, содержащих балластные сопутствующие ионы, неблагоприятно влияющие на рост и развитие растений (в частности, Na). Особенно важным является принцип сбалансированности по ионному составу (включая соотношение NH4NO3), чтобы поглощение ионов из воды корневой системой растений сопровождалось по возможности минимальными сдвигами концентрации этих ионов, их соотношения в среде и величины рН. Кислотность среды является чрезвычайно важной характеристикой растворов, так как не толь ко влияет на функционирование корневой системы, но и на доступность для растений других ионов. Например, при рН < 5,0 затрудняется поглощение растениями катионов, при pH > 6,5-7,0 в растворе образуются нерастворимые соединения кальция, марганца и фосфата.

Растениям присуща избирательность в поглощении отдельных элементов в процессе питания в соответствии с их биологическими потребностями. Однако растения одного вида, выращенные на разных почвах, часто поражают значительным разнообразием их элементного состава при достаточно высоких урожаях, что дает возможность предположить “принуждение в процессе поглощения солей, далеко не всегда приносящее ущерб растению. По предположению авторов [Медведев и др., 19961, в условиях избирательности поглощения для выращивания растений близких экологических групп может быть использован питательный универсальный раствор сбалансированного состава. В связи с этим могут быть применены растворы, позволяющие выращивать растения в режиме длительной или бессменной эксплуатации растворов, Состав универсального питательного раствора приведен в табл. 34 [Медведев и др., 1996].

Таблица 34

Состав универсального питательного раствора

Состав универсального питательного раствора 

Считается, что этот раствор является наиболее подходящим для выращивания растений в условиях гидропонной культуры, так как является экономичным, сбалансированным и не требует частой коррекции и замены.

Одной из важных задач гидропоники является получение экологически чистой растительной продукции с пониженным содержанием нитратов. Согласно нормативам, ПІДК нитратов, например для томатов, перца и редиса, составляет 10-180, 40-330, 400-2700 мг на 1 кг сырого веса соответственно [Соколов, Бубнова, 1989]. В результате экспериментальных исследований было установлено, что наиболее эффективным приемом ог раничения накопления нитратов в растительной продукции является кратковременное снижение его концентрации в гидропонной культуре [Медведев и др., 1996).

При аквапонном выращивании растений совместно с рыбой концентрация нитратов . в воде, например для карпа и форели, согласно нормативам, не должна превышать 100 и 60 мг/л соответственно, что существенно ниже, чем в гидропонных растворах [Сборник ..., 1986].

В одной из работ (Lewis, Yopp, 1978] приводится таблица балансовой концентрации питательных веществ для аквапонного выращивания растений. Снижение концентрации элементов в воде ниже значений, приведенных в табл. 35, требует, по мнению авторов, дополнительного внесения подкормки.

Таблица 35 Концентрация элементов в воде (мг/л) на момент внесения дополнительных питательных веществ (Lewis, Yopp, 1978]

 Концентрация элементов в воде (мг/л) на момент внесения дополнительных питательных веществ (Lewis, Yopp, 1978]

ращивании томатов в этом опыте применялась дополнительная подкормка по Всем приведенным элементам. Их концентрация определялась с помощью методов Количественного анализа. В своих опытах авторы визуально определяли обеспеченность томатов питательными веществами и добавляли неорганические удобрения в воду (табл. 36).

 

Таблица 36

Количество элементов, добавленных при выращивании TOMATOB (Watten, Bush, 1984)

 Количество элементов, добавленных при выращивании TOMATOB (Watten, Bush, 1984)

По мнению Реннерта и Древса [Rennert, Drews, 1989], использование двух взаимосвязанных систем – гидропонной и для выращивания рыбы – позволило сэкономить благодаря второй составляющей следующее количество удобрений:

Элемент        КГ           %

N                   6,1       40.7

K                    2,6      36,2

P                     5.9     35,4

 

По мнению этих авторов, за счет только рыбы в интегрированной системе “рыба овощи” нельзя обеспечить потребности овощных культур. Ракоци с соавторами [Rakocy et al., 1997], проводившие наблюдения в течение 2,5 лет, отмечают, что в воде УЗВ не наблюдалось заметного дефицита питательных веществ, дополнительно вносились только следующие элементы: Са, Ки Fe. Так, например, в течение опыта было внесено: KOH - 168,48 кг, Сао - 34,48 кг и Са(ОН), - 192,9 кг, хелата железа – 62,67 кг, которые были эквивалентны добавке 16,1; 3,3; 13,7; 6,0 г соответственно на каждый килограмм вносимого в систему корма.

Однако, как отмечается в литературных источниках, вопросы минерального питания растений в гидропонной культуре еще недостаточно изучены [Медведев и др., 1996). По-видимому, в связи с этим в ряде работ, посвященных аквапонике, встречается и другая точка зрения на вопрос, требуется ли дополнительное внесение питательных веществ, или метаболиты рыб и вносимый комбикорм обеспечивают потребности растений в питательных веществах в достаточной мере.

Так, например, Назгель (Naegel, 1977] упоминает о том, что томаты и салат, выращенные без дополнительной подкормки, дорастали до товарной кондиции за 8 и 4 недели соответственно. По срокам выращивания салата наблюдается совпадение с данными, приводимыми Ракоци с соавторами [Rakocy et al., 1997], где салат из рассады до товарного размера выращивали также на протяжении 4 недель, но добавляли незначительное Количество подкормки.

В исследовании Апостола с соавторами [1985] также не упоминается о дополнительной подкормке томатов и огурцов, выращиваемых совместно с карпом. В этом эксперименте кормили рыб без ограничения рациона, и кормовой коэффициент здесь со ставил 3,0. В других работах этот показатель был, как правило, в 2 раза ниже. Возможно, что это обстоятельство обеспечивало приемлемый для растений уровень питательных веществ, растворенных в воде. Авторы также подчеркивают, что УЗВ для совместного

выращивания овощей и рыбы позволяет экономить минеральные удобрения, повторно используя выделения рыб для получения высококачественной продукции овощных культур. Приводятся данные о том, что урожайность томатов в опыте достигла 8,8–19,8 кг/м*, отмечено высокое качество томатов и огурцов, в которых встречались лишь следы нитратов.

Можно отметить, что вопросы транспорта и ассимиляции минеральных элементов и ионов, вовлекаемых в поглощение растениями при гидропонном выращивании, требуют дальнейших исследований, вследствие чего, видимо, в аквапонной практике существует . неоднозначность мнений по вопросу о дополнительном питании овощных культур.

Весьма важным является соотношение массы растений, находящихся в стадии не прерывного роста и развития, и массы скармливаемого корма. Такое соотношение определенным образом позволяет перейти к проектированию аквапонной установки в обеих ее частях. Например, в коммерческой аквапонной установке, описываемой в работе [Watten, Bush, 1989] и предназначенной для выращивания тиляпии и салата, соотношение массы скармливаемого корма к массе салата колеблется от 55 до 68 г корма на 1 кг массы салата в установке. Чтобы избежать значительных колебаний нагрузок была введена цикличность изъятия и посадки рыбы. Каждые 6 недель изымалась выращенная рыба (4 численности) и подсаживалась партия рыб с учетом отхода за период выращивания 24 недели. Урожай салата снимался каждую неделю с 4 площадей аквапонных грядок, на его место подсаживалась рассада. При таком режиме работы масса салата в установке колебалась от 300 до 500 кг, масса рыбы – от 540 до 900 кг, а масса суточного рациона корма — от 20 до 28 кг.

При выращивании плодоносящих культур, например томатов, были предприняты другие оценки соотношения двух частей аквапонной установки. В работе [Watten, Bush, 1989) приведена следующая оценка соотношения массы рыбы и кустов томатов: от 0,3 до 1,34 кг рыбы в установке на одно растение. При этом очевидно, что продуктивность рыбоводного процесса не была скомпенсирована растениеводством, так как концентрация нитрата в технологической воде колебалась в пределах от 8,6 до 38,5 мг/л при среднем значении 23 мг/л.

Управление процессами в аквапонике сводится преимущественно к вопросу регулирования Гидрохимического состава технологической воды. Потребность в корректировке параметров во многом зависит от гидрохимических параметров подпитывающей воды и режима работы замкнутой рыбоводной установки, способствующей накоплению некоторых элементов.

, Коррекции подлежит содержание в воде как макроэлементов, так и микроэлементов (см. “Коррекция качества технологической воды”).