4.5. Замкнутые рыбоводные установки для совместного выращивания рыб и растений

 

Продукты метаболизма, циркулирующие в воде замкнутых рыбоводных установок и находящиеся в ионной форме (аммиак, нитраты, нитриты, фосфор), можно удалить, включив их в клетки растений. Для этой цели используются различные растения (от фитопланктона до высших растений), в том числе и овощные культуры. Использование ценных в потребительском смысле растений позволяет достичь двух целей: снизить концентрацию токсических веществ в установке и получить дополнительный доход за счет реализации растительной продукции,

Конструктивно задача ввода растений в циркуляционный цикл рыбоводной установки решается различными способами: введением блока с растениями в систему рециркуляционного водоснабжения [Naegel, 1977; Watten, Bush, 1984; Weber, 1984; Апостол и др., 1985; Rakocy et al., 1997], подключением блока с растениями в виде байпасной линии к УЗВ [Lewis et al., 1981; Sutton, Lewis, 1982) или прямым насаждением растений в биофильтр [Onken, 1982] или в бассейн с рыбой [Bender, 1984].

В отличие от традиционного гидропонного выращивания растений с использованием питательных специальных растворов совместное культивирование рыбы и растительных культур в интегрированных системах получило название АКВАПОНИКА [Rakocy et al., 1997). Этот новый способ позволяет экономить удобрения, тепловую энергию, земельную площадь, снижает потребление чистой воды. Некоторые параметры, характеризующие описанные в литературе аквапонные установки, представлены в табл. 32.

В аквапонной установке одновременно реализуются две технологии:

  • выращивание рыбы в замкнутой по воде установке;
  • гидропонное выращивание растений без использования почвы.

Метод выращивания растений без почвы на питательных средах известен давно. Впервые в России в 1896 г. на Всероссийской промышленной и художественной выставке в Нижнем Новгороде КА. Тимирязев демонстрировал растения, растущие в красивом стеклянном домике. Растения находились в сосудах, заполненных раствором минеральных солей. В те времена такой метод был признан кощунственным и далее лабораторных исследований не получил распространения (Ким, 1999].

в 1929 г. в Калифорнийском университете У.Ф. Герикке осуществил промышленное выращивание овощных культур в водных растворах минеральных солей. Этот метод он назвал гидропоникой (от греческого - вода и работа).

Исследования, проведенные в начале века, показали, что растения можно выращивать без почвы в больших масштабах. Сущность метода заключается в замене почвы инертным субстратом, например гравием. Субстрат служит лишь опорой, в нем размещаются

корни растений, а питание они получают из водного раствора, в котором содержатся все необходимые соли.

Таблица 32 Техническая характеристика аквапонных установок по литературным источникам

 Техническая характеристика аквапонных установок по литературным источникам

 

Большая работа по выращиванию растений без почвы была проведена известным советским ученым Д.Н. Прянишниковым и его учениками. С 1936 г. методом гидропоники начали выращивать овощные и цветочные растения в оранжереях у нас в стране.

Опыт показал, что увеличение производства тепличных овощей, повышение их урожайности, улучшение качества продукции и снижение затрат труда зависят от применения новых прогрессивных энергосберегающих технологий и создания современной научно-технической базы. Одна из таких технологий – выращивание овощных культур на малообъемных субстратах.

Выращивание овощных культур на малообъемных parax в последнее десятилетие получило широкое распространение в мире. В скандинавских странах овощными культура ми, выращиваемыми по новой технологии, занято более 80% общей площади теплиц, а в Нидерландах - стране классической культуры земледелия на естественных почвах – более 50% (из 4000 га площади, занимаемой овощными культурами, более 2000 га переведено на малообъемные субстраты, преимущественно на минеральную вату). В пленочных теплицах тропических субтропических зон земного шара малообъемная технология также вытесняет старые способы выращивания.

Основной причиной такого широкого распространения этой технологии оказалась Высокая экономическая эффективность, получаемая как за счет повышения урожайности, так и вследствие значительной экономии ресурсов.

Культивирование овощей без использования почвы имеет ряд преимуществ, в отличие от традиционных технологий здесь абсолютно исключено применение любых сельскохозяйственных машин, необходимых для обработки почвы, а следовательно, и самих этих агротехнических элементов. Практически отсутствует необходимость в строгом чередовании культур, а также защите растений от сорняков. При строгом соблюдении мер санитарии беспочвенная культура позволяет отказаться от применения химических средств защиты от вредителей и болезней, то есть повысить качество и биологическую Чистоту овощной продукции. Большая часть операций при этой технологии автоматизирована, все это позволяет облегчить труд персонала и более экономно использовать трудовые ресурсы, качественно изменить характер сельскохозяйственного труда. Трудоемкость при этой технологии сокращается в среднем в 2-2,5 раза. Экономичность расхода воды позволяет применять эту технологию даже в аридных (засушливых) районах.

При культивировании овощей по данной технологии условия для выращивания и питания растений максимально выравниваются, что, в свою очередь, обеспечивает высокий уровень получения стандартной продукции. Не возникает здесь обычных при традиционном выращивании овощных культур проблем, связанных с кислотностью и агрохимическим составом почвы. Наконец, эта технология позволяет резко ускорить рост растений и увеличить их урожайность, так как физиологические процессы протекают в данном случае намного быстрее.

Характер роста, развития и даже внешний вид растений в условиях гидропоники значительно изменяются. Так, уже через 15 дней после посева растения томата достигают трехметровой высоты, что в 4,5 раза больше за этот же промежуток времени, чем при традиционном способе культивирования. Растения томатов, огурцов, дыни и баклажанов выглядят, как деревья.

Сахарный тростник, который в условиях тропиков в течение года достигает трех метровой высоты, на гидропонике вырастает до 6м за 7 мес.

“Беспочвенная” технология культивирования из-за высокой стоимости оборудования может быть экономически эффективной только при выращивании определенных видов овощей. К ним относятся плодовые овощи, продукция которых реализуется по высокой цене, и быстрорастущие листовые, зеленные и корнеплодные культуры, формирующие урожай в течение месяца. В связи с этим рекомендуется следующим образом планировать использование полезных площадей теплиц [Ким, 1999]:

66 % — Томаты и огурцы;

9 % — дыни; 22 % – зеленные культуры;

2 % — прочие культуры.

. 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 инертных минеральных субстратах (щебень, песок, керамзит и т. д.) с периодической подачей питательного раствора способом подтопления (субирригационная гидропонная культура). При этом растения выращиваются в герметичных лотках, стеллажах или поддонах, а раствор специальным насосом подается в группу стеллажей, а затем сливается снова в приемный бак. Общий объем субстрата примерно такой же, как и при грунтовой культуре. Сложность герметизации стеллажей и поддонов, необходимость устройства специальных баков большой емкости (40-50 м2 на теплицу площадью 1000 м?) и необходимость дезинфекции субстрата не позволили этому методу найти широкое распространение [Климов, 1992].

Значительно шире используется способ малообъемной гидропонной культуры. Сущность его заключается в том, что растения выращиваются в малом объеме (5-15 л) субстрата из минеральной ваты, верхового торфа или прессованных торфоплит с периодической подачей питательного раствора к каждому растению при помощи капельной системы.

Разновидностями Гидропонной куль туры являются различные методы чисто Водной безсубстратной культуры, при которых не требуется ежегодная дезинфекция или смена субстрата. Можно применять проточную одную культуру, при которой растения выращиваются в лотках, по дну которых постоянно циркулирует питательный раствор. Схема такой установки приведена на рис. 48. Тонкий слой раствора хорошо насыщается кислородом, что является основным требованием при водной культуре. Эта технология Гидропоники наиболее полно сочетается с техно логией выращивания рыбы в замкнутой по Воде установке.

По конструкции аквапонные установки можно подразделить на два типа: у одних в схеме водоподготовки имеется биофильтр или аэротенк, у других — его функцию выполняет так называемый растительный биофильтр.

 Схема проточной малообъемной установки

Рис. 48. Схема проточной малообъемной установки:1 - пластмассовые лотки; 2 — резервуар с питательным раствором; 3- насос; 4 — магистраль НЫЙ трубопровод; 5 — трубы для подачи питательного раствора; 6 — сливной желоб