Аквапоника. Посещение фермы

• Tutorial

Всем привет. Как-то на просторах Интернета мне попался интересный американский проект. Суть проекта в том, что можно выращивать различные агрокультуры, используя не почву, а, так сказать, симбиоз рыб с растениями. Получается замкнутый цикл. Вы кормите и выращиваете рыб, их продукты жизнедеятельности, растворённые в воде, являются питательной средой для растений. А эти растения, получая питательные вещества для роста из воды, очищают её. Весь процесс повторяется по кругу. Данный метод называется «аквапоника».

Вдохновленный данным проектом, я решил создать нечто подобное, но уже с применением микроконтроллера. По сути, я хотел автоматизировать весь процесс – именно автоматизация, по большому счёту, меня и привлекала. Определившись, что буду выращивать клубнику, я начал конструировать саму установку

Кратко рассмотрим некоторые конструктивные моменты

Подобрать подходящее освещение для клубники оказалось непростым делом. Мне хотелось использовать светодиоды, но, погуглив в Интернете, я выяснил, что любые светодиоды не подойдут. Они должны быть с определенными спектром и длиной волны. Для нормального роста растений спектр свечения должен быть смешанным и состоять из красных и синих светодиодов. В принципе, они так и называются – светодиоды для растений. Например такие
Затем возник вопрос: а какое количество светодиодов нужно? Не найдя чёткой информации по этому вопросу, я остановился на покупке одноваттных светодиодов – пяти красных и пяти синих. Ввиду ограниченного бюджета, светодиоды приобрел без радиатора. Но, учитывая то, что они работают продолжительное время, нужно позаботиться об их охлаждении. Поэтому радиаторы я самостоятельно изготовил из алюминиевого листа, к которому прикрутил медные полоски.

Поскольку аквариум с фильтром у меня уже был, то я решил немного модернизировать автоматику для аквариума, и собрать автоматическую кормушку для рыб из доступных материалов. Шириной зазора перегородки, которая размещалась в корпусе, спаянном из фольгированного текстолита (55 х 55 х 10), регулировалась доза корма. Чтобы контролировать количество корма в кормушке, требовалась прозрачная крышка. Материалом для неё послужил корпус из завалявшегося подкассетника, но можно использовать и тонкое оргстекло.

Для подачи дозированной порции в аквариум был приспособлен шаговый двигатель из старого сидирома. Для контроля перемещения шагового двигателя я установил концевой выключатель с «лыжей». Так как в данном проекте всем процессом будет управлять микроконтроллер, то именно на него я возложил функцию управления этим девайсом. Время кормления было фиксированным, корм подавался рыбам два раза в сутки, утром в 8.00 и вечером в 18.00.Кормушка получилась вместительная, корма хватает на месяц без дозаправки корма. Это, пожалуй, единственное, что в процессе эксплуатации аквапоники не пришлось изменять.

Для аквапоники был выбран метод периодической затопляемости. Он подразумевает использование насоса для подачи воды в установку. Покупать специально какой-то насос мне не хотелось, поэтому взял аквариумный фильтр. Он отлично подходил для этой цели, не потребовалось даже никаких переделок – надел на фильтр гибкий шланг, и всё. Мало того, что сам аквариумный фильтр очищал воду от крупного мусора, он ещё и отлично подавал воду на небольшую высоту. Для контроля уровня поданной воды я использовал два медных электрода, изготовленных из медной проволоки (в процессе работы это оказалось не лучшим вариантом, потому что они окислялись). Естественно, всем процессом управлял микроконтроллер.

Более наглядную работу аквапоники и электронного блока управления на микроконтроллере можно посмотреть в данном видео.

Немного не по теме : рассмотрим некоторые проблемы, которые возникли в процессе эксплуатации аквапоники.

Эксперименты над светодиодным освещением

После двух месяцев роста клубники возникли проблемы. Я заметил, что её листья становились скорее белыми, чем зелёными. Перелопатив массу информации, я выяснил, что возможная причина заключается в нехватке питательных элементов в воде, необходимых для формирования правильного роста. Какую-либо химию добавлять не хотел. Поэтому принял простое решение – увеличить количество рыб, так как больше рыб выработают больше продуктов жизнедеятельности.

По истечении месяца положительного результата не наблюдалось, листья по-прежнему оставались бледно-зелёные. Но зато начала обильно плодоносить клубника.

Я стал экспериментировать с освещением, спустя некоторое время после того, как я убрал два красных светодиодов, листья клубники стали зеленые. Сейчас соотношение светодиодов составляет пять синих и три красных.

Плодоношение

Программа на микроконтроллер и сама схема постоянно меняются. Казавшийся с самого начала относительно простой проект перерос в серьёзное устройство с применением микроконтроллера. Сейчас в процессе изготовления – новая установка, значительно большего размера, наворотов там также больше. Всё в проводах, датчиках и различных дозаторах.

P.C. Если данная тема на просторах хабра получит отзыв, то буду продолжать писать статьи на данную тему .

Как известно, гидропоника имеет массу достоинств. Но у неё есть один маленький недостаток, а именно, ручное внесение удобрений. В связи с этим, при неправильном внесении удобрений, можно отхватить проблем как с дозировками, так с качеством урожая, если все же получится довести ситуацию до урожая.

Так вот, многим аквапоника видится решением проблемы с кормлением растений. По сути, аквапоника, это тоже самое, что и гидропоника, только разница в том, что в системе аквапоника, не применяется никакой химии, а в качестве удобрений используется натуральный продукт – продукты жизнедеятельности рыб.

Аквапоника. Симбиоз животного и растительного мира

В процессе своей жизнедеятельности рыбы выделяют в воду большое количество аммиака. Аммиак опасен для рыб, но бактерии, которые селятся в субстрате (керамзит, гравий и т.д.), перерабатывают аммиак в менее безопасный нитрит, а нитриты бактерии перерабатывают в нитрат. Нитрат в свою очередь потребляется растениями, обеспечивая рыбам чистую воду. Вот такой симбиоз получается. И вам теперь не надо будет вносить различные химикаты, а нужно просто периодически кормить рыбу.

Если у вас уже есть гидропонная система, то вам всего, лишь нужно увеличить объем резервуара и запустить рыб. Это ведь вариант уличной аквпоники, так что, если у вас на саду, есть небольшой пруд на участке, то вам достаточно вместо внешнего фильтра использовать фитофильтр т.е. данную систему аквапоники и получать двойную пользу (чистую воду для рыб и хороший урожай овощей).

Для примера приведу один из вариантов создания аквапоники своими руками из б/у еврокубов, но разумеется можно выкопать пруд на своем участке или использовать другие емкости (старая ванная, бочки и т.д.).

Еврокуб, вместе с ребрами жесткости разрезается болгаркой на две части, причём для рыб будем использовать 2/3 или 3/4 емкости, а для растений оставим 1/3 или 1/4 емкости.

Для удобства посадки растений и предотвращения нагрева воды в жаркую погоду, нижние емкости можно вкопать в землю.

Поскольку рыбам хорошее освещение не нужно, емкость для растений устанавливаем непосредственно над емкостью для рыб, и оставляем небольшую щель для кормежки и вылова рыбы.

В емкости для растений устанавливаем систему автоматического наполнения-осушения. На практике это делается из нескольких трубок. Тонкая трубка на 3/4 с раструбом (воронкой на конце) для слива. Труба с заглушкой для обеспечения эффекта сифона. И сетчатое ограждение (канализационная труба с множеством отверстий), чтобы субстрат не попал в слив.

Принцип действия такой системы заключается в следующем: при наполнении емкости до верхней точки трубы с заглушкой (помпа при этом работает постоянно), вода за пару минут полностью сольется в нижний резервуар, тем самым обеспечивая рыбам и корням растений кислород. Затем помпа за 20-30 мин. наполнит резервуар заново, и процесс повторится.

В качестве субстрата, как говорил ранее можно использовать керамзит или гравий. Однако хочу напомнить, что строительный керамзит содержит множество отложений солей, из-за которых происходит сдвиг PH воды в щелочную среду. Для этого керамзит целесообразно вымачивать в соляной кислоте, серной или фосфорной кислоте.

Системы Аквапоники все больше и больше начинают пользоваться спросом во всем мире, так как имеют большой потенциал для решения множества проблем возникающих в современном сельском хозяйстве и аквакультуре. Майк Николас представляет новую и инновационную систему коммерческой аквапоники, которая сочетает в себе две системы в одной.

Ник Сэвид с урожаем базилика и бассейнами с рыбой на заднем фоне.

Совсем недавно я остановился на несколько дней в Альберте, Канада, что бы встретиться с доктором Ник Сэвидом. Он является руководителем научно-исследовательского тепличного комплекса, где ведутся исследования и ищут новые инновационные решения для выращивания сельскохозяйственных культур, там же мне рассказали, что в этот проект было вложено $15 миллионов долларов и в ближайшие 12 месяцев будет построен еще один такой же комплекс для исследований. Ник Сэвид рассказал, что основываясь на опыте Джима Реккой, ему удалось значительно улучшить свой проект строящегося аквакомплекса, он внес несколько изменений и благодаря им его ферма стала намного производительней и надежней, чем была у Джима. К слову сказать, Джим Реккой является первым разработчиком подобной системы.

Сильная аэрация в системе создает течение.

Благодаря новшествам, которые сделал Ник, пространство в дорогостоящих оранжереях стали использоваться еще более эффективно, все водоемы были соединены одним большим бассейном, таким образом им удалось покончить со всевозможными трубами с маленькими отверстиями, насосами, аэрационными шлангами, которые тянулись по всей теплице.

Базилик, корневая система.

В новом проекте он улучшил качество воды, рабочее пространство, эффективность труда, убрал химикаты, в том числе и пестициды, улучшил фильтры и регуляторы pH. Все новые компоненты были объединены в одну систему, под названием Биофлок, которая основан на технологии Geotube. Geotube система, которая позволяет отделить твердые и крупные частицы от воды. После такой процедуры очищенная вода может быть возвращена назад в систему, вместо того, чтобы циркулировать по системе с твердыми частицами как было в прошлых проектах.Твердые частицы оседают в контейнере Geotube, где постепенно разлагаются и распадаются на безопасные элементы благодаря процессам брожения, которые происходят внутри контейнера. Он понял, что если удаленные твердые частицы из воды по технологии GeoTube хранить в этом же контейнере, то благодаря им во всей системе увеличивается количество питательных веществ. В результате эффективность использованной схемы питания близка к 100 %. Другими словами, он впервые создал самостоятельную рециркуляционную систему, которая перерабатывает все органические вещества входящие в корм для рыб и растений.

Теплица выращивающая базилик в бассейнах с рыбой.

Бактерии являются ключом к здоровой системе и согласно заметкам доктора Сэвида на ферме, где используется аквапоника, можно вырастить урожай равный 70% урожая обычного гидропонного комплекса, но в году может быть два урожая, которые будут выше на 30-40 % чем полученные урожаи в обычных комплексах, где используется простая гидропоника. Такие хорошие результаты- это заслуга микроорганизмов в системе, которым требуется около года для формирования правильного баланса.

Аквапоника в Нидерландах

Совсем недавно посетил в Нидерландах, в городе Bleiswijk, новый усовершенствованный тепличный комплекс, целью визита прежде всего была возможность пообщаться и лично познакомиться с Вилем Кеммерс, директором и руководителем проекта EcoFutura (другое название аэропоники) и с Пимом Вильгельмом, аквабиологом.

Рыба и помидоры — Bleiswijk, Нидерланды.

Проект по выращиванию Рыбы и Томатов является самым крупным в Нидерландах, таким он и должен быть, ведь он поддерживается самыми крупными игроками в этой промышленности. Садки для рыбы расположены в теплице под полом, на котором растут помидоры на минеральной вате Grodan. Это и в правду очень сложный проект, с полной рециркуляционной системой, так как питательный раствор для растений берется из аквариума, затем вода стерилизуется ультрафиолетовым светом и перед тем как подать раствор помидорам проверяется его минерализация и уровень pH, затем он корректируется, и только потом – готовый полноценный раствор подается растениям. Подобным образом удаляется часть органических отходов. Дренаж с матов возвращается в садки с рыбой, но перед тем как туда попасть, вода снова проходит процесс корректировки, увеличивается pH до уровня необходимого рыбе.

Одна из трудностей использования аквапоники- это необходимость обеспечения сельскохозяйственных культур, таких как помидоры, оптимальным количеством солей в растворе(приблизительно 3.5 mS), для того что бы можно было гарантировать высококачественный урожай овощей в середины зимы. Раствор, который поступает непосредственно из бассейна с рыбой, обычно, имеет очень низкую минерализацию, но в глубоководных системах это не столь важно, так как питательный раствор течет по корням растений и сельскохозяйственные культуры в состоянии поглотить необходимое им количество питательных веществ, однако с помидорами ситуация другая, цель состоит в том, чтобы использовать минерализацию для управления развитием и качеством плодов, а это сделать, используя глубоководную систему в комплексе, где используют аквапонику, очень трудно.

Для того, что бы иметь возможность контролировать концентрацию раствора для использования его в системе гидропоники на матах из минеральной ваты или матов из кокосового волокна с высокой минерализацией и иметь возможность вернуть отработанный раствор обратно в бассейны с рыбой, необходимо использовать фильтр с обратным осмосом.

Аквапоника в Канаде становится все более популярной и все чаще используется как инструмент для обучения. Многие школы приобрели мини установки аквапоники и используют их для исследований и обучения. Все это демонстрируется школьникам и студентам для того, что бы они поняли простые принципы экологии и биологии.

Аквапоника против органики

К сожалению, большинство руководителей сегодняшних тепличных хозяйств все еще не доверительно относятся к аквапонике. Их главный аргумент — то, что это неестественно, потому что растения выращиваются без почвы. Это очень странный и не обоснованный аргумент, потому, что данная система является самой безвредной для окружающей среды из всех существующих на данный момент, так же эта система система самая эффективная по использованию воды. Как ни крути, выращивание в почве не так эффективно и экологично, как выращивание на аквапонике!

В любом случае, из чего состоит почва? В основном это:
твердые частицы (например, песок, ил, глина)
органические вещества
микроорганизмы
вода
газ (кислород, CO2 и т.д.).

Аквапоника – это система, которая включает все выше перечислено, ну конечно кроме твердых частиц, а если чего-то не хватает или какого-то вещества мало, то его легко добавить!
Кстати говоря, теплица, которая выращивает растения на почве собирает примерно 60% урожая простой гидропонной теплицы. В Канаде, доступна возможность сертификации продукции выращенной методом аквапоники при условии, что в качестве субстрата использовались кокоматы!

Переведено и подготовлено к публикации администрацией ресурса сайт

Обсудим один из интересных способов ведения сельского хозяйства - аквапонику. Он представляет из себя симбиоз гидропоники и аквакультуры.

Поговорим о таком пока экзотическом для нашей страны способе ведения сельского хозяйства, как аквапоника. Это соединение двух направлений - гидропоники и аквакультуры, которое сейчас активно развивается в самых разных странах. Причём применить принципы аквапоники вы можете даже дома.

Аквапоника

Гидропоника, как гласит Википедия - это выращивание растений без почвы, непосредственно в воде. Аквакультура, в свою очередь - это выращивание улиток, раков, креветок, рыб, то есть водных животных. Что будет, если их объединить? Получится аквапоника - симбиоз, особая экосистема, где водные жители растут вместе с привычными всем нам сельскохозяйственными растениями. Причём они помогают друг другу.

Как? Всё просто. В процессе жизнедеятельности рыб и других водных обитателей в воде появляются отходы - углекислый газ, калийные, азотистые, фосфорные соединения. Для самих подводных жителей эти вещества вредны, вот почему нужно достаточно часто менять воду в аквариуме, ставить фильтры.

Но для растений эти вещества полезны, ведь побочные продукты жизнедеятельности рыб при воздействии азотфиксирующих бактерий превращаются в нитриты и нитраты. А мы помним, что они растениям нужны для активного роста. Таким образом, растения получают питание в виде отходов жизнедеятельности и попутно утилизируют их, а к рыбам возвращается уже очищенная вода.

Все довольны - рыбы, растения и хозяева, которые могут одновременно выращивать, например, золотых рыбок вместе с комнатными растениями, карпов с томатами, а салат - с окунем. Преимущества такого варианта ведения сельского хозяйства оценили ещё ацтеки, выращивавшие овощи на искусственных плавучих островах, прямо в озёрах. Использовали такую практику и китайцы, на заливных рисовых полях которых водилось много рыбы.

Сейчас уже есть научные трактаты по аквапонике, этот вариант выращивания продуктов питания выходит на новый уровень. Однако нас больше интересует, как можно воспользоваться такой технологией у себя дома.

Как видим на фото, самый простой вариант применения принципов аквапоники - сделанный своими руками пенопластовый плот с отверстиями для зелёного лука, плавающий в мини-пруду с рыбами. Очень просто. А лук будет расти лучше, чем на окне в кухне.

В домашних условиях часто используют обычные аквариумы с рыбками, поверх которых ставят систему гидропоники. Как видим на фото, вовсе без грунта дело не обходится. Растения высаживаются в специальные лунки, ёмкости, куда насыпается твёрдый носитель - чаще всего керамзит, гравий, галька, щебень, вермикулит.

Принципиальная схема аквапоники

Конечно, чтобы заняться аквапоникой у себя дома, можно купить готовый комплект - аквариум с системой гидропоники. Такой комплекс уже включает всё необходимое для выращивания комнатных растений вместе с рыбками. А можно попробовать сделать всё своими руками. Типичная система аквапоники будет включать в себя:

1. Непосредственно ёмкость для рыб, где они будут кормиться и расти. Это может быть бак, аквариум, пластиковый контейнер, даже старая ванна.
2. Отстойник. Это агрегат, необходимый для вылавливания остатков корма для рыб, мелких частиц, отделившейся биоплёнки.
3. Биофильтр. В этом месте нитрифицирующие бактерии смогут перерабатывать отходы жизнедеятельности рыб, превращая вредный для них аммиак в нитраты.
4. Гидропонная система для растений - ёмкость с твёрдым наполнителем или без него.
5. Поддон. Сюда будет поступать уже использованная растениями вода, которая затем вновь отправляется в бак с рыбой.

Так как система аквапоники основана на рециркуляции воды, отходов очень мало, это экологически чистый способ получать овощи и зелень.

По данной технологии можно выращивать салаты, землянику и клубнику, базилик, пастернак, лук, кольраби, томаты, перец, редьку. Рыба разводится, конечно, пресноводная, популярны телапия, баррамунди, разные виды окуня, треска Мюррей, сом, синежаберный солнечник.

Важный вопрос - сколько рыбы и растений должна содержать сбалансированная система аквапоники? Если брать за расчёт количество корма для рыб, то на 1 квадратный метр системы гидропоники для растений должно приходиться не больше 100 граммов. Например, если каждый день вы даёте рыбам 1 килограмм корма, то площадь участка с растениями может составлять 10 квадратных метров.

Есть другой показатель - на 3,8 литра воды должно приходиться 0,23–0,45 килограмма рыбы. Какой способ подсчёта оптимального числа участников системы аквапоники выбрать - решать вам. Многие фермеры приходят к этому уже на основании своего опыта.

Очень важно обеспечить качественную аэрацию воды в ёмкости с водными обитателями, контролировать уровень pH, стабильно кормить рыбу, сохраняя постоянство, график подачи и количество корма, вовремя удалять твёрдые отходы. Кроме того, помните, что если вы заменяете взрослую рыбу на мальков, количество использующегося корма резко снизится, то есть растения начнут получать меньше питательных веществ.

В целом аквапоника подразумевает наличие знаний сразу в двух отраслях - фермерстве и рыбоводстве. опубликовано

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта .