В статье приведены системы аквапоники, выполненные из еврокубов. Еврокубом называется пластиковая емкость кубической формы или IBC (Intermediate Bulk Container — контейнер средней вместимости) объемом 1000 литра. Этот контейнер помещен в жесткий алюминиевый каркас и стоит на пластиковом или деревянном поддоне. Хотя существует множество схем аквапоники с использованием еврокубов, наиболее распространенная состоит из двух контейнеров, полученных путем разрезания еврокуба и металлического каркаса по верхней четверти его высоты. Верхняя часть или гидропонный модуль (250 литров) располагается на стойке поверх нижней и предназначена для выращивания растений. В центре неё находится сифон для периодического сливания всей воды в емкость с гидробионтами.

Сифон обеспечивает осушение субстрата и, следовательно, снабжение растений кислородом.

Распространение получили два типа автоматических сифонов

Первый тип состоит из внешней перфорированной ПВХ-трубы, предотвращающей утечку субстрата. Внутри неё располагается сливной стояк, заключенный в трубу большего диаметра с воздушным инжектором. Труба, покрывающая сливной стояк, наглухо закрыта сверху. Механизм действия этого сифона заключается в периодическом создании воздушной пробки на входе сливного стояка. К его недостаткам можно отнести загрязнение трубки инжектора, что приводит к ухудшению работы сифона.

Второй тип работает также, но не имеет отдельного воздушного инжектора. В трубе, закрывающей сливной стояк, проделаны прорези в основании. Через эти прорези засасывается воздух и образуется воздушная пробка, препятствующая дальнейшему сливу воды. Для создания эффективного сифона существуют некоторые хитрости. В частности, верхнюю часть сливного стояка можно сделать в виде воронки для более быстрого осушения гидропонного модуля.

Механизм ускорения водного потока основывается на принципе Бернулли, который гласит: «давление жидкости/газа снижается с увеличением скорости жидкости/газа». Высокоскоростной поток обладает низким давлением, а низкоскоростной, напротив, высоким давлением. Этот принцип используется для создания подъемной силы крыльев самолета. Крылья сделаны таким образом, чтобы поток воздуха проходил по его верхней части быстрее, чем по нижней. Таким образом, создается разница давлений и подъемная сила.

Эффект Бернулли приводит к раннему началу и более быстрому сливу воды, а также скорому прерыванию водного потока. Начало сливания воды инициируется сильным начальным потоком за счет принципа Бернулли и удлинением трубы сливного стояка. Прерывание слива и создание воздушной пробки инициируется сильным остаточным водным потоком за счет принципа Бернулли, несбалансированной формой столба воды снаружи сливного стояка (воронка шире и ближе подходит к покрывающей трубе, поэтому столб воды в месте стыка тоньше), удлинением трубы сливного стояка. В общем случае, чем шире будет воронка и больше длина трубы сливного стояка, тем проще будет происходить прерывания водного потока. В нижнем контейнере находится помпа, которая качает воду в гидропонный модуль.

На сегодняшний день аквапоника получила распространение, главным образом, в виде хозяйств по разведению гидробионтов. Интеграция выращивания рыбы и других водных организмов с гидропоникой позволяет снизить расходы на очистку воды. Растения активно используют для своего роста загрязнения, выделяемые водными животными, в частности, нитраты. В настоящий момент отсутствуют эффективные методы перевода нитратов в молекулярный азот. Реакторы для денитрификации дороги и сложны в обслуживании, и самым коротким путем снижения концентрации нитратов в системе с рециркуляцией воды являются водные подмены.

Распространению аквапоники с использованием еврокубов способствовали широкая доступность и дешевизна этих емкостей, возможность создания модульных конструкций. Тем не менее, еврокубы имеют недостатки, к их числу относится чувствительность в УФ-излучению и солнечному свету, тонкие стенки и необходимость тщательной промывки емкости.

Расположение и запуск аквапоники

Для быстрого развития растениям необходимо 4-6 часов находиться под солнцем. С другой стороны, рыбам солнечный свет не нужен и лучше, чтобы он вообще отсутствовал. Находящиеся на открытом воздухе еврокубы следует покрыть облицовочным материалом для защиты от солнца.

Наилучшим субстратом для гидропонного модуля является садовый или строительный керамзит с диаметром частиц 8-16 мм. Слишком мелкий керамзит препятствует поступлению кислорода, а слишком крупный дает маленькую площадь поверхности для роста бактерий. Кроме того, в грунте со слишком крупными частицами растениям сложно укорениться.

К любому участку емкости должен быть доступ. При этом в расчет берется будущий рост растений. Между отдельными кубами лучше оставлять промежуток в 70 см. Доступ должен быть и к рыбам.

Аквапоника на открытом воздухе должна находиться вдали от деревьев и кустарников во избежание загрязнения культуры.

Растения можно высаживать в виде ростков, углубляя в грунт, или семян, распределяя по поверхности. Корни ростков лучше промыть от почвы. Саженцы томата, огурцов, клубники будут прорастать и удлиняться, поэтому рекомендуется использовать различные опоры (вкапывать трубы, сетку).

Какие растения выращивать в аквапонике ?

В любой системе будут расти следующие виды: листовой салат, репа, кудрявая капуста, свекла, руккола, базилик, мята, жеруха обыкновенная, лук скорода, большинство домашних декоративных растений.

Растения, предъявляющие повышенные требования к питанию и развивающиеся только в системе с высокой плотностью посадки рыбы, т.е. высокой органической нагрузкой: томат (помидорчики), перец, огурцы, горох, бобы, тыква, броколли, цветная капуста, кочанная капуста.

Интересное исследование провели американские специалисты из Гавайского университета в Маноас. Они выращивали по отдельности репу и томат в двух одинаковых системах аквапоники (www2.hawaii.edu/~khanal/aquaponics/design.html). В течение 140 дней регистрировалась и оценивалась степень утилизации NO2, NO3 и общего аммонийного азота (TAN). Каждая система имела овальный бассейн объемом 314 литра для выращивания Нильской тиляпии (Oreochromis niloticus) (плотность посадки 15-25 г/л; изначально в каждой системе 6 кг рыбы, в конце — 10.5 кг для томата и 9 кг для репы). Вода в бассейнах аэрировалась.

Гидропонный модуль каждой системы имел объем 370 литров. Растения располагались на плавучем плотике, покрывающим всю площадь контейнера. Корни растений постоянно находились в воде. Наполнитель и механизм периодического наполнения и слива не использовался. Перед попаданием к растениям вода проходила очистку от взвешенных твердых частиц в фильтре механической очистки (18.5 литровое, закрытое ведро с бионаполнителем).

Общий уровень утилизации азота:
(1) Аквапоника с томатом: 42.2%;
(2) Аквапоника с репой: 33.5%.

На основе полученных результатов исследователи пришли к следующим выводам:
(1) Аквапоника повышает эффективность утилизации азота.
(2) В качестве гидропонной культуры лучше использовать томат, чем репу.
(3) Аквапоника имеет более низкую концентрацию нитратов, главным образом, благодаря впитывания их растениями.

Возможно, при использовании наполнителя в гидропонике можно было бы добиться лучших показателей утилизации азотсодержащих соединений.

Плотность посадки рыб

На 500 литров гидропонного модуля рекомендуется выращивать 20-25 особей (тиляпия, карп). Таким образом, в системе из одного еврокуба, включающей 250 литров гидропоники, могут развиваться 10-12 особей.

Тем не менее, точная плотность посадки зависит от кормления, доступности кислорода, температуры и вида рыб.

Неприятности

Не лишне будет отметить важность аэрации емкости с рыбой и наличия генератора на случай отключения электричества.

В редких случаях, при использовании рыбьих кормов, отличных от коммерческих, растения ощущают недостаток питательных веществ (подробнее https://aquavitro.org/desyat-principov-raboty-s-sistemami-akvaponiki/). Как правило, отмечается нехватка Fe, Ca, Zn, Mg и Mn. Недостаток зависит от источника воды, pH в системе и может быть восполнено без ущерба рыб и бактерий. Проблему можно решить добавлением экстракта морских водорослей.

Адекватный pH системы представляет собой компромисс между запросами растений и бактерий. Растения предпочитают низкое значение pH, тогда как нитрифицирующие бактерии pH около 7.5. В большинстве систем аквапоники pH составляет 6.8-7.2.

При дыхании растений и рыб увеличивается содержание углекислого газа и повышается кислотность. В среду можно регулировать внесением KOH, CaOH, лимонной и азотной кислоты в зависимости от необходимого уровня pH.