Аквапоника представляет собой интеграцию аквакультуры и гидропоники, беспочвенной системы для выращивания культур растений. В сообществе, занимающимся исследованием аквакультуры в рециркуляционных системах, идея создания аквапоники возникла в середине 1970-х годов (Lewis et al., 1978, Naegel, 1977, Sneed et al., 1975). В работах авторов съедобные растения использовались для удаления загрязнений из УЗВ. На сегодня, коммерческий сектор аквапоники существует в контроллируемой среде оранжерей, либо на открытом воздухе в регионах с теплым климатом.

В немногочисленных исследованиях измерена продуктивность экспериментальных проектов (Rakocy, 2012, Rakocy et al., 2006, Watten and Busch, 1984) и в 2013 году Министерство сельского хозяйства США приступило к сбору данных о продуктивности аквапоники в рамках переписи сельских хозяйств. В последний раз перепись проводилась в 2006 году (USDA, 2006). Результаты, полученные в экспериментальных условиях, и другие факторы, в частности, интерес к устойчивой культуре и проиводству вблизи городских центров, стимулировали интерес и развитие маленькой индустрии аквапоники. Однако в коммерческом секторе было проведено мало исследовательских работ.

Авторы данной работы (David C. Love, Jillian P. Frya, Ximin Lic, Elizabeth S. Hill, Laura Genello, Ken Semmens, Richard E. Thompson), опубликованной в январе 2015 года в журнале «Aquaculture» под названием «Commercial aquaponics production and profitability: Findings from an international survey», провели интернет опрос по методике, описанной ранее (Love et al., 2014).

С 25 июня 2013 года по 1 октября 2013 года было собрано 1084 полных ответа. Основные результаты от опроса всей популяции (преимущественно садоводы любители, педагоги, персонал некоммерческих и коммерческих организаций) опубликован и в других работах (Love et al., 2014). Участники опроса, которые за последние 12 месяцев покупали продукты, выращенные на аквапонике, получали дополнительные вопросы. Данные дополнительного опроса также представлены в этой статье.

Статистический анализ данных

Данные опроса из программы (Qualtrics, Provo, UT, USA) экпортировались и анализировались в Excel (Microsoft, Redmond, WA, USA), STATA (StataCorp, College Station, TX, USA) и Prism (v5, GraphPad, La Jolla, CA, USA). Для сравнения средних значений двух групп факторов, таких как размер фермы и объем аквакултуры. Для сравнения трех и более групп, когда данные не соответствуют нормальному распределению, применялся тест Kruskal–Wallis, и тест Dunn для множественного сравнения между группами.

Кроме того, для определения факторов, связанных с рентабельностью производства, использовались модели многовариантной логистической регрессии. Регрессия расчитывалась за последние 12 месяцев и имела бинарный исход.

---

С помощью метода бинарной логистической регрессии можно исследовать зависимость дихотомических переменных (бинарных, имеющих лишь два возможных значения) от независимых переменных, имеющих любой вид шкалы.

Как правило, в случае с дихотомическими переменными речь идёт о некотором событии, которое может произойти или не произойти; бинарная логистическая регрессия в таком случае рассчитывает вероятность наступления события в зависимости от значений независимых переменных.

---

Эти регрессивные модели контроллировались для возможной корреляции кластеров. Корреляция оценивалась по робастным ошибкам средней и делила респондентов на кластеры по странам. К этим кластерам относились: 1. США и Канада, 2. Латинская Америка(включая Мексику) и Карибы, 3. Азия, 4. Австралия и Новая Зеландия, 5. Европа и 6. Африка.

Результаты и обсуждение

Ответы на опрос и основы

257 участников опроса удовлетворили всем критериям, включенным в исследование. 95 респондентов продавали лишь рыбу и растения, выращенные в аквапонике, 69 респондентов торговали оборудованием, связанным с аквапоникой, и предлагали свои услуги, 93 респондента занимались продажей аквапонной рыбы и растений, а также предлагали оборудование и оказывали услуги. Всего 188 респондентов торговали рыбой и растениями, которых авторы работы причислили к «коммерческому сектору». Всего 162 респондента предлагали товары аквапоники и услуги, включая поставку оборудования, консультации по строительству систем, проведение семинаров и экскурсий.

Демография

Возраст респондентов составлял от 18 до 72 лет, в среднем 47±13 лет. Большинство респондентов были мужчинами (77%). Большинство участников (93%) имели высшее образование и более четверти (27%) имели ученую степень. Медиана начала занятий аквапоникой приходилась на 2010 год. Менее 10% респондентов практиковали аквапонику в течение 10 и более лет. Данные указывают на то, что коммерческая аквапоника развивается, но пока недостаточно практического опыта у производителей.

Значительная часть респондентов (81%; n = 198) проживают в США. Стоит учесть, что опрос проводился для англоязычных граждан. В Австралии проживало 5% (n = 12) респондентов, в Канаде — 4% (n = 10), в Великобритании 1% (n = 3), на Филлипинах 1% (n = 2). Единичные ответы зарегистрированы в 18 других стран (Белиз, Бразилия, Китай, Гана, Венгрия, Индия, Израиль, Италия, Япония, Малайзия, Мальта, Маврикий, Оман, Португалия, Южная Африка, Тринидад, Теркс и Кайкос, и Уганда).

Примерно половина (49%) участников опроса занимали руководящие должности на предприятиях (владельцы, операторы, исполнительный директор). Остальные являлись менеджерами, педагогами, консультантами и работниками. Во избежании дублирования данных, авторы исследования брали ответы одной персоны с каждого предприятия.

Расположение предприятий

Различные виды рыб и растений имеют специфические требования к факторам окружающей среды, и многие респонденты (46%) использовали специфические схемы производства. Наиболее популярными при ведении аквапоники были оранжереи. Примерно 41% респондентов использовали оранжереи в комбинации с другим расположением растений и культивируемой рыбы. 31% респондентов использовали оранжереи (31%) и 4% практиковали культивирование на крыше. Эти данные согласуются с производителями аквапонных систем, которые долгое время адаптировали выращивание культур растений в оранжереях (Dalrymple, 1973).

74% коммерческих производителя владели землей, на которой располагалось их хозяйство и у 39% опрошенных на этой земле также располагалось их жилище.

Расположение	% респондентов (n = 183)
Оранжерея	31
Вне помещения	15
Оранжерея, внутри помещения	13
Оранжерея, вне помещения	13
Оранжерея, вне помещения, внутри помещения	9
Внутри помещения	7
Вне помещения, внутри помещения	4
Оранжерея, вне помещения, на крыше, внутри помещения	2
Оранжерея, на крыше, внутри помещения	2
Оранжерея, на крыше	1
Вне помещения, на крыше	1

В таблице обозначено общее число респондентов и расположение аквапоники

Конструкция аквапоники

Аквапонные системы преимущественно разрабатывались самими респондентами. 71% коммерческих производителей строили систему сами и остальные 29% — нанимали консультантов и/или покупали специальное оборудование. В будущем, коммерческие системы станут крупнее и сложнее, поэтому роль инженеров и консультантов будет возрастать.

Коммерческие производители использовали различные методы выращивания растений в аквапонике. Кратко, корневая система крепилась к полистиролу или другому материалу для придания плавучести в емкости глубиной 0.2-0.4 метра. Растения помещались в горшки, которые, в свою очередь, помещались в отверстия плотов. Грунт включал беспочвенный субстрат, например, керамзит или вспученный глинистый сланец. Периодически субстрат омывался водой и осушался. Капиллярное ложе похоже на беспочвенный субстрат, но оно наполнено впитывающим влагу материалом, например, кокосовыми волокнами. По технологии питательных пленок вода распыляется или омывает корни растений, помещенных в желоба или лотки. Вертикальные колонны имеют схожий принцип, за исключением того, что растения развиваются на вертикальных желобах или лотках. Голландские горшки представляют собой контейнеры с растениями и беспочвенной средой, которые периодически наполняют водой.

Более 2/3 респондентов (69%) использовали комбинацию из двух и более методов, и более 1/3 респондентов (34%)использовали комбинацию из трех и более методов. Чаще всего (в 26% случаев) совмещались плоты и субстратное ложе. Среди коммерческих производителей порядок от наиболее до наименее используемого метода культивирования был следующим: плоты (77%), субстратное ложе (76%), технология питательных пленок (29%), вертикальные колонны (29%), капиллярное ложе (6%) и голландские горшки (5%). Методы культивирования обычно отличались от методов, используемых в гидропонике (Jones, 2005; Tyson et al., 2009).

Метод гидропоники	% респондентов (n=186)
Плот, субстратное ложе	26
Плот	14
Субстратное ложе	13
Плот, субстратное ложе, технология питательных пленок	10
Плот, субстратное ложе, технология питательных пленок, вертикальные колонны	9
Плот, субстратное ложе, вертикальные колонны	8
Плот, технология питательных пленок	3
Субстратное ложе, вертикальные колонны	3
Вертикальные колонны	3
Плот, субстратное ложе, технология питательных пленок, вертикальные колонны, капиллярное ложе	2
другие комбинации	10

В таблице обозначено общее число респондентов и методы культивирования, используемые ими

В хозяйстве 43% респондентов использовали дополнительное освещение для выращивания культур. Некоторые хозяйства (45%) выращивали и разводили собственную рыбу в молявочниках. Для предотвращения порчи продукции важно иметь холодильные камеры. Однако половина коммерческих производителей не имела их на месте. Недавний опрос показал, что среди мелких и средних производителей сельскохозяйственной продукции в США 18% не охлаждают продукцию (Harrison et al., 2013).

Несколько вопросов было посвящего безопасности продуктов аквапоники. 11% респондентов не имеют ванных комнат на местах. Это значение намного ниже по сравнению с мелкими и средними производителями сельскохозяйственной продукции, которые в 33% случаев не имеют ванной комнаты и умывальников для мытья рук. Среди коммерческих производителей продукции аквапоники в 38% случаев отсутствует план обеспечения безопасности продуктов. Это указывает на недостаток знаний в области гигиены и профилактики возникновения заболеваний.

Размер аквапонных хозяйств

По результатам данного опроса коммерческие производители располагали гораздо б’ольшими площадями и объемами систем, чем респонденты, занимающиеся только продажей материалов и услуг. Общий размер всех хозяйств составил 8.6 га, а объем — 9.8 млн.литров воды. 145 из 188 коммерческих производителей проживают в США. Они используют 7.8 га земли для постройки систем аквапоники, объем которой 9.6 млн.литров воды. Средняя площадь хозяйства в США составляет 0.01 га, а объем — 10300 литра. Для сравнения, производство на гидропонике во Флориде в 2004 использовало 29.8 га (Tyson et al., 2009), что значительно больше, чем общая площадь земель аквапоники.

На графике A продемонстрирована связь между объемом (log10 литров) и площадью (log10 m2).

Полученные сведения можно сравнить с результатами переписи сельских хозяйств в США 2005 года, в частности, долей аквакультурных хозяйств. В 2005 году средний объем рециркуляционных аквакультурных систем был практически идентичен объему систем аквапоники (10209 против 10300) (USDA, 2006). Перепись включила 415 аквакультурных хохяйств с рецируляцией воды в 45 штатах. По результатам этого опроса удалось собрать данные о 145 коммерческих производителях из 38 штатов. Аквапоника может практиковаться с вовлечением методов аквакультуры в условиях рециркуляции. Однако полученные популяционные данные по аквапонике мало пересекаются с данными по аквакультуре. Лишь 13% коммерческих производителей начали заниматься аквапоникой ранее или в период 2005 года. Дополнительно, можно провести сравнение с аквакультурой в недавно опубликованной переписи от 2013 года. В ней зафиксировано 71 ферма с аквапоникой.

Занятость

Согласно опросу, за последние 12 месяцев в сфере был задействовано всего 538 рабочих на полный рабочий день и 242 рабочих на частичную занятость. В среднем, рабочий персонал одной фермы включал 1-2 рабочих на полный день и 1,5 рабочего на частичную занятость. Предприятия, предоставляющие материалы и сервис, имели мало рабочих по сравнению с предприятиями, которые выращивали растения и рыбу. В тоже время, больше всего рабочих было у предприятий, которые занимались продажей материалов и услуг, а также выращивали продукцию на собственных площадях. Было зарегистрировано большое число неоплачиваемой рабочей силы (n = 1720), семейный подряд, когда на одну ферму приходилось 6 рабочих. Продажа рыбы, растений, услуг и материалов вовлекала столько же неоплачиваемой рабочей силы, сколько продажа рыбы и растений. С другой стороны, сектор по продаже исключительно услуг и материалов имел гораздо меньше неоплачиваемой рабочей силы, чем озвученные выше сектора.

Согласно переписи от 2005 года в американской аквакультуре с рециркуляцией воды задействовано в 1105 хозяйствах — 5600 рабочих на полный день, в 1789 хозяйствах — 4800 рабочих на неполную занятость и 3600 неоплачиваемых рабочих из 1935 хозяйств (в основном, семейный подряд) (USDA, 2006). Доля работников ферм с аквапоникой в этой переписи, вероятно, незначительна.

Производство

В среднем, каждый респондент занимается выращиванием двух видов животных и 30% респондентов выращивают три и более видов гидробионтов. Чаще всего культивируют тиляпию ( Tilapia spp., 69% опрошенных), декоративные виды рыб (43%), сомов (отряд Siluriformes, 25%), других гидробионтов (18%), окуня ( Perca spp., 16%), Синежаберного солнечника ( Lepomis macrochirus, 15%), форель ( Oncorhynchus spp., Salmo spp., Salvenlius spp., 10%), и форелевых окуней ( Micropterus spp., Morone spp., 7%).

Категория «другие гидробионты» включает креветок, Пильчатых креветок (подотряд Dendrobranchiata), раков (семейство Astacoidea и Parastacoidea), пескарей, карпов (Cyprinidae), паку ( Colossoma spp., Piaractus spp., etc.), Баррамунди (Lates calcarifer), пангасиуса (Pangasius) и других рыб. Выращивание аквариумных видов рыб было в два раза больше на предпритиях, которые занимались продажами материалов и услуг, чем в случае предприятий, которые продавали рыбу и растения.

Коммерческие производители предоставили информацию о выращенных растениях и животных за последние 12 месяцев. Медиана по количеству выовленной рыбы составила от 23 до 45 кг/год. Около 24% респондентов вообще не собирало рыбу и растения последние 12 месяцев, потому что только недавно занялись культивированием. Основываясь на среднем диапазоне производства, всего за последний год было собрано 86000 кг рыбы. Для сравнения с другими секторами, аквакультура в США принесла 10 млн.кг тиляпии в 2011 году (NMFS, 2013).

Количество (кг)	% респондентов
	Сбор рыбы (n = 185)	Сбор растений (n = 184)
0	24	2
0.45-22	19	14
23-45	12	15
46-226	15	21
227-453	14	16
454-2268	8	18
2269-4536	2	4
4537-22679	5	7
22680-45359	—	2
>45360	—	2

В таблице обозначено общее число респондентов и масса собранной рыбы и растений

Среди растений чаще всего культивируют виды: базилик (Ocimum basilicum, 81% респондентов), зеленый салат (76%), другие травы (не базилик) (73%), помидоры (Solanum lycopersicum, 68%), кочанный салат (Lactuca sativa, 68%), капуста (Brassica oleracea, 56%), мангольд (Beta vulgaris subspecies cicla, 55%), китайская капуста (Brassica rapa subspecies chinensis, 51%), перец (Capsicum annuum, 48%) и огурцы (Cucumis sativus, 45%). Медиана количества растений, собранных респондентами составила 45-226 кг/год. 10% респондентов собрали >4536 кг/год и два респондента собрали >45359 кг/год. Основываясь на среднем диапазоне призводства, всего за последний год было собрано 452000 кг растений. Таким образом, в аквапонике отмечается крен в сторону выращивания культур растений, а не гидробионтов. Существуют биологические и экономические основания этой тенденции. Травы и салаты имеют более высокоу шлюзовую цену по сравнению с рыбой, например, тиляпией. Культуры растений достигают товарного размера быстрее, чем рыба, что позволяет выращивать несколько серий за один год. Кроме того, кормовой коэффициент перевода у растений выше. Девять килограммов салата латука вырастает из отходов рыб, образовавшихся после внесения 1 кг корма (персональные наблюдения, Ryan Cha tt erson, Chatterson Farms, Флорида). С другой стороны, для рыбы этот коэффициент составляет 1.

Торговые точки

Коммерческие производители продают растения и рыбу через различные прямые и непрямые рынки. Прямой рынок включает фермерские рынки, фермерские стойки и различные модели «Сельского хозяйства при общественной поддержке» (так называемая модель Community Supported Agriculture). Непрямые рынки включают продовольственные магазины, рестараны и оптовые базы. Предприятия, предлагающие услуги и материалы, помимо рыбы и растений, располагают бо’льшим количеством торговых точек (в среднем = 2). Это свидетелствует о диферсификации бизнес модели в попытке охватить новые рынки. Коммерческие производители, использующие непрямые рынки для продажи своей продукции, более крупные, чем производители, предлагающие растения на прямом рынке. Аналогичная зависимость не наблюдается между продажами рыбы на прямом и непрямом рынках и средним размером хозяйства.

Почти половина коммерческих производителей продукции аквапоники (47%), помимо аквапонных культур, продает другие сельскохозяйственные культуры. Однако респонедонтов не спрашивали о типе культур и рынках их сбыта.

Результаты опроса согласуются с данными Службы экономических исследований (ведомство Министерства сельского хозяйства США), которая изучила типичные точки сбыта пищевой продукции фермерских хозяйств США (Low and Vogel, 2011). В среднем, коммерческий производитель продукции аквапоники использует больше торговых точек, чем другие фермеры. Процент продаж продукции с собственной фермы значительно превосходил продажи с торговых точек. Большая доля коммерческих производителей также продавала продукцию на фермерских рынках, которые являются нишевыми и позволяют получить высокую прибыль и новых клиентов. Эти данные указывают на положительную корреляцию прибыльности фермы и её близости к покупателю.

Доход

В опросе присутствовало несколько вопросов, касающихся доходов за последние 12 месяцев. Аквапоника является основным источником дохода для 30% респондентов. Это значение сопоставимо с числом мелких фермеров; в 2012 году примерно 37% работников ферм создавали менее 50000$ валового дохода. Это указывает на то, что ферма их основной вид деятельности (USDA, 2012). Коммерческие производители, которые также занимались продажей материалов и услуг, более, чем другие группы были связаны с аквапоникой, как основным источником заработка.

Тридцать один процент респондентов докладывали о прибыльности их предприятия за последние 12 месяцев. Свыше половины (55%) прогнозировали прибыльность в следующие 12 месяцев и около 75% прогнозировали, что предприятие станет прибыльным в следующие 36 месяцев. Наиболее доходной сферой явились поставщики материалов и услуг для аквапоники. Производители аквапонных и других селькохозяйственных культур были более оптимистичны в отношении прибыльности, чем другие группы.

Валовой доход с продаж

Медиана валового дохода для респондентов за последние 12 месяцев составила от 1000 до 4000$, при этом 10% респондентов получали больше 50000$. Коммерческие производители, которые девирсифицировали потоки доходов получали бо’льший валовой доход, чем респонденты, занимающиеся только продажей растений и рыбы, либо материалов и услуг. Точка, в которой большинство производителей обычно признавали предприятие рентабельным, находилась на отметке >50000$ в год.

Схожие тенденции наблюдаются на традиционных фермах. Основываясь на данных опроса 2006 года USDA, хозяйства с валовым доходом менее 50000$ составляют примерно 75% всех ферм в США (USDA, 2009), а в 2008 году эти фермы продавали товаров на локальном рынке примерно на сумму 7800$ в год (Low and Vogel, 2011). В обоих случаях ясно, что большинство фермеров и производителей аквапоники стремятся оперировать маленькими масштабами. Причинами этого являются ограниченные капиталовложения, ограничение площадей, отсутствие желания к расширению, малое количество торговых точек. Доход с продаж в данном исследовании был аналогичен организациям с аквапоникой, зарегистрированным в переписи USDA 2013.

Инвестиции

Респонденты докладывали о размере инвестиций за последние 12 месяцев. Медиана вложений составила от 5000$ до 9999$. Операторы, которые продавали исключительно растения или материалы и услуги вкладывали меньше средств, чем респонденты, которые предлагали оба типа продуктов. Не было обнаружено связи между размером инвестиций и рентабельностью за последние 12 месяцев.

Моделирование факторов, влияющих на рентабельность

После изучения одномерной связи между рентабельностью за последние 12 месяцев и многими факторами, связанными с ведением аквапоники, авторы обнаружили несколько ключевых переменных, влияющих на доходность. Эти переменные использовались в моделях многовариантной логистической регрессии. Окончательная модель включала тип продаж, знания, первичный источник дохода, доход с продаж и климатическую зону USDA. Модель имеет вид: logit (pi) = тип продаж + знания + первичный источник дохода + доход с продаж + климатическая зона USDA.

Тип продаж

Продажи товаров делились на три группы: 1. Продажа исключительно рыбы и растений; 2. Продажа материалов и предоставление услуг; 3. Смежный 1 +2 тип. Модель показала, что предприятия, занимающиеся продажей материалов и услуг вдвое более прибыльны предприятий, занимающихся продажей рыбы и растений.

Знания

Семь вопросов задавались для оценки информированности/подкованности респондентов в области аквапоники. Ответы предполагали разделение респондентов на две группы (т.е. бинарный исход): «более образованные» и «менее образованные». Аквапоника, подобно многим областям знаний, является наукоемкой сферой. По результатам построения регрессии, более образованные респонденты работали на вдвое более прибыльных предприятиях.

Первичный источник дохода

Двоичная переменная использовалась для проведения различий респондентов, основным источником которых за последние 12 месяцев является или не является аквапоника. Статистические результаты свидетельствуют о том, что люди, специализирующиеся на системах аквапоники (т.е. это их основной заработок), имеют в пять раз более доходное предприятие.

USDA климатическая зона

Эта двоичная переменная базировалась на климатических зонах, исходя из средних минимальных температур зимой. Согласно Министерству Сельского хозяйства США, климатические зоны 1-6 имеют среднюю минимальную температуру зимой ниже 0°F, а 7-13 — выше 0°F. Согласно регрессивному анализу, занятие аквапоникой в магком климате (зоны 7-13) в 4 раза более прибыльно. В случае зон 1-7, респонденты нуждаются в подогреве своих хозяйств.

——

David C. Love, Jillian P. Frya, Ximin Lic, Elizabeth S. Hill, Laura Genello, Ken Semmens, Richard E. Thompson. «Commercial aquaponics production and profitability: Findings from an international survey». «Aquaculture», 2015