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Moderne Landwirtschaft
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In den letzten Jahren gab es eine Wiederbelebung hin zu einer alternativen Form der Landwirtschaft, die als Aquaponik bekannt ist. Während die Grundlagen dieser Systeme bis in die Antike zurückverfolgt werden können, entfachte das Aufkommen des Internets eine große Gemeinschaft von Heimwerkern, die überschüssige Tanks und Ausrüstung in Heimsysteme umwandelten.
Was die Menschen an Aquaponik am attraktivsten finden, ist die symbiotische Beziehung zwischen Pflanzen und Tieren. Während dies jeden Tag um uns herum geschieht, bieten Aquaponiksysteme eine großartige Möglichkeit, dies in Echtzeit zu sehen. In seiner elementarsten Form besteht Aquaponik aus der Aufzucht von Pflanzen in nährstoffreichem Wasser, das aus einer Quelle stammt, die Wasserlebewesen beherbergt, wobei Fische am beliebtesten sind. Oft wird jedoch der wichtigste Organismus des Systems, nützliche Bakterien, übersehen. Bevor wir uns in die Wissenschaft vertiefen, müssen wir zunächst die beiden Hauptsysteme untersuchen, die die Aquaponik ausmachen:Hydroponik und Aquakultur.
„Hydrokultur“ ist die Produktion von Pflanzen in einer nährstoffreichen Lösung. Während es eine Reihe von Methoden gibt, um hydroponische Pflanzen anzubauen, sind die beliebtesten in der Aquaponik Medienbetten, Tiefwasserkultur (DWC) und Nährstofffilmtechnik (NFT). Häufig kann eine Kombination von zwei oder mehr Verfahren in einem System verwendet werden. Die Wahl der zu verwendenden Methode hängt oft von den Fähigkeiten, der verfügbaren Zeit und den finanziellen Ressourcen einer Person ab. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Pflanzenauswahl berücksichtigt werden sollte, wenn Sie sich für die für Sie geeignete Methode entscheiden. Zusätzliche Überlegungen umfassen:Medienbetten sollten mindestens zweimal pro Stunde geflutet und entleert werden; ein 1/2 bis 3/4 Zoll Nicht-Kalkstein-Kies kann für Medien verwendet werden; ein DWC-System benötigt mindestens 8 Zoll Wassertiefe und Belüftung, um richtig zu funktionieren; und ein NFT-System sollte angepasst werden, um eine ordnungsgemäße Entwässerung aus NFT-Kanälen zu ermöglichen.
Nährstoffe für hydroponische Systeme werden üblicherweise über kommerzielle Nährstoffkonzentrate zugeführt. In einem „Aquaponik“-System werden diese Nährstoffe aus dem Abbau von Fischabfällen und der Nitrifikation gewonnen. Aquaponisch angebaute Pflanzen benötigen die gleichen Makronährstoffe und Mikronährstoffe wie ihre terrestrisch angebauten Gegenstücke.
Einer der wichtigsten zu überwachenden Parameter ist der pH-Wert. Die Nährstoffaufnahme von Pflanzen in einem Aquaponiksystem hängt stark vom richtigen pH-Wert ab. Ein Bereich von 6,8 bis 7,0 bietet die beste gemeinsame Basis für Pflanzen, Bakterien und Fische.
Eine häufig übersehene Anforderung bei der Umstellung von Bodenkulturen auf Aquaponik ist Sauerstoff in der Wurzelzone. Die Zufuhrmethode für Sauerstoff hängt von der Anbaumethode und der Zufuhr der nährstoffreichen Lösung ab. Bei der Verwendung von Medienbetten wird der Sauerstoff durch Luft zugeführt, die beim Ablassen der Lösung in das Medium gezogen wird. Bei Verwendung von DWC wird die Luft über in die Lösung eingetauchte Ausströmersteine bereitgestellt. NFT ermöglicht es, dass die Oberseite der Wurzelmasse der Luft ausgesetzt wird, während die restlichen Wurzeln in eine dünne Nährstoffschicht getaucht werden.
„Aquakultur“ ist die Zucht von Wasserorganismen. Fische benötigen die gleichen grundlegenden Bedürfnisse – Sauerstoff, Wasser, Nahrung und eine angemessene Umgebung – wie die typischeren Formen von Nutztieren. Sauerstoff wird üblicherweise durch Belüftung zugeführt. Stellen Sie Wasser aus einer pathogenfreien Quelle bereit, das frei von Chlorierung ist und den Temperaturanforderungen der ausgewählten Arten entspricht. Es gibt viele Wasserqualitäten, die das Überleben Ihrer Fische beeinträchtigen können:gelöster Sauerstoff, Gesamtammoniakstickstoff (TAN), pH-Wert, Alkalität, Härte und Salzgehalt, um nur einige zu nennen.
Während auf der ganzen Welt mehrere Arten von Aquakultur praktiziert werden, sind die drei am weitesten verbreiteten landbasierten Aquakulturmethoden Laufbahnsysteme, Teichkultur und zirkulierende Aquakultursysteme. Laufbahnsysteme nutzen die Topographie von kontinuierlich fließendem Wasser, um Fische mit frischem, sauberem Wasser zu versorgen. Die Teichkultur verwendet am häufigsten künstliche Teiche, um Fische mit geringerer Dichte zu züchten. Rezirkulierende Aquakultursysteme (RAS) bestehen aus einem Aufzuchttank, gefolgt von einer Feststofffiltration und einer biologischen Filtration. Sauerstoff wird durch Belüftung zugeführt, um einen angemessenen Gehalt an gelöstem Sauerstoff aufrechtzuerhalten, um die erhöhte Besatzdichte zu unterstützen. Die überwiegende Mehrheit der Aquaponiksysteme verwendet RAS als Grundlage für das Design.
Ein mittig abfließendes rundes Becken mit einem Verhältnis von Durchmesser zu Tiefe von 3:1 ist ideal für die Aufzucht von Fischen. Das einströmende Wasser sollte entlang des Tankumfangs geleitet werden, um die Selbstreinigung des Abfalls zu erleichtern. Die Auslässe sollten abgeschirmt sein, damit die Fische in den Tanks bleiben, aber der Abfall austreten kann. Es ist wichtig, eine Besatzdichte von weniger als 0,5 Pfund Fisch pro Gallone Wasser beizubehalten und das Volumen Ihres Aquariums einmal pro Stunde auszutauschen. Darüber hinaus ist eine Festabfallfiltration zusammen mit der Verwendung einer Schwerkraftfiltration, wenn möglich, ein Muss. Beispiele hierfür sind Radialstromabscheider, Drallfilter und Strumpffilter.
Die am häufigsten übersehene Komponente eines Aquakultursystems ist die biologische Filterung, das System, das das von den Fischen produzierte Ammoniak in Nitrite und dann in Nitrate umwandelt. Ein Biofilter benötigt Sauerstoff, um eine aerobe Umgebung zu schaffen, in der nitrifizierende Bakterien gedeihen können. Es gibt viele verfügbare Designs für die Biofiltration. Eine der beliebtesten Methoden verwendet schwimmende Kunststoffmedien, um die innere Oberfläche zu vergrößern und so die Ansiedlung von nitrifizierenden Bakterien zu ermöglichen.
Ein Beispiel hierfür ist ein Bewegtbett-Biofilmreaktor (MBBR). MBBRs sind nach ihrer Einrichtung effizient und erfordern nur sehr wenig Wartung. Biofilter benötigen vier bis sechs Wochen, um sich richtig zu etablieren. Während es Produkte gibt, die Bakterien in Ihrem Biofilter „säen“ können, können Sie auch Mutter Natur die Arbeit machen lassen, indem Sie routinemäßig reines Ammoniak in kleinen Dosen zugeben, bis Sie die Ansiedlung von nitrifizierenden Bakterien sehen. Sobald Ammoniak und Nitrite ihren Höhepunkt erreicht haben und gefallen sind, sollten Nitrate steigen und konstant bleiben, solange Ammoniak produziert wird. Einmal eingerichtet, können Sie Fisch hinzufügen.
Der Stickstoffkreislauf ist der wichtigste Prozess in einem aquaponischen System; Es ist das, was RAS- und Aquaponiksysteme funktionieren lässt – deren Effizienz den Systemzustand und das Produktionspotenzial bestimmt. Fischfutter ist für den größten Teil des Stickstoffs in Ihrem System verantwortlich. Ein Teil des Stickstoffs wird in Fischbiomasse umgewandelt, während der Rest als Ammoniak, ein Nebenprodukt des Proteinstoffwechsels, in das Kulturwasser ausgeschieden wird. Autotrophe Bakterien oxidieren das Ammoniak zu Nitrit und dann zu Nitraten. Während sowohl Ammoniak als auch Nitrite von Pflanzen verwertet werden können, sind Nitrate oft die bevorzugte Form von Stickstoff für Pflanzen.
Die Pumpe ist unverkennbar das Herzstück jeder Anlage. Die richtige Dimensionierung Ihrer Pumpe ist für die Energieeinsparung und Filtrationseffizienz von entscheidender Bedeutung. Eine zu kleine Pumpe bedeutet, dass sich Feststoffe im Kulturgefäß ansammeln, und eine schlechte Filtrationseffizienz, während eine zu große Pumpe zu Stromverschwendung führt. Daher ist die Dimensionierung des Volumens Ihres Kulturtanks ein guter Ausgangspunkt. Dimensionieren Sie Ihre Pumpe so, dass sie das Volumen des Kulturtanks einmal pro Stunde austauscht, und minimieren Sie überschüssige Sanitärarmaturen, um die Pumpenbeschränkung zu verringern.
Eine zusätzliche Komponente, die für die Fischzucht entscheidend ist, ist die Belüftung. Die gebräuchlichste Methode, die bei kleinen Systemen verwendet wird, sind Luftpumpen, die atmosphärische Luft verwenden, um das System durch untergetauchte Luftsteine oder Diffusoren mit Sauerstoff zu versorgen. Im Allgemeinen sollte gelöster Sauerstoff (DO) 5 Milligramm pro Liter oder mehr betragen und kann mit Messgeräten oder Titrationskits getestet werden.
Nachdem wir uns die Prinzipien angesehen haben, betrachten wir das Aquaponik-System als Ganzes. Ein grundlegendes Design ähnelt einem RAS-System mit dem Zusatz des Pflanzenwachstumsbeets. In den meisten RAS-Systemen müssen aufgrund der Nitratansammlung täglich 10 Prozent des Wassers durch sauberes, frisches Wasser ersetzt werden. Durch den Einbau von Pflanzen, die das überschüssige Nitrat aufnehmen, können wir dieses Wasser wiederverwenden, ohne es zu verschwenden. Im Wesentlichen füttern wir die Fische, die die Nährstoffe produzieren, die die Pflanzen wachsen lassen, die die Nährstoffe aufnehmen, wodurch das Wasser gereinigt wird. Zuchtbetten sollten nach dem Filtersystem platziert werden. Wenn ungefiltertes Wasser in die Zuchtbeete gelangt, können sich Abfallstoffe ansammeln, was zu anoxischen Bedingungen führt. Nachdem das Wasser die Wachstumsbeete verlassen hat, kann es in das Aquarium zurückgeführt werden. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, wie ein System angeordnet werden kann. Solange alle Grundprinzipien angewendet werden, haben Sie ein schönes, benutzerfreundliches Aquaponiksystem, das das ganze Jahr über frische Produkte und Fisch liefern kann.
Jedes Aquaponiksystem sollte für das ausgelegt sein, was Sie anbauen möchten. Der Wahnsinn hat Methode, wenn man die benötigte Fischmenge für die angebaute Pflanzenmenge berechnet oder umgekehrt. Wenn Sie am Anbau von Blattgemüse und Kräutern interessiert sind, müssen Sie in der Regel täglich 0,125 Pfund Fischfutter pro 10 Quadratfuß Pflanzenwachstumsfläche füttern. Wenn Sie daran interessiert sind, Fruchtpflanzen oder eine Kombination aus beidem anzubauen, verdoppeln Sie diese Menge.
Es ist wichtig zu beachten, dass es bei der Fischzucht viel schlimmer ist, zu viel als zu wenig zu füttern. Zu viel nicht gefressenes Futter kann die Filtration beeinträchtigen und Geld verschwenden. Eine einfache Berechnung zur Bestimmung der Fütterungsraten besteht darin, Ihre Fische regelmäßig zu wiegen und das Durchschnittsgewicht mit der Menge der einzelnen Fische in Ihrem Tank, die als Biomasse bezeichnet wird, zu multiplizieren. Verfüttern Sie durchschnittlich 3 Prozent der Biomasse an Fischfutter pro Tag. Um Ihre Anlage langfristig zu betreiben, empfiehlt sich eine teilweise Fischernte. Wenn Sie alle Fische auf einmal ernten würden, würde die Futterzufuhr in das System aufhören, was zu einem Mangel an Nährstoffen für die Pflanzen führen würde. Daher ist es am besten, im Laufe der Zeit ein paar Fische zu ernten, wie Sie sie brauchen.
Ok, also welche Art von Fisch kann ich züchten? Die Antwort ist einfach:Jede Süßwasserart, die Sie mögen. Jede Fischart hat jedoch ihre eigenen Anforderungen an die richtige Wasserchemie und -temperatur. Solange diese Bedingungen erfüllt sind, werden Sie in kürzester Zeit gesunde und glückliche Fische züchten. Die am häufigsten angebauten Speisefische für kleine Systeme sind Tilapia und Kanalwelse. Beide Arten sind winterhart und vertragen eine geringere Wasserqualität. Wenn Sie daran interessiert sind, Zierfische zu züchten, eignen sich Koi und Goldfische hervorragend.
Schließlich haben Sie die Wahl, wenn es um Pflanzen in einem Aquaponiksystem geht. Nochmals, solange die richtige Temperatur, Nährstoffe und Belüftung bereitgestellt werden, werden Sie üppige Pflanzen mit einer erhöhten Rate züchten. Denken Sie bei der Schädlingsbekämpfung von Pflanzen daran, nur fischsichere Produkte zu verwenden und den direkten Kontakt mit Wasser zu minimieren.
Es gibt viele Meinungen und Gedanken über die inneren Arbeitsbeziehungen zwischen den Wasserlebewesen, nützlichen Bakterien und Pflanzen in einem Aquaponiksystem. Während sie alle in einem richtig gestalteten, symbiotischen System zusammenarbeiten, hat jeder dieser drei Organismen bestimmte Anforderungen, die erfüllt werden müssen, um eine ordnungsgemäße Entwicklung und Koexistenz sicherzustellen. Aquaponik ist lediglich ein dreibeiniger Tisch, der gestützt werden muss, indem die Bedürfnisse der drei Stützbeine individuell erfüllt werden:Wasserlebewesen, Bakterien und Pflanzen.
Wie alles im Leben sollte die Aquaponik so konzipiert und betrieben werden, dass sie die Natur nachahmt, anstatt sie zu manipulieren.
Fischereiteiche und andere Süßwasserangelstellen bieten Nahrungsquellen sowie stundenlangen Spaß und Erfüllung.
