Het aquaponics-systeem is een ecologisch circulair landbouwsysteem dat aquacultuur (vis) en teelt zonder aarde (groenten) op organische wijze combineert. In dit systeem worden voedselrijk afval zoals visexcrementen en onopgegeten voer afgebroken door micro-organismen en omgezet in voedingsstoffen die door planten kunnen worden opgenomen. Deze voedingsstoffen worden vervolgens naar de plantgebieden getransporteerd, waardoor er meststoffen worden geleverd die nodig zijn voor de groei van planten zoals groenten en kruiden. Ondertussen absorberen de planten de voedingsstoffen via hun wortels, wat een rol speelt bij het zuiveren van de waterkwaliteit. Het gezuiverde water stroomt vervolgens terug naar het viskweekgebied, waardoor een gesloten ecologisch systeem ontstaat.

1. Visvijvers:Dit is het belangrijkste leefgebied voor vissen. De grootte, vorm en diepte variëren afhankelijk van de schaal van de aquacultuur en de vissoorten. Voor kleine siervissen kan de visvijver bijvoorbeeld relatief klein en ondiep zijn; als er grote consumptievissen zoals baars of zalm worden gekweekt, heeft de visvijver meer ruimte en een geschikte diepte nodig, meestal ongeveer 1 - 2 meter diep, om ervoor te zorgen dat de vissen voldoende ruimte hebben om te bewegen. De materialen van de visvijver kunnen beton, plastic of glasvezel zijn, enz., die goede waterdichte en duurzame eigenschappen moeten hebben.

2. Apparatuur voor waterkwaliteitsaanpassing:Om de goede waterkwaliteit te behouden die nodig is voor het overleven van vissen, is een reeks apparatuur voor waterkwaliteitsaanpassing nodig. Ten eerste zijn er filterinrichtingen, waaronder fysieke filters en biologische filters. Fysieke filters, zoals microzeven, kunnen vaste deeltjes in het water verwijderen, zoals onopgegeten voer en uitwerpselen, waardoor wordt voorkomen dat ze in het water ontbinden en schadelijke stoffen produceren. Biologische filters gebruiken micro-organismen, zoals nitrificerende bacteriën, om ammoniakstikstof in het water om te zetten in nitraat, waardoor de toxiciteit van het water wordt verminderd. Daarnaast is er zuurstofvoorzieningsapparatuur nodig, zoals microporeuze beluchters of schoepenradbeluchters, om ervoor te zorgen dat er voldoende opgeloste zuurstof in het water aanwezig is. Over het algemeen moet het gehalte aan opgeloste zuurstof op 5 - 8 mg/L worden gehouden om aan de ademhalingsbehoeften van de vissen te voldoen.

3. Selectie van vissoorten:Bij het selecteren van vissoorten moeten meerdere factoren in overweging worden genomen. Groeisnelheid is een belangrijke factor. Tilapia en meerval hebben bijvoorbeeld een relatief snelle groeisnelheid en zijn geschikt voor commerciële aquaponics-systemen, omdat ze in relatief korte tijd marktgrootte kunnen bereiken. Tegelijkertijd is de aanpassingsvermogen van vissen ook cruciaal. Sommige vissen hebben specifieke eisen voor omgevingsomstandigheden zoals waterkwaliteit, temperatuur en zoutgehalte. Koi zijn bijvoorbeeld gevoeliger voor veranderingen in de waterkwaliteit, terwijl kruiskarpers een sterkere aanpassingsvermogen hebben. Daarnaast moeten de voedingsgewoonten van vissen, zoals herbivoor, carnivoor of omnivoor, ook in overweging worden genomen om het voer en de plantteeltsoorten rationeel op elkaar af te stemmen.

1. Plantbedden of troggen:Hier groeien planten. Het ontwerp van plantbedden of troggen moet worden bepaald op basis van de groeikenmerken en plantmethoden van planten. Voor bladgroenten zoals sla en spinazie kunnen de planttroggen relatief ondiep zijn, meestal ongeveer 15 - 30 cm diep. De materialen van de plantbedden kunnen plastic, hout of metaal zijn, enz., die een goede drainage moeten garanderen. Binnen de plantbedden worden substraten zoals geëxpandeerde klei, steenwol of kokosvezel meestal gevuld. Deze substraten kunnen plantenwortels fixeren en ook bepaalde waterretentie- en beluchtingsfuncties bieden.

2. Irrigatiesysteem:Het irrigatiesysteem van het aquaponics-systeem verschilt van traditionele irrigatie. Het is voornamelijk afhankelijk van de circulatie van aquacultuurwater. Via een waterpomp wordt het water in de visvijver naar het bovenste deel van het plantbed of de trog gepompt, en methoden zoals druppelirrigatie, overstromingsirrigatie of de nutrient film technique (NFT) worden gebruikt om water en voedingsstoffen voor de planten te leveren. In het NFT-systeem wordt bijvoorbeeld een dunne film van voedingsoplossing gevormd aan de onderkant van de planttrog, en de plantenwortels worden gedeeltelijk ondergedompeld in de voedingsoplossingfilm, die de voedingsvoorziening nauwkeurig kan regelen en de efficiëntie van de voedingsbenutting kan verbeteren.

3. Selectie van plantensoorten:Het selecteren van geschikte plantensoorten is cruciaal voor de succesvolle werking van het aquaponics-systeem. Bladgroenten zijn een veelvoorkomende keuze omdat ze een korte groeicyclus hebben en snel de voedingsstoffen kunnen opnemen die uit visexcrementen zijn afgebroken. Zoals sla, paksoi en waterspinazie kunnen goed gedijen in de aquaponics-omgeving. Naast bladgroenten kunnen ook enkele kruidenplanten, zoals munt en basilicum, in het systeem worden geplant. Deze planten hebben niet alleen een eetbare waarde, maar kunnen ook een ecologische rol spelen, zoals het afweren van insecten.

1. Pijpleidingsysteem:Pijpleidingen zijn het belangrijkste onderdeel dat de aquacultuureenheid en de planteenheid verbindt. Ze transporteren het water van de visvijver naar de planteenheid en brengen vervolgens het door de planten gezuiverde water terug naar de visvijver. De materialen van de pijpleidingen zijn over het algemeen corrosiebestendige PVC-buizen of PPR-buizen om een stabiele werking op lange termijn te garanderen. De diameter en lengte van de pijpleidingen moeten worden ontworpen op basis van de stroomsnelheid en de opvoerhoogte van het systeem. Voor een klein aquaponics-systeem voor thuisgebruik kan een hoofdpijpleidingdiameter van 2 - 3 cm bijvoorbeeld voldoende zijn; terwijl voor een groot commercieel systeem de hoofdpijpleidingdiameter mogelijk 10 - 15 cm moet bereiken.

2. Waterpomp:De waterpomp is de energiebron van het circulatiesysteem. De belangrijkste functie is om water van de visvijver op laag niveau naar de planteenheid op hoog niveau te pompen. Bij de selectie van de waterpomp moeten twee belangrijke parameters in overweging worden genomen: de stroomsnelheid en de opvoerhoogte. De stroomsnelheid verwijst naar de hoeveelheid water die de waterpomp per tijdseenheid pompt, en de opvoerhoogte verwijst naar de hoogte die de waterpomp het water kan optillen. In een aquaponics-systeem van gemiddelde grootte, als het hoogteverschil tussen de visvijver en de planteenheid 1,5 meter is en er 500 liter water per uur moet worden gecirculeerd, is een waterpomp met een stroomsnelheid van 500 L/u en een opvoerhoogte van minimaal 1,5 meter vereist.

3. Filtratie- en zuiveringscomponenten (hulpcirculatie):Tijdens het circulatieproces moeten er, om de waterkwaliteit verder te zuiveren, ook enkele filtratie- en zuiveringscomponenten in het pijpleidingsysteem worden geplaatst. Deze componenten kunnen onder meer actieve koolfilters om organische onzuiverheden en geuren in het water te absorberen, en ultraviolette desinfectieapparaten om schadelijke micro-organismen zoals bacteriën, virussen en algen in het water te doden door middel van ultraviolette bestraling, waardoor de kwaliteit van het circulerende water wordt gewaarborgd en een gezonde leefomgeving voor vissen en planten wordt geboden.

Het aquaponics-systeem is een innovatief composiet landbouwsysteem dat op organische wijze twee oorspronkelijk onafhankelijke landbouwproductiemethoden, aquacultuur en teelt zonder aarde, combineert. Het heeft de volgende vele voordelen:

1. Recycling van hulpbronnen
In het aquaponics-systeem leveren visexcrementen rijke voedingsstoffen voor groenten. Deze uitscheidingen bevatten belangrijke voedingsstoffen zoals stikstof, fosfor en kalium die nodig zijn voor de plantengroei. Ammoniak dat bijvoorbeeld door vissen in water wordt uitgescheiden, wordt door de werking van nitrificerende bacteriën in het water omgezet in nitraat, en nitraat is een uitstekende bron van stikstofmeststof voor de groei van groenten. Groenten absorberen deze voedingsstoffen voor hun eigen groei, waardoor de waterkwaliteit wordt gezuiverd. Het gezuiverde water kan vervolgens worden gerecycled naar de visvijver voor het overleven van vissen, waardoor een complete ecologische cyclus ontstaat.
Dit recyclingmodel vermindert de afhankelijkheid van externe meststoffen en waterbronnen aanzienlijk. In vergelijking met traditionele groenteteelt en aquacultuur vermindert het het risico op eutrofiëring van waterlichamen veroorzaakt door meststofverlies en de verspilling van waterbronnen.

2. Vermindering van het gebruik van chemicaliën
Omdat groenten van nature kunnen groeien met de voedingsstoffen in visexcrementen, is het over het algemeen niet nodig om grote hoeveelheden chemische meststoffen te gebruiken. Tegelijkertijd groeien vissen in een relatief stabiele ecologische omgeving, wat ook de noodzaak vermindert om medicijnen te gebruiken voor ziektepreventie en -behandeling. In een goede aquaponics-omgeving kunnen bijvoorbeeld nuttige micro-organismen in het water helpen de gezondheid van vissen te behouden en de groei van schadelijke bacteriën remmen. Hierdoor kan het hele systeem normaal functioneren met minder chemische interventie en gezondere en groenere landbouwproducten produceren.

3. Verbetering van de ecologische diversiteit
Het aquaponics-systeem kan habitats bieden voor een verscheidenheid aan organismen. Naast vissen en groenten spelen de microbiële gemeenschappen in het water (zoals nitrificerende bacteriën, denitrificerende bacteriën, enz.) ook een sleutelrol in het ecosysteem. Deze micro-organismen vormen complexe ecologische relaties bij het afbreken van visexcrementen en het zuiveren van de waterkwaliteit.
Insecten, amfibieën, enz. kunnen ook rond het systeem worden aangetrokken, waardoor de biodiversiteit toeneemt en een stabielere en gezondere kleine ecologische omgeving wordt gecreëerd.

1. Verhoging van de opbrengst per oppervlakte-eenheid
Het aquaponics-systeem maakt de gelijktijdige productie van twee producten, vis en groenten, in dezelfde ruimte mogelijk. In een klein aquaponics-apparaat binnenshuis kunnen verticaal geplante groenten bijvoorbeeld optimaal gebruikmaken van de ruimte, terwijl de vissen in de visvijver ook normaal groeien in het watergebied op de bodem. Deze driedimensionale productiemethode kan een hogere opbrengst per oppervlakte-eenheid opleveren dan aquacultuur of groenteteelt alleen, waardoor de efficiëntie van het landgebruik wordt verbeterd.

2. Verlaging van de productiekosten
Door de vermindering van het gebruik van meststoffen en sommige medicijnen, evenals de recycling van waterbronnen, kan het aquaponics-systeem de productiekosten in de langetermijnwerking verlagen. In sommige grootschalige aquaponics-boerderijen kan bijvoorbeeld door een redelijk systeemontwerp de recycling en zuivering van water een grote hoeveelheid waterkosten besparen en de uitgaven voor de aankoop van chemische meststoffen verminderen, waardoor de producten concurrerender worden op de markt.

3. Gediversifieerde productverkoop
Dit systeem kan tegelijkertijd zowel vis als groenten produceren, waardoor producenten gediversifieerde productopties hebben om te verkopen. Of het nu gaat om verse vis, zoals zeebaars, tilapia, enz., of biologische groenten, zoals sla, spinazie, enz., ze kunnen voldoen aan de behoeften van verschillende consumenten, de verkoopkanalen verbreden en de inkomstenbronnen vergroten.

1. Gezond voedsel produceren
De groenten die in het aquaponics-systeem worden geproduceerd, groeien in voedselrijk gerecycled water en worden niet verontreinigd door chemische meststoffen en pesticiden in de traditionele landbouw. Bovendien groeien vissen in een schone wateromgeving en is hun vlees lekkerder en gezonder. De sla die door het aquaponics-systeem wordt geproduceerd, heeft bijvoorbeeld malse bladeren, een goede smaak en is rijk aan voedingsstoffen, en de vissen hebben ook geen medicijnresten, wat veilige en geruststellende voedingsmiddelen zijn.

2. Organische productie realiseren
Zolang het aquaponics-systeem wordt beheerd in overeenstemming met de normen van biologische productie, is het gemakkelijk om een biologische certificering te verkrijgen. Omdat het productieproces voldoet aan de basisprincipes van de biologische landbouw, dat wil zeggen dat er geen chemische synthetische meststoffen, pesticiden of genetisch gemodificeerde technologieën worden gebruikt, waardoor consumenten echte biologische voedselopties krijgen.