Il sistema acquaponico è un sistema agricolo ecologico circolare che combina organicamente l'acquacoltura (pesci) e la coltivazione senza suolo (ortaggi). In questo sistema, i rifiuti ricchi di nutrienti come gli escrementi dei pesci e il mangime non consumato vengono decomposti dai microrganismi e trasformati in nutrienti che possono essere assorbiti dalle piante. Questi nutrienti vengono quindi trasportati alle aree di coltivazione delle piante, fornendo i fertilizzanti necessari per la crescita di piante come ortaggi ed erbe aromatiche. Nel frattempo, le piante assorbono i nutrienti attraverso le loro radici, svolgendo un ruolo nella purificazione della qualità dell'acqua. L'acqua purificata torna quindi all'area di allevamento dei pesci, formando un sistema ecologico a ciclo chiuso.

1. Vasche per pesci:Questa è l'area principale in cui vivono i pesci. Le dimensioni, la forma e la profondità variano a seconda della scala dell'acquacoltura e delle specie ittiche. Ad esempio, per i piccoli pesci ornamentali, la vasca può essere relativamente piccola e poco profonda; se vengono allevati grandi pesci commestibili come la spigola o il salmone, la vasca per pesci necessita di più spazio e di una profondità appropriata, di solito circa 1 - 2 metri di profondità, per garantire che i pesci abbiano spazio sufficiente per muoversi. I materiali della vasca per pesci possono essere cemento, plastica o fibra di vetro, ecc., che dovrebbero avere buone proprietà di impermeabilità e durata.

2. Apparecchiature per la regolazione della qualità dell'acqua:Per mantenere la buona qualità dell'acqua richiesta per la sopravvivenza dei pesci, è necessaria una serie di apparecchiature per la regolazione della qualità dell'acqua. Innanzitutto, ci sono dispositivi di filtraggio, inclusi filtri fisici e filtri biologici. I filtri fisici, come i microfiltri, possono rimuovere le particelle solide nell'acqua, come mangime non consumato ed escrementi, impedendo loro di decomporsi nell'acqua e produrre sostanze nocive. I filtri biologici utilizzano microrganismi, come i batteri nitrificanti, per convertire l'azoto ammoniacale nell'acqua in nitrato, riducendo la tossicità dell'acqua. Inoltre, sono necessarie apparecchiature di ossigenazione, come aeratori microporosi o aeratori a ruota a pale, per garantire che ci sia sufficiente ossigeno disciolto nell'acqua. Generalmente, il contenuto di ossigeno disciolto dovrebbe essere mantenuto a 5 - 8 mg/L per soddisfare le esigenze respiratorie dei pesci.

3. Selezione delle specie ittiche:Quando si selezionano le specie ittiche, è necessario considerare molteplici fattori. Il tasso di crescita è un fattore importante. Ad esempio, la tilapia e il pesce gatto hanno tassi di crescita relativamente rapidi e sono adatti ai sistemi acquaponici commerciali, poiché possono raggiungere dimensioni commerciabili in un tempo relativamente breve. Allo stesso tempo, anche l'adattabilità dei pesci è cruciale. Alcuni pesci hanno requisiti specifici per le condizioni ambientali come la qualità dell'acqua, la temperatura e la salinità. Ad esempio, le carpe koi sono più sensibili ai cambiamenti nella qualità dell'acqua, mentre le carpe rosse hanno una maggiore adattabilità. Inoltre, è necessario considerare le abitudini alimentari dei pesci, come erbivori, carnivori o onnivori, in modo da abbinare razionalmente il mangime e i tipi di coltivazione delle piante.

1. Aiuole o vasche:Qui è dove crescono le piante. Il design delle aiuole o delle vasche dovrebbe essere determinato in base alle caratteristiche di crescita e ai metodi di piantagione delle piante. Per gli ortaggi a foglia come lattuga e spinaci, le vasche di piantagione possono essere relativamente poco profonde, di solito circa 15 - 30 cm di profondità. I materiali delle aiuole possono essere plastica, legno o metallo, ecc., che dovrebbero garantire buone prestazioni di drenaggio. All'interno delle aiuole, vengono solitamente riempiti substrati come argilla espansa, lana di roccia o fibra di cocco. Questi substrati possono fissare le radici delle piante e fornire anche una certa ritenzione idrica e funzioni di aerazione.

2. Sistema di irrigazione:Il sistema di irrigazione del sistema acquaponico è diverso dall'irrigazione tradizionale. Si basa principalmente sulla circolazione dell'acqua di acquacoltura. Attraverso una pompa idraulica, l'acqua nella vasca per pesci viene pompata nella parte superiore dell'aiuola o della vasca e vengono utilizzati metodi come l'irrigazione a goccia, l'irrigazione a inondazione o la tecnica del film nutritivo (NFT) per fornire acqua e nutrienti alle piante. Ad esempio, nel sistema NFT, si forma un sottile film di soluzione nutritiva sul fondo della vasca di piantagione e le radici delle piante sono parzialmente immerse nel film di soluzione nutritiva, che può controllare con precisione l'apporto di nutrienti e migliorare l'efficienza di utilizzo dei nutrienti.

3. Selezione delle specie vegetali:La selezione di specie vegetali appropriate è fondamentale per il successo del funzionamento del sistema acquaponico. Gli ortaggi a foglia sono una scelta comune perché hanno un ciclo di crescita breve e possono assorbire rapidamente i nutrienti decomposti dagli escrementi dei pesci. Come la lattuga, il pak choi e gli spinaci d'acqua possono prosperare nell'ambiente acquaponico. Oltre agli ortaggi a foglia, nel sistema possono essere piantate anche alcune piante di erbe, come menta e basilico. Queste piante non solo hanno valore commestibile, ma possono anche svolgere un ruolo ecologico come respingere gli insetti.

1. Sistema di tubazioni:Le tubazioni sono la parte chiave che collega l'unità di acquacoltura e l'unità di piantagione. Trasportano l'acqua dalla vasca per pesci all'unità di piantagione e quindi restituiscono l'acqua purificata dalle piante alla vasca per pesci. I materiali delle tubazioni sono generalmente tubi in PVC o tubi PPR resistenti alla corrosione per garantire un funzionamento stabile a lungo termine. Il diametro e la lunghezza delle tubazioni devono essere progettati in base alla portata e alla prevalenza del sistema. Ad esempio, per un piccolo sistema acquaponico domestico, un diametro della tubazione principale di 2 - 3 cm può essere sufficiente; mentre per un grande sistema commerciale, il diametro della tubazione principale potrebbe dover raggiungere i 10 - 15 cm.

2. Pompa dell'acqua:La pompa dell'acqua è la fonte di alimentazione del sistema di circolazione. La sua funzione principale è quella di pompare l'acqua dalla vasca per pesci a basso livello all'unità di piantagione ad alto livello. La selezione della pompa dell'acqua deve considerare due parametri chiave: portata e prevalenza. La portata si riferisce alla quantità di acqua pompata dalla pompa dell'acqua per unità di tempo e la prevalenza si riferisce all'altezza a cui la pompa dell'acqua può sollevare l'acqua. Ad esempio, in un sistema acquaponico di medie dimensioni, se la differenza di altezza tra la vasca per pesci e l'unità di piantagione è di 1,5 metri e devono essere fatti circolare 500 litri di acqua all'ora, è necessaria una pompa dell'acqua con una portata di 500 L/h e una prevalenza di almeno 1,5 metri.

3. Componenti di filtrazione e purificazione (circolazione ausiliaria):Durante il processo di circolazione, al fine di purificare ulteriormente la qualità dell'acqua, è necessario impostare anche alcuni componenti di filtrazione e purificazione nel sistema di tubazioni. Questi componenti possono includere filtri a carbone attivo per l'assorbimento di impurità organiche e odori nell'acqua e disinfettanti a raggi ultravioletti per uccidere microrganismi dannosi come batteri, virus e alghe nell'acqua attraverso l'irradiazione ultravioletta, garantendo la qualità dell'acqua circolante e fornendo un ambiente di vita sano per pesci e piante.

Il sistema acquaponico è un innovativo sistema agricolo composito che combina organicamente due metodi di produzione agricola originariamente indipendenti, l'acquacoltura e la coltivazione senza suolo. Presenta i seguenti numerosi vantaggi:

1. Riciclo delle risorse
Nel sistema acquaponico, gli escrementi dei pesci forniscono ricchi nutrienti per gli ortaggi. Queste escrezioni contengono i principali nutrienti come azoto, fosforo e potassio necessari per la crescita delle piante. Ad esempio, l'ammoniaca escreta dai pesci nell'acqua viene convertita in nitrato attraverso l'azione dei batteri nitrificanti nell'acqua e il nitrato è un'eccellente fonte di fertilizzante azotato per la crescita degli ortaggi. Gli ortaggi assorbono questi nutrienti per la propria crescita, purificando così la qualità dell'acqua. L'acqua purificata può quindi essere riciclata nella vasca per pesci per la sopravvivenza dei pesci, formando un ciclo ecologico completo.
Questo modello di riciclo riduce notevolmente la dipendenza da fertilizzanti esterni e risorse idriche. Rispetto alla tradizionale coltivazione di ortaggi e all'acquacoltura, riduce il rischio di eutrofizzazione dei corpi idrici causata dalla perdita di fertilizzanti e dallo spreco di risorse idriche.

2. Riduzione dell'uso di sostanze chimiche
Poiché gli ortaggi possono crescere naturalmente con i nutrienti negli escrementi dei pesci, generalmente non è necessario utilizzare grandi quantità di fertilizzanti chimici. Allo stesso tempo, i pesci crescono in un ambiente ecologico relativamente stabile, il che riduce anche la necessità di utilizzare farmaci per la prevenzione e il trattamento delle malattie. Ad esempio, in un buon ambiente acquaponico, i microrganismi benefici nell'acqua possono aiutare a mantenere la salute dei pesci e inibire la crescita di batteri dannosi. Ciò consente all'intero sistema di funzionare normalmente con meno intervento chimico e di produrre prodotti agricoli più sani e più verdi.

3. Potenziamento della diversità ecologica
Il sistema acquaponico può fornire habitat per una varietà di organismi. Oltre a pesci e ortaggi, anche le comunità microbiche nell'acqua (come i batteri nitrificanti, i batteri denitrificanti, ecc.) svolgono un ruolo chiave nell'ecosistema. Questi microrganismi formano complesse relazioni ecologiche nel processo di decomposizione degli escrementi dei pesci e di purificazione della qualità dell'acqua.
Anche insetti, anfibi, ecc. possono essere attratti intorno al sistema, aumentando la biodiversità e contribuendo a costruire un ambiente ecologico piccolo più stabile e sano.

1. Aumento della produzione per unità di superficie
Il sistema acquaponico consente la produzione simultanea di due prodotti, pesci e ortaggi, nello stesso spazio. Ad esempio, in un piccolo dispositivo acquaponico per interni, gli ortaggi piantati verticalmente possono sfruttare appieno lo spazio, mentre i pesci nella vasca per pesci crescono anche normalmente nell'area dell'acqua inferiore. Questo metodo di produzione tridimensionale può ottenere una produzione per unità di superficie superiore rispetto all'acquacoltura o alla coltivazione di ortaggi da soli, migliorando così l'efficienza dell'uso del suolo.

2. Riduzione dei costi di produzione
Grazie alla riduzione dell'uso di fertilizzanti e di alcuni farmaci, nonché al riciclo delle risorse idriche, il sistema acquaponico può ridurre i costi di produzione nel funzionamento a lungo termine. Ad esempio, in alcune aziende agricole acquaponiche su larga scala, attraverso una ragionevole progettazione del sistema, il riciclo e la purificazione dell'acqua possono far risparmiare una grande quantità di costi idrici e ridurre la spesa per l'acquisto di fertilizzanti chimici, rendendo i prodotti più competitivi sul mercato.

3. Vendita di prodotti diversificati
Questo sistema può produrre sia pesci che ortaggi contemporaneamente, offrendo ai produttori opzioni di prodotti diversificate per la vendita. Che si tratti di pesce fresco, come spigola, tilapia, ecc., o di ortaggi biologici, come lattuga, spinaci, ecc., possono soddisfare le esigenze di diversi consumatori, ampliare i canali di vendita e aumentare le fonti di reddito.

1. Produzione di cibo sano
Gli ortaggi prodotti nel sistema acquaponico crescono in acqua riciclata ricca di nutrienti e non sono inquinati da fertilizzanti chimici e pesticidi nell'agricoltura tradizionale. Inoltre, i pesci crescono in un ambiente idrico pulito e la loro carne è più deliziosa e sana. Ad esempio, la lattuga prodotta dal sistema acquaponico ha foglie tenere, buon gusto ed è ricca di nutrienti, e anche i pesci non hanno residui di farmaci, che sono alimenti sicuri e rassicuranti.

2. Ottenere la produzione biologica
Finché il sistema acquaponico viene gestito in conformità con gli standard della produzione biologica, è facile ottenere la certificazione biologica. Poiché il suo processo di produzione è conforme ai principi fondamentali dell'agricoltura biologica, ovvero non vengono utilizzati fertilizzanti sintetici chimici, pesticidi o tecnologie geneticamente modificate, fornendo ai consumatori autentiche opzioni alimentari biologiche.