ระบบอควาโปนิกส์เป็นระบบเกษตรกรรมแบบวงกลรอีโคโลจีที่ผสมผสานการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ (ปลา) และการเพาะปลูกแบบไม่ใช้ดิน (ผัก) แบบออร์แกนิก ในระบบนี้ ของเสียที่อุดมด้วยสารอาหาร เช่น มูลปลาและอาหารที่ไม่ได้กิน จะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์และเปลี่ยนเป็นสารอาหารที่พืชสามารถดูดซึมได้ สารอาหารเหล่านี้จะถูกส่งไปยังพื้นที่ปลูกพืช ซึ่งเป็นปุ๋ยที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืช เช่น ผักและสมุนไพร ในขณะเดียวกัน พืชจะดูดซับสารอาหารผ่านราก ซึ่งมีบทบาทในการทำให้น้ำบริสุทธิ์ น้ำที่บริสุทธิ์แล้วจะไหลกลับไปยังพื้นที่เพาะเลี้ยงปลา ก่อให้เกิดระบบนิเวศแบบวงปิด

1. บ่อปลา: นี่คือพื้นที่อยู่อาศัยหลักสำหรับปลา ขนาด รูปร่าง และความลึกแตกต่างกันไปตามขนาดของการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและชนิดของปลา ตัวอย่างเช่น สำหรับปลาสวยงามขนาดเล็ก บ่อปลาอาจมีขนาดค่อนข้างเล็กและตื้น ถ้าเลี้ยงปลาที่กินได้ขนาดใหญ่ เช่น ปลากะพงหรือปลาแซลมอน บ่อปลาจะต้องมีพื้นที่มากขึ้นและความลึกที่เหมาะสม โดยปกติจะลึกประมาณ 1 - 2 เมตร เพื่อให้แน่ใจว่าปลาจะมีพื้นที่เพียงพอในการเคลื่อนที่ วัสดุของบ่อปลาอาจเป็นคอนกรีต พลาสติก หรือไฟเบอร์กลาส ฯลฯ ซึ่งควรมีคุณสมบัติกันน้ำและความทนทานที่ดี

2. อุปกรณ์ปรับสภาพน้ำ: เพื่อรักษาสภาพน้ำที่ดีที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดของปลา จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ปรับสภาพน้ำหลายชุด ก่อนอื่น มีอุปกรณ์กรอง รวมถึงตัวกรองทางกายภาพและตัวกรองทางชีวภาพ ตัวกรองทางกายภาพ เช่น ไมโครสเตรนเนอร์ สามารถกำจัดอนุภาคของแข็งในน้ำ เช่น อาหารและอุจจาระที่ไม่ถูกกิน ป้องกันไม่ให้สลายตัวในน้ำและผลิตสารที่เป็นอันตราย ตัวกรองทางชีวภาพใช้จุลินทรีย์ เช่น แบคทีเรียไนตริไฟอิ้ง เพื่อเปลี่ยนไนโตรเจนแอมโมเนียในน้ำให้เป็นไนเตรต ลดความเป็นพิษของน้ำ นอกจากนี้ ยังต้องใช้อุปกรณ์เติมอากาศ เช่น เครื่องเติมอากาศแบบรูพรุนขนาดเล็กหรือเครื่องเติมอากาศแบบใบพัด เพื่อให้แน่ใจว่ามีออกซิเจนละลายน้ำเพียงพอในน้ำ โดยทั่วไป ควรคงปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำไว้ที่ 5 - 8 มก./ลิตร เพื่อตอบสนองความต้องการในการหายใจของปลา

3. การเลือกชนิดปลา: เมื่อเลือกชนิดปลา จำเป็นต้องพิจารณาหลายปัจจัย อัตราการเติบโตเป็นปัจจัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น ปลาทับทิมและปลาดุกมีอัตราการเติบโตค่อนข้างเร็วและเหมาะสำหรับระบบอควาโปนิกส์เชิงพาณิชย์ เนื่องจากสามารถเข้าถึงขนาดที่จำหน่ายได้ในเวลาอันสั้น ในเวลาเดียวกัน การปรับตัวของปลาก็มีความสำคัญเช่นกัน ปลาบางชนิดมีความต้องการเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อม เช่น คุณภาพน้ำ อุณหภูมิ และความเค็ม ตัวอย่างเช่น ปลาคราฟมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงของคุณภาพน้ำมากกว่า ในขณะที่ปลาตะเพียนมีความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่งกว่า นอกจากนี้ นิสัยการกินอาหารของปลา เช่น กินพืช กินเนื้อ หรือกินทั้งพืชและเนื้อสัตว์ ก็จำเป็นต้องพิจารณาด้วย เพื่อให้เข้ากับอาหารและประเภทการเพาะปลูกพืชอย่างสมเหตุสมผล

1. เตียงปลูกหรือราง: นี่คือที่ที่พืชเติบโต การออกแบบเตียงปลูกหรือรางควรพิจารณาตามลักษณะการเจริญเติบโตและวิธีการปลูกของพืช สำหรับผักใบเขียว เช่น ผักกาดและผักโขม รางปลูกอาจค่อนข้างตื้น โดยปกติจะลึกประมาณ 15 - 30 ซม. วัสดุของเตียงปลูกอาจเป็นพลาสติก ไม้ หรือโลหะ ฯลฯ ซึ่งควรรับประกันประสิทธิภาพการระบายน้ำที่ดี ภายในเตียงปลูก โดยปกติจะเติมวัสดุพิมพ์ เช่น ดินเหนียวขยายตัว หินวูล หรือใยมะพร้าว วัสดุพิมพ์เหล่านี้สามารถตรึงรากพืชและยังให้การกักเก็บน้ำและการเติมอากาศบางอย่าง

2. ระบบชลประทาน: ระบบชลประทานของระบบอควาโปนิกส์แตกต่างจากการชลประทานแบบดั้งเดิม ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับการไหลเวียนของน้ำเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ผ่านปั๊มน้ำ น้ำในบ่อปลาจะถูกสูบไปยังส่วนบนของเตียงปลูกหรือราง และใช้วิธีการต่างๆ เช่น การชลประทานแบบหยด การชลประทานแบบน้ำท่วม หรือเทคนิคฟิล์มสารอาหาร (NFT) เพื่อให้น้ำและสารอาหารแก่พืช ตัวอย่างเช่น ในระบบ NFT จะเกิดฟิล์มบางๆ ของสารละลายธาตุอาหารที่ด้านล่างของรางปลูก และรากพืชจะจุ่มลงในฟิล์มสารละลายธาตุอาหารบางส่วน ซึ่งสามารถควบคุมการจ่ายสารอาหารได้อย่างแม่นยำและปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้สารอาหาร

3. การเลือกชนิดพืช: การเลือกชนิดพืชที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการดำเนินงานที่ประสบความสำเร็จของระบบอควาโปนิกส์ ผักใบเขียวเป็นตัวเลือกทั่วไปเนื่องจากมีวงจรการเจริญเติบโตที่สั้นและสามารถดูดซับสารอาหารที่ย่อยสลายจากมูลปลาได้อย่างรวดเร็ว เช่น ผักกาด ผักกวางตุ้ง และผักบุ้งสามารถเจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมของอควาโปนิกส์ นอกจากผักใบเขียวแล้ว พืชสมุนไพรบางชนิด เช่น สะระแหน่และโหระพาก็สามารถปลูกในระบบได้ พืชเหล่านี้ไม่เพียงแต่มีคุณค่าทางอาหารเท่านั้น แต่ยังสามารถมีบทบาททางนิเวศวิทยา เช่น การขับไล่แมลง

1. ระบบท่อ: ท่อเป็นส่วนสำคัญที่เชื่อมต่อหน่วยเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและหน่วยปลูก พวกมันขนส่งน้ำจากบ่อปลาไปยังหน่วยปลูก จากนั้นส่งน้ำที่พืชทำความสะอาดแล้วกลับไปยังบ่อปลา วัสดุของท่อโดยทั่วไปคือท่อ PVC หรือท่อ PPR ที่ทนต่อการกัดกร่อน เพื่อให้มั่นใจได้ถึงการทำงานที่มั่นคงในระยะยาว เส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของท่อควรได้รับการออกแบบตามอัตราการไหลและเฮดของระบบ ตัวอย่างเช่น สำหรับระบบอควาโปนิกส์ในบ้านขนาดเล็ก เส้นผ่านศูนย์กลางท่อหลัก 2 - 3 ซม. อาจเพียงพอ ในขณะที่สำหรับระบบเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ เส้นผ่านศูนย์กลางท่อหลักอาจต้องถึง 10 - 15 ซม.

2. ปั๊มน้ำ: ปั๊มน้ำเป็นแหล่งพลังงานของระบบหมุนเวียน หน้าที่หลักคือสูบน้ำจากบ่อปลาในระดับต่ำไปยังหน่วยปลูกในระดับสูง การเลือกปั๊มน้ำต้องพิจารณาพารามิเตอร์สำคัญสองประการ: อัตราการไหลและเฮด อัตราการไหลหมายถึงปริมาณน้ำที่ปั๊มน้ำสูบต่อหน่วยเวลา และเฮดหมายถึงความสูงที่ปั๊มน้ำสามารถยกน้ำได้ ตัวอย่างเช่น ในระบบอควาโปนิกส์ขนาดกลาง หากความแตกต่างของความสูงระหว่างบ่อปลากับหน่วยปลูกคือ 1.5 เมตร และต้องหมุนเวียนน้ำ 500 ลิตรต่อชั่วโมง จำเป็นต้องใช้ปั๊มน้ำที่มีอัตราการไหล 500 ลิตร/ชม. และเฮดอย่างน้อย 1.5 เมตร

3. ส่วนประกอบการกรองและทำความสะอาด (การหมุนเวียนเสริม): ในระหว่างกระบวนการหมุนเวียน เพื่อทำให้น้ำมีคุณภาพดียิ่งขึ้น ส่วนประกอบการกรองและทำความสะอาดบางอย่างยังต้องถูกตั้งค่าในระบบท่อ ส่วนประกอบเหล่านี้อาจรวมถึงตัวกรองคาร์บอนกัมมันต์สำหรับการดูดซับสิ่งสกปรกและกลิ่นในน้ำ และเครื่องฆ่าเชื้อด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตสำหรับการฆ่าจุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย เช่น แบคทีเรีย ไวรัส และสาหร่ายในน้ำผ่านการฉายรังสีอัลตราไวโอเลต เพื่อให้มั่นใจในคุณภาพของน้ำหมุนเวียนและจัดหาสภาพแวดล้อมการอยู่อาศัยที่ดีต่อสุขภาพสำหรับปลาและพืช

ระบบอควาโปนิกส์เป็นระบบการทำฟาร์มแบบผสมผสานที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ซึ่งผสมผสานวิธีการผลิตทางการเกษตรสองวิธีที่แต่เดิมเป็นอิสระต่อกัน ได้แก่ การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและการเพาะปลูกแบบไม่ใช้ดินเข้าด้วยกันอย่างเป็นออร์แกนิก มีข้อดีหลายประการดังต่อไปนี้:

1. การรีไซเคิลทรัพยากร
ในระบบอควาโปนิกส์ มูลปลาให้สารอาหารที่อุดมสมบูรณ์แก่ผัก การขับถ่ายเหล่านี้มีสารอาหารหลัก เช่น ไนโตรเจน ฟอสฟอรัส และโพแทสเซียม ที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของพืช ตัวอย่างเช่น แอมโมเนียที่ปลาขับถ่ายในน้ำจะถูกเปลี่ยนเป็นไนเตรตผ่านการทำงานของแบคทีเรียไนตริไฟอิ้งในน้ำ และไนเตรตเป็นแหล่งปุ๋ยไนโตรเจนที่ดีเยี่ยมสำหรับการเจริญเติบโตของผัก ผักดูดซับสารอาหารเหล่านี้เพื่อการเจริญเติบโตของตัวเอง จึงทำให้น้ำบริสุทธิ์ น้ำที่บริสุทธิ์แล้วสามารถนำกลับไปใช้ในบ่อปลาเพื่อการอยู่รอดของปลาได้ ก่อให้เกิดวัฏจักรทางนิเวศวิทยาที่สมบูรณ์
แบบจำลองการรีไซเคิลนี้ช่วยลดการพึ่งพาปุ๋ยและทรัพยากรน้ำจากภายนอกได้อย่างมาก เมื่อเทียบกับการปลูกผักและการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำแบบดั้งเดิม จะช่วยลดความเสี่ยงของภาวะยูโทรฟิเคชันของแหล่งน้ำที่เกิดจากการสูญเสียปุ๋ยและการสูญเสียทรัพยากรน้ำ

2. การลดการใช้สารเคมี
เนื่องจากผักสามารถเติบโตได้ตามธรรมชาติด้วยสารอาหารในมูลปลา โดยทั่วไปจึงไม่จำเป็นต้องใช้ปุ๋ยเคมีจำนวนมาก ในเวลาเดียวกัน ปลาเติบโตในสภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยาที่ค่อนข้างมั่นคง ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการใช้ยาเพื่อป้องกันและรักษาโรค ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมอควาโปนิกส์ที่ดี จุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์ในน้ำสามารถช่วยรักษาสุขภาพของปลาและยับยั้งการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่เป็นอันตราย สิ่งนี้ช่วยให้ระบบทั้งหมดทำงานได้ตามปกติโดยมีการแทรกแซงทางเคมีน้อยลง และผลิตผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรที่ดีต่อสุขภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

3. การเสริมสร้างความหลากหลายทางนิเวศวิทยา
ระบบอควาโปนิกส์สามารถจัดหาที่อยู่อาศัยสำหรับสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด นอกเหนือจากปลาและผักแล้ว ชุมชนจุลินทรีย์ในน้ำ (เช่น แบคทีเรียไนตริไฟอิ้ง แบคทีเรียดีไนตริไฟอิ้ง ฯลฯ) ยังมีบทบาทสำคัญในระบบนิเวศอีกด้วย จุลินทรีย์เหล่านี้ก่อตัวเป็นความสัมพันธ์ทางนิเวศวิทยาที่ซับซ้อนในกระบวนการย่อยสลายมูลปลาและทำให้น้ำมีคุณภาพดีขึ้น
แมลง สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ฯลฯ อาจถูกดึงดูดรอบๆ ระบบ ซึ่งเพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพและช่วยสร้างสภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยาขนาดเล็กที่มั่นคงและดีต่อสุขภาพมากขึ้น

1. การเพิ่มผลผลิตต่อหน่วยพื้นที่
ระบบอควาโปนิกส์ช่วยให้สามารถผลิตผลิตภัณฑ์สองชนิดพร้อมกัน ได้แก่ ปลาและผัก ในพื้นที่เดียวกัน ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์อควาโปนิกส์ในร่มขนาดเล็ก ผักที่ปลูกในแนวตั้งสามารถใช้พื้นที่ได้อย่างเต็มที่ ในขณะที่ปลาในบ่อปลาก็เติบโตตามปกติในพื้นที่น้ำด้านล่าง วิธีการผลิตแบบสามมิตินี้สามารถให้ผลผลิตต่อหน่วยพื้นที่ที่สูงกว่าการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำหรือการปลูกผักเพียงอย่างเดียว ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ที่ดิน

2. การลดต้นทุนการผลิต
เนื่องจากการลดการใช้ปุ๋ยและยาบางชนิด รวมถึงการรีไซเคิลทรัพยากรน้ำ ระบบอควาโปนิกส์สามารถลดต้นทุนการผลิตในการดำเนินงานระยะยาว ตัวอย่างเช่น ในฟาร์มอควาโปนิกส์ขนาดใหญ่บางแห่ง ผ่านการออกแบบระบบที่สมเหตุสมผล การรีไซเคิลและการทำให้น้ำบริสุทธิ์สามารถประหยัดค่าใช้จ่ายด้านน้ำจำนวนมากและลดค่าใช้จ่ายในการซื้อปุ๋ยเคมี ทำให้ผลิตภัณฑ์มีการแข่งขันด้านราคาในตลาดมากขึ้น

3. การขายผลิตภัณฑ์ที่หลากหลาย
ระบบนี้สามารถผลิตทั้งปลาและผักได้ในเวลาเดียวกัน ทำให้ผู้ผลิตมีตัวเลือกผลิตภัณฑ์ที่หลากหลายสำหรับการขาย ไม่ว่าจะเป็นปลาสด เช่น ปลากะพง ปลาทับทิม ฯลฯ หรือผักออร์แกนิก เช่น ผักกาด ผักโขม ฯลฯ พวกเขาสามารถตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคที่แตกต่างกัน ขยายช่องทางการขาย และเพิ่มแหล่งรายได้

1. การผลิตอาหารเพื่อสุขภาพ
ผักที่ผลิตในระบบอควาโปนิกส์เติบโตในน้ำรีไซเคิลที่อุดมด้วยสารอาหาร และไม่ปนเปื้อนด้วยปุ๋ยเคมีและยาฆ่าแมลงในการเกษตรแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ ปลายังเติบโตในสภาพแวดล้อมน้ำที่สะอาด และเนื้อของพวกมันก็อร่อยและดีต่อสุขภาพมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ผักกาดที่ผลิตโดยระบบอควาโปนิกส์มีใบที่อ่อนนุ่ม รสชาติดี และอุดมไปด้วยสารอาหาร และปลาก็ไม่มีสารตกค้างของยา ซึ่งเป็นอาหารที่ปลอดภัยและมั่นใจได้

2. การบรรลุการผลิตแบบออร์แกนิก
ตราบใดที่ระบบอควาโปนิกส์ได้รับการจัดการตามมาตรฐานการผลิตแบบออร์แกนิก ก็ง่ายต่อการได้รับการรับรองแบบออร์แกนิก เนื่องจากกระบวนการผลิตสอดคล้องกับหลักการพื้นฐานของการเกษตรแบบออร์แกนิก นั่นคือ ไม่มีการใช้ปุ๋ยเคมีสังเคราะห์ ยาฆ่าแมลง หรือเทคโนโลยีการดัดแปลงพันธุกรรม ทำให้ผู้บริโภคมีตัวเลือกอาหารออร์แกนิกของแท้