Выращивание на аквапонике требовательных культур вызывает особый интерес, поэтому данное исследование, выполненное в Центр Аквакльтуры и рыболовства Университета Арканзас в Пайн Блафф, будет полезно при выборе типа системы культивирования. В работе проводилось сравнение роста вегетативной части и плодов томата и перца в условиях двух различных типов аквапоники и одной гидропоники (контроль) в осенне-зимний период. В еженедельных интервалах регистрировались качество воды и уровень питательных веществ. Определялись оптимальные параметры для развития Томата черри и сорта овощного перца (Capsicum annuum) - Халапеньо (Jalapeño).
Типы систем культивирования
Система с желобами включает 1000 литровый цилиндрический бассейн с рыбой (гибриды полосатого окуня). Из этой емкости вода уходит через донный дренаж и направляется в параболический фильтр-решетку. В фильтре происходит грубая механическая очистка от твердых частиц. Затем вода устремляется в биологический фильтр, наполненный пластиковым наполнителем. С целью дополнительной очистки, входящая в биофильтр труба закрыта нейлоновым чулком. После биологической фильтрации вода поступает в самп, а затем нагнетается насосом в гидропонный модуль с культурой растений. Прокачка воды и орошение растений происходит в 30 минутном интервале через каждые 30 минут. Механический таймер обеспечивает 30 минут покоя и 30 минут работы насоса. Изначально растения высаживались в корзинки, но корзинки мешали воде перемещаться через керамзит, поэтому от них отказались.
Аэрлифтная система имеет ярусное строение. На нижнем уровне располагается 125 литровая емкость с гибридами полосатого окуня (40 особей). Через её донный дренаж вода спускается до нижней точки трубы, а затем возгоняется воздухом из компрессора. Во внешнему краю этой трубы тянется более широкая труба для слива осадка, накопившегося на дне емкости. От рыб вода направляет в биологический фильтр - 100 литровую бочку с пластиковым наполнителем. Из этой бочки вода поступает в модуль с культурой растений (250 литров). Модуль снабжен сифоном, который обеспечивает периодическое наполнение и осушение субстрата (прочитать о строении сифона для аквапоники).
В гидропонный модуль обеих систем аквапоники вносился кальций и известковые удобрения. Кусты томата имели только три боковых побега. Их подрезали два раза в неделю на протяжении всего 60-дневного эксперимента.
Гидропоника имела аналогичную конструкцию, что аквапоника с желобами, однако у неё не было бассейна с рыбой и узла очистки воды. Когда уровень нитратов был ниже 3 млн-1, в гидропонику вносился питательный раствор.
Экспериментальные условия:
1. Рыба заселялась в аналогичной плотности, в зависимости от объема емкости. При необходимости мертвые особи заменялись живыми;
2. Рыбу кормили для удовлетворения потребностей аквапоники в питательных веществах;
3. Ежедневно проводился мониторинг pH и корректировался до отметки 7.0;
4. Дважды или трижды в неделю измерялись уровни аммония, нитрита, нитрата, а также температура.
| средний pH | время установления биологической фильтрации | максимальная температура воды | минимальная температура воды | |
| Аквапоника с желобами | 6.38 | 5 недель | 27.78 | 12.22 |
| Гидропоника | 6.00 | - | 27.22 | 12.78 |
| Аэрлифт аквапоника | 6.45 | 3.5 недели | 27.22 | 10 |
Таблица 1. Качество воды. Концентрация аммония была очень высокой вплоть до установления биологического баланса в биофильтре.
| Неделя (в первом столбце выживаемость) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Аквапоника с желобами | 100% | 9.00 | 11.73 | 20.65 | 28.53 | 31.50 | 33.33 | 36.00 | 36.00 | 36.00 |
| Гидропоника | 92% | 3.63 | 3.81 | 6.00 | 8.84 | 12.36 | 18.50 | 24.45 | 29.05 | 32.45 |
| Аэрлифт аквапоника | 90% | 8.79 | 11.50 | 20.41 | 28.09 | 31.14 | 31.91 | 32.64 | 33.09 | 34.00 |
Таблица 2. Высота кустов томата и его выживаемость.
| № растения (в первом столбце среднее) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | |
| Аквапоника с желобами | 8.4 | 7 | 16 | 10 | 10 | 3 | 0 | 0 | 6 | 4 | 3 | 0 | 2 |
| Гидропоника | 1.5 | 0 | 0 | 0 | 4 | 1 | 0 | - | 0 | 1 | 0 | 11 | 0 |
| Аэрлифт аквапоника | 3.4 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 15 | 0 | 0 | 7 | 3 | 6 | 4 |
Таблица 3. Количество плодов у томатов
| Неделя (в первом столбце выживаемость) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| Аквапоника с желобами | 100% | 5.42 | 5.13 | 5.63 | 5.81 | 6.25 | 6.46 | 6.58 | 6.88 | 7.04 |
| Гидропоника | 25% | 3.70 | 3.90 | 4.30 | 5.33 | 5.83 | 6.33 | 6.67 | 7.33 | 7.33 |
| Аэрлифт аквапоника | 100% | 3.29 | 3.67 | 4.35 | 5.23 | 5.35 | 5.48 | 5.65 | 5.98 | 6.10 |
Таблица 4. Высота кустов перца и его выживаемость.
| Аквапоника с желобами | Гидропоника | Аэрлифт аквапоника | |
| Цветущие | 11 | 2 | 5 |
| Плодоносящие | 8 | 1 | 4 |
| Средняя масса перца, г | 7.5 | 2.9 | 3.9 |
| Всего перцев | 17 | 1 | 4 |
Таблица 5. Цветение, плодоношение перца. Количество и масса плодов у перца.
Экспериментальные ограничения:
1. Слишком холодная погода;
2. Загрязнение корней в системе с желобами;
3. Томаты слишком разрастаются и ограничивают рост перцев в системе с аэрлифтом;
4. Сифон с системе с аэрлифтом ненадежен, поэтому рыбы здесь погибали чаще, чем в системе с желобами;
5. Растения часто погибали или тормозили свой рост к концу эксперимента;
6. Слишком холодные условия для рыб и растений.
Заключение
Аквапоника показало лучшие результаты, чем гидропоника. Системы с желобами неидеальны для томатов (загрязняются корни, слишком пышная растительность затеняет соседей, сложно поддерживать). Томатам нужно больше места для роста. Обе аквапоники лучше проявили себя в отношении перцев. Система с желобами вмещала больше рыбы и поэтому поставляла больше питательных веществ.
-----
www.was.org/documents/MeetingPresentations/AA2014/AA2014_0099.pdf
Matthew “Rex” Recsetar et al.. Yield Comparison of Tomato and Pepper Plants Grown in Two Different Greenhouse Aquaponic Systems.