Akvaponie

Malý akvaponický systém

Akvaponie je přírodní princip využívaný v integrovaných systémech kombinující chov ryb a pěstování rostlin. Samotný název je spojením slov akvakultura a hydroponie, vystihující spojení těchto technologií. Akvaponie je snahou o vytvoření ekosystému podobného tomu přírodnímu. Například v řece jsou rybí výkaly sedimentovány a rozpuštěny. Poté dochází k jejich degradaci a přeměně sloučenin na jiné látky, které jsou využity dalšími mikroorganismy, planktonem a rostlinami. Na rozdíl od přirozeného ekosystému je akvaponický systém uzavřená soustava vytvořená člověkem.

Princip

Obrázek schematicky znázorňuje základní princip akvaponického systému. Vstupem do systému je voda a krmivo pro ryby, výstupem je biomasa ryb a rostlin. Klíčovou roli v systému hrají bakterie, především nitrifikační a nitratační. Tyto bakterie umožňují přeměnu toxické odpadní látky od ryb (amoniaku) na méně toxické formy a umožňují recirkulaci vody v systému.
Obrázek 1 (Goddek et al., 2015) schematicky znázorňuje základní princip akvaponie. Vstupem do systému je krmivo pro ryby a výstupem biomasa ryb a rostlin. Bakterie jsou klíčovým organismem, přeměňujícím toxický amoniak na pro ryby méně škodlivé formy (dusitany a dusičnany), které rostliny využívají ke své výživě.

Akvaponie využívá obdobně jako kořenové čistírny schopnosti rostlin odebrat z vody živiny a vodu tímto způsobem vyčistit. Problémem trvalé udržitelnosti všech akvakulturních chovů je na živiny bohatá voda, která vzniká jako odpadní produkt chovu ryb. Hlavním přínosem akvaponie je využití odpadní vody z chovu ryb jako hnojiva pro hydroponické pěstování rostlin. Rostliny vodu vyčistí a voda může být znovu využita v chovu ryb. Oba systémy (akvakulturní a hydroponický) jsou integrované v jedné nebo dvou recirkulačních smyčkách. Nezbytnou součástí systému jsou různé druhy bakterií, které systém samovolně osídlí a transformují toxické formy odpadních produktů ryb a zároveň umožňují jejich přeměnu na formy využitelné rostlinami. Akvaponie bývá někdy označována jako symbiotické soužití ryb, bakterií a rostlin[1] (obrázek 1). Přestože základní myšlenka působí jednoduše, vztahy mezi těmito organismy jsou na sobě vzájemně závislé a vysoce komplexní.

V akvaponickém systému probíhá koloběh dusíku. Ryby svými výměšky dodávají zdroj živin (bakterie a další mikroorganismy, které jsou součástí tohoto ekosystému je dále přemění na jednoduché látky - biologický proces přeměny amoniaku (NH4+), který vylučují ryby skrze svoje žábry a jeho oxidaci na dusitan (NO2−) a následně na dusičnan (NO3−), který již mohou rostliny přijmout]) pro užitkové rostliny (bylinky, zeleninu, ovoce - např. jahody) ve formě hydroponií. Hydroponické rostliny pak vodu obohacenou o živiny z ryb přečistí svým kořenovým systémem a voda se vrací do nádrže pro chov ryb. Tím je celý okruh uzavřen. Základním vstupem do tohoto ekosystému tak zůstává pouze potrava pro ryby, případně další doplňkové prvky (např. železo a draslík pro lepší růst hydroponií).

Výhody a nevýhody

Akvaponie opětovně využívá vodu v systému (90 - 99 % objemu je denně recyklováno) a šetří tak vodní zdroje. Další výhodou je poměrně efektivní využívání a recyklace živin v rámci systému. Potraviny z akvaponie jsou získané bez použití antibiotik, agrochemikálií, herbicidů a pesticidů[2] - jedná se tedy o ekologickou metodu chovu ryb a pěstování rostlin. Přes četné výhody bývají akvaponické systémy náročné na investice s vyšším rizikem podnikání. Systém může snadno v důsledku špatného manažerského opatření nebo nemoci zkolabovat, což způsobuje ekonomické ztráty.[3][4] Systémy jsou také díky integraci zmíněných metod náročné na znalosti a zkušenosti z oborů akvakultury, chemismu vody, chemie a rostlinné produkce. Mezi nejčastější problémy v akvaponickém systému patří zhoršený zdravotní stav ryb nebo růst, špatná kvalita vody (především pH a znečištění organickými látkami) a výživové nedostatky rostlin.

Přestože akvaponie vzbuzuje velký zájem veřejnosti,[5] je rozvoj akvaponických systémů v procesu. Důvodem je nedostatek poznatků z praxe a nedostatek vědeckých dat, především ale jejich obtížná srovnatelnost.

Klasifikace

Obrázek 2 (Monsees et al., 2020) Vlevo je znázorněn jednosmyčkový akvaponický systém s propojenou cirkulací. Vpravo je znázorněn systém, kde je akvakulturní a hydroponická část oddělena a jsou propojeny pouze jednosměrným ventilem, propouštějícím vodu od ryb do hydroponické části.

Akvaponie bývá technologicky členěna na dva technologické poddtypy systémů: systémy s uzavřenou recirkulací (jednosmyčková akvaponie) a systémy s technologicky oddělenou akvakulturní a hydroponickou částí (dvousmyčková akvaponie),[6] jak je znázorněno na obrázku 2. Dvousmyčková akvaponie umožňuje brát v úvahu druhově specifické požadavky. Příklad dvousmyčkové akvaponie uvádí autor Kloas et al. (2015).[7] Systém nazvaný INAPRO je dvojitě recirkulační systém se dvěma podsystémy - akvakulturní a hydroponickou částí.

Odkazy

Reference

  1. ↑ GODDEK, Simon; DELAIDE, Boris; MANKASINGH, Utra. Challenges of Sustainable and Commercial Aquaponics. Sustainability. 2015-04-10, roč. 7, čís. 4, s. 4199–4224. Dostupné online [cit. 2019-01-16]. ISSN 2071-1050. DOI 10.3390/su7044199. 
  2. ↑ ATTRA: National sustainable agriculture information service. Choice Reviews Online. 2006-07-01, roč. 43, čís. 11, s. 43–6508-43-6508. Dostupné online [cit. 2019-01-16]. ISSN 0009-4978. DOI 10.5860/choice.43-6508. 
  3. ↑ PALM, Harry W.; KNAUS, Ulrich; APPELBAUM, Samuel. Towards commercial aquaponics: a review of systems, designs, scales and nomenclature. Aquaculture International. 2018-03-03, roč. 26, čís. 3, s. 813–842. Dostupné online [cit. 2019-01-16]. ISSN 0967-6120. DOI 10.1007/s10499-018-0249-z. 
  4. ↑ TOKUNAGA, Kanae; TAMARU, Clyde; AKO, Harry. Economics of Small-scale Commercial Aquaponics in Hawai‘i. Journal of the World Aquaculture Society. 2015-02, roč. 46, čís. 1, s. 20–32. Dostupné online [cit. 2019-01-16]. ISSN 0893-8849. DOI 10.1111/jwas.12173. 
  5. ↑ DOS SANTOS, Maria José Palma Lampreia. Smart cities and urban areas—Aquaponics as innovative urban agriculture. Urban Forestry & Urban Greening. 2016-12, roč. 20, s. 402–406. Dostupné online [cit. 2019-01-16]. ISSN 1618-8667. DOI 10.1016/j.ufug.2016.10.004. 
  6. ↑ MONSEES, Hendrik; KLOAS, Werner; WUERTZ, Sven. Decoupled systems on trial: Eliminating bottlenecks to improve aquaponic processes. PLOS ONE. 2017-09-28, roč. 12, čís. 9, s. e0183056. Dostupné online [cit. 2019-01-16]. ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0183056. 
  7. ↑ KLOAS, W; GROSS, R; BAGANZ, D. A new concept for aquaponic systems to improve sustainability, increase productivity, and reduce environmental impacts. Aquaculture Environment Interactions. 2015-10-07, roč. 7, čís. 2, s. 179–192. Dostupné online [cit. 2019-01-16]. ISSN 1869-215X. DOI 10.3354/aei00146. 

Literatura

  • RAKOCY, James E., MASSER, Michael P., LOSORDO, Thomas M. Recirculating aquaculture tank production systems: Aquaponics — integrating fish and plant culture. Southern Regional Aquaculture Center. Listopad 2006, čís. 454. Dostupné v archivu pořízeném dne 2012-09-15. (anglicky) 
  • DIVER, Steve. Aquaponics — integration of hydroponics with aquaculture. ATTRA - National Sustainable Agriculture Information Service. 2006. Dostupné online. (anglicky)  Archivováno 2. 3. 2013 na Wayback Machine.

Související články

Externí odkazy

Média použitá na této stránce

Portable fish farm at growing power.jpg
Autor: charlie vinz from chicago, Licence: CC BY 2.0
A portable aquaponics system with watercress
Monsees.png
Autor: Hendrik Monsees, Licence: CC BY-SA 4.0
Vlevo je znázorněn jednosmyčkový akvaponický systém s propojenou cirkulací. Vpravo je znázorněn systém, kde je akvakulturní a hydroponická část oddělena a jsou propojeny pouze jednosměrným ventilem, propouštějícím vodu od ryb do hydroponické části.
Goddek.png
Autor: Simon Goddek, Licence: CC BY-SA 4.0
Obrázek schématicky znázorňuje základní princip akvaponického systému. Vstupem do systému je voda a krmivo pro ryby, výstupem je biomasa ryb a rostlin. Klíčovou roli v systému hrají bakterie, především nitrifikační a nitratační. Tyto bakterie umožňují přeměnu toxické odpadní látky od ryb (amoniaku) na méně toxické formy a umožňují recirkulaci vody v systému.