ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКВАПОННОГО МЕТОДА

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АКВАПОННОГО МЕТОДА

Научная статья

Юрина Н.А.*

ORCID: 0000-0003-2684-5020,

Краснодарский научный центр по зоотехнии и ветеринарии, Краснодар, Россия

* Корреспондирующий автор (naden8277[at]mail.ru)

Аннотация

В статье приводятся результаты экспериментов по использованию метода аквапоники. Водные животные выделяют токсичные для них же самих продукты жизнедеятельности: азотистые, фосфорные, калийные соединения, углекислый газ. Накопление этих веществ в воде представляет главную проблему как в замкнутой промышленной аквакультуре. Эти же вещества абсолютно необходимы в гидропонике и их добавляют в воду для получения питательных растворов для растений. Учитывая, что экологически чистые продукты пользуются все большей популярностью и спрос на них постоянно растет, есть перспективы внедрения этой инновации в южных районах России. За счет увеличения урожайности петрушки в аквапонной установке на 7,3 %, дополнительной прибыли было получено 4,8 рублей с 1 кв. метра.

Ключевые слова: аквапоника, осетровые рыбы, бассейн, петрушка, урожайность, прибыль.

ON THE USE OF THE AQUAPONIC METHOD

Research article

Yurina N.A.*

ORCID: 0000-0003-2684-5020,

Krasnodar Research Centre for Animal Husbandry and Veterinary Medicine, Krasnodar, Russia

* Corresponding author (naden8277[at]mail.ru)

Abstract

The article presents the results of experiments on the use of the aquaponic method. Aquatic animals emit toxic waste products such as nitrogenous, phosphoric, potassium compounds, carbon dioxide, which are also harmful to them. The accumulation of these substances in water is a major problem in closed industrial aquaculture. These same substances are absolutely necessary for hydroponics and they are added to water to obtain nutrient solutions for plants. Considering that environmentally friendly products are becoming increasingly popular and the demand for them is constantly growing, there are prospects for the introduction of this innovative method in the southern regions of Russia. An increase in the yield of parsley in aquaponics system by 7.3% provided an additional profit of 4.8 rubles per 1 square meter.

Keywords: aquaponics, sturgeon, swimming pool, parsley, yield, profit.

Введение

В условиях интенсификации осетроводства при выращивании рыбы в бассейнах [1, С. 316-322] целесообразным оказывается синергия отраслей в виде рыбоводства и аквапоники [2, С. 96-101].

Совместное культивирование рыбы и растений – современное направление, при ведении которого возможно получение качественной пищевой продукции при ведении прибыльного бизнеса для малых предприятий. Повышение рентабельности предприятий происходит за счет того, что рыба и выращиваемые растения обладают схожими потребностями в энергетических и тепловых затратах [3, С. 129-133], [4, С. 8-10].

В промышленных условиях с применением интенсивных технологий и содержании рыбы в бассейнах с замкнутым водоснабжением происходит накопление биогенов в процессе жизнедеятельности рыб. Их окисление, а также оставшегося корма приводит к повышению количества продуктов азотистого обмена [5, С. 299-310].

Аммоний, нитриты, нитраты можно использовать как питательные вещества при выращивании различных растений: томаты, огурцы, базилик, салат и другие культуры, а также зелень [6, С. 1-384].

На сегодняшний день перспективным методом выращивания растений без грунта является аквапоника с точки зрения совмещения технологии интенсивного осетроводства и растениеводства, так как на выходе получается комплекс экологически безопасной продукции [7, С. 4957-4960], [8, С. 249-284], [9, С. 69].

Именно поэтому в 21 веке становится популярным новый метод выращивания растений – аквапоника [10, С. 50-52].

Методы и принципы исследования

Целью исследований являлось сравнительный анализ выращивания зелени петрушки в грунте и в аквапонной установке, а также исследование выращивания аквапонного укропа.

Были поставлены и решены следующие задачи:

1) определить урожайность растений при разных способах культивирования;

2) провести анализ содержания сухого вещества в зелени петрушки;

3) изучить рост аквапонного укропа;

4) рассчитать экономический эффект применения аквапоники.

ООО «Албаши» - предприятие, занимающееся разведением и выращиванием прудовых рыб и осетровых в бассейнах и садках, раков, выращиванием аквапонной зелени. Из аквапонной зелени в хозяйстве выращивают базилик, зеленый лук, укроп, петрушку.

Проводили сравнительный посев петрушки сорта «Итальянский гигант» в грунт, и в разработанные аквапонное устройство.

Повторность четырехкратная. Посевные качества семян и урожайность определяли по методике Б.А. Доспехова (1985), биометрические данные – по Методике опытного дела в овощеводстве и бахчеводстве/Под ред. В.Ф. Белика. М.: Агропромиздат, 1992. 312 с. По мере необходимости в грунте и в стаканчиках осуществляли прополку. Первая группа (контроль) – посадка семян петрушки в грунт (посев был выполнен при соблюдении расстояния между растениями – 30 см), вторая группа – посадка семян в аквапонное устройство в стаканчики.

В грунт высаживали семена петрушки на опытных делянках площадью 5 кв.м. на черноземе выщелоченном с рН солевой вытяжки (определение рН-метром Эксперт-рН (3х1) 6,3±0,2, с содержанием подвижного фосфора (ГОСТ 26205-91) - 17,0±3,0 мг/кг, подвижного калия (ГОСТ 26205-91) - 323,0±33,0 мг/кг, гумуса (ГОСТ 26213-91) – 3,21 %, обменного аммония (ГОСТ 26489-85) – 2,5±0,5 мг/кг, нитратов (ПНД Ф 16.1:2:2.3:2.2.69-10) – 16,5±1,2 мг/кг на 100 г почвы. Посев был выполнен при соблюдении расстояния между растениями – 30 см, глубина посадки – 1 см, количество семян из расчета 0,5 г на 1 кв.м. Периодически осуществляли полив грунтовой петрушки отстоянной водой в вечерние часы после захода солнца. Вносили минеральные удобрения (г на 1 м): после появления всходов аммиачную селитру — 10 и суперфосфат — 5.

Для замеров брали по 30 растений. Для биохимического анализа брали по 6 проб из каждой группы. Содержание сухого вещества определяли на приборе Эвлас 2М, количество нитратов – ионометрическим методом.

Семена укропа в условиях ООО «Албаши» высаживались непосредственно в стаканчики в аквапонную установку. Были выбраны два сорта укропа «Аллигатор» и «Грибовский».

Статистическая обработка данных была произведена при использовании программы Microsoft Excel. Различия считали достоверными при Р<0,05; Р<0,01; Р<0,001.

Основные результаты

Разработанное аквапонное устройство содержит бассейн для рыбы (осетровых) и устройство для выращивания растений, которое выполнено в виде цилиндра с отверстиями, расположенных по рядам по всей его длине и на расстоянии друг от друга, для обеспечения расположения в них по ярусам под острым углом относительно горизонтальной плоскости модулей. Последние выполнены из перфорированных горшков с нейтральным пористым грунтом, в нашем случае кокосовой стружкой, в которые были высажены растения.

Применение аквапонного устройства, обеспечивает благоприятные условия выращивания растений и рыб при значительном снижении стоимости монтажа конструкции и затрат на ее обслуживание.

При проведении эксперимента установлено, что семена петрушки сорта «Итальянский гигант» проросли в аквапонной установке быстрее, чем в грунте: всходы появились в обеих установках на 7-е сутки. При посадке в грунт, всходы появились на 14 сутки. Всхожесть семян составила в первой группе 62,0 %, во второй – 66,0 %. Вегетационный период от всходов до снятия урожая петрушки составил 60 дней во всех группах. У петрушки в грунте листья были темно-зеленые, в аквапонной установке цвет листьев петрушки так же не уступал грунтовой, что связано с использованием съемной крыши в рыбоводном модуле (ПМ №198402), где располагалась аквапонная установка.

Выход зелени при первой срезке составил в первой группе 0,436 кг с 1 кв. м.

В аквапонной установке во второй группе урожайность с 1 кв.м. составила 0,503 кг с 1 кв. м, что выше, по сравнению с контролем на 15,4 %.

Длина растений была практически одинаковой во всех группах без особых отличий и варьировалась в пределах 42 см. Масса корней составила у растений первой группы 8,4±0,2 г, второй группы – 8,1±0,1 г без достоверно значимой разницы.

Итого урожайность петрушки за весь цикл (3 среза) составила в контроле 1,65 кг, во второй группе: 1,77 кг, что выше на 7,3 %.

Содержание сухого вещества в зеленой массе (n=6) петрушки первой группы составило 16,5±0,4 %, второй группы – 12,6±0,5 % (Р<0,001) [11, С. С. 143-146] . Следовательно, при аквапонном способе культивирования петрушки, содержание сухого вещества в зелёной массе достоверно снижается 3,9 %. Однако, при дегустации продукции особых различий по аромату и вкусу зелени между группами не было установлено (табл. 1).

 

Таблица 1 – Длина растений и содержание сухого вещества

Группа	Показатели
	Масса растений, см	Длина растений, см	Урожайность за весь цикл, кг	Содержание сухого вещества в петрушке, %
1	42,0±1,2	8,4±0,2	1,65	16,5±0,4
2	42,4±1,0	8,1±0,1	1,77	12,6±0,5

Примечание: n=30

Обсуждение

Несмотря на снижение показателя сухого вещества в петрушке, аквапонический способ представлен как альтернативный грунтовому, и ни в коем случае мы не рекомендуем заменять его. Данный способ может быть применен в качестве получения дополнительной продукции растениеводства при разведении рыбы, в данном случае осетровых.

Содержание нитратов во второй группе растений находилось на оном уровне с контролем. Токсические вещества в растениях всех групп находились значительно ниже значений ПДК.

При себестоимости культивирования петрушки в грунте 60 руб. в расчете на 1 кг зеленой массы, цена ее реализации составила 120 руб. за 1 кг, следовательно прибыль была равна 60 руб.

При себестоимости культивирования петрушки в аквапонной установке 60 руб. (за счет накладных расходов на использование электроэнергии для обеспечивания жизнедеятельности осетровых рыб в бассейнах) в расчете на 1 кг зеленой массы, цена ее реализации составила 120 руб. за 1 кг, следовательно прибыль была равна так же 60 руб.

За счет увеличения урожайности петрушки в аквапонной установке на 7,3 %, дополнительной прибыли было получено 4,8 рублей с 1 кв. метра.

В исследовании на укропе установлено, что выход с 1 кв.м. зелени сорта «Аллигатор» составил 2,0 кг, интенсивность окрашивания зелени была ярко-зеленая, изумрудного оттенка. Всхожесть семян наблюдалась на 8 сутки и составила 88,0 %. Процент засохших растений составил 1,5 %. Время вегетации составило 35 суток. Из заболеваний наблюдалось наличие мучнистой росы (5,0 % растений) и черная ножка (7,0 %). Больные растения удаляли.

Выход зеленой массы укропа сорта «Грибовский» - 1,7 кг, интенсивность окрашивания зелени была ярко-зеленая, изумрудного оттенка, имелись блеклые вкрапления. Процент засохших растений составил 2,3 %. Время вегетации составило 35 суток. Из заболеваний наблюдалось наличие мучнистой росы (4,0 % растений).

Продукция получается экологически безопасная, без применения стимуляторов роста, пестицидов, гербицидов и инсектицидов. Реализация продукции растениеводства, выращенной в аквапонической установке, позволит покрывать расходы рыбоводного предприятия на горюче-смазочные материалы, заработную плату рабочим, электроэнергию. Таким образом и продукция рыбоводства так же снижает свою себестоимость.

Немаловажным фактором в сложившейся геополитической обстановке и условиях пандемии, является обеспечение населения продукцией производства предприятий своего региона, что сокращает расходы на логистику, позволяет получить готовый продукт к употреблению непосредственно «с грядки - на стол», удешевляет стоимость. Это и социальный фактор, возможны поставки в детские учреждения, дома престарелых, школы, так же возможны дальнейшие разработки применения аквапонической растениеводческой продукции при производстве детского питания.

При излишках производства, или отсутствия части реализации, возможно проведение консервации и сушки растений, что увеличивает их срок хранения и продажи.

Заключение

За счет увеличения урожайности петрушки в аквапонной установке на 7,3 %, дополнительной прибыли было получено 4,8 рублей с 1 кв. метра.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Mustafa S. Aquaculture Ecosystems: Adaptability and Sustainability / S. Mustafa, R. Shapawi – Sabah: Wiley-Blackwell, 2015. – 400 p.
2. Yurina N.A. Artificial ecological system – hydroponics: the wheat grains germination rate / N.A. Yurina, G. Koshchaev, D.V. Osepchuk et al. // International Journal of Engineering and Advanced Technology. – 2019. – 9. – p. 4957-4960.
3. Krymov V.G. Changes of Weight Indicators in Sturgeon Fish When Using Combined Feeds with Various Protein and Fat Contents in Closed Water Supply Installations. / V.G. Krymov, D.A. Yurin, S.I. Кononenko et al. // International Journal of Pharmaceutical Research. – 2018. – 10. – p. 316-322.
4. Boxman S.E. Evaluation of water treatment capacity, nutrient cycling, and biomass production in a marine aquaponic system. / S.E. Boxman, S.J. Ergas, M.A. Trotz // Ecological Engineering. – 2018. – 120. – p. 299-310.
5. Yurina N.A. Germination of the seeds of lettuce using the aquaponic method / N.A. Yurina, D.A. Yurin, E.A. Maxim et al. // Amazonia Investiga. – 2020. – 25. – p. 279-284.
6. Викулова В.С. Аквапоника - как новое развитие агропродовольственного комплекса. / В.С. Викулова // Закономерности развития региональных агропродовольственных систем. – 2015. – 1. – c. 50-52.
7. Курылева Н.В. Гидропоника - как метод выращивания зеленых культур. / Н.В. Курылева, А.В. Юрина // Молодежь и наука. – 2016. – 5. – c. 69.
8. Юрин Д.А. Оптимизация роста рыбы путем интеграции двух отраслей. / Д.А. Юрин, Д.В. Осепчук, Н.А. Юрина и др. // Международный научно-исследовательский журнал. – 2021. – 8-1 (110). – c. 143-146.
9. Григорьев В.А. Опыт совместного выращивания клариевого сома (Clarias gariepinus burchell, 1822) и салата (Lactuca sativa l.) методом аквапоники. / В.А. Григорьев, А.В. Ковалева, М.Н. Сорокина // Естественные науки. – 2015. – 4 (53). – c. 96-101.
10. Ковригин А.В. Разработка элементов инновационной автоматизированной аквапонной технологии производства сельскохозяйственной продукции / А.В. Ковригин, В.П. Кулаченко, Р.А. Исаев // Белгородский агромир. – 2015. – 3. – c. 8-10.
11. Гордиевских М.Л. Ускорение роста и развития растений путем использования органических поливных растворов в гидропонном кормопроизводстве. / М.Л. Гордиевских, Е.И. Столбовая, В.В. Евченко // АПК России. – 2015. – 73. – c. 129-133.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Mustafa S. Aquaculture Ecosystems: Adaptability and Sustainability / S. Mustafa, R. Shapawi – Sabah: Wiley-Blackwell, 2015. – 400 p.
2. Yurina N.A. Artificial ecological system – hydroponics: the wheat grains germination rate / N.A. Yurina, G. Koshchaev, D.V. Osepchuk et al. // International Journal of Engineering and Advanced Technology. – 2019. – 9. – p. 4957-4960.
3. Krymov V.G. Changes of Weight Indicators in Sturgeon Fish When Using Combined Feeds with Various Protein and Fat Contents in Closed Water Supply Installations. / V.G. Krymov, D.A. Yurin, S.I. Кononenko et al. // International Journal of Pharmaceutical Research. – 2018. – 10. – p. 316-322.
4. Boxman S.E. Evaluation of water treatment capacity, nutrient cycling, and biomass production in a marine aquaponic system. / S.E. Boxman, S.J. Ergas, M.A. Trotz // Ecological Engineering. – 2018. – 120. – p. 299-310.
5. Yurina N.A. Germination of the seeds of lettuce using the aquaponic method / N.A. Yurina, D.A. Yurin, E.A. Maxim et al. // Amazonia Investiga. – 2020. – 25. – p. 279-284.
6. Vikulova V.S. Akvaponika - kak novoe razvitie agroprodovol'stvennogo kompleksa [Aquaponics - as a new development of the agri-food complex]. / V.S. Vikulova // Zakonomernosti razvitija regional'nyh agroprodovol'stvennyh sistem [Regularities in the development of regional agri-food systems]. – 2015. – 1. – p. 50-52. [in Russian]
7. Kury'leva N.V. Gidroponika - kak metod vy'rashhivaniya zeleny'x kul'tur [Hydroponics - as a method of growing green crops]. / N.V. Kury'leva, A.V. Yurina // Molodezh' i nauka [Youth and Science]. – 2016. – 5. – p. 69. [in Russian]
8. Yurin D.A. Optimizaciya rosta ry'by' putem integracii dvux otraslej [Optimizing fish growth by integrating the two industries]. / D.A. Yurin, D.V. Osepchuk, N.A. Yurina et al. // Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International research journal]. – 2021. – 8-1 (110). – p. 143-146. [in Russian]
9. Grigor'ev V.A. Opy't sovmestnogo vy'rashhivaniya klarievogo soma (Clarias gariepinus burchell, 1822) i salata (Lactuca sativa l.) metodom akvaponiki [Experience of joint cultivation of clarius catfish (Clarias gariepinus burchell, 1822) and lettuce (Lactuca sativa l.) By aquaponics] / V.A. Grigor'ev, A.V. Kovaleva, M.N. Sorokina // Estestvennye nauki [Natural Sciences]. – 2015. – 4 (53). – p. 96-101. [in Russian]
10. Kovrigin A.V. Razrabotka e'lementov innovacionnoj avtomatizirovannoj akvaponnoj texnologii proizvodstva sel'skoxozyajstvennoj produkcii [Development of elements of an innovative automated aquaponic technology for the production of agricultural products]. / A.V. Kovrigin, V.P. Kulachenko, R.A. Isaev // Belgorodskij agromir [Belgorod agromir]. – 2015. – 3. – p. 8-10. [in Russian]
11. Gordievskix M.L. Uskorenie rosta i razvitiya rastenij putem ispol'zovaniya organicheskix polivny'x rastvorov v gidroponnom kormoproizvodstve [Acceleration of plant growth and development by using organic irrigation solutions in hydroponic forage production]. / M.L. Gordievskix, E.I. Stolbovaya, V.V. Evchenko // APK Rossii [Agro-industrial complex of Russia]. – 2015. – 73. – p. 129-133. [in Russian]