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2.3.1 भविष्यवाणियां

यहां तक कि अधिक भोजन का उत्पादन करने की जरूरत है, कृषि प्रथाओं के लिए उपयोगी भूमि स्वाभाविक रूप से दुनिया की भूमि की सतह का लगभग 20 से 30% तक सीमित है। कृषि भूमि की उपलब्धता कम हो रही है, और उपयुक्त भूमि की कमी है जहां इसकी सबसे अधिक आवश्यकता है, यानी विशेष रूप से जनसंख्या केंद्रों के पास। मिट्टी में गिरावट इस गिरावट के लिए एक प्रमुख योगदान है और आम तौर पर दो तरीकों से वर्गीकृत किया जा सकता है: विस्थापन (हवा और पानी का क्षरण) और आंतरिक मिट्टी रासायनिक और शारीरिक गिरावट (पोषक तत्वों और/या कार्बनिक पदार्थ, salinization, अम्लीकरण, प्रदूषण, संघनन और जलयोजन)। दुनिया भर में कुल प्राकृतिक और मानव प्रेरित मिट्टी गिरावट का आकलन परिभाषा, गंभीरता, समय, मिट्टी वर्गीकरण, आदि में परिवर्तनशीलता को देखते हुए कठिनाई से भरा है हालांकि, यह आम तौर पर सहमत है कि इसके परिणाम बड़े क्षेत्रों में शुद्ध प्राथमिक उत्पादन के नुकसान में हुई है (Esch एट अल। 2017), इस प्रकार कृषि योग्य और स्थायी रूप से फसल भूमि में बढ़ जाती है सीमित 13% 1990 के दशक के अंत तक 1960 के दशक से चार दशकों में (Bruinsma 2003)। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि उस समय की अवधि के दौरान जनसंख्या वृद्धि के संबंध में, प्रति व्यक्ति कृषि योग्य भूमि के बारे में 40% (Conforti 2011) की गिरावट आई है। 'कृषि योग्य भूमि' शब्द का अर्थ फसल उत्पादन का समर्थन करने के लिए पर्याप्त पोषक तत्वों की उपलब्धता है। पोषक तत्व की कमी का विरोध करने के लिए, दुनिया भर में उर्वरक की खपत 2002 में 90 किग्रा/हेक्टेयर से 2013 में 135 किलोग्राम तक बढ़ी है (पॉकेटबुक 2015)। फिर भी उर्वरकों के बढ़ते उपयोग अक्सर अल्गल बायोमास क्षय ऑक्सीजन की खपत और जलीय जीवन की जैव विविधता को सीमित करता है जब अल्गल खिलता है और eutrophication के कारण, जलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों (बेनेट एट अल. 2001) में समाप्त होने वाले नाइट्रेट और फॉस्फेट की ज्यादतियों में परिणाम है। लार्वा नाइट्रेट और फॉस्फेट प्रेरित पर्यावरणीय परिवर्तन वाटरशेड और तटीय क्षेत्रों में विशेष रूप से स्पष्ट हैं।

नाइट्रोजन, पोटेशियम और फास्फोरस पौधों के विकास के लिए आवश्यक तीन प्रमुख पोषक तत्व हैं। हालांकि फॉस्फोरस उर्वरकों की मांग तेजी से बढ़ती जा रही है, रॉक फॉस्फेट भंडार सीमित हैं और अनुमान बताते हैं कि वे 50-100 वर्षों के भीतर समाप्त हो जाएंगे (कॉर्डेल एट अल। 2011; स्टीन 1998; वान Vuuren एट अल 2010)। इसके अतिरिक्त, मानवविज्ञानी नाइट्रोजन इनपुट से अधिक फॉस्फोरस सीमाओं की ओर स्थलीय पारिस्थितिकी प्रणालियों को चलाने की उम्मीद है, हालांकि प्रक्रियाओं की बेहतर समझ महत्वपूर्ण है (देंग एट अल। 2017; गोल एट अल 2012; झू एट अल 2016)। वर्तमान में, कृषि में फास्फोरस के लिए कोई विकल्प नहीं हैं, इस प्रकार खनन फॉस्फेट (Sverdrup और Ragnarsdottir 2011) के प्रमुख उर्वरक इनपुट पर निर्भर करता है कि भविष्य कृषि उत्पादकता पर बाधाओं डाल। 'पी-विरोधाभास ', दूसरे शब्दों में, पी से अधिक पानी की गुणवत्ता में कमी, गैर-नवीकरणीय संसाधन के रूप में इसकी कमी के साथ, इसका मतलब है कि इसके उपयोग की रीसाइक्लिंग और दक्षता में पर्याप्त वृद्धि होनी चाहिए (लीनवेबर एट अल। 2018)।

आधुनिक गहन कृषि प्रथाएं, जैसे कि जुताई की आवृत्ति और समय या नहीं-तक, जड़ी-बूटियों और कीटनाशकों का उपयोग करना, और सूक्ष्म पोषक तत्वों वाले कार्बनिक पदार्थों के कम जोड़ मिट्टी की संरचना और इसकी माइक्रोबियल जैव विविधता को बदल सकते हैं जैसे कि उर्वरकों के अतिरिक्त अब प्रति हेक्टेयर उत्पादकता बढ़ जाती है। यह देखते हुए कि भूमि के उपयोग में होने वाले बदलावों के परिणामस्वरूप मिट्टी के कार्बनिक कार्बन का नुकसान लगभग 8% होने का अनुमान है, और 2010 और 2050 के बीच होने वाले नुकसान का अनुमान 3.5 गुना है, यह माना जाता है कि मिट्टी के पानी की क्षमता और पोषक तत्व नुकसान जारी रहेगा, खासकर ग्लोबल वार्मिंग को ध्यान में रखते हुए (Esch et al 2017) । जाहिर है मानव जरूरतों को पूरा करने और जीवन का समर्थन करने के लिए जीवमंडल की क्षमता से समझौता नहीं करने के बीच व्यापार-नापसंद हैं (फोले एट अल 2005)। हालांकि, यह स्पष्ट है कि वर्तमान भूमि उपयोग प्रथाओं के संबंध में ग्रहों की सीमाओं को मॉडलिंग करते समय, एन और पी साइकिल चालन में सुधार करना आवश्यक है, मुख्य रूप से नाइट्रोजन और फास्फोरस उत्सर्जन और कृषि भूमि से अपवाह दोनों को कम करके, लेकिन यह भी बेहतर कब्जा और पुन: उपयोग (Conijn et al 2018)।

2.3.2 एक्वापोनिक्स और पोषक तत्व

एक्वापोनिक्स के प्रमुख लाभों में से एक यह है कि यह पोषक संसाधनों के रीसाइक्लिंग की अनुमति देता है। मछली घटक में पोषक तत्व इनपुट फ़ीड से निकला है, जिसकी संरचना लक्ष्य प्रजातियों पर निर्भर करती है, लेकिन जलीय कृषि में फ़ीड आम तौर पर इनपुट लागत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनती है और उत्पादन की कुल वार्षिक लागत से आधे से अधिक हो सकती है। कुछ एक्वापोनिक्स डिज़ाइनों में, बैक्टीरियल बायोमास को फीड के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, जहां बायोफ्लोक उत्पादन एक्वापोनिक सिस्टम को तेजी से आत्मनिर्भर करता है (पिन्हो एट अल। 2017)।

ओपन-पिंजरे पेन या रेसवे से अपशिष्ट जल अक्सर जल निकायों में छुट्टी दी जाती है, जहां इसके परिणामस्वरूप पोषक प्रदूषण और बाद में यूट्रोफिकेशन होता है। इसके विपरीत, एक्वापोनिक सिस्टम अयोग्य मछली फ़ीड और मल से भंग पोषक तत्वों को लेते हैं, और सूक्ष्म जीवों का उपयोग करते हैं जो कार्बनिक पदार्थ को तोड़ सकते हैं, नाइट्रोजन और फॉस्फोरस को हाइड्रोपोनिक्स इकाई में पौधों द्वारा उपयोग के लिए जैव उपलब्ध रूपों में परिवर्तित कर सकते हैं। आर्थिक रूप से स्वीकार्य पौधों के उत्पादन के स्तर को प्राप्त करने के लिए, उपयुक्त माइक्रोबियल असेंबलियों की उपस्थिति पूरक पोषक तत्वों को जोड़ने की आवश्यकता को कम करती है जो नियमित रूप से स्टैंड-अलोन हाइड्रोपोनिक इकाइयों में उपयोग किए जाते हैं। इस प्रकार एक्वापोनिक्स एक निकट-शून्य निर्वहन प्रणाली है जो न केवल मछली और पौधे उत्पादन धाराओं से आर्थिक लाभ प्रदान करती है, बल्कि जलीय कृषि साइटों से पर्यावरण के हानिकारक निर्वहन दोनों में भी महत्वपूर्ण कटौती करती है। यह मिट्टी आधारित कृषि में उपयोग किए जाने वाले उर्वरकों से एन- और पी समृद्ध अपवाह की समस्या को भी समाप्त करता है। डिकॉप्टेड एक्वापोनिक सिस्टम में, एरोबिक या एनारोबिक बायोरिएक्टर्स का उपयोग हाइड्रोपोनिक उत्पादन (गॉडडेक एट अल। 2018) में बाद में उपयोग के लिए जैव उपलब्ध रूपों में महत्वपूर्ण मैक्रो- और सूक्ष्म पोषक तत्वों को ठीक करने और पुनर्प्राप्त करने के लिए भी किया जा सकता है (देखें चैप। 8)। इस तरह के रूप में रोमांचक नए घटनाक्रम, जिनमें से कई अब वाणिज्यिक उत्पादन के लिए महसूस किया जा रहा है, तेजी से पोषक तत्व वसूली के लिए अनुमति देकर परिपत्र अर्थव्यवस्था अवधारणा को परिष्कृत करने के लिए जारी है।


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