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La parte idroponica del sistema comprende la maggior parte dell'ingombro dell'impianto. Vengono utilizzati tre progetti primari: letti multimediali, cultura dell'acqua profonda (DWC) e NFT.

sistemi basati su media: la progettazione di sistemi basati su supporti, talvolta chiamati flood-e-drain, è abbastanza semplice. Un contenitore riempito con substrato viene periodicamente inondato con acqua dall'acquario. L'acqua torna quindi alla coppa (o acquario) aspirando ossigeno nel substrato per le radici delle piante e i batteri nitrificanti. Il letto multimediale sostiene la pianta man mano che cresce e funge da filtro solido e biologico (Figura 6). A causa di relativamente pochi componenti e facilità di costruzione e funzionamento, questi sistemi sono popolari per gli hobbisti e nelle regioni in via di sviluppo. Tuttavia, è raro trovare una produzione commerciale utilizzando solo letti multimediali in quanto sono meno produttivi rispetto ad altri tipi discussi di seguito. La regola generale per i sistemi multimediali è dettagliata nella tabella 1.

Tabella 1: Regole empiriche per i sistemi acquaponici basati su supporti. Regole del pollice per sistemi acquaponici basati su supporti Caratteristiche del substratoporoso per aumentare l'ossigeno e la ritenzione idricaFornire un adeguato drenaggioFacile da maneggiareLeggeraed economica System DesignLe aiuole devono avere una profondità di almeno 30 cm.L'acqua deve rimanere di 2 pollici sotto la superficie del supporto per evitare che le alghe crescano nellasuperficie del supporto. Le vasche di pesce o i pozzetti devono essere dimensionati in modo che la pompa non funzioni a secco e il serbatoio non trabocca durante il ciclo di inondazione e scarico. Rapporto 1:1 tra il volume dell'acquario e il volume del letto delle piante per un design semplice che coinvolge esclusivamente un acquario e un letto per piante. Ilrapporto 2:1 o 3:1 può essere ottenuto con l'aggiunta della coppa (Figura 5)Capacità di caricoBassa densità di stoccaggio dei pescifiltrazione dei solidi separati necessaria per aumentare la densità del pesceIl tasso di alimentazione è del 25 -40% inferiore ai valori riportati per la coltura in acque profonde Gestione del flusso d'acquaIlvolume del serbatoio del pesce deve essere fatto circolare attraverso il letto dell'impianto ogni oraFlusso d'acquaManutenzionePulizia necessaria a intervalli regolari per rimuovere i solidiI vermi rossi possono essere aggiunti per spostare i solidi intrappolato nei letti

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Una varietà di materiali può essere utilizzata come substrato, tra cui ghiaia di piselli, roccia lavica, ciottoli di argilla espansa o altri mezzi inerti; i praticanti possono essere limitati da ciò che è disponibile localmente. Il flusso d'acqua nel sistema è controllato da un timer o da un sifone. Utilizzando il metodo del timer, l'acqua viene pompata per un determinato periodo di tempo, consentendo al letto di riempirsi.

Quando il timer si spegne, l'acqua si scarica fino a quando il timer non riattiva la pompa. Il metodo sifone viene spesso implementato utilizzando un sifone automatico a campana (Figura 7a) o un sifone ad anello (Figura 7b). In entrambi i metodi a sifone, la pompa funziona continuamente, controllando la velocità di riempimento e scarico del letto. Fox et al. (2010) fornisce istruzioni dettagliate dettagliate per la costruzione, il funzionamento e la risoluzione dei problemi di un sifone automatico a campana.

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I sistemi di filtraggio a flusso costante offrono un'alternativa al metodo «flood-and-drain». L'acqua pesantemente aerata scorre nel letto multimediale. Invece di un ciclo di allagamento e scarico, il livello dell'acqua rimane costante utilizzando un tubo di appoggio. Questo riduce drasticamente la dimensione della coppa necessaria per questo tipo di sistema di coltivazione.

Deep Water Culture: Questo metodo di coltivazione prevede la sospensione delle piante in una zattera galleggiante, consentendo alle radici di pendere nell'acqua (Figura 8). Le radici delle piante sono in costante contatto con l'acqua ricca di nutrienti proveniente dall'acquario.

Un'efficace filtrazione dei solidi è un requisito in questi sistemi per evitare che i solidi entrino nel letto della pianta e intasino le radici delle piante. L'aerazione deve essere fornita anche nelle vasche per mantenere adeguati livelli di ossigeno per le radici delle piante e i batteri benefici. Insieme alla loro grande capacità di ritenzione idrica che mantiene i parametri di qualità dell'acqua più stabili, la parte inferiore delle zattere e il rivestimento degli abbeveratoi forniscono spazio sufficiente per colonizzare i batteri nitrificanti. Il design stesso fornisce anche un cuscino contro le interruzioni di corrente, poiché le radici rimangono immerse nell'acqua nonostante la perdita di acqua o il flusso d'aria.

Tabella 2: Regole empiriche per DWC in acquaponica.

Regole del pollice per la coltura dell'acqua profonda in acquaponicaCaratteristiche del substratoLezattere sono comunemente realizzate in plastica HDPE o pannelli di polistiroloI letti devono essere isolati per prevenire le fluttuazioni di temperatura nel sistema I letti didesign del sistemadevono avere una profondità di 30 cm.Lalarghezza del letto può variare, ma in genere sono larghi 4 piedi.È necessaria una filtrazione efficace dei solidi per evitare che i solidi si accumulino nei letti delle piante. L'aerazione è necessaria in vasche di pesci e piante. Portata d'acqua di 5-10 galloni al minutoCapacità di trasportoAlta densità di stoccaggio di pesce ottenuta con solidi e filtrazione biologicadensità di stoccaggio di pesce non superiore a 60 kg/m3 (0,5 lb/gallone)Pesce consumare 1 -3% del corpo peso nei mangimi al giorno*L'input per i verdi a foglia verde è di 40-60 g di cibo/m2/giorno di alimentazione 32% dieta proteicaL'input per le colture da frutto è di 60-100 g di cibo/m2/giorno di alimentazione 32% dieta proteicaVerdure a foglia fornite in 20-25 piante/m2Colture da frutto fornite in 4 piante/m 2Gestione del flusso d'acqua 1-4 ore tempo di ritenzione idrica nelle vasche delle pianteI letti lunghi e stretti aiutano l'acqua a muoversi attraverso il sistemaManutenzioneI solidi fini possono accumularsi nelle vasche e dovranno essere rimossi Chiarificatore drenato quotidianamenteI solidi fini catturano puliti settimanalmente

\ *L'eccezione è nelle prime fasi di vita in cui i pesci possono consumare il 5 -10% del loro peso corporeo negli alimenti al giorno.

La coltura in acque profonde (DWC) è più produttiva (kg di prodotto/m2 di spazio di crescita) rispetto ai sistemi basati su supporti; tuttavia, può essere più difficile da gestire su scala ridotta. Questi sistemi sono ben studiati dall'industria idroponica e acquaponica e sono comunemente implementati in ambienti commerciali.

Verdi e erbe a foglia verde, come il basilico, fanno bene in questo sistema di produzione. Colture fruttifere come pomodori, cetrioli e peperoni possono avere successo con adeguate densità di nutrienti e supporto strutturale. La tecnica DWC potrebbe non essere adatta per aree in cui l'accesso alle forniture o alle attrezzature è limitato. Le regole empiriche per DWC in acquaponica sono elencate nella tabella 2.

Nutrient Film Technique: La tecnologia Nutrient Film Technique (NFT) proviene direttamente dall'industria idroponica. In questo metodo, le piante vengono inserite nella parte superiore dei canali orizzontali poco profondi. Un piccolo film d'acqua viene pompato attraverso il canale, entrando in contatto con le radici delle piante che utilizzano tali sostanze nutritive per la crescita (Figura 9). I sistemi NFT, come DWC, richiedono una filtrazione dei solidi sufficiente per prevenire la contaminazione delle radici delle piante. A differenza di DWC, i sistemi NFT necessitano di un filtro biologico separato, poiché il canale da solo non fornisce una superficie sufficiente per una crescita sufficiente dei batteri nitrificanti.

Questi sistemi sono più complessi da progettare, costruire e gestire rispetto ai sistemi basati su supporti. Se i canali non sono dimensionati correttamente, le radici delle piante possono interrompere il flusso d'acqua intasando i tubi. Questo progetto presuppone un grado di rischio, poiché il guasto della pompa può causare grosse perdite di coltura se il flusso d'acqua non riprende rapidamente. Tuttavia, NFT può essere un ottimo sistema per aree urbane o tetti in quanto sono leggeri, utilizzano pochissima acqua e possono essere realizzati con materiali facilmente reperibili. Le regole empiriche per NFT in acquaponica sono elencate nella tabella 3.

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Tabella 3: Regole empiriche per l'NFT in acquaponica Regole del pollice per la tecnica del film nutriente in AquaponicsCaratteristiche del substratoIcanali possono essere realizzati in plastica prefabbricata, materiale grondaia o tubi in PVC I tubibianchi dovrebbero essere usati in quanto riflettono la luce solare mantenere il canale interno frescoSystem DesignSquare o round canali sono adattidiametro canale dovrebbe essere appropriato per la dimensione radice del raccoltoverde foglia - 7,5 cm diametro tuboFruttificazione colture - 11 cm diametro tubo I canali non devono superare i 12 m per evitare carenze di nutrienti nelle piante all'estremità del tubo Lapendenza del canale deve essere di 1 cm/m per garantire un flusso adeguatoFiltrazione dei solidi efficiente necessaria in quanto i solidi possono intasare i tubidiaerazione pesante richiestaCapacità di trasporto Alta densità di stoccaggio di pesce di 60 kg/m3 (0,5 lb/gallone) può essere ottenuto con solidi appropriati e filtrazione biologicaL'impianto necessita di un minimo di 21 cm tragestione del flusso d'acqua1-4 ore tempo di ritenzione idrica nelle vasche delle piante I letti lunghi e stretti aiutano l'acqua a muoversi attraverso il sistema Icanali dimanutenzionedevono essere puliti tra il raccoltoe i generatori sono necessari perché le piante sono molto vulnerabili durante le interruzioni

\ *L'eccezione è nelle prime fasi di vita in cui i pesci possono consumare il 5 -10% del loro peso corporeo negli alimenti al giorno.

  • Fonte: Janelle Hager, Leigh Ann Bright, Josh Dusci, James Tidwell. 2021. Università statale del Kentucky. Manuale di produzione Aquaponics: un manuale pratico per i coltivatori. *

Kentucky State University

https://www.kysu.edu/academics/college-acs/school-of-aas/index.php
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