Глава 1 Аквапоника и глобальные продовольственные проблемы

Симон Годдек, Алисса Джойс, Бенц Котцен и Мария Дос-Сантос

Абстракция По мере роста численности населения мира растет спрос на увеличение производства продовольствия и по мере того, как нагрузка на такие ресурсы, как земля, вода и питательные вещества, становится все более острой, необходимо найти альтернативные, устойчивые и надежные методы обеспечения этого продовольствия. Нынешние стратегии поставок большего объема продукции не являются ни экологически обоснованными, ни направлены на решение проблем циклической экономики сокращения отходов при одновременном достижении Целей развития тысячелетия ВОЗ по искоренению голода и нищеты к 2015 году. Аквапоника, технология, объединяющая аквакультуру и гидропонику, обеспечивает часть раствора. Несмотря на то, что за последние десятилетия аквапоника значительно развивалась, существует ряд ключевых вопросов, которые все еще требуют полного решения, включая разработку энергоэффективных систем с оптимизированной рециркуляцией питательных веществ и подходящих средств контроля за патогенами. Существует также ключевой вопрос достижения прибыльности, который включает в себя эффективные производственно-сбытовые цепочки и эффективное управление цепочками поставок. Законодательство, лицензирование и политика также являются ключом к успеху будущей аквапоники, равно как и вопросы образования и исследований, которые обсуждаются в этой книге.

Ключевые слова Аквапоника · Сельское хозяйство · Планетарные границы · Цепь поставок продуктов питания · Фосфор

Содержимое

• 1.1 Введение
• 1.2 Предложение и спрос
• 1.3 Научно-технические проблемы в аквапонике
• 1.4 Экономические и социальные проблемы
• 1.5 Будущее аквапоники
• Ссылки

—

С. Годдек

Математические и статистические методы (биометрис), Вагенингенский университет, Вагенинген, Нидерланды

Джойс

Департамент морских наук Гётеборгского университета, Гётеборг, Швеция

Котцен

Школа дизайна Гринвичского университета, Лондон, Великобритания

М. Дос-Сантос

ESCS-IPL, DINAMIA'CET, Лиссабонский институт ISCTE-университета, Лиссабон, Португалия

© Автор (ы) 2019

С. Годдек и др. (ред.), Аквапоника Системы Производства Пищевых Продуктов, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_1

—

Ссылки

Дальнейшие исследования аквапоники с использованием солоноватых водных ресурсов пустыни Негев. Экоциклы 2:26. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v2i2.53

Байжель Б, Ричардс КС, Аллвуд Дж.М., Смит П, Деннис Дж.С., Курми Е, Гиллиган Калифорния (2014) Важность управления спросом на продовольствие для смягчения последствий изменения климата. Нат Клим Чанг 4:924 —929. https://doi.org/10.1038/nclimate2353

Barrett DM (2007) Повышение питательной ценности фруктов и овощей

Bernstein S (2011) Аквапоническое садоводство: пошаговое руководство по выращиванию овощей и рыбы вместе. Издательство «Новое общество», остров Габриола

Bon H, Parrot L, Moustier P (2010) Устойчивое городское сельское хозяйство в развивающихся странах. Отзыв. Агран Сустинг Дев 30:21 —32. https://doi.org/10.1051/agro:2008062

Bontje M, Latten J (2005) Стабильный размер, изменение состава: недавняя динамика миграции крупных городов Нидерландов. Тайдшр Экон Сок Геогр 96:444 — 451. https://doi.org/10.1111/j.1467-9663. 2005.00475.x

Brandi CA (2017) Стандарты устойчивости и устойчивое развитие — синергия и компромисс транснационального управления. Поддержание разработки 25:25 —34. https://doi.org/10.1002/sd.1639

Карлссон А (1997) Выбросы парниковых газов в жизненном цикле моркови и томатов. Лундский университет, Лунд

Conijn JG, Bindraban PS, Schröder JJ, Jongschaap REE (2018) Может ли наша глобальная продовольственная система удовлетворить спрос на продовольствие в пределах планетарных границ? Агроэкосистт Энвирон 251:244-256. https://doi.org/ 10.1016/J.AGEE.2017.06.001

Delaide B, Годдек S, Готт J, Суйерт H, Джиджакли М (2016) Салат (Lactuca sativa L. var. Сукрин) производительность роста в дополненном растворе аквапоники превосходит гидропонику. Вода

8:467. https://doi.org/10.3390/w8100467 dos Santos MJPL (2016) Умные города и городские районы — аквапоника как инновационное городское сельское хозяйство. Городские для городских зеленый 20:402. https://doi.org/10.1016/j.ufug.2016.10.004

Эрлих PR, Harte J (2015) Мнение: накормить мир в 2050 году потребует глобальной революции. Proc Натл акад наук с А 112:14743 —14744. https://doi.org/10.1073/pnas.1519841112

Эмеренчано М, Карнейру П, Лапа М, Лапа К, Делайде Б, Годдек S (2017) Минерализация Солидос. Бюстгальтеры Аквак:21—26

Энгельхаупт (2008) Есть ли значение пищевых миль? Технол Энвирон 42:3482

FAO (2009) Состояние продовольствия и сельского хозяйства. ФАО, Рим

FAO (2017) 2017 состояние продовольствия и сельского хозяйства, используя продовольственные системы для инклюзивных сельских преобразований. ФАО, Рим

Фолей JA, Дефрис R, Аснер GP, Барфорд C, Бонан G, Карпентер SR, Чапин FS, Коу MT, Дейли GC, Гиббс HK, Хелковски JH, Холлоуэй T, Говард EA, Кучарик CJ, Монфреда C, Patz JA, Прентис IC, Раманкютти N, Снайдер N, Снайдер PK (2005) последствия землепользования. Наука 309:570 —574. https://doi.org/10.1126/science.1111772

Фоли Джей, Раманкутти Н, Брауман КА, Кассиди ES, Гербер JS, Джонстон М, Мюллер ND, О'Коннелл C, Рэй DK, Вест ПК, Бальзер C, Беннетт EM, Карпентер SR, Хилл J, Монфреда C, Поляски S, Рокстрём J, Шихан J, Зиберт S, Тилман S, Тилман S, Закс PM (2011) Решения для культивируемой планеты. Природа 478:337 —342. https://doi.org/10.1038/nature10452

Garnett T (2011) Где наилучшие возможности для сокращения выбросов парниковых газов в пищевой системе (включая пищевую цепочку)? Продовольственная политика 36: S23-S32. https://doi.org/10.1016/J. ФУДПОЛ.2010.10.010

Goddek S (2017) Возможности и проблемы многоконтурных аквапонических систем. Вагенингенский университет, Вагенинген. https://doi.org/10.18174/412236

Goddek S, Keesman KJ (2018) Необходимость технологии опреснения для проектирования и калибровки многоконтурных систем аквапоники. Опреснение 428:76 —85. https://doi.org/10.1016/j.desal.2017.11.024

Goddek S, Vermeulen T (2018) Сравнение показателей роста Lactuca sativa в традиционных и Ras-гидропонных системах. Аквак Инт 26:1377. https://doi.org/10.1007/s10499-0180293-8

Goddek S, Delaide B, Mankasingh U, Ragnarsdottir K, Jijakli H, Thorarinsdottir R (2015) Проблемы устойчивой и коммерческой аквапоники. Устойчивость 7:4199 —4224. https://doi.org/10.3390/su7044199

Goddek S, Schmautz Z, Scott B, Delaide B, Keesman K, Wuertz S, Junge R (2016) Влияние анаэробного и аэробного шлама рыб на гидропонный салат. Агрономия 6:37. https://doi.org/10.3390/agronomy6020037

Goddek S, Delaide BPL, Joyce A, Wuertz S, Jijakli MH, Gross A, Eding EH, Bläser I, Reuter M, Keizer LCP, Моргенштерн R, Körner O, Verreth J, Keesman KJ (2018) Питательная минерализация и снижение органических веществ осадка и эффективность в реакторах на основе RASB-EGSB. Аквак ENG 83:10-19. https://doi.org/10.1016/J.AQUAENG.2018.07.003

Goddek S, Körner O (2019) Полностью интегрированная имитационная модель многоконтурной аквапоники: пример определения размеров системы в различных средах. Агрик Сыст 171:143 —154. https://doi.org/10. 1016/j.agsy.2019.01.010

Godfray HCJ, Beddington JR, Crute IR, Хаддад L, Лоуренс D, Muir JF, Pretty J, Робинсон S, Томас SM, Toulmin C (2010) Продовольственная безопасность: проблема кормления 9 миллиардов человек. Наука 327:812 —818. https://doi.org/10.1126/science.1185383

Graber A, Junge R (2009) Системы Aquaponic: переработка питательных веществ из рыбных сточных вод путем производства овощей. Опреснение 246:147 —156

Grewal SS, Grewal PS (2012) Могут ли города стать самообеспеченными в продовольствии? Города 29:1 —11. https://doi. org/10.1016/J.cities.2011.06.003

Hui SCM (2011) Зеленая крыша городского земледелия для зданий в городах с высокой плотностью. In: Всемирная конференция по зеленой крыше. С. 1—9

Joly A, Junge R, Bardocz T (2015) Бизнес Aquaponics в Европе: некоторые юридические препятствия и решения. Экоциклы 1:3 —5. https://doi.org/10.19040/ecocycles.v1i2.30

Юнге Р, Кёниг Б, Вильярроэль М, Комивес Т, Джиджакли М (2017) Стратегические точки в аквапонике. Вода 9:182. https://doi.org/10.3390/w9030182

Kahiluoto H, Kuisma M, Kuokkanen A, Mikkilä M, Linnanen L (2014) Серьезно относимся к границам питательных веществ: можем ли мы кормить людей? Глоб Еда Сек 3:16 —21. https://doi.org/10.1016/ J.GFS.2013.11.002

Kloas W, Groß R, Baganz D, Graupner J, Monsees H, Schmidt U, Staaks G, Suhl J, Tschirner M, Wittstock B, Wuttstock S, Zikova A, Реннерт B (2015) Новая концепция аквапонных систем для повышения устойчивости, повышения производительности и снижения воздействия на окружающую среду. Аквак Энвирон Взаимодействует 7:179 —192. https://doi.org/doi. https://doi.org/10.3354/aei00146

Kotzen B, Appelbaum S (2010) Исследование аквапоники с использованием солоноватых водных ресурсов пустыни Негев. J Appl Аквак 22:297 —320. https://doi.org/10.1080/10454438.2010.527571

Манелли А (2016) Новые парадигмы устойчивого благополучия. Агропромышленная научная компания Procedia 8:617 —627. https://doi.org/10.1016/J.AASPRO.2016.02.084

McKinnon A (2007) Выбросы COSub2/sub при грузовых перевозках: анализ данных Соединенного Королевства. Подготовлен для рабочей группы по изменению климата Комиссии по комплексному транспорту. Лондон, Англия

Миличич V, Тораринсдоттир R, Santos M, Hančič M (2017) Коммерческая аквапоника приближается к европейскому рынку: к восприятию потребителями продукции аквапоники в Европе. Вода 9:80. https://doi.org/10.3390/w9020080

Mogk J, Kwiatkowski S, Weindorf M (2010) Содействие городскому сельскому хозяйству как альтернативному землепользованию для свободных участков в городе Детройт: выгоды, проблемы и предложения по нормативной базе для успешной интеграции землепользования. Закон FAC Res Publ 56:1521

Monsees H, Keitel J, Kloas W, Wuertz S (2015) Потенциальное повторное использование аквакультурных отходов для растворов питательных веществ в аквапонике. В: Proc of Aquaculture Europe. Роттердам, Нидерланды

Mundler P, Criner G (2016) Пищевые системы: пищевые мили. //Энциклопедия продовольствия и здоровья. Эльсевье, Амстердам, стр. 77—82. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384947-2.00325-1

Rickman JC, Barrett DM, Bruhn CM (2007) Обзор сравнения пищевых продуктов свежих, замороженных и консервированных фруктов и овощей. Часть 1. Витамины С и В и фенольные соединения. J Sci Food Agric J Sci Food Сельское хозяйство 87:930-944. https://doi.org/10.1002/jsfa.2825

Rockström J, Steffen W, Noone K, Перссон å, Chapin FS, Lambin EF, Лентон ТМ, Scheffer M, Фольке C, Шельнхубер HJ, Никвист Б, де Вит CA, Хьюз Т, ван дер Леу S, Родхе H, Сёрлин ПК, Костанца Р, У, Фалькенмарк М, Карлберг Л, Коррелл РВ, Фабри В.Ж., Хансен Дж., Уокер Б, Ливерман Д, Ричардсон К, Crutzen P, Фолей JA (2009) Безопасное операционное пространство для человечества. Природа 461:472 —475. https://doi.org/10.1038/461472a

Шиллинг J, Logan J (2008) Озеленение ржавчины: зеленая модель инфраструктуры для правильного размера сокращающихся городов Америки. Джей Ам План доц 74:451 —466. https://doi.org/10.1080/ 01944360802354956

Сираков I, Лутц М, Грабер А, Матис А, Стайков И, Смитс Т, Юнге Р (2016) Потенциал комбинированной биоконтрольной активности против грибковых рыб и возбудителей растений бактериальными изолятами из модельной аквапонной системы. Вода 8:518. https://doi.org/10.3390/w8110518

Штеффен В, Ричардсон К, Рокстрём J, Корнелл SE, Фетцер I, Беннетт ЭМ, Биггс Р, Карпентер СР, де Врис Ш, де Вит КА, Фольке С, Гертен Д, Хайнке Дж, Булава ГМ, Перссон ЛМ, Раманатан В, Рейерс Б, Серлин С (2015) Планетарлин С (2015) Планетарные границы: руководство человеческим развитием на изменяющейся планете. Наука 347 (80) :736

Suweis S, Carr JA, Maritan A, Rinaldo A, D'Odorico P (2015) Устойчивость и реактивность глобальной продовольственной безопасности. Proc Natl Acad Sci U S A 112:6902 —6907. https://doi.org/10.1073/pnas. 1507366112

ООН (2014) Население мира все больше городов, более половины которых проживает в городских районах | Департамент по экономическим и социальным вопросам Организации Объединенных Наций [Документ WWW]. URL http://www.un.org/en/development/desa/news/population/world-urbanization-prospects-2014.html. Доступ к 19 окт 2018

ООН (2017) Доклад о целях устойчивого развития. ООН, Нью-Йорк

van Gorcum B, Goddek S, Keesman KJ (2019) Получение информации о рынке овощей, производимых аквапонией в Кении. Аквак Инт:1—7. https://link.springer.com/article/10.1007/s10499-01900379-1

Van Vuuren DP, Боуман AF, Beusen AHW (2010) Спрос на фосфор в период 1970—2100 годов: сценарный анализ истощения ресурсов. Глоб Энвирон Чанг 20:428 —439. https://doi. орг/10.1016/Й.Глоенвча.2010.04.004

van Woensel L, Archer G, Panades-Estruch L, Vrscaj D (2015) Десять технологий, которые могут изменить нашу жизнь — потенциальные последствия и последствия для политики. Европейская комиссия, Брюссель

Vermeulen T, Kamstra A (2013) Необходимость проектирования систем для надежных аквапонных систем в городской среде

Weber CL, Matthews HS (2008) Продовольственные мили и относительные климатические последствия выбора продуктов питания в Соединенных Штатах. Технол Энвирон 42:3508 —3513. https://doi.org/10.1021/es702969f

Всемирный банк (2018) Сельскохозяйственные земли (% от площади земли) [Документ WWW]. URL https://data. worldbank.org/indicator/ag.lnd.agri.zs. Доступно19 октября 2018 г.

Open Access Данная глава лицензирована в соответствии с условиями международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или формате, при условии, что вы даете соответствующий кредит первоначальному автору (авторам) и источнику, предоставите ссылку на лицензии Creative Commons и указать, были ли внесены изменения.

Изображения или другие материалы третьих лиц в этой главе включены в лицензию Creative Commons главы, если иное не указано в кредитной линии материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons главы и ваше предполагаемое использование не разрешено законом или превышает разрешенное использование, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя.