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5.9 水上乐器的优势

2 years ago

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由于有两种不同的、现有的类似技术可以高速生产鱼类和植物 (RAS 鱼类养殖和水栽培/基质培养植物生产),因此将其整合起来的理由似乎是相关的。 RAS 以个人生物量增益方面的生产率生产鱼类,其饲料重量相当于其他水产养殖方法(如果不是更好的话)(Lennard 2017 年)。 此外,RAS 允许的鱼类密度高,可以带来更高的集体生物量收益(Rakocy 等人,2006 年;伦纳德 2017 年)。 在受控环境下,水栽培和基材培养具有较高的植物生产率,使其他大多数农业和园艺方法更好(Resh 2013)。 因此,最初要求水产养殖者以相当于这两种独立生产技术的速率生产鱼类和植物;如果没有,那么任何生产努力的损失都不符合任何一体化论点。 如果水生系统中鱼类和植物的生产率可以相当或更好地相当于 RAS 和水培工业,那么可以进一步说明由于整合过程而可能产生的其他优势。

在这两种技术的植物生长率方面,标准水培养或基质培养物与水生培养物进行了直接比较。 Lennard(2005 年)在几个重复实验室实验中将水生生菜与水培控制进行了比较。 在采用标准方法进行培养床水通系统的设计和管理时,他表明,与水培(6.52 kg/msup2/sup)相比,水生生菜的产量在统计学上较低(4.10 kg/msup2/sup)。 然而,他进行了一系列实验,分离了设计的特定参数(例如,倒数与恒定水培亚单位输水、将水流速应用于水培亚单元,并比较不同的水培亚单元)或比较具体的管理驱动因素(例如缓冲方法和物种以及总体起始营养浓度),从而实现优化,然后证明水生生菜(5.77 kg/msup2/sup)在统计学上与水培生菜的生产(5.46 kg/msup2/sup)在水培生菜的生产(5.46 kg/msup2/sup)相同。这一结果表明, 对耦合或完全循环水生设计的改进可以相当于标准水耕植物生产率. Lennard(2005 年)还证明了鱼类存活率、SGR、FCR 和生长率等同于标准 RAS 和广泛池塘水产养殖中的测试鱼种(澳大利亚 Murray Cod)。

Pantanella 等人(2010 年)还表明,在高鱼密度(5.7 千克/msup2 苏贝生菜)和低鱼密度(5.6 千克/msup2 苏贝生菜生产)水生生菜系统与标准水培控制系统相比(6.0 千克/msup2/sup)。

Lennard(Nichols 和 Lennard 2010)表明,与同一温室内的水培 NFT 系统相比,所有生菜品种和几乎所有药草品种生产均在营养膜技术 (NFT) 水生体系中测试,统计学上相等或更好。

Delide 等人(2016 年)比较了营养补充 RAS 生产水(添加营养成分以匹配一种水养分混合物和强度示例 —— 以水生类似物表示),全营养补充 RAS 生产水(带有添加水培养盐的 RAS 生产水在植物生长速率方面,符合水培的水养分混合物和强度,表示为分离模拟物)和水培控制(标准水培养液溶液),并表明水培水模拟物等于水培控制和分离模拟水更好的水培控制。 然而,必须指出的是,这些不是完全运行的水生生物系统,含有鱼类(以及相关的、完整的和活性的微生物含量)进行了比较,而只是从操作 RAS 中去除的水和补充,然后与水培控制水进行比较。

Rakocy 和他的 UVI 团队通过多项研究证明,罗非皮spp. 鱼类生长率与标准水产养殖生产实践规定的行业标准相同(Rakocy 和 Hargreaves 1993;Rakocy 等人. 2004a、b、2006、2011 年)。

这些研究和其他研究表明,无论结构如何(耦合和分离),水生物都有可能产生与 RAS 类似标准的水培和鱼类生产率相当或更好。 因此,上述关于水生物与其工业类似物(RAS 和水培)相等的要求似乎已得到充分证明,因此,应考虑水生生物的其他优点。

有效的用水经常归功于水生动物。 Lennard (2005) 指出,与标准的 RAS 水产养殖控制系统相比,优化的水生试验系统(实验室)相关的节水量为 90% 或更高,而水生养殖中的植物则表现相同要求。 因此,他证明,与标准 RAS 水产养殖相比,水产养殖具有显著的节水效益。 有趣的是,这一 90% 的节水数据随后在植物使用背景下广泛地在全球水产学社区中得到了阐述(例如,水产学使用的水比土壤植物生产少 90%(Graber 和 Junge,2009 年)),这是一个例子,说明了科学论点如何被错误地采用非科学行业参与者。

McMurtry(1990 年)表明,他的水生养殖系统的耗水率约为类似池塘养殖系统所需水量的 1%。 Rakocy(1989 年)表明,与池塘水产养殖相比,水消耗率类似 1%。 Rakocy 和 Hargreaves (1993 年) 指出,UVI 水生生物系统的每日更换水率约为系统总体积的 1.5%,Love 等人 (2015a, b) 表示其水生生物研究系统每天水流失率大约为 1%。

将水上乐器与 RAS 进行比较,可以实现大幅节约用水,并且每天使用少量替代水。 一个精心设计的水生系统将寻求尽可能高效地使用水,因此只能替代因植物蒸散而丢失的水(Lennard 2017)。 事实上,有人建议,通过采用某种形式的空气含水量收集方案或技术,甚至可以从植物蒸散所造成的损失中回收水(Kalantari 等人,2017 年)。 水生耦合系统似乎提供了更大的节约和降低用水的潜力(伦纳德 2017 年)。 如果鱼类生产和植物使用之间的养分动态能够得到平衡,唯一的水分流失是通过植物蒸散,而且由于水是在鱼类和植物成分之间完全共享的,每日化妆水量只是代表系统植物流失的所有水分(Lennard 2017))。 解耦水生子设计提出了一个更加困难的主张,因为这两个组成部分没有完整的联系,鱼成分的日常用水量与植物成分的日常用水量不相符(Goddek 等人,2016 年;Goddek 和 Keesman 2018)。 因此,水泵系统的用水和更换率没有得到完全解决,而且可能永远不会是由于系统设计方法的巨大差异。

有效利用营养素被指定为水生子方法,并被认为是水生子方法的一个优势(Rakocy 等人,2006 年;布利达里乌和格罗泽 2011 年;苏尔等人,2016 年;戈德克等人,2015 年)。 这通常是因为标准的 RAS 水产养殖利用鱼饲料中的养分来种植鱼,其余部分则被送入废物。 鱼类代谢饲料的大部分饲料,但只使用大约 25-35% 的添加营养物质(Timmons 等人,2002 年;伦纳德 2017 年)。 这意味着,只有鱼类的 RAS 中添加的养分中有多达 75% 被浪费而未被利用。 Aquaponics 试图将 RAS 中浪费的营养物质用于植物生产,因此,据说水生养学会更有效地利用添加的营养物质,因为两种作物是从一个输入来源生产的(Rakocy 和 Hargreaves 1993 年;Timmons 等人,2002 年;Rakocy 等人,2006 年;伦纳德 2017 年)。 鱼类废物养分使用的程度在不同的水生养分方法之间确实有所不同。 完全循环的 UVI 模型没有利用鱼类成分中产生的大多数固体鱼类废物,而将其送入废物(Rakocy 等人,2006 年),完全循环的 Lennard 模型通过利用鱼类成分产生的所有废物(直接溶解的废物)进一步推动了这一步。和通过外部微生物再矿化与主系统替换的固体)(伦纳德 2017 年)。 许多分离方法还试图利用鱼类成分产生的所有废物,通过直接使用溶解废物,再次通过外部微生物再矿化与主系统替换(Goddek 等人,2016 年;Goddek 和 Keesman 2018)。 所有这些方法和方法都表明,水生生态方法的主要驱动因素是尽可能多地利用添加的营养物质,从而尽可能有效地利用所添加的营养物质。

独立于土壤被认为是水生生态法的一个优势(布利达里乌和格罗泽 2011;Love 等人,2015a,b)。 所认为的好处是,由于不需要土壤,水生系统或设施可能位于操作人员选择的地方,而不是存在合适的土壤 (Love 等人, 2015a, b)。 因此,该方法基于土壤可用性与位置无关,具有优于土壤农业的优势。

有人认为,水生动物通过模仿自然系统提供了优势(布利达里乌和格罗泽 2011;Love 等人,2014 年)。 上述 [Sect.5.7](/社区/文章/5-7-养分来源)中概述的水生态方法/方法的生态性质,以及与多样化和密集的微花群落相关的相关优势(伦纳德 2017)。

水产养殖具有潜在的直接环境影响,因为营养丰富的废水被释放到周围环境,一般来说是水生环境(Boyd 和 Tucker,2012 年)。 一些水培方法也可能具有这种潜力。 然而,由于主要产生废物的组成部分(即鱼类)与营养成分(即植物)相结合,水生生物可能会降低或消失营养物质的直接环境影响(Rakocy 等人,2006 年;Blidariu 和 Grozea 2011;Goddek 等人,2015 年;伦纳德 2017 年)。 然而,一些水生方法确实会产生废物(例如 UVI 模型);但这些方法通常在水生设施现场进行处理和再利用,用于其他农业做法(Timmons 等人,2002 年;Rakocy 等人,2006 年)。 许多水生养殖方法依赖于使用标准水产养殖饲料,这种饲料含有不同浓度的钠,通常通过使用鱼粉或鱼油作为成分(Timmons 等人,2002 年)。 植物不会使用钠,因此可能会随着时间的推移在水生系统中累积,这可能导致需要某种形式的水替代品,因此钠不会累积到影响植物的浓度(Lennard 2017)。 然而,据报道,一些种类的生菜在接触水产养殖水时有能力吸收钠(Goddek 和 Vermeulen 2018)。

耦合或完全循环的水生系统在两个主要组成部分(鱼类和植物)之间完全共享水资源。 由于这种完全连接和循环的水生性质,耦合水生系统表现出自我控制机制,无法将除草剂和杀虫剂安全地施用于植物;如果使用,它们的存在可能对鱼类产生负面影响(Blidariu 和 Grozea,2011 年)。 充分循环的倡导者认为,无法使用农药和除草剂是一种优势,其论点是它保证了无喷雾产品(Blidariu 和 Grozea,2011 年)。 分离水生动物的倡导者也寻求不使用除草剂或杀虫剂;然而,由于水不再循环到植物中的鱼,因此存在将农药和除草剂应用于植物的能力(Goddek 2017)。 因此,主张采用不同设计方法的群体对农药和除草剂的应用或缺乏应用于水生设计的植物组成部分的看法是不同的。

人们认为,鱼类和植物在同一水生系统中的存在对鱼类和植物健康产生了积极的协同效应(Blidariu 和 Grozea,2011 年)。 这一点在一些研究中可以间接地证明,在一些研究中,水生植物生长率高于标准水培学中的生长率(Nichols 和 Lennard,2010 年;Delide 等人,2016 年)。 然而,鱼类和植物的存在与鱼类或植物健康的任何积极结果之间没有确定任何直接的因果关系。


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