سیستم کشت توأم ماهی و تولید هیدروپونیک سبزیجات

نویسنده:
رونالد د. زویگ
ترجمه:
طلا ساز فیروزی- علیرضا کارشناس اداره کل شیلا ت خراسان رضوی
پادارلو- علی اصغر کارشناس ارشد کشاورزی مدیریت جهاد کشاورزی
شهرستان مشهد
نوعی- هاجر کارشناس شیلا ت (کارشناس ناظر مراکز پرورش ماهی شهرستان مشهد)




مقدمه:
توجه دانشمندان به تلفیق سیستم متراکم و بسته پرورش ماهی با تولید هیدروپونیک سبزیجات مخصوصا در اقلیم های سرد که تولید غذاهای گلخانه ای می تواند تولید محصولات تازه را در سرتاسر سال تامین و تضمین نماید در حال افزایش است. یک طرح نوین اصلاح شده با ترکیب طرحهای هیدروپونیک شیمیایی و سیستم های پرورش متراکم ماهی توانسته است یک سری از مشکلات موجود در سیستم های آزمایش شده قبلی را از میان بردارد. در طرح جدید اشکالات مرتبط با حذف فضولات آلی و شرایط بی هوازی بو جود آمده در اطراف توده ریشه سبزیجات بر طرف شده است. در این سیستم نیازی به افزودن بیوفیلتراسیون مجزا و لوازم تصفیه آب و یا لوله کشی مورد نیاز برای متصل کردن اجزاء سیستم به یکدیگر نیست.
_ هدف طرح:
هدف و استراتژی اصلی از ایجاد این طرح به حداکثر رساندن عملکرد هر یک از اجزاء بیولوژیکی سیستم جهت افزایش بازدهی اقتصادی طرح است. اگر یک ناحیه در داخل گلخانه بتواند همزمان برای تولید چندین نوع محصول استفاده شود علاوه بر افزایش در آمد، باعث کاهش هزینه های مرتبط با ساخت و ساز و تهیه اجزاء سیستم و افزایش تولید و بازدهی آن می گردد که در این صورت پرورش توأم ماهی و کشت هیدروپونیک اقتصادی است.
_آبزی پروری خورشیدی:
در سیستم گلخانه ای، آب یک محیط مناسب برای جمع آوری و ذخیره انرژی خورشیدی است بنابراین یک سیستم آبزی پروری می تواند بصورت یک دریافت کننده و گرد آورنده کنش ناپذیر خورشیدی و یک ذخیره کننده حرارت عمل کند.
محاسباتی وجود دارند که حجم آب مورد نیاز برای نگاهداشتن حرارت های مورد نظر برای گلخانه هایی که از طریق انرژی خورشیدی گرم می شوند را در شرایط اقلیمی ویژه تعیین می کند.در اینچنین سیستمی، آب همچنین برای پرورش ماهی مورد استفاده قرار می گیرد و در نتیجه از فضولات ماهی بعنوان کود برای تولید هیدروپونیک گیاهان استفاده می شود. این یک نمونه عالی از بازیابی منابع، نگهداری انرژی و نگهداری کیفیت بالای آب برای رشد فعال ماهی محسوب می شود.
_طرح سیستم توأم :
اهداف اصلی در طرح سیستم توأم از یکطرف به حداقل رساندن سرمایه گذاری و هزینه های اجراء و از طرف دیگر تولید همزمان غذاهای با کیفیت بالا و اقتصادی است.
در این طرح از حوضچه هایی بنام حوضچه خورشیدی- جلبک بعنوان عنصر ساختاری اساسی استفاده می شود(تصویر3).
حوضچه خورشیدی-جلبک شامل سیلوهای فایبر گلاس نیمه شفاف با قطر و ارتفاع 5/1 متر هستند. این حوضچه ها بعنوان گردآورنده های غیر فعال انرژی خورشیدی عمل می کنند بدین صورت که به نور خورشید اجازه میدهند از کناره ها و حاشیه ها وارد و به طور مستقیم در داخل ستون آب جذب و به حرارت تبدیل شود. اندازه گیریها نشان داده اند هر حوضچه مجزا می تواند در حدود 6300 کیلو کالری انرژی در طول روز در اواسط زمستان جذب و رهاسازی کند(تصویر1). فیتوپلانکتونهای موجود در ستون آب قسمت عمده نور وارد شده به حوضچه را جذب و تبدیل می کنند و همچنین مقداری اکسیژن دهی در طی روز از طریق عمل فتوسنتزبه آب اضافه می نمایند.در صورت وجود موجودات فیتو پلانکتون خوار (نظیر ماهیها )در سیستم پرورش، هوادهی اضافی می تواند تکیه بیش از حد به اکسیژن حاصل از فیتوپلانکتونها را برطرف کند .
تصویر1:




- گرما از آب متشعشع می شود. – نور خورشید آب را گرم می کند.
- استخر به آرامی خنک می شود. – هوای گرم آب را گرم می کند



ماهیان در قسمت پائین تر سیلو همراه با یک سیستم هیدروپونیک شناور که در حدود 15% حجم آب را در قسمت فوقانی اشغال می کند،پرورش داده میشوند. قفس پلاستیکی با چشمه 6/0 سانتی متر و عمق 20 سانتی متر ریشه های گیاه را از خورده شدن توسط ماهی محافظت می کند. با باز کردن دریچه مرکزی (به قطر 30 سانتی متر) تغذیه ماهی امکانپذیر می شود. قابلیت زیست و سلامت ماهی می تواند همزمان با تغذیه روزانه ماهی در ناحیه مرکزی کنترل شود. فضولات حاصلخیز ماهی در داخل آب مستقیما برای ریشه های گیاهان قابل دسترس است .
شناورهای اکاستیوی سلول _ بسته(تصویر3) بر روی سطح حوضچه ها به عنوان تکیه گاه گیاهان را نگهداری می کنند و ضمنا به عایق کردن حوضچه وجلوگیری از اتلاف حرارت کمک می کنند و نور اضافی را نیز به برگهای گیاه منعکس می نمایند.
آبراهه های شعاعی که بین هریک از 18 قطعه فوم شبه ذوزنقه ای ایجاد می شود 5/2سانتی متر عرض و 60سانتی متر طول دارند. از طریق اینها ریشه های گیاهان به آب دسترسی دارند . ثابت شده است که1تا2سانتی متر فضای هوادر بالای سطح آب که توسط آکاستیو ایجاد میشود برای جلوگیری از پوسیدگی ریشه ها سودمند است (تصویر 2).
افزایش عرض آبراهه (شیار)از مرکز به لبه بیرونی حوضچه نیز برای رشد کاهو یک مزیت محسوب می شود زیرا این فرم هندسی باعث می شود که 6بوته گیاه کاهو بر روی هر یک از 18 آبراهه سوار شوند .
نهال بذرهای جوان (14روزه) هفته ای یکبار در هر یک از آبراهه ها (شیارهای آبی)کشت می شوند و بعد ازگذشت6هفته ، گیاهان( با حداکثرناحیه قابل دسترس برای آنها در لبه بیرونی ) در اندازه بازاری (در حدود 450گرم با قطری در حدود 25سانتی متر) هستند .
سه نازل هوای آکواریومی کوچک باید به یک فاصله از یکدیگر دور تا دور محیط دایره ای حوضچه و 15 سانتی متر بالاتر از کف برای تامین اکسیژن مورد نیاز ماهی و ریشه های گیاه و علاوه بر آن ایجاد یک جریان آپ ولینگ (روبه بالا)برای جریان آب حاصلخیز به بالا آویزان گردند . این نازل ها قابلیت دسترسی عناصر مغذی و اکسیژن را به ریشه های گیاه فراهم می کنند . ریشه های گیاهان یک عمل ثانویه مهم نیز دارند و بعنوان تصفیه کنندگان آب محسوب می گردند. ریشه های گیاه دتریتوس معلق(بقایای در حال پوسیدن مواد آلی) را جمع آوری می کنند بنابراین به حفظ شفافیت بالای آب کمک می کنند. هنگام برداشت گیاه، سیستم ریشه بطور کامل توسعه یافته و مقدار قابل ملاحظه ای از دتریتوس را به دام انداخته اند وعلاوه بر حذف دتریتوس از محیط ، انباشتگی BOD (نیاز زیستی اکسیژن)و تراکم مواد آلی را در سیستم کاهش میدهد. ریشه های گیاه همچنین بعنوان یک بستر برای باکتریهای شوره ساز(نیتروزوموناس و نیترو باکتر) عمل می کنند که اینها آمونیاک محلول را ابتدا به نیتریت و سپس به نیترات تبدیل میکنند که در نهایت نیترات حاصله توسط گیاهان مصرف می شود. ریشه های گیاه همچنین بعنوان یک زیستگاه برای زئوپلانکتونها، نماتودها و لارو پشه ها عمل می کند که این موجودات دتریتوس موجود بر روی ریشه های گیاهان را مصرف می کنند. شکوفایی انبوه کوپه پودها، لارو پشه ها و نماتودها در میان ریشه ها مشاهده می شود و هنگامیکه این جانوران ریشه های گیاه را ترک می کنند همراه جریان آب ایجاد شده توسط نازلها در اختیار ماهیان قرار می گیرند و شکار می شوند و از این طریق ماهیان مقداری غذای طبیعی بدست می آورند که این مسئله هزینه های مرتبط با غذا را کاهش میدهد. پشه های بالغ در حال پرواز نیز می توانند شبانه بوسیله یک لامپ شکار شوند و دوباره به تغذیه ماهی برسند.

_ عمل سیستم:
بحرانی ترین جنبه جهت عملکرد کارآمد پرورش توأم ماهی/ هیدروپونیک به متناسب کردن دو جزء مربوطه بستگی دارد. از یک طرف فضولات ماهی باید برای تامین کردن مواد مغذی –پایه برای گیاهان کافی باشد و از طرف دیگرهمزمان جزء هیدروپونیک برای جذب موثر فضولات ماهی و در نتیجه حفظ کیفیت بالای آب برای رشد فعال ماهی، مطابق مقیاس مورد نیاز باشد.
نتایج تحقیقات نشان داده در صورتی که این سیستم بطور درست مدیریت شود. راندمان تبدیل نیتروژن خوراک پلتهای تجارتی که برای رشد ماهی مورد استفاده قرار می گیرند برای جمعیت تماما نر تیلاپیای ابی((oreochronis aureus استفاده شده در این مطالعه در حدود 4/37درصد (یک تبدیل s 7/1 ) است .
در کاهوی Buttercrunch که به طور هیدروپونیک کشت شده است مواد آلی موجود در یک بوته رسیده (شامل برگها ، ریشه ها ، دتریتوس به دام افتاده) بر اساس وزن خشک تقریبا شامل 5/4درصد نیتروژن است . یک بوته کاهو ( اندازه بازاری ) همراه با ریشه ها و دتریتوس حاوی حدود 90درصد آب است و تقریبا 450گرم وزن دارد که این معادل 02/2گرم نیتروژن است
وزن آب موجود در یک بوته کاهو گرم405=90%*450
وزن خشک یک بوته کاهو گرم 45=405-450
نیتروژن تولید شده در یک بوته کاهو گرم 02/2=5/4%*45
با برداشت 18 بوته کاهو در هفته حدود 1/8 کیلوگرم (1/8=18*450)وزن مرطوب یا 810گرم وزن خشک تولید می شود که این معادل 4/36گرم نیتروژن در هفته است (4/36=5/4%*810).
جهت تامین نیتروژن برای برداشتهای هفته ای یکبار 18 بوته کاهو در تولید کامل ،ماهیان باید به میزان 990گرم در هفته (165گرم در روز به مدت 6 روز در هفته ) با غذایPurina Trout Chow(PTC)تغذیه شوند که شامل حدود 9/5%نیتروژن است که معادل یک ورودی 2/58گرم نیتروژن در هفته است .(2/58=9/5%*990)
(سایر خوراکها اگر ضریب تبدیل غذا و محتوای نیتروژن آنها مشخص باشد می توانند مورد استفاده قرار گیرند ).ماهیان به میزان تقریبا 3%وزن بدنشان در روز تغذیه می شوند بنابراین هر حوضچه 2300 لیتری خورشیدی - جلبک به یک میانگین حداقل جمعیت هفتگی 5/5 کیلوگرم تیلاپیا (2/5تا8/5کیلوگرم )نیاز دارد که این تقریبا رشد هفتگی 580گرم تیلاپیا است این ماهیان برای بهره برداری کردن ماهیانه می توانند در یک تراکم بالاتر نگه داشته شوند . در هر حال ،میزان تغذیه نباید متجاوز از 990گرم PTC در هفته بدون توجه به وزن کل و جمعیت ماهی باشد به دلیل اینکه کیفیت آب را پائین می آورد .
(برای مشاهده اطلاعات ذخیره سازی و رشد ماهی و مقایسه سیستم های توأم با یک سیستم کنترل که فاقد جزء هیدروپونیک کاهو است به جداول 1و2 مراجعه کنید )
برای صید کامل ماهی ،تمام تجهیزات سیستم هیدروپونیک می تواند برداشته شود تا تور کشی به راحتی انجام شود.