Akwaponika

Akwaponika verwys na enige stelsel wat 'n kombinasie van konvensionele akwakultuur (die groei van akwatiese diere soos slakke, vis, kreef of garnale in tenks) met hidroponika (die kweek van plante in water) in 'n simbiotiese omgewing. In normale akwakultuur bou die afskeidings van die diere wat grootgemaak word op in die water, wat die giftigheid verhoog. In 'n akwaponiese stelsel word water uit 'n akwakultuur-stelsel ingevoer in 'n hidroponiese stelsel waar die by-produkte afgebreek word deur nitrifikasie bakterieë in nitrate en nitriete, wat dan gebruik word deur die plante as voedingstowwe, en die water word dan gehersirkuleer terug na die akwakultuur-stelsel.

Omdat bestaande hidroponiese- en akwakultuur boerdery tegnieke vorm die basis vir alle akwaponiese stelsels, die grootte, kompleksiteit, en tipes kos wat gekweek word in 'n akwaponiese stelsel, kan die stelsel soveel wissel soos enige sisteem wat gevind word in beide boerdery dissiplines.

Geskiedenis 
Akwaponika het ou wortels, hoewel daar 'n debat is oor die eerste verskyning daarvan:
 Die Asteke het landbou-eilande gekweek, bekend as chinampas, in 'n stelsel deur sommige beskou as die eerste vorm van akwaponika vir landbou gebruik waar plante wat op statiese (en soms bewegende) eilande in vlak damwater en afval materiaal uit die Chinampa kanale en die omliggende stede is gebruik om die plante met die hand te besproei.
 Suid-China, Thailand en Indonesië het rys verbou en geboer in die rys velde in kombinasie met vis, word aangehaal as voorbeelde van die vroeë akwaponiese stelsels. Hierdie polikulturele boerdery stelsels bestaan in baie Verre Oosterse lande en vis word grootgemaak soos die oosterse loach (泥鳅, ドジョウ), moeras paling (黄鳝, 田鰻), algemene karp (鯉魚, コイ) en krusiese karp (鯽魚)  sowel as dam slakke (田螺) in die rysvelde.
Drywende akwaponiese stelsels op polikulturele visdamme is geïnstalleer in China in meer onlangse jare op 'n groot skaal vir die groei van rys, koring en kanna lelie, en ander gewasse, met 'n paar installasies wat meer as 2.5 hektaar (10,000 m2) beslaan.

Die ontwikkeling van die moderne akwaponiese stelsels word dikwels toegeskryf aan die verskeie werke van die Nuwe Alchemie Instituut (New Alchemy Institute) en die werke van Dr. Mark McMurtry et al. by die North-Carolina State University.
Geïnspireer deur die suksesse van die Nuwe Alchemie Instituut, en die wedersydse akwaponiese tegnieke wat ontwikkel is deur Dr Mark McMurtry et al., het ander instellings gou gevolg. Vanaf 1997 het Dr James Rakocy en sy kollegas aan die Universiteit van die Virgin Eilande navorsing gedoen en ontwikkel die gebruik van die diep water kultuur hidroponiese groei beddens in 'n groot-skaal akwaponiese stelsel.

Die eerste akwaponiese navorsing in Kanada was 'n klein stelsel bygevoeg by 'n bestaande akwakultuur navorsingsprojek by 'n navorsingstasie in Lethbridge, Alberta. Kanada het 'n styging in die opstel van akwaponiese stelsels gehad regdeur die 90's, hoofsaaklik as kommersiële installasies vir groei van hoë-waarde gewasse soos forel en blaarslaai. 'n Sisteem wat gebaseer is op die diep water stelsel ontwikkel by die Universiteit van Virgin Eilande is gebou in 'n broeikas by Brooks, Alberta waar Dr Nick Savidov en kollegas navorsing gedoen het op akwaponiese stelsels uit 'n agtergrond van die plantwetenskap. Die span het bevindinge gemaak op vinnige wortel groei in akwaponiese stelsels en op die sluiting van die vaste-afval lus, en bevind dat as gevolg van sekere voordele in die stelsel bo tradisionele akwakultuur, die stelsel goed kan funksioneer met 'n lae pH-vlak, wat plante bevoordeel, maar nie vis nie.

Dele van 'n akwaponiese stelsel 

Akwaponika bestaan uit twee hoof dele, met die akwakultuur deel vir die groei van akwatiese diere en die hidroponika deel vir die groei van plante. Akwatiese afvalwater, as gevolg van oorgeblewe voer of die groei van diere soos vis, versamel in die water as gevolg van die geslote-stelsel hersirkulasie van die meeste akwakultuur stelsels. Die afvalryke water raak giftig vir die akwatiese diere in hoë konsentrasies, maar dit bevat voedingstowwe wat noodsaaklik is vir die groei van die plant. Hoewel dit hoofsaaklik bestaan uit hierdie twee dele, is akwaponiese stelsels gewoonlik gegroepeer in verskeie komponente of substelsels wat verantwoordelik is vir die effektiewe verwydering van soliede afval, vir die toevoeging van basisse om sure te neutraliseer, of vir die handhawing van die water suurstof. Tipiese komponente sluit in:
 Die grootmaak-tenk: die tenks vir die groei en die voeding van die vis;
 Die vestiging wasbak: 'n eenheid vir die vang van oorgeblewe kos en losstaande biofilms, en vir die neersakking van fyn deeltjies;
 Biofilter: 'n plek waar die nitrifikasie bakterieë kan groei en die omskep van ammoniak in nitrate, wat bruikbaar is vir die plante;
 Hidroponika substelsel: die gedeelte van die stelsel waar plante gekweek word deur die absorbsie van oortollige voedingstowwe uit die water;
 Oliebak: die laagste punt in die stelsel van waar die water vloei en van waar dit gepomp word terug na die grootmaak tenks.
Afhangende van die gesofistikeerdheid en die koste van die akwaponiese stelsel, die eenhede vir vaste stof verwydering, biofiltrasie, en/of die hidroponika substelsel kan gekombineer word in een eenheid of substelsel, wat verhoed dat die water direk vloei uit die akwakultuur deel van die stelsel na die hidroponika deel.

Lewende komponente 
'n Akwaponiese stelsel hang af van die verskillende lewende komponente suksesvol te werk. Die drie belangrikste live komponente is plante, vis (of ander akwatiese wesens) en bakterieë. Sommige stelsels sluit ook bykomende live komponente soos wurms.

Plante 

Baie plante is geskik vir akwaponiese stelsels, alhoewel wat werk vir 'n spesifieke stelsel hang af van die volwassenheid en die voorraaddigtheid van die vis. Hierdie faktore het 'n invloed op die konsentrasie van voedingstowwe uit die vis afvalmateriaal, en hoeveel van dié voedingstowwe beskikbaar is aan die plant wortels via bakterieë.

Groen blaar groente met lae tot medium voedingstof vereistes is goed aangepas vir akwaponiese stelsels, insluitend chinese kool, blaarslaai, basilie, spinasie, grasuie, kruie, en bronkors.

Ander plante, soos tamaties, komkommers, en soetrissies, het hoër voedingsbehoeftes en sal net goed doen in volwasse akwaponiese stelsels wat 'n hoë voorraaddigtheid van die vis het.

Plante wat algemeen in slaaie gebruik word het die grootste sukses in akwaponika, insluitend komkommers, salotte, tamaties, blaarslaai, chiles, soetrissies, rooi slaai uie en sneeu ertjies.

Sommige winsgewende plante vir akwaponiese stelsels sluit chinese kool, blaarslaai, basilie, rose, tamaties, okra, spanspek en soetrissies.

Ander spesies van groente wat goed groei in 'n akwaponiese stelsel sluit in bronkors, basilie, koljander, pietersielie, sitroengras, salie, bone, ertjies, koolraap, taro, radyse, aarbeie, spanspekke, uie, rape, witwortels, patat, blomkool, kool, broccoli, en eiervrug sowel as die choys wat gebruik word vir roerbraai.

Vrugdraende plante soos spanspekke of tamaties, en plante met hoër nutrientbehoeftes moet hoër voorraaddigtheid van vis hê en dus meer volwasse tenks om genoeg voedingstowwe te verskaf.

Vis (of ander akwatiese wesens) 

Varswater vis is die mees algemene akwatiese diere wat ingesamel word met behulp van akwaponika, hoewel varswater kreef en garnale is ook soms gebruik. Daar is'n tak van akwaponika met behulp van soutwater vis, die sogenaamde soutwater akwaponika. Daar is baie spesies van warmwater en kouewater vis wat goed aanpas in akwakultuur stelsels.

In die praktyk is tilapia die mees gewilde vis vir huis- en kommersiële projekte wat bedoel is om eetbare vis te voorsien, want dit is 'n warmwater vis spesie wat oorbevolking en die verandering van water toestande kan hanteer. Barramundi, silwer baars, paling-stert baber of tandanus baber, jade baars en Murray kabeljou word ook gebruik. Vir 'n gematigde klimaat waar daar nie die vermoë of die begeerte om die temperatuur van die water in stand te hou nie, is blouwangsonvis en baber  geskikte visspesies vir die huisstelsels.

Koi en goudvis kan ook gebruik word, as die vis in die stelsel nie eetbaar hoef te wees nie.

Ander geskikte vis sluit in kanaal baber, reënboog forel, baars, algemene karp, Arktiese char, largemouth baars en gestreepte baars.

Bakterieë 
Nitrifikasie, die aerobiese omskakeling van ammoniak na nitrate, is een van die belangrikste funksies in 'n akwaponiese stelsel omdat dit die giftigheid van die water vir die vis verminder, en maak dit moontlik vir die plante om die gevolglike nitraat verbindings te verwydervir voeding. Ammoniak word steeds vrygestel in die water deur die uitskeiding en kieue van die vis as 'n produk van hul metabolisme, maar moet gefiltreer word uit die water omdat hoër konsentrasies van ammoniak die dood van die visse kan veroorsaak. Alhoewel plante ammoniak uit die water tot 'n mate kan absorbeer, word nitrate makliker geassimileer, en sodoende verminder dit effektief die giftigheid van die water vir die vis. Ammoniak kan omskep word in ander stikstofhoudende verbindings deur middel van gesamentlike gesonde bevolkings van:
 Nitrosomonas: bakterieë wat ammoniak in nitriete omskep, en
 Nitrobacter: bakterieë wat nitriete in nitrate omskep.

Hidroponiese Substelsel 
Plante word gekweek soos in hidroponiese stelsels, met hul wortels gedompel in die voedingryke afvalwater. Dit stel hulle in staat om die ammoniak uit te filtreer wat giftig is vir die akwatiese diere, of hul metaboliete. Nadat die water deur die hidroponiese substelsel gegaan het, is dit skoongemaak en
geöksigeneerd, en kan terugkeer na die akwakultuur houers. Hierdie siklus is deurlopend. Algemene akwaponise toepassings van hidroponiese stelsels sluit die volgende in:
 Diep-water vlot akwaponika: polistireen vlotte dryf in 'n relatief diep akwakultuur wasbak in die krippe.
 Hersirkulerende akwaponika: vaste mediums soos gruis of klei krale, word gehou in 'n houer wat oorstroom word met water uit die akwakultuur. Hierdie tipe van akwaponika is ook bekend as geslote-lus akwaponika.
 Wederkerige akwaponika: vaste mediums in 'n houer wat om die beurt oorstroom en gedreineer word, om gebruik te maak van verskillende tipes van afvoerpype. Hierdie tipe van akwaponika is ook bekend as die vloed-en-dreineer akwaponika of eb-en-vloei akwaponika.
 Ander stelsels gebruik torings wat deur middel van straaltjies gevoed word van bo, voedingstowwe film tegniek kanale, horisontale PVC pype met gate vir die potte, plastiek vate gesny in die helfte met gruis of vlotte in hulle. Elke benadering het sy eie voordele.
Omdat die plante op verskillende groei fases verskillende hoeveelhede van die minerale en voedingstowwe benodig, word die oes van plante versprei met saailinge wat op dieselfde tyd as volwasse plante groei. Dit verseker stabiele voedingstof inhoud in die water as gevolg van deurlopende simbiotiese reiniging van gifstowwe uit die water.

Biofiltrering 
In 'n akwaponiese stelsel is die bakterieë verantwoordelik vir die omskakeling van ammoniak na bruikbare nitrate vir die plante om 'n biofilm te vorm op alle soliede oppervlakke deur die hele stelsel wat in konstante kontak is met die water. Die onderwater wortels van die groente het saam 'n groot oppervlakte waar baie bakterieë kan ophoop. Saam met die konsentrasies van ammoniak en nitriete in die water, bepaal die oppervlakte die spoed waarmee nitrifikasie plaasvind. Sorg vir hierdie bakteriële kolonies is belangrik om die volle assimilasie van ammoniak en nitriete te reguleer. Dit is die rede waarom die meeste akwaponiese stelsels 'n biofiltrering eenheid insluit, wat help om die groei van hierdie mikro-organismes te fasiliteer.  Omdat die nitrifikasie proses die water versuur, kan nie-yster basisse soos kaliumhidroksied of kalsiumhidroksied bygevoeg word vir die neutralisering van die water se pH as onvoldoende hoeveelhede natuurlik teenwoordig is in die water om 'n buffer te voorsien teen die versuring. Daarbenewens, verkiesde minerale en voedingstowwe soos yster kan bygevoeg word bykomend tot die visafval wat dien as die belangrikste bron van voedingstowwe aan plante.

'n Goeie manier om te werk te gaan met vaste stowwe wat opbou in akwaponika is die gebruik van wurms, wat soliede organiese materiaal vloeibaar maak, sodat dit gebruik kan word deur die plante-en/of ander diere in die stelsel. Vir 'n slegs 'n wurmgroeiende metode, sien asseblief Vermiponics.

Werking 
Die vyf belangrikste insette tot die stelsel is water, suurstof, lig, voer gegee aan die akwatiese diere, en elektrisiteit om die water te pomp, filtreer, en oksineer. Kuit of braai kan bygevoeg word om volgroeide vis wat geneem word uit die stelsel te vervang en sodoende 'n stabiele stelsel te behou. In terme van die uitsette, 'n akwaponiese stelsel kan voortdurend plante lewer soos groente gekweek in hidroponika, en eetbare akwatiese spesies wat in 'n akwakultuur verbou is. Tipiese verhoudings is .5 1 vierkante voet van groei ruimte vir elke 1 VSA gal (3.8 L) van akwakultuur water in die stelsel. 1 VSA gal (3.8 L) van die water kan ondersteun tussen .5 lb (0.23 kg) en 1 lb (0.45 kg) van die vis voorraad afhangende van deurlugting en filtrasie.

Tien primêre beginsels vir die skep van suksesvolle akwaponiese stelsels is uitgereik deur Dr James Rakocy, die direkteur van die akwaponiese navorsing-span by die Universiteit van die Virgin Eilande, gebaseer op uitgebreide navorsing wat gedoen is as deel van die Landbou-Eksperiment Stasie akwakultuur program.
 Gebruik 'n voeding koers verhouding vir die ontwerp berekeninge
 Hou voedingsinsette relatief konstant
 Vul aan met kalsium, kalium en yster
 Verseker goeie deurlugting
 Verwyder vastestowwe
 Wees versigtig met aggregate
 Ekstra groot pype
 Die gebruik van biologiese plaagbeheer
 Verseker voldoende biofiltrasie
 Beheer pH

Voedingsbron 
Soos in die meeste akwakultuur-gebaseerde stelsels, voorraad voer bestaan dikwels uit vismeel afgelei van laer-waarde spesies. Deurlopende uitputting van wilde vis voorrade maak hierdie praktyk nie volhoubaar nie. Organiese vis voeding kan bewys word om 'n lewensvatbare alternatief te wees wat hierdie kommer verlig. Ander alternatiewe sluit in om paddaslyk te verbou met 'n akwaponiese stelsel wat dieselfde vis voed wat groei in die stelsel, oortollige wurms gegroei van vermiculture kompos, wat voorberei is met behulp van kombuis stukkies, sowel as groeiende swart soldaat vlieg larwes te voed aan die vis om gebruik te maak van kompos larwes.

Watergebruik 
Akwaponiese stelsels sal nie tipies water afskei of ruil gedurende normale werking, maar in plaas daarvan hersirkuleer en hergebruik dit die water baie effektief. Die stelsel berus daarop om die verhouding tussen die diere en die plante in 'n stabiele akwatiese omgewing te handhaaf wat 'n minimum  fluktuasie in die omringende voedingstowwe en suurstof vlakke beleef. Water word bygevoeg net om water wat verloor word deur absorpsie en transpirasie deur die plante, verdamping in die lug van oppervlak water, wat oorloop van die stelsel van reënval, en die verwydering van biomassa soos afgesakte soliede afval van die stelsel, te vervang. Dit maak voorsiening vir akwaponiese produksie van beide gewasse en vis in gebiede waar water of vrugbare grond skaars is. Akwaponiese stelsels kan ook gebruik word om beheerde vleiland omstandighede na te boots. Geboude vleilande kan nuttig wees vir biofiltrasie en behandeling van tipiese huishoudelike riool. Die voedingstof-gevulde oorloop water kan opgehoop word in die opvangtenks, en weer gebruik word om groei van gewasse geplant in die grond te versnel, of dit kan terug gepomp word in die akwaponiese stelsel om die water vlak aan te vul.

Energie gebruik 
Akwaponiese installasies maak in wisselende grade staat op mens-gemaakte energie, tegnologiese oplossings, en omgewingsbeheer, om hersirkulasie en water/omringende temperature te handhaaf. Maar, as 'n stelsel ontwerp is met energie besparing in gedagte, kan die gebruik van alternatiewe energie en om die aantal pompe te beperk deur die water te laat afwaarts vloei so veel as moontlik, dit hoogs energie-doeltreffend maak. Terwyl versigtige ontwerp die risiko van akwaponika verminder, kan akwaponiese stelsels veelvuldige "enkele punte van mislukking " hê waar probleme kan opduik, soos 'n kragonderbreking of 'n pyp verstopping wat kan lei tot 'n totale verlies van die vis voorraad.

Huidige voorbeelde 

Die Karibiese eiland van Barbados het 'n inisiatief geskep wat mense aanmoedig om akwaponiese stelsels by die huis te begin, met inkomste wat gegenereer word deur die verkoop van produkte aan toeriste in 'n poging om die groeiende afhanklikheid van ingevoerde kos te verminder.

- Dakota Kollege by Bottineau in Bottineau, Noord-Dakota het 'n akwaponiese program wat studente die vermoë gee om 'n sertifikaat of 'n AAS graad in akwaponika te verwerf.

In Bangladesj, die wêreld se mees digbevolkte land, gebruik die meeste boere landbouchemikalieë om voedsel produksie en raklewe te verbeter, al het die land geen standaarde vir veilige vlakke van chemikalieë in voedsel wat vir menslike verbruik dien nie. Om hierdie probleem te bestry, het 'n span gelei deur Professor Dr. M. A. Salam by die Departement van Akwakultuur van Bangladesj Landbou-Universiteit, Mymensingh planne vir 'n lae-koste akwaponiese stelsel wat chemiese-vrye produkte en vis voorsien vir mense wat in ongunstige klimaatstoestande soos die soutgehalte geneigde suidelike gebied en die vloed-sensitiewe haor gebied in die oos-streek. Dr. Salam se werk innoveer 'n vorm van bestaansboerdery vir mikro-produksie doelwitte aan die gemeenskap en privaat persone, terwyl die ontwerp van die werk deur Chowdhury en Graff uitsluitlik gemik op die kommersiële vlak, die laaste van die twee benaderings neem voordeel van ekonomie van skaal.

Met meer as 'n derde van die Palestynse landbougrond in die Gazastrook in 'n buffer sone verander deur Israel, is 'n akwaponiese tuinmaak stelsel ontwikkel wat geskik is vir gebruik op die dakke in Gaza Stad.

Daar is 'n verskuiwing in die rigting van gemeenskap integrasie van akwaponika, soos die nie-winsgewende stigting Groeiende Krag wat vir Milwaukee jeug werksgeleenthede en opleiding bied, terwyl hulle kos groei vir hul gemeenskap. Die model het tot gevolg gehad dat verskeie satelliet-projekte ontstaan in ander stede soos New Orleans waar die Viëtnamese visserman gemeenskap gely het onder die Deepwater Horizon oliestorting, en in die Suid-Bronx in New York Stad.

Whispering Roots is'n nie-winsgewende organisasie in Omaha, Nebraska wat vars, plaaslik gegroeide, gesonde kos bied vir sosiaal en ekonomies benadeelde gemeenskappe deur gebruik te maak van akwaponika, hidroponika en stedelike boerdery.

Akwaponiese tuiniers van regoor die wêreld is besig om in aanlyn gemeenskap webwerwe en forums hul ervarings te deel en om die ontwikkeling van hierdie vorm van tuinmaak sowel as die skep van 'n uitgebreide hulpbronne oor hoe om tuis stelsels te bou te bevorder.

Onlangs het akwaponika begin beweeg in die rigting van binnenshuise produksie stelsels. In stede soos Chicago, gebruik entrepreneurs vertikale ontwerpe om voedsel die hele jaar deur te groei. Hierdie stelsels kan gebruik word om voedsel die hele jaar deur te groei met minimale of geen afval.

Daar is verskeie modulêre stelsels gemaak vir die publiek wat gebruik maak van akwaponiese stelsels om organiese groente en kruie te produseer, en bied terselfdertyd binnenshuise dekor. Hierdie stelsels kan dien as 'n bron van kruie en groente binnenshuis. Universiteite bevorder navorsing op hierdie modulêre stelsels soos hulle meer gewild word onder stedelinge.

Verwysings

Eksterne skakels 
 DIY aquaponics video's (Treehugger)
 Wêreld se Grootste Aquaponics Stelsel deur Tom Duncan
 Aqua Botaniese
 Aquaponics Innovasie Sentrum 

Landbou
Tuinbou