Chương 1. Giới thiệu về aquaponics

Giới thiệu Aquaponics: Phần này sẽ cung cấp một khái niệm đầy đủ về aquaponics, một kỹ thuật kết hợp thủy canh (Hình 1) và nuôi trồng thủy sản ( Hình 2) trong một hệ thống tái tuần hoàn nước. Sơ đồ hệ thống aquaponics đơn giản, ưu nhược điểm của aquapnics.

1.1 Thủy canh và canh tác không cần đất

Canh tác không cần đất là phương pháp trồng cây nông nghiệp không cần sử dụng đất mà dùng giá thể trơ khác nhau để trồng và giữ ẩm cho cây. Phương pháp này cung cấp tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây thông qua các hệ thống tưới

Phương pháp phổ biến nhất của nuôi cấy không cần đất là thủy canh, bao gồm trồng cây trên giá thể hoặc trồng cây rễ trần trong môi trường nước. Có nhiều thiết kế hệ thống thủy canh, mỗi hệ thống phục vụ một mục đích khác nhau, nhưng tất cả các hệ thống đều có chung các đặc điểm cơ bản như hình dưới.

Việc canh tác không sử dụng đất có ưu điểm giảm thiểu được sâu bệnh và các bệnh truyền nhiễm qua đất. Trong thực tế bằng cách tránh tiếp xúc giữa cây và đất sẽ hạn chết đươc phần lớn sâu bệnh truyền nhiễm qua đất. Các giá thể trồng cây có thể tái sử dụng khi khử trùng. Dinh dưỡng và oxy được cung cấp cho rễ cây liên tục, hàm lượng dinh dưỡng có thể kiểm soát theo thời gian thực nên năng suất cây trồng cao hơn. Ngoài ra các hệ thống thủy canh sử dụng một lượng nước nhỏ hơn rất nhiều so với các biện pháp canh tác khác.

Tóm lại, bốn ưu điểm của nuôi cấy không cần đất là

• Giảm sự hiện diện của các bệnh truyền qua đất và mầm bệnh vì điều kiện vô trùng;
• Cải thiện điều kiện trồng trọt để đáp ứng yêu cầu tối ưu của cây trồng dẫn đến tăng năng suất; tăng hiệu quả sử dụng nước và phân bón;
• Và khả năng phát triển nông nghiệp nơi không có đất thích hợp.
• Đáp ứng sự gia tăng nhu cầu về các sản phẩm không có hóa chất và thuốc trừ sâu và một nền nông nghiệp bền vững hơn

Nhược điểm của Hydroponics và phương pháp nuôi cấy ko cần đất

• Việc quản lý Hydroponics phức tạp và đòi hỏi nền tảng kiến thức vững chắc
• Phải dùng điện để lưu thông dinh dưỡng và oxy
• Chi phí đầu tư lớn

1.2 Nuôi trồng thủy sản

Nuôi trồng thủy sản là nuôi cá, động vật thuỷ sinh và trồng thực vật thuỷ sinh trong các điều kiện được kiểm soát. Nhiều loài thủy sản đã được nuôi, đặc biệt là cá, động vật giáp xác, động vật thân mềm , thực vật thủy sinh và tảo. Các phương pháp nuôi trồng thủy sản đã được xây dựng ở nhiều vùng trên thế giới và đã thích nghi với điều kiện môi trường và khí hậu ở vùng đó.

Bốn loại chính của nuôi trồng thủy sản bao gồm nuôi trong các vùng nước mở (ví dụ: nuôi lồng, lưới), nuôi ao, Raceways và hệ thống nuôi trồng thủy sản tuần hoàn (RAS).

Trong RAS nước được tái sử dụng cho cá sau quá trình lọc và làm sạch. Mặc dù chi phí đầu tư, năng lượng và quản lý đều cao nhưng RAS được sử dụng nhiều để phát triển các hệ thống nông nghiệp nuôi trồng thủy sản tích hợp vì có thể sử dụng các sản phẩm phụ và cung cấp nước có nồng độ dinh dưỡng cao cho sản xuất cây trồng.

Thực tế, nuôi trồng thủy sản chiếm gần một nửa số cá ăn trên thế giới, so sánh với sản lượng đánh bắt thủy sản lần đầu tiên vào năm 2012. Nuôi trồng thủy sản có khả năng giảm áp lực đối với nghề cá của thế giới và giảm đáng kể dấu chân của các hệ thống chăn nuôi trên cạn kém bền vững trong việc cung cấp cho con người protein động vật. Tuy nhiên, vấn đề lớn đặt ra cho sự bền vững của nuôi trồng thủy sản là xử lý nước thải giàu dinh dưỡng. Nếu thải ra ngoài có thể gây vấn đề nghiêm hủy hoại hệ sinh thái và môi trường sống xung quanh.

Aquaponics ra đời xử lý vấn đề của nuôi trong thủy sản, xử lý được nước thải giàu dinh dưỡng xảy ra trong RAS và do đó, là trọng tâm chính của tài liệu hướng dẫn này.

1.3 AQUAPONICS

Aquaponics là sự tích hợp của nuôi trồng thủy sản tuần hoàn và thủy canh trong cùng một hệ thống sản xuất. Trong một hệ thống aquaponic, nước từ bể cá chảy qua các bộ lọc,chảy qua khay trồng thực vật sau đó trở lại cá (Hình 1.5).

Trong các bộ lọc, chất thải của cá được loại bỏ khỏi nước, đầu tiên sử dụng bộ lọc cơ học loại bỏ chất thải rắn và sau đó nước qua bộ lọc vi sinh xử lý chất thải hòa tan. Bộ lọc vi sinh là nơi vi khuẩn chuyển đổi amoniac, chất độc cho cá thành nitrat – chất dinh dưỡng dễ tiếp hấp thu hơn cho thực vật. Quá trình này được gọi là quá trình nitrat hóa. Khi nước (chứa nitrat và các chất dinh dưỡng khác) đi qua các tầng trồng cây, cây sẽ hấp thụ các chất dinh dưỡng này, và cuối cùng nước trở lại bể cá là nước đã được làm sạch. Quá trình này cho phép cá, thực vật và vi khuẩn phát triển cộng sinh và phối hợp với nhau để tạo ra một môi trường phát triển lành mạnh cho nhau, miễn là hệ thống được cân bằng hợp lý.

Với aquaponics, nước thải nuôi trồng thủy sản được biến đổi thành nước chứa dinh dưỡng cho cây đồng thời tái tuần hoàn cho cá vì vậy không thải ra môi trường.

Mặc dù việc sản xuất cá và rau quả là sản phẩm dễ thấy nhất trong aquaponic nhưng chúng ta phải hiểu rằng aquaponics là một hệ sinh thái hoàn chỉnh bao gồm ba nhóm sinh vật chính: cá, thực vật và vi khuẩn.

Mặc dù việc sản xuất cá và rau quả là sản phẩm đơn vị aquaponic rõ ràng nhất, nhưng điều cần thiết là phải hiểu rằng aquaponics là một hệ sinh thái hoàn chỉnh bao gồm ba nhóm sinh vật chính: cá, thực vật và vi khuẩn.

1.4 TÍNH ỨNG DỤNG CỦA AQUAPONICS

Aquaponics kết hợp hai hệ thống năng suất cao nhất trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản và thủy canh vì vậy cho năng suất cao hơn, tiết kiệm nước hơn, kiểm soát ô nhiễm đơn giản hơn đồng thời tốn ít diện tích hơn. Tuy nhiên, vấn đề của aquaponics  là  có thể quá phức tạp và tốn kém.

1.4.1 Ưu điểm, lợi ích chính của sản xuất thực phẩm aquaponic:

• Hệ thống sản xuất thực phẩm bền vững và chuyên sâu, có thể trồng thâm canh.
• Hai sản phẩm nông nghiệp (cá và rau) được sản xuất từ ​​một nguồn cung cấp (thức ăn cho cá).
• Cực kỳ tiết kiệm nước.
• Không cần đất.
• Không sử dụng phân bón hoặc thuốc trừ sâu hóa học.
• Sản lượng cao hơn và chất lượng sản phẩm cao hơn
• Quản lý và sản xuất hoàn toàn hữu cơ.
• Mức độ an toàn sinh học cao hơn và rủi ro thấp hơn từ các chất gây ô nhiễm bên ngoài.
• Kiểm soát cao hơn về sản xuất dẫn đến tổn thất thấp hơn.
• Có thể được sử dụng trên vùng đất không thể trồng trọt như sa mạc, đất bị thoái hóa hoặc các đảo cát, mặn.
• Tạo ra chất thải ít.
• Tiết kiệm sức lao động, tận dụng được lao động bất kể giới tính tuổi tác
• Sản xuất kinh tế hiệu quả cho gia đình hoặc quy mô thương mại
• Vật liệu xây dựng dễ tìm, kiếm thức thông tincó sẵn rộng rãi.

1.4.2 Nhược điểm của aquaponic:

• Chi phí đầu ban đầu tốn kém so với trồng thủy canh hay thổ canh hoặc các phương pháp canh tác khác
• Cần có kiến ​​thức về cá, thực vật và vi khuẩn
• Nhu cầu cá và thực vật không phải lúc nào cũng phù hợp
• Không được đề xuất ở những có nhiệt độ không đạt yêu cầu của cá và thực vật
• Quản lý khó hơn
• Sai lầm hoặc tai nạn có thể gây thiệt hại lớn
• Việc theo dõi quản lý hàng ngày là bắt buộc.
• Vận hành bằng điện năng
• Yêu cầu nguồn điện ổn định liên tục, cá giống và hạt giống phải chất lượng an toàn
• Aquaponics không cung cấp một chế độ ăn uống hoàn chỉnh.

1.5 Tổng kết về Aquaponics

Aquaponics chiếm một vị trí quan trọng trong sự phát triển của nông nghiệp bền vững, và đặc biệt phù hợp với việc sản xuất theo quy mô hộ gia đình. Hệ thống aquaponics cung cấp những phương pháp có tính hỗ trợ lẫn nhau giữa cá và rau, góp phần tăng đắng kể năng suất ở những vùng quá khó hoặc không thể canh tác nông nghiệp truyền thống

Tính bền vững của aquaponic thể hiện ở 3 lĩnh vực môi trường, kinh tế và xã hội.

• Về mặt kinh tế, aquaponic đòi hỏi chi phí đầu tư rất lớn, nhưng ngược lại chi phí duy trì lại thấp đồng thời lợi nhuận từ cá và rau rất tiềm năng.
• Về mặt môi trường, aquaponics tái tuần hoàn nước nên không thải ra môi trường. Ngoài ra, aquaponics cho phép kiểm soát nước tốt hơn và chất lượng sản phẩm cũng tốt hơn. Aquaponics không dùng hóa chất để bón phân, kiểm soát được sâu bệnh vì vậy sản phẩm cho ra là an toàn hơn.
• Về mặt xã hội, aquaponics cũng có thể nâng cao chất lượng cuộc sống vì thực phẩm được sản xuất ở địa phương, phù hợp với văn hóa địa phương. Đồng thời, aquaponics có thể đảm bảo lương thực và thu nhập cho các hộ gia đình không có đất và người nghèo.