O aquaponii

Úvodní stránka/O aquaponii

Aquaponie

Co je to aquaponie?

Slyšeli jste o aquaponii a zajímá vás, co je smyslem tohoto systému, který mění zemědělství? Jakou zeleninu můžete v aquaponii pěstovat a jaké ryby lze v kádích chovat? Co vše je potřeba k provozování aquaponie?

Aquaponie je způsob, jak chovat ryby a s jejich pomocí navíc pěstovat zeleninu nebo ovoce. Exkrementy ryb jsou přeměňovány na živiny, které mohou přijímat rostliny, tím se voda pročistí a vrací se zpět k rybám. Takto je možné chovat různé druhy ryb a pěstovat širokou paletu zeleniny, bylinek ale i ovoce. Spotřeba vody je oproti běžnému pěstování v půdě minimální a zároveň takový provoz nezatěžuje okolní prostředí znečištěnou vodou z rybího chovu, která by se jinak musela pravidelně měnit. Takový pěstební systém je ideální především do prostředí, kde je nedostatek prostoru pro klasické pěstování, nebo ztížený přístup k čisté půdě a vodě.

Aquaponický systém se skládá ze tří částí, které jedna bez druhé nemohou fungovat. Krmivo pro ryby – komerční rybí granule, ekologická krmiva, ale i zpracovaný odpad z kuchyně slouží jako základní potrava pro chované ryby. Část potravy využijí pro svůj růst, nicméně jejich nedokonalý trávicí systém ještě mnoho živin vyloučí zpět do vody. Ty zatím nejsou přístupné rostlinám, ale pochutnají si na nich bakterie a další mikroorganismy, které je dále přemění na jednoduché látky. Rostliny za pomocí kořenů již tyto živiny vstřebají a využijí je ke svému růstu, nebo k tvorbě plodů. Tím zároveň vodu vyčistí a ta se vrací zpět do rybí nádrže. Takový cyklus živin přirozeně funguje v každém rybníce a v aquaponii je chytře využit pro produkci potravin. V aquaponii se tomuto koloběhu také říká systém uzavřené smyčky (Closed-loop System).

Ryby

Chov ryb produkuje velké množství odpadních látek. Ty ale mohou být dále využity pro růst rostlin. Krmením ryb začíná cyklus, který je velmi podobný koloběhu živin v přírodě. Ryby mohou být okrasné, jako například kapři koi. Mezi ty konzumní nejčastěji patří tilápie nilská, ale také různé druhy kaprovitých, lososovitých či okounovitých ryb. Ryby se nejčastěji chovají ve velkých nádržích, které by měly splňovat určité nároky pro dobrou cirkulaci vody. Více o typech nádrží v části Typy systémů.

 Bakterie

Odpadní látky z ryb dále rozkládají prospěšné bakterie a další mikroorganismy na jednoduché živiny vhodné pro růst rostlin. V aquaponii jsou nejdůležitější dva procesy, které mají na starosti právě prospěšné bakterie. Je to nitrifikace a mineralizace. Více je o nich v části Biologie a chemie. Bez bakterií by celý proces přeměny živin nefungoval. V aquaponickém systému proto není možné používat antibiotika nebo jiná léčiva, protože bychom přišli o nejdůležitější část celého systému.

Rostliny

Kořeny rostlin jsou omývány vodou, která již obsahuje množství živin přístupných pro rostliny. Kořeny tak fungují jako jemný filtr, který vychytává přesně to, co rostlina ke svému růstu potřebuje. Rostliny mohou růst jak v některém z vhodných substrátů, tak i na tzv. raftech, které plavou na hladině, případně mohou být omývány rozprášenou vodou v aeroponickém systému. Způsobů, jak pěstovat rostliny v aquaponii je celá řada. Více je o nich napsáno v části Typy systémů. Vyčištěná voda se vrací zpět do rybí nádrže a celý cyklus se opakuje.

Historie aquaponie

Jaká je historie aquaponie?

Ačkoli aquaponie představuje revoluci v současném zemědělství a mnozí v ní spatřují velkou budoucnost, není novinkou. Má bohatou historii u přírodních národů. Znali ji například Aztéci. Přečtěte si, jaká je historie aquaponie.

Aztéčtí indiáni ve Střední Americe byli pravděpodobně prvními, kteří využívali principy propojeného chovu ryb s pěstováním rostlin. Plodiny pěstovali na uměle vybudovaných ostrovech Chinampas na jezerech v Mexickém údolí. Takto vytvořená zemědělská půda byla zavlažována mělkou jezerní vodou, bohatou na živiny. Na těchto obdélníkových polích pěstovali především kukuřici, rajčata nebo fazole a v kanálech mezi ostrovy rybařili. Některé z těchto umělých ostrovů se zachovaly až do dnešní doby a jsou zapsány na seznamu světového kulturního dědictví UNESCO. Ve staré Číně zase využívali kapry nebo sumce ke zúrodnění rýžových polí.

Současný termín aquaponie, anglicky Aquaponics, pochází pravděpodobně ze 70. let dvacátého století. Aquaponie jako systém společného chovu ryb a pěstování rostlin se pravděpodobně objevil u amerických farmářů s akvakulturou, kteří řešili různé způsoby, jak snížit svoji závislost na velkém množství čerstvé vody pro své chovy a zároveň využít odpadní vodu pro růst rostlin. Ryby jsou tradičně chovány v polootevřených příbřežních farmách na pobřeží všech moří nebo ve sladkovodních rybnících, nicméně aquaponie vznikla z tzv. recirkulačních systémů (Recirculating Aquculture Systems, RAS). Jejich výhodou je to, že ryby mohou být chovány ve větším množství a v menším objemu než v klasické přírodní nádrži. Nevýhodou takových intenzivních systémů je rychlá akumulace odpadních látek, které je nutné vypouštět zpět do vodních toků. Znečištěnou vodu z těchto sádek musí nahradit čerstvou. Takový chov spotřebovává množství čisté vody a vypouští zpět do prostředí velké množství živin, které zatěžují životní prostředí. Pro dočišťování a snížení spotřeby vody v takových chovech se zkoušely různé způsoby filtrace, ale i různé vodní rostliny. Posléze se přešlo k rostlinám zasazeným do inertního substrátu, jakým byl například písek nebo štěrk. Ukázalo se, že takový systém je vhodný i pro růst různých druhů jedlých rostlin.

Začátek aquaponie a jejího studia se v anglických textech nejčastěji spojuje s prací doktora Marka McMurtryho z North Carolina State University. Ten založil v roce 1969 New Alchemy Institute, ve kterém se zabýval různými koncepty permakulturního pěstování. Zhruba ve stejném čase doktor James Rakocy založil a zkoumal v rámci své doktorské práce aquaponický systém na Auburn University v Alabamě. Po dokončení studií se přestěhoval na University of the Virgin Islands v karibiku, kde založil aquaponický výzkumný program pro chov tilápie. V roce 1997 James Rakocy a jeho kolegové vyvinuly první velký aquaponický systém za použití tzv. raftů, tedy plovoucích desek se zasazenou zeleninou v mělkých nádržích propojených s rybími sádkami. Do té doby se rostliny pěstovaly vždy v nějakém typu substrátu, kterým protékala voda.

Aquaponie ve světě

Aquaponie ve světě: Podívejte se, kde funguje

Aquaponie úspěšně funguje na různých místech ve světě. Rozvíjí a zkoumají ji přední společnosti v USA, Anglii, Švýcarsku, Německu nebo v severských státech. Podívejte se, kde slaví aquaponické farmy úspěchy.

Severní Amerika a Austrálie

Aquaponie, jako koncept alternativního pěstování rostlin a chovu ryb, byla zkoumána a testována na mnoha místech na světě během posledních 40 let. První aquaponický výzkum vznikl ve Spojených státech amerických a po mnoho let se jednalo především o experimentální systémy a testování jejich různých variant. Asi především kvůli svým klimatickým podmínkám je ale dnes Austrálie pokládána se svými několika tisíci aquaponiemi za velmoc.

 

Asi největší a nejzkušenější firma, která realizuje zakázky na stavbu aquaponických systému v USA je Nelson and Pade. Tato firma do roku 2014 realizovala pro své zákazníky projekty o celkové výměře několika hektarů. Malé projekty se objevují i v amerických věznicích jako způsob, jak zaměstnat vězně a dát jim nové znalosti, které mohou využít po návratu na svobodu. Mnoho amerických škol a univerzit má v dnešní době aquaponické systémy jako součást zemědělského výzkumu a výuky, protože aquaponický systém v sobě zahrnuje problematiku mnoha oborů (inženýrství, zemědělství, rybářství, biologie, chemie, fyzika, stavebnictví nebo agropodnikání).

Evropa

Do Evropy se aquaponie dostala v posledních několika letech. Ve švýcarské Basileji sídlí firma UrbanFarmers AG, která se zaměřuje na navrhování a realizaci městských střešních aquaponických farem. Využívají přitom i použitých lodních kontejnerů, které přestavují na pěstební systémy. V Berlíně sídlí jejich frenšíza Efficient-Farming Systems (ECF),která otevřela první větší aquaponickou farmu v Německu. Farma je součástí konverze industriálního areálu staré sladovny.

V Anglii je asi nejúspěšnější GrowUp Farms Ltd., která se zaměřuje na projekty ve městech. Stejně jako švýcarská UrbanFarmrs AG začínala s demonstračními lodními kontejnery, které přestavěli. GrowUp se podařilo dotáhnout do úspěšného konce výstavbu akvaponické farmy v prázdném skladišti a také ji pojmenovali „Unit 84“. Farma stojí na rozloze 6 000 čtverečních stop v části Londýna – Beckton a produkuje více než 20 000 kg salátů a bylin a 4 000 Kg ryb ročně.

Aquaponické systémy se také testují v rámci vědeckých grantů například v severských zemích, Německu nebo na Islandu. V roce 2013 vyhlásila Evropská unie, skrze svůj program vědecké spolupráce COST, memorandum o spolupráci členských zemí ve výzkumu aquaponických systémů jako relevantní technologie pro udržitelnou produkci ryb a zeleniny v členských zemí EU.

Aquaponické projekty lze nalézt v po celém světě. K dalším zemím, kde se aquaponie rozvíjí patří Izrael, Indie, Čína a Afrika.

Typy systémů

Podívejte se, jaké existují typy aquaponických systémů

Aquaponických systémů existuje celá řada. Liší se především uspořádáním jednotlivých prvků, typem nádrží, použitými technologiemi a velikostí. Tady najdete jejich přehled.

Nejčastější druhy ryb v aquaponii

Nejčastěji chovaným druhem v aquaponii je tilápie nilská, Oreochromis Niloticus. Ta vyžaduje teplejší vodu, nicméně nabízí dobré maso, odolnost a rychlý růst. Ve Spojených státech patří mezi nejoblíbenější sladkovodní ryby, a proto je zde její chov a prodej relativně snadný. Dalšími, především v Austrálii chovanými druhy, jsou různé okounovité ryby (v Austrálii není chov tilápie povolen). Pstruh duhový Oncorhynchus mykiss, je další možnou rybou pro aquaponický chov. Perspektivní je tento druh i pro české podmínky i proto, že se jedná o nejoblíbenější konzumní rybu u nás. Další rybou, kterou je možné v aquaponických systémech chovat, je amur či pangasius, případně i kapr. Kapři koi a okrasní karasové jsou nejčastěji chovanými rybami, které nejsou určeny ke konzumaci. Uplatňují se například v demonstračních systémech nebo aquaponických okrasných rybnících.

Nejčastěji pěstované rostliny v aquaponii

Nejstarší a stále pěstovanou rostlinou je potočnice lékařská Nasturtium officinale. Jde o nenáročnou vodní rostlinu mírně pálivé chuti, která se používá do salátů a je oblíbená především ve Francii. V dnešní době jsou nejpěstovanějšími typy rostlin v aquaponii především různé druhy salátů a listové zeleniny, která se velmi dobře pěstuje na plovoucích raftech. Další zeleninou jsou rajčata, papriky nebo chilli. Někteří pěstitelé experimentují také s kořenovou zeleninou. Velmi oblíbené jsou také různé druhy bylinek, především bazalka. Mezi ovoce, které je v aquaponii také oblíbené, patří především jahody. Ty se často pěstují v NFT systémech nebo vertikálních věžích (viz níže).

Biologie a chemie

Biologie a chemie: Klíčové základy aquaponie

Bez přírodních procesů by aquaponie nemohla fungovat. Problematika biologie a chemie v aquaponických systémech je značně rozsáhlá a relativně komplikovaná. Podívejte se, jaké jsou základní mechanismy nejdůležitějších procesů, jejichž správné nastavení a kontrola je pro dobře fungující aquaponický systém nepostradatelná.

Dobrá znalost biologických a chemických procesů je základem úspěšného Aquaponického pěstování. To nicméně vyžaduje od pěstitele nebo obsluhujícího personálu na farmě relativně velké množství znalostí, které se vyrovnají profesionálnímu personálu velkých rybích nebo hydroponických farem. Obsluha Aquaponického systému musí vlastně znalosti těchto dvou profesí skloubit dohromady. Tento fakt, je zcela určitě největším úskalím celé aquaponie a jejího rozvoje.

 

Výhody a nevýhody

Jaké jsou výhody a nevýhody aquaponických systémů?

Aquaponické pěstování rostlin a chov ryb má řadu výhod, ale také nevýhod. Zajímá vás, jaká pozitiva aquaponické farmy přináší a na jaká negativa si dát pozor? Připravili jsme pro vás podrobné srovnání.

Výhody aquaponických systémů

Výhody aquaponického systému oproti běžnému pěstování rostlin v půdě (podle zahraničních zdrojů):

  • O více jak 90 % menší spotřeba vody při pěstování rostlin oproti běžnému pěstování v půdě.
  • 4-10x vyšší produkce rostlin na jednotku plochy (různí pěstitelé uvádí různé údaje).
  • Je možné dosáhnout úplné absence umělých hnojiv (v mnoha případech je potřeba doplňovat systém některými mikroprvky).
  • Provoz šetrný k životnímu prostředí (aquaponie nezatěžuje okolní povrchové vody znečištěnou vodou z akvakultury).
  • Američtí pěstitelé uvádějí snížení potřebné práce při sklízení zeleniny až o polovinu (především díky vyšší produkci rostlin na jednotku plochy a času).
  • Nižší výskyt škůdců, zvláště těch, kteří jsou vázáni na půdu.
  • Použitelný do všech klimatických oblastí. Systém je velice adaptabilní.
  • Vysoce modulární charakter systému, který umožňuje různé konfigurace a stavbu „na míru“.
  • Systém je vhodný pro celoroční pěstování rostlin a chov ryb i do oblastí, kde je nedostatek vody či vhodné půdy.
  • Systém nejlépe funguje v řízeném prostředí skleníků, kde je možné pěstovat celý rok bez ohledu na klimatické podmínky.
  • Velká tepelná kapacita vody v systému dokáže v zimním období částečně vyhřívat skleník, kde je pak možné pěstovat i jiné než aquaponické rostliny.
  • Pěstování a prodej produktů z aquaponie, jako zajímavá invence, může pěstitele zviditelnit u svých zákazníků a získat zákazníky nové.

Nevýhody aquaponických systémů

  • Potřeba elektrické energie a nutnost záložního zdroje pro vodní pumpu, případně vzduchování.
  • Stavba a úspěšný provoz aquaponie vyžaduje určité „know-how“ a relativně velkou počáteční investici.
  • V některých případech je potřeba doplňovat některé živiny pro zdárný růst rostlin (především železo – Fe a vápník – Ca, případně draslík – K). Kvalita výživy rostlin je závislá na kvalitě rybího krmiva.
  • Potřeba dodatečně vytápět skleník v zimním období ve studených klimatických podmínkách.

Budoucnost aquaponie

Jaká je budoucnost aquaponie?

Po mnoho let byla aquaponie doménou nadšenců v několika anglicky mluvících zemích. V současnosti se objevují stále nové a nové polokomerční a komerční projekty, které aquaponické pěstování zcela jistě posouvají na vyšší úroveň. Farem nebo organizací, které mají aquaponii jako jednu z mnoha aktivit, neustále přibývá.

Jednou z překážek pro větší rozšíření aquaponického pěstování mezi farmáři jsou především vysoké pořizovací náklady, velké množství odborných znalostí a know-how. I přestože aquaponie začala nabývat na popularitě nejdříve na severoamerickém prostředí, které je velmi odlišné od Evropského (trh, podmínky pro zemědělské podnikání, ceny pozemků), tak i v Evropě se začíná zvyšovat počet subjektů zabývajících se aquaponií.

Úskalím je relativní náročnost obsluhování aquaponického systému a množství znalostí o jeho fungování. Tento problém by se mohl v budoucnu překonat vývojem inteligentních senzorů, čidel a aplikací, které by uživateli dávaly ucelené a srozumitelné informace a pomáhaly při kontrole a řízení celého systému.

Jednou z možných budoucích aplikací aquaponie jsou vertikální městské farmy, které by mohly využívat různé, navzájem propojené, produkční systémy a obnovitelné zdroje energie.

Pokud se tato úskalí aquaponie podaří v blízké budoucnosti překonat, je možné očekávat její větší rozšíření jako nového způsobu produkce některých potravin. K tomu bude ale zapotřebí ta nejdůležitejší věc, a to stabilní poptávka po ekologických, lokálních a čerstvých potravinách. Přesně to může aquaponie nabídnout.

Aquaponie na Marsu

O aquaponii se také někdy hovoří jako o technologii, která bude moci být použita při dobývání vesmíru, protože je vysoce efektivní v nárocích na prostor, vodu a suroviny. Aquaponie by mohla být první technologií, která bude budoucím kolonizátorům produkovat živočišné bílkoviny v podobě rybího masa, nicméně jistě tomu tak nebude v prvních fázích kolonizace Rudé planety. První osadníci budou muset být striktní vegetariáni a využívat především vysoce efektivní hydroponické pěstování rostlin.

Dotazy k aquaponii

Časté dotazy k aquaponii

Jaké podmínky potřebujete, abyste úspěšně provozovali aquaponii? Jaké druhy zeleniny v aquaponické farmě vypěstujte? A netrpí ryby v kádích? Přečtěte si odpovědi na nejčastější dotazy k aquaponii.

 

Funguje aquaponie jako uzavřený systém, který zadarmo produkuje zeleninu a ryby?

Aquaponie není Perpetuum mobile, ale označuje se jako systém uzavřené smyčky, anglicky Close-loop System. Z technologického hlediska se jedná o recirkulační systém intenzivního chovu ryb v umělých nádržích a přečerpávání vody do hydroponické části, ve které rostliny odeberou část živin pro svůj růst, voda se biologicky i mechanicky pročistí a putuje zpět do rybí nádrže. Oproti normálnímu chovu ryb se znečištěná voda nevypouští do prostředí, ale neustále cirkuluje v systému. Exkrementy ryb tak slouží jako hnojivo pro pěstovanou zeleninu. Do systému tedy musíme dodávat alespoň rybí krmivo. V některých případech pak i stopové prvky, které nejsou obsaženy v rybím krmivu v dostatečné míře pro potřebu rostlin. Dalším předpokladem je samozřejmě dostatek světla a tepla pro růst rostlin. I přesto jde o téměř uzavřený (eko)systém, který funguje na principech podobných například v rybnících, nicméně je uměle kontrolován. Více zde.

 

Je možné aquaponický systém úspěšně provozovat v českých podmínkách?

V českých podmínkách by mohlo být pro komerční využití aquaponie největším úskalím chladné klima a odbyt na trhu. Chladné klimatické podmínky zvyšují náklady na vytápění, osvětlení, použité materiály a technologie. Platí ale, že čím větší farma, tím jsou náklady na vyprodukovaný kilogram nižší.

 

Existují v zahraničí velké komerční projekty aquaponického pěstování?

V zemích jako USA nebo Austrálie dnes už existují farmy pro komerční využití aquaponického pěstování. Farmáři tímto způsobem celoročně dodávají čerstvou zeleninu a rybí maso na místní farmářské trhy nebo do systému Komunitou podporovaného zemědělství. Většina těchto farem vznikla nedávno. Aquaponické pěstování pro komerční účely je celosvětově otázka posledních několika let.

 

Zvládne provozovat aquaponii každý?

Pro dlouhodobé a úspěšné provozování aquaponie je třeba mít mnoho znalostí o chovu ryb, chemických procesech a potřebách rostlin. Nezkušený pěstitelé a pěstitelky mohou mít v začátcích i dílčí úspěchy, nicméně v případě „vykolejení“ systému jsou často bezradní a najít příčinu problému se jim nemusí podařit. Ztráta ryb a rostlin může být v takovém případě velká.

 

Jaké ryby a rostliny jsou pro aquaponii nejlepší?

Nejčastěji se takto chová tilápie nilská (Oreochromis Niloticus). Dalšími častými druhy ryb jsou okouni a z okrasných ryb pak kapři koi a karasové. Z pěstovaných rostlin to jsou především rozličné druhy listové zeleniny, rajčat a paprik. Ve starších aquaponických systémech se pěstovala například i vodomilná a nenáročná Potočnice lékařská (Nasturtium officinale). Oblíbené jsou také různé bylinky, především bazalka. Z ovoce pak jasně vedou jahody. Kuriozitou může být například ananas nebo banánovník. Někteří pěstitelé zkouší i kořenovou zeleninu, i když té se v periodicky zaplavovaných substrátech moc nedaří.

 

Netrpí ryby v umělých nádržích?

V aquaponii se nejčastěji chovají ryby, které jsou přirozeně hejnové a proto je pro ně ideální větší počet v nádrži. Kulaté nebo oválné nádrže nejsou pro ryby nijak stresující, naopak umožňují dobré proudění vody, které přispívá k jejich zdravé aktivitě, přísunu kyslíku a čerstvé vody. Je zodpovědností každého chovatele, aby rybám poskytl dobré podmínky pro jejich život, především správnou teplotu a pH vody, dostatek kyslíku a potravy.

 

Je možné úspěšně postavit a provozovat aquaponii na základě informací z internetu? (youtube, internetová fóra atd.)

Na internetu najdeme o aquaponickém pěstování stovky videí, rad a návodů. Při jejich přejímání je však potřeba jistá obezřetnost, protože ne vše co je na internetu a vypadá velmi efektně, ve skutečnosti funguje. Mnoho nadšenců do aquaponie zveřejňuje svoje rady, aniž by s aquaponií měli dlouhodobou zkušenost. Proto je dobré získávat informace od lidí, kteří se aquaponii věnují delší čas a mají za sebou několik úspěšných projektů.

 

Je v České republice o tento typ zemědělství zájem?

Zájem je zatím malý, nicméně se postupně zvětšuje. Největší překážkou pro větší rozšíření aquaponie je neznalost a novost tohoto typu zemědělství.

 

Je možné aquaponií uživit svoji rodinu v případě kolapsu společnosti?

To by bylo možné jen velmi obtížně. V aquaponii lze produkovat rybí maso, zeleninu a některé druhy ovoce. To samozřejmě nepokrývá veškeré nutriční a kulinářské požadavky člověka. Zahradní aquaponické systémy slouží především jako zajímavý prvek, který může doplňovat rodinnou spotřebu čerstvých potravin. Pokud chce někdo žít nezávisle na společnosti a být takzvaně potravinově soběstačný, je nejlepší strategií rodinná farma na venkově, kde by aquaponická farma mohla produkovat značné množství zeleniny a rybího masa po celý rok. V případě nějaké krize, by bylo daleko rychlejší a méně náročné pěstovat zeleninu klasicky v půdě, než projektovat a stavět aquaponické systémy. Takové situace ostatně nastaly za první a druhé světové války, kdy se v USA a Evropě rozoraly městské parky a vznikaly takzvané Victory nebo War Gardens. Aquaponie by nicméně mohla být využita v rámci nějaké dlouhodobější strategie směrem k větší diversifikaci potravinových zdrojů v regionech a lokální produkci čerstvých potravin ve městech.