2.4 Il bilanciamento dell’ecosistema acquaponico
Il bilanciamento è il termine usato per definire il punto di equilibrio di tutte i parametri di un sistema acquaponico che assicura che l’ecosistema di pesci, piante e batteri sia in equilibrio dinamico. E’ questo bilanciamento che consente di mantenere un equilibrato ecosistema da cui dipende principalmente il successo di un impianto. In altre parole questo significa che è l’equilibrio tra la quantità di pesce, la quantità di piante e le dimensioni del biofiltro, che di fatto determina la quantità di batteri.
I rapporti tra dimensioni del biofiltro, densità d’impianto e la densità e quantità di pesce allevato sono stati sperimentalmente determinati. Non è saggio, oltre che assai difficile, operare oltre questi rapporti ottimali senza rischiare conseguenze disastrose per l’ecosistema acquaponico generale. Una volta che si è diventati esperti di acquaponica è possibile sperimentare e regolare diversamente i parametri, ma si raccomanda di accostarsi all’acquaponica rispettando scrupolosamente questi rapporti. Questa sezione fornisce una breve, ma essenziale, introduzione ad un sistema in condizioni di equilibrio. Dimensioni dei biofiltri e densità degli animali sono trattati in modo molto più approfondito nel capitolo 8.
2.4.1 Equilibrio dei nitrati
L’equilibrio in un sistema acquaponico può essere paragonato ad una bilancia a piatti contrapposti. L’ago della bilancia è dato dai di batteri nitrificanti. È pertanto essenziale che la biofiltrazione sia abbastanza solida da sostenere gli altri due componenti (pesci e piante). Ciò corrisponde alla robustezza della leva. In Figura 2.10 si nota che le braccia non erano in grado di reggere la quantità di rifiuti del pesce e dunque il braccio si è rotto. Ciò significa che la biofiltrazione era insufficiente.
Se la biomassa di pesce e le dimensioni biofiltro sono in equilibrio, l’impianto acquaponico sarà in grado di elaborare l’ammoniaca in nitrato. Tuttavia, se un componente dell’impianto è sottodimensionato, allora il sistema inizierà ad accumulare nutrienti (Figura 2.11).
In termini pratici le elevate concentrazioni di nutrienti non sono dannose per i pesci né piante, ma sono un’indicazione che il sistema è poco efficiente dal punto di vista produttivo.
Un errore di gestione comune si verifica anche quando si utilizzano molte piante e troppo pochi pesci, come si vede nel terzo scenario mostrato nella Figura 2.12. In questo caso, l’ammoniaca viene elaborata dai batteri nitrificanti, ma la quantità di nitrato risultante e altri nutrienti è insufficiente per coprire le esigenze delle piante. Questa condizione porta infine ad una progressiva riduzione nella concentrazione di nutrienti e, di conseguenza, ad una minor produzione di vegetali. La principale lezione che si ricava dagli gli esempi è che per ottenere la massima produzione da un impianto acquaponico si richiede il mantenimento di un adeguato equilibrio tra scarti di allevamento del pesce e fabbisogno di nutrienti vegetali, garantendo al tempo stesso un’adeguata superficie che consenta alla colonia batterica di crescere per convertire tutti i rifiuti del pesce. Questo scenario equilibrato è mostrato nella Figura 2.13 questo equilibrio tra pesci e piante è indicato anche come rapporto tra le biomasse.
In un impianto acquaponico di successo vi è una relazione appropriata tra la biomassa di pesci in relazione al numero di piante o, più precisamente, vi è un rapporto equilibrato tra il mangime per pesci e il fabbisogno di nutrienti delle coltivazioni. Anche se è importante seguire i rapporti suggeriti per un’acquaponica di successo nella produzione di cibo, la gamma delle variabili che incidono sul risultato finale è elevatissima, un agricoltore acquaponico esperto noterà come un sistema acquaponico, con il tempo, diventa un sistema auto-regolante. Inoltre, lo stesso sistema acquaponico fornisce a un contadino attento segnali di pericolo non appena inizia a scivolare fuori equilibrio. Sono segnali che hanno a che vedere con le misure di qualità dell’acqua, la salute dei pesci e delle piante, ecc…, ognuno di questi segnali sarà discusso in dettaglio in questa pubblicazione.
2.4.2 Tasso di alimentazione
Sono molte le variabili da tenere in considerazione per avere un sistema in equilibrio (vedi riquadro 2), ma la ricerca ha semplificato il metodo di bilanciamento un impianto mettendolo in relazione a un singolo rapporto chiamato “feed rate ratio”. Il tasso di alimentazione è un riepilogo delle tre variabili più importanti che sono: la quantità giornaliera di mangimi per pesci in grammi al giorno, il tipo di impianto (vegetali a foglia o a frutto) e lo spazio per la crescita delle piante, definito in metri quadrati. Questo rapporto suggerisce la quantità di mangime per pesci giornaliera per ogni metro quadrato di superficie di coltivazione. E’ più semplice, per bilanciare un sistema, calcolare la quantità di alimentazione che viene immessa rispetto a calcolare direttamente la quantità di pesce inserito. Valutando la quantità di mangime, è quindi possibile calcolare quanti pesci produrre in base al loro consumo medio giornaliero.
Il controllo del tasso di alimentazione è in grado di mantenere un ecosistema equilibrato per il pesce, le piante e i batteri, a condizione che vi sia un’adeguata biofiltrazione. Quando si progetta un sistema acquaponico è utile utilizzare questo rapporto, anche se è importante notare che il tasso di alimentazione è solo un parametro per il bilanciamento di un impianto acquaponico, altre variabili possono avere un impatto più o meno grande a seconda dei diversi momenti dell’anno, come i cambiamenti stagionali di temperatura dell’acqua. Ortaggi da frutto hanno necessità di una maggiore quantità di sostanze nutritive per la produzione di fiori e frutti rispetto a verdure a foglia. Insieme con il tasso di alimentazione, ci sono altri due metodi semplici e complementari
per assicurare un sistema bilanciato: lo stato di salute dei pesci e delle piante e il test dell’azoto.
2.4.3 Stato di salute di pesci e piante
Pesci o piante malati sono spesso un avvertimento che il sistema è in disequilibrio. I sintomi di carenze sulle piante di solito indicano che non si riescono a produrre abbastanza nutrienti dagli scarti del pesce. Le carenze nutrizionali che si possono verificare come la crescita scarsa, foglie ingiallite e scarso sviluppo delle radici, sono tutte discusse nel Capitolo 6. In questo caso è necessario aumentare la densità del pesce (e quindi la sua possibilità di consumare più cibo) anche il biofiltro dovrà essere di conseguenza incrementato, oppure sarà necessario rimuovere una parte delle piante. Allo stesso modo, se si verifcano segni di stress nel pesce, come boccheggi in superficie, sfregamento sulle pareti delle vasche o il formarsi di aree rosse intorno a pinne, occhi e branchie, o in casi estremi la morte dei soggetti, è spesso causa di un accumulo di ammoniaca tossica o elevati livelli di nitriti. Questo accade spesso quando ci sono troppi rifiuti disciolti rispetto alla capacità di elaborazione del biofiltro. Uno qualsiasi di questi sintomi nel pesce o nelle piante piante sta a significare che che l’agricoltore ha bisogno di indagare attivamente per correggere la causa.
2.4.4 Test dell’azoto
Questo metodo di controllo prevede di testare i livelli di azoto in acqua utilizzando semplici kit per il test dell’acqua poco costosi.
Se le quantità di ammoniaca o nitrito sono alte (> 1 mg/l), significa che la biofiltrazione è insufficiente e le superfici di biofiltro disponibili dovrebbero essere aumentate. La maggior parte dei pesci possono tollerare questi livelli per più giorni. Un aumento del livello di nitrati è positivo perchè porta con se nutrienti sufficienti per la crescita delle piante. I pesci possono tollerare livelli elevati di nitrati, ma se i livelli rimangono elevati (> 150 mg/litro) per diverse settimane una parte dell’acqua dovrebbe essere sostituita e utilizzata per irrigare altre colture. Se i livelli di nitrati sono bassi (<10 mg / l) per un periodo di diverse settimane, può essere leggermente aumentata la quantità di alimenti per pesci per assicurarsi che ci siano abbastanza nutrienti per le verdure.
Tuttavia, bisogna assolutamente evitare che rimanga nelle vasche mangime non consumato dai pesci; se si verificasse questo caso occorrerà aumentare la quantità di pesce allevato.
In alternativa possono essere rimosse alcune piante in modo che ci siano abbastanza nutrienti per quelle che rimangono. Si raccomanda di verificare i livelli di azoto ogni settimana per assicurarsi che il sistema sia bilanciato. Inoltre i livelli di nitrati sono un indicatore del livello degli altri nutrienti nell’acqua. Si ricorda che il calcolo di tutti i rapporti menzionati, carico di pesci, densità di piante, dimensioni dei biofiltri, sono spiegati con maggiore dettaglio nei capitoli che seguiranno (soprattutto nel capitolo 8). Lo scopo di questa sezione è quello di fornire una comprensione di quanto sia importante equilibrare l’ecosistema all’interno dei sistemi acquaponici e di evidenziare metodi semplici e strategie per riuscire a farlo.
2.5 Sintesi del capitolo
- L’acquaponica è un sistema di produzione che combina piscicoltura con la produzione di ortaggi fuori suolo in un sistema a ricircolo.
- I batteri nitrificanti aiutano a convertire gli scarti dei pesci (ammoniaca) in alimenti vegetali (nitrati).
- Lo stesso processo di nitrificazione che avviene nel suolo avviene anche nel sistema acquaponico.
- La parte più importante di un sistema acquaponico, i batteri, è invisibile a occhio nudo.
- I fattori chiave per mantenere i batteri sani sono la temperatura dell’acqua, il pH, l’ossigeno disciolto e un’adeguata superficie su cui i batteri possono crescere.
- I sistemi acquaponici di successo sono equilibrati.
- Il tasso di alimentazione è il principale parametro per bilanciare la quantità di mangime per pesci in relazione alle quantità di piante coltivate e si misura in grammi di mangime al giorno per metro quadrato di spazio per la crescita delle piante.
- Il tasso di alimentazione per ortaggi a foglia è di 40-50 g/m2/giorno; ortaggi a frutto richiedono 50-80 g/m2/giorno.
- Il monitoraggio quotidiano della salute dei pesci e delle piante fornisce informazioni sull’equilibrio del sistema. Malattie, carenze nutrizionali e la morte sono i sintomi di un sistema non bilanciato.
- Il test dell’acqua fornisce informazioni sullo stato del sistema. Elevati livelli di ammoniaca o nitrito è indice di una biofiltrazione insufficiente; bassi livelli di nitrati indicano troppe piante o una quantità di pesce non sufficiente; l’aumento di nitrati è positivo e indica un livello di nutrienti adeguato per le piante, anche se una parte dell’acqua deve essere sostituita quando i nitrati superano i 150 mg/litro.