Small-scale aquaponic food production – Integrated fish and plant farming

Edito dalla FAO

Questo lavoro è stato originariamente pubblicato dall’Organizzazione delle Nazioni Unite per l’alimentazione e l’agricoltura (FAO) in inglese con il titolo: “Small-scale aquaponic food production – Integrated fish and plant farming”  . Questa traduzione italiana è stata curata dall’associazione “Akuadulza”. In caso di discrepanze farà riferimento il testo in lingua originale.

Edito dalla FAO

1. Introduzione all'Acquaponica

Questo capitolo fornisce una descrizione completa del concetto di acquaponica, una tecnica per combinare idroponica e acquacoltura in un sistema che coltiva piante in acquacoltura di ricircolo

acqua (Figure 1.1 e 1.2). Si forniranno informazioni sullo sviluppo della cultura fuori suolo e dell’acquacoltura in generale. L’acquaponica è una specializzazione colturale che unisce queste tecniche, verranno affrontati i principali temi collegati e fornita una breve storia del suo sviluppo. Inoltre verranno presentati dei principali punti di forza e di debolezza della produzione alimentare con il sistema acquaponico oltre ad analizzare i luoghi e i contesti in cui presenta maggiori vantaggi o limiti. Infine, verrà fornita una breve descrizione delle principali applicazioni dell’attuale acquaponica.

FIGURE 1.1 Tilapia in an aquaponic fish tank FIGURE 1.1
Tilapia in an aquaponic fish tankFIGURE 1.2 Plants grown using aquaponics FIGURE 1.2
Plants grown using aquaponics

1.1 Idroponica e coltura fuori suolo

La coltura fuori suolo è il metodo di coltivazione agricola senza l’uso del suolo. Invece del suolo sono utilizzati, vari substrati inerti. Questi “media” forniscono sostegno alle piante e trattengono l’umidità. I sistemi di irrigazione sono integrati all’interno dei “media”, introducendo una soluzione nutritiva direttamente a favore dell’apparato radicale delle piante. La soluzione fornisce tutti i nutrienti necessari per la crescita delle piante.

Il metodo più comune di coltura fuori suolo è l’idroponica, che prevede la coltivazione di piante sia su un substrato che in un mezzo acquoso con radici nude. Ci sono molti disegni di sistemi idroponici, ognuno con proprie specificità, ma tutti i sistemi condividono queste caratteristiche di base (Figura 1.3).figura 1.3

L’agricoltura fuori suolo è attuata per ridurre le malattie e parassiti terricoli interessano in particolare le monocolture. Nei sistemi idroponica infatti le piante non entrano in contatto con parassiti terricoli e le malattie proprio perché evitano l’interazione tra piante e del suolo, i “media” che svolgono la funzione del suolo possono essere sterilizzati e riutilizzati nelle le colture. Il riutilizzo di substrati è particolarmente vantaggioso per le specifiche esigenze della produzione intensiva. Alcuni substrati funzionano molto meglio del suolo, in particolare in termini di capacità di trattenere l’acqua e di fornitura di ossigeno alla zona radicale. Gli agricoltori hanno anche migliorato le prestazioni degli impianti attraverso un maggior controllo su diversi fattori cruciali per la crescita delle piante. La disponibilità di nutrienti alle radici delle piante è governata meglio e controllata in tempo reale, portando le produzioni a livelli quantitativi e qualitativi più elevati.
Inoltre, la maggior parte dei metodi di coltura senza suolo usa una frazione dell’acqua necessaria per produzione tradizionale sul suolo perché la soluzione nutritiva viene riciclata. L’agricoltura fuori suolo poggia su elevati standard scientifici, economici e tecnologici che si sono sviluppati nell’agricoltura degli ultimi 200 anni. 

In generale, ma prevalentemente in nazioni sviluppate nei climi temperati, vi è stata una crescente domanda, colture fuori stagione, in ambiente di coltivazione protetto, di alto valore. In parte, questo è il risultato di un diffuso miglioramento del tenore di vita. Questo aumento della domanda ha portato alla espansione molti sistemi di coltivazione protetta per incrementare la capacità di produzione e prolungare la fornitura di colture durante tutto l’anno. All’interno dei sistemi protetti, le colture possono essere coltivate anche in terra, tuttavia, per essere competitiva con le colture in campo aperto, la produzione ha dovuto essere più intensiva per compensare i maggiori costi di produzione relativi all’ambiente agricolo controllato. Il risultato è stato un cambiamento delle modalità di produzione, dal terreno alla cultura fuori suolo per affrontare le mutate esigenze colturali.
L’approccio alle tecniche fuori suolo offre alternative alla tossica sterilizzazione del terreno per controllare i parassiti e agenti patogeni e può aiutare a superare i problemi della “stanchezza del suolo” tipica delle pratiche di monocultura.

Al di là dei suoi rendimenti significativamente più elevati rispetto ad agricoltura tradizionale, l’agricoltura fuori suolo è anche importante per il suo minore consumo di acqua e una maggiore efficienza nell’uso dei fertilizzanti, tutto ciò rende la tecnica agricola idroponica più adatta nelle zone aride o nelle regioni o dove la dispersione dei nutrienti è un problema per ragioni sia ambientali che economiche. La coltura idroponica poi è una soluzione indispensabile nelle zone in cui non siano disponibili terreni coltivabili, come le zone aride, quelle soggetta ad un’elevata salinità, nonché in ambienti urbani e suburbani o comunque quando vi sia una competizione per la terra e l’acqua o le condizioni climatiche sfavorevoli richiedano la l’adozione di sistemi di produzione intensivi. L’alta produttività in piccoli spazi rende un metodo interessante per la sicurezza alimentare e per lo sviluppo dell’agricoltura di micro-scala a km zero.

In sintesi, le quattro ragioni principali per cui la cultura fuori suolo è in espansione sono: la diminuzione presenza di malattie terricoli e patogeni, il miglioramento delle condizioni di crescita che possono essere manipolati per raggiungere condizioni ottimali e portare ad un incremento delle rese, la maggiore efficienza nell’uso dell’acqua e del fertilizzante e la possibilità di sviluppare l’agricoltura in luoghi in cui non siano disponibili terreni adatti.

Una delle principali preoccupazioni per quanto riguarda la sostenibilità dell’agricoltura moderna è la completa dipendenza dai produttori di fertilizzanti chimici per la produzione di cibo. Questi nutrienti possono essere costosi e difficili reperire in taluni luoghi del Pianeta e spesso derivano da tecniche produttive che rappresentano una sostanziale fonte contributo di biossido di carbonio (CO2) legato all’agricoltura. La fornitura di molti di questi nutrienti essenziali è in via di esaurimento ad un ritmo rapido, con proiezioni di scarsità globali entro i prossimi decenni. La coltura idroponica è molto più efficiente in termini di consumo di acqua ed nutrienti rispetto all’agricoltura tradizionale,ma la sua gestione è più complicata, inoltre vi è la necessità di disporre di energia elettrica per far circolare o ossigenare l’acqua. Non richiede tuttavia carburante arare terreno, non richiede energia supplementare pompare elevati volumi di acqua per l’irrigazione non necessita di diserbo e non si distrugge la materia organica del suolo attraverso pratiche agricole intensive.
I costi iniziali, i materiali da costruzione e la dipendenza di energia elettrica saranno limitazioni importanti anche per quanto riguarda l’acquaponica, ma in questo caso la necessità di fertilizzanti chimici è completamente rimosso.

1.2 Acquacoltura

L’acquacoltura è l’allevamento in cattività e produzione di pesci e altri animali acquatici e specie vegetali in condizioni controllate. Metodi di produzione in acquacoltura sono stati sviluppati in diverse regioni del mondo e hanno dovuto quindi adattarsi alle condizioni ambientali e climatiche di queste regioni.
Le quattro principali categorie di acquacoltura includono sistemi idrici aperti (ad esempio gabbie), cultura di stagno, vasche a flusso continuo e sistemi di ricircolo di (RAS). In un RAS (Figura 1.4) l’acqua di allevamento viene riutilizzata per il pesce dopo una pulizia e un processo di filtraggio. Sebbene un RAS non sia il sistema di produzione più economico a causa dei costi più alti di investimento, di energia e di gestione, è una tecnica che può notevolmente aumentare la produttività per unità di terreno ed è la tecnologia di risparmio idrico più efficiente in piscicoltura. Il RAS è il metodo più adatto per lo sviluppo integrato di sistemi di acquacoltura agricola in relazione al possibile uso di sottoprodotti legati alla concentrazione di nutrienti nell’acqua, impiegabile per la produzione di colture vegetali.figura 1.4

L’acquaponica si è sviluppata traendo origine dall’accumulo benefico di nutrienti che si verifica in un’acquacoltura di ricircolo (RAS) e, pertanto, è il l’oggetto principale di questo manuale.
L’acquacoltura è una fonte sempre più importante della produzione globale di proteine, infatti, rappresenta quasi la metà del pesce consumato nel mondo ed ha la potenzialità di contenere la pressione sulla pesca del mondo e ridurre in modo significativo l’impatto dei sistemi di allevamento terrestri, meno sostenibili nella fornitura di proteine animali agli esseri umani. Tuttavia due aspetti dell’acquacoltura debbono essere migliorati per accrescere la sostenibilità di questa tecnica agricola. Uno dei problemi principali per la sostenibilità dell’acquacoltura è il trattamento delle acque reflue ricco di sostanze nutritive, che è un sottoprodotto di tutti i metodi di acquacoltura. A seconda della norme ambientali stabilite da ciascun Paese, gli agricoltori devono farsi carico del trattamento o dello smaltimento degli scarichi, che può essere sia costoso e arrecare danni all’ambiente. Senza effettuare alcun trattamento il rilascio di acqua ricca di nutrienti può portare all’eutrofizzazione così come alla crescita eccessiva macroalghe e altri scompensi ecologici e danni economici. La coltivazione di piante utilizzando gli scarichi dell’allevamento ittico è un metodo per prevenire il suo rilascio nell’ambiente di rifiuti e ottenere benefici economici aggiuntivi da coltivazioni con costo zero, come sottoprodotto ottenuto attraverso l’irrigazione, zone umide artificiali e altre tecniche. Sotto il profilo delle sostenibilità un’altra preoccupazione è che l’acquacoltura è basata molto sulla farina di pesce che, pescato in grandi quantità, vada ad incidere negativamente sulla catena alimentare marina. E’ importante dunque poter accedere a mangimi alternativi a quelli che impiegano farine di pesce per l’acquacoltura.
La maggior parte di questa pubblicazione è dedicata al riutilizzo degli scarichi di acquacoltura come elemento di valore aggiunto, mentre le alternative nell’alimentazione del pesce verranno discusse nella sezione 9.1.2.

1.3 Acquaponica

L’acquaponica è l’integrazione in un sistema di ricircolo acquacoltura e idroponica in un unico sistema di produzione. In sistema acquaponico, l’acqua passa dalle vasche dei pesci attraverso filtri, per giungere ai letti di crescita delle piante e poi tornare di nuovo al pesce (Figura 1.5). Nei filtri, i rifiuti di espulsi dal pesce vengono rimossi dall’acqua, prima con un filtro meccanico che rimuove i rifiuti solidi e poi attraverso un biofiltro che elabora i rifiuti disciolti. Il biofiltro prevede una successione di batteri per convertire l’ammoniaca, che è tossica per i pesci, in nitrato, più altri nutrienti accessibili per le piante. Questo processo è chiamato nitrificazione. figura 1.5

L’acqua (contenente nitrati e altre sostanze nutritive) quindi viaggia attraverso le radici delle piante che crescono nel letto, le piante assorbono i nutrienti e infine l’acqua ritorna al serbatoio di pesce depurata. Questo processo permette a pesci, piante e batteri di prosperare in simbiosi e di lavorare insieme per creare un sano ambiente di crescita gli uni per gli altri, ciò a condizione a condizione che il sistema sia correttamente bilanciato.
In acquaponica, gli effluenti dell’acquacoltura vengono deviati attraverso letti di crescita e non scaricati nell’ambiente, mentre allo stesso tempo vengono forniti i nutrienti per le piante da una fonte conveniente, non chimica e sostenibile. Questa integrazione elimina alcuni dei fattori diseconomici e inquinanti di acquacoltura e idroponica considerati singolarmente.
Al di là dei vantaggi derivati da questa integrazione, l’acquaponica ha dimostrato che le sue produzioni vegetali e di pesce sono confrontabili con la coltura idroponica e i sistemi ricircolo di acquacoltura. L’acquaponica può essere più produttiva ed economicamente fattibile in certe situazioni, soprattutto dove la terra e l’acqua sono limitate. Tuttavia, l’acquaponica è più complicata e richiede costi avvio superiori. La maggiore produzione deve dunque compensare i costi di investimento più alti necessari per integrare i due sistemi. Prima impegnarsi in un sistema grande o costoso è opportuno produrre un business plan completo che prenda in considerazione sia gli aspetti economici, che quelli ambientali, sociali e logistici. Sebbene la produzione di pesce e verdure sia l’elemento più visibile di un impianto acquaponico è essenziale capire che si tratta di gestire un ecosistema completo che comprende tre principali gruppi di organismi: pesci, piante e batteri.

1.4 Realizzabilità di un sistema acquaponico

L’acquaponica combina due dei sistemi più produttivi nei loro rispettivi campi, quello dell’acquacoltura a ricircolo e di coltura idroponica che si sono ampiamente diffusi nel mondo in virtù dei loro elevati rendimenti, l’utilizzo più razionale dei rispettivi elementi costitutivi, il suolo e l’acqua, per la possibilità di tenere sotto controllo i fattori inquinanti, una razionale gestione dei fattori produttivi, l’alta qualità dei prodotti e una maggiore sicurezza alimentare.

BOXBOX 2
In alcune condizioni, tuttavia, l’acquaponica può essere troppo complicata e costosa e, in ogni caso, richiede un attento utilizzo dei fattori della produzione.
La coltura acquaponica è una tecnica che ha il suo posto nel più ampio contesto dello sviluppo sostenibile di forme di agricoltura intensiva, soprattutto nelle applicazioni su scala familiare, offre la possibilità di disporre di una produzione di verdure e pesce anche in luoghi e situazioni l’accesso al suolo agricolo sia difficile o impossibile.
La sostenibilità dell’acquaponica va dunque valutata sotto il profilo ambientale, economico e delle dinamiche sociali.
Dal punto di vista economico i sistemi acquaponici richiedono un investimento iniziale consistente, a cui seguono però bassi costi di gestione e rendimenti combinati costituiti sia da pesce che da verdure.
Sotto il profilo ambientale, un sistema acquaponico impedisce l’uscita degli effluenti dell’acquacoltura che sono un fonte potenziale d’inquinamento. Allo stesso tempo, consente una maggiore controllo dell’acqua per la produzione. L’acquaponica non si affida a sostanze chimiche per la fertilizzazione e il controllo di parassiti o erbe infestanti, ciò rende liberi gli alimenti da potenziali residui.
Relativamente agli aspetti sociali l’acquaponica è in grado di offrire una qualità della vita migliore perché il cibo è coltivato localmente secondo le tradizioni culturali dei produttori seguendo tecniche appropriate. Allo stesso tempo, l’acquaponica può integrare strategie le sostentamento e garantire cibo e piccoli redditi alle famiglie povere e a quelle prive di terreni agricoli. La produzione a livello familiare di alimenti, l’accesso ai mercati e l’acquisizione di competenze sono strumenti preziosi per garantire la responsabilizzazione e l’emancipazione delle donne nei paesi in via di sviluppo e l’acquaponica può fornire una base per una crescita socio-economica sostenibile. L’acquaponica rappresenta anche una fonte preziosa di proteine; le proteine del pesce sono una preziosa integrazione alle esigenze alimentari di molte persone, le proteine infatti sono spesso carenti nelle famiglie di coloro che praticano l’orticoltura di sussistenza su piccola.
L’acquaponica inoltre è particolarmente indicata laddove la terra è costosa, l’acqua è scarsa, e il suolo è povero. Deserti e zone aride, isole sabbiose e giardini urbani sono le posizioni più adatte ad insediamenti acquaponici. L’acquaponica evita problemi associati con il compattamento del suolo, la salinizzazione, l’inquinamento, le malattie e la “stanchezza del terreno”. Analogamente, l’acquaponica può essere utilizzata in ambienti urbani e peri-urbani dove terreno è poco o per nulla disponibile, fornendo un mezzo per coltivare colture intensive su piccoli balconi, cortili, all’interno delle abitazioni sui tetti.
Tuttavia, questa tecnica può essere complicata e le applicazioni su piccola scala difficilmente potranno fornire tutto il cibo per una famiglia. I sistemi acquaponici sono costosi; il loro proprietario deve installare un completo del sistema di acquacoltura e di un sistema idroponico, questo è un importante elemento da tenere in considerazione quando si avvia un sistema acquaponico. Inoltre, il successo nella gestione richiede una conoscenza olistica e la manutenzione quotidiana dei tre separati gruppi di organismi coinvolti. Deve essere misurata e gestita la qualità dell’acqua. Sono necessarie competenze tecniche per costruire e installare i sistemi, soprattutto per quanto riguarda gli impianti idraulici e di cablaggio.

L’acquaponica potrebbe rivelarsi diseconomica e inutile in luoghi con ampio accesso alla terra, suolo fertile, spazi adeguati e acqua a disposizione. Le comunità agricole locali potrebbero trovare l’acquaponica eccessivamente complicata quando lo stesso cibo potrebbe essere coltivato direttamente nel terreno. In questi casi, l’acquaponica può diventare un costoso hobby, piuttosto che un sistema di produzione alimentare dedicato. Inoltre, l’acquaponica richiede la disponibilità costante ad alcuni input. È richiesta l’energia elettrica per tutti i sistemi acquaponici descritti in questa pubblicazione e reti elettriche inaffidabili e/o un costo elevato di elettricità può rendere l’acquaponica irrealizzabile in alcune località. Gli alimenti per pesci devono poter essere acquistati regolarmente e si deve poter disporre di facile accesso alle sementi, alle piante e ai pesci (avannotti).
Questi input possono essere realizzati direttamente dal coltivatore acquaponico (pannelli solari, produzione di mangimi per pesci, piscicoltura e vivai di giovani piante), ma queste attività richiedono ulteriori conoscenze tempo per la gestione quotidiana e ciò può essere troppo oneroso e per un sistema su piccola scala.
Detto questo, un sistema acquaponico di base funziona in un’ampia gamma di condizioni e le unità possono essere progettate su scale adatte a soddisfare il livello conoscenze abilità e l’interesse di molti agricoltori. Vi è una vasta gamma di disegni di sistemi acquaponici, che vanno dall’high-tech alla tecnologia più accessibile e da un alto per il livello di prezzi a costi ragionevoli. L’acquaponica è molto adattabile può essere sviluppata con materiali e conoscenze locali, adattata alle condizioni culturali e ambientali dei diversi luoghi. L’acquaponica richiederà sempre una persona o gruppo di persone dedicate e interessate per mantenere e gestire il sistema ogni giorno, di una formazione informazione di base che è disponibile attraverso libri, articoli e comunità online, nonché attraverso corsi di formazione, operatori di divulgazione agricola e dell’assistenza di esperti. L’acquaponica è un sistema combinato, il che significa anche che sia i costi che i benefici sono amplificati. Il suo successo deriva dalla produzione locale, sostenibile e ad alta intensità di pesci e verdure, la sua redditività potrebbe essere anche superiore alle due componenti considerate separatamente. Ciò nella misura in cui l’acquaponica venga realizzata in luoghi appropriati, avendo ben presente i suoi limiti.

1.5 Breve storia della moderna tecnologia acquaponica

L’idea di usare i rifiuti fecali e le escrezioni complesse del pesce per fertilizzare le piante
esiste da millenni, sono state le prime civiltà sia in Asia e Sud America ad applicare questo metodo. Attraverso il lavoro pionieristico del New Alchemy Institute e altre istituzioni accademiche nordamericane ed europee dalla fine del 1970 e con ulteriori ricerche nei decenni successivi, questa forma elementare di acquaponica è evoluta nei moderni sistemi di produzione alimentare di oggi. Prima dei progressi tecnologici degli anni 80, la maggior parte dei tentativi di integrare idroponica e l’acquacoltura avuto un successo limitato.
Gli anni 1980 e 1990 ha visto progressi nella progettazione del sistema, nella biofiltrazione e nell’identificazione del rapporto ottimale pesce/impianto che ha portato alla creazione di sistemi chiusi che consentono il riciclo delle acque e l’accumulo di nutrienti per la crescita delle piante. Nei suoi primi sistemi la North Carolina State University (USA) ha dimostrato che il consumo di acqua nei sistemi integrati era solo il 5 per cento rispetto a quella utilizzata negli stagni di allevamento di tilapia. Questo studio, è da annoverare tra le iniziative chiave che hanno dimostrato l’evidenza dell’adeguatezza dei sistemi di acquacoltura e idroponici integrati per l’allevamento di pesci e la coltivazione di ortaggi, in particolare nelle regioni aride e povere di acqua.
Anche se in attività dal 1980, l’acquaponica è ancora un metodo relativamente nuovo di produzione di cibo con solo un piccolo numero di centri di ricerca e di pratica in tutto il mondo dotati di un’esperienza acquaponica completo. James Rakocy è stato un leader del settore per quanto riguarda la ricerca e lo sviluppo attraverso il suo lavoro presso l’Università delle Isole Vergini (USA). Egli ha sviluppato le interazioni vitali e i calcoli per massimizzare sia produzione di pesce che quella delle verdure, pur mantenendo un equilibrato ecosistema.
In Australia, anche Wilson Lennard ha prodotto i calcoli chiave e piani di produzione per altri tipi di sistemi. In Alberta, in Canada, la ricerca di Nick Savidov nel corso di un periodo di due anni ha prodotto risultati che dimostrano che i sistemi di produzione acquaponica avevano una produzione significativamente superiore di pomodori e cetrioli quando venivano soddisfatti i livelli di alcuni nutrienti chiave. Mohammad Abdus Salam del Bangladesh Agricultural University si è invece dedicato allo studio dell’acquaponica di tipo familiare e legata all’agricoltura di . Queste ricerche, così come molte altre, hanno aperto la strada a vari gruppi di professionisti che supportano e formano aziende che stanno cominciando a nascere in tutto il mondo.
La lettura delle opere chiave sull’ acquaponica è suggerita alla fine di questa pubblicazione.

1.6 Le attuali applicazioni dell’acquaponica
In questa sezione finale del capitolo si discute brevemente di alcune delle principali applicazioni dell’acquaponica viste in giro per il mondo. Questa lista non è affatto esaustiva, ma piuttosto una piccola finestra sulle attività che utilizzano il concetto acquaponica. Nell’appendice 6 è possibile trovare ulteriori spiegazioni per analizzare in quali contesti le soluzioni acquaponiche siano maggiormente praticabili.

1.6.1 Acquaponica domestica e di piccole dimensioni
Unità acquaponiche con una vasca per i pesci da 1 a 3 mc sono considerate su piccola scala, e sono adatte per la produzione di una famiglia,

FIGURE 1.6 Domestic backyard aquaponic unit in an arid area FIGURE 1.6
Domestic backyard aquaponic unit in an arid area

Le unità di queste dimensioni sono state sperimentate e testate con successo in molte regioni nel mondo. Lo scopo principale di questi impianti è la produzione di cibo per la sussistenza e l’uso domestico, come molti altri sistemi possono avere vari tipi di verdure. Negli ultimi cinque anni, i gruppi, le associazioni acquaponiche, i forum si sono notevolmente sviluppati e ciò è servito a diffondere consigli e informazioni su queste unità di piccole dimensioni.

1.6.2 Impianti acquaponici commerciali e semi commerciali
A causa dell’elevato costo di avviamento iniziale e della limitata esperienza generale su questo tipo di scale i sistemi acquaponici commerciali e/o semi-commerciali sono poco numerosi

FIGURE 1.7 Medium sized commercial aquaponic system FIGURE 1.7
Medium sized commercial aquaponic system

Molte imprese commerciali hanno fallito perché i profitti non potevano soddisfare le richieste del piano di investimenti. La maggior parte di coloro che si dedicano a questo tipo di coltura praticano la monocoltura, in genere per la produzione di lattuga o basilico. Anche se molti istituti accademici negli Stati Uniti d’America, in Europa e Asia hanno costruito grandi unità, la maggior parte sono dedicati alla ricerca accademica piuttosto che la produzione alimentare e non sono progettati per competere con altri produttori del settore privato. Ci sono diverse aziende agricole di successo in tutto il mondo. Un gruppo di esperti delle Hawaii (USA), ha creato un sistema commerciale a tutti gli effetti. Sono stati anche in grado di ottenere la certificazione biologica per la loro unità (attualmente non è possibile ottenerla in Europa per colture fuori terra NdR), consentendo loro di raccogliere un ritorno finanziario più elevato per la loro produzione. Un’altra grande operazione commerciale attorno all’acquaponica si trova a Newburgh, New York, fa profitti attraverso molteplici fonti di reddito da diverse specie di pesci e vegetali e attraverso una strategia di marketing di successo rivolta i ristoranti locali, negozi e mercati alimentari e altri dedicati all’alimentazione bio.
Per qualsiasi impresa di successo è necessario predisporre business plan dettagliati con approfondite ricerca di mercato su quali siano le piante e i pesci più redditizi nei mercati locali e regionali

1.6.3 Istruzione
Impianti acquaponici su piccola scala sono portati avanti in vari istituti scolastici tra cui, scuole primarie e secondarie, college e università, scuole speciali e per adulti, centri di formazione, così come le organizzazioni comunitarie di base

FIGURE 1.8 Combined aquaponic unit for educational purposes. (a) nutrient film technique; (b) media bed; (c) deep water culture; (d) fish tank FIGURE 1.8
Combined aquaponic unit for educational purposes. (a) nutrient film technique; (b) media bed;
(c) deep water culture; (d) fish tank

L’acquaponica viene utilizzata come veicolo per colmare il divario tra le conoscenze generali della popolazione e quelle relative alle tecniche agricole sostenibili, comprese le attività accessorie come la raccolta dell’acqua piovana, il riciclo dei nutrienti e la produzione di alimenti biologici, che possono essere integrate all’interno dei piani formativi. Inoltre, la natura interdisciplinare dell’acquaponica è in grado di fornire opportunità di apprendimento di argomenti di ampio respiro quali l’anatomia e la fisiologia, la biologia e la botanica, la fisica e la chimica, così come l’etica, la cucina, e gli studi di sostenibilità generale.

1.6.4 Interventi di sicurezza alimentare e umanitari
Con l’avvento dei sistemi acquaponici altamente efficienti, è cresciuto l’interesse per la tecnica nei paesi in via di sviluppo. Esempi di coltivazioni acquaponiche e varie iniziative si possono vedere alle Barbados, in Brasile, Botswana, Etiopia, Ghana, Guatemala, Haiti, India, Giamaica, Malesia, Messico, Nigeria, Panama, Filippine, Thailandia e Zimbabwe.

FIGURE 1.9 Small-scale aquaponic unit FIGURE 1.9
Small-scale aquaponic unit

Pare proprio che vi sia un considerevole numero di iniziative acquaponiche nell’ambito umanitario. Inoltre, sistemi acquaponici su piccola scala fanno parte di alcune iniziative di agricoltura urbana e peri-urbana, in particolare con le organizzazioni non i governative e altri soggetti interessati alla condizione alimentare urbana ed alla nutrizione, ciò in virtù della possibilità di essere installati in molti differenti paesaggi urbani. In particolare, l’Organizzazione per l’alimentazione e l’agricoltura delle Nazioni Unite (FAO) ha condotto un progetto di sistemi acquaponici su piccola scala sui tetti in Cisgiordania e nella Striscia di Gaza – in risposta alla cronica carenza cibo e ai problemi di sicurezza nutrizione in quella regione.

FIGURE 1.10 Rooftop small-scale aquaponic unit FIGURE 1.10
Rooftop small-scale aquaponic unitFIGURE 1.11 Rooftop small-scale aquaponic unit FIGURE 1.11
Rooftop small-scale aquaponic unit

Ad oggi, i progetti pilota e la successiva diffusione sono crescita vi sono esempi in tutto il mondo. Tuttavia, molti tentativi sono di natura opportunistica, in molti casi non riescono a sostenersi da soli.
Negli ultimi anni c’è stato un aumento di conferenze sil tema dell’acquaponica in tutto il mondo. Inoltre, l’acquaponica è sempre più una parte delle conferenze sull’acquacoltura e sull’idroponica. In molte di queste esposizioni vengono delineati le preoccupazioni ed esposta la sensibilità tra i ricercatori di ambienti e materie diversi, responsabili politici e parti interessate per trovare soluzioni sostenibili per garantire una crescita duratura e una maggiore produzione alimentare per una popolazione mondiale in crescita.

 

2. Comprendere l'Acquaponica

Dopo l’introduzione iniziale sull’acquaponica fornita nel capitolo 1, questo capitolo tratta dei processi biologici che si verificano all’interno di un impianto acquaponico. In primo luogo, il capitolo spiega i principali concetti e processi coinvolti, compreso il processo di nitrificazione, poi esamina il ruolo vitale dei batteri e dei loro processi biologici fondamentali, infine, affronterà il tema dell’importanza di bilanciare l’ecosistema acquaponico costituito da pesce, piante e batteri e di come questo possa essere realizzato e mantenuto nel tempo.

2.1 componenti biologiche importanti dell’acquaponica

Come descritto nel primo capitolo l’acquaponica è una forma di agricoltura integrata, che combina due tecniche principali, di acquacoltura e idroponica in un continuo ricircolo: 
l’acqua di allevamento esce dal serbatoio contenente i rifiuti metabolici di pesce, passa prima attraverso un filtro meccanico che blocca i rifiuti solidi e quindi attraversa un biofiltro che ossida l’ammoniaca trasformandola in nitrati. L’acqua poi viaggia attraverso i letti di crescita dove le piante l’assorbono delle sostanze nutritive e, infine, l’acqua ritorna, purificata al serbatoio di pesce.

2.1

Il biofiltro è un perfetto habitat per i batteri che intervengono nel processo per convertire gli scarti del pesce in sostanze nutritive accessibili per le piante. Questi nutrienti, che si trovano disciolti in acqua, vengono quindi assorbiti dalle piante. Il processo di rimozione dei nutrienti pulisce l’acqua, impedendo all’acqua di diventare tossica cioè contenete azoto in forma nociva (ammoniaca e nitriti) e consente ai pesci, piante e batteri di prosperare in simbiosi. Così, tutte gli organismi lavorano insieme per creare un ambiente di crescita sano uno per l’altro, a condizione che il sistema sia correttamente bilanciato.

2.1.1 Il ciclo dell’azoto

Il processo biologico più importante in acquaponica è il processo di nitrificazione, che è un componente essenziale del ciclo globale dell’azoto visto in natura. L’azoto (N) è un elemento chimico essenziale per tutte le forme di vita. È presente in tutti gli amminoacidi, che costituiscono tutte le proteine che sono indispensabili per molti processi biologici chiave per animali, come la regolazione degli enzimi, la comunicazione tra le cellule e la costruzione di strutture. L’azoto è il più importante dei nutrienti inorganici per tutte le piante. L’azoto, in forma di gas, è in realtà l’elemento più abbondante presente in atmosfera terrestre che è composta per circa il 78 per cento da azoto, mentre l’ossigeno è solo circa il 21 per cento. Eppure, nonostante l’azoto essendo così abbondante, è presente solo nell’atmosfera come azoto molecolare (N2), che è molto stabile, il triplo legame di atomi di azoto e non è accessibile alle piante. Pertanto, l’azoto nella sua forma N2 va modificato affinché le piante possano utilizzarlo per la crescita. Questo processo è chiamato “fissazione”.
La rappresentazione grafica del ciclo dell’azoto, 

2.2

trova la seguente rappresentazione in natura. 

2.3

La fissazione dell’azoto è facilitata da batteri che ne alterano chimicamente la forma N2 aggiungendo altri elementi come idrogeno o ossigeno, creando così nuovi composti chimici quali l’ammoniaca (NH3) e il nitrato (NO3) che le piante possono usare facilmente. Inoltre l’azoto atmosferico può essere fissato attraverso un processo di produzione ad alta intensità di energia noto come processo Haber, utilizzato per produrre fertilizzanti sintetici.
L’animale rappresentato in figura 2.3 produce rifiuti (feci e nelle urine), che sono in gran parte fatti di ammoniaca (NH3). Altre sostanze organiche in decomposizione si trovano in natura, come ad esempio piante o animali morti che vengono scissi da funghi e da diversi gruppi di batteri in ammoniaca. Questa ammoniaca viene metabolizzata da un gruppo specifico di batteri, che è molto importante per l’acquaponica, chiamati batteri nitrificanti. I batteri prima convertono l’ammoniaca in nitriti (NO2) e poi finalmente in composti nitrati (NO3). Le piante sono in grado di utilizzare l’ammoniaca in modo particolare in forma di nitrati che viene assimilata attraverso le radici per svolgere i loro processi di crescita.
I batteri nitrificanti, che vivono in diversi ambienti come terra, sabbia, acqua e aria, sono un componente essenziale della nitrificazione, processo che converte rifiuti vegetali e animali
in sostanze nutritive accessibili per le piante. La Figura 2.4 

2.4

mostra lo stesso processo come quella illustrato nella Figura 2.3, ma include un flusso più complesso, il grafico mostra tutte le fasi del ciclo dell’azoto.
Questo processo naturale di nitrificazione ad opera dei batteri che avviene nel suolo si svolge anche in acqua in allo stesso modo. Nell’acquaponica i rifiuti di origine animale sono le deiezioni dei pesci rilasciati nelle vasche di coltura. Gli stessi batteri nitrificanti che vivono sulla terra si insediano naturalmente in acqua o sul ogni superficie bagnata, attivando la conversione dell’ammoniaca presente negli scarti del pesce in nitrati, facilmente assimilabili da parte delle piante. La nitrificazione nei sistemi acquaponici fornisce nutrienti per le piante e elimina ammoniaca e nitriti che sono tossici.

2.5

2.2 Il biofiltro
I batteri nitrificanti sono di vitale importanza per il funzionamento complessivo di sistema acquaponica, il capitolo 4 descrive come funziona il componente biofiltro per ogni metodo acquaponico, il capitolo 5 descrive i diversi gruppi di batteri che operano in un sistema acquaponico.
Due grandi gruppi di batteri nitrificanti sono coinvolti nel processo di nitrificazione: 
1) i batteri che ossidano l’ammoniaca (AOB ammonia-oxidizing bacteria)
2) i batteri che ossidano i nitriti (NOB nitrite-oxidizing bacteria) 

2.6

Questi batteri metabolizzano l’ammoniaca nel seguente ordine:
1. batteri AOB convertono l’ammoniaca (NH₃) in nitriti (NO₂)
2. batteri NOB quindi convertono il nitrito (NO₂) in nitrato (NO₃)
Come mostrato nei simboli chimici, il batterio ossidante AOB aggiunge ossigeno all’ammoniaca per creare nitriti (NO₂) e il NOB ossida ulteriormente la nitriti (NO₂) in nitrato (NO₃). Il genere Nitrosomonas è il batterio ossidante ammoniaca (AOB) più comune nei sistemi acquaponici, mentre il Nitrobacter, è in genere il batterio ossidante nitriti (NOB) più comune. In sintesi, l’ecosistema all’interno di un sistema acquaponico è totalmente basato sul funzionamento dei batteri. Se i batteri non sono presenti o se non funzionano correttamente, le concentrazioni di ammoniaca in acqua uccideranno i pesci. E’ fondamentale mantenere e gestire in qualsiasi momento una colonia batterica sana nel sistema per contenere i livelli di ammoniaca vicino a zero.
2.3 Il mantenimento di una colonia batterica in salute
E’ importante mantenere la colonia batterica in buone condizioni, in ogni parte dell’impianto acquaponico, dunque sia sulla superficie del biofiltro quanto nell’acqua.

2.3.1 Superficie biofiltro
Colonie batteriche prosperano su qualsiasi materiale sulle radici delle piante, lungo le pareti della vasca del pesce e all’interno di ogni tubo. I sistemi con alta densità di pesce richiedono una componente di biofiltrazione separata in cui sia contenuto un materiale con una elevata area superficiale come ad esempio un medium inerte – ghiaia, lapillo o argilla espansa).

2.7

Un sistema acquaponico con media bed composto da lapillo vulcanico offre una grande superficie per la riproduzione dei batteri

2.3.2 Il pH dell’acqua
Un alto o basso livello di pH ha un impatto importante sull’attività biologica dei batteri nitrificanti e sulla loro capacità per convertire l’ammoniaca e nitriti.

Il range ideale per i due gruppi nitrificanti sotto sono è il seguente:

2.box batteri

tuttavia la letteratura sulla crescita dei batteri suggerisce un livello di tolleranza (6-8.5) dunque assai superiore, in relazione alla capacità dei batteri di adattarsi al loro ambiente.
In un impianto acquaponico in ogni caso il pH più appropriato deve collocarsi tra 6 e 7 perché questo intervallo il migliore sia per le piante che per i pesci (il capitolo 3 discute del compromesso sulla qualità delle acque e sui parametri).

Misuratore digitale di pH e temperatura

Misuratore digitale di ph e temperatura

Inoltre, la perdita di efficienza dei batteri può essere compensata se la superficie per il loro sviluppo è sovradimensionata.

Temperatura dell’acqua 2.3.3
La temperatura dell’acqua è un parametro importante per i batteri e per l’acquaponica in generale, l’intervallo di temperatura ideale per la crescita di batteri e la loro produttività è tra 17-34 ° C. Se la temperatura dell’acqua scende sotto 17 ° C, la produttività dei batteri sarà ridotta. Inferiore a 10 ° C, la produttività subisce una riduzione di almeno il 50 per cento. Le basse temperature possono avere importanti ripercussioni sulla gestione delle unità durante inverno (vedi capitolo 8).

2.3.4 Ossigeno disciolto
Batteri nitrificanti necessitano di un adeguato livello di ossigeno disciolto (DO) nell’acqua in ogni momento al fine di mantenere elevati livelli di produttività.
La nitrificazione è una reazione ossidativa, dove l’ossigeno viene utilizzato come reagente, senza ossigeno, la reazione si ferma. Livelli ottimali di DO sono 4-8 mg / litro. La nitrificazione diminuisce se le concentrazioni di DO scendono sotto 2,0 mg /litro. Inoltre, senza concentrazioni DO sufficienti, un altro tipo di batteri può svilupparsi, quello che permette di convertire i nitrati importanti in azoto molecolare, inutilizzabile, questo processo anaerobico è noto come denitrificazione.

2.3.5 Luce ultravioletta
I batteri nitrificanti sono organismi fotosensibili, il che significa che la luce ultravioletta (UV)
del sole è una minaccia. Ciò in particolare durante la formazione iniziale delle colonie batteriche, quando un nuovo sistema acquaponico è appena avviato. Una volta che i batteri hanno colonizzato una superficie (3-5 giorni), la luce UV non costituisce un grave problema. Un semplice modo per rimuovere questa minaccia è quello di coprire il serbatoio dei pesci e i filtri con materiale protettivo rispetto ai raggi UV, badando che l’acqua della componente idroponica non sia esposta al sole, almeno fino a quando le colonie batteriche non si saranno completamente formate. Batteri nitrificanti prosperano in maniera ottimale in un materiale con elevata area superficiale,

riparata utilizzando materi

ale protettivo UV, e in condizioni di acqua adeguate (Tabella 2.1).

2. tab 1

Biofiltro areato

Biofiltro areato

Biofiltro areato

medium di plastica per biofiltro

2.4 Il bilanciamento dell’ecosistema acquaponico
Il bilanciamento è il termine è usato per definire il punto di equilibrio di tutte le misure di un contadino acquaponico che assicura che l’ecosistema di pesce, piante e batteri sia in equilibrio dinamico. E’ da 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 un equilibrio tra la quantità di pesce, la quantità di piante e le dimensioni del biofiltro, di fatto la quantità di batteri.
I rapporti tra dimensioni biofiltro, densità d’impianto e la densità e quantità di pesce allevato sono stati definiti 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 questi rapporti. Questa sezione fornisce una breve, ma essenziale, introduzione ad un sistema in condizioni di bilanciamento. Dimensioni 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 con piatti opposti. 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 noti che le braccia non erano in grado di reggere la quantità di rifiuti del pesce e dunque il braccio 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).

2.10.11

In termini pratici le 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 anche 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 concentrazioni di nutrienti e, di conseguenza, ad una minor produzione di vegetali. La principale lezione che si ricava dagli gli esempi è che ottenere la massima produzione da un impianto acquaponico richiede il mantenimento di un adeguato equilibrio tra scarti di pesce e fabbisogno di nutrienti vegetali, garantendo al tempo stesso un’adeguata superficie che consenta alla colonia batterica di crescere un per convertire tutti i rifiuti del pesce. Questo scenario equilibrato è mostrato nella Figura 2.13 questo equilibrio tra pesci e le piante è indicato anche come rapporto tra le biomasse.

2.12.13

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 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 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),

2.box 2

ma la ricerca ha semplificato il metodo di bilanciamento un impianto mettendolo in relazione a un singolo rapporto chiamato “feed rate ratio”. 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 growbed. 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 fornire un ecosistema equilibrato per il pesce, piante e 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 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 verde. Insieme con il tasso di alimentazione, ci sono altri due semplici e complementari
metodi per assicurare un sistema bilanciato: la salute 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 gialle e scarso sviluppo delle radici, sono tutti discusse nel Capitolo 6. In questo caso è necessario aumentare la densità del pesce (e quindi la su possibilità di mangiare 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 come boccheggi in superficie, sfregamento sulle pareti del fish tank o il formarsi di aree rosse intorno a pinne, occhi e branchie, o in casi estremi morte, è spesso causa di un accumulo di ammoniaca tossica o livelli elevati 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.

Test 2.4.4 Azoto
Questo metodo di controllo prevede di testare i livelli di azoto in acqua utilizzando semplici kit per il test dell’acqua poco costosi.

2.14

Se 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 a questi livelli per più di pochi 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 rimossa 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 le 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 inserimento di pesci, densità, capacità di impianto e biofiltri dimensioni, sono spiegato 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 per equilibrare l’ecosistema all’interno dei sistemi acquaponici e per 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 di ricircolo.
  • I batteri nitrificanti aiutano a convertire gli scarti di pesce (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 che sono in crescita 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 della salute quotidiana dei pesci e le 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 biofiltrazione insufficiente; bassi livelli di nitrati indica troppe piante o una quantità di pesce non sufficiente; l’aumento di nitrati è positivo e indica nutrienti adeguati per le piante, anche se una parte dell’acqua deve essere sostituita quando i nitrati superano i 150 mg / litro.

3. Qualità dell'acqua in Acquaponica

Questo capitolo affronta i concetti di base della gestione dell’acqua in un sistema acquaponico. Il capitolo inizia con la definizione del quadro generale e formula alcune osservazioni sull’importanza della buona qualità delle acque per il successo della produzione alimentare in acquaponica. Successivamente, verranno discussi in dettaglio i principali parametri di qualità dell’acqua. Verrà quindi affrontata la gestione e la modifica di alcuni dei parametri essenziali, soprattutto per quanto riguarda l’approvvigionamento e il  reintegro dell’acqua nel sistema.

L’acqua è la linfa vitale di un sistema acquaponico, è il mezzo attraverso il quale tutti i macronutrienti essenziali e micronutrienti sono trasportati alle piante ed il mezzo attraverso il quale i pesci ricevono ossigeno. I Cinque parametri chiave della qualità delle acque che verranno trattati sono: l’ossigeno disciolto (DO), il pH, la temperatura, l’azoto totale e la durezza dell’acqua. Ciascun parametro ha un impatto su i tutti e tre gli organismi del sistema (pesci, piante e batteri) e comprendere gli effetti di ogni parametro è fondamentale. Sebbene alcuni aspetti della conoscenza sulla qualità delle acque e sulla chimica dell’acqua, necessari per l’acquaponica, possano sembrare complicato, la gestione effettiva è relativamente semplice con l’aiuto di kit per il test semplici

.figura 3.1

L’acqua-test essenziale per mantenere una buona qualità dell’acqua nel sistema.

 3.1 Lavorare entro il “range” di tolleranza per ogni organismo
Come discusso nel capitolo 2, è l’acquaponica è soprattutto una questione di di bilanciamento in un ecosistema di tre gruppi di organismi: pesci, piante e batteri. Ogni organismo in un sistema acquaponico ha un range di tolleranza specifico per ciascun parametro della qualità dell’acqua (Tabella 3.1). 

tab 3.1

Gli intervalli di tolleranza sono relativamente simili per tutti e tre gli organismi, ma vi è necessità di raggiungere un compromesso e di conseguenza alcuni organismi non possano funzionare al loro livello ottimale. La tabella 3.2 illustra il compromesso ideale in un sistema acquaponico elemento chiave per i parametri di qualità dell’acqua. I due parametri più importanti per l’equilibrio sono il pH e temperatura. Si raccomanda che il pH sia mantenuto ad un livello di compromesso tra il 6 e 7. 

tab 3.2

Per quanto riguarda la temperatura l‘intervallo di generale è  tra 18-30 ° C e dovrebbe essere regolato in base alle specie ittiche allevate o vegetali coltivati, i  batteri prosperano in tutto il range indicato. Quello che è importante è scegliere adeguati abbinamenti tra pesci e vegetali che corrispondono in modo che si adattino bene reciprocamente alle condizioni ambientali. Il capitolo 7 e l’appendice 1 affrontano la crescita ottimale in relazione alle  temperature dei pesci e delle piante più comuni.
L’obiettivo generale è dunque quello di mantenere un ecosistema sano con parametri di qualità dell’acqua che soddisfano i requisiti per l’allevamento del pesce, la coltivazione verdure e la proliferazione dei batteri, tutti e tre contemporaneamente.
Ci sono occasioni in cui la qualità dell’acqua avrà bisogno di essere manipolata in modo attivo per continuare asoddisfare questi criteri e mantenere un sistemache  funzioni correttamente.

3.2 I 5 principali parametri della qualità dell’acqua

3.2.1 L’ossigeno

L’ossigeno è essenziale per tutti e tre gli organismi coinvolti in un sistema acquaponico, piante, pesci e batteri nitrificanti tutti bisogno di ossigeno per vivere. Il livello DO descrive la quantità di ossigeno molecolare all’interno dell’acqua ed è misurato in milligrammi per litro. È il parametro di qualità dell’acqua che ha l’effetto più immediato e drastico sul acquaponica. In effetti, i pesci possono morire entro poche ore se esposti a basso DO all’interno delle vasche di allevamento. Pertanto assicurare livelli di DO adeguati è fondamentale per il sistema. Anche se il monitoraggio dei livelli DO è molto importante, può essere difficile, la misurazione DO accurata può essere fatta con dispositivi molto costosi o difficile da trovare. Per i sistemi di piccole dimensioni è spesso sufficiente fare affidamento sul frequente monitoraggio del comportamento dei pesci e la crescita delle piante ed avere la garanzia che le pompe per l’acqua e aria siano costantemente in circolazione per favorire l’areazione. L’ossigeno si scioglie direttamente nella superficie acqua dall’atmosfera. Questa condizione si verifica normalmente in natura ma non in sistemi di produzione intensivi con densità di pesce più elevate, in queste condizioni la quantità di DO disponibile è insufficiente a soddisfare le richieste di pesci, piante e batteri. Così, l’ossigeno disciolto deve essere integrato attraverso strategie di gestione. Sono due le strategie messe in campo nelle acquaponiche di piccole dimensioni: utilizzare acqua delle pompe per creare il flusso dinamico, e utilizzare aeratori che producono bolle d’aria nell’acqua. Il movimento dell’acqua e l’aerazione sono aspetti critici di ogni sistema acquaponico e la loro importanza non sarà mai abbastanza sottlineata. Questi argomenti, assieme a quelli della progettazione e dei sistemi di sicurezza, saranno discussi nel Capitolo 4. Il livello ottimale di DO affinché possa prosperare ogni organismo è di 5-8 mg / litro (Figura 3.3). 

figura 3.3

Alcune specie di pesci tra cui la carpa e tilapia, possono tollerare livelli di DO più bassi di 2-3 mg / litro, ma è molto più sicuro disporre di livelli più elevati nei sistemi acquaponici, giacché tutti e tre gli organismi utilizzano l’ossigeno disciolto in l’acqua.
Per quanto riguarda la temperatura dell’acqua nella produzione acquaponica è bene evidenziare che quando la temperatura dell’acqua aumenta, la solubilità di ossigeno diminuisce. In altre parole, la capacità dell’acqua di trattenere tenere l’ossigeno disciolto diminuisce all’aumentare della temperatura, l’acqua calda tiene meno ossigeno di quanto non trattenga acqua fredda (Figura 3.4). 

figura 3.4
Per tale motivo si raccomanda che l’aerazione sia assistita da pompe d’aria nei luoghi caldi o durante i periodi più caldi dell’anno, soprattutto se si alleva pesce delicato.

3.2.2 Il pH
Avere delle conoscenze generale sul pH è utile per poter gestire un sistema acquaponico. Il pH di una soluzione è la misura di quanto sia acida o basica su una scala da 1 a 14..
Il pH 7 è neutro,  sotto il 7 è acido, sopra 7 è basico. Il termine pH è definito come la quantità di ioni idrogeno (H +) in una soluzione, più sono numerosi gli  ioni idrogeno, più il pH è acido. La rappresentazione visuale della scala del pH è esposta nella figura 3.5.

figura 3.5
• La scala del pH è in negativo: un pH di 7 ha meno ioni idrogeno che un pH di 6.
• La scala del pH è logaritmica; un pH di 7 ha 10 volte meno ioni idrogeno rispetto a un pH
di 6, 100 volte meno di un pH di 5, e 1 000 volte meno di un pH di 4. Ad esempio, se il pH di una sistema acquaponico presenta una valore di 7 e, successivamente, il valore registrato
è 8, l’acqua ha ora dieci volte meno ioni H + associato perché la scala è in  negativo e logaritmica. E ‘importante essere consapevoli di la natura logaritmica della scala pH perché non è necessariamente intuitivo. Secondo il precedente esempio, se una successiva lettura mostra il pH come 9, il problema sarebbe 100 volte peggiore e, pertanto, la situazione ipercritica, invece di essere solo due volte peggio!

Importanza del pH
Il pH dell’acqua ha un forte impatto su tutti gli aspetti della coltura acquaponica, specialmente le piante e i batteri. Per le piante, il pH controlla l’accesso a micro e macronutrienti. Ad un pH di 6,0-6,5, tutti i nutrienti sono prontamente disponibili, ma al di fuori di questo intervallo diventa difficile per le piante accedere a tutti i nutrienti. In effetti, un
pH di 7.5 può portare a carenze nutrizionali di ferro, fosforo e manganese. Questo fenomeno, noto come blocco dei nutrienti, è discusso nel Capitolo 6.
I batteri nitrificanti entrano in difficoltà sotto un pH di 6, la capacità dei batteri per convertire l’ammoniaca in nitrato si riduce dunque con l’acidità, cioè in condizioni di pH basso. Questo può portare a una ridotta biofiltrazione e, di conseguenza, i batteri diminuiscono la conversione dell’ammoniaca in nitrato e i livelli di ammoniaca possono iniziare ad aumentare, portando ad un sistema non bilanciato e stressante per gli altri organismi.
I pesci hanno una tolleranza a specifici intervalli di pH, come pure, ma la maggior parte dei pesci utilizzati in acquaponica, in generale tuttavia hanno una gamma di tolleranza al pH tra 6,0-8,5. Ancora, il pH influenza la tossicità di ammoniaca, con un pH più alto l’ammoniaca è maggiormente tossica. Questo aspetto è discusso in maniera più più completa nella sezione 3.4. In conclusione, l’acqua ideale in  acquaponica è leggermente acida, con unintervallo ottimale di pH di 6-7. Questo range manterrà i batteri funzionanti ad elevata capacità, consentendo alle piante pieno accesso a tutte i macronutrienti e i micronutrienti essenziali. Valori di pH attorno a 5.5 e 7.5 richiedono l’attenzione nella gestione e la manipolazione attraverso strumenti lenti e calibrati, riportati nella Sezione 3.5 e nel capitolo 6. Invece il pH inferiore a 5 o superiore a 8 può rapidamente diventare un problema critico per l’intero ecosistema e quindi è necessario un intervento immediato.  Ci sono molti processi biologici e chimici che avvengono in un sistema acquaponico che influenzano il pH dell’acqua, alcuni più significativi rispetto ad altri, tra i quali: il processo di nitrificazione, la densità del pesce e il fitoplancton.

Il processo di nitrificazione
Il processo di nitrificazione ad opera dei batteri abbassa naturalmente il pH di un sistema acquaponico. Infatti durante tale processo vengono prodotte deboli concentrazioni di acido nitrico che liberano ioni idrogeno durante la conversione dell’ammoniaca in nitrati. con il tempo, il sistema acquaponico diventerà via via più acido in relazione all’effetto di questa attività batterica.


Densità del pesce
Durante la a respirazione,  il pesce rilascia del biossido di carbonio (CO2) in acqua. Questa anidride carbonica abbassa il pH perché si converte naturalmente in acido carbonico (H2CO3) a contatto con l’acqua. Più alto è il coefficiente di densità pesci nell’impianto, più anidride carbonica sarà rilasciata, abbassando quindi il livello di pH complessivo. Questo effetto aumenta quando i pesci sono più attivi, come ad esempio a temperature più elevate.

Fitoplancton
La respirazione dai pesci abbassa il pH rilasciando anidride carbonica in acqua,  viceversa la fotosintesi di plancton, alghe e piante acquatiche rimuove l’anidride carbonica nell’acqua e aumenta il pH. L’effetto delle alghe sul pH segue un andamento quotidiano, nel quale il pH aumenta durante il giorno, giacché le piante acquatiche con la fotosintesi  rimuovono la CO2 e l’acido carbonico e scende notte perchè le piante respirano e rilasciano acido carbonico. Pertanto, il pH è al minimo all’alba e un massimo al tramonto. In in un sistema di ricircolo acquaponico standard, i livelli di fitoplancton sono generalmente bassi e, quindi, ciclo del pH giornaliero è scarsamente influenzato. Tuttavia, alcune tecniche di acquacoltura, come quella in stagno e alcune tecniche di allevamento del pesce, volutamente usano fitoplancton, quindi il momento in cui si effettua il monitoraggio dovrebbe essere scelto con accuratezza.

3.2.3 La temperatura
La temperatura dell’acqua influisce su tutti gli aspetti dei sistemi acquaponici. Nel complesso, una temperatura generale tra 18-30 ° è un buon compromesso . La temperatura ha un effetto sull’ossigeno disciolto, nonché sulla tossicità (ionizzazione) dell’ammoniaca: alte temperature portano ad un minore ossigeno disciolto e a livelli più tossici di ammoniaca. Inoltre, le alte temperature possono limitare l’assorbimento del calcio nelle piante. La combinazione di pesci e piante dovrebbe essere scelta in base all’ambiente in cui sono posizionati i vari sistemi, cambiare la temperatura dell’acqua può essere molto costoso giacché richiede un’elevata intensità di energia. Pesce di acqua calda (ad esempio la tilapia, la carpa comune, il pesce gatto) e batteri nitrificanti prosperano in acque con temperature più alte di 22-29 ° C, come alcune verdure popolari come gombo, cavoli asiatici, e il basilico. Al contrario, alcune verdure comuni come la lattuga, bietole e cetrioli crescono meglio in temperature più fresche di 18-26 ° C così come pesci d’acqua fredda come la trota non tollerano temperature superiori a 18 ° C. Per ulteriori informazioni sui range di temperatura ottimali per le singole piante e pesci, vedere i Capitoli 6 e 7 rispettivamente sulla produzione piante e pesci e l’appendice 1 per le informazioni chiave sulla crescita di 12 verdure assai diffuse.
Anche se è meglio scegliere piante e pesci già adattate al clima locale, ci sono tecniche di gestione che possono ridurre al minimo le variazioni di temperatura ed estendere la stagione di crescita. I sistemi sono più produttivi le variazioni di temperatura quotidiano tra il giorno alla notte sono minime. Pertanto, la superficie dell’acqua in tutte le vasche, le unità idroponiche e i biofiltri, devono essere protette dal sole con strutture ombreggianti.
Allo stesso modo, gli impianti possono essere protetti termicamente con isolamento contro freddo delle temperature notturne laddove queste si verificano. In alternativa, ci sono metodi per riscaldare passivamente gli impianti utilizzando serre o energia solare con i tubi agricoli arrotolati, che sono assai utili quando le temperature scendono sotto i 15 ° C. Questi metodi sono descritti con maggior dettaglio nei capitoli 4 e 9.
E ‘anche possibile adottare una strategia di produzione di pesce differente per far fronte alla variazione di  temperatura tra inverno ed estate, in particolare se la stagione invernale ha temperature medie inferiori a 15 ° C per più di tre mesi. Generalmente, questo significa che pesci e piante adatti freddo sono allevati durante l’inverno mentre si cambiano pesci e colture quando le temperature salgono di nuovo in primavera. Se questi metodi non sono realizzabili nelle stagioni fredde invernali, è anche possibile semplicemente raccogliere i pesci e le piante all’inizio dell’inverno e spegnere il sistema fino a primavera. Durante
stagioni estive con temperature estremamente calde (oltre 35 ° C), è essenziale selezionare il pesce appropriato e le piante adeguate alla crescita  (vedi capitoli 6 e 7) e mettere all’ombra tutto: contenitori e spazio per la crescita delle piante.

3.2.4 Azoto totale: ammoniaca, nitriti, nitrati
L’azoto è il quarto parametro cruciale della qualità delle acque, fondamentale per la crescita delle piante.  L’azoto entra circolo in un sistema acquaponico attraverso il mangime per pesci, solitamente indicato in etichetta come proteina grezza, misurata in percentuale. Alcune di queste proteine sono utilizzate dal pesce per la crescita, il resto è rilasciato dal pesce come rifiuti. Questo rifiuto è per lo più in forma di ammoniaca (NH3), e viene rilasciato attraverso le branchie e in forma di urina. Viene anche rilasciato attraverso i rifiuti solidi, alcuni dei quali vengono convertiti in ammoniaca dall’attività microbica. Il processo di conversione dell’ammoniaca in nitrati operato dai batteri, è stato discusso nella sezione 2.1.
Le scorie azotate in generale sono velenose, anche se l’ammoniaca e nitriti sono circa 100 volte più velenosi dei nitrati. Anche se tossici per i pesci, composti azotati sono nutriente per piante e, in effetti, sono la componente fondamentale dei fertilizzanti vegetali. Tutte e tre le forme di azoto (NH3, NO2, e NO3) Possono essere usate dalle piante, ma nitrato è di gran lunga la forma più accessibile. In un impianto acquaponico perfettamente funzionante, con un’adeguata biofiltrazione, i livelli di ammoniaca e nitriti dovrebbero essere vicini allo zero, o al massimo 0,25-1,0 mg / litro. Il batteri presenti nel biofiltro  convertono quasi tutta l’ammoniaca e nitriti in nitrati prima possa verificarsi l’accumulo.

Effetti di elevati livelli di ammoniaca
L’ammoniaca è tossica per i pesci. Tilapia e carpe possono mostrare sintomi di avvelenamento da ammoniaca a livelli particolarmente bassi come 1,0 mg / litro. L’esposizione prolungata o al di sopra di questo livello provocherà danni al sistema nervoso centrale dei pesci e alle branchie, con conseguente perdita di equilibrio, respirazione compromessa e convulsioni. I danni alle branchie, spesso evidenziati da una colorazione rossa e l’infiammazione, limitano il corretto funzionamento di altri processi fisiologici, che portano al collasso del sistema immunitario ed alla morte. Altri sintomi includono striature rosse sul corpo, letargia e boccheggio sulla superficie alla ricerca di aria. A più alti livelli di ammoniaca gli effetti sono la morte immediata. Anche livelli più bassi di ammoniaca o nitriti per lunghi periodi possono causare stress al pesce e una maggiore incidenza di malattie che possono portare a delle perdite.
Come discusso in precedenza, la tossicità di ammoniaca è in realtà dipende sia dal pH che dalla temperatura, elevati pH e temperatura dell’acqua rendono ammoniaca più tossica.
Chimicamente, l’ammoniaca può esistere in due forme in acqua, ionizzati e sindacalizzati.  Queste due forme insieme sono chiamati azoto ammoniacale totale (TAN) i kit acquatest sono in grado di distinguere tra i due tipi.  In condizioni di acidità, l’ammoniaca lega con gli ioni idrogeno in eccesso (pH basso significa una elevata concentrazione di H +) e diventa
meno tossica. Questa forma ionizzata si chiama ammonio. Tuttavia, in condizioni basiche (pH, alto, sopra 7), non ci sono abbastanza ioni idrogeno e l’ammoniaca rimane nella sua forma più tossica, in questo stato anche bassi livelli di ammoniaca possono essere altamente stressanti per il pesce. Il problema risulta più grave in condizioni di acqua calda. L’attività di batteri nitrificanti diminuisce drasticamente a livelli elevati di ammoniaca. L’ammoniaca può essere usata come agente antibatterico, a livelli superiori di 4 mg / litro
è in grado di ridurre drasticamente l’efficacia dei batteri nitrificanti. Questa situazione può deteriorarsi in maniera esponenziale quando un biofiltro si assottiglia e viene sopraffatto dall’ammoniaca, i batteri muoiono e l’ammoniaca aumenta ancora di più.

Effetti di livelli elevati di nitriti
Il nitrito è tossico per i pesci. Analogamente all’ammoniaca, i problemi di salute dei pesci possono insorgere con concentrazioni basse come 0,25 mg / litro. Alti livelli di NO2 possono  portare immediatamente alla morte dei pesci. Ancora una volta, anche bassi livelli su un periodo prolungato possono causare un aumento dello stress del pesce, a malattie e  morte. I nitriti a livelli tossici impediscono il trasporto di ossigeno nel sangue dei pesci, si verifica la trasformazione del  sangue in un colore marrone-cioccolato e è noto anche come “Malattia del sangue marrone“. Questo effetto può essere osservato in particolare sulle branchie. I pesci colpiti mostrano sintomi simili a intossicazione ammoniaca, in particolare perchè i pesci sembrano essere privi di ossigeno, dal momento che boccheggiano in superficie, anche in acqua con una elevata concentrazione di DO. La salute dei pesci è discussa in dettaglio nel capitolo 7.

Effetti di elevati livelli di nitrati
Il nitrato è molto meno tossico rispetto alle altre forme di azoto. È inoltre la forma di azoto la più accessibile per le piante, la produzione di nitrato è dunque l’obiettivo del biofiltro. I pesci possono tollerare livelli fino a 300 mg / litro, di nitrati, anche se livelli elevati (> 250 mg / litro) hanno un impatto negativo sulle piante, portando ad un eccessivo sviluppo vegetativo e pericolosi accumuli, anche per la salute umana, di nitrati nelle foglie. Si consiglia di mantenere il nitrato livelli tra 5-150 mg / litro ed effettuare ricambi d’acqua quando i livelli diventano più elevati.

Durezza dell’acqua 3.2.5
Il parametro finale qualità dell’acqua è la durezza. Ci sono due principali tipi di durezza: durezza generale (GH) e la durezza carbonatica (KH). Durezza generale è una misura degli ioni positivi in acqua. Durezza carbonatica, noto anche come alcalinità, è una misura della capacità tampone dell’acqua. Il primo tipo di durezza non ha un impatto importante sul processo acquaponico, ma il KH ha un rapporto unico con pH e merita ulteriori spiegazioni.

La durezza generale
Durezza generale è essenzialmente la quantità di ioni di calcio (Ca² +), magnesio (Mg² +) e, in misura minore, ferro (Fe +) presenti nell’acqua. Viene misurata in parti per milione (equivalente a milligrammi per litro). Alte concentrazioni di GH si trovano in acqua di fonte come nelle falde acquifere di roccie di calcaree e/o letti di fiume, il calcare è essenzialmente composto da carbonato di calcio (CaCO3). Entrambi gli ioni Ca² + e Mg² + sono nutrienti essenziali per le  piante e sono assorbiti dalle piante con l’acqua che scorre attraverso la componente idroponica dell’impianto. L’acqua piovana ha una durezza bassa perché questi ioni non si trovano in atmosfera. L’acqua dura può essere una fonte utile di micronutrienti per acquaponica e non ha effetti sulla salute degli organismi. Infatti, la presenza di calcio in acqua può evitare la perdita di sali da parte del pesce che gli consentono di disporre di salutari riserve.

Durezza carbonatica o alcalinità
La durezza carbonatica è la quantità totale di carbonati (CO3-2) e bicarbonati (HCO3) Disciolti in acqua ed è misurata in milligrammi di CaCO3 per litro. In generale, l’acqua si considera ad un livello elevato KH a livelli di 121-180 mg / litro. L’acqua proveniente da pozzi di roccia calcarea di solito ha un alto livello di durezza carbonatica di circa 150-180 mg / litro. La durezza carbonatica in acqua ha un impatto sul livello di pH. In poche parole, KH funge un buffer (o resistenza) per l’abbassamento del pH. Carbonato e bicarbonato presente in l’acqua si legano agli ioni H + rilasciati da qualsiasi acido e consentono al pH di essere stabile anche se vengono liberati costantemente nuovi ioni H +. Questo buffer KH è importante, perché rapidi cambiamenti pH sono stressanti per l’intero ecosistema acquaponico. Il processo di nitrificazione genera acido nitrico (HNO3), come visto nella sezione 3.2.2, che è dissociato in acqua nei suoi suoi due componenti, ioni idrogeno (H +) e nitrato (NO3), Con quest’ultimo utilizzato come fonte di nutrienti per le piante. Tuttavia, con un adeguato KH l’acqua non diventa effettivamente più acida. Se non fossero presenti carbonati e bicarbonati il pH scenderebbe rapidamente nell’unità aquaponica. Più alta è la concentrazione di KH in l’acqua, maggiore sarà la sua capacità di agire come un tampone per pH per mantenere il sistema stabile nei confronti dell’acidificazione causata dal processo di nitrificazione.
La sezione successiva descrive questo processo in modo più dettagliato. Il processo è piuttosto complicato, ma è importante capire per i praticanti dell’acquaponica (o un’altra coltura fuori suolo) quale acqua sia disponibile e, laddove l’acqua a disposizione fosse molto difficile, (normalmente il caso in regioni con calcare o roccie di gesso), la manipolazione pH diventerà una vitale parte di gestione dei sistemi. La sezione 3.5 contiene specifiche tecniche di manipolazione del pH. La sintesi che segue la descrizione estesa elencherà ciò che è essenziale sapere per tutti praticanti per quanto riguarda il tema della durezza. Come accennato in precedenza, la nitrificazione costante in sistema acquaponico produce acido nitrico e aumenta il numero di ioni H +, quindi una riduzione del pH in acqua. Se non sono presenti carbonati o bicarbonati  per tamponare gli ioni H + in acqua, si verifica il processo di acidificazione. Carbonati e bicarbonati, come mostrato in Figura 3.6,

figura 3.6

si legano gli ioni idrogeno (H +) rilasciati dal acido nitrico e mantengono un pH costante bilanciando il surplus di H + con la produzione di acido carbonico, che è un acido molto debole. Gli ioni H + rimangono vincolati al composto e non sono liberi in acqua. Figura 3.7 mostra in più in dettaglio il processo di legame che si verifica con l‘acido nitrico.

figura 3.7

E ‘essenziale per un’acquaponica che una certa la concentrazione di KH sia presente in ogni momento l’acqua, affinchè possa neutralizzare gli acidi creati naturalmente e mantenere costante il pH. Senza un adeguato KH, l’impianto potrebbe essere sottoposto a variazioni di pH rapidi che avrebbero impatti negativi su tutto il sistema, soprattutto per il pesce. Tuttavia, KH è presente in molte sorgenti d’acqua, il reintegro del sistema con acqua proveniente da queste fonti può ricostituire i livelli di KH. L‘acqua piovana è invece povera di KH e nei sistemi alimentati da pluviali è utile aggiungere fonti esterne di carbonato, come verrà spiegato di seguito.

3.3 Gli altri elementi principali per la qualità dell’acqua: alghe e parassiti
3.3.1 La fotosintesi delle alghe
La crescita e l’attività fotosintetica da alghe in impianto acquaponico influiscono sui parametri qualità delle acque, dei livelli di pH, DO e azoto. Le alghe sono un tipo di organismi che operano una fotosintesi simile a quella delle piante  e possono facilmente crescere in qualsiasi corpo d’acqua ricco di nutrienti ed esposto alla luce solare. Alcune alghe sono microscopiche, organismi unicellulari chiamati fitoplancton, che possono colorare l’acqua verde (Figura 3.8).

Alghe verdi

Alghe verdi

Le macroalghe sono molto più grandi, comunemente formando tappeti filamentosi attaccati al fondo e alle pareti dei serbatoi (Figura 3.9).

Alghe che incrostano il tubo di plastica

Alghe che incrostano il tubo di plastica

In acquaponica, è importante prevenire la crescita delle alghe perché sono problematiche per diverse ragioni. In primo luogo, consumano i nutrienti in acqua e vanno in competizione con l’obiettivo di far crescere le verdure, inoltre le alghe agiscono sia come fonte e agente di consumo dell’ossigeno disciolto con la produzione di ossigeno durante il giorno attraverso la fotosintesi e il consumo di ossigeno di notte durante la respirazione. Possono ridurre drasticamente i livelli di DO in acqua notte, provocando la morte dei pesci. A questa ulteriore produzione e il consumo di ossigeno è legata
per la produzione e il consumo quotidiano di anidride carbonica, che provoca alternanze giornaliere del pH. Infine, alghe filamentose possono ostruire scarichi e bloccare i filtri dell’impianto. Alghe filamentosi marroni  possono crescere anche sulle radici delle piante idroponiche, soprattutto in cultura acque profonde (DWC), e influire  negativamente sulla crescita delle piante. Tuttavia, alcuni tipi di acquacoltura, denominate  cultura in acqua-verde si possono trarre grandi vantaggi dalla coltura di alghe per l’alimentazione, 
in associazione con  l’allevamento tilapia, la cultura gamberi, e la produzione di biodiesel, ma questi
argomenti non sono direttamente legate all’acquaponica e per questo non sono discusse in questo lavoro. Prevenire la crescita delle alghe è relativamente facile. Tutte le superfici d’acqua dovrebbero essere ombreggiate con stoffe, teloni, foglie di palma intrecciate o coperchi di plastica dovrebbero essere utilizzati per coprire le vasche di pesci e i biofiltri in modo tale che che l’acqua non è in contatto diretto con la luce solare. Questo inibirà le alghe dalla fioritura nel sistema.

3.3.2 Parassiti, batteri e altri piccoli organismi viventi nell’acqua
L’acquaponica è un ecosistema composto principalmente di pesci, batteri nitrificanti, e
piante. Tuttavia, nel tempo, ci possono essere molti altri organismi che prendono parte a questo ecosistema. Alcuni di questi organismi funzioni utili, come ad esempio i lombrichi, che facilitano la decomposizione di rifiuti pesci. Altri sono benigni, cioè non aiutano né danneggiano il sistema, come ad esempio i vari crostacei, che vivono nelle biofiltri. Altri sono minacce, ad esempio i parassiti e i batteri che sono impossibili da evitare completamente perché l’acquaponica non è un sistema sterile. La migliore tecnica di gestione per evitare che queste piccole minacce diventino infestazioni pericolose è quello di crescere, pesci e piante senza stress, sani, garantendo condizioni altamente aerobiche che consentano l’accesso accesso a tutti i nutrienti essenziali. In questo modo, gli organismi possono tenere lontane le infezioni o le malattie utilizzando i propri sistemi immunitario in perfette condizioni. I capitoli 6 e 7 discuteranno in particolare della gestione di pesce e vegetali e del contrasto alle malattie e il Capitolo 8 si occuperà in particolare di sicurezza del cibo e di minacce biologiche in modo più dettagliato.

3.4 Fonti di acqua per l’acquaponica
In media, un sistema acquaponico usa 1-3 per cento del volume totale di acqua al giorno,
a seconda del tipo di piante sono coltivate e della posizione. L’acqua viene utilizzata dal
piante attraverso evapotraspirazione naturale oltre ad essere trattenuta all’interno dei propri
tessuti. Acqua è persa da evaporazione diretta e spruzzi. Per tale motivo, l’impianto dovrà essere rifornito periodicamente. La fonte di acqua utilizzata avrà un impatto sulla chimica dell’acqua dell’unità. Segue una descrizione di alcuni comuni fonti di acqua e la composizione chimica comune di quell’acqua. Nuove aggiunte di acqua devono sempre essere verificate per controllare pH, durezza, salinità, cloro e la presenza di eventuali sostanze inquinanti.
A questo punto è importante considerare un ulteriore parametro di qualità acqua: la salinità.
Salinità indica la concentrazione di sali in acqua, che includono sale da cucina (cloruro di sodio NaCl), così come gli elementi nutritivi, che sono in realtà sali. I livelli di salinità avranno un grande ruolo al momento di decidere che l’acqua da utilizzare, perché elevata salinità può influenzare negativamente la produzione di ortaggi, soprattutto sesi tratta di cloruro di sodio, che è un sodio tossico per le piante. Salinità dell’acqua può essere misurata con una conduttività elettrica (CE). La salinità può essere misurata misurat come conduttività, o la quantità di elettricità passerà attraverso l’acqua. Si raccomanda utilizzare per l’acquaponica fonti d’acqua di basso tasso di salinità. La salinità, generalmente, è troppo alto se l’acqua ha una conducibilità più di 1 500 mS.
Sebbene CE sono comunemente utilizzati per la coltura idroponica per misurare la
importo totale di sali nutrienti nell’acqua, questi misuratori non forniscono una lettura precisa
dei livelli di nitrati, che possono essere tenuti adeguatamente sotto controllo con kit di test dell’azoto.

3.4.1 L’acqua piovana
Acqua piovana raccolta è un’ottima fonte di acqua per l’acquaponica. L’acqua avrà
di solito un pH neutro e concentrazioni molto basse di entrambi i tipi di durezza (KH
e GH) e quasi zero salinità, ciò è ottimale per ricostituire il sistema ed evitare accumuli di salinità a lungo termine. Tuttavia, in alcune zone colpite da piogge acide come registrato
in un certo numero di località in Europa orientale, e nelle zone orientali degli Stati Uniti d’America e in alcune le zone del sud-est asiatico, l’acqua piovana potrà avereun pH acido. In generale, è buona norma, per tamponare l’acqua piovana, aumentare il KH come indicato nella Sezione 3.5.2. In oltre, la raccolta dell’acqua piovana ridurrà le spese generali di gestione del sistema, oltre ad essere piùsostenibile.

3.4.2 Cisterna o falde acquifere
La qualità di acqua prelevata da pozzi o cisterne dipenderà in larga misura dal materiale di
costruzione della cisterna da quello di cui ècostituita la falda acquifera. Se la roccia è calcare, l’acqua probabilmente avrà concentrazioni abbastanza alte di durezza, che può  avere un impatto sulla pH dell’acqua. La durezza dell’acqua non è un problema importante in acquaponica, perché la alcalinità è naturalmente consumato dall’acido nitrico prodotto dai batteri nitrificanti. Tuttavia, se i livelli di durezza sono molto elevati, può essere necessario utilizzare quantità molto piccole di acido per ridurre l’alcalinità prima di aggiungere l’acqua al sistema al fine di evitare oscillazioni del pH. 

3.4.3 “Acqua del sindaco” (acquedotto comunale)
L’acqua per forniture potabili è spesso trattata con diverse sostanze chimiche per rimuovere
agenti patogeni. Le più comuni sostanze chimiche utilizzate per il trattamento dell’acqua sono cloro e clorammine. Queste sostanze chimiche sono tossici per pesci, piante e batteri; queste sostanze chimiche sono usato per uccidere i batteri in acqua e come tali sono dannosi per la salute generale del ecosistema acquaponico. Kit per il test di cloro sono disponibili e se alti livelli di cloro vengono rilevati, l’acqua deve essere trattata prima di essere utilizzata. Il metodo più semplice è quello di immagazzinare l’acqua prima dell’uso, consentendo in tal modo tutto il cloro di dissiparsi in l’atmosfera. Questo può evaporare nel giro di 48 ore, ma l’evaporazione può essere assai più veloce se l’acqua viene fortemente aerato con pietre porose. Le clorammine sono più stabili e non evaporano così facilmente. Se il comune utilizza clorammine, può essere necessario utilizzare tecniche chimiche
di trattamento, come la filtrazione carbone attivo o altri prodotti chimici declorante.
E’ buona cos di non sostituire mai più del 10 per cento dell’acqua senza prove e e rimozione preventiva del cloro prima. Controllare sempre nuove fonti di acqua per quanto riguarda i livelli di durezza eil  pH, e utilizzare l’acido, se opportuno e necessario per mantenere il pH entro i livelli ottimali sopra indicati.

3.4.4 Acqua filtrata
A seconda del tipo di filtrazione (ad esempio osmosi inversa o filtrazione con carboni attivi),
l’acqua filtrata avrà una quantità più o meno alta di dei metalli e ioni rimossi, rendendo l’acqua molto sicura usare e relativamente facile da manipolare. Tuttavia, esattamente come l’acqua piovana, acqua deionizzata da osmosi inversa avrà livelli di durezza particolarmente bassi basso e dovrà essere tamponata.


3.5 Manipolazione pH
Ci sono metodi semplici per manipolare il pH un sistema acquaponico. Nelle regioni ricche di rocce calcaree, l’acqua naturale presenta spesso un pH elevato. Pertanto, possono essere necessarie periodiche aggiunte di sostanze acide per ridurre il pH. Nelle regioni con vulcanica
roccia, l’acqua naturale sarà spesso “dolce”, con molto bassa alcalinità, perciò sarà
necessario aggiungere periodicamente una base o un tampone carbonato all’acqua per contrastare la
acidificazione naturale sistema. Sarà altrettanto necessario aggiungere un tampone di carbonato di calcio nei sistemi che utilizzano l’acqua piovana.

3.6 Test dell’acqua

Al fine controllare che l’acqua nel sistema sia sempre di buona  si raccomanda di eseguire test dell’acqua una volta alla settimana, per assicurarsi che tutti i parametri siano all’interno dei livelli ottimali. In ogni caso, i sistemi acquaponici maturi e ben rodati avranno non hanno bisogno di essere testati spesso. In questo secondo caso i test dell’acqua dovranno essere effettuati solo in caso di sospetti. FIGURA 3.11

Acido fosforico, usato per abbassare il Ph

Acido fosforico, usato per abbassare il Ph


FIGURA 3.12

Aggiunta di conchiglie in un sacchetto di rete per liberare carbonato

Aggiunta di conchiglie in un sacchetto di rete per liberare carbonato


Inoltre, il monitoraggio quotidiano della salute dei pesci e delle piante che crescono nell’impianto indicherà se qualcosa non va, anche se questo metodo non è una sostituzione degli acqua test.
L’impiego di semplici test dell’acqua è fortemente raccomandato per ogni sistema acquaponico. In commercio sono facilmente disponibili Kit per il test d’acqua dolce con colori di riconoscimento particolarmente facili da usare (figura 3.13).

Acqua test

Acqua test


Questi kit comprendono il test per il pH, l’ammoniaca, nitriti, nitrati, GH e KH. Ogni test prevede l’aggiunta di 5-10 gocce di un reagente in 5 ml di acqua del sistema; ogni prova non richiede più di cinque minuti. Altri sistemi prevedono pH digitale o i misuratori digitali di nitrati (relativamente costosi e molto accurati) oppure strisce di test dell’acqua (più economiche e non particolarmente precise, Figura 3.14)

Test a strisce

Test a strisce

• L’acqua è la linfa vitale di un impianto acquaponico. È molto importante per capire la qualità  dell’acqua tenere sotto controllo i seguenti parametri fondamentali: ossigeno disciolto (DO), il pH, la temperatura dell’acqua, concentrazioni totali di azoto e durezza (KH), nonchè conoscere gli effetti di ogni parametro su pesci, piante e batteri.Sono disponibili kit per il test dell’acqua dolce per il pH, l’ammoniaca, nitriti e nitrati. I valori sono determinati confrontando il colore dell’acqua della prova con quella della scheda di riferimento della confezione
• E’ semre necessario fare dei compromessi per alcuni  parametri di qualità dell’acqua per soddisfare le esigenze di ogni organismo del sistema.
• Gli intervalli corretti per ciascun parametro sono i seguenti:

pH 6–7
Temperatura  18–30 °C
Ossigeno disciolto DO 5–8 mg/litre
Ammoniaca  0 mg/litre
Nitriti 0 mg/litre
Nitrati 5–150 mg/litre
KH 60–140 mg/litre
• Ci sono modi molto semplici per regolare il pH. Sostanze basiche e meno frequentemente acide, possono essere aggiunte in piccole quantità all’acqua rispettivamente per aumentare o abbassare il pH. Sostanze acidee basiche devono sempre essere aggiunte lentamente e con attenzione.
L’acqua piovana può essere utilizzata come alternativa per consentire al sistema di abbassare naturalmente il pH. Inoltre nel lungo periodo batteri nitrificanti consumano alcalinità del sistema. Carbonato di calcio da calcare, conchiglie o gusci d’uovo aumentano KH e buffer pH contro la acidificazione naturale.
• Alcuni aspetti della conoscenza della qualità delle acque e della chimica di acqua necessari per L’acquaponica possono essere complicati, in particolare il rapporto tra pH e la durezza, ma i test di base dell’acqua sono utilizzati per semplificare la gestione della qualità delle acque.
• Il test acqua è essenziale per mantenere una buona qualità delle acque del sistema. Testate e registrate i seguenti parametri di qualità dell’acqua ogni settimana: il pH, la temperatura, nitrati e durezza carbonatica. I test dell’ammoniaca e dei nitriti dovrebbero essere utilizzati in particolare all’avvio del sistema e se mortalità anormale dei pesci sollevano preoccupazioni di eventuali tossicità.

4. Progettazione di impianti acquaponici

Questo capitolo illustra i disegni relativi alla progettazione di diversi sistemi di acquaponica. Ci sono molti aspetti progettuali da prendere in considerazione, per tener conto di tutti fattori ambientali e biologici che hanno impatto sull’ecosistema acquaponico. Lo scopo di questo capitolo è quello presentare tutti questi aspetti nel modo più accessibile al fine di fornire una spiegazione esauriente di ogni componente di un sistema acquaponico.

La sezione 4.1 tratta dei fattori da prendere in considerazione nella scelta di un sito ove collocare un sistema acquaponico, compreso l’accesso alla luce del sole, il vento e l’esposizione alla pioggia, la temperatura media ed altri ancora. 

Nella sezione 4.2 si discute dei componenti generali indispensabili per qualsiasi sistema acquaponico, comprese le pompe delle vasche in cui vivono i pesci siano esse di acqua o aria acqua e aria, il biofiltro, il metodo di coltivazione e il materiale idraulico necessario per la coltivazione delle piante. La componente idroponica viene poi trattata con ulteriore dettaglio, concentrandosi sui tre più comuni metodi utilizzati in acquaponica: il metodo che utilizza un “medium” inerte (figure 4,1-4,5); quello che prevede una sottile “pellicola” nutritiva (NFT) (Figure 4,6-4,9); e la cultura acquaponica a radice fluttuante (DWC) (Figure 4,10-4,13).

excelUna parte specifica è dedicata ad un tipo particolare di coltivazione DWC a “bassa densità”.
Sono previste tavole finali riassuntive di ogni metodo che pongono a confronto i tre metodi che verranno discussi.
Scopo di questo capitolo è quello  spiegare esclusivamente le componenti essenziali dell’impianto e i diversi metodi di acquaponica. Per ulteriori informazioni riguardanti i rapporti di dimensionamento e la progettazione per le diverse componenti, si prega di consultare il Capitolo 8, che fornisce ulteriori informazioni dettagliate, figure e progetti necessari e costruire realmente un piccolo impianto acquaponico. Inoltre, appendice 8 fornisce una guida completa passo-passo per la costruzione di una versione in scala ridotta dei tre metodi spiegati in questo capitolo utilizzando materiali facilmente reperibili.

Sistema

Fig 4.2 Sistema “media based” costruito con “cisternette” per il trasporto di liquidi

Lussureggiante crescita vegetale in una coltivazione familiare

Fif. 4.4 Lussureggiante crescita vegetale in una coltivazione familiare

Fig. 4.3 Piante di taro coltivate in un growbed di legno rivestito di un telo impermeabile di polietilene

Fig. 4.3 Piante di taro coltivate in un growbed di legno rivestito di un telo impermeabile di polietilene

Fig. 4.6 Disegno di un piccolo impianto (NFT)

Fig. 4.6 Disegno di un piccolo impianto (NFT)

Prezzemolo in un piccolo impianto NFT

Fig. 4.7 Prezzemolo in un piccolo impianto NFT

Fig 4.8 contadini al lavoro con giovani piantine di pomodoro allevate in bottiglie di plastica

Fig 4.8 contadini al lavoro con giovani piantine di pomodoro allevate in bottiglie di plastica

Fig. 4.9 Impianto NFT che utilizza lo spazio in verticale

Fig. 4.9 Impianto NFT che utilizza lo spazio in verticale

Fig. 4.10 Disegno di impianto a radici fluttuanti (DWC)

Fig. 4.10 Disegno di impianto a radici fluttuanti (DWC)

Diverse varietà di lattuga in un sistema DWC

4.12 Diverse varietà di lattuga in un sistema DWC

Fig 4.13 Radici di cavolo riccio allevato in un sistema DWC

Fig 4.13 Radici di cavolo riccio allevato in un sistema DWC

4.11 giovani piantine di lattuga in un sistema DWC

4.11 giovani piantine di lattuga in un sistema DWC

4.1 Scelta del luogo dove installare l’impianto

La scelta del sito è un aspetto importante nell’installazione di un impianto acquaponico. In questa sezione ci si riferisce generalmente a degli impianti acquaponici costruiti all’aperto, senza una serra. Tuttavia, ci sono brevi commenti sulle serre e sull’ombreggiatura mediante strutture a rete per le unità più grandi. È importante ricordare che alcuni componenti del sistema, in particolare i contenitori pieni di acqua e i blocchetti di pietra, sono pesanti e difficili da spostare, quindi è importante costruire il sistema nella sua posizione finale. I luoghi individuati devono essere su una superficie stabile e orizzontale, in una zona che sia protetta dal maltempo ma esposta ben alla luce del sole.

4.1.1 Stabilità

Assicuratevi di scegliere un sito che sia stabile e in piano. Alcuni dei principali componenti di un sistema acquaponico sono pesanti, vi è il rischio concreto che le gambe del sistema sprofondino nel terreno. Questo può portare all’interruzione del flusso dell’acqua, inondazioni o ad un catastrofico collasso dell’impianto. E’ dunque indispensabile trovare un terreno piatto e solido. Impiantare tutto su un piano di cemento può essere una soluzione ma ha lo svantaggio di non poter far passare alcun componente sotto terra dunque con rischi d’inciampo. Se il sistema è appoggiato sul suolo, è utile coprire il tutto con dei teli che impediscano la crescita delle erbacce. Inoltre, può essere indispensabile posizionare blocchi di calcestruzzo o cemento sotto le gambe dei growbwed per migliorarne la stabilità. 

4.1.2 Esposizione al vento, alla pioggia e alla neve

Fig. 4.14 Impianto DWC danneggiato dalla neve

Fig. 4.14 Impianto DWC danneggiato dalla neve

Condizioni ambientali estreme possono stressare le piante e distruggere strutture (Figura 4.14). Forti venti possono avere un considerevole impatto negativo sulla produzione vegetale e possono causare danni agli steli e alle parti riproduttive.
Inoltre, la forte pioggia può danneggiare le piante e le prese elettriche non protette. Grandi quantità di pioggia possono diluire l’acqua ricca di nutrienti  e possono inondare il sistema se non è previsto un meccanismo di troppopieno. La neve provoca gli stessi problemi delle forti piogge, con l’aggiunta della minaccia dei danni da freddo. E ‘consigliabile che il sistema sia situato in una zone protetta vento. Se le  forti piogge sono abituali, può valere la pena di proteggere il sistema con un rivestimento di plastica (tunnel o serra).

4.1.3 Esposizione al sole e all’ombra

La luce solare è fondamentale per le piante, che hanno bisogno di ricevere la quantità ottimale di luce solare durante il giorno. La maggior parte dei comuni impianti acquaponici crescono bene in condizioni di pieno sole; tuttavia, se la luce del sole è troppo intensa, una struttura semplice che consenta un’obreggiatura può essere installata sopra i letti crescita. Alcune piante fotosensibili, tra cui la lattuga, e alcuni cavoli, potranno salire a seme a causa del troppo sole o diventare amare o prendere un gusto cattivo. Altre piante tropicali, come la curcuma e alcune piante ornamentali possono mostrare bruciature sulle foglie se esposte al sole eccessivo e dunque producono meglio se possono disporre di posizioni in mezz’ombra. Sul versante opposto, con scarsità di luce solare, alcune piante possono avere tassi di crescita lenta. Dunque dovremo prestare attenzione a costruire gli impianti acquaponici in una posizione soleggiata. Se una zona ombreggiata fosse l’unica disponibile si raccomanda che vengano piantate specie adatte.
I sistemi dovrebbero essere progettati per sfruttare il sole in movimento nel cielo da est a ovest. Generalmente, i letti di crescita devono essere disposti spazialmente in modo tale che il lato più lungo sia  sull’asse nord-sud. Ciò è più efficiente rispetto al sole durante il giorno. In alternativa, se è preferibile avere meno luminosità, in ralazione al tipo di coltura, orientare i letti, tubi e canali seguendo l’asse est-ovest.  Fare attenzione anche alla disposizione delle piante che non devono farsi inavvertitamente le une con le altre. 
A differenza delle piante, i pesci non hanno bisogno della luce solare diretta. Anzi, è importante che le vasche dei pesci siano all’ombra, per questo motivo vengono di norma coperte con teli ombreggianti. (Figura 4.15).

Tessuto ombreggiante (blue) che scherma laluce solare

4.15 Tessuto ombreggiante (blue) che scherma laluce solare

L‘ombreggiatura contribuisce a mantenere stabile la temperatura dell’acqua e ad impedire la crescita delle alghe (vedi Capitolo 3), coprire le vasche dei pesci impedisce inoltre che vi cadano dentro dei detriti o delle foglie inoltre  che vi possano essere intrusioni di animali ittiofagi.

4.1.4 Allacciamenti, recinzioni e la facilità di accesso


Nel scelta del sito, è importante prendere in considerazione la disponibilità di allacciamenti ai servizi. Sono necessarie prese elettriche  per le pompe dell’acqua e dell’aria che devono essere protette dall’acqua e dotate di un dispositivo “salvavita” per ridurre il rischio di scosse elettriche.
Inoltre, l’acqua per l’alimentazione del sistema dovrebbe essere facilmente accessibile, sia che si tratti di all’acciamenti alla rete comunale o di serbatoi di raccolta dell’acqua piovana.
Anche se estremamente efficienti sotto il profilo delle risorse idriche, i sistemi acquaponici richiedono aggiunte d’acqua di tanto in tanto, anche i filtri devono essere sciacquati. Se un sistema acquaponico fosse collocato nei pressi di una coltura “tradizionale” questa trarrebbe beneficio dalle operazioni di risciacquo dei filtri che sono sempre ricchi di sostanze nutritive. Il sistema inoltre deve essere collocato dove è facile accedere ogni giorno perché sono necessari un monitoraggio frequente e l’alimentazione quotidiana dei pesci. Infine, si consideri l’opportunità di recintare tutto l’impianto per prevenire furti e atti vandalici, l’ingresso di animali predatori e per il rispetto di eventuali regole di sicurezza alimentare.

4.1.5 Considerazioni particolari: sugli impianti realizzati sui tetti

Tetti piatti sono spesso siti adatti per realizzare impianti acquaponici perché sono a livello, stabili, esposti alla luce solare e non sono già utilizzati per l’agricoltura tradizionale (Figure 4.16-4.18). Però, quando si costruisce un sistema su un tetto è fondamentale considerare se il tetto è in grado di sopportare il peso dell’impianto. E ‘indispensabile consultare un architetto o un ingegnere civile prima impiantare un nuovo sistema sul tetto.

Piccolo impianto (media bed) realizzato sul tetto

4.16 Piccolo impianto (media bed) realizzato sul tetto

Impianto acquaponico multiplo realizzato su un tetto

4.17 Impianto acquaponico multiplo realizzato su un tetto

Diverse verdure che crescono su un tetto con un sistema NFT

4.18 Diverse verdure che crescono su un tetto con un sistema NFT

4.1.6 Serre e strutture ombreggianti
Disporre di una serra non è essenziale perun piccolo impianto acquaponico, ma disporre di una copertura può essere utile perchè allunga la stagione produttiva (Figure 4.19 e 4.20). Ciò è particolarmente vero in regioni più fredde temperate, le serre possono esser utilizzate anche per mantenere una temperatura dell’acqua calda durante i mesi freddi, consentendo produzione di tutto l’anno.

Piccolo impianto acquaponico in serra a tunnel

Piccolo impianto acquaponico in serra a tunnel

Impianto acquaponico appena montato in un tunnel

Impianto acquaponico appena montato in un tunnel

Una serra è una struttura metallica, legno o telaio in plastica che è coperto da nylon trasparente, plastica o vetro. Lo scopo di questa struttura è quello di permettere alla luce solare (radiazione solare) di accedere alla serra e rimanendovi “intrappolata” e quindi riscaldando l’aria all’interno della serra. Quando il sole cala, il calore viene trattenuto nella serra dal tetto e dalle pareti, consentendo una temperatura più calda e più stabile durante tutte le 24 ore. Le serre inoltre forniscono protezione ambientale anche rispetto al dal vento, alla neve e alla pioggia battente. Nelle serre si può estendere la stagione di crescita mantenendo ambiente calore solare, ma possono anche essere riscaldate dall’interno. Le serre inoltre possono tenere lontani gli animali (gatti! NdR) e altri parassiti,  Le serre sono comode per  lavorare durante la stagione fredda, e offrire al contadino una protezione dalle intemperie.  L’insieme, questi vantaggi si riassume in una maggiore produttività e in una stagione agricola più estesa.
Questi vantaggi tuttavia devono essere controbilanciati dagli aspetti negativi delle serre. I costi di investimento iniziale per una serra possono essere elevati a seconda del grado di tecnologia e raffinatezza desiderato. Le serre richiedono anche costi di gestione aggiuntivi perché sono necessari ventilatori per creare la circolazione dell’aria per evitare il surriscaldamento e condizioni di eccessiva umidità. 

4.2.1 vasche dei pesci
Le vasche per i pesci sono una componente fondamentale in ogni impianto e possono rappresentare fino al 20 per cento del costo complessivo. I pesci richiedono determinate condizioni per vivere e prosperare e quindi e dinque le vasche per i pesci vanno scelte con attenzione. Vi sono diversi aspetti importanti da considerare come, la forma, il materiale e il colore.
La forma della vasca
Anche se qualsiasi forma potrebbe andare bene le vasche tonde con fondo piatto sono le migliori. La forma rotonda permette all’acqua di circolare in modo uniforme e al tempo stesso i rifiuti solidi vengono convogliati verso il centro della vasca per effetto della forza centripeta. Sono accettabili anche vasche quadrate con fondo piatto, ma richiedono più lavoro nella rimozione dei rifiuti solidi più.  Altre vasche, di forma artistica e non-geometrica, con molte curve possono creare punti morti nei quali vi sia acqua senza circolazione. Queste aree possono raccogliere i rifiuti e di creare pericolose condizioni anossiche per i pesci. nel caso ci si trovi a dover ulilizzare vasche di forma irregolare può essere necessario aggiungere pompe di acqua o aria per garantire la corretta circolazione e rimuovere i solidi. È inoltre importante scegliere una vasca che si adatti alle caratteristiche delle specie acquatiche allevatetalune specie hanno una  crescita migliore e meno stress con un adeguato spazio disponibile.
Materiale
Si raccomanda l’uso di plastica inerte o in fibra di vetro per la loro lunga durata. Evitare il metallo a causa della ruggine. Vasche di plastica e vetroresina sono interessanti da installare (anche per i collegamenti idraulici) e sono abbastanza leggere e maneggevoli. Sono comunemente utilizzati, anche vecchi contenitori (Cisternette in plastica per il trasporto di liquidi e bidoni blue N.d.R.) in quanto tendono ad essere a buon mercato. Se si utilizzano tali contenitori assicurarsi che essi siano resistenti ai raggi UV perché la luce solare diretta può distruggere plastica. Generalmente, polietilene (LDPE) serbatoi a bassa densità sono preferibili per la loro elevata resistenza e le caratteristiche che ne consentono l’uso per alimenti. LDPE infatti, è il materiale più comunemente usato per serbatoi acqua per uso civile. Un’altra opzione è un laghetto in terra. Gli stagni naturali sono molto difficili da gestire per gli impianti acquaponici perché il processo biologico naturale che si verifica all’interno del substrato e nel fango sul fondo, può essere difficile per governare e i suoi nutrienti sono spesso già usati dalle piante acquatiche. Stagni di cemento o foderati di plastica sono molto più accettabili e possono essere una opzione economica.
Gli stagni in terra possono rendere difficili le operazioni idrauliche e la progettazione dell’impianto idraulico deve essere attentamente valutata prima di abbracciare questa opzione. Uno degli stagni più semplici è un buco scavato nel terreno, rivestito con mattoni o blocchi di cemento, e poi foderato
con un rivestimento impermeabile come la plastica polietilene.Altre opzioni includono contenitori di seconda mano, come vasche da bagno, fusti o contenitori alla rinfusa (GRV). E’ molto importante assicurarsi che il contenitore non è stato utilizzato in precedenza per materiali tossici per evitare che ne rimanga traccia.  Quindi, scegliere con cura un contenitore usato, meglio se si conosce il venditore.
Colore
Il colore bianco o comunque altri chiari sono fortemente consigliati in quanto consentono un facile controllo del pesce per verificarne facilmente il comportamento e la quantità di rifiuti depositati sul fondo del serbatoio (Figure 4.22 – 4.24). Le vasche bianche riflettono anche la luce del sole e mantengono l’acqua più fresca. In alternativa, l’esterno di vasche colorate di scuro può essere verniciato bianco. Nelle zone molto calde o fredde, può essere necessario isolare ulteriormente termicamente i serbatoi.

Vasca per i pesci ricavata da un bidone di polietilene bianco da 1000 litri

Vasca per i pesci ricavata da un bidone di polietilene bianco da 1000 litri

Avannotti in una vasca cilindrica. In evidenza il ritorno dell'acqua (in alto) e il tubo di pescaggio, in fondo

Avannotti in una vasca cilindrica. In evidenza il ritorno dell’acqua (in alto) e il tubo di pescaggio, in fondo

Due serbatoi per il pesce da 1000 litri con avannotti

Due serbatoi per il pesce da 1000 litri con avannotti


Copertura e ombreggiamento
Le vasche dei pesci dovrebbero essere coperte. L’ombra impedisce la crescita delle alghe. Inoltre, la copertura serve ad evitare che il pesce salti fuori (spesso ciò si verifica con il pesce appena inserito o se la qualità dell’acqua non è ottimale), la copertura serve infine ad evitare che nelle vasche cadano foglie e detriti da e prevenire che predatori come gatti e uccelli di attacchino il pesce. Spesso sono utilizzate reti ombreggianti per agricoltura che bloccano fino all’ 80-90 per cento della luce solare. Le coperture ombreggianti possono essere assicurate ad una semplice cornice di legno per fornire peso, evitare che il vento le sposti e consentire al tempo stesso una facile rimozione.
Sicurezze e ridondanza
Il primo accorgimento da avere rispetto alle vasche dei pesci è quello di evitare che perdano l’acqua, con il serio pericolo di perdere tutti i pesci. Anche se alcuni incidenti sono inevitabili (ad esempio un albero che cade sulla vasca), gli errori con effetti più gravi sono quasi sempre dovuti al “fattore umano”. Assicurarsi dunque che non vi sia possibilità per l’operatori di scaricare l’acqua inavvertitamente. Se la pompa dell’acqua si trova nella vasca dei pesci, non mettetela mai sul fondo in modo che il serbatoio non possa essere portato all’asciutto. Utilizzare un tubo all’interno della vasca  per garantire sempre un livello minimo di acqua. Di questo se ne parlerà ancora in seguito nella sezione 4.2.6.

4.2.2 Filtrazione – meccanica e biologica
Filtrazione meccanica
Per un sistema a ricircolo, la filtrazione meccanica è senza dubbio l’aspetto più importante del progetto. Dal punto di vista meccanico la filtrazione è la separazione e la rimozione di solidi in sospeso e degli scarti dei pesci dalle vasche. Eliminare questi rifiuti è essenziale  per la salute del sistema, perché altrimenti, se rifiuti solidi vengono fatti scomporre nelle vasche dei pesci, si sprigionerebbero gas nocivi rilasciati da batteri anaerobici. Inoltre i rifiuti possono intasare i sistemi e interrompere il flusso dell’acqua, causando condizioni anossiche ostili allo sviluppo delle radici. 
I Sistemi acquaponici su piccola scala hanno in generale una densità di allevamento inferiore ai sistemi di allevamento del pesce a ricircolo tradizionali per i quali questi filtri meccanici sono stati originariamente concepiti, tuttavia un certo livello di filtrazione meccanica è essenziale anche per la vasche di allevamento del pesce in acquaponica, indipendentemente dal tipo di metodo idroponico utilizzato.
Esistono diversi tipi di filtri meccanici. Il metodo più semplice è uno schermo o filtro posto tra il serbatoio di pesce e i letti di crescita. Questo filtro cattura rifiuti solidi e deve essere risciacquato spesso. 
Analogamente, l’acqua lasciando il serbatoio di pesce può passare attraverso un piccolo contenitore di materiale particellare, separato dal letto di crescita; questo contenitore è più facile da risciacquare periodicamente. 
Entrambi questi metodi sono validi per alcuni sistemi acquaponici su piccola scala, ma sono insufficienti in sistemi più grandi, con più pesce, in cui la quantità di rifiuti solidi sia rilevante. 
Ci sono molti tipi di filtri meccanici, vasche a sedimentazione, filtri a  flusso radiale, filtri a sabbia o perline ecc.. ciascuno di essi può essere utilizzato a seconda della quantità di rifiuti solidi che deve essere rimossa. Tuttavia, dal momento che questa pubblicazione si concentra sui sistemi acquaponici su piccola scala, vasche a sedimentazione e separatori meccanici, sono i filtri più appropriati. 
Le vasche a sedimentazione, in generale, possono rimuovere fino al 60 per cento dei solidi totali. Per maggiori informazioni sui diversi metodi di filtrazione meccanica, consultare l’ulteriore sezione di lettura al termine di questa pubblicazione.
Separatori meccanici
Un separatore meccanico è un recipiente dedicato che utilizza le proprietà dell’acqua per separare le particelle. Generalmente, l’acqua che si muove più lentamente non è in grado di trasportare molte particelle come acqua che scorre velocemente. Pertanto, il separatore è costruito in modo tale da accelerare e rallentare l’acqua in modo che le particelle si concentrino sul fondo e possano essere rimosse. In un separatore si crea una turbolenza, l’acqua dal serbatoio del pesce entra vicino al baricentro attraverso un tubo. Questo tubo è posizionato tangenzialmente al contenitore e costringe l’acqua a turbinare in un movimento circolare all’interno del contenitore. La forza centripeta creata dal movimento circolare dell’acqua costringe i rifiuti solidi in acqua al centro e sul  fondo del contenitore, perché l’acqua nel centro del vortice è più lenta di quella all’esterno. Una volta che ciò avviene i rifiuti sono raccolti sulla fondo. Un tubo attaccato al fondo del contenitore può essere aperto periodicamente, permettendo rifiuti solidi di essere estratti dal contenitore ed essere utilizzati per irrigare in maniera tradizionale. L’acqua ripulita esce dal separatore in alto ed entra nel  biofiltro o nei letti di crescita.
Le figure mostrano esempi di semplici separatori meccanici per piccole e grandi unità.

Immagine 4.25

Diagramma di un separatore meccanico

Immagine 4.26

Separatore meccanico: immagine

Immagine 4.27

Separatore meccanico con diaframma

I rifiuti solidi intrappolati e rimossi contengono nutrienti e sono molto utili per le coltivazioni di tipo tradizionale o, in generale, per le piante da giardino. In linea guida generale, per gli impianti su piccola scala le dimensioni del separatore meccanico dovrebbero essere di circa un sesto del volume della vasca dei pesci  ma sulle dimensioni influiscono molti fattori quali la densità di stoccaggio dei persci il design delle vasche e del separatore stesso. L’appendice 8 conterrà istruzioni dettagliate, passo dopo passo per la costruzione di ogni parte di questi sistemi.
Una  adeguata filtrazione meccanica preliminare è particolarmente importante per le unità NFT e DWC e serve per intercettare e rimuovere i rifiuti solidi. Senza questo processo preliminare, i rifiuti solidi in sospensione si accumulerebbero nei tubi di crescita delle verdure e nei canali e soffocherebbero le delle radici. L’accumulo di rifiuti solidi provoca intasamenti nelle pompe e dei componenti idraulici. Infine, come detto, i rifiuti non filtrati sono in grado di creare punti anaerobici del circuito che minacciano il sistema. Queste zone anaerobiche infatti possono portare allo sviluppo di batteri che producono acido solfidrico, un gas tossico e letale per i pesci, dovuto alla fermentazione dei rifiuti solidi. La presenza di zone anaerobiche pericolose spesso è rivelata da un odore di uova marce.


Biofiltrazione
La biofiltrazione è la conversione di ammoniaca e nitriti in nitrati effettuata ad opera di batteri viventi. La maggior parte rifiuti dei pesci non è filtrabile utilizzando un filtro meccanico perché i rifiuti vengono sciolti direttamente nell‘acqua e la dimensione di queste particelle è troppo piccola per essere rimossa meccanicamente. Pertanto per di trattare questi rifiuti microscopici un sistema acquaponico utilizza batteri microscopici. La biofiltrazione è essenziale in quanto in acquaponica l’ammoniaca e i nitriti sono tossici anche a basse concentrazioni, mentre le piante hanno bisogno per crescere di nitrati. In un sistema acquaponico, il biofiltro è volutamente studiato per ospitare la maggior quantità possibile di batteri viventi. Inoltre, il movimento dell’acqua all’interno di un biofiltro sarà utile per abbattere i solidi molto fini non estratti dal separatore.
Una biofiltrazione separata non è invece necessaria nella tecnica di coltivazione su un letto di media (ad es argilla espensa) perché i grow bed stessi sono biofiltri perfetti. 
Il biofiltro è progettato per avere una grande superficie alimentata con acqua ben ossigenata. Il biofiltro è installato tra il filtro meccanico e i contenitori nei quali avviene la coltura idroponica. Il volume minimo del biofiltro dovrebbe essere un sesto di quello della vasca del pesce.
La figura mostra un esempio di un biofiltro per un sistema di piccole dimensioni.Immagine 4.46.3
Il “mediom” comunemente usato nel biofiltro è Bioballs® un prodotto registrato disponibile nei  negozi di acquacoltura, vi sono anche delle marche generiche.

Immagine 4.29

Dettaglio delle componenti in plastica con ampia superfice per biofiltro

Questi prodotti sono progettati  per essere un materiale ideale biofiltro perché  costituiti da piccoli elementi di plastica sagomata che hanno una superficie molto grande rispetto al loro del volume (500-700 mq / m³). Altri media possono essere usati come biofiltro, tra cui ghiaia vulcanica, i tappi delle bottiglie di plastica, ecc…
Ogni biofiltro deve comunque avere un alto rapporto di superficie in relazione al propirio volume, essere inerte ed essere facile da risciacquare.
Le Bioballs® hanno quasi il doppio della superficie in rapporto in volume rispetto al lapillo vulcanico, ed entrambi hanno una rapporto superiore a tappi di bottiglie di plastica. E’ è importante riempire il contenitore del biofiltro al massimo possibile , ma anche in questo modo la superficie fornita dai media potrebbe non essere sufficiente a garantire un adeguata biofiltrazione è bene pertanto sovradimensionare biofiltro durante la costruzione iniziale, ma sapendo che, se necessario, dei biofiltri secondari potrenno essere essere aggiunti in seguito. I biofiltri di tanto in tanto bisogno di essere agitati per evitare gli intasamenti, cosi pure come di essere risciacauqti per non venire intasati dai rifiuti solidi che possono creare una zona anossica. Il capitolo 8 l’allegato 4 conterranno  ulteriori informazioni sui requisiti di dimensione di biofiltrazione per gli impianti di piccola scala.
Un altro “ingrediente” richiesto per biofiltro è l’aerazione. I batteri nitrificanti necessitano di un’adeguato accesso a ossigeno per ossidare l’ammoniaca. Una soluzione semplice è quella di utilizzare una pompa ad aria, mettendo delle pietre porose collegate ad un areatore sul fondo del contenitore. Questo assicura che i batteri abbiano costantemente un’elevata concentrazione di ossigeno disciolto. Le pompe ad aria possono anche contribuire ad abbattere qualsiasi rifiuto solido o sospeso non catturato dal separatore meccanico agitando e in continuo movimento le Bioballs® galleggianti. Per intrappolare ulteriori solidi all’interno biofiltro, è anche possibile inserire un piccolo secchio di plastica cilindrica con una rete di nylon (come Perlon®), o delle spugne all’ingresso del biofiltro.

Immagine 4.30

Biofiltro con filtrazione meccanica addizionale

I rifiuti vengono intrappolati da questo filtro meccanico secondario, permettendo all’acqua di fluire oltre attraverso piccoli fori praticati sul fondo del secchio nel contenitore biofiltro.

Mineralizzazione
La mineralizzazione, dal punto di vista dell’acquaponica, si riferisce al modo in cui sono trattati rifiuti solidi e vengono metabolizzati dai batteri in sostanze nutritive per le piante. I rifiuti solidi che sono intrappolati dal filtro meccanico contiengono sostanze nutritive; anche se l’elaborazione di questi rifiuti è diversa dalla biofiltrazione che richiede di essere trattata a parte. Mantenendo i solidi all’interno del sistema complessivo si incrementano le sostanze nutritive a disposizione delle piante. I rifiuti che rimangono nei filtri meccanici, nei biofiltri o nei letti di crescita sono sottoposti ad alcuni processi di mineralizzazione. Lasciando i rifiuti in luogo più a lungo si consente una maggiore mineralizzazione. Tuttavia, questa stessa componente di rifiuti solidi, se non adeguatamente gestita e mineralizzata, bloccherà il flusso d’acqua, consumando ossigeno e portando a condizioni anossiche, che a loro volta produrranno pericoloso gas acido solfidrico. Alcuni sistemi di grandi dimensioni quindi lasciano deliberatamente i rifiuti solidi all’interno dei filtri, garantendo un adeguato flusso di acqua e di ossigenazione, in modo che venga rilasciatoun massimo di sostanze nutritive. Tuttavia, questo metodo è poco pratico per NFT artigianali e sistemi DWC. 
Se si decide di deliberatamente “mineralizzare” questi solidi, ci sono modi semplici per aiutare i batteri nell’azione in un contenitore separato, semplicemente  con adeguata ossigenazione attraverso aria diffusa da pietre porose. Dopo un certo tempo, i rifiuti solidi saranno consumati, metabolizzati e trasformati da batteri eterotrofi. A questo punto, l’acqua può confluire nuovamente al sistema acquaponico e i rifiuti residui, che saranno diminuiti di volume, possono essere aggiunti al terreno.
In alternativa, questi rifiuti solidi possono essere subito separati, rimossi e aggiunti a qualsiasi terreno agricolo, giardino o compost come un prezioso
fertilizzante. Tuttavia, esatrarre subito questi nutrienti dal sistema può essere la causa di carenze nelle piante che possono quindi richiedere l’integrazione di nutrienti (vedi Capitolo 6) .
Una soluzione di compromesso può essere quella di utilizzare un grow bed (ad es argilla espansa o lapillo) per una combinazione di filtrazione meccanica e biologica.
È anche possibile usare una combinazione un grow bed per meccanica e biofiltrazione seguita da un sistema NFT e/o unità DWC

Immagine 4.31

Combinazione di media bed con filtrazione meccanica

Immagine 4.32

Sistema media bed usato per filtrare una coltivazione DWC

 Questo può essere importante dove non vi è la possibilità avere i materiali necessari per realizzare un separatore a turbolenza e/o un biofiltro separato. Ne discuteremo più ampiamente nel Capitolo 8, qui è sufficiente dire che per ogni 200 g di mangime per pesci al giorno io biofiltro avere un volume di 300 litri. Il piccolo filtro di ghiaia che vedete nell’immagine superiore è in grado di fornire un’adeguata biofiltrazione per circa 20 kg di pesce. Anche se questo grow bed sarebbe adeguato fornire un’adeguata biofiltrazione per un NFT o un’unità DWC nonché catturare e trattenere i rifiuti solidi, un ulteriore dispositivo di cattura di rifiuti solidi inserito nel letto è a volte consigliato per evitare che a lungo andare grow bed si otturi con solidi prodotti dai pesci. In definitiva poichè anche i letti dovrebbero essere risciacquati periodicamente per rimuovere i rifiuti solidi è in ogni caso meglio prevedere delle filtrazioni meccaniche di facile manutenzione a monte dei grow bed.
In sintesi:

un certo livello di filtrazione è essenziale per tutti i sistemi acquaponici la quantità di pesce stoccato, la tipologia di sistema determinano la quantità di filtrazione necessaria. I filtri meccanici separano rifiuti solidi per evitare accumuli tossici e convertono attraverso la biofiltrazione le scorie azotate disciolte in nitrato.

Immagine 4.33

Diagrama di un separatore meccanico di solidi connesso con un biofiltro

Immagine 4.34

Gli stessi grow bed agiscono sia come filtri meccanici e biofiltri quando si usa questa tecnica, ma una filtrazione meccanica aggiuntiva è a volte necessaria per elevate densità di pesce (15 kg / m3).
Senza i grow bed, come ad esempio in unità NFT e DWC, la filtrazione è sempre necessaria. 

La mineralizzazione dei rifiuti solidi restituisce al sistema una maggiore quantità di sostanze nutritive. La mineralizzazione si verifica naturalmente nei grow bed, ma all’interno NFT e Sistemi DWC deve essere predisposta in contenitori separati.

4.2.3 componenti idroponici: letti dei media, NFT, DWC
Componente idroponico è il termine per descrivere la sezione dell’impianto ove crescono le piane. Ci sono parecchi disegni, tre dei quali sono discussi in dettaglio in questo articolo. Questi tre modelli sono: unità letto di media, dove le piante crescono in un substrato (Figure 4.35 e 4.36); la tecnica della  pellicola nutriente (NFT), dove le piante crescono con le loro radici in tubi di grandi dimensioni con un filo d’acqua cultura (figura 4.37 e 4.38); e la cultura in acque profonde (DWC), chiamato anche zattera acquaponica o sistemi galleggianti, in cui le piante sono sospese sopra un serbatoio di acqua utilizzando una zattera galleggiante (Figura 4.39 e 4.40). Ogni metodo ha vantaggi e svantaggi. Vedere le Sezioni 4.3-4.6 per i dettagli di ciascuno.

4.35

4.35 Coltivazione in media bed

4.36

4.36 verdure differenti crescono nello stesso letto

4.37

4.37 Dettaglio di piante di lattuga in tubi circolari NFT

4.38

4.38 Piante di lattuga che crescono in tubo quadrato NFT


4.2.4 Movimento dell’acqua
Il movimento dell’acqua è fondamentale per mantenere tutti gli organismi vivi in nell’acquaponica. Il flusso d’acqua scorre dalle vasche dei pesci, attraverso il separatore meccanico e il biofiltro e infine arriva alle piante nei loro letti di media, tubi o canali, che raccolgono le sostanze nutrienti disciolte.
Se il movimento dell’acqua si arresta, l’effetto più immediato sarà una riduzione DO e l’accumulo di rifiuti nella vasca dei pesci.
Una linea guida comunemente fornita per i sistemi acquaponici densamente popolati è quello di disporre di due ricambi d’acqua all’ora. Ad esempio, se una unità acquaponica ha un volume totale di acqua di 1000 litri, la portata d’acqua deve essere di 2000 litri / h, in modo che ogni ora l’acqua si è rinnovata per due volte. Tuttavia, in caso di una bassa densità di stoccaggio  l’acqua ha solo bisogno di essere riciclata solo una volta ogni ora. Ci sono tre metodi comunemente usati per tenere l’acqua in movimento attraverso un sistema: pompe sommerse a girante, airlifts e energia umana.

Pompa dell’acqua sommersa (a girante)
Il cuore di un sistema acquaponico è quasi sempre una pompa a girante di tipo sommerso, questo genere di pompa è raccomandato (Figura 4.41).

4.41

4.41 Pompa sommergibile comunemente in commercio

Pompe 
Al fine di garantire una lunga durata e l’efficienza energetica dovrebbero essere utilizzate preferibilmente pompe per l’acqua di alta qualità. Le pompe di alta qualità  sono in grado di mantenere la loro capacità di pompaggio ed efficienza per un periodo 3-5 anni, mentre i prodotti di qualità inferiore perderanno la potenza di pompaggio in un tempo più breve  e ridurrebbero significativamente i flussi di acqua. Per quanto riguarda portata, le unità di piccole dimensioni descritte in questo lavoro hanno bisogno di un flusso di 2000 litri / h per una altezza massima di 1,5 metri; una pompa sommersa di tale capacità avrebbe consumato 25-50 W / h.
Un utile approssimazione per calcolare l’energia necessaria per pompe sommerse è che una pompa può spostare 40 litri di acqua all’ora per ogni watt all’ora consumato, anche se alcuni modelli hanno un’efficienza doppia.
Nel progettare dimensionamento idraulico della pompa, è importante rendersi conto che durante il pompaggio si verifica una perdita di energia  ad ogni raccordo; fino a 5 percento della portata totale può essere persa ad ogni connessione del tubo quando l’acqua è forzata attraverso di esso. Utilizzate quindi  il numero minimo di connessioni possibile. E ‘anche importante notare che minore è il diametro dei tubi, maggiore è la perdita di flusso dell’acqua. Un tubo da 30 millimetri ha il doppio della portata di un tubo 20 mm, anche se servito da pompe con la stessa capacità.
Inoltre, un tubo più grande non richiede alcuna manutenzione per rimuovere l’accumulo di solidi al suo interno. In termini pratici, questo si traduce in risparmi significativi di costi di energia elettrica e di funzionamento. Quando si installa un impianto acquaponico, assicuratevi di mettere la pompa sommersa in una posizione accessibile per la pulizia periodica. Infatti, il filtro interno avrà bisogno di pulizia ogni 2-3 settimane. Le pompe per l’acqua sommerse si rompono se vengono fatte funzionare senza acqua.
Airlifts
Gli airlifts sono un’altra tecnica di sollevamento dell’acqua che utilizzano una pompa ad aria piuttosto che una pompa dell’acqua.(Figura 4.42).

4.42

4.42 un semplice airlift

L’aria viene forzata al fondo di un tubo all’interno dellla vasca del pesce, la risalita delle bolle  verso la superficie consente di trasportare insieme a loro anche l’acqua. Uno dei vantaggi è che gli airlifts sono più efficienti dal punto di vista energetico, ma possono sollevare l’acqua solo fino ad altezze limitate (30-40 cm). Un vantaggio degli airlift è quello di ossigenare l’acqua durante il suo trasporto attraverso le bolle d’aria.
Infine le pompe ad aria in genere hanno una vita più lunga pompe per l’acqua sommerse. Vi è infine il vantaggio che  una sola pompa airlift può essere acquistata sia per l’aerazione che per la circolazione dell’acqua, il che riduce la spesa per una seconda pompa.

La forza muscolare
Alcuni sistemi acquaponici sono stati progettati per utilizzare la forza umana per spostare l’acqua (Figura 4.43).

4.43

Piccolo sistema acquaponico familiare senza pompa

L’acqua può essere sollevata in secchi o utilizzando pulegge, biciclette modificate o altri mezzi. Un vaso di espansione può essere riempito manualmente e disposto per drenare lentamente durante il corso della giornata. Questi metodi sono applicabili solo per piccoli sistemi e devono essere presi in considerazione solo se l’elettricità non è disponibile o non è affidabile. Spesso questi sistemi avranno basso livello di DO e una insufficiente miscelazione di sostanze nutritive, anche se possono essere usati con successo in combinazione con alcune tecniche discusse nel Capitolo 9.

4.2.5 Aerazione
Le pompe per l’aria iniettano aria in acqua attraverso tubi e pietre porose che si trovano all’interno delle vasche dei pesci, aumentando così i livelli di DO in acqua (Figura 4.44).

4.44

4.44 pompe ad aria comunemente in commercio

L’Ossigeno disciolto supplementare è una componente essenziale di unità NFT e DWC. L’aria viene diffusa attraverso piccole pietre porose (Figura 4.45).

4.45

4.45 Pietra porosa per la diffusione dell’aria

Più piccole sono le bolle e meglio verrà distribuito l’ossigeno. Le piccole bolle hanno più superficie e quindi rilasciano l’ossigeno acqua meglio di grosse bolle; questo rende il sistema di aerazione più efficiente e contribuisce al contenimento dei costi. Si raccomanda dunque l’uso di pietre dell’aria di qualità al fine di ottenere bolle di aria piccole. Le pietre dell’aria devono essere pulite regolarmente prima con una soluzione di cloro per uccidere i depositi batterici e poi, se necessario, con una sostanza leggermente acida per rimuovere la mineralizzazione oppure devono essere sostituite, quando il flusso di bolle è insufficiente. La qualità delle pompe ad aria è una componente insostituibile dei sistemi acquaponici, molti sistemi sono stati salvati dal collasso catastrofico proprio da un’abbondanza di DO. 
Dimensionamento sistemi di aerazione
Per le unità di piccole dimensioni, costituite da una cisternetta da 1000 litri, si raccomanda che almeno due linee di aria con pietre, chiamate anche iniettori,  siano collocate nel serbatoio di pesce oltre ad  un iniettore nel contenitore biofiltro. 
Sifoni Venturi
Low-tech e semplice da costruire i sifoni Venturi sono un’altra tecnica per aumentare i livelli di  DO nei sistemi acquaponici. Questa tecnica è particolarmente utile nei canali DWC.
Per dirla in modo semplice, i sifoni Venturi utilizzano un principio idrodinamico per “succhiare” aria dall’esterno (aspirazione) quando l’acqua pressurizzata scorre con una velocità più elevata attraverso una sezione di tubo di diametro inferiore. Con portata d’acqua costante, se il diametro del tubo diminuisce la velocità dell’acqua deve aumentare, e questa maggiore velocità crea una pressione negativa. I sifoni Venturi sono brevi tratti di tubo (20 mm di diametro, 5 centimetri di lunghezza) inseriti nella tubazione principale di diametro maggiore (25 mm). Poichè l’acqua nel tubo principale viene forzato attraverso la sezione ristretta, crea un effetto jet (vedi sotto).

4.3 La tecnica dei media bed
Growbed riempiti con un medium inerte è il sistema più usato nei sistemi acquaponici su piccola scala. Questo sistema è fortemente raccomandato nella maggior parte delle regioni in via di sviluppo perchè consente un uso efficiente dello spazio, ha un costo iniziale relativamente basso ed è adatto ai principianti in ragione della sua semplicità. Nei growbed riempiti con un medium, il materiale inerte  è utilizzato per sostenere le radici delle piante ma svolge anche le funzioni di filtro, sia meccanico che biologico. Questa doppia funzione è la ragione principale per cui tali sistemi sono più semplici. Nei paragrafi seguenti spieghiamo perchè i metodi NFT e DWC richiedono componenti specifici e più complicati per la filtrazione. Tuttavia, la tecnica del growbed riempito di inerte è ingombrante e relativamente costoso per gli impianti su vasta scala. Il letto del medium può ostruirsi se densità di allevamento di pesce supera la capacità di carico dei letti e ciò può richiedere una filtrazione separata. L’evaporazione dell’acqua è più alta in letti riempiti di inerte a causa della maggiore superficie esposta al sole. Infine alcuni media sono molto pesanti.
Ci sono molti disegni per i letti di crescita che utilizzano differenti media, anche per questo motivo è la tecnica che è più adattabile alle varie situazioni.
4.3.1 La dinamica dei flussi d’acqua
La figura mostra i principali componenti di un sistema acquaponico che prevede letti riempiti di materiale inerte. Si vedono, la vasca del pesce, i letti di crescita, il pozzetto di pompaggio (sump), nonché per i blocchetti di cemento per il supporto. La lettura del disegno è più facile da comprendere, seguendo il flusso dell’acqua attraverso il sistema. L’acqua scorre per gravità dal serbatoio di pesce, i letti sono pieni materiale inerte poroso che funge anche da biofiltro.

4.50

Schema di un piccolo impianto con growbed riempiti di inerte

I letti ospitano la colonia di batteri nitrificanti nonché forniscono un luogo adatto per la crescita delle piante. All’uscita dei growbed, l’acqua prosegue fino al serbatoio a pozzetto, ancora per gravità. A questo punto, l’acqua è relativamente priva di rifiuti solidi in soluzione e viene pompata al serbatoio di pesce, da qui riparte nuovamente alla volta dei letti di crescita, riprendendo il ciclo. Alcuni letti di crescita  sono progettati per bagnarsi completamente e successivamente drenare, il che significa che il livello dell’acqua sale a un certo punto e poi drena completamente.
Questo aggiunge l’ossigeno alle radici delle piante ed è di aiuto nella biofiltrazione dell’ammoniaca. Altri metodi di irrigazione utilizzano un flusso costante di acqua, immettendola  da un lato del letto e uscire l’altro, o distribuendola attraverso un sistema di irrigazione a goccia.

4.3.2 Costruzione di un growbed
Materiali
I growbed possono essere di plastica, fibra di vetro o con un telaio di legno rivestito da un foglio di gomma  o PVC a tenuta d’acqua. Il sistema più popolare “fai-da-te” per growbed è costruito utilizzando la plastica dei contenitori IBC (cisternette in figura), modificati oppure con vecchie vasche da bagno. 

4.51

Growbed ricavati dai contenitori IBC

Si può usare praticamente qualsiasi cosa purché si rispettino queste condizioni:
• i contenitori siano abbastanza forti da trattenere l’innalzamento del livello dell’acqua e il medium inerte senza rompersi;
• siano in grado di sopportare condizioni climatiche difficili;
• siano in materiale adatto ad un uso  alimentare perchè è sicuro per il pesce, le piante e batteri;
• possano essere facilmente collegati ad altri componenti dell’impianto attraverso semplici componenti idraulici;

Forma
La forma standard per growbed è un rettangolo, con una larghezza di circa 1 m e una lunghezza 1-3 m. Possono essere  utilizzati o fabbricati anche letti più grandi, ma richiedono ulteriori supporti (cioè blocchi di cemento) per tenere il loro peso. Inoltre, i letti lunghi possono avere distribuzioni disuguali dei solidi che tendono ad accumularsi all’ingresso dell’acqua, aumentando il rischio di zone anaerobicihe. I letti non dovrebbero  essere così ampi da rendere difficile all’agricoltore /operatore raggiungere almeno la metà.
Profondità
La profondità (altezza) del growbed è importante perché determina la spazio a disposizione per la crescita delle radici. 
Per gli ortaggi da frutto come pomodori o cavoli, il growbed dovrebbe avere un’altezza di 30 cm, senza i quali le verdure più grandi non avrebbero sufficiente spazio per la radice. Per le piccole verdure a foglia verde sono necessari solo 15-20 cm di profondità. Tuttavia alcuni esperimenti hanno dimostrato che anche le colture più grandi possono essere coltivate in letti poco profondi se le concentrazioni di nutrienti sono sufficienti.

4.3.3 Scelta del tipo di inerte (medium)
Tutti i substrati di coltivazione utilizzabili devono avere almento le seguenti caratteristiche:
devono avere un’adeguata superficie ed essere permeabili all’acqua e all’aria, permettendo in questo modo ai batteri di crescere, il deflusso delle acque e alle radici delle piante di respirare; devono essere inerti, non polverosi e non tossici e devono avere un pH neutro in modo da non influire sulla qualità dell’acqua. È importante lavare accuratamente il mezzo prima messa in opera in particolare i letti di ghiaia e lapilli vulcanici che contengono polvere e particelle minuscole. Queste particelle possono ostruire il sistema e danneggiare potenzialmente le branchie dei pesci. Infine, è importante utilizzare un materiale che sia comodo per i lavori agricoli. I criteri essenziali vengono di seguito riasunti:

• grande superficie per la crescita batterica;
• pH neutro e inerte ;
• buone proprietà di drenaggio;
• facile da lavorare;
• uno spazio sufficiente per l’aria e il fluire dell’acqua all’interno;
• disponibile e conveniente; 
• se possibile leggero.
Sono diversi i medium che soddisfano queste condizioni, vediamone alcuni:

Lapillo vulcanico
Il lapillo vulcanico è l’inerte più popolare da utilizzare per i letti di crescita e, se è disponibile, è consigliato  (figura). 

4.53

Lapillo vulcanico

Le tre migliori caratteristiche del lapillo vulcanico sono che ha un’area superficiale molto alta in rapporto al volume, può essere economico e facile da reperire, ed è quasi chimicamente inerte. Il lapillo vulcanico ha un rapporto superficie / volume di circa 300 m2 / m3, a seconda della la dimensione delle particelle, il che offre ampio spazio per la colonizzazione da parte dei batteri . Il lapillo vulcanico è abbondante in molte località in tutto il mondo. Una volta lavato da polvere e sporco, il lapillo vulcanico è quasi completamente chimicamente inerte, ad eccezione piccole incrostazioni di microelementi come ferro e magnesio, l’assorbimento dei fosfati e ioni potassio nei i primi mesi dall’inizio dell’attività è agevolato. La dimensione consigliata del lapillo vulcanico è 8-20 mm di diametro. Se è più piccolo è probabile che si intasi con rifiuti solidi e se fosse più grande non offrirebbe la superficie o il sostegno alle piante richiesto.

La ghiaia
La ghiaia non è particolarmente raccomandata come inerte per la crescita, anche se è comunemente utilizzata (figura).

4.54

Ghiaia


La ghiaia, specialmente se di natura calcarea è una roccia sedimentaria, è meno adatta rispetto ad altri media perché ha una superficie inferiore in rapporto al volume, è pesante e non è inerte. Il calcare è composto principalmente da carbonato di calcio (CaCO3), che si scioglie in acqua e influisce sulla sua qualità. Il calcare aumenta il KH dell’acqua, che aumenterà anche il pH (vedi Sezione 3.3). Pertanto, questo materiale è meglio utilizzarlo dove le fonti idriche sono tendenzialmente acide. Tuttavia una piccola aggiunta di calcare può aiutare a controbilanciare l’effetto acidificante di batteri nitrificanti. la ghiaia inoltre potrebbe non essere così comoda per lavorare nell’orto in particolare nei momenti  di semina e raccolta e può essere fonte di intasamento se la granulometria non è selezionata. Tuttavia, è spesso il mezzo più conveniente e più comune prontamente disponibile. La ghiaia  può dunque essere utilizzata solo se non si è in grado di accedere con facilità ad alcun altro medium, ma è necessario essere consapevoli del suo impatto sulla qualità dell’acqua.

Argilla espansa
L’Argilla espansa (LECA) in origine è stata realizzata per l’isolamento termico nella costruzione di tetti, solo più recentemente stata utilizzata in coltura idroponica. I ciottoli sono di forma rotonda e molto leggeri rispetto ad altri substrati. Sono molto comodi per lavorare e ideali nella realizzazione di impianti sui tetti .

4.55

Argilla espansa

La superficie dell’argilla espansa è di circa 250-300 m2 / m3, che è quella desiderata. Tuttavia l’argilla espansa è relativamente costosa e non facilmente disponibile in tutte le parti del mondo.  E’ reperibile in vari di formati, per l’acquaponica le dimensioni reccomandate sono 8-20 mm di diametro. Questo materiale può fornire ulteriori vantaggi ai produttori in caso di growbed collocati direttamente sui tetti piani. L’edificio può infatti beneficiare di un ulteriore isolamento, che può ridurre i costi di raffreddamento / riscaldamento delle case.

Quantità  di acqua contenuta nel growbed
A seconda dell’inerte utilizzato, l’acqua occuperà circa 30-60 percento del volume del growbed. Conoscere questa percentuale è utile per decidere le dimensioni del serbatoio del pozzetto per ogni unità, perché il serbatoio a pozzetto, che dovrà contenere almeno,  il volume totale dell’acqua contenuta growbed. Il Serbatoio a pozzetto dovrebbe essere leggermente più grande per garantire che vi sia sempre acqua sufficiente per consentire alla pompa di funzionare senza che vada mai in secca.

La tabella che segue riassume le caratteristiche dei vari media utilizzabili per la crescita delle piante in acquaponica:

tabella riassuntiva media

4.3.4 Filtrazione
Abbiamo dunque visto che i growbed riempiti di medium inerte funzionano come filtri, sia meccanici che biologici e sono molto efficienti. A differenza dei sistemi NFT e DWC (che verranno discussi in seguito),  questo tipo di growbed  offre il luogo adatto per la per la mineralizzazione che è invece assente nei sistemi NFT e DWC. Tuttavia nel caso di un’alta densità di stoccaggio di pesci  (> 15 kg / m3), la filtrazione meccanica può venire sopraffatta e si può corre il rischio il rischio di avere il letto di inerte ostruito e che si producano pericolose macchie anaerobiche.
Filtro meccanico
Il growbed riempito di medium inerte funziona come un grande filtro fisico, catturando gli scarti di pesce, i solidi sospesi e altri detriti organici galleggianti. L’efficacia di questo filtro dipende dalla granulometria del medium perché le particelle più piccole sono e maggiormente sono in grado di catturare i solidi. Inoltre, una portata d’acqua troppo elevata può forzare particelle attraverso il medium di cui è costituito il growbed facendolo  sfuggire al filtro. Nel corso del tempo poi i rifiuti solidi catturati possono rompere l’equilibiro e stentare ad essere mineralizzati. Un sistema correttamente bilanciato tuttavia riesce ad elaborare tutti i rifiuti solidi in entrata.
Quando i growbed sono impropriamente dimensionati in relazione alla densità dei pesci il growbed può dunque intasarsi con i solidi. Questo indica un errore nel disegno originale del sistema che genera: scarsa circolazione d’acqua, zone anossiche e condizioni di pericolo. Quando ciò si verifica, il medium deve essere lavato, operazione laboriosa che interrompe il ciclo vegetativo dell’impianto e può essere di disturbo ai batteri nitrificanti.
Per evitare questa situazione è necessario essere sicuri che il disegno considerato sia coerente con la densità di allevamento e il regime alimentare. In alternativa, nella progettazione dell’impianto, può essere integrato un ulteriore dispositivo di cattura dei solidi. Un accorgimento simile è raccomandato anche nel caso in cui la densità di allevamento sia superiore a 15 kg / m3 e/o se la velocità di alimentazione è superiore a 50g/ giorno per ogni metro quadrato di growbed. Sono diverse le opzioni per questo filtro meccanico supplementare. Una tecnica rudimentale ed economica è quella di assicurare un vecchio calzino orfano al rubinetto dove l’acqua, uscendo dalla vasca dei pesci, entra nel growbed. Questo semplice filtro deve però essere rimosso e risciacquato ogni giorno. Un altro metodo più elaborato consiste nel posizionare un secchio 3-5 litri all’interno GB con piccoli fori (6-8 mm) praticati nelle superfici laterali (figura).

Immagine 4.31

Filtrazione addizionale meccanica

Una spugna, una rete rete di nylon o una “lana” filtrante in plastica possono essere legati in un sacchetto e collocati in questo secchio. Questo filtro intrappolerà i rifiuti solidi e potrà essere rimosso periodicamente per essere sciacquato e sostituito.
Filtrazione biologica
Tutti i substrati di coltivazione qui descritti hanno una grande superficie che i batteri nitrificanti possono colonizzare. Di tutti i tipi di impianti acquaponici quelli con il growbed di materiale inerte hanno la maggiore filtrazione biologica a causa della vasta area di supporto su cui i batteri possono crescere. La capacità di biofiltrazione può essere limitata o andare perduta se i letti dei media diventano anossici, se le temperature scendono troppo o se la qualità dell’acqua è scarsa, ma in generale questi sistemi hanno un livello di filtrazione biologica adeguato.
Mineralizzazione
Nel corso del tempo i rifiuti solidi e quelli dei pesci che si trovano in sospensione, nonché ogni altro tipo di detrito, vengono lentamente scomposti  in virtù di  processi biologici e fisici in nutrienti semplici, formati da semplici molecole e ioni che le piante possono assorbire facilmente. Se si accumula del fango nel medium inerte ciò può indicare che il processo di mineralizzazione non è sufficiente. In questo caso, la raccomandazione è di usare una filtrazione meccanica più efficace ed elaborare separatamente i rifiuti. Questo processo è descritto in dettaglio nel  Sezione 4.2.2 e al Capitolo 5.

4.3.5 Le tre zone dei letti di crescita su supporto inerte – le caratteristiche e i processi
La caratteristica di un letto di crescita su supporto inerte utilizzato con la tecnica flood-and-drain (bagna e asciuga) è quella di aver tre zone distinte che possono essere considerate “microsistemi”, che si differenziano per la quantità di acqua e ossigeno disponibili. Ogni zona ospita un gruppo eterogeneo di batteri, funghi, microrganismi, vermi, insetti e crostacei. Uno dei gruppi più importanti è costituito dai batteri nitrificanti utilizzati per la biofiltrazione, ma ci sono molte altre specie che hanno un ruolo nella scomposizione dei rifiuti prodotti dal pesce. Non è essenziale conoscere tutti questi organismi, in questa sezione si descrivono brevemente le differenze tra queste tre zone e si presentano alcuni dei processi delle ecologici che si verificano in ognuno di essi.
Zona asciutta
La parte superiore 2-5 cm del letto è zona asciutta (Figura 4.56).

4.56 Questa zona funge da barriera alla luce impedendo alla stessa di colpire direttamente l’acqua e di generare una abnorme crescita di alghe. Inoltre tale zona impedisce la crescita di funghi e batteri dannosi alla base del fusto delle piante, che possono causare marciume del colletto e altre malattie. Un altro motivo per avere una zona asciutta è quello di minimizzare l’evaporazione dai letti coprendo la zona bagnata. Inoltre, i batteri benefici sono sensibili alla luce diretta del sole, lo strato secco dunque si pone come una protezione.
Zona bagnata/asciutta
Questa è la zona costituita da uno spazio di 10-20 cm dove il letto si innonda e asciuga ad intermittenza (Figura 4.57).

4.57 Se non si utilizza la tecnica flood-and-drain, questa zona sarà il percorsa dall’acqua che scorre attraverso il medium. La maggior parte dell’attività biologica si verifica in questa zona. Lo sviluppo delle radici, le colonie di batteri e i microrganismi benefici sono attivi in ​​questa zona. Le piante e gli animali ricevono acqua, sostanze nutritive e ossigeno a causa dell’alternarsi di aria e acqua.
Una tecnica comune è l’aggiunta di vermi al letto di inerte che vivranno in questo zona di bagnasciuga. I vermi contribuiranno alla scomposizione dei rifiuti solidi prodotti dai pesci
oltre a consumare le foglie o le radici morte. Questa attività impedirà che i rifiuti intasino il sistema. Vedere la sezione 9.1.1 per ulteriori informazioni sui vermi e sul vermicompost.
Zona bagnata
Questa zona, il fondo 3-5 cm del letto, rimane permanentemente bagnata. In questa zona, si accumula un piccolo particolato di rifiuti solidi e, quindi, i microrganismi che sono più
attivi nella mineralizzazione si trovano qui. Questi organismi includono batteri eterotrofi e altri microrganismi e sono responsabili di abbattere i rifiuti in frazioni più piccole e molecole che possono essere assorbite dalle piante attraverso il processo di mineralizzazione.

4.3.6 Irrigazione dei letti di crescita
Ci sono diverse tecniche per fornire acqua alle ai growbed di medium inerte, ciascuna può essere interessante a seconda della disponibilità locale di materiali, il grado di tecnologia desiderato o l’esperienza degli operatori. L’acqua può semplicemente colare da tubi forati distribuiti uniformemente sul supporto. Alcuni esperti hanno dimostrato che i modelli a flusso continuo, in cui il livello dell’acqua all’interno del letto di crescita è sempre lo stesso, sono in grado di sostenere gli stessi tassi di crescita di piante come metodi più complicati. Tuttavia questi sistemi di distribuzione dell’acqua possono ostruirsi con scarti solidi del pesce che dovrebbero essere eliminati periodicamente. Può altresì essere usato un metodo chiamato flood-e-drain noto anche come flusso e riflusso, laddove un sistema di tubazioni e un sifone a campana (autosifone) o un sistema temporizzato innondano prima il medium inerte e, una volta raggiunta una certa quota dell’acqua, lo svuotano completamente. Questa alternanza tra inondazioni e drenaggio assicura che le piante abbiano sempre sostanze fresche e adeguato flusso d’aria nella zona radicale. Inoltre in questo modo si tengono sempre elevati i livelli di ossigeno per le piante e batteri. Infine si assicura che vi sia in ogni momento un sufficiente livello di umidità è nel letto in modo tale che i batteri possano prosperare nelle condizioni ottimali.
Di solito, questi sistemi attraversano un ciclo completo 1-2 volte ogni ora, ma alcuni sistemi di successo rinnovano il ciclo solo 3-4 volte al giorno.

I disegni di sistemi flood and drain possono risultare un po’ ostici per chi è alle prime armi, questa pubblicazione discute brevemente di due metodi comunemente impiegati per il flusso e riflusso in un letto di crescita, anche se vi sono altri metodi, come il sifone loop, e sono oggetto di studi attuali.
Sifone a campana
Il sifone campana è un tipo di autosifone che sfrutta alcune leggi fisiche dell’idrodinamica
e permette al letto di crescita di inondarsi e di scaricarsi automaticamente e periodicamente senza timer (Figura 4.58).

4.58 L’azione, i tempi e il successo finale del sifone dipendono portata dell’acqua nel letto, che deve essere costante. I sifoni campana possono tuttavia essere complicati da innescare e richiedono attenzione.
Dinamica dei flussi idrici
L’acqua che scorre in ciascun letto di crescita deve avere una portata costante. Come l’acqua che riempie il growbed raggiunge la sommità del tubo di livello e comincia a gocciolare attraverso il tubo verso il pozzetto, il restringimento della stand pipe fa aumentare la velocità dell’acqua che crea un risucchio che favorisce l’uscita dell’acqua dal growbed ciò ad una velocità molto superiore a quella d’ingresso fino al completo svuotamento del contenitore. Quando il contenitore è vuoto nel sifone entra l’aria e il sifone si arresta immediatamente, l’acqua può allora ricominciare a riempire il contenitore ripetere l’intero ciclo di nuovo, in continuazione. 

Si veda la sezione bibliografia alla fine di questa pubblicazione per ulteriori informazioni su sifoni campana.

Meccanismo a timer
Questo metodo di irrigazione flood and drain si basa su un timer sulla pompa dell’acqua
per controllare l’inondazione periodica e scarico (Figura 4.59).

4.58 Il vantaggio di questo metodo è che non vi è alcun sifone automatico, che può essere laborioso da calibrare. Tuttavia, presenta lo svantaggio di una ridotta circolazione di acqua e una minore aerazione. Questo metodo è meno appropriato in situazioni di stoccaggio ad alta densità e richiede particolare attenzione per fornire aerazione supplementare ai  pesci.
Dinamica dei flussi idrici
L’acqua scorre nel growbed, inondandolo fino a quando raggiunge la cima del tubo. L’acqua poi drena attraverso questo tubo e giù nel pozzetto (sump). Il tubo è di diametro sufficiente per drenare tutta l’acqua affluisce. In fondo al tubo c‘è un piccolo foro, diametro 6-12 mm insufficiente per drenare tutta l’acqua in entrata e, pertanto, anche se l’acqua entra nel piccolo buchino, il growbed continua a inondarsi fino raggiunge la sommità della stand pipe. Ad un certo punto il letto sarà pieno, il timer interrompe l’alimentazione alla pompa dell’acqua e l‘acqua growbed continuerà fluire attraverso il piccolo foro alla base della stand pipe, fino a drenare completamente il medium.
Quando riprenderà l’alimentazione alla pompa dell’acqua e il growbed verrà di nuovo riempito con acqua fresca. È molto importante che l’acqua fresca che entra nel growbed sia maggiore dell’acqua che fluisce attraverso la piccola uscita alla base del tubo così che il letto posso svuotarsi e bagnarsi in continuazione. La lungezza dei cicli di  inondazione e i drenaggio sono determinati  dalle dimensioni del growbed, dalla portata d’acqua in ingresso e dal diametro del foro di gocciolamento in uscita alla base della stand pipe.
Portata in ingresso.
Per assicurare un’adeguata filtrazione, l’intero volume della vasca dei pesci dovrebbe essere pompato attraverso i growbed ogni ora. Infine, una buona manutenzione periodica dei tubi di scarico assicura il perfetto funzionamento del sistema.
I materiali utilizzati per il metodo timer sono i seguenti: un tubo, diametro 2,5 cm, di altezza di 23 cm che presenta un foro gocciolante alla base, 6-12 mm di diametro a 2,5 cm dal fondo; un supporto di guardia del diametro 11 centimetri e 32 cm di altezza, che circonda il tubo per evitare che il medium inerte vada ad intasare il tubo di scarico e un timer che controlla la pompa, calibrato in modo tale che il flusso dell’acqua sia superiore alla capacità di scarico del tubo.

4.4 Nutrient Film Technique (NFT)

Il NFT è un metodo idroponico che utilizza tubi orizzontali ciascuno con una ridotta quantità d’acqua in circolazione ricca di sostanze nutritive. L’acqua del sistema acquaponico scorre  attraverso la canalizzazione (Figura).

4.60 nftLe piante collocate all’interno fori nella parte superiore dei tubi sono in grado di utilizzare questa sottile pellicola di acqua ricca di sostanze nutritive.
Sia la NFT e DWC sono metodi diffusi nell’acquaponica commerciale in quanto entrambi sono finanziariamente remunerativi, rispetto ai growbed che utilizzano un medium inerte, quando cresce la scala degli impianti (Figura).

4.61

Cespi di lattuga in un impianto commerciale

Questa tecnica ha un tasso di evaporazione molto basso perché l’acqua è completamente al riparo dal sole, tuttavia è molto più complessa e costosa rispetto ai letti riempiti di medium inerte e potrebbe non essere appropriata in luoghi con uno sbocco inadeguato ai mercati. Al contrario si presta bene ad applicazioni urbane, soprattutto quando si utilizza lo spazio in altezza o vi sono delle limitazioni di peso degli impianti.
A prescindere dai diversi approcci e dai diversi contesti in cui applicare i vari metodi la maggiore differenza  con la tecnica del medium inerte è il metodo di filtrazione che entrambe le tecniche, NFT e DWC, devono utilizzare. Il testo che segue descrive le esigenze di una filtrazione più accurata richiesta dai sistemi NFT e DWC in dettaglio. Successivamente i metodi e NFT e DWC verranno discussi singolarmente.
La trattazione generale di questa sezione inizia con la dinamica del flusso idrico, ovvero come l’acqua si muove attraverso il sistema. Poi verranno discussi i metodi di filtrazione, infine verranno fornite specifiche linee guida per l’impianto con un sistema NFT.
4.4.1 dinamica del flusso idrico
L’acqua scorre per gravità dal serbatoio di pesce, attraverso il filtro meccanico ed   un biofiltro che svolge al tempo stesso la funzione di pozzetto (sump). Da quest’ultimo, l’acqua viene pompata in due direzioni attraverso un raccordo a “Y” e saracinesche: una parte viene torna direttamente alla vasca dei pesci la restante parte dell’acqua si dirige in un collettore che la distribuisce attraverso i tubi NFT. L’acqua scorre, sempre per gravità, attraverso i tubi di coltivazione dove si trovano le piante e all’uscita viene restituita alla vasca dei pesci.
L’acqua che entra nella vasca dei pesci fa sì che questo tracimi attraverso un “troppo pieno” verso l’impianto di filtraggio pronta a riprendere così il ciclo.
Il percorso quì descritto è chiamato è chiamato un motivo “Figura a 8” perché del percorso dell’acqua si sviluppa pressocché tutto in piano utilizzando una sola pompa. Non è necessario posizionare un pozzetto più in basso rispetto al resto dell’impianto, è possibile in questo modo installare coltivazioni con questa tecnica su pavimenti esistenti o sui tetti di cemento. Tutti i componenti sono allo stesso livello di lavoro per l’agricoltore, senza che questi debba chinarsi o utilizzare scale. Inoltre, il design utilizza pienamente la lo spazio del contenitore IBC (cisternetta) per garantire un adeguato spazio per il pesce. Uno svantaggio è che la combinazione pozzetto/biofiltro opera diluendo la concentrazione di nutrienti infatti solo una parte dell’acqua che raggiunge i tubi di coltivazione, l’altra parte ritorna al pesce prima che sia stata completamente spogliata di nutrienti. Tuttavia, la diluizione viene gestita controllando il flusso bidirezionale e ciò ha poco effetto sull’efficacia di questo sistema alla luce delle prestazioni erogate. Generalmente, la pompa riporta 80 percento dell’acqua alle vasche dei pesce e il restante 20 per cento è destinato ai letti o canali di produzione, tutto questo può essere controllato con la valvola.

4.4.2 filtrazione meccanica e biologica
Una filtrazione dedicata è di fondamentale importanza sia nei sistemi NFT che in quelli DWC. Mentre il medium inerte nella tecnica con il growbed funge biofiltro e da filtro meccanico, le tecniche NFT e DWC non hanno questo vantaggio. Pertanto, entrambi i tipi di filtri devono essere costruiti appositamente: in primo luogo, una trappola fisica per catturare i rifiuti solidi e quindi un filtro biologico per la nitrificazione. Come accennato nel paragrafo 4.3, ci sono molti tipi di filtri meccanici i sistemi  NFT e DWC richiedono quelli nella fascia alta di efficienza. I disegni che verranno descritti nell’appendice 8 utilizzano un filtro meccanico a vortice per intrappolare i rifiuti di particolato, con sfiato periodico dei solidi catturati. All’uscita dal filtro a vortice, l’acqua passa attraverso uno schermo aggiuntivo di maglie per intrappolare qualsiasi resto solido e poi raggiunge biofiltro. Il biofiltro è ben ossigenato con pietre che diffondono aria e contiene un supporto adatto alla biofiltrazione, solitamente Bioballs® altri supporti di materiale plastico o tappi di bottiglia, che aiutano i batteri nitrificanti a trasformare trasformano i rifiuti disciolti. Con insufficiente filtrazione, sia le unità NFT che quelle DWC si intaserebbero, diventerebbero anossiche e offrirebbero a piante e pesci le condizioni per una crescita solo stentata.
4.4.3 Tubi di coltivazione NFT costruzione e messa a dimora
Dopo i metodi di filtrazione illustrati in precedenza i sistemi  NFT prevedono l’uso di tubi in plastica disposti orizzontalmente per coltivare gli ortaggi (Figura).

4.62

Lattuga in crescita in tubi quadrati con il sistema NFT

Qualora fosse possibile sarebbe meglio utilizzare i tubi di sezione rettangolare con larghezza superiore all’altezza, che rappresentano lo standard tra i coltivatori idroponici. La ragione è che con questo tipo di tubi la superfice del film di acqua che colpisce le radici è più grande e favorisce l’assorbimento dei nutrienti e dunque la crescita delle piante. Uno
dei vantaggi del sistema NFT è che i tubi possono essere organizzati in molti modi, anche allo scopo di fare uso degli spazi verticali: muri, recinzioni e balconi (Figura).

4.63

Tubi di coltivazione NFT organizzati verticalmente


L’acqua viene pompata dal biofiltro in egual misura in ogni tubo idroponica con un piccolo
flusso crei una pellicola superficiale che scorre lungo il fondo ricca di sostanze nutritive. I tubi di coltivazione posseggono una serie di fori lungo la parte  superiore del tubo in cui sono collocate le piante. Come le piante iniziano a consumare il rivolo d’acqua ricco di sostanze nutritive, cominciano a sviluppare gli apparati radicali all’interno dei tubi di coltivazione. Al stesso tempo, gli steli e le foglie crescono all’esterno dei tubi. La pellicola superficiale di acqua nella la parte inferiore di ciascun tubo assicura che le radici
ricevano grandi quantità di ossigeno dunque l’umidità e nutrizione. Mantenere un flusso superficiale permette alle radici di avere una superficie di scambio d’aria più grande. Il flusso d’acqua per ciascun tubo di coltivazione deve essere maggiore di 1-2 litri / min. La portata viene controllata dalla valvola a Y, tutto il flusso di acqua in eccesso restituito al serbatoio di pesce.
Tubi di coltivazione: forma e dimensione
E’ consigliabile scegliere un tubo con il diametro ottimale per i tipi di piante coltivate. I tubi con una sezione quadrata sono i migliori, ma tubi tondi sono più comuni e assolutamente accettabili. Per i più grandi ortaggi a frutto, sono necessari tubi del diametro 11 centimetri mentre per le verdure a foglia verde e di piccole dimensioni solo con piccole masse di radici e a rapida crescita sono necessari tubi con un diametro di 7,5 cm. Per la policoltura su piccola scala (in in cui crescano molti tipi di verdure) devono essere utilizzati tubi di diametro 11 cm  (Figura).

4.64

Diversi tubi di coltivazione che mostrano l’intervallo dei buchi per le piante

Questo evita limitazioni nella scelta del vegetale perché le piantine possono sempre essere coltivate nei tubi più ampi, anche si perde nella possibilità di elevare la densità di impianto. Piante con ampi apparati radicali, tra i quali pomodori e la menta, sono in grado di intasare i tubi più piccoli e causare straripamenti e perdite d’acqua. E’ pertanto necessario essere particolarmente consapevoli che potrebbero intasarsi anche tubi di grandi dimensioni.
La lunghezza del tubo di coltivazione può essere ovunque tra 1 e 12 m. In tubi di lunghezza superiore a 12 metri, possono verificarsi carenze nutrizionali  verso l’estremità dei tubi perché le prime piante hanno già assorbito le sostanze nutritive. Una pendenza di circa 1 cm  per  ogni metro di lunghezza del tubo è necessaria  per assicurarsi che l’acqua scorra attraverso il tubo con facilità. La pendenza viene controllata utilizzando spessori (cunei).
Sono consigliati  tubi in PVC perché di solito sono  i più comunemente disponibili e sono economici. Devono essere utilizzati tubi bianchi perchè il colore riflette i raggi del sole, mantenendo così la temperatura dell’acqua all’interno più fresca. In alternativa sono raccomandati, tubi idroponici quadrati o rettangolari con dimensioni 10 cm larghezza x 7 cm di altezza. I tubi idroponici professionali per i coltivatori commerciali sono in genere questa forma.

Piantare all’interno dei tubi di coltivazione
I fori nel tubo idroponico dovrebbero essere 7-9 cm di diametro e dovrebbero corrispondere alle dimensioni dei contenitori per la coltivazione disponibili. Ci dovrebbe essere un minimo di 21 cm tra il centro di ogni foro per consentire un adeguato spazio di impianto per verdure a foglia verde e verdure più grandi. Ogni piantina viene inserita in una tazza di rete di plastica, che è poi a sua volta inserito all’interno del tubo di coltivazione. Ciò fornisce supporto fisico per la pianta. Le tazze di rete sono piene generalmente del medium utilizzato per le colture idroponiche (ghiaia vulcanica, lana di roccia o di Leca) intorno alla piantina. Per le insalate se lo si desidera, può essere posizionato un tubo di PVC che poggia all’interno della tazza di rete di 5 cm di una lunghezza di 5-10 cm   per fornire ulteriore equilibrio e sostegno alla pianta.

Istruzioni dettagliate impianto saranno contenute nell’appendice 8.
Se tazze in rete di plastica non sono disponibili o sono troppo costose, è possibile utilizzare normali bicchieri di plastica. Seguire la tecnica di impianto, come indicato nel paragrafo precedente avendo cura di praticare molti buchi nel bicchiere di plastica in modo che le radici abbiano molti punti di contatto con il tubo di coltivazione. Per i coltivatori che ne abbiano la possibilità è possibile utilizzare supporti di schiuma agricola per sostenere le piante all’interno del tubo di coltivazione. Se nessuna di queste opzioni è disponibile o desiderata, è possibile trapiantare direttamente le piantine nei tubi, in particolare tubi rettangolari (Figura). 4.67Le radici delle piante possono essere accuratamente risciacquate per eliminare le tracce del supporto di germinazione in modo tale da non sporcare minimamente l’acqua, in alternativa piantine possono essere trapiantate con il loro supporto di germinazione, che che ha il vantaggio di non creare un stress alle piante. In ogni caso è necassario avere cura che le radici possono toccare il flusso di acqua sul fondo del tubo. Questo farà sì che le giovani piantine non si disidratino. In alternativa, possono essere aggiunti stoppini che “peschino” nel flusso d’acqua. Inoltre, è consigliabile innaffiare le piantine con l’acqua del sistema acquaponico una settimana prima loro trapianto, questo aiuterà a mitigare lo stress da trapianto perchè le piante si abitueranno meglio alla nuova acqua.


Tecnica 4.5 Deep Water Culture
Il metodo comporta la sospensione delle piante nell’acqua, facendole galleggiare, con le radici fluttuanti, su lastre di polistirene (Figure).

4.68

Schema di una sistema DWC che utilizza un growbed di medium inerte come filtro

4.69

Schema di un sistema DWC con filtri fisico e biologico

Questo metodo è il più comune per le grandi acquaponiche di tipo commerciale che producono una coltura specifica (tipicamente lattuga, insalata a cescpo o basilico, figura),

4.70

Un grande impianto DWC

ed è più adatto per l’automazione. Su una piccola scala, questa tecnica è più complicata di growbed con medium inerte e potrebbe non essere adatto per alcune località, in particolare quando ci sia un limitato accesso ai materiali.
4.5.1 dinamica del flusso idrico
La dinamica del flusso idrico in un impianto DWC è quasi identica a quella di un impianto NFT. L’acqua scorre per gravità dalla vasca del pesce, attraverso il filtro meccanico e nella combinazione biofiltro / pozzetto. Dal pozzetto, l’acqua viene pompata in due direzioni attraverso un connettore a“Y”e valvole. Una parte dell’acqua viene pompata direttamente alla vasca dei pesci, il resto viene mandata nel collettore, che distribuisce in modo uguale l’acqua attraverso i canali. L’acqua scorre, sempre per gravità, attraverso i canali di coltivazione dove sono situati gli impianti e esce dalla parte opposta. All’uscita dai canali l’acqua viene restituita biofiltro / pozzetto, da dove viene pompata ancora sia nella vasca del pesce o nei canali. L’acqua che entra nel serbatoio di pesce fa sì che la vasca del pesce trabocchi attraverso il tubo di uscita del troppo pieno e di nuovo nel filtro meccanico, completando così il ciclo.
Questa configurazione “Figura a 8” descrive il percorso dell’acqua già visto visto nel sistema NFT, l’acqua scorre attraverso il filtro meccanico e biofiltro prima di essere pompato di nuovo alla vasca dei pesci e nei canali ove vi sono le piante. A differenza del NFT dove nutrienti nel rivolo (film) di acqua che scorre a livello radice si esauriscono rapidamente, nel DWC il grande volume di acqua contenuta nei canali consente alla notevole quantità di sostanze nutritive di essere utilizzati da piante. Tale disponibilità di nutrienti potrebbe anche suggerire diversa progettazione dei sistemi, utilizzando una configurazione “a cascata” con un solo ingresso ad una serie di tubi perché l’aumento del flusso dell’acqua aiuterebbe le radici per accedere a un flusso maggiore di nutrienti.
Nel sistema DWC mostrato nel primo dei due schemi riportato nelle figure sopra, l’acqua viene pompata alle vasche di coltivazione che hanno lastre di polistirene galleggiano sul piano di appoggio della pianta. La portata dell’acqua in ingresso ogni canale è relativamente bassa, in generale, ogni vasca trattiene l’acqua per  1-4 ore. I tempo di ritenzione è un concetto simile a tasso di ricambio, e si riferisce alla quantità di tempo necessario per sostituire tutta l’acqua in un recipiente. Per esempio, se il volume d’acqua di una vasca è 600 litri e la portata dell’acqua in ingresso al contenitore è 300 litri / h, il tempo di ritenzione è 2 ore (600 litri ÷ 300 litri / h).

4.5.2 filtrazione meccanica e biologica
Filtrazione meccanica e biologica in unità DWC è la stessa in unità che NFT ed è descritta nella sezione 4.4.2.
4.5.3 Vasche o canali di coltivazione DWC: costruzione e messa a dimora delle piantine.
I canali di coltivazione possono essere di lunghezza variabile, da uno a decine di metri (Figura).

4.71

Vasca di coltivazione e radici fluttuanti

In generale, la loro lunghezza non è un problema, come era nella tecnica NFT, perché il grande volume di acqua consente in ogni caso un adeguato apporto di sostanze nutritive. Ottimale nutrizione delle piante nei canali molto lunghi dovrebbe in ogni caso essere sempre supportata da un’adeguato afflusso di acqua e dalla riossigenazione per garantire che i nutrienti non si esauriscano e che le radici possano respirare. Per quanto riguarda la larghezza è generalmente consigliabile usare come standard la larghezza di un foglio di polistirolo, ma può essere multipla di questo. Tuttavia, canali più stretti assicurano una velocità dell’acqua superiore che può beneficamente irrorare le radici con flussi più grandi di nutrienti. La scelta di larghezza dovrebbe anche tenere in considerazione l’accessibilità da parte dell’operatore. La profondità consigliata è di 30 cm per permettere di adeguato spazio alle radici di ogni pianta. Così come per le vasche dei pesci, i canali possono essere realizzati in qualsiasi materiale resistente e inerte che può contenere l’acqua. Per le unità di piccole dimensioni, materiali diffusi sono contenitori IBC (cisternette), contenitori di plastica o vetroresina. Canali molto più grandi possono essere costruiti utilizzando lunghezze di legno o blocchi di cemento rivestiti con teli impermeabili alimentari.
In caso di utilizzo di calcestruzzo, assicurarsi che sia sigillato con un materiale impermeabile non tossico, per evitare la lisciviazione dal cemento nell’acqua del sistema di potenziali minerali tossici.
Come accennato in precedenza, il tempo di ritenzione per ogni canale in una unità è 1-4 ore, indipendentemente dalle dimensioni effettive canale. Ciò consente un’adeguata rifornimento dei nutrienti in ogni canale, anche se il volume di acqua e la quantità di nutrienti nei canali profondi è sufficiente per nutrire le piante per periodi più lunghi. La crescita delle piante riesce a trarre beneficio da flussi più veloci dell’acqua, perché le radici saranno colpite da molte più di ioni; mentre i flussi più lenti e quasi acqua stagnante avrebbe un impatto negativo sulla crescita delle piante.
L’aerazione per i sistemi DWC è di vitale importanza. In un canale densamente coltivato, la richiesta di ossigeno per piante potrebbe causare la caduta deilivelli di DO al di sotto del minimo. Qualsiasi decomposizione di solidi rifiuti presenti nel canale aggraverebbe il problema, diminuendo ulteriormente DO.
Così, è importante installare un sistema di aerazione. Il metodo più semplice è quello di posizionare diversi piccole pietre per la diffusione dell’aria nei canali (Figura). 

4.72

Effetti di una pietra di areazione in un sistema DWC

La pietra d’areazione dovrebbe rilasciare circa 4 litri di aria al minuto, ed essere collocata ogni 2-4 m2 di superficie del canale. Inoltre dei Sifoni Venturi (si veda la Sezione 4.2.5) possono essere aggiunti ai tubi di afflusso dell’acqua per aerare l’acqua nel momento in cui entra nel canale. Infine nel sistema DWC può essere messo in pratica il metodo di Kratky (Figura)  lasciando uno spazio di 3-4 cm tra il polistirolo e il pelo dell’acqua all’interno del canale. 4.73Questo consente la circolazione dell’aria intorno alla parte superiore delle radici delle piante eliminando la necessità di pietre dell’aria nel canale perchè vi è una sufficiente quantità di ossigeno nell’aria dell’intercapendine per le radici. Un altro vantaggio di questo metodo è quello di evitare il contatto diretto del fusto della pianta con acqua, che riduce i rischi di malattie delle piante nella la zona del colletto. Inoltre, la maggiore ventilazione ha come come risultato quello della dissipazione del calore dall’acqua, l’ideale in climi caldi. Non aggiungere i pesci nei canali che potrebbero mangiare le radici delle piante, ad esempio pesci erbivori, come tilapia e carpe. Tuttavia, qualche piccolo carnivoro specie di pesci, come pesci rossi, Molly, pesci mangiatori di zanzare, possono essere utilizzati con successo per gestire le larve di zanzara che possono diventare un enorme fastidio per gli operatori e i vicini di casa in alcune aree.
I fogli di polistirolo devono avere un certo numero di fori per adattarsi ai vasetti di rete (o cubi spugna) utilizzati per sostenere ogni impianto (Figura). 

4.74

La quantità e la posizione dei fori è dettata dal tipo di verdura e dalla distanza desiderata tra le piante, le piante più piccole possono essere posizionate più da vicino. L’appendice 8 include dettagli specifici e utili suggerimenti su come praticare i fori. Le piantine possono essere coltivare in un impianto dedicato (vivaio, vedi Sezione 8.3) in piccoli appezzamenti di di terreno o una  coltura fuori suolo. Una volta che le piantine sono abbastanza grandi per essere gestite, possono essere trasferite nei supporti di rete e sistemate nel sistema DWC (Figura).

5. I batteri nell'Acquaponica

I batteri sono un aspetto cruciale e fondamentale dell’acquaponica, servono come collegamento tra i rifiuti del pesce e il fertilizzante per le piante. Questo motore biologico rimuove i rifiuti tossici, trasformandoli in elementi nutritivi accessibili. Nel capitolo 2 si è discusso il ciclo dell’azoto, in particolare il ruolo fondamentale dei batteri nitrificanti e si sono delineati i parametri essenziali per il mantenimento di una colonia sana. Il capitolo 4 ha trattato gli aspetti di materiali biofiltranti che ospitano questi stessi batteri. Questo breve capitolo è una revisione sui batteri, inclusi i dettagli dei più importanti gruppi batterici. L’attività batterica eterotrofa è discussa in termini del suo ruolo nella mineralizzazione dei rifiuti solidi provvenienti dai pesci. Sono anche trattati i batteri indesiderati tra cui: i batteri denitrificanti, batteri e agenti patogeni solfato-riduttori. Infine, i cicli batterici sono affrontati per quanto riguarda la creazione di un nuovo sistema di acquaponica.

5.1 I BATTERI NITRIFICANTI E I BIOFILTRI

Nel capitolo 2 si è discusso il ruolo vitale dei batteri nitrificanti per quanto riguarda il processo dell’acquaponica in generale. I batteri nitrificanti convertono i rifiuti del pesce, che entra nel sistema principalmente come ammoniaca, in nitrato, che è un fertilizzante per le piante (Figura 5.1).

5.1

Questo è un processo in due fasi e due gruppi separati di batteri nitrificanti sono coinvolti. Il primo passo è la conversione di ammoniaca in nitrito, ad opera dai batteri ammoniaca ossidanti (AOB). Questi batteri sono spesso indicati con il nome del genere del gruppo più comune, i Nitrosomonas. Il secondo passo è la conversione il nitrito in nitrato ad opera dei batteri nitriti ossidanti (NOB). Questi sono comunemente indicati con il nome del genere del gruppo più comune, il Nitrobacter. Ci sono molte specie all’interno di questi gruppi, ma per gli scopi di questa pubblicazione, le differenze individuali non sono importanti, ed è più utile considerare il gruppo nel suo complesso. Il processo di nitrificazione si verifica come segue:
– 1) batteri AOB convertono l’ammoniaca (NH3) in nitriti (NO2)
– 2) batteri NOB quindi convertono il nitrito (NO2) in nitrati (NO3)
Il processo di nitrificazione e, di conseguenza, una colonia batterica sana è essenziale per un sistema di acquaponica funzionante. I batteri nitrificanti sono relativamente lenti a riprodurre e stabilire colonie, questo processo può richiedere giorni e a volte settimane, quindi la pazienza dell’agricoltore è uno dei parametri di gestione più importanti quando si stabilisce un nuovo sistema di acquaponica. Molti acquari e sistemi di acquaponica hanno fallito perché si sono aggiunti troppi pesci prima che la colonia di batteri si fosse completamente sviluppata. Ci sono diversi altri parametri chiave per sostenere i batteri nitrificanti. Generalmente i batteri richiedono un ambiente spazioso e buio per poter essere in grado di colonizzare, una buona qualità dell’acqua, un’alimentazione adeguata e ossigeno. Spesso, i batteri nitrificanti formano una melma, di colore marrone chiaro o beige sul biofiltro e hanno un odore caratteristico che è difficile da descrivere, ma non puzza particolarmente questo è un problema perché potrebbe indicare altri microrganismi.

5.1.1 AMBIENTE SPAZIOSO

Un biofiltro con una elevata area superficiale specifica (SSA) è ottimale per sviluppare vaste colonie di batteri nitrificanti. SSA è un rapporto che definisce la superficie esposta di un dato volume di supporto, ed è espressa in metri quadrati per metri cubi (m2/m3). In generale, più le particelle del materiale del biofiltro sono piccole e porose, tanto maggiore è la superficie disponibile per la colonizzazione da parte dei batteri. Ciò si traduce in una biofiltrazione più efficiente. Ci sono molti materiali utilizzati nell’acquaponica, sia come substrati di coltivazione che di biofiltrazione, come ad esempio ghiaia vulcanica, argilla espansa, biofiltri sferici di plastica e le radici delle piante. Il tufo vulcanico e Bioballs® considerati in questo manuale hanno, rispettivamente, 300 m2/m3 e 600 m2/m3, che è un adeguato SSA per consentire ai batteri di prosperare. Ulteriori caratteristiche e SSA dei diversi materiali utilizzati in acquaponica sono riassunti nella tabella 4.1 e appendice 4. Se il materiale del biofiltro non è ottimale e ha una superficie inferiore rapportata al volume, bisognerebbe aumentare le dimensioni del biofiltro. Un biofiltro di grandi dimensioni non può danneggiare un sistema di acquaponica, ma biofiltri troppo grandi aggiungono spese inutili, ma vero è che l’eccessiva capacità di biofiltrazione ha salvato molti sistemi dal collasso.

5.1.2 pH DELL’ACQUA

I batteri nitrificanti si sviluppano in maniera adeguata ad intervalli di pH tra 6 e 8,5. Ma generalmente, preferisono i valori di pH più elevati, il gruppo Nitrosomonas si adattano meglio ad un pH tra 7,2 e 7,8 e il gruppo Nitrobacter un pH compreso tra 7,2 e 8,2. Tuttavia, il pH adatto al sistema di acquaponica è tra 6 e 7, ovvero un compromesso tra le diverse esigenze degli organismi presenti in questo ecosistema. I batteri nitrificanti si sviluppano ottimamente all’interno di questa gamma, un ridimensionamento dell’attività batterica può essere compensata con un biofiltro più grande.

5.1.3 TEMPERATURA DELL’ACQUA

L’intervallo di temperatura ottimale per i batteri nitrificanti è di 17-34 ° C, questi valori incoraggiano la crescita e la produttività. Se la temperatura dell’acqua scende al di sotto di questo intervallo, la produttività dei batteri tenderà a diminuire. In particolare, il gruppo Nitrobacter è meno tollerante a temperature inferiori, per questo durante i periodi più freddi i valori di nitrito devono essere controllati più attentamente per evitare accumuli nocivi.

5.1.4 OSSIGENO DISCIOLTO
I batteri nitrificanti necessitano di adeguati livelli di O2 in acqua in ogni momento per crescere in modo sano e mantenere elevati livelli di produttività. La nitrificazione è una reazione di riduzione/ossidazione (redox), dove i batteri traggono l’energia per vivere quando l’ossigeno si combina con l’azoto. Livelli ottimali di O2 sono 4-8 mg/l, ed è anche il livello richiesto per i pesci e le piante. La nitrificazione non si verifica se la concentrazione di O2 scende al di sotto di 2 mg/l. Per garantire un’adeguata biofiltrazione bisogna creare la possibilità di aerazione nel biofiltro, sia attraverso cicli inondazioni e scarico dell’acqua nel substrato (è questo il caso in cui si utilizza il sistema flood and drain nei letti di crescita di argilla espansa), sia inserendo pietre che introducono, dividendola in bollicine, aria dagli areatori nei biofiltri esterni oppure ancora facendo ruscellare l’acqua di ritorno alla sump.

5.1.5 RAGGI UV
I batteri nitrificanti sono fotosensibili fino a quando stabiliscono una colonia solidamente, ma la luce solare può causare notevoli danni al biofiltro. I materiali del substrato già proteggono i batteri da sole; ma se si utilizza un biofiltro esterno, assicuratevi di tenerlo ombreggiato dalla luce solare diretta.

5.1.6 MONITORAGGIO DELL’ATTIVITÀ BATTERICA
Se tutti questi cinque parametri sono rispettati, si può ritenere che i batteri siano presenti e compiano la loro funzione. Detto questo, i batteri sono così importanti per l’acquaponica che vale la pena conoscere la salute generale dei batteri in ogni momento. I batteri sono organismi microscopici, ed è impossibile vederli senza microscopio, esite un metodo semplice per monitorare la funzione batterica; facendo dei test per l’ammoniaca, nitriti e nitrati si possono ottenere informazioni sullo stato della colonia batterica. Ammoniaca e nitriti dovrebbero sempre essere 0,1 mg / litro in un sitema di acquaponica funzionante ed equilibrato. Se uno dei due è rilevabile, questo indica un problema con i batteri nitrificanti. Ci sono due possibili ragioni comuni per questo si verifichi. Innanzitutto, il biofiltro è troppo piccolo per la quantità di pesci e mangime. Pertanto, vi è uno squilibrio e vi sono troppi pesci. Per sistemare il problema bisognerebbe aumentare la dimensione del biofiltro o ridurre il numero di pesci, o agire modificando il regime di alimentazione dei pesci. A volte, questo problema può verificarsi quando il sistema è inizialmente equilibrato e i pesci devono ancora crescere, ma a poco a poco si crea un disequilibrato in concomitanza con la crescita del pesce e l’aumento del regime alimentare eseendo le stesse le dimensioni del biofiltro. A volte si presenta il problema se il sistema è equilibrato in dimensioni, ma sono i batteri stessi che non si adattano all’ambiente adeguatamente. Questo potrebbe indicare un problema nella qualità dell’acqua, e ciascun parametro citato sopra deve essere controllato. Spesso, questo può verificarsi durante la stagione invernale quando la temperatura dell’acqua comincia a scendere e l’attività batterica rallenta.

5.2 BATTERI ETEROTROFI E MINERALIZZAZIONE
C’è un altro gruppo importante di batteri, così come altri microrganismi, coinvolti nell’acquaponica. Questo gruppo di batteri è generalmente chiamato il gruppo di batteri eterotrofi. Questi batteri utilizzano carbonio organico come fonte di cibo e sono principalmente coinvolti nella decomposizione dei solidi espulsi dai pesci e residui vegetali. La maggior parte dei pesci assimilano solo il 30-40 per cento del cibo che mangiano, il che significa che il 60-70 per cento di ciò che mangiano è rilasciato come scarto. Di questo scarto il 50-70 per cento è dissolto disperso come ammoniaca. Tuttavia, i rifiuti che rimangono sono un mix organico contenente proteine, carboidrati, grassi, vitamine e minerali. I batteri eterotrofi metabolizzano questi rifiuti solidi in un processo chiamato mineralizzazione, che rende micronutrienti essenziali disponibile per le piante in acquaponica (figura 5.2).5.2
Questi batteri eterotrofi, così come alcuni funghi presenti in natura, aiutano la decomposizione della parte solida degli scarti organici dei pesci. In tal modo, rilasciano i nutrienti altrimenti bloccati nei rifiuti solidi in acqua. Questo processo di mineralizzazione è essenziale perché le piante non possono assumere le sostanze nutritive in forma solida. I rifiuti organici devono essere suddivisi in molecole semplici per essere assorbiti dalle radici delle piante. I batteri eterotrofi si nutrono di qualsiasi forma di materiale organico, come i rifiuti organici solidi del pesce, il cibo per pesci non mangiato, piante e foglie morte, persino batteri morti. Ci sono molte fonti di cibo disponibili per questi batteri in un sistema di acquaponica.
I batteri eterotrofi richiedono condizioni di crescita simili a batteri nitrificanti soprattutto in alti livelli di DO. I batteri eterotrofi colonizzano tutti le componenti del sistema, ma sono particolarmente concentrati dove si accumulano i rifiuti solidi. Batteri eterotrofi crescono molto più velocemente rispetto ai batteri nitrificanti, riproducendosi nel giro di ore anziché giorni. Nei letti di crescita, i rifiuti si accumulano sul fondo, essendo un area permanentemente umida, molti batteri eterotrofi si trovano qui. In altri sistemi, le principali colonie si trovano sui filtri, sui separatori e nei canali. La mineralizzazione è importante nell’acquaponica perché rilascia vari micronutrienti che sono necessari per la crescita delle piante. Senza il processo di mineralizzazione, alcune piante potrebbero sperimentare carenze nutrizionali e avrebbero bisogno di fertilizzanti supplementari.
I batteri eterotrofi sono aiutati nella decomposizione dei rifiuti solidi da una comunità di altri organismi come lombrichi, isopodi, anfipodi, larve e altri piccoli animali che possono essere trovati in sistemi di acquaponica, in particolare nell’ambito dei letti di crescita. Questi organismi lavorano in simbiosi con i batteri per decomporre i rifiuti solidi, la presenza di queste comunita può impedire l’accumulo di rifiuti solidi.

5.3.3 I BATTERI PATOGENI
Un ultimo gruppo di batteri indesiderati sono quelli che causano malattie nelle piante, nei pesci e gli esseri umani. Queste malattie sono trattate separatamente in altre parti di questa pubblicazione, nei Capitoli 6 e 7 discuteremo, rispettivamente, di impianti e malattie che colpiscono i pesci, mentre nel Capitolo 8.6 si discuterà la sicurezza delle persone. In generale, è importante che ci siano buone pratiche agricole che mitigano e minimizzano il rischio di malattie batteriche all’interno dei sistemi di acquaponica. Bisogna impedire agli agenti patogeni di entrare nel sistema: garantendo una buona igiene dei lavoratori; impedendo a roditori di defecare nel sistema; mantenendo mammiferi selvatici (cani e gatti) a distanza dai sistemi di acquaponica; evitando di usare l’acqua contaminata; ed essendo a conoscenza del fatto che qualsiasi mangime vivo può essere un vettore per introdurre microrganismi estranei nel sistema. E ‘particolarmente importante non usare acqua piovana raccolta dai tetti con le feci di uccelli a meno che l’acqua sia prima trattata. Il rischio maggiore di animali a sangue caldo è l’introduzione di Escherichia coli mentre gli uccelli spesso portano Salmonella; altri pericolosi batteri possono entrare nel sistema con feci animali. In secondo luogo, dopo la prevenzione, non bisogna permettere all’acqua dell’acquaponica di entrare in contatto con le foglie delle piante. Questo impedisce la contaminazione con malattie per le piante presenti nel sistema nonché la potenziale contaminazione delle acque dei pesci di allevamento con fini alimentari, soprattutto se il prodotto deve essere consumato crudo. Bisogna lavare sempre la verdura prima del consumo. In generale, il buon senso e la pulizia sono le migliori protezioni contro le malattie nell’acquaponica. Altre fonti di sicurezza degli alimenti nell’ambito dell’acquaponica sono forniti in questa pubblicazione nella sezione Approfondimenti.

5.4 IL CICLAGGIO DEL SISTEMA E L’AVVIAMENTO DI UNA COLONIA BIOFILTRO

Il ciclaggio del sistema è un termine che descrive il processo iniziale di costruzione di una colonia batterica al primo avvio qualsiasi sistema di allevamento a ricircolo, compreso un sistema di acquaponica. In circostanze normali, questo richiede 3-5 settimane. Il ciclaggio è un processo lento che richiede pazienza. In generale, il processo coinvolge costantemente l’introduzione di una fonte di ammoniaca nel sistema di acquaponica, alimentando la nuova colonia batterica e creando un biofiltro. La buona riuscita di questo procedimento è misurata attraverso il monitoraggio dei livelli di azoto. In generale, il ciclaggio si svolge una volta che il sistema acquaponica è costruito, ma è possibile dare al biofiltro un vantaggio quando si crea un nuovo sistema di acquaponica. È importante comprendere che durante il processo di ciclaggio ci saranno alti livelli di ammoniaca e nitriti, che potrebbero essere dannosi per i pesci. Inoltre, è importante assicurarsi che tutti i componenti dell’acquaponica, in particolare la vasca biofiltro e i pesci siano protetti dalla luce solare diretta prima di iniziare il processo.
Una volta introdotta nel sistema, l’ammoniaca diventa una fonte di cibo per i batteri che ossidano l’ammomiaca (AOB), alcuni dei quali sono naturalmente presenti nel sistema. Essi possono essere trovati a terra, in acqua e in aria. Entro 5-7 giorni dopo la prima aggiunta di ammoniaca, i batteri che ossidano l’ammomiaca (AOB) si avviano formando una colonia e cominciano a convertire l’ammoniaca in nitrito. L’ammoniaca deve essere sempre presente, ma con cautela, va aggiunta al fine di garantire una alimentazione adeguata per la colonia di sviluppo ma senza diventare tossica. Dopo altri 5-7 giorni i livelli di nitriti nell’acqua avranno iniziato a salire e a sua volta richiamare i batteri che ossidano i nitriti (NOB). Mentre aumentano le popolazioni di NOB, i livelli di nitriti nell’acqua inizieranno a diminuire essendo i nitriti convertiti in nitrati. L’intero processo è illustrato in Figura 5.3, che mostra il comportamento di ammoniaca, nitriti e nitrati in acqua nei primi 20-25 giorni del ciclo.5.3
La fine del ciclo è definita quando il livello di nitrato è in continuo aumento, il livello di nitrito è 0 mg/litro e il livello di ammoniaca è inferiore a 1 mg/litro. In buone condizioni, questo richiede circa 25-40 giorni, ma se la temperatura dell’acqua è bassa, il completamento del ciclo può richiedere fino a due mesi. A questo punto, una colonia batterica è sufficiente formata ed è attivamente in grado di convertire l’ammoniaca in nitrati.
Il motivo per cui questo processo è lungo è perché i batteri nitrificanti crescono in modo relativamente lento, richiedono 10-15 ore per raddoppiare la popolazione. Tuttavia, alcuni batteri eterotrofi possono raddoppiarsi in appena 20 minuti.
I rivenditori di acquari e acquaculture vendono vari prodotti contenenti batteri nitrificanti. Una volta aggiunto al sistema, questi colonizzano immediatamente il sistema evitando così il processo spiegato sopra. Tuttavia, questi prodotti possono essere costosi o non disponibili e, in definitiva inutili, come il processo di ciclaggio possono essere ottenuti utilizzando mezzi organici. In alternativa, se è disponibile un altro sistema di acquaponica, può risultare estremamente efficacie condividere parte del biofiltro come seme di batteri per il nuovo sistema. Questo riduce notevolmente il tempo necessario per il ciclaggio del sistema. Può anche essere utile per avviare separatamente un biofiltro gocciolandogli sopra continuamente una soluzione contenente 2-3 mg/litro di ammoniaca per alcune settimane. Il biofiltro “preciclato” svolgerebbe allora funzionante come starter semplicemente incorporandolo nel nuovo biofiltro.
Molte persone usano i pesci come fonte di ammoniaca in un nuovo serbatoio. Tuttavia, questi pesci subiscono gli effetti delle alte concentrazioni di ammoniaca e nitriti durante tutto il processo di ciclaggio. Molti nuovi acquariofili non hanno la pazienza di consentire al serbatoio di effettuare un pieno ciclo e il risultato è che i nuovi pesci muoiono, questo è comunemente indicato come “sindrome del serbatoio nuovo”. Se si utilizzano i pesci, si consiglia di utilizzare un coefficiente di densità molto bassa (≤ 1 kg / m3). Invece di utilizzare i pesci, ci sono altre fonti da cui trarre l’ammoniaca necessaria per avviare l’alimentazione della colonia del biofiltro. Le possibili fonti includono i mangimi per pesci, rifiuti animali sterilizzati, fertilizzante di nitrato di ammonio e ammoniaca pura. Ciascuna di queste fonti ha aspetti positivi e negativi, alcune fonti sono di gran lunga migliori e più sicure da usare rispetto ad altre.
La migliore fonte di ammoniaca viene dal cibo per pesci macinato, perché è un prodotto biologicamente sicuro ed è relativamente facile controllare la quantità di ammoniaca che viene aggiunta (Figura 5.4).5.4Assicurarsi di utilizzare solo prodotti freschi, incontaminati e liberi da malattie. Rifiuti del pollame, pur essendo un eccellente fonte di ammoniaca, possono essere molto rischiosi e introdurre facilmente batteri pericolosi per il sistema di acquaponica (Figura 5.5). Escherichia coli e Salmonella spp. si trovano comunemente nei polli e altri concimi animale, quindi, qualsiasi stallatico deve essere sterilizzato prima dell’uso. Prodotti domestici contenenti ammoniaca possono essere usati, ma bisogna essere sicuri che il prodotto sia 100 percento ammoniaca e non comprenda altri ingredienti quali detergenti, coloranti o metalli pesanti che potrebbero rovinare l’intero sistema. Una volta selezionata la sorgente di ammoniaca, è importante aggiungere l’ammoniaca lentamente e costantemente, per monitorare i livelli di azoto ogni 2-3 giorni (Figura 5.6).5.6È utile registrare i livelli su un grafico per monitorare il processo del ciclaggio. È importante non aggiungere troppa ammoniaca, ed è meglio avere troppo poco che troppo. L’obiettivo è di 1-2 mg/litro. Se i livelli di ammoniaca non sono mai superiori a 3 mg/litro, è necessario fare uno scambio di acqua per diluire l’ammoniaca ed evitare che inibisca i batteri.

5.4.1 AGGIUNTA DI PESCI E DI PIANTE DURANTE IL PROCESSO DI CICLAGGIO
Piante e pesci dovrebbero essere aggiunti solo dopo che il ciclo è completo. Le piante possono essere aggiunte un po ‘prima, ma ci si aspettano carenze alimentari in queste prime piante durante questo primo periodo perché altre sostanze nutritive prendono tempo per raggiungere concentrazioni ottimali (Figura 5.7).
Solo una volta che i livelli di ammoniaca e nitriti sono inferiori a 1 mg/l è sicuro il processo di introduzione dei pesci. Iniziare sempre introduzione dei pesci lentamente. Una volta che sono stati introdotti i pesci, non è raro vedere un picco nei livelli di ammoniaca e nitriti secondari. Questo accade se l’ammoniaca prodotta dal pesce appena introdotto è molto superiore alle quantità di ammoniaca giornaliera aggiunti durante il processo di ciclaggio. Continuare a monitorare i livelli di tutti e tre i tipi di azoto, ed essere pronti a fare scambi idrici se i livelli di ammoniaca o nitrito si elevano al di sopra di 1 mg/litro, mentre il sistema continua il ciclo.

5.5 SOMMARIO DEL CAPITOLO
• Nell’acquaponica, l’ammoniaca deve essere ossidata in nitrato per prevenire la tossicità per i pesci.
• Il processo di nitrificazione è un processo in due fasi dove i batteri ammoniaca ossidanti convertono l’ammoniaca (NH3) in nitriti (NO2) e quindi i batteri nitriti-ossidanti convertono nitriti in nitrati (NO3).
• I cinque fattori più importanti per una buona nitrificazione sono: i letti di crescita elevata superficie per i batteri di crescere e colonizzare; pH (6-7); temperatura dell’acqua (17-34 ° C); l’ossigeno disciolto DO (4-8 mg / litro); il riparo dalla diretta esposizione al sole.
• il ciclaggio del sistema è il processo iniziale di costruzione di una colonia di batteri nitrificanti in una nuova unità di acquaponica. Questo processo comporta l’aggiunta per 3-5 settimane di una fonte di ammoniaca nel sistema (mangime per pesci, fertilizzanti a base di ammoniaca, fino ad una concentrazione in acqua di 1-2 mg/litro) al fine di stimolare la crescita dei batteri nitrificanti. Questo dovrebbe essere fatto lentamente e costantemente. Ammoniaca, nitriti e nitrati sono monitorati per determinare lo stato del biofiltro: il picco e la successiva caduta nella concentrazione di ammoniaca è seguito da un modello simile per i nitriti prima che i nitrati inizino ad accumularsi. Pesci e piante vengono aggiunti solo quando i livelli di ammoniaca e nitriti sono bassi e il livello di nitrato comincia a salire.
• test per ammoniaca e nitriti vengono utilizzati per monitorare la funzione dei batteri nitrificanti e le prestazioni del biofiltro. In un sistema funzionante, ammoniaca e nitriti dovrebbero essere vicino a 0 mg/litro. Alti livelli di ammoniaca o nitrito richiedono un cambio d’acqua e di azione di gestione. Solitamente, scarsa nitrificazione è dovuta ad una variazione della temperatura dell’acqua, ossigeno disciolto (DO) o livelli di pH.
• Un’altra classe di microrganismi naturalmente presenti nel acquaponica è quello di batteri eterotrofi. Essi decompongono i rifiuti solidi organici dei pesci, rilasciando alcuni dei nutrienti in acqua in un processo chiamato mineralizzazione.

6. LE PIANTE IN ACQUAPONICA (Capitolo 6)

il sesto capitolo

Questo capitolo illustra la teoria e la pratica necessarie a produrre con successo piante in un sistema acquaponico. In primo luogo, illustra le principali differenze tra la produzione in terra (ground crop) e quella senza terra (soilless crop). A seguire, troverete una discussione su alcuni concetti essenziali di biologia e nutrizione delle piante, centrate sugli aspetti più importanti relativi all’acquaponica. Successivamente, ci sarà una breve sezione sulle raccomandazioni per selezionare gli ortaggi da far crescere nelle unità acquaponiche. Le ultime due sezioni si occupano della salute delle piante, dei metodi per mantenere la salute delle piante, e di alcuni consigli su come sfruttare al meglio lo spazio di crescita delle piante.

In molte imprese acquaponiche commerciali, la produzione di ortaggi è più redditizia di quella di pesce. Ci sono tuttavia delle eccezioni e alcuni agricoltori guadagnano di più con varietà di pesce particolarmente prezioso. Stime da unità acquaponiche prevalentemente in Occidente indicano che fino al 90 per cento dei guadagni finanziari proviene dalla produzione di piante. Una ragione è il veloce turnover degli ortaggi rispetto a quello dei pesci.

Ulteriori informazioni sulla produzione acquaponica di piante è riportata nel capitolo 8 e negli allegati. Il capitolo 8 tratta le pratiche di gestione della produzione di piante attraverso le stagioni, e illustra differenti approcci per ciascuno dei metodi idroponici (media bed, NFT and DWC). L’Allegato 1 è una descrizione tecnica di 12 popolari ortaggi da coltivare in acquaponica; l’ Appendice 2 contiene descrizioni e tabelle che dettagliano diversi trattamenti biologici di parassiti e malattie.

6.1 PRINCIPALI DIFFERENZE TRA PRODUZIONE CON E SENZA TERRA

Ci sono molte somiglianze tra la produzione dell’agricoltura in terra basata sul terreno e quella fuori terra, mentre la biologia di base dell’impianto è sempre la  stessa (figure 6.1 e 6.2). è opportuno comunque analizzare le principali differenze tra la produzione in terra e fuori suolo (Tavola 6.1) al fine di colmare il divario tra le tradizionali pratiche in terra e le più recenti tecniche fuori suolo. In generale, le differenze riguardano l’uso di fertilizzante e il consumo di acqua, la capacità di utilizzare terre non arabili, e soprattutto la produttività. Inoltre, l’agricoltura fuori suolo ha in genere una minor intensità di lavoro. Infine, le tecniche fuori suolo supportano meglio le monoculture rispetto a quanto fa l’agricoltura in terra.

6.1

Pomodori (Solanum sp. in terra

6.2

Swiss chard (Beta sp.) bietole in un sistema acquaponico

6.1.1 Fertilizzante

La chimica del suolo, specialmente relativamente alla disponibilità di nutrienti e alle dinamiche di fertilizzazione, è una disciplina completa e piuttosto complessa. L’aggiunta di fertilizzante è richiesta nelle coltivazioni a terra intensive. Comunque, gli agricoltori non possono controllare completamente la distribuzione di questi nutrienti alle piante a causa del complesso processo che avviene nel suolo, comprese le interazioni biotiche e abiotiche. La somma di queste interazioni determina la disponibilità di nutrienti alle radici delle piante. Diversamente, nelle colture fuori suolo, i nutrienti sono sciolti in una soluzione che viene distribuita direttamente alle piante, e che può essere adattata specificatamente alle necessità delle piante. Le piante in colture fuori suolo crescono in materiali inerti. Questi materiali non interferiscono con la distribuzione dei nutrienti, come può accadere nel suolo. Inoltre, i materiali supportano fisicamente le piante e mantengono le radici bagnate e areate. In più, con l’agricoltura in terra, alcuni dei fertilizzanti possono essere dispersi tra le erbacce e il deflusso, cosa che può diminuire l’efficienza e contemporaneamente causare preoccupazioni ambientali. Il fertilizzante è costoso e può costituire larga parte del budget di una coltivazione in terra.

La gestione personalizzata del fertilizzante nell’agricoltura fuori suolo ha due principali vantaggi. Primo, una quota minima di fertilizzante è dispersa in processi, chimici, biologici o fisici. Queste perdite riducono l’efficienza e possono far aumentare i costi. Secondo, la concentrazione di nutrienti può essere monitorata con precisione e adattata in base alle necessità delle piante in particolari stadi della crescita. Questo controllo aumentato può migliorare la produttività e la qualità dei prodotti.

6.1.2 Uso dell’acqua

L’acqua usata in Hidro e acquaponica è molto meno che nelle produzioni in terra. L’acqua viene persa nell’agricoltura in terra attraverso l’evaporazione dalla superficie, la traspirazione attraverso le foglie, la percolazione nel terreno, la dispersione e la crescita di erbacce. Invece, nell’agricoltura fuori suolo, l’unica acqua utilizzata è quella per la crescita e la traspirazione attraverso le foglie. L’acqua usata è il minimo necessario alla crescita delle piante, e solo una trascurabile quantità di acqua viene persa attraverso l’evaporazione dai materiali fuori suolo. Soprattutto, l’acquaponica utilizza solo il 10% dell’acqua necessaria a crescere la stessa pianta in terra. Perciò, la coltivazione fuori suolo ha grandi potenzialità per consentire la produzione dove l’acqua è scarsa o costosa.

6.1.3 Utilizzo di terra non arabile

Per il fatto che non è necessario terreno, i metodi fuori suolo possono essere usati in aree con terra non arabile. Un posto comune per l’acquaponica è in aree urbane e perirubane che non possono supportare la tradizionale agricoltura in terra. L’acquaponica può essere usata nei pianterreno, nelle cantine (utilizzando luce di crescita) e sui tetti. L’agricoltura urbana riduce la produzione di emissioni perché c’è una diminuzione della necessità di trasporto: l’agricoltura urbana è una agricoltura locale e contribuisce all’economia locale e alla sicurezza alimentare locale. Un’altra importante applicazione dell’acquaponica è in altre aree in cui l’agricoltura tradizionale non può essere utilizzata, come aree estremamente secche (deserti e altre zone aride), dove il terreno ha una alta salinità (aree costali o estuari, isole coralline), dove la qualità del suolo si è deteriorata attraverso l’abuso di fertilizzanti o persa a causa dell’erosione o della industria mineraria, o in generale dove la terra arabile non è disponibile a causa della proprietà, dei costi di acquisto e dei diritti sulla terra. In generale, la terra arabile disponibile per la coltivazione è in diminuzione, e l’acquaponica è un metodo che permette alle popolazioni la coltivazione intensiva di cibo dove l’agricoltura in terra è difficoltosa o impossibile.

6.1.4 Produttività e rendimento

La coltivazione hydroponica più intensiva può raggiungere una percentuale di rendimento più alta del 20-25% rispetto alla più intensiva coltivazione in terra, benché dati arrotondati di esperti di idroponica riportano una produttività più alta di 2-5 volte. Questo quando la cultura idroponica usa una gestione intensiva della serra, compresi costosi interventi per sterilizzare e fertilizzare le piante. Anche senza questi interventi costosi, le tecniche acquaponiche descritte in questa pubblicazione possono eguagliare i rendimenti idroponici ed essere più produttivi che il terreno. La ragione principale sta nel fatto che le coltivazioni fuori suolo consentono all’agricoltore di monitorare, mantenere e adattare le condizioni di crescita delle piante, assicurando un equilibrio in tempo reale di nutrimento, acqua, pH e temperatura. Inoltre, nella coltivazione fuori suolo, non c’è competizione con le erbacce e le piante beneficiano di un controllo più alto di parassiti e malattie.

6.1.5 Carico di lavoro ridotto

La coltivazione fuori suolo non richiede aratura, dissodamento, pacciamatura o diserbo. Nelle fattorie più grandi, ciò equivale a una minore dipendenza da macchinari agricoli e dall’uso di combustibili fossili. Nell’agricoltura su scala ridotta, questo equivale a una attività per l’agricoltore più facile, con meno manodopera, in special modo perché la maggior parte delle unità acquaponiche sono sollevate da terra e evitano di abbassarsi. Anche la raccolta è una procedura più semplice paragonata all’agricoltura in terra, e i prodotti non necessitano di una pulizia estensiva per rimuovere i residui di terra. L’acquaponica è adatta per persone di ogni genere, classe di età e capacità.

6.1.6 Monocultura sostenibile

Con la coltivazione fuori terra, è perfettamente possibile coltivare le stesse monoculture, anno dopo anno. Le monocolture in terra sono più impegnative perché il terreno si ‘stanca’, perde fertilità e parassiti e malattie aumentano. Nelle colture fuori terra, non c’è semplicemente perdita di fertilità o stanchezza,  e tutti i fattori biotici e abiotici che prevengono la monocultura sono controllati. In ogni caso, paragonate alle policolture tutte le monoculture richiedono un maggior grado di attenzione per il controllo delle epidemie.

6.1.7 Aumento della complessità e alto investimento iniziale

Il lavoro richiesto per il set up e l’installazione iniziale, così come i costi, possono scoraggiare gli agricoltori dall’adottare una coltivazione senza terra. L’acquaponica è anche più costosa dell’idroponica perché la produzione delle piante deve essere supportata dall’installazione di acquacultura. L’acquaponica è un sistema piuttosto complesso che richiede una gestione quotidiana di tre gruppi di organismi. Se una sola delle parti fallisce, l’intero sistema può crollare. Inoltre, l’acquaponica richiede una fornitura elettrica affidabile. Soprattutto, l’acquaponica è molto più complessa della coltivazione in terra. Una volta che le persone si sono familiarizzate con il processo, l’acquaponica diventa molto semplice e la gestione quotidiana più facile. C’è una curva di apprendimento, come in molte tecnologie, e ogni nuovo agricoltore acquaponico ha bisogno di dedicarsi all’apprendimento. L’acquaponica non è appropriate per tutte le situazioni, e bisogna valutare benefici e costi prima di imbarcarsi in una nuova avventura.

Tabella 6.1

Confronto sintetico tra produzione al suolo e fuori suolo

Categoria In terra Fuori terra
Produzione Resa Variabile, dipende dalle caratteristiche e dalla gestione del suolo Molto alta con produzione vegetale fitta
Qualità produzione Dipende dalle caratteristiche e dalla gestione del suolo. I prodotti possono essere di qualità inferiore dovuta a concimazione/trattamenti inadeguati Pieno controllo sulla distribuzione di nutrienti appropriati ai diversi stadi di sviluppo della pianta. Rimozione dei fattori ambientali biotici e abiotici che impattano la crescita della piante al suolo (struttura del suolo, chimica del suolo, patogenesi, pesticidi)
Igiene Rischio di contaminazione dovuto all’uso di acqua di bassa qualità e/o uso di materiali organici inquinati come fertilizzanti. Rischio minimo di contaminazione per la salute umana
Nutrizione Apporto di nutrienti Alta variabilità dipendente dalle caratteristiche e dalla struttura del suolo. Difficoltà a controllare il livello di nutrienti al livello delle radici Controllo in tempo reale dei nutrienti e del pH delle piante a livello delle radici. Apporto di nutrienti omogeneo e accurato coerente con gli stadi di crescita delle piante. Necessità di monitoraggio e competenza
Efficacia nell’uso di nutrienti Fertilizzanti distribuiti largamente con controllo minimo dei nutrienti in relazione allo stadio di crescita. Potenziale alta perdita di nutrienti dovuta a percolamento e deflusso Utilizzo di quantità minime. Distribuzione uniforme e flusso di nutrienti regolabile in tempo reale. Nessun percolamento
Uso dell’acqua Efficienza del sistema Molto sensibile alle caratteristiche del suolo, potenziale stress idrico nelle piante, alta dispersione di nutrienti Massimizzata, può essere prevenuta tutta la perdita d’acqua. Disponibilità di acqua può essere completamente controllata da sensori. No costi manodopera per innaffiare, ma investimenti più alti.
Salinità Suscettibile all’accumulo di sale, in base alle caratteristiche del suolo e dell’acqua. Utilizzo di grandi quantità di acqua per la desalinizzazione. Dipende dalle caratteristiche del suolo e dell’acqua. Possibile utilizzo di acqua salata, ma necessità di utilizzare grandi quantità di acqua per la desalinizzazione.
Gestione Manodopera e attrezzature Standard, ma necessari macchinari per il trattamento del suolo (aratura) e la raccolta che si basano su carburanti fossili. Necessaria più manodopera. Essenziali sia competenza che monitoraggio quotidiano utilizzando attrezzature relativamente costose. Costi iniziali alti. Operazioni di raccolta più semplici.

6.2 BIOLOGIA DI BASE DELLE PIANTE

Questa sezione commenta brevemente le principali parti della pianta e poi discute della nutrizione (Figura 6.3).

6.3

Illustrazione dei principali organi della pianta

Ulteriori discussioni vanno al di là dello scopo di questa pubblicazione, ma ulteriori informazioni possono essere reperite nella sezione Approfondimenti.

  6.2.1  Anatomia e funzioni base delle piante

Radici

Le radici assorbono acqua e minerali dal terreno. Piccoli peli radicali fuori dalla radice aiutano il processo di assorbimento. La radice aiuta la pianta ad ancorarsi al terreno, impedendole di cadere. Le radici immagazzinano inoltre altro nutrimento per usi futuri. Le radici in coltura fuori terra mostrano interessanti differenze dalle piante in terra. Nella coltura fuori terra, acqua e nutrienti sono forniti costantemente alle piante, che sono così facilitate nella loro ricerca di nutrienti e possono crescere più velocemente. La crescita delle radici in idroponica può essere rilevante per l’intensa captazione e la fornitura ottimale di fosforo che stimola la loro crescita. Vale la pena notare che le radici trattengono quasi il 90 per cento dei metalli assorbiti dalle piante, che comprendono ferro, zinco e altre utili micronutrienti.

 Fusti

I fusti sono la struttura di supporto principale della pianta. Essi agiscono anche come sistema idraulico della pianta, conducendo acqua e nutrienti dalle radici alle altre parti della pianta, e trasportando il cibo dalle foglie ad altre zone. Il fusto può essere erbaceo, come lo stelo pieghevole di una margherita, o legnoso, come il tronco di un albero di quercia.

 Foglie

La maggior parte del cibo in una pianta viene prodotta nelle foglie. Le foglie sono progettate per catturare la luce del sole, che la pianta usa poi per produrre nutrimento attraverso un processo chiamato fotosintesi. Le foglie sono importanti anche per la traspirazione di acqua.

 Fiori

I fiori sono la parte riproduttiva della maggior parte delle piante. I fiori contengono pollini e minuscole uova chiamati ovuli. Dopo l’impollinazione dei fiori e la fecondazione dell’ovulo, l’ovulo si trasforma in un frutto. Nelle tecniche fuori terra, la pronta distribuzione di potassio prima della fioritura può aiutare le piante a avere frutta migliore.

 Frutti/semi

I frutti sono parti sviluppati di ovaie di fiori che contengono i semi. I frutti includono mele,
limoni, melograni, ma comprendono anche pomodori, melanzane, chicchi di mais e cetrioli. Questi ultimi sono considerati frutta in senso botanico perché contengono semi, anche se in una definizione culinaria sono spesso indicati come verdure. I semi sono le strutture riproduttive delle piante, e frutti servono per contribuire alla diffusione di questi
semi. Le piante da frutto hanno esigenze nutrizionali diverse dalle verdure a foglia verde, soprattutto richiedono più potassio e fosforo.

6.2.2 Fotosintesi

Tutte le piante verdi sono progettate per generare il proprio cibo usando il processo di fotosintesi (Figura 6.4).

6.4

Processo di fotosintesi

La fotosintesi richiede ossigeno, anidride carbonica, acqua e luce. All’interno della pianta ci sono piccoli organelli chiamati cloroplasti che contengono clorofilla, un enzima che utilizza l’energia dalla luce solare per spezzare anidride carbonica atmosferica (CO2) e creare molecole di zucchero ad alta energia come il glucosio. Essenziale a questo processo è l’acqua (H2O). Questo processo rilascia ossigeno (O2), ed è storicamente responsabile di tutto l’ossigeno nell’atmosfera. Una volta create, le molecole di zucchero sono trasportate in tutta la pianta e usate in seguito per tutti i processi fisiologici come la crescita, la riproduzione e il metabolismo. Durante la notte, le piante usano questi stessi zuccheri, così come come l’ossigeno, per generare l’energia necessaria per la crescita. Questo processo è chiamato respirazione.
E’ fondamentale collocare una unità aquaponica in un luogo dove ogni pianta avrà accesso alla luce solare.
Questo assicura energia sufficiente per la fotosintesi. L’acqua dovrebbe essere sempre disponibile alle radici attraverso il sistema. L’anidride carbonica è liberamente disponibile dall’atmosfera, anche se in molte colture indoor intensive è possibile che le piante utilizzino tutta l’anidride carbonica disponibile nell’ambiente e richiedono quindi ventilazione.

6.2.3 Esigenze nutrizionali

Oltre a questi requisiti di base per la fotosintesi, le piante richiedono  un numero di sostanze nutritive, note anche come sali inorganici. Questi nutrienti sono necessari per gli enzimi che facilitano la fotosintesi, per la crescita e la riproduzione. Questi nutrienti possono provenire dal terreno. Tuttavia, in assenza di terreno, questi nutrienti devono essere forniti in un altro modo. In acquaponica, tutti questi nutrienti essenziali provengono dalle deiezioni dei pesci.

Ci sono due grandi categorie di nutrienti: macronutrienti e micronutrienti. Entrambi i tipi di nutrienti sono essenziali per le piante, ma in quantità differenti. Sono necessarie maggiori quantità dei sei macronutrienti rispetto ai micronutrienti, che sono necessari solo in piccole quantità. Sebbene tutti questi nutrienti siano presenti nelle deiezioni dei pesci, alcuni nutrienti possono essere presenti in quantità limitata nell’ acquaponica e provocare carenze, ad esempio potassio, calcio e ferro. Una conoscenza di base della funzione di ogni nutriente è importante per conoscere come influenzano la crescita delle piante. Se si verificano carenze di nutrienti, è importante identificare quale elemento è assente o mancante nel sistema e regolare il sistema di conseguenza con l’aggiunta di fertilizzanti supplementari o aumentando mineralizzazione.

Macronutrienti

Sono sei le sostanze nutritive di cui le piante hanno bisogno in quantità relativamente grandi. Questi nutrienti sono azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio e zolfo. Di seguito illustriamo la funzione di questi macronutrienti nelle piante. Vengono anche elencati eventuali sintomi delle carenze per aiutare a identificare i problemi.

Azoto (N) è la base di tutte le proteine. È essenziale per costruire le parti strutturali, la fotosintesi, la crescita cellulare, i processi metabolici e la produzione di clorofilla. Come tale, l’azoto è l’elemento più comune in un impianto dopo carbonio e ossigeno, entrambi i quali sono ottenuti dall’aria. L’azoto è pertanto l’elemento chiave nella soluzione nutritiva dell’aquaponica e serve come indicatore facile da misurare per gli altri nutrienti. Solitamente, l’azoto disciolto è in forma di nitrato, ma le piante
possono utilizzare moderate quantità di ammoniaca e anche amminoacidi liberi per la loro
crescita. La carenza di azoto è evidente, e comprende ingiallimento delle foglie più vecchie, steli sottili, e ridotta forza di crescita (Figura 6.5a).

6.5

L’azoto può essere riallocato all’interno tessuti vegetali e quindi è spostato dalle foglie più vecchie e consegnato alla nuova crescita, ed è per questo che le carenze sono viste nelle crescite più vecchie. Una sovrabbondanza di azoto può causare sviluppo vegetativo in eccesso, con conseguente lussureggianti piante deboli suscettibili alle malattie e ai danni degli insetti, così come in difficoltà nella fioritura  fiore e nella fruttificazione.

Il Fosforo (P) è utilizzato dalle piante come la spina dorsale del DNA (acido desossiribonucleico), come componente strutturale delle membrane fosfolipidiche e come adenosina trifosfato (il componente per immagazzinare energia nelle cellule). È essenziale per la fotosintesi, nonché per la formazione di oli e zuccheri. Incoraggia la germinazione e lo sviluppo delle radici nelle piantine. Carenze di fosforo possono comunemente causare uno scarso sviluppo della radici perché l’energia non può essere adeguatamente trasportata attraverso la pianta; le foglie più vecchie appaiono con le punte verdi opache o anche marrone violaceo, e le foglie appaiono bruciate.

Il Potassio (K) è usato per la segnalazione cellulare tramite flusso di ioni controllato attraverso le membrane. Il Potassio controlla anche l’apertura degli stomi, ed è coinvolto in fiore e allegagione. E’ coinvolto nella produzione e trasporto di zuccheri, assorbimento dell’acqua, resistenza alle malattie e maturazione dei frutti. Carenza di potassio si manifesta come macchie bruciate sulle foglie più vecchie e scarsa vigoria delle piante e turgore (Figura 6.5b). Senza potassio, fiori e frutti non si svilupperanno in modo corretto. Clorosi intervenale, o ingiallimento fra le vene delle foglie, si può vedere ai margini.

Calcio (ca) è utilizzato come componente strutturale sia per le pareti che per le membrane della cellula. È coinvolto nel rafforzamento dei fusti e contribuisce allo sviluppo delle radici. Carenze sono comuni nell’idroponica e sono sempre evidenti nella nuova crescita, perché il calcio è immobile all’interno della pianta. Bruciature sulle punte delle lattughe e marciume nell’infiorescenza di pomodori e zucchini sono un esempio di sintomi di carenza. Spesso, le foglie nuove sono storte con punte uncinate e forme irregolari. Il calcio può essere trasportato solo attraverso la traspirazione attiva dello xilema, quindi quando le condizioni sono troppo umide, il calcio può essere disponibile, ma bloccato, perché le piante non sono traspiranti. L’aumento del flusso d’aria con prese d’aria o ventilatori può evitare questo problema. L’aggiunta di sabbia corallina o carbonato di calcio può essere utilizzato per integrare il calcio nell’acquaponica con l’ulteriore vantaggio di prevenire le oscillazioni del ph.

Magnesio (Mg) è l’elettrone accettore nelle molecole di clorofilla ed è un elemento chiave nella fotosintesi. Le carenze possono essere viste nell’ ingiallimento delle foglie tra le vene soprattutto nelle parti più vecchie della pianta. Benché la concentrazione di magnesio sia a volte bassa nell’acquaponica, non sembra essere una limitazione e generalmente non è necessario aggiungere magnesio al sistema.

Zolfo (S) è essenziale per la protezione di alcune proteine, inclusa la clorofilla e altri enzimi della fotosintesi. Entrambi gli aminoacidi metionina e cisteina contengono zolfo, che contribuisce alla struttura terziaria di alcune proteine. Le carenze sono rare, ma includono generalmente l’ingiallimento dell’intera foglia nelle nuove crescite (figura 6.5c). Le foglie possono diventare gialle, rigide e fragili.

Micronutrienti

Di seguito un elenco di nutrienti che sono necessari solo in minime quantità. La maggior parte delle carenze di micronutrienti comporta l’ingiallimento delle foglie (come nel caso di ferro, manganese, molibdeno e zinco). Carenza di rame causa scurimento del colore verde delle foglie.

Ferro (fe) è usato nei cloroplasti e nella catena di trasporto elettrico, ed è critico per una adeguata fotosintesi. Carenze sono visibili nell’ingiallimento tra le venature, seguito dall’intero fogliame che diventa giallo pallido (clorotico) e eventualmente bianco con macchie necrotiche a margini del fogliame irregolari. Essendo il ferro un elemento non mobile, le carenze di ferro (Figura 6.5d) sono facilmente identificabili quando le nuove foglie appaiono clorotiche. Il ferro va aggiunto come chelato di ferro, altrimenti conosciuto come altrimenti noto come ferro sequestrato o Fe * EDTA, perché il ferro è solito precipitare con un pH superiore a 7. L’aggiunta suggerita è 5 millilitri per 1 m2 di grow bed ogni volta che si sospettano carenze; una maggiore quantità non danneggia il sistema, ma può causare lo scolorimento dei serbatoi e tubazioni. È stato ipotizzato che le pompe magnetiche sommerse possono sequestrare il ferro e l’ipotesi è oggetto di corrente ricerca.

Manganese (Mg) viene usato per catalizzare la scissione dell’acqua durante la fotosintesi, e come tale, il manganese è importante per l’intero sistema di fotosintesi. Carenze si manifestano come tassi di crescita ridotti, un aspetto grigio opaco e ingiallimento tra le vene che rimangono verdi, seguito da necrosi. I sintomi sono simili a carenze di ferro e includono clorosi. L’assorbimento di manganese è molto povero con un pH superiore a 8.

Boro (B) è utilizzato come catalizzatore molecolare, coinvolto in modo particolare nei polisaccaridi e glicoproteine strutturali, nel trasporto di carboidrati, e nella regolamentazione di alcuni percorsi metabolici nelle piante. E ‘anche coinvolto nella riproduzione e nell’ assorbimento dell’acqua da parte delle cellule. Le carenze possono essere viste nello sviluppo incompleta del bocciolo e dei fiori, nella interruzione  della crescita e nella necrosi  delle punte, nella necrosi di stelo e radice.

Zinco (Zn) è utilizzato dagli enzimi e anche dalla clorofilla, ha effetti soprattutto sulle dimensioni della piante, la crescita e la maturazione. Carenze sono evidenziate dal poco vigore, dalla crescita stentata con una riduzione dell’ampiezza internodale e della dimensione della foglia, a da clorosi intravenature che può essere confusa con altre carenze.

Rame (Cu) è utilizzato da alcuni enzimi, specialmente nella riproduzione. Aiuta anche a rafforzare i fusti. Carenze possono includere clorosi e punte delle foglie marroni o arancio, crescita ridotta dei frutti, e necrosi. Alcune volte la carenza di rame si evidenzia con una crescita verde scuro anormale.

Molibdeno (Mo) è usato dalle piante per catalizzare reazioni redox con diverse forme di azoto. Senza Molibdeno in sufficienza, le piante possono mostrare sintomi di carenza di azoto benché questo sia presente. Il Molibdeno è biologicamente non disponibile con un pH inferiore a 5.

La disponibilità di molti di questi nutrienti dipende dal pH (vedi la sezione 6.4 per la disponibilità dipendente dal pH), e anche quando i nutrienti sono presenti possono essere inutilizzabili a causa della qualità dell’acqua. Per ulteriori particolari sulle carenze di nutrienti al di là degli scopi di questa pubblicazione, fare riferimento alla sezione sugli Ulteriori Riferimenti per guide illustrate di identificazione.

6.2.4 Fonti acquaponiche di nutrienti

L’azoto viene reso disponibile alle piante aquaponiche principalmente sotto forma di nitrato, convertito dall’ammoniaca dei rifiuti del pesce attraverso nitrificazione batterica. Alcuni degli altri nutrienti vengono disciolti in acqua dai rifiuti del pesce, ma la maggior parte rimane in uno stato solido che non è disponibile per le piante. Il rifiuti solido del pesce è frantumato dai batteri eterotrofi; questa azione rilascia i nutrienti essenziali nell’acqua. Il modo migliore per garantire che le piante non soffrano di carenze è quello di mantenere il pH dell’acqua ottimale (6-7) e nutrire i  pesci con una dieta equilibrata e completa, e utilizzare la dieta per bilanciare la quantità di nutrimento dei pesci alle piante. Comunque nel tempo anche un sistema acquaponico equilibrato può diventare carente in alcuni nutrienti, più spesso ferro, potassio e calcio.

Carenze in questi nutrienti sono il risultato della composizione del mangime dei pesci. Il mangime per pesci (argomento affrontato nel capitolo 7) è un alimento completo per i pesci, che offre tutto ciò che è necessario per la crescita del pesce, ma non necessariamente tutto ciò che è necessario per la crescita delle piante. I pesci non necessitano della stessa quantità di ferro, potassio e calcio richiesta dalle piante. Per questo possono verificarsi carenze di questi nutrienti. Questo può essere problematico per la produzione delle piante, quindi sono disponibili soluzioni che assicurano l’apporto appropriato di questi tre elementi.

In generale, il ferro è regolarmente aggiunto nei sistemi acquaponici come chelato di ferro per raggiungere una concentrazione di circa 2mg/litro. Calcio e potassio sono aggiunti quando si porta l’acqua al corretto pH, dal momento che la nitrificazione è un processo acidificante. Vengono aggiunti come idrossido di calcio o idrossido di potassio, a come carbonato di calcio o carbonato di potassio (vedi il Capitolo 3 per maggiori dettagli). La scelta del buffer può essere fatta basandosi sul tipo di pianta che viene coltivata, dal momento che piante con foglie richiedono più calcio, mentre piante da frutta più potassio. Nel Capitolo 9 viene discusso come produrre fertilizzante organico dal compost per utilizzarlo come supplemento agli scarti dei pesci, assicurando che le piante ricevano sempre la corretta quantità di nutrienti.

6.3 QUALITA’ DELL’ACQUA PER LE PIANTE

 Nella sezione 3.3 sono stati illustrati i parametri di qualità per il sistema acquaponico nella sua totalità. Qui vengono fatte considerazioni specifiche e l’argomento viene ampliato.

 6.3.1 pH

Il pH è il più importante parametro per le piante nel sistema acquaponico perché ha effetti sull’accesso delle piante ai nutrienti. In generale, il range di tolleranza per la maggior parte delle piante è 5.5-7.5. L’intervallo inferiore è al di sotto della tolleranza per i pesci e batteri, e la maggior parte delle piante preferiscono condizioni leggermente acide. Se il pH esce da questo intervallo, le piante soffrono di un blocco dei nutrienti, che significa che benché i nutrienti siano presenti nell’acqua le piante non sono in grado di utilizzarli. Questo è vero in particolar modo per il ferro, il calcio e il magnesio. Alcune volte l’apparente carenza di nutriente nelle piante indica che il pH del sistema non è ottimale. La figura 6.6 descrive la relazione tra il livello di pH e la capacità delle piante di utilizzare certi nutrienti.

6.6

Influenza del pH sulla disponibilità di nutrienti per le piante

In ogni caso c’è evidenza che il blocco dei nutrienti è meno comune nei sistemi acquaponici maturi che in quelli idroponici. Mente gli idroponici sono sistemi semi sterili, quello acquaponico è un ecosistema intero. Come tale, ci sono interazioni biologiche che avvengono tra radici delle piante, batteri e funghi che possono permettere l’assorbimento dei nutrienti anche a livelli di pH superiori a quelli mostrati nella Figura 6.6.
Tuttavia, la migliore linea di azione è quella di cercare di mantenere il pH leggermente acido (6-7), ma comprendere che un pH più alto (7-8) può funzionare. Questo aspetto è oggetto corrente di ricerca.

6.3.2 Ossigeno disciolto

La maggior parte delle piante richiede alti livelli di DO (> 3 mg/litro) nell’acqua. Le piante usano il fusto e le foglie per assorbire ossigeno durante la respirazione, ma anche le radici hanno bisogno di ossigeno. Senza ossigeno, le piante possono soffrire di marciume radicale, una condizione in cui le radici muoiono e si sviluppano funghi. Alcune piante d’acqua, come la castagna d’acqua, il loto o il taro, non hanno bisogno di livelli alti di DO e possono stare in acqua povere di ossigeno come quelle degli stagni.

6.3.3. Temperatura e stagione

La temperatura più adatta per la maggior parte delle piante è tra i 18 e i 30 gradi. Tuttavia alcune piante sono molto più adatte a crescere in particolari condizioni.  Per gli scopi di questa pubblicazione, le verdure invernali richiedono temperature di 8-20 ° C, e gli ortaggi estivi richiedono temperature di 17-30 ° C. Per esempio, molte piante a foglie verdi crescono meglio in condizioni più fredde (14-20 °C), specialmente di notte. Con temperature più alte di 26 °C e oltre, le verdure a foglie verdi vanno in semenza e cominciano a fiorire e a produrre semi, che li rende amare e non commerciabili. In generale, è la temperatura dell’acqua che ha il maggiore effetto sulle piante piuttosto che la temperatura dell’aria. Tuttavia, deve essere posta cura nella scelta corretta di piante e pesci per rispettare il loro intervallo ottimale di temperatura. Un altro aspetto della semina stagionale è che alcune piante richiedono una certa quantità di luce diurna per produrre frutti e fiori, fenomeno chiamato fotoperiodismo. Alcune, dette piante a giorno corto, richiedono una certa quantità di buio prima di fiorire. Questo segnale alle piante indica che sta arrivando l’inverno, e la pianta mette la sua energia nella riproduzione invece che nella crescita. Alcune piante a giorno corto che crescono comunemente sono alcune varietà di peperoni e certi fiori medicinali. D’altro canto, le piante a giorno lungo richiedono una certa lunghezza del giorno prima di produrre fiori, anche se questa sia una considerazione rara per gli ortaggi che può valere per alcune ornamentali. Quindi è importante seguire le pratiche di semina locale per ciascun vegetale o scegliere varietà neutre al fotoperiodismo. L’Appendice 1 contiene ulteriori dettagli sui singoli ortaggi.

6.3.4 Ammoniaca, nitriti e nitrati

Come illustrato nel capitolo 2, le piante sono in grado di assimilare tutte e tre le forme di ammoniaca, ma il nitrato è la forma più accessibile. Ammonio e nitrito sono molto tossici per i pesci e dovrebbero essere sempre mantenuti sotto il livello di 1mg per litro. In un’unità acquaponica funzionante, ammonio e nitrito sono sempre tra 0-1 mg/litro e non dovrebbero essere un problema per le piante.

6.4 SELEZIONE DELLE PIANTE

A oggi, più di 150 diversi ortaggi, erbe, fiori e piccoli alberi sono cresciuti con successo nei sistemi acquaponici, comprese le unità di ricerca, quelle domestiche e quelle commerciali. L’Appendice 1 fornisce una sintesi tecnica e istruzioni dettagliate di coltivazione per i 12 ortaggi e erbe più popolari. In generale, le piante a foglia verde rendono molto bene in acquaponica insieme ad alcuni dei più popolari ortaggi con frutti, compresi pomodori,  cetrioli e peperoni. I prodotti ortofrutticoli richiedono maggiore quantità di nutrienti e sono più appropriati in sistemi consolidati con adeguate quantità di pesci. Tuttavia alcuni tuberi e alcune piante sensibili non crescono bene in acquaponica. I tuberi richiedono una attenzione speciale, e crescono con successo solo in letti di media profondità, o in una versione di letti traspiranti che verrà illustrata più in dettaglio nella Sezione 9.3.

Gli ortaggi variano rispetto alla loro domanda complessiva di nutrienti. Ci sono due categorie generali di piante acquaponiche basate su questa domanda. Le piante a bassa richiesta di nutrienti comprendono le verdure a foglie verdi e le erbe, come lattuga, cardo, rucola, basilico, menta, prezzemolo, coriandolo, erba cipollina, bock choi e crescione. Anche molti dei legumi come piselli e fagioli hanno un basso livello di domanda di nutrienti. All’altro lato dello spettro ci sono piante con alta richiesta di nutrienti, a volte chiamati affamati di nutrienti. Queste comprendono frutti come pomodori, melanzane, cetrioli, zucchini, fragole e peperoni. Altre piante a domanda media di nutrienti sono le cavolacee, come cavoli, cavolfiori, broccoli e cavolo rapa. Piante a bulbo come barbabietole, taro, cipolle e carote hanno una domanda media, mentre i ravanelli richiedono meno nutrienti.

Lo stile di letto di crescita influenza la scelta delle piante. Nelle unità a letti medi, è pratica comune coltivare una policultura come foglie verdi, erbe e frutti contemporaneamente (Figura 6.7).

6.7

Fornendo letti di crescita media alla giusta profondità (almeno 30 cm) è possibile crescere tutti gli ortaggi citati in precedenza. La policoltura su piccole superfici può anche avvantaggiarsi delle piante complementari (vedi Appendice 2) e di una migliore gestione dello spazio, perché specie che amano l’ombra possono crescere sotto piante più alte. Pratiche monocolturali sono prevalenti nelle unità NFT e DWC perché il coltivatore è limitato dal numero di fori nei tubi e dai galleggianti in cui piantare le verdure. Usando unità NFT, potrebbe essere possibile coltivare gli ortaggi a frutti più grandi, come i pomodori, ma queste piante hanno bisogno di avere disponibilità di copiose quantità di acqua per assicurare un apporto sufficiente di nutrienti e evitare stress da acqua. L’appassimento infatti nelle piante da frutto può verificarsi quasi immediatamente se il flusso è interrotto, con effetti devastanti sull’intera coltura. Le piante da frutto anche bisogno di essere piantate in tubi più grandi, idealmente con il fondo piatto, ed essere posizionate a maggior distanza rispetto alle verdure e foglie verdi. Questo perché le piante da frutto crescono diventano più grandi e necessitano di più luce per far maturare i frutti e anche perché c’è uno spazio limitato per le radici nei tubi. D’altro canto, bulbi di grandi dimensioni e / o tuberi, come cavolo rapa, carote e rape, hanno maggiori probabilità di essere coltivate in letti medi perché le unità NFT e DWC non offrono un buon ambiente di crescita e sostegno adeguato alle piante. E’ importante considerare gli effetti della raccolta delle piante sull’intero ecosistema. Se tutte le piante venissero raccolte in una volta sola, il risultato sarebbe un sistema sbilanciato senza un numero sufficiente di piante per pulire l’acqua, con il risultato di picchi di nutrienti.

 Alcuni agricoltori usano questa tecnica, ma deve corrispondere con una grande raccolta di pesci o una riduzione della dose di mangime. Comunque la raccomandazione è di usare una raccolta sfalsata e un ciclo di risemina. La presenza di troppe piante che crescono contemporaneamente potrebbe risultare in un sistema con carenza di certi nutrienti verso il periodo del raccolto, quando l’assorbimento è al massimo. Avendo piante a differenti stadi di crescita, ad esempio alcune piantine e alcuni maturi, la domanda complessiva di nutrienti è sempre la stessa. Questo assicura una chimica dell’acqua più stabile, e offre una produzione più regolare sia per la tavola domestica che per il mercato. Schemi di raccolta sfalsata sono discussi in maggior dettaglio nel capitolo 8.

6.5 SALUTE DELLE PIANTE, PARASSITI E CONTROLLO DELLE MALATTIE

Il termine salute delle piante ha un’ampia accezione, che va al di là della semplice assenza di malattie; è soprattutto uno stato di benessere che permette alle piante di raggiungere il loro pieno potenziale produttivo. La salute delle piante, compresa la prevenzione delle malattie e la dissuasione e rimozione dei parassiti, è un aspetto estremamente importante della produzione di cibo in acquaponica (Figura 6.8).

6.8

Benché i più importanti progressi nella salute delle piante sono stati raggiunti attraverso la gestione dei patogeni e dei parassiti, anche la nutrizione ottimale, tecniche di messa a dimora intelligenti e una appropriata gestione ambientale sono fondamentali per assicurare la salute delle piante. Inoltre, la conoscenza della crescita delle specifiche piante, è fondamentale per affrontare i vari problemi della produzione. Benché alcuni concetti di base sui nutrienti delle piante siano già stati descritti, lo scopo di questa sezione è offrire una più vasta comprensione di come minimizzare i rischi e affrontare malattie delle piante e parassiti in sistemi acquaponici su piccola scala.

Per maggiori informazioni sugli insetti utili, comprese le caratteristiche degli insetti e le necessità climatiche, vedere l’Appendice 2 e le risorse elencate nella sezione Ulteriori Riferimenti.

6.5.1 Parassiti delle piante, produzione integrata e gestione dei parassiti

Gli insetti parassiti sono problematici per la produzione delle piante perché portano malattie che le piante possono contrarre. Parassiti estraggono anche liquidi quando si insediano nei tessuti vegetali, portando a una crescita stentata. Ambienti controllati, come le serre, possono essere particolarmente problematici per i parassiti perché lo spazio chiuso offre condizioni favorevoli agli insetti senza pioggia o vento. Inoltre la gestione dei parassiti all’aperto è diversa da quella nelle coltivazioni protette (reti, serre) a causa della separazione fisica delle piante dall’area attorno, che permette di utilizzare internamente insetti utili per uccidere/controllare gli insetti parassiti. La prevalenza d’insetti parassiti dipende fortemente dal clima e dall’ambiente. La gestione dei parassiti in zone temperate o aride è più facile che nelle regioni tropicali, dove un’incidenza più alta e la competizione tra insetti rende il controllo dei parassiti un compito molto più difficile.

Dal momento che il sistema acquaponico mantiene un sistema indipendente, è normale che una serie di microrganismi e piccoli insetti e ragni esistano nei letti di crescita. Tuttavia, altri insetti parassiti dannosi, come mosca bianca, tripidi, afidi, minatori fogliari, farfalle del cavolo e acari si nutrono di e danneggiano le piante. Una pratica comune per affrontare insetti parassiti problematici nella produzione di ortaggi in terra è l’uso di pesticidi o insetticidi chimici, ma ciò è impossibile in acquaponica. Qualsiasi pesticida chimico forte può essere fatale per i pesci così come per i batteri utili che vivono nel sistema. Quindi i pesticidi chimici in commercio non devono mai essere usati. Esistono tuttavia altri sistemi di controllo efficaci fisici, ambientali e colturali per ridurre la minaccia di parassiti nell’acquaponica. Insetticidi e deterrenti dovrebbero essere considerati come ultima risorsa. Una gestione efficace integra colture e gestione ambientale con l’uso di deterrenti organici e biologici dei parassiti.

La produzione integrata e la gestione dei parassiti (IPPM) è un approccio ecosistemico alla produzione e protezione a terra e fuori terra che combina diverse strategie e pratiche di gestione per crescere piante sane e minimizzare l’uso di pesticidi. È una combinazione di controlli meccanici, fisici, chimici, biologici e microbiologici insieme alla resistenza della pianta ospite e a pratiche colturali. Non tutti questi controlli sono applicabili in acquaponica e alcuni possono essere fatali per i pesci e i batteri (cioè i pesticidi chimici e alcuni organici) mentre altri possono non essere giustificabili economicamente in sistemi acquaponici su piccola scala (cioè agenti di controllo microbici). Questa sezione si concentra perciò sulle strategie più applicabili in sistemi acquaponici su piccola scala, compresi controlli meccanici e fisici, la resistenza della piante ospiti e tecniche di coltivazione per prevenire la minaccia di parassiti e malattie. Verranno fatti alcuni brevi comenti su alcuni controlli biologici sicuri per l’acquaponica (cioè insetti e microorganismi utili), e più dettagli sono riportati nell’Appendice 2. Per ulteriori informazioni su  questi metodi, vedere la sezione su riferimenti ulteriori.

Controlli fisici, meccanici e colturali

La prevenzione è fondamentale per la gestione dei parassiti in acquaponica. Il monitoraggio regolare e continuo dei parassiti è vitale e idealmente infestazioni minori possono essere identificare e gestite prima che gli insetti danneggino l’intera coltivazione. Sotto è riportata una semplice lista di controlli non costosi usati nell’agricoltura organica/convenzionale, che sono adatti anche per sistemi acquaponici su piccola scala, per evitare infestazioni da parassiti. L’esclusione fisica si riferisce al tenere i parassiti lontani. La rimozione meccanica avviene quando l’agricoltore tira via attivamente i parassiti dalle piante. Controlli colturali sono le scelte e le attività di gestione che l’agricoltore può intraprendere per prevenire i parassiti. Questi controlli dovrebbero essere usati come prima linea di difesa contro gli insetti parassiti prima di prendere in considerazione altri metodi.

Reti/schermi

Questo metodo è comune per prevenire danni di parassiti in regioni tropicali o dove viene praticata l’orticoltura organica o i pesticidi non sono efficaci. Le dimensioni delle reti variano in funzione del parassita; utilizzare reti con maglie di dimensioni di 0,15 mm per escludere tripidi, 0,35 mm per escludere mosche bianche e gli afidi, e 0,8 mm per tenere fuori minatori fogliari. La rete è particolarmente efficace, quando le piantine sono molto giovani e tenere. Gli schermi non sopprimono o eradicano i parassiti, escludono solo la maggior parte di essi; pertanto, devono essere installati prima della comparsa dei parassiti e si dovrebbe aver cura di non lasciare che i parassiti entrino nell’ambiente protetto.

Barriere fisiche

Date le limitate distanze che gli insetti possono coprire, è possibile ridurre la prevalenza di parassiti aggiungendo barriere fisiche come superfici pavimentate o piani costruiti tra gli ortaggi e la vegetazione circostante. Acquaponica sui tetti beneficia di una ventilazione naturale, data l’altezza maggiore, e la più ampia barriera fisica (distanza dal suolo) crea le condizioni ideali per una produzione esterna relativamente libera da pesticidi e malattie (Figura 6.9)

6.9

Le serre spesso hanno un forte ventilatore all’ingresso che può aiutare a evitare che gli insetti entrino con l’agricoltore.

Un’altra utile tecnica è di creare una barriera sulle gambe dei contenitori idroponici.   Un anello di rame lampeggiante può prevenire la salita di chiocciole e lumache su per le gambe, e un rivestimento di vaselina può prevenire le formiche. Anche posizionare il fondo delle gambe in un contenitore con acqua può prevenire le formiche.

Ispezione e rimozione manuale

La rimozione, sia manuale che usando un getto di acqua ad alta pressione, di foglie o piante molto infestate può evitare e/o rimandare la diffusione degli insetti nelle piante circostanti (Figura 6.10)

6.10

Parassiti più grossi e larve possono anche essere usate come alimento supplementare per i pesci. L’acqua spruzzata da un tubo diretto sul lato inferiore delle foglie è una tecnica di gestione estremamente efficace per molti tipi di insetti succhiatori. Lo spruzzo può uccidere alcuni insetti e lavarne via altri. Efficace con insetti succhiatori come afidi e mosche bianche. E’ uno dei metodi più efficaci nei sistemi su piccola scala, ma può essere solo un rimedio temporaneo perché gli insetti spostati possono tornare sulle piante. Utilizza volumi significativi di acqua e può diventare troppo laborioso nei sistemi più grandi.

Trappole

Trappole adesive posizionate leggermente al di sopra della chioma delle piante sono efficaci in ambienti protetti (serre, reti). Carte adesive blu intrappolano tripidi allo stadio adulto mentre carte gialle intrappolano mosche bianche e microlepidotteri (Figura 6.11).

6.11

Trappole adesive sono meno efficaci in condizioni all’aperto perché nuovi insetti possono facilmente arrivare dalle aree vicine. Il monitoraggio continuo degli insetti catturati dalle trappole può aiutare l’agricoltore ad adottare specifiche misure per ridurre la presenza di certi parassiti. Un altro efficace modo per combattere i parassiti è l’uso i trappole ai ferormoni. Queste attirano i maschi di parassiti specifici, riducendo l’accoppiamento della popolazione nell’area.

Gestione ambientale

Mantenere condizioni ottimali di illuminazione, temperatura e umidità, che possono essere facilmente modificate in coltivazioni protette, per favorire una crescita più sana delle piante e costruire condizioni non favorevoli per i parassiti. Per esempio, gli acari non tollerano bagnato e umidità, quindi vaporizzatori temporizzati diretti sulle foglie delle piante possono scoraggiare l’infestazione.

Scelta delle piante

Alcuni parassiti sono più attratti da specifiche specie di piante che da altre. Similmente, differenti varietà di piante della stessa specie hanno diversa resistenza/tolleranza ai parassiti. Questa è una ragione per cui la policoltura può spesso prevenire infestazioni più ampie perché alcune piante non vengono infestate. Inoltre, alcune piante attraggono e trattengono più insetti utili per aiutare a gestire le popolazioni di parassiti (discusso in maggiore dettaglio più avanti). Scegliere varietà resistenti da fornitori locali e agenti di estensione dell’agricoltura per aiutare a ridurre malattie e infestazioni.

Piante indicatore e colture sacrificali/trappola/cattura

Alcune piante, come i cetrioli e i legumi, sono più soggette a infestazioni di afidi o acari rossi e quindi possono essere usate per rilevare la prevalenza di parassiti precocemente. Spesso, le piante indicatore sono messe lungo il perimetro esterno dei giardini più ampi. Un’altra strategia che può essere adottata in acquaponica è l’uso di insetticidi biologici sulle piante sacrificali o di cattura piantate vicino ma non all’interno del sistema. Piante di cattura come le fave attirano i parassiti. Queste piante possono crescere in vasi vicino all’unità acquaponica, attirare i parassiti lontani dell’unità, che sono quindi trattati con insetticidi (vedi sotto). Questa strategia non influenzerebbe l’ecosistema acquaponico o gli insetti benefici presenti attorno all’unità. Benché non puramente biologico, la pianta di cattura può essere trattata con insetticidi sintetici in commercio se sono presenti larghe infestazioni. Fave e petunie (fiori) possono essere usate per catturare tripidi, afidi e acari. Anche i cetrioli sono usati per catturare afidi e tramogge mentre le piantine di lattuga succulenta sono usate per catturare altri insetti mangiatori di foglie.

Consociazioni tra piante

La consociazione tra piante è un uso costruttivo delle relazioni tra le piante da parte degli agricoltori. Per esempio, tutte le piante producono sostanze chimiche naturali che rilasciano dalle foglie, dai fiori e dalle radici. Queste sostanze possono attirare o respingere certi insetti e possono accrescere o limitare il tasso di crescita delle piante vicine. È quindi importante essere consapevoli di quali piante possono trarre beneficio le une dalle altre quando piantate insieme, e quali combinazioni di piante è meglio evitare. L’Appendice 2 offre una tabella delle consociazioni tra piante da utilizzare quando si scelgono le colture. Quando utilizzate la tabella, preoccupatevi di evitare i cattivi vicini piuttosto che pianificare per quelli buoni. Alcune piante rilasciano sostanze chimiche e dalle loro radici che sopprimono o respingono i parassiti, che può servire a proteggere le altre piante vicine.

Fertilizzazione

Come accennato in precedenza, l’eccesso di azoto rende le piante più inclini ad attacchi di parassiti perché hanno i tessuti più succulenti. Un giusto equilibrio di nutrienti tramite il feed rate ratio (vedi capitoli 2 e 8) aiuta le piante a crescere più forte in modo da resistere agli attacchi dei parassiti. Per questo motivo parte dell’acqua deve essere sostituita quando i livelli di nitrati sono superiori 120 mg / l.

Spaziatura

Alta densità di piantumazione e / o potatura inadeguata aumentano la concorrenza per la luce, incoraggiando insetti infestanti. Questa concorrenza alla fine rende il tessuto delle piante più succulento per i parassiti perforanti o per la penetrazione di  agenti patogeni, e spazi angusti offrono riparo ai parassiti. Assicurarsi che ci sia un’adeguata ventilazione e penetrazione della luce solare attraverso il telo. Come discusso in precedenza, molte piante hanno particolari esigenze di presenza o assenza della luce del sole. Grazie alla combinazione di piante che amano il pieno sole con  quelle che tollerano l’ombra, è possibile intensificare la produzione senza il rischio di aumentare la concorrenza e di indebolire le piante. In questo caso piante che prediligono l’ombra possono crescere all’ombra di quelli amanti del sole. In questo modo, le piante sono sane e più resistenti ai parassiti e alle malattie.

Rotazione delle colture

Anche se le unità aquaponiche possono essere gestite come monocolture senza dover affrontare problemi di stanchezza del terreno (esaurimento delle sostanze nutritive presenti naturalmente nel suolo), far crescere la stessa specie continuamente su più stagioni può avere un effetto selettivo dei parassiti circostanti.

Così, un cambiamento di coltura, anche per un breve periodo, può causare una drastica riduzione dei parassiti specificamente mirati alla monocoltura.

Igiene

La rimozione di tutti i frammenti di piante, comprese tutte le radici, alla fine di ogni raccolto contribuisce a ridurre l’incidenza di malattie e parassiti. Foglie morte e rami malati dovrebbero essere sempre rimossi. In condizioni esterne senza reti, si consiglia di ridurre la vegetazione circostante al minimo al fine di evitare la diffusione di parassiti nell’unità aquaponica. Piante malate e mucchi di compost devono essere tenuti lontano dal sistema per prevenire la contaminazione.

Controlli chimici

Se i parassiti rimangono un problema dopo aver usato i controlli fisici, meccanici e colturali di cui sopra,può essere necessario utilizzare il controllo chimico. Pesticidi sintetici e insetticidi non devono mai essere utilizzati in aquaponica perché ucciderebbero i pesci. Anche molti controlli biologici sono mortali per i pesci. Tutti i controlli chimici sono da considerare una risorsa estrema nei sistemi aquaponici e vanno utilizzati con parsimonia. Se possibile, come per i sistemi DWC, è meglio rimuovere e trattare le piante lontano dal sistema e consentire alle sostanze chimiche di asciugare completamente. L’Appendice 2 contiene un elenco di insetticidi comuni e repellenti, le loro indicazioni e la relativa loro tossicità per i pesci.

Controlli biologici

Così come per i pesticidi botanici, alcuni estratti ottenuti da microrganismi sono sicuri per gli animali acquatici perché agiscono specificatamente sulle strutture degli insetti e non danneggiano mammiferi o pesci. Due organismi ampiamente utilizzati in aquaponica e in agricoltura biologica sono Bacillus thuringiensis e Beauveria bassiana. Il primo è una tossina estratta da un batterio che danneggia il tratto digestivo degli insetti e li uccide. Può essere spruzzato sulle foglie e è adatto in particolare per bruchi, parassiti delle foglie, larve  di falene o di farfalla senza danneggiare altri insetti utili. B. bassiana è un fungo che germina e penetra nella pelle dell’insetto (chitina), uccidendo il parassita attraverso la disidratazione. L’efficacia del fungo dipende dal numero di spore sparse e dalle condizioni ottimali di umidità e di temperatura, idealmente un buon agente per tropici umidi.

Insetti utili – predatori dei parassiti

Infine, gli insetti benefici sono un altro metodo efficace per controllare i parassiti, in particolare in ambienti controllati, come le serre o le reti. Insetti utili o predatori come le crisoperle vengono introdotti nello spazio di crescita della pianta per controllare ogni ulteriore infestazione. Alcuni vantaggi nell’utilizzo di insetti utili comprendono: l’assenza di residui di antiparassitari o di resistenza indotta  dai pesticidi nei parassiti, la convenienza economica (a lungo termine solo per operazioni su larga scala), ed ecologico.

Tuttavia, il controllo efficace dei parassiti con questo metodo dipende dalla conoscenza dettagliata di ogni insetto benefico insieme al costante monitoraggio dei parassiti per tempificare in modo corretto l’introduzione di insetti utili. Inoltre, insetti utili possono essere attratti naturalmente verso sistemi esterni. Molti di questi insetti utili si nutrono di nettare nel loro stadio adulto, quindi una selezione di fiori vicino all’unità aquaponica può mantenere una popolazione che garantisce un equilibrio dei parassiti.

È importante sottolineare che questo metodo di controllo non elimina mai completamente i parassiti. Invece, i parassiti sono soppressi nell’ambito di uno stretto rapporto preda-predatore. Questo metodo è già stato utilizzato con risultati positivi per aquaponica a larga scala, mentre per aquaponica su piccola scala potrebbero non esserci abbastanza parassiti da predare per gli insetti utili, fattore che può farli volare via. La scelta di insetti utili da utilizzare (vedi Appendice 2) dovrebbe tener conto delle condizioni ambientali in cui si va ad operare.

6.5.2 Malattie delle piante e gestione integrata della malattia

A differenza della coltura idroponica, che è per lo più gestita in condizioni di sterilità, l’aquaponica sfrutta un complesso ecosistema microscopico che comprende batteri, funghi e altri microrganismi. La presenza di questi ben adattati microrganismi rende ciascun sistema più resiliente in caso di attacco da parassiti o malattie. Tuttavia, una produzione vegetale di successo è il risultato di strategie di gestione per evitare focolai di malattia che si focalizzano principalmente sulle condizioni ambientali, sulla dissuasione dei parassiti (parassiti come la mosca bianca possono trasportare virus letali) sulla gestione della piante, così come  sull’uso di rimedi organici che aiutano a prevenire o curare le piante. Simile a IPPM, la gestione integrata della malattia si basa sulla prevenzione, la scelta delle piante, e sul monitoraggio come prima linea di difesa contro la malattia, e utilizza il trattamento mirato solo quando è necessario.

I controlli ambientali

Temperatura e umidità svolgono un ruolo importante nella gestione della salute delle piante. Ogni patogeno per le piante (cioè batteri, funghi o parassiti; Figura 6.8) ha temperature di crescita ottimale che possono essere diverse da quelle delle piante. Così, malattie si verificano in alcune zone e periodi durante l’anno quando le condizioni sono più favorevoli al patogeno rispetto al suo ospite. Inoltre, l’umidità gioca un ruolo chiave per la germinazione delle spore fungine, che richiedono una sottile pellicola di acqua che copre i tessuti vegetali. Allo stesso modo, l’attivazione di alcune malattie batteriche e fungine è strettamente correlata con la presenza di superfici d’acqua. Pertanto, il controllo di umidità e umidità relativa sono essenziali per ridurre i rischi di epidemie. L’Appendice 2 contiene dettagliate condizioni ambientali che favoriscono diverse malattie fungine comuni.

Il controllo dell’umidità relativa, in particolare nelle serre aquaponiche, è particolarmente importante. Ciò può essere ottenuto attraverso ventilazione dinamica o forzata mediante finestre e ventilatori che creano un flusso d’aria orizzontale contribuendo a ridurre al minimo differenziali di temperatura e i punti freddi in cui si verifica la formazione di condensa. L’aria in movimento è mescolata continuamente, cosa che impedisce che la temperatura scenda al di sotto del punto di rugiada; pertanto, l’acqua non condensa sulle verdure.

Evaporazione dalle vasche dei pesci e / o dai canali DWC areati ospitati nelle serre dovrebbe anche essere evitata coprendo fisicamente le superfici d’acqua, poiché l’acqua evaporata può aumentare notevolmente l’umidità interna. Tubi in unità NFT sono inclini a alte temperature dell’acqua nelle stagioni calde a causa della continua esposizione al sole dei tubi. Sistemi letto medi sono un compromesso ottimale, data la giusta scelta di media, perché le superfici superiori dei letti sono sempre mantenute asciutti (vedi capitolo 4).

Infine, i sistemi costruiti su tetti hanno il vantaggio di un microclima più secco e di una buona ventilazione rispetto al livello del suolo, il che facilita la gestione ambientale delle piante.

Il controllo della temperatura dell’acqua svolge un ruolo chiave nell’evitare epidemie fungine. Una malattia molto comune in aquaponica è il marciume radicale causata da Pythium spp., un agente patogeno della terra che può  essere introdotto accidentalmente nel sistema da materiali contaminati (suolo, torba, piantine da vivaio). A differenza della coltura idroponica, in aquaponica questo fungo non causa danni al di sotto di certe temperature a causa della presenza competitiva di altri microrganismi. Il mantenimento di temperature sotto 28-30 ° C è quindi indispensabile per evitare la germinazione esponenziale di spore che potrebbero causare un focolaio.

L’attenzione dovrebbe essere data anche alla densità di piantagione. Densità molto alte riducono la ventilazione interna e aumentano l’umidità tra le piante. Il rischio di malattie per le colture densamente piantate aumenta anche quando, sotto la concorrenza di  una luce intensa, le piante crescono senza consolidare le loro cellule, che porta a tessuti più morbidi e più succulenti. I tessuti più teneri sono più inclini alle malattie a causa della loro limitata resistenza ai parassiti e / o alla penetrazione del patogeno.

Scelta delle piante

Le varietà vegetali hanno diversi livelli di resistenza ai patogeni. In alcuni casi, utilizzare cultivar resistenti note è il metodo più efficace per evitare malattie. Così, è di vitale importanza selezionare varietà di piante che sono più adatte a crescere in certi ambienti o hanno un grado di resistenza più elevato nei confronti di un particolare agente patogeno. Inoltre, molte aziende di sementi offrono una vasta selezione di piante che hanno risposte diverse contro gli agenti patogeni. L’uso di varietà locali che sono naturalmente selezionata per un determinato ambiente può garantire una crescita sana della pianta.

Se non è possibile controllare alcune malattie con varietà resistenti, è saggio a spostarsi verso altre colture durante la stagione critica. Nel caso di Pythium spp., se varietà resistenti di lattuga e microrganismi benefici non sono in grado di controllare l’infestazione, è opportuno passare ad altre specie, come il basilico, che sono più tolleranti al patogeno e a elevate temperature dell’acqua.

Semi e / o piantine devono essere acquistati da un vivaio fidato che impiega strategie efficaci di prevenzione delle malattie e può garantire prodotti liberi da malattie. Inoltre, ignorare danni alle piante, come rami spezzati, fessure, tagli e danni da parassiti spesso portare a malattie che si spargono nella stessa zona.

 Nutrizione delle piante

Nutrizione influisce notevolmente la sensibilità della pianta alle malattie. Influisce anche sulla capacità della piante  di rispondere alla malattia con meccanismi diversi, tra cui antixenosis (Processi per scoraggiare la colonizzazione da parte di erbivori) o antibiotiche (processi per uccidere o ridurre gli erbivori dopo l’atterraggio o durante l’alimentazione). Un giusto equilibrio di nutrienti non solo offre una crescita ottimale, ma rende anche le piante meno sensibili alle malattie. Sebbene la descrizione dei disturbi alimentari sia stata discussa in precedenza, la Tabella 6.2 illustra come alcuni nutrienti possono svolgere un ruolo importante nell’insorgenza della malattia.

 Tabella 6.2

Effetti dei nutrienti sulla prevenzione delle malattie fungine

Nutriente Effetto
Azoto Fertilizzazione eccessiva rende i tessuti più succulenti e quindi più inclini ad attacchi fungini. Carenza di Azoto rende le  piante gracili più inclini ad attacchi da parte di microrganismi opportunistici.
Potassio Accelera la guarigione della ferita e riduce l’effetto dei danni causati dal gelo. Ritarda maturazione e senescenza delle piante.
Fosforo Migliora l’equilibrio di nutrienti e accelera la maturazione delle piante
Calcio Riduce la gravità di alcune malattie delle radici e del fusto. Influenza la composizione delle pareti delle cellule nelle piante che resistono alla penetrazione fungina
Silicio Aiuta le piante a produrre specifiche reazioni difensive, incluso il rilascio di composti fenolici contro i patogeni

Fonte: Agrios (2004)

Monitoraggio – ispezione e esclusione

La diagnosi precoce e l’intervento sono la base della gestione delle malattie e dei parassiti. Così, le piante devono essere controllate regolarmente per cogliere i primi segni di infezione o la presenza dei parassiti che può causare infezioni. Ogni volta che le piante mostrano segni di danneggiamento o fasi iniziali di malattia (avvizzimento, ruggine o marciume radicale), è fondamentale rimuovere i rami infetti, foglie o l’intera pianta per evitare la diffusione della malattia all’intero raccolto. Inoltre, riguardo all’esclusione, è importante rispettare il controllo dei potenziali vettori (fonti) di virus, come le mosche bianche, crescendo le piante in strutture a prova di insetti (Si veda la Sezione 6.5.1). Inoltre, evitare la contaminazione del suolo, nonché l’uso di strumenti disinfettati (ad esempio cesoie utilizzate per la potatura / raccolta) aiuterebbe ad evitare la trasmissione di potenziali patogeni al sistema. Infine, è buona norma monitorare e registrare tutti i sintomi e la progressione di ogni malattia per individuare i migliori metodi di prevenzione e di trattamento in futuro.

Trattamento – inorganico o chimico

Come accennato in precedenza, l’aquaponico è un ecosistema complesso che è più resistente alle malattie del suolo rispetto all’idroponica. Tuttavia, possono comunque verificarsi alcuni focolai di malattia nel caso di condizioni ambientali sfavorevoli, come umidità relativa più alta in serre o in climi tropicali, e devono essere controllati. Poiché l’aquaponica è un sistema integrato contenente pesci, piante e microrganismi benefici, non è possibile utilizzare i trattamenti di malattia standard dell’ agricoltura convenzionale (cioè fungicidi chimici) in quanto sono tossici per i pesci. Sono tuttavia possibili pratiche comuni utilizzate per l’agricoltura biologica, a condizione che essi non danneggino i pesci e / o batteri o non facciano accumulare nel sistema soglie superiore a quelle accettabili. L’Appendice 2 riporta gli elementi e le modalità di applicazione utilizzati in agricoltura biologica che possono anche essere utilizzati per l’aquaponica per combattere e scongiurare diverse malattie. In generale, un trattamento efficace usando questi metodi si basa sulla combinazione di poche strategie che possono avere effetto sinergico contro gli agenti patogeni specifici.

Trattamento – biologico

Alcuni agenti di controllo biologico possono essere utilizzati per l’aquaponica come Trichoderma spp., Ampelomyces spp. e Bacillus subtilis, che sono microrganismi in coltura utilizzati per la lotta contro malattie specifiche. Questi agenti biologici possono essere applicati sia su foglie che nella zona delle radici. Essi forniscono protezione contro le più comuni malattie del suolo tra cui peronospora, oidio e alcuni batteri. In particolare, Thricoderma spp. si è  dimostrato efficaci nel controllo del  Pythium spp. e della  maggior parte dei patogeni del terreno, mentre Ampelomyces spp. potrebbe compensare eventuali necessità di trattamenti inorganici o chimiche contro l’oidio. Nel caso di Thricoderma spp., le spore possono essere distribuite su substrato quando si semina, per consentire al fungo benefico di proteggere le piante che iniziano il loro stadio di piantina. Le informazioni sui prodotti, i produttori e i distributori dovrebbero essere consultati prima dell’uso, al fine di individuare i migliori metodi di trattamento per malattie specifiche.

Per informazioni più dettagliate sulle malattie vegetali specifiche, tra cui l’identificazione, la suscettibilità e la prevalenza, vedere i testi consigliati nella sezione relativa a Ulteriori Riferimenti.

PROGETTAZIONE DELLA MESSA A DIMORA

La disposizione dei grow beds aiuta a massimizzare la produzione dell’impianto nello spazio disponibile.

Prima di piantare, scegliere con saggezza le piante saranno coltivate, tenendo presente lo spazio necessario per ogni pianta e ciò che è appropriato per la stagione di crescita. Una buona pratica per ogni progettazione è quello di pianificare il layout dei grow bed su carta al fine di avere una migliore comprensione di come tutto potrà essere. Considerazioni importanti sono: diversità delle piante, consociazioni e compatibilità fisica, richieste di nutrienti, le richieste del mercato, e la facilità di accesso. Ad esempio, le colture più alte (cioè pomodori) devono essere collocati nel luogo più accessibile all’interno del grow bed per rendere la raccolta più facile.

Incoraggiare la diversità vegetale

In generale, piantare diverse colture e varietà fornisce un grado di sicurezza al produttore. Tutte le piante sono suscettibili di alcuni tipi di malattie o parassiti. Se è cresciuto un solo raccolto, la possibilità di infestazione grave o di epidemia è maggiore. Questo può sbilanciare il sistema come un tutto. Come tali, i produttori sono incoraggiati a piantare una vasta gamma di verdure in scala ridotta unità (Figura 6.12).

6.12

Semina sfalsata

Come accennato in precedenza, è importante sfalsare semina. In questo modo può esserci un raccolto continuativo e le risemina, che aiuta a mantenere un livello bilanciato di nutrienti nell’unità. Allo stesso tempo, fornisce un rifornimento costante di piante alla tavola o al mercato. Tenete a mente che alcune piante producono frutti o foglie che possono essere raccolte continuamente per tutta una stagione, come ad esempio le varietà di insalata a foglia, basilico, coriandolo e pomodori, mentre alcune altre colture vengono raccolte insieme, come cavolo rapa, lattuga, carote. Per attuare la semina sfalsata ci deve essere sempre una pronta fornitura di piantine (lo sviluppo di un semenzaio è discusso nel capitolo 8).

Massimizzare lo spazio nei letti di crescita

Non solo la superficie deve essere pianificata per ottimizzare lo spazio, ma anche lo spazio verticale e il tempo devono essere presi in considerazione. Ad esempio, per quanto riguarda il tempo, le verdure di piante con periodi di crescita brevi  (insalata) tra piante con crescita a lungo termine (melanzana). Il vantaggio di questa pratica è che l’insalata verde può essere raccolta prima e fornire più spazio mentre le melanzane maturano. La continua risemina di verdure tenere come la lattuga tra grandi impianti fruttiferi offre le condizioni naturalmente ombreggiate.

Assicuratevi che le colture ombreggiate non siano completamente sovrastate quando le grandi colture

maturano. Verdure come i cetrioli sono scalatori naturali che possono essere portati a crescere verso l’alto o verso il basso e lontano dai letti. Utilizzate pali di legno e / o spago per contribuire a sostenere le verdure rampicanti. Questo crea più spazio nel grow bed (Figura 6.13).

6.13

Uno dei vantaggi dell’ aquaponica è che le piante possono essere facilmente spostate liberando delicatamente le radici dal letto di crescita e posizionandole in un luogo diverso.

6.7 SOMMARIO DEL CAPITOLO

  • I principali vantaggi dell’ aquaponica rispetto all’ agricoltura a terra sono: (i) nessun fertilizzante sprecato; (ii) minor utilizzo di acqua; (iii) produttività / qualità superiore; (iv) capacità di utilizzare terreni non coltivabili; e (v) diminuzione di lavorazione del terreno, diserbo e altri tradizionali lavori agricoli.
  • Le piante richiedono luce del sole, l’aria, l’acqua e le sostanze nutrienti per crescere. Macronutrienti essenziali includono: azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio e zolfo; Micronutrienti includono ferro, zinco, boro, rame, manganese e molibdeno. Le carenze devono essere affrontate fornendo i nutrienti mancanti con fertilizzante supplementare o aumentando la mineralizzazione.
  • Il parametro più importante della qualità dell’acqua per le piante è il pH perché influenza la disponibilità di nutrienti essenziali.
  • L’intervallo di temperatura adatto per la maggior parte delle verdure è 18-26 ° C, anche se molte verdure sono stagionali. Verdure invernali richiedono temperature di 8-20 °C, e verdure estive richiedono temperature di 17-30 ° C.
  • Le erbe a foglia verde e le verdure vengono molto bene in aquaponica, così come i grandi ortaggi a frutto tra cui pomodori, peperoni, melanzane e cetrioli, piselli e fagioli. Le radici commestibili e i tuberi sono coltivate meno comunemente e richiedono particolare attenzione.
  • La produzione integrata e la gestione dei parassiti / malattie utilizzano pratiche fisiche, meccaniche e colturali per ridurre al minimo parassiti / patogeni, e utilizza trattamenti biologici e chimici non dannosi per i pesci e in applicazioni mirate, quando necessario.
  • La progettazione di una semina intelligente in grado di massimizzare lo spazio, incoraggiare gli insetti benefici e migliorare la produzione.
  • Semine sfalsate prevedono la raccolta continua così come un assorbimento costante dei nutrienti e una qualità dell’

7. I PESCI IN ACQUAPONICA (Capitolo 7)

Traduzione del manuale “Small-scale aquaponic food production – Integrated fish and plant farming” edito edito dalla FAO

7. I pesci nell’acquaponica
La prima parte di questo capitolo contiene alcune informazioni sull’anatomia e sulla fisiologia dei pesci, compreso il modo in cui respirano, digeriscono il cibo ed espellono i rifiuti. Verrà introdotto il concetto di Feed Conversion Rate (FCR), rapporto di conversione del cibo, un concetto importante per chi si occupa di acquacoltura, che si riferisce all’efficienza con la quale i pesci convertono il cibo ingerito in massa corporea. Particolare attenzione verrà poi dedicata al ciclo di vita dei pesci e alla riproduzione in quanto funzionale all’allevamento e alla ricostituzione dello stock di pesci da allevare.
Verranno poi trattati la cura e la salute dei pesci in acquaponica, nonché le caratteristiche dell’acqua in relazione ai seguenti parametri di qualità: ossigeno, temperatura, luce e nutrizione. La terza parte prenderà in considerazione alcune specie ittiche adatte all’allevamento in un sistema acquaponico, concentrandosi su tilapia, carpa, pesce gatto, trota, persico trota (black bass) e gamberi. Il capitolo si chiude con una sezione finale sulle cause di morte, sulle malattie e metodi di prevenzione dell’insorgenza di malattie.

7.1 L’anatomia dei pesci, la fisiologia e la riproduzione
7.1.1 anatomia dei pesci
I pesci sono un gruppo eterogeneo di animali vertebrati che hanno le branchie e vivono in acqua. Il pesce utilizza branchie per ottenere ossigeno dall’acqua, rilasciando allo stesso tempo anidride carbonica e rifiuti metabolici (Figura 7.2).

 7.2

Il pesce è una animale a sangue freddo, il che significa che la sua temperatura corporea varia a seconda della temperatura dell’acqua. I pesci hanno quasi tutti gli stessi organi degli animali terrestri, ma possiedono anche una vescica natatoria. Posizionata nella cavità addominale, questa è una vescicola contenente aria e consente al pesce di mantenere un assetto variabile nell’acqua.
I pesci hanno le pinne che sono utilizzate per il movimento e per l’assetto in acqua, e mantenere un corpo idrodinamico. L’epidermide è ricoperta di scaglie di protezione (normalmente, ma erroneamente, chiamate squame). La maggior parte dei pesci depongono le uova. I pesci hanno organi sensoriali ben sviluppati che permettono loro di vedere, gustare, udire, annusare e toccare. Inoltre la maggior parte dei pesci hanno, lungo i fianchi, una particolare struttura sensoriale e recettiva: la linea laterale. Questa permette di percepire le differenze di pressione in acqua e, dunque, “sentire” anche a distanza, ciò che succede intorno. Alcuni gruppi di pesci possono anche rilevare i campi elettrici, come ad esempio quelli creati da battiti cardiaci di prede. Tuttavia il loro sistema nervoso centrale non è così sviluppato come negli uccelli o mammiferi.

Principali caratteristiche anatomiche esterne:

  • Occhi – Gli occhi dei pesci sono molto simili a quelli degli animali terrestri, come uccelli e mammiferi, tranne che per le loro lenti che sono più sferiche. Alcuni pesci, come la trota e la tilapia, si affidano alla vista per trovare la preda, mentre altre specie usano principalmente il senso dell’olfatto, o del tatto tramite barbigli e baffi.
  • Scaglie – Le scaglie sono una protezione per i pesci, agendo come uno scudo contro predatori, parassiti, malattie e abrasione fisica.
  • Bocca e mascelle – i pesci usano la bocca per ingerire il cibo e lo scompongono in gola. Spesso, la bocca è relativamente grande e permette l’ingestione di grosse prede. Alcuni pesci hanno denti, a volte anche sulla lingua. I pesci respirano raccogliendo l’acqua attraverso la bocca ed espellendola attraverso l’opercolo branchiale
  • Opercolo – E’ il rivestimento esterno dell’aparato branchiale, che offre protezione a questi organi delicati. E’ normalmente una piastra ossea/cartilaginea e può essere osservata aprirsi e chiudersi mentre il pesce respira.
    Sfintere- Situato nella regione terminale del corpo del pesce, in prossimità della coda, è l’apertura corporea che consente l’espulsione di urine e feci. Inoltre lo sfintere è dove vengono rilasciati i gameti per la riproduzione (spermatozoi e uova). 
  • Pinne – Le pinne pari, quelle pettorali e le pinne pelviche che si trovano sul fondo del corpo di pesce assicurano la manovrabilità e il controllo della direzione di avanzamento. Le pinne dispari, le pinne dorsali e quelle anali si trovano sulla parte superiore e inferiore del corpo assicurano equilibrio e stabilità coadiuvando nel controllo dello sterzo. La pinna caudale è all’estremità opposta dalla testa e fornisce la propulsione principale per il movimento dei pesci. Le pinne sono formate da una intelaiatura di raggi ossei uniti da sottili membrane. I raggi ossei possono avere un lato tagliente o dentellato, o acuminato, a volte con sacche veleno, che sono utilizzate per la difesa.

Respirazione
I pesci respirano ossigeno utilizzando le branchie, che si trovano ai lati della zona della testa. Le branchie sono costituite da una struttura ad archi, ciascuno dei quali porta una serie di filamenti necessari ad assorbire ossigeno e rilasciare prodotti metabolici della respirazione. Ciascun filamento contiene un vaso sanguigno questa rete fornisce una grande superficie per lo scambio di ossigeno e anidride carbonica. Il pesce risucchia l’acqua ricca di ossigeno attraverso la bocca e la pompa attraverso le branchie, liberando anidride carbonica allo stesso tempo. Nel loro habitat naturale, l’ossigeno viene fornito sia da piante acquatiche che producono ossigeno attraverso la fotosintesi, dai movimenti dell’acqua o dalle onde e il vento che sciolgono ossigeno atmosferico in acqua. Senza un adeguato livello di ossigeno disciolto (DO), la maggior parte dei pesci soffocano e muoiono. Ecco perché una buona aerazione è così importante per il successo dell’acquacoltura. Alcuni pesci sono dotati di un organo ad aria, simile ai polmoni, che permette loro di respirare fuori dall’acqua. I pesci gatto del genere Clarias, ad esempio, appartengono a questo gruppo di pesci che sono importanti in acquacoltura.

7.1.2 La riproduzione e il ciclo di vita dei pesci
Quasi tutti i pesci depongono le uova che si sviluppano al di fuori del corpo della madre; infatti il 97 per cento pesci di tutti i pesci sono ovipari. La fecondazione delle uova da parte degli spermatozoi si verifica anch’essa esternamente nella maggioranza dei casi. I pesci, tanto i maschi quanto le femmine, rilasciano le loro cellule sessuali in acqua. Alcune specie mantengono dei nidi e forniscono cure parentali e la protezione delle uova, ma la maggior parte delle specie non si curano delle uova fecondate che semplicemente si disperdono nella colonna d’acqua. Le Tilapie sono un esempio di pesci che offre alla progenie delle cure parentali, occupandosi di mantenere i nidi e ospitando persino i giovani avanotti nella
bocca delle femmine. Gli organi riproduttivi dei pesci sono i testicoli, che producono sperma, e le ovaie che emettono le uova. Alcuni pesci sono ermafroditi, avendo sia i testicoli che le ovaie, simultaneamente o in diverse fasi del loro ciclo di vita.
Ai fini della presente pubblicazione, ci occuperemo dei pesci interessandoci alle seguenti fasi: uova, larve, avannotti, pesciolini, pesci adulti nonché della maturità sessuale (Figura 7.3).

7.3
La durata di ciascuna di queste fasi dipende dalla specie. La fase di uovo è spesso abbastanza breve e normalmente dipende dalla temperatura dell’acqua. Durante questa fase, le uova sono delicate e sensibili ai danni fisici. In condizioni di allevamento controllato delle uova l’acqua deve avere adeguata percentuale di ossigeno disciolto ma l’aerazione deve essere dolce. Un buon allevamento delle uova deve prevedere procedure e pratiche sterili per prevenire le malattie batteriche e fungine. Inoltre si deve provvedere a rimuovere le uova non fecondate o non sciuse. Una volta schiuse le uova , i giovani pesci sono chiamati larve. Questi piccoli pesci sono di solito non completamente formati e presentano un grande sacco vitellino spesso sono molto diversi nell’aspetto dagli stadi giovanili ed adulti del pesce. Il sacco vitellino viene utilizzato per il nutrimento ed è assorbito lungo la fase larvale, anch’essa abbastanza breve in funzione della temperatura. Al termine dello stadio larvale, quando il sacco vitellino viene assorbito ed i giovani pesci cominciano a nuotare più attivamente e passare alla fase di avannotti.
Allo stadio di avannotto i pesci iniziano a mangiare cibi solidi, in natura questo cibo è generalmente plancton disperso nella colonna d’acqua e alghe dal substrato. Durante queste fasi, i pesci sono mangiatori voraci, mangiano circa il 10 per cento del loro peso corporeo al giorno. Quando pesci crescono il peso del cibo al giorno in rapporto peso del corpo diminuisce. Le demarcazioni esatte tra avannotti e pesci adulti differiscono in relazione alle specie e alle condizioni di allevamento. In generale avannotti e novellame devono essere tenuti separati per evitare il pesce più grande predi gli individui più piccoli. Lo stadio adulto del pesce è quello su cui si concentra l’allevamento acquaponico perchè è quando i pesci mangiano e crescono ed espellono i prodotti metabolici utilizzati poi dalle piante. La maggior parte dei pesci vengono raccolti durante tale fase. Se i pesci vengono fatti crescere oltre questa fase, raggiungernno la maturità sessuale, in cui la crescita del loro fisico rallenterà giacchè i soggetti dedicheranno l’energia nello sviluppo dei prodotti sessuali.
Se è necessaria la conservazione alcuni pesci adulti per completare il ciclo delle operazioni di allevamento questi pesci sono considerati riproduttori. La tilapia è una specie particolarmente facile da riprodurre mentre pesci gatto, carpa e trota richiedono maggiori cure e si consiglia di rivolgersi ad un fornitore affidabile. È fuori dell’ambito di questa pubblicazione occuparsi della riproduzione dei pesci se interessati l’invito è di rivolgersi a pubblicazioni specialistiche inserite in bibliografia.

7.2 Alimentazione dei pesci
7.2.1 Ingredienti per i mangimi
Affinchè i pesci possano crescere ed essere in buona salute la loro alimentazione richiede un  giusto equilibrio di proteine, carboidrati, grassi, vitamine e minerali. Si può definire questo tipo di alimentazione “di tipo complesso”. Sono in commercio pellet di mangime appositamente studiati per i pesci che sono altamente raccomandati per gli impianti acquaponici su piccola scala, in particolare all’inizio. È possibile allevare pesci anche in luoghi in cui vi sia un accesso limitato ai mangimi pellettati, tuttavia autoprodurre cibo per i pesci ha bisogno di una particolare attenzione: infatti si potrebbe verificare uno sbilanciamento nei confronti di componenti nutrizionali essenziali. Maggiori informazioni sull’autoproduzione del mangime si possono trovare nella sezione 9.11 e nell’appendice 5.
Le proteine sono la componente più importante per la costruzione della massa corporea dei pesci. Nella loro fase di crescita i pesci onnivori come la tilapia e carpa comune hanno bisogno di 25-35 per cento di proteine nella loro dieta, mentre pesci carnivori hanno bisogno fino al 45 per cento di proteine per crescere a livelli ottimali. In generale, più i pesci sono negli stadi giovanili (avannotti) maggiormente richiedono una dieta ricca di proteine. Le proteine sono la base della struttura e degli enzimi in tutti gli organismi viventi, sono costituite da aminoacidi, alcuni dei quali vengono sintetizzati dagli organi  degli stessi pesci, ma altri che devono essere ottenuti dal cibo. Questi aminoacidi sono chiamati essenziali. Dei dieci aminoacidi essenziali, metionina e lisina sono elementi spesso limitanti e questi devono essere inseriti in qualche componente vegetale nel pellet.
I lipidi sono grassi, molecole un alta componente di energia necessaria alla dieta di un pesce. L’olio di pesce è pertanto un componente molto comune nei mangimi. L’olio di pesce è ricco di due particolari tipi di grassi, omega-3 e omega-6, che hanno benefici per la salute per gli esseri umani. La quantità di questi lipidi sani nei pesci di allevamento dipende dal mangime utilizzato.
I carboidrati sono costituiti da amidi e zuccheri. Questa componente del mangime è un ingrediente economico che aumenta il valore energetico del mangime. Gli amidi e gli zuccheri contribuiscono anche a “legare” i vari componenti del cibo insieme per dare forma al pellet. Tuttavia, il pesce non riesce a digerire e a metabolizzare i carboidrati molto bene e gran parte di questa energia può essere dispersa.
Vitamine e minerali sono necessari per la salute dei pesci e la loro crescita. Le vitamine sono molecole organiche estratte da piante o sintetizzate nel processo di produzione che sono importanti per lo sviluppo e il funzionamento del sistema immunitario. I minerali sono elementi inorganici necessari pal il pesce per sintetizzare i vari componenti della propria struttura scheletrica e della propria massa corporea. Alcuni sali minerali sono anche coinvolti nella regolazione osmotica.


7.2.2 mangimi per pesci pellettizzato
Ci sono diverse dimensioni dei pellets per i pesci, che vanno da 2 a 10 mm (Figura 7.4).

7.4

Esempi di pellet per l’alimentazione dei pesci in polvere e nelle varie pezzature

La dimensione dei pellet consigliata dipende dalle dimensioni del pesce. Gli avannotti hanno bocche piccole e non possono ingerire pellet di grandi dimensioni, mentre nei grandi se i pellet fossero troppo piccoli vi sarebbe un’elevata dispersione di energia. Se possibile dunque il cibo andrebbe acquistato in relazione ad ogni fase del ciclo di vita dei pesci. In alternativa, i pellet grandi possono essere schiacciati con  mortaio e pestello per creare briciole e  polvere per gli avannotti. Un altra soluzione potrebbe essere quella di usare sempre pellet di medie dimensioni (2-4 mm). In questo modo, i pesci saranno in grado di mangiare la stessa dimensione di pellet dalla fase giovanile fino a quando verranno prelevati per il consumo. I pellet di mangime sono inoltre progettati per galleggiare sulla superficie dell’acqua o per depositarsi sul fondo a seconda delle abitudini alimentari dei pesci. È importante conoscere il comportamento alimentare dei pesci specifici e fornire il corretto tipo di pellet. I pellet galleggianti offrono il vantaggio di poter verificare quanto i pesci mangiano. Spesso è possibile allenare i pesci a nutrirsi in relazione ai tipo di pellet disponibili non tutti però saranno di modificare le loro abitudini alimentari.
Il cibo deve essere conservato in condizioni di oscurità, fresco, asciutto e sicuro. Il mangime per pesci umido o non conservato in modo corretto può marcire ed essere decomposto dai batteri e funghi. Questi microrganismi possono rilasciare nel sistema acquaponico tossine che sono pericolose per i pesci. Il  mangime avariato dunque non deve mai essere distribuito ai pesci. Inoltre il mangime per i pesci non deve essere conservato troppo a lungo, ma essere acquistato fresco e utilizzato immediatamente per conservare più a lungo possibile le proprie qualità nutrizionali. E’ inoltre necessario evitare la sovralimentazione dei pesci, i rifiuti alimentari non consumati non devono mai essere lasciati nel sistema acquaponico. L’introduzione di rifiuti da sovralimentazione fornisce foraggio per i batteri eterotrofi che consumano notevoli quantità di ossigeno, inoltre la decomposizione cibo può aumentare la quantità di ammoniaca e nitriti a livelli tossici in un periodo relativamente breve. Infine il pellet non consumato può ostruire i filtri meccanici porta alla riduzione del flusso d’acqua e a zone anossiche. In generale perchè i pesci mangino c’è bisogno al massimo di 30 minuti di tempo. Dopo questo periodo è opportuno rimuovere qualsiasi residuo di cibo. Se si trovano alimenti non consumati è necessario abbassare la quantità di mangime distribuita la volta successiva. Ulteriori strategie alimentari saranno discusse nella sezione 8.4.

7.2.3 Rapporto di conversione (Food Conversion Rate FCR) e alimentazione dei pesci
Il FCR descrive con quale efficienza un animale trasforma il suo cibo in crescita corporea. Esso risponde alla domanda di quante unità di alimentazione sono necessarie a far crescere un solo esistono  FCR per ogni animale e offrire una modalità semplice per misurare l’efficienza e costi di allevare un ceto animale.

I pesci, in generale, hanno uno dei migliori FCR fra tutti gli animali. Allevate in buone condizioni le tilapie hanno un FCR di 1,4-1,8, il che significa che per crescere un 1,0 kg di tilapia, è richiesto 1,4-1,8 kg di cibo.
La costruzione di un corretto FCR non è essenziale in sistemi acquaponici di piccole dimensioni, ma può essere utile fare un analisi in alcune circostanze. Ad esempio quando si cambia pellet, è opportuno considerare  il pesce cresce correttamente in relazione ad eventuali differenze di costo tra i mangimi. Inoltre, quando si prende in considerazione di avviare un piccolo sistema commerciale è necessario calcolare il FCR come parte del business plan e / o dell’analisi finanziaria. Anche se si è preoccupati dal FCR, è buona pratica a pesare periodicamente un campione di pesce per assicurarsi che stia crescendo bene e per comprendere l’equilibrio del sistema (Figura 7.5).

 

7.5

Pesatura di un campione di pesce

Ciò è in grado di fornire anche aspettative più precise per stimare il periodo  di produzione e raccolta. Per tutti i pesci la manipolazione e la pesatura sono più facile al buio per evitare di stressare  gli animali. Il box 3 riassume (in inglese) i semplici passi per procedere alla pesatura. La pesatura dovrà avvenire tra soggetti della stessa età cresciuti nella stessa vasca è in generale preferibile utilizzare più gruppi di pesci perché in questo modo la misura dovrebbe fornire medie più affidabili. Pesature periodiche daranno il tasso di crescita medio del pesce, che sarà ottenuto sottraendo il peso medio dei pesci, calcolato sopra, in due periodi.

 

7 box 3 

Il FCR si ottiene dividendo cibo totale consumato dai pesci per la crescita totale durante un periodo determinato, con entrambi i valori espressi nella stessa unità di misura (cioè chilogrammi o grammi). Alimentazione totale / Incremento totale = FCR.

L’alimentazione totale può essere ottenuta sommando tutto il peso degli alimenti consumati ogni giorno. La crescita totale può essere calcolata semplicemente moltiplicando il tasso medio di crescita per il numero dei pesci allevati nella vasca.

Nella maggioranza dei pesci in acquacoltura nella fase di allevamento il tasso di alimentazione  (come è già stato detto in questa pubblicazione) è 1-2 per cento del loro peso corporeo al giorno. In media, un pesce del peso di 100 grammi mangia 1-2 grammi di mangime per pesci pellettato per giorno. E’ importante tenere sotto controllo questo tasso controllando al tempo stesso il FCR per determinare i tassi di crescita e l’appetito dei pesci e aiuta a mantenere l’equilibrio generale del sistema.


7.3 La qualità dell’acqua per i pesci
Nel capitolo 2 si è discusso della qualità dell’acqua per l’acquaponica. Dal punto di vista dei pesci i parametri dell’acqua più importanti sono sintetizzati nella Tabella 7.1. (vedi di seguito)
7.3.1 Azoto
L’ammoniaca e i nitriti sono estremamente tossici per pesci, talvolta vengono chiamati “assassini invisibili”. Entrambi sono considerati tossici quando si trovano a concentrazioni superiori a 1 mg / litro, anche se qualsiasi livello di questi composti contribuisce allo stress del pesce e produce effetti negativi sulla salute. I livelli rilevabili di entrambi questi composti dovrebbero essere vicino a zero in un sistema acquaponico maturo. E’ il biofiltro il protagonista  della trasformazione queste sostanze chimiche tossiche in una forma meno tossica. Eventuali livelli rilevabili indicano che il sistema è sbilanciato con un biofiltro sottodimensionato o con il biofiltro che non funziona a dovere. L’ammoniaca è più tossica in condizioni basiche di caldo; se il pH è alto qualsiasi quantità rilevabile di ammoniaca è particolarmente pericoloso. Il test dell’acqua per l’ammoniaca è chiamato azoto ammoniacale totale (TAN), e rileva entrambi i tipi di ammoniaca (ionica e non ionica). I sintomi di avvelenamento da ammoniaca e nitriti sono spesso osservabili come striature rosse sul corpo del pesce, branchie e occhi. I pesci si strofinano sui lati della vasca, boccheggiando e cercando aria in superficie, fino quando non interviene letargia e la morte. Nitrato è invece molto meno tossico per maggior parte dei pesci. La maggior parte delle specie è in grado di tollerare livelli di nitrati superiori a 400 mg / litro.
7.3.2 pH
I pesci possono tollerare un range piuttosto ampia di pH, ma l’intervallo migliore si situa tra i livelli di 6.5-8.5 unità. Radicali cambiamenti di pH in brevi periodi (cambi di 0,3 entro un periodo di 12-24 ore) possono essere problematici o addirittura letali per i pesci. Pertanto, è importante mantenere il pH stabile il più possibile. Si raccomanda un sistema di buffering con carbonato di calcio per evitare ampie oscillazioni del pH.7.3.3 Ossigeno disciolto
Nel complesso, ove possibile  dovrebbe essere aggiunto ossigeno ad un  sistema acquaponico. In pratica la maggior parte dei pesci hanno bisogno di almeno 4-5 mg / litro. La maggior parte dei coltivatori amatoriali non hanno la possibilità di controllare il livello di ossigeno nei loro impianti perché gli strumenti digitali sono costosi e i meno costosi test kit da acquario non sono sempre disponibili. Pertanto le seguenti raccomandazioni rappresentano importanti indicazioni da seguire nella gestione di un sistema acquaponico. Non  stoccare elevate quantità di pesce nelle vasche di allevamento, in generale mai più di 20 kg di pesce per 1 000 litri di acqua totale. Mantenere un flusso d’acqua dinamico, con la presenza di cascate che aiutano a ossigenare l’acqua e aggiungere Ossigeno Disciolto (DO). Inserire nell’impianto una o più  pompe ad aria, ove ciò sia possibile. Il tasso di ossigenazione adeguato dovrebbe essere di 5-8 litri di aria al minuto per ciascun metro cubo di acqua, rilasciato da almeno 2 pietre porose collocate in posizioni diverse. Assicurarsi che l’acqua non sia agitata troppo energicamente o in modo da non sconvolgere il nuoto dei pesci.
Tenere sempre sotto controllo segnali dei pesci che indichino la mancanza di ossigeno, cioè ad esempio quando i pesci nuotano senza fiato in superficie cercando di raccogliere l’aria con la bocca. Questa è una situazione di emergenza che richiede attenzione immediata. La predisposizione di sistemi di aerazione di backup sono una risorsa preziosa per un sistema acquaponico e possono essere usati durante interruzioni di corrente e guasti delle apparecchiature, ecc.7.3.4 Temperatura
Pesci sono a sangue freddo e, di conseguenza, la loro capacità di adattarsi ad un’ampia gamma di temperature dell’acqua è limitata. Una temperatura costante all’interno del loro campo di corretta tolleranza mantiene pesce condizioni ottimali e favorisce una crescita veloce con FCR ottimali. Inoltre la temperatura ottimale riduce il rischi di stress e quindi di malattie. Un buon isolamento termico ed eventuali elementi riscaldanti dell’ acqua contribuiscono a mantenere un livello di temperatura costante anche se possono essere costosi in aree in cui l’energia è particolarmente cara. Spesso è meglio allevare un tipo di pesce adattato a condizioni ambientali locali. Ogni pesce ha una temperatura ottimale che dovrebbe essere garantita da parte dell’agricoltore. In generale, i pesci tropicali prosperano a 22-32 ° C, mentre pesci di acqua fredda preferiscono 10-18 ° C. Alcuni pesci d’acqua temperata hanno un range esteso di temperature di riferimento, per esempio, carpa comune e persico trota possono tollerare un range che va da 5-30 ° C.
7.3.5 Luce e oscurità
Il livello di luce nella vasca dei pesci deve essere ridotto per evitare la crescita di alghe. Però non dovrebbe essere completamente buio, infatti il pesce ha paura e si stressa quando una vasca  completamente oscurata è esposta improvvisamente alla luce, ad es. quando viene scoperta. La condizione ideale è con la luce naturale indiretta con un ombreggiamento, così da prevenire la crescita delle alghe ed evitare cause di stress per i pesci. Si raccomanda inoltre di gestire e raccogliere il pesce con la luce oscurata per ridurre al minimo lo stress.
7 tabella 7.1png

7.4 INDIVIDUAZIONE DEL PESCE

Diverse specie di pesci hanno registrato ottimi tassi di crescita negli impianti acquaponici. Tra le specie adatte per l’agricoltura acquaponica vi sono: la tilapia, la carpa comune, la carpa argentata, la carpa erbivora, il barramundi,  il pesce persico di giada, il pesce gatto, la trota, il salmone, il merluzzo Murray, e il persico trota (boccalone o black bass). Alcune di queste specie, che sono disponibili in tutto il mondo e crescono particolarmente bene in impianti acquaponici, sono trattati in modo più dettagliato nelle sezioni seguenti.

Nella pianificazione di un impianto acquaponico è fondamentale valutare la disponibilità di pesce sano da fornitori locali affidabili. Alcuni pesci d’allevamento sono stati introdotti in zone al di fuori del loro habitat naturale, come ad esempio tilapia e un certo numero di specie di carpe e pesci gatto. Molte di queste introduzioni sono state originate da attività l’acquacoltura. E ‘inoltre importante conoscere i regolamenti locali che disciplinano l’importazione di tutte le nuove specie. Specie alloctone (cioè non native di un certo posto) non dovrebbero mai essere rilasciate nei corsi d’acqua. E’ opportuno contattare le autorità di vigilanza locali per ulteriori informazioni riguardanti le specie invasive e specie autoctone adatte per l’agricoltura

La tilapia
Principali tipologie commerciali:
Tilapia Blu (Oreochromis aureus)
Tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus)
Tilapia del Mozambico (Oreochromis mossambicus)
Vari ibridi nati dalla combinazione di queste tre specie.

Descrizione
Originaria dell’Africa orientale, la tilapia è una delle specie d’acqua dolce più popolari per l’allevamento in sistemi di acquacoltura in tutto il mondo (Figura 7.6).

7.6

Le Tilapie sono resistenti a molti patogeni e parassiti e allo stress dovuto agli interventi umani di gestione, possono tollerare una vasta gamma di condizioni di qualità dell’acqua e sono perfettamente adattate alle alte temperature. Le tilapie tollerano per brevi periodi l’acqua a temperature estreme di 14 e 36 ° C, non si nutrono o si sviluppano al di sotto 17 ° C, e muoiono sotto i 12 ° C. Il range di temperatura ideale è 27-30 ° C, ciò assicura buoni tassi di crescita. Per tale motivo nei climi temperati le tilapie possono non essere appropriate nelle stagioni invernali se l’acqua non viene riscaldata. Un metodo alternativo per i climi freddi è quello di allevare più specie durante tutto l’anno: allevamento di tilapie durante le stagioni più calde e di carpe e trote durante l’inverno. In condizioni ideali le tilapie possono crescere da avannotti di 50 g  a pezzatura di consumo (500 g) in circa 6 mesi.
Le tilapie sono onnivore, il che significa che hanno un’alimentazione che comprende tanto sostanze di origine animale quando di origine vegetale esse sono dunque le candidate ideali per sperimentare molti degli alimenti alternativi, riportate nella Sezione 9.1.2.

Le tilapie sono state alimentate con lenticchia d’acqua, Azolla spp., Moringa olifera e altre piante ad alto contenuto proteico, ma bisogna aver cura di offrire loro un alimento bilanciato, cioè nutrizionalmente completo, per un pieno sviluppo. Le tilapie mangiano altri pesci, soprattutto i loro piccoli; quando sono in condizioni di allevamento le tilapie devono essere tenute separate secondo la taglia. Mentre le tilapie di dimensioni inferiori di 15 cm mangiano i pesci più piccoli,  quando sono più più grandi di 15 cm sono generalmente troppe lente e cessano di essere un problema.

Le tilapie sono facili da allevare in sistemi acquaponici su piccola scala o di medie dimensioni. Anche se maggiori informazioni sono disponibili nella sezione degli approfondimenti bibliografici, di seguito si forniscono ulteriori elementi per poter allevare le tilapie. Un metodo è quello di utilizzare un grande sistema acquaponico per la fase di ingrasso e due acquari separati più piccoli  per ospitare i riproduttori e avannotti.
Piccoli sistemi acquaponici separati possono essere utilizzati per gestire la qualità dell’acqua in queste vasche separate ma possono non essere necessari nel caso vi si una bassa densità di allevamento. I pesci riproduttori sono adulti selezionati a mano, che non vengono raccolti per il consumo e sono scelti come esemplari sani e adatti alla riproduzione. Le tilapie riproducono facilmente, specialmente dove l’acqua è calda, ossigenata, vi sia la presenza di alghe, il bacino sia ombreggiato, e l’ambiente calmo e tranquillo. Un substrato roccioso sul fondo incoraggia costruzione del nido. Il rapporto ottimale tra maschi e femmine  è di 2 maschi accoppiati con 6-10 femmine, ciò incoraggia la deposizione delle uova. Le uova di tilapia e i piccoli avannotti trovano talvolta riparo nelle bocche delle femmine o nuotano in superficie. Questi avannotti devono essere trasferiti in vasche di allevamento degli stadi giovanili, assicurando che non siano presenti  avannotti più grandi che li potrebbero mangiare in queste vasche rimarranno fino a quando non saranno abbastanza grandi per entrare nella vasca principale di allevamento.
Le tilapie possono essere aggressive, soprattutto se allevate in condizioni di bassa densità, perché i maschi sono territoriali pertanto, i pesci devono essere tenuti ad alte densità nei vasche di crescita. Alcune aziende agricole utilizzano solo i pesci di sesso maschile nelle vasche di accrescimento tutti gli allevamenti con maschi della stessa età si sviluppano di più e più velocemente perché i maschi non hanno necessità di utilizzare energie nello sviluppo delle ovaie e non fermano l’alimentazione quando arriva il periodo della deposizione delle uova come per le femmine. Inoltre il tasso di crescita nelle vasche di soli soggetti maschili  non si riduce a causa della competizione per il cibo con gli avannotti che sono prodotti in continuazione se maschi e femmine sessualmente maturi sono lasciati crescere insieme.
Lotti di tilapie monosessuali tilapia maschio possono essere ottenuto attraverso un trattamento ormonale o sessaggio a mano degli avannotti. Nel primo caso, avannotti vengono alimentati con una alimentazione arricchita di testosterone durante le loro prima
tre settimane di vita. Alti livelli di ormone nel sangue causano un’inversione di sesso negli avannotti femminili. Questa tecnica, ampiamente utilizzato in Asia e in America ma non in Europa (a causa di differenti normative), consente agli agricoltori di stoccare tilapia maschio delle stesse dimensioni nelle vasche per evitare eventuali problemi di deposizione delle uova e la riduzione della crescita a causa della concorrenza alimentazione con i giovani.
Il sessaggio mano semplicemente consiste nel separare i maschi dalle femmine, cercando la loro papilla genitale,  quando i pesci sono di circa 40 g o superiori il processo di identificazione è abbastanza semplice. Nella regione anale i maschi hanno un’unica apertura mentre le femmine hanno due fessure. Lo sfiato della femmina è più a “C”, mentre nei maschi la papilla è più triangolare. Quando i pesci diventano più grandi, alcune caratteristiche secondarie possono aiutare ad identificare i maschi dalle femmine. I pesci di sesso maschile hanno teste più grandi, con una più marcata regione frontale, una gobba posteriore e caratteristiche più squadrate. Le femmine sono più lucide e hanno teste più piccole. Inoltre, il comportamento del pesce può indicare il sesso perché i maschi inseguono altri maschi per scacciarli e poi corteggiare le femmine. Il sessaggio a mano può essere eseguito per un piccolo numero di pesci, in quanto non richiede molto tempo. Tuttavia questa tecnica potrebbe non essere pratica nei sistemi su larga scala a causa del gran numero di pesce allevati, In ogni caso tilapia di entrambi i sessi possono essere allevato in vasche insieme fino a che i pesci non raggiungono la maturità sessuale all’età di cinque mesi. Anche se le femmine sono relativamente poco efficiente ancora non causano problemi con la deposizione delle uova queste possono essere raccolte attorno ai 200 gammi, lasciando che i maschi crescano ulteriormente

La carpa

Carpa comune (Cyprinus carpio)
Carpa testa grossa (Hypophthalmichthys molitrix)
Carpa erbivora  (Ctenopharyngodon idella)

Descrizione
Originarie dell’Europa orientale e dell’Asia, le carpe sono attualmente le specie di pesci più allevate a livello globale (Figura 7.7). 

7.7

Le carpe, come le tilapie, sono tolleranti a livelli relativamente bassi di ossigeno disciolto e alla cattiva qualità dell’acqua, ma hanno una tolleranza molto più elevata alla temperatura dell’acqua.
La carpa può sopravvivere a temperature fino a 4 ° C e fino 34 ° C il che le rende una scelta ideale per impianti acquaponici sia in regioni temperate che tropicali. I migliori tassi di crescita sono ottenuti quando le temperature sono comprese tra 25 ° C e 30 ° C. In queste condizioni, può crescere da avannotto alla dimensione di raccolta (500-600 g) in meno di un anno (10 mesi). I tassi di crescita diminuiscono drasticamente con temperature inferiori a 12 ° C. Le carpe maschio sono più piccole rispetto alle femmine, ma in ogni caso possono crescere fino a 40 kg e 1-1,2 m di lunghezza in natura.
In natura, le carpe sono onnivore e si nutrono di una vasta gamma di alimenti hanno una preferenza per l’alimentazione di invertebrati come insetti acquatici, insetti, larve, vermi, molluschi e zooplancton. Alcune specie di carpa erbivora mangiano anche i gambi, le foglie e i semi di piante acquatiche e terrestri, così come la vegetazione in decomposizione.
Le carpe allevate possono essere facilmente abituate a mangiare mangime pellet galleggiante. I migliori avannotti di carpa sono ottenuti da incubatoi e strutture di allevamento dedicate. La procedura per ottenere avannotti è più complicata di quella usata per la tilapia perché la deposizione delle uova nelle carpe femminile è indotta da in’iniezione di ormoni, una tecnica che richiede una conoscenza della fisiologia dei pesci e di esperienza.
Le carpe possono essere facilmente allevate in un sistema policolturale ciò è stato fatto per secoli. Principalmente consiste nella coltura pesci erbivori (carpa erbivora), pesce planctivori  (carpa a specchio) e pesci onnivori / detritivori (carpa comune) insieme, in modo da coprire tutte le nicchie di cibo. Nei sistemi acquaponici la combinazione di queste tre specie, o almeno la carpa erbivora con la carpa comune, si tradurrebbe in un migliore utilizzo di cibo, perchè le specie insieme utilizzerebbero al meglio i residui di pellet e delle colture, andando a cercare i rifiuti accumulati sul fondo della vasca. Anche la messa a disposizione dei pesci di radici e di altri residui del raccolto sarebbe estremamente vantaggiosa per la reimmissione dei nutrienti nel sistema acquaponico, perché la loro digestione verrebbe fatta dai pesci e la mineralizzazione dei rifiuti successiva restituirebbe la maggior parte dei micronutrienti indietro alle piante.

Altre specie di carpa (pesci ornamentali)
Pesci rossi  o carpe koi sono prodotti principalmente per l’industria dei pesci ornamentali piuttosto che per l’alimentazione. 

7.8

Questi pesci hanno anche un elevata tolleranza a differenti condizioni dell’acqua e pertanto sono buoni candidati per un sistema acquaponico. Possono essere venduti a privati o a rivenditori e, potenzialmente, spuntano prezzi più elevati
Le carpe Koi e altri pesci ornamentali sono la scelta adottata dai coltivatori acquaponici  vegetariani.
Al di là delle caratteristiche climatiche e problemi di gestione dei pesci, la scelta della carpa come specie da allevare in acquaponica dovrebbe seguire una analisi costi-benefici che tenga in considerazione la convenienza dell’allevamento di questo pesce che, dal momento che ha più lische, generalmente spunta i prezzi di mercato più bassi rispetto alle altre specie.


7.4.3 Pesce gatto
Principali tipologie commerciali:
pesce gatto punteggiato (Ictalurus punctatus)
pesce gatto africano (Clarias gariepinus)

Descrizione
Quello dei pesci gatto è un gruppo estremamente resistente ad ampie oscillazioni in fatto di DO, temperatura, e pH (Figura 7.9).  

7.9

I pesci gatto sono anche resistenti a molte malattie e parassiti, ciò li rende ideali per l’acquacoltura. I pesci gatto possono anche essere facilmente stoccati a densità molto elevate, fino a 150 kg / m3. Queste densità richiedono una filtrazione meccanica completa e una rimozione dei solidi superiore a quella trattata in questa pubblicazione. Il pesce gatto africano è uno dei molti pesci della famiglia Clariidae. Queste specie sono dotati di una capacità di attingere l’aria che li rende ideali per l’acquacoltura e l’acquaponica anche and in caso di cali di ossigeno improvvisi e repentini non causerebbero mortalità tra i pesci. I pesci gatto sono le specie più semplici per chi inizia con l’acquaponica o per gli impianti situati in aree dove la fornitura di energia elettrica non è affidabile. Per l’elevata tolleranza a bassi livelli di  DO livelli e alti livelli di ammoniaca, i pesci gatto possono essere stoccati a densità più elevate, a condizione che vi sia adeguata filtrazione meccanica. Per quanto riguarda la gestione dei rifiuti, vale la pena notare che i rifiuti solidi sospesi prodotti dai pesci gatto e disciolti nell’acqua sono meno voluminosi rispetto a quelli della  tilapia, un fattore che facilita una livello superiore di mineralizzazione. Come la tilapia i pesci gatto crescono meglio in acqua tiepida e preferiscono una temperatura di 26 ° C; ma nel caso del pesce gatto africano la crescita  si ferma sotto 20-22 ° C.
La fisiologia del pesce gatto è diversa da altri pesci, in quanto possono tollerare livelli elevati di ammoniaca, ma, secondo la recente letteratura, le concentrazioni di nitrati superiori 100 mg / litro possono ridurre il loro appetito.
I pesci gatto sono pesci bentonici, nel senso che occupano solo la parte inferiore del serbatoio, ciò può causare difficoltà per allevare ad alte densità perché non si diffondono attraverso la colonna d’acqua. In serbatoi sovraffollati, pesce gatto possono farsi male a vicenda con loro spine. Quando si alleva il pesce gatto, una possibilità è quella di utilizzare un serbatoio con uno sviluppo dello spazio maggiormente orizzontale rispetto allo spazio verticale, consentendo in tal modo al pesce espandersi sul fondo.
In alternativa, molti agricoltori allevano il pesce gatto con un’altra specie di pesci che utilizzano la parte superiore del serbatoio, comunemente pesce persico o tilapia. I pesci gatto possono essere addestrati a mangiare palline galleggianti.

7.4.4 Trota
Principale varietà commerciale:
Trota iridea (Oncorhynchus mykiss)

Descrizione
Le trote sono pesci carnivori di acqua fredda che appartengono alla famiglia dei salmonidi (Figura 7.10).

7.10
Tutte le trote richiedono acqua più fredda rispetto alle altre specie precedentemente citate, preferendo temperature tra 10-18 ° C con una temperatura ottimale di 15 ° C. La trota iridea è ideale per impianti acquaponici in regioni a clima nordico o temperato, soprattutto in inverno. I tassi di crescita diminuiscono significativamente se le temperature aumentano oltre i 21 ° C; sopra questa temperatura le trote non sono in grado di utilizzare correttamente l’ ossigeno disciolto, anche se questo è disponibile. Le trote richiedono una dieta ricca di proteine rispetto alla carpa e alla tilapia il che significa una maggiore quantità di azoto disponibile nell’acqua in relazione ai nutrienti liberati nella vasca. Ciò consente una maggiore superfice coltivabile di verdure pur mantenendo sistema acquaponico equilibrato. Le trote hanno una tolleranza alla salinità molto elevata e molte varietà possono sopravvivere in acqua dolce, acqua salmastra e ambienti marini . In generale le trote richiedono una migliore qualità delle acque rispetto alle tilapie o alle carpe, con particolare riguardo a DO e all’ammoniaca. Un acquacoltura di successo con le trote richiede anche il monitoraggio della qualità delle acque frequente, così come sistemi di pompe per aria e acqua con sistemi di backup.
La trota iridea è la specie di trota più comunemente allevata in sistemi di acquacoltura negli gli Stati Uniti d’America e Canada e in gabbie marine o serbatoi a flusso continuo e in stagni dell’Europa centrale o del Nord (Norvegia, Scozia), in parti del Sud America (Cile, Perù), in molte aree montane tropicali e subtropicali Africa e Asia (Repubblica Islamica dell’Iran, Nepal, Giappone) e in Australia. Le trote iridee sono allungate, con una livrea puntinata sulle tonalità di solito blu-verdi sulla parte superiore con una striscia rossa sui lati. Le trote possono anche essere raccolte e rilasciate in torrenti e laghi per integrare le prede per la pesca sportiva.
Le trote richiedono una dieta ricca di proteine con una buona quantità di grassi. Le trote sono considerate un “pesce azzurro”, con una descrizione nutrizionale che indica una quantità elevata di vitamina A, vitamina D e acidi grassi omega-3, che li rende una scelta eccellente per  il consumo familiare.

7.4.5 Persico trota
Principale tipo commerciale:
Persico trota (Micropterus salmoides)
Descrizione

I Persici trota sono originari del Nord America, ma sono ampiamente diffuse in tutto il mondo, e si possono trovare in molti corpi d’acqua e laghetti (Figura 7.11). 

7.11

Essi appartengono all’ordine dei perciformi che comprende anche la spigola striata, il bass australiano, la spigola, e molti altri.
Il persico trota tollera un ampio intervallo di temperature,  cesserà solo di crescere a  meno di 10 ° C o sopra i 36 ° C; smette infatti di alimentarsi a temperature inferiori a 10 ° C. Le temperature di crescita ottimali sono nella gamma di 24-30 ° C in tutti gli stadi di sviluppo. I persici trota tollerano bassi livelli di DO e pH, anche se per un buon assorbimento del cibo il DO ottimale dovrebbe essere superiore a 4 mg / litro.
I persici trota preferiscono acqua pulita con una concentrazione di solidi sospesi meno di 25 mg / litro, ma la crescita è stata valutata soddisfacente anche in stagni con torbidità fino a 100 mg / litro. Come la trota, il persico trota è un pesce carnivoro, chiedendo diete ricche di proteine. I persici trota devono essere allevati dunque tutti più o meno della stessa dimensione per evitare la predazione del novellame da parte dei pesci più grandi. I tassi di crescita sono altamente dipendenti dalla temperatura e qualità dei mangimi; nei climi temperati maggior parte della crescita si ottiene durante le stagioni più calde (tarda primavera, estate e inizio autunno). In relazione alla loro elevata tolleranza così alla buona resistenza ad alti livelli di nitriti, il persico trota è una scelta eccellente per gli agricoltori acquaponici, in particolare per coloro che non possono cambiare specie tra le stagioni fredde e quelle calde. Sono stati fatti tentativi  per la cultura questa specie in policoltura con la tilapia. Nutrizionalmente parlando, il persico trota contiene livelli relativamente elevati di acidi grassi omega-3 rispetto ad altri pesci d’acqua dolce.

7.4.6 Gamberi

Descrizione
Il termine di gamberi si riferisce ad un gruppo molto eterogeneo di decapodi d’acqua dolce
crostacei con lunghi addomi muscolari stretti, antenne lunghe e gambe sottili (Figura 7.12). 

7.12

Questi crostacei possono trovare cibo sul fondo delle linee costiere e negli estuari, nonché nei sistemi di acqua dolce. Di solito vivono da uno a sette anni e la maggior parte delle specie sono onnivori. Gamberi e gamberetti, rispettivamente, comunemente riferimento a
specie di acqua salata e di acqua dolce, anche se questi nomi sono spesso confusi, soprattutto in senso culinario.
I gamberi possono essere una grande aggiunta in un sistema acquaponico. Consumano il cibo non consumato dal pesce, scarti di pesce e qualsiasi materiale organico che trovano in acqua o sul fondo. In questo modo essi aiutano a pulire e a mantenere in salute il sistema  e accelerano la decomposizione del materiale organico. E ‘meglio far crescere insieme in un sistema acquaponico  gamberetti e pesce. Il pesce occupa la parte centrale della colonna d’acqua giacché i gamberetti non possono essere coltivati in densità particolarmete elevate perchè sono molto territoriali, quindi hanno bisogno di una significativa assegnazione di spazio laterale la superficie orizzontale determina il numero di individui che possono essere allevati, anche se strati sovrapposti di rete possono aumentare la superficie e aumentare la quantità.

Alcuni sistemi in policoltura con la tilapia sono stati testati con vario grado di successo, anche se il numero di individui che può essere stoccati è basso. La maggior parte dei gamberi hanno esigenze simili, che comprendono acqua dura, temperature calde (24-31 ° C) e la buona qualità delle acque, ma le condizioni devono essere adattate alla particolare specie coltivata.
In condizioni ideali, i gamberi hanno un ciclo di quattro mesi di crescita, significa che è teoricamente possibile coltivare tre raccolti all’anno. Le post-larve  di gambero devono essere acquistate da un vivaio. Il ciclo larvale di gamberi è piuttosto complesso, e richiede attento monitoraggio della qualità delle acque e dei mangimi speciali. Sebbene possibile su piccola scala, l’allevamento di gamberi è consigliato solo per gli esperti. Poiché possono mangiare le radici delle piante, i gamberi devono essere allevati solo nelle vasche dei pesci.

7.5 Acclimatazione di nuovi pesci

L’introduzione di nuovi pesci nelle vasche di allevamento può essere un processo che genera elevati di stress nei pesci stessi, in particolare a causa del trasporto da un luogo ad un altro in sacchetti o piccoli serbatoi (Figura 7.13).
È importante cercare di eliminare il maggior numero possibile di fattori di stress che possono essere causa di mortalità. Ci sono due fattori principali causa di stress durante l’acclimatazione dei pesci: i cambiamenti di temperatura e quelli di pH tra l’acqua originale la nuova acqua; questi fattori devono essere il più possibile minimizzati.
Il pH dell’acquacultura e dell’acqua di trasporto dovrebbero essere idealmente controllati. Se il valori di pH hanno una differenza tra loro superiore a 0,5 unità il pesce avrà bisogno di almeno 24 ore per adeguarsi.
Mantenete il pesce in un piccolo serbatoio dotato di areazione con la loro acqua originale e aggiungete lentamente l’acqua della nuova vasca nel corso di una giornata. Anche se i valori di pH dei due ambienti sono abbastanza vicini, il pesce ancora ugualmente bisogno di acclimatarsi. Il metodo migliore per farlo è quello di consentire lentamente alla temperatura di equilibrarsi facendo galleggiare i sacchetti di trasporto sigillati contenente il pesce in acqua coltura. Questo dovrebbe essere fatto per almeno 15 minuti, trascorsi i quali l’acqua di trasporto dovrebbe aver raggiunto la stessa temperatura di quella di allevamento consentendo al pesce di acclimatarsi gradualmente.

7.13


7.6 Salute e la malattie dei pesci
Il modo più importante per mantenere pesci sani in qualsiasi sistema di acquacoltura è quello
monitorare e osservarli tutti i giorni, notando il loro comportamento e l’aspetto fisico.
Normalmente ciò va fatto prima, durante e dopo la somministrazione del mangime. Mantenere una buona qualità dell’acqua, con riferimento a tutti i parametri di cui si è detto in precedenza, rende il pesce più resistente a parassiti e malattie, consentendo al sistema immunitario naturale dei pesci di combattere le infezioni. Questa sezione tratta brevemente gli aspetti chiave della salute dei pesci, tra i quali i metodi pratici per individuare il il pesce sano e prevenire le malattie. Questi aspetti chiave sono:
• osservare il comportamento dei pesci e il loro aspetto giornalmente, rilevando eventuali modifiche.
• Comprendere i segni ed i sintomi di stress, malattie e parassiti.
• Mantenere un ambiente privo di stress, con una buona e costante qualità dell’acqua, adatta alla specie.
• Utilizzare densità di allevamento e rapporti di alimentazione consigliati.

7.6.1 La Salute dei pesci e il benessere
Il principale indicatore del benessere dei pesci è il loro comportamento. Al fine di mantenere in buona salute il pesce, è importante riconoscere il comportamento del pesce sano nonché i segni stress, malattie e parassiti. Il momento migliore per osservare i pesci è durante la sua alimentazione quotidiana, prima e dopo l’aggiunta del mangime, notando la quantità di alimentazione che viene consumata. Il pesce sano manifesta il seguente comportamento:
• le pinne sono distese e la coda è sono diritta.
• Il nuoto è normale con un comportamento elegante. Assenza di segni di letargia. Anche se i pesci gatto spesso dormono sul fondo fino a quando si svegliano e cominciano alimentazione.
• Forte appetito e assenza di timidezza nei confronti dell’alimentatore.
• Nessun segno lungo il corpo. Nessuno scoloritura, chiazza, striatura o linea.
• Nessuno sfregamento lungo i lati della vasca.
• Assenza di boccheggi in superficie alla ricerca di aria.
• Occhi lucidi e vispi.

7.6.2 Stress

Lo stress è stato citato più volte durante questa pubblicazione e questa parte merita una particolare attenzione. Generalmente, lo stress è una risposta fisiologica del pesce quando
vive in condizioni non ottimali. Sovraffollamento, temperatura o pH errati, bassa quantità di DO e alimentazione inadeguata sono tutte le cause di stress (Tabella 7.2). In queste condizioni i corpi dei pesci devono lavorare di più per superare la situazione sfavorevole, con un conseguente sistema immunitario depresso. Con un sistema immunitario depresso, la capacità dei pesci di guarire e di scongiurare le malattie è affievolita. Lo stress può essere effettivamente misurato nel pesce monitorando alcuni ormoni. Lo stress è uno stato generale che da solo non uccide i pesci, tuttavia, se i pesci sono stressati per un periodo prolungato, svilupperanno inevitabilmente malattie da vari batteri, funghi e / o parassiti. Evitare lo stress per quanto possibile e fare attenzione ai diversi fattori che possono essere la sua concausa.

7 tab 7.2

7.6.3 Malattie dei pesci
La malattia è sempre il risultato di uno squilibrio tra i pesci, il patogeno/agente causale e l’ambiente. La debolezza l’animale e causa di una maggiore incidenza del patogeno e in certe condizioni scatena la malattia. Adeguate pratiche di gestione pesce che costituiscano un sistema di sana difesa sono le attività primarie per garantire buona salute dello stock. Pertanto, un adeguato controllo ambientale è altrettanto essenziale sia per evitare lo stress nel pesce sia per la riduzione dell’incidenza dei patogeni. Le malattie sono infatti causate da entrambi i fattori, abiotici e biotici. Nei capitoli precedenti i parametri di qualità l’acqua sono già stati indicati come fattori determinanti per evitare i disturbi metabolici e la mortalità. Anche il controllo delle condizioni climatiche e dei contaminanti può contenere molte infezioni opportunistiche. Le caratteristiche intrinseche dei sistemi di ricircolo rendono gli impianti acquaponici meno esposti all’introduzione di patogeni e a focolai di malattie a causa di un migliore controllo degli ingressi e nella gestione chiave dei parametri ambientali dell’acqua . Nel caso di acqua in ingresso da corpi idrici la semplice adozione di filtrazione a sabbia è in grado di proteggere il sistema acquaponico da qualsiasi possibile parassita o nei confronti dell’introduzione di batteri patogeni. Analogamente, l’eliminazione di lumache e piccoli crostacei, così come impedire l’accesso o la contaminazione da animali e uccelli, può contribuire a compensare i problemi di parassiti e di possibile contaminazione batterica.
I tre principali gruppi di agenti patogeni che causano la malattia pesci sono funghi, batteri
e parassiti. Tutti questi agenti patogeni possono facilmente entrare in un sistema di acquacoltura dall’ambiente, quando si aggiungono nuovi pesci o nuova acqua. La prevenzione è di gran lunga il modo migliore per evitare la malattia nei pesci. L’osservazione quotidiana dei pesci e la sorveglianza permette di intercettare rapidamente la malattia che può essere trattata rapidamente per evitare tutto il pesce si infetti (figura 7.14): pesci malati che mostrano diversi sintomi clinici: (a) branchie danneggiate (b) grave necrosi delle branchie.

7.14Le possibilità di trattamento in un piccolo impianto acquaponico sono limitate, occorre dunque prevenire le malattie per quanto possibile.

Le possibilità di trattamento in un piccolo impianto acquaponico sono limitate, occorre dunque prevenire le malattie per quanto possibile.
Prevenire le malattie
L’elenco che segue illustra alcune azioni chiave per la prevenzione delle malattie e riassume importanti suggerimenti per la coltivazione di pesci in acquaponica:
• Ottenere avannotti sani da un vivaio affidabile e professionale.
• Non aggiungere mai il pesce malato al sistema. Esaminare i nuovi pesci per individuare eventuali segni di malattia.
• È consigliabile, in alcuni casi, una quarantena per i nuovi pesci in una vasca di isolamento per 45 giorni prima di aggiungerli al sistema principale.
• Se possibile e necessario trattare i nuovi pesci con un bagno di sale (descritto sotto) per rimuovere i parassiti o trattare alcune infezioni in fase iniziale.
• Assicurarsi che la fonte di acqua abbia un’origine affidabile e utilizzare un metodo di sterilizzazione se si proviene da un pozzo (qualora sia poco sicuro) o corpi d’acqua superficiali. Rimuovere il cloro dall’acqua se la fonte è un acquedotto comunale.
• Mantenere i parametri chiave della qualità dell’acqua a livelli ottimali in ogni momento.
• Evitare bruschi cambiamenti di pH, ammoniaca, DO e temperatura.
• Garantire un’adeguata filtrazione biologica per evitare l’accumulo di ammoniaca o nitriti.
• Provvedere ad una sufficiente aerazione per mantenere i livelli di DO adeguati.
• Inserire il pesce una dieta equilibrata e nutriente.
• Tenere il mangime per pesci in un luogo asciutto e fresco e buio per evitare che ammuffisca.
• Assicurarsi che le fonti di cibo vivo siano privi di agenti patogeni e senza parassiti. Il cibo che nono provenga da una origine verificabile deve essere pastorizzato o sterilizzato.
• Togliere alimenti non consumati e qualsiasi fonte di inquinamento organico dalla vasca.
• Assicurarsi che la vasca del pesce sia schermata dalla luce solare diretta, ma non sia completamente all’oscurità.
• Impedire l’accesso di uccelli, lumache, anfibi e roditori che possono essere vettori di agenti patogeni o parassiti.
• Non lasciate che animali domestici accedano alla zona di produzione.
• Seguire le procedure igieniche normali come lavarsi le mani e pulire o sterilizzare le attrezzature.
• Non consentire ai visitatori di toccare l’acqua e il pesce senza procedure di igiene adeguate.
• Utilizzare una reta da pesce per ogni vasca dei pesci per impedire la contaminazione incrociata di malattie o parassiti.
• Evitare rumori forti, luci tremolanti o vibrazioni vicino alla vasca dei pesci.

Riconoscere le malattie
Malattie possono verificarsi anche nel caso in cui siano messe in atto tutte le tecniche di prevenzione sopra elencate. È importante rimanere vigili e monitorare e osservare il comportamento di pesce ogni giorno per riconoscere le malattie alla comparsa dei primi sintomi. Di seguito sono elencati alcuni segnali fisici e comportamentali che fingono da indicatori di stati patologici. Per un elenco più dettagliato di sintomi e rimedi più specifici si rimanda all’Appendice 3.
Segni esterni di malattia:
• ulcere sulla superficie del corpo, macchie scolorite, macchie bianche o nere
• pinne sfrangiate
• necrosi di branchie e pinne e degrado
• configurazione corpo anormale, della colonna vertebrale storta, mascelle deformi
• addome e aspetto gonfio
• lesioni somiglianti a cotone sul corpo
• occhi sporgente (exophthalmia)
Segni comportamentali di malattia:
• scarso appetito, cambiamenti nelle abitudini alimentari
• letargia, diversi stili natatori, svogliatezza
• strana posizione in acqua, la testa o la coda verso il basso, difficoltà nel mantenere il galleggiamento
• boccheggiamento in superficie
• sfregamento contro oggetti
Malattie da fattori abiotici
La maggior parte dei decessi in acquaponica non sono causate da agenti patogeni, ma piuttosto da cause abiotiche che sono da porre in relazione con la qualità dell’acqua o la presenza di fattori di tossicità. Tuttavia, tali agenti possono indurre infezioni opportunistiche che possono verificarsi facilmente nel pesce malsano o stressato. L’identificazione di queste cause può anche aiutare l’agricoltore acquaponico a distinguere tra malattie metaboliche patogene e portare all’identificazione delle cause e dei rimedi. L’Appendice 3 contiene un elenco delle malattie generate da fattori abiotici più comuni e dei relativi sintomi.
Malattie generate da fattori biotici
In generale i sistemi acquaponici essendo in condizioni di ricircolo sono meno colpiti, rispetto agli allevamenti in stagno o gabbie, da agenti patogeni. Nella maggior parte dei casi, i patogeni sono in realtà già presenti nel sistema, ma la malattia non si verifica perché il sistema immunitario dei pesci è resistente all’infezione e l’ambiente è sfavorevole perché l’agente patogeno possa prosperare.
Una gestione sana, la prevenzione dello stress e il controllo della qualità delle acque sono quindi necessari per ridurre al minimo qualsiasi incidenza della malattia. Ogni volta che si verifica malattia, è importante isolare o eliminare il pesce infetto dal resto dello stock e attuare strategie per prevenire qualsiasi rischio di trasmissione al resto dell’allevamento. Se viene messa in atto una cura è fondamentale che il pesce sia trattato in una vasca di quarantena, e che tutti i prodotti usati non vengono introdotti nel sistema acquaponico. Ciò al fine di evitare conseguenze imprevedibili per i batteri benefici. L’appendice 3 elenca alcune delle le malattie biotiche più comuni che si verificano in piscicoltura e rimedi normalmente adottati. Maggiori dettagli sono disponibili in letteratura e presso i servizi locali alla pesca.
Trattamento delle malattie
Se una percentuale significativa di pesci stanno mostrando segni di malattia, è probabile che le condizioni ambientali siano causa di stress. In questi casi, verificare i livelli di ammoniaca, nitriti, nitrati, pH e temperatura ed intervenire e rispondere di conseguenza. Se i pesci colpiti sono pochi è importante rimuovere immediatamente pesci infetti per evitare qualsiasi diffusione della malattia ad altri pesci. Una volta rimosso, ispezionare con attenzione il pesce e tentare di determinare la specifica malattia / causa. Utilizzare questa pubblicazione come guida di partenza e quindi fare riferimento alla letteratura specifica in materia (o a Pietro NdR). Tuttavia, può essere necessario avere a disposizione un professionista per effettuare la diagnosi, un veterinario o altro esperto di acquacoltura.
Conoscere la malattia specifica contribuisce a determinare le opzioni di trattamento. Mettete i pesci interessati in una vasca separata, ossia la vasca di quarantena, per ulteriori osservazioni o sopprimete e smaltite il pesce, a seconda dei casi.
Le possibilità di trattamento per le malattie in impianti acquaponici di piccole dimensioni sono limitate. I farmaci commerciali possono essere costosi e / o difficili da procurare. Inoltre i trattamenti antibatterici e antiparassitari hanno effetti negativi sul resto del sistema, compreso il biofiltro e le piante. Se il trattamento è assolutamente necessario, deve essere fatto solo nella vasca di quarantena; sostanze chimiche antibatteriche non dovrebbero mai essere aggiunte in un impianto acquaponico. Un efficace opzione di trattamento nei confronti di alcune delle infezioni batteriche e parassitarie più comuni è il bagno di sale.
Trattamento in bagno di sale
I pesci colpiti da alcuni ectoparassiti, funghi o contaminazioni batteriche alle branchie possono trovare benefici da un trattamento mediante bagno di sale. I pesci infetti possono essere rimossi dalla vasca principale e collocati una vasca contenente acqua salata. Questo bagno di sale è tossico per gli agenti patogeni, ma non fatale per i pesci. La concentrazione di sale nel bagno dovrebbe essere di 1 kg di sale per 100 litri di acqua. I pesci interessati devono essere collocati in questa soluzione salata per 20-30 minuti e poi spostati in una seconda vasca di isolamento contenente 1-2 g di sale per litro di acqua per altri 5-7 giorni.
Nelle infezioni massicce di punto bianco, tutti i pesci possono avere bisogno di essere rimossi dalla vasca acquaponica principale per essere trattati in questo modo per almeno una settimana. Durante questo tempo, i parassiti presenti nell’impianto acquaponico non riuscirnno a trovare il loro host e alla fine moriranno. Un certo riscaldamento dell’acqua nel sistema acquaponico può anche ridurre la durata della vita del parassita e rendere il trattamento del bagno di sale più efficace . Non utilizzare l’acqua salata nel sistema acquaponico perché la concentrazione salina avrebbe un effetto negativo sulla coltivazione delle piante.

7.7 La qualità del prodotto
Nei pesci di allevamento, in particolare quelli di acqua dolce, vi è spesso il rischio che le carni assumano un cattivo sapore. In generale, questa riduzione della qualità della carne è dovuta alla presenza di composti specifici, il più comune dei quali sono geosmina e 2-metilisoborneolo. Questi metaboliti secondari che si accumulano nel tessuto lipidico di pesce, sono prodotti dalle alghe verdi e blu (cianobatteri) o dai batteri del genere Streptomyces, actinomicetes e Myxobacteria. La Geosmina dà un evidente sapore fangoso, mentre il 2-metilisoborneolo conferisce un sentore di muffa che può influenzare fortemente l’accettazione da parte dei consumatori e interferire sulla commerciabilità del prodotto. La perdita di sapore si verifica sia nell’allevamento in stagno che in quelli a ricircolo.
Un rimedio comune per evitare il cattivo sapore delle carni è rappresentato dallo spurgo o affinamento del pesce per 3-5 giorni in acqua pulita prima della vendita o del consumo. I pesci devono essere affamati ed essere tenuti in una vasca separata e ben areata. In un sistema acquaponico, questo processo può essere facilmente integrato nell’ ordinaria gestione come l’acqua utilizzata per il lavaggio che può essere eventualmente utilizzata per riempire il sistema.


7.8 Ricapitolando
• Si raccomanda l’uso di pellet standard per le produzioni acquaponiche perché sono un mangime complesso contenente il giusto equilibrio di proteine, carboidrati, grassi, vitamine e minerali necessari per il pesce.
• Le proteine sono la componente più importante per la costruzione della massa corporea dei pesci. Nei pesci onnivori come la tilapia e la carpa comune il bisogno di proteine è circa il 32 per cento nella loro dieta, i pesci carnivori hanno bisogno di una frazione proteica superiore.
• Non sovralimentare il pesce e rimuovere gli alimenti non consumati dopo 30 minuti per ridurre i rischi di tossicità dovuti ad ammoniaca o acido solfidrico.
• La qualità dell’acqua deve essere costante. L’ammoniaca e nitriti devono essere prossimi a 0 mg/l a causa della loro tossicità a qualsiasi livello. I nitrati dovrebbero essere inferiori a 400 mg/l. L’ossigeno disciolto (DO) dovrebbe essere almeno 4 mg/litro ma meglio fino a 8mg/litro.
• tilapie, carpe, pesci gatto e sono estremamente adatti per acquaponiche in condizioni tropicali o aride perché crescono rapidamente e possono sopravvivere in acqua di scarsa qualità e a livelli più bassi DO. Le trote crescono bene in acqua fredda, ma necessitano di una migliore qualità dell’acqua.
• la salute dei pesci deve essere monitorata quotidianamente e lo stress dovrebbe essere ridotto al minimo. Cattiva o incostante della qualità delle acque, il sovraffollamento, parassiti e malattie possono essere fonte di stress, che può portare a epidemie.
• anomalie comportamento o cambiamenti nel comportamento possono essere indicatori di stress, cattiva qualità dell’acqua, parassiti o malattie. Prendetevi il tempo per osservare e monitorare il pesce al fine di riconoscere precocemente i sintomi e offrire un trattamento.

8. GESTIONE E SOLUZIONE DEI PROBLEMI (Capitolo 8)

8. GESTIONE E RISOLUZIONE DEI PROBLEMI
L’attenzione dei capitoli precedenti era focalizzata sull’importanza di batteri per garantire una buona crescita di piante e pesci, sui fattori chiave per la costruzione di diverse tipologie di impianti acquaponici, su come prendersi cura correttamente di pesci e piante. Questo capitolo riassume i principi fondamentali e le “regole d’oro” da seguire per individuare il rapporto ottimale tra pesci e dimensioni dell’impianto, definire il regime alimentare e il  dimensionamento del biofiltro .
Nella seconda parte di questo capitolo sono elencate tutte le più importanti fasi di gestione da dell’impianto avendo come riferimento un’intera stagione produttiva. Ci sarà anche la trattazione della gestione di pesci e piante nei primi tre mesi di produzione. Infine,verrà illustrata  la pratica quotidiana, settimanale e le check list mensili per la gestione di un impianto e verranno fornite indicazion su cosa fare qualora insorgessero dei problemi.


8.1 calcoli dei componenti e rapporti
I sistemi acquaponici devono essere bilanciati. Il pesce (e quindi il mangime da questo consumato) deve fornire nutrienti adeguati per le piante; le piante necessitano di filtrare l’acqua per i pesci. Il biofiltro deve essere abbastanza grande per elaborare tutti i rifiuti del pesce e vi deve essere un volume d’acqua sufficiente da far circolare questo sistema. Questo equilibrio può essere difficile da raggiungere in un nuovo impianto, ma questa sezione fornisce calcoli utili per stimare le dimensioni di ogni componente.


8.1.1 Superficie di coltivazione delle piante, quantità di mangime e quantità di pesce quantità di pesce
Il modo più efficace per equilibrare un sistema acquaponico è quello di utilizzare il rapporto di gestione descritto nella Sezione 2.1.4. Questo rapporto è il calcolo più importante per i sistemi acquaponici e consente ai pesci e alle piante di prosperare in simbiosi all’interno dell’ecosistema.
Il rapporto valuta quanto mangime per pesci deve essere aggiunto ogni giorno al sistema ed è calcolato sulla base della superficie disponibile per la crescita delle piante. Questo rapporto è condizionato dalla tipologia di ortaggi che debbono essere coltivati; gli ortaggi a frutto richiedono circa un terzo in più nutrienti rispetto verdure a foglia verde per sostenere lo sviluppo fiori e del frutto. Anche il tipo di mangime influenza il rapporto di gestione, tutti i calcoli forniti qui assumono a base di calcolo un mangime per pesci di tipo commerciale con il 32 per cento di proteine.

Piante a foglia verde Vegetali da frutto
40-50 grammi di mangime per metro quadro per giorno 50-80 grammi di mangime per metro quadro per giorno

Come primo passo per effettuare i conteggi calcolo si consiglia  di determinare il numero di piante che si intende coltivare. In media, le piante possono essere coltivate alla densità di impianto illustrata di seguito (Figura 8.1).8.1Queste cifre sono soltanto indicative si debbono prendere in considerazione molte variabili, per esempio il tipo di impianto, le indicazioni fornite valgono solo come un punto di riferimento.

Piante a foglia verde Vegetali da frutto
20-25 piante per metro quadro 4 – 8 piante per metro quadro

Una volta che si è definito il numero (e la tipologia)  di piante che si intende coltivare , è possibile determinare superficie di coltivazione necessaria e, di conseguenza, la quantità di mangime che dovrebbe essere aggiunta al sistema ogni giorno. Una volta calcolati la superficie di coltivazione e il mangime, è possibile determinare la biomassa dei pesci necessari per mangiare tutto questo mangime. I pesci di diverse dimensioni hanno diverse
regimi alimentari, ciò significa che molti piccoli pesci mangiano tanto quanto pochi pesci grandi. In termini di bilanciamento un impianto acquaponico, il numero effettivo di pesci non è importante quanto la biomassa totale dei pesci nel serbatoio. In media, per le specie trattate nella sezione 7.4, il loro consumo di mangime equivale a 1-2 per cento del loro peso corporeo al giorno durante la fase di crescita. Ciò se si considerano soggetti più grandi di 50 g, perché i piccoli pesci mangiano più di quelli grandi, in percentuale rispetto al loro peso corporeo.

8 prospetto

Il prospetto sopra riportato mostra come condurre questa serie di calcoli, la conclusione è che per produrre 25 cespi di lattuga a settimana, un sistema acquaponic ci vogliono  10-20 kg di pesce, alimentati 200 grammi di mangime al giorno e una superficie di crescita di 4 m2.
I calcoli sono i seguenti:
La lattuga richiede 4 settimane per crescere una volta che le piantine vengono trapiantate nel sistema.
Ogni 25 cespi di lattuga richiedono 1 m2 di spazio di coltivazione, pertanto: ogni metro quadrato di superficie di coltivazione richiede 50 g di mangime al giorno.
Il pesce (biomassa) in un sistema mangia 1-2 percento del suo peso corporeo al giorno, perciò la biomassa totale del pesce dovrà essere tra i 10 e i 20 kg


Sebbene estremamente utile, questo rapporto è davvero solo una traccia, particolarmente utile per sistemi di piccole dimensioni. Ci sono molte variabili coinvolte con questo rapporto, tra cui la dimensione e il tipo di pesce, la temperatura dell’acqua, contenuto proteico dei mangimi e i nutrienti richiesti delle piante, che possono cambiare in modo significativo nel corso di un periodo di coltivazione. Questi cambiamenti possono richiedere all’agricoltore di regolare la velocità di alimentazione.
Testare i livelli di azoto nell’acqua consente di determinare se il sistema rimane in equilibrio.
Se i livelli di nitrati sono troppo bassi (meno di 5 mg / litro), è possibile aumentare lentamente la quantità di mangime giornaliera senza sovralimentare il pesce. Se i livelli di nitrati sono stabili, allora ci possono essere carenze di altri nutrienti e possono essere richiesti integratori in particolare di calcio, potassio e ferro. Se i livelli di nitrati sono in aumento, superiore a 150 mg / litro, potrebbero essere necessari occasionali integrazioni di acqua. 

 8.1.2 Volume dell’acqua
Il volume d’acqua è l’aspetto più importante per la componente di  acquacoltura in un sistema acquaponico. Differenti densità di allevamento influenzano la crescita e la salute dei pesci e sono una delle cause  dei più comuni di stress del pesce. Tuttavia, il volume totale di acqua non pregiudica la componente idroponica del sistema se non per il fatto che che con grandi volumi di acqua ci vuole più tempo per accumulare una concentrazione di nutrienti considerevole durante la fase iniziale di ciclaggio del sistema. Così, nel caso di un impianto con un volume d’acqua relativamente grande, l’unico effetto è che è necessario più tempo per raggiungere le concentrazioni di nutrienti ottimali per le piante. I grandi volumi d’acqua aiutano a mitigare i cambiamenti nella qualità dell’acqua, ma possono anche mascherare eventuali problemi più a lungo. Il sistema DWC è un metodo che ha sempre un volume d’acqua totale superiore ai NFT o ai GB di materiale inerte.
La densità massima raccomandata è di 20 kg di pesce per 1 000 litri di acqua (Fish tank). Le unità di piccole dimensioni descritte in questa pubblicazione sono di circa 1 000 litri di acqua e dovrebbero contenere 10-20 kg di pesce. Densità più elevate di animali richiedono tecniche più sofisticate di aerazione per mantenere i livelli DO stabili per pesci, così come un sistema di filtraggio più complesso per separare i rifiuti solidi. Agli agricoltori acquaponici alle prime armi raccomandiamo fortemente di non superare il coefficiente di densità di 20 kg per 1 000 litri. Questo in particolare nei casi in cui non possa essere garantita una fornitura costante di corrente elettrica  perché una breve interruzione può uccidere tutti i pesci entro un’ora nel caso di elevate densità di stoccaggio.
La stessa densità vale per qualsiasi serbatoio di dimensioni più grandi di 500 litri; è sufficiente utilizzare questo rapporto per calcolare la densità massima per un dato volume di acqua.
Se il serbatoio è più piccolo di 500 litri, ridurre densità alla metà, o 1 kg per 100 litri, anche se non è consigliabile a crescere pesce destinato al consumo in un serbatoio più piccolo di 500 litri. Per avere un riferimento, una tilapia media pesa 500 g alla dimensione raccolta e 50 g quando viene introdotta nel sistema come avannotto.

8 box 3

8.1.3 Esigenze di filtrazione – biofiltro e separatore meccanico
La quantità di biofiltrazione necessaria in un sistema acquaponico è determinata dalla quantità di mangime che entra nel sistema ogni giorno. Il primo elemento da prendere in considerazione è il tipo di materiale di cui è costituito il biofiltro e l’area superficiae contenente il medium di coltivazione. In vasche superfici di coltivazione possono essere ospitate grandi colonie di batteri dunque con maggiore velocità l’ammoniaca si trasforma in nitrati. Si forniscono due parametri uno per la ghiaia vulcanica inserita nei letti multimediali, e uno per Bio Balls® da prevedere in unità NFT e DWC. I rapporti dovrebbero essere considerati come “minimi” l’eccesso di biofiltrazione non danneggia il sistema ma piuttosto rende il sistema più resiliente nei confronti di picchi di ammoniaca e nitriti. I biofiltri dovrebbero essere sovradimensionati se si sospetta che le basse temperature potrebbero influenzare l’attività batterica. Appendice 4 contiene ulteriori informazioni sul dimensionamento biofiltri e calcolare il volume richiesto.

8 box 4

In generale inoltre dovrebbe essere previsto un separatore meccanico dovrebbe con un volume tra il 10 e il 30% rispetto a quello delle vasche dei pesci. La filtrazione meccanica è indispenzabile sia per i sistemo NFT e DWC ma anche nei sistemi Media Based quando la denzità di allevamento dupera i 20 kg di pesce per 1000 litri d’acqua.

8.1.4 Sintesi del calcoli dei componenti
• Il rapporto di gestione fornisce un modo per bilanciare le componenti di un sistema acquaponico  e per calcolare l’area di impianto, il mangime e la biomassa del pesce.
• rapporto di gestione per un sistema acquaponico:
– 40-50 grammi di mangime al giorno per metro quadrato (verdure a foglia verde);
– 50-80 grammi di mangime al giorno per metro quadrato (verdure da frutto).
• tasso di alimentazione dei pesci: 1-2 per cento del loro peso corporeo al giorno.
• Densità pesce : 10-20 kg / 1 000 litri.
• Volume Biofiltrazione:
– 1 litro per grammo di mangime al giorno (letti di media Lapillo vulcanico o argilla espansa)
– ½ litro per grammo di mangime al giorno (Bio Balls® in NFT e DWC)
La tabella 8.1 riassume i principali dati e rapporti per la progettazione di piccoli impianti  media bed, NFT e DWC. E ‘importante essere consapevoli del fatto che le cifre sono solo solu un punto di riferimento giacché altro fattori esterni (ad esempio le condizioni climatiche, l’accesso a una fornitura costante di energia elettrica) possono influire sulla realizzazione pratica in campo. Si prega di fare attenzione alle note sotto la tabella che spiegno le figure e l’applicabilità di ogni colonna per ogni metodo acquaponico.

8 tab 1

Note:
1. La densità pesce raccomandata si basa su una densità massima di 20 kg / 1 000 litri. Sono
possibile densità più elevate  con un’ulteriore aerazione e filtrazione meccanica, ma  non è raccomandato per principianti.
2. La velocità di alimentazione consigliata è 1 per cento del peso corporeo al giorno per i pesci di più di 100 g di massa corporea. Il tasso di alimentazione è: 40-50 g / m2 per verdure a foglia verde; e 50-80 g / m2 per ortaggi da frutto.
3. I volumi della separazione meccanica e del filtro dovrebbero essere 10-30 per cento del volume totale vasca dei pesci. In realtà, la scelta dei contenitori dipende dalla loro dimensione, costo e la disponibilità. Biofiltri sono necessari solo per gli impianti NFT e DWC. I separatori meccanici sono da prevedere per sistemi NFT e DWC e per il sistemi MB (letto di argilla o lapillo vulcanico) con una densità di pesce di oltre 20 kg / 1 000 litri.
4. Queste cifre prevedono che i batteri siano in condizioni ottimali per tutto il tempo. Dicersamente, per un certo periodo (inverno), potrebbe esserci la necessità di un sovradimensionamento dei mezzi di filtrazione. I valori sono indicati per i due biofiltri più comuni MB (lapillo vulacanico) e Biofiltro (DWC e NFT).
5. Le dimensioni della superficie di crescita si riferiscono alle verdure a foglia solo. Gli ortaggi a frutto potrebbero avere una spazio leggermente inferiore.

8.2 Nuovi impianti acquaponici  e gestione iniziale


8.2.1 Costruzione e preparazione dell’impiano
Le istruzioni dettagliate, passo-passo, per la costruzione saranno fornite nell’appendice 8. Una volta che l’impianto è completo è il momento di predisporre il sistema per le attività di routine. Sebbene la gestione impianto non richieda tempo e sforzi eccessivi, è importante avere presente che un buon funzionamento del sistema richiede un minimo di 10-20 minuti di manutenzione ogni giorno. Prima di popolare un nuovo impianto con pesci e piantare le verdure, è fondamentale assicurarsi che tutte le apparecchiature funzionino correttamente. La maggior parte degli elementi importanti da controllare sono la pompa dell’acqua, e quella dell’aria, oltre ad eventuali impianti termici, ove presenti. E’ essenziale vericiare che i tubi NFT e letti di crescita siano sempre “in bolla”, quando inizia a scorrente l’acqua nell’impianto assicurarsi che non vi siano perdite o collegamenti idraulici non serrati, nel caso correte ai ripari. Il paragrafo 9.3 fornisce ulteriori suggerimenti per fissare i livelli di acqua ed evitare eventi catastrofici con perdite d’acqua. Una volta messo a punto il tutto, far circolare l’acqua per almeno due giorni, al fine di lasciar dissipare ogni traccia di cloro. Questo processo può essere accelerato attraverso un’intensa areazione e non è necessario se l’acqua che non contiene cloro, come nel caso di acqua piovana o filtrata.

Preparazione di un impianto con letto inerte
Il substrato di coltura (ghiaia vulcanica, argilla espansa, ecc …) deve essere ben lavato. Riempire i letti con il medium e lasciare scorrere l’acqua fino a quando non torna limpida.
Rimuovere eventuali sedimentazioni (se presenti) spingendole verso l’esterno con lo spruzzo dell’acqua. Se si utilizza un timer elettrico per allagare e drenare i letti, è importante calcolare il tempo necessario per riempire i letti di crescita con la portata dell’acqua in ingresso. Se si utilizza un sifone a campana, la portata d’acqua deve essere regolata per garantire l’innesco dell’autosifone.
La portata d’acqua deve essere sufficiente per attivare il sifone, ma non così forte da  impedire l’aspirazione di fermarsi.

Preparazione impianti NFT e DWC
Assicurarsi che l’acqua che scorre in ogni tubo di accrescimento o in ogni canale abbia una velocità adeguata (1-2 litri / min per NFT; 1-4 ore tempo di ritenzione per DWC). Portate maggiori possono avere un impatto negativo sulle radici delle piante, mentre le portate inferiori non forniscono nutrienti e ossigeno adeguati.


8.2.2 “Ciclaggio” del sistema e messa in opera del biofiltro
Una volta che l’impianto ha superato le verifiche iniziali dei componenti ed è stato in funzione per 2-3 giorni senza problemi, è il momento di “ciclare” il sistema. Come trattato nel capitolo 5, “ciclaggio” è il termine che descrive il processo iniziale di costruzione di una colonia batterica in un nuovo impianto acquaponico. Normalmente questo è un processo che dura 3-6 settimane che inizia introducendo una fonte di ammoniaca nell’impianto per alimentare i batteri nitrificanti e consentir loro di proliferare. I passi necessari per avviare un nuovo impianto sono stati descritti sono stati delineati nel Capitolo 5.
Durante il processo di ciclaggio, è di vitale importanza per testare i livelli di ammoniaca, nitriti e nitrati ogni 3-5 giorni per assicurarsi che le concentrazioni di ammoniaca non diventino dannose per i batteri (> 4 mg / litro). Se dovessero essere troppo alte è necessario introdurre un parziale cambio d’acqua . L’impianto ha completato il processo di ciclaggio quando i livelli di nitrati iniziano a salire e livelli di ammoniaca e nitriti scendere vicino allo zero.

8.3 pratiche di gestione per le piante
Le piantine possono essere piantate nel sistema non appena vengono rilevati i nitrati. E’ indispensabile aspettarsi per queste prime piante che crescano lentamente e presentino alcune carenze temporanee perché l’apporto di sostanze nutritive nell’acqua è in un primo momento limitato. Si consiglia di attendere 3-4 settimane per consentire alle sostanze nutritive di accumularsi. In generale i sistemi acquaponici mostrano un tasso di crescita leggermente inferiore rispetto alle colitivazione nel suolo o alla produzione idroponica nelle prime sei settimane. Tuttavia, una volta che si sia costituita una base nutritiva sufficiente all’interno dell’unità (1-3 mesi) i tassi di crescita delle piante diventano 2-3 volte più veloci rispetto al suolo.

8.3.1 Rassegna di linee guida per la conduzione dell’impianto

Selezione delle piante
E ‘meglio per iniziare un nuovo impianto acquaponico con piante robuste a rapida crescita  con un basso fabbisogno di nutrienti. Alcuni esempi sono le verdure a foglia verde, come insalate o con piante che fissino l’azoto piante, come i fagioli o piselli. Dopo 2-3 mesi, il sistema è pronto per estendersi alle verdure da frutto che richiedono una maggiore quantità di nutrienti.

Sesti d’impianto
Le piantine possono essere piantate a una distanza un po’ più fitta per la maggior parte delle verdure rispetto al suolo perché in nell’acquaponica le piante non competono per acqua e le sostanze nutritive. In ogni caso le piante devono conservare spazio sufficiente per raggiungere la loro dimensione di maturazione e per evitare la competizione reciproca per la luce, che deprime la loro qualità o favorisce la crescita della vegetazione a scapito dei frutti. Vanno inoltre tenuti in considerazione gli effetti dell’ombreggiatura delle piante in piena crescita che consente la coltivazione contemporanea di specie che tollerano l’ombra accanto a piante più alte.

Complemento di ferro
Alcuni carenze nei nuovi impianti acquaponici possono riguardare il ferro nei primi 2-3 mesi di crescita giacché il ferro è importante durante i primi stadi di crescita delle piante e non è abbondante nei mangimi per pesci. Può essere dunque necessario aggiungere inizialmente ferro chelato (ferro solubile in polvere) all’impianto per soddisfare i requisiti delle colture. La raccomandazione è di aggiungere 1-2 mg / l per i primi 3 mesi dall’inizio di un nuovo impianto e di nuovo quando si evidenziano carenze di ferro. Il chelato di ferro può essere acquistato da fornitori agricoli in forma di polvere, anche essere incrementato usando fertilizzanti sicuri in acquaponica come tè di vermicompost o alghe, giacché il ferro è abbondante in entrambi. Sezione 9.1.1 tratterà dei fertilizzanti organici sicuri per un utilizzo acquaponico.

8.3.2 Realizzazione di un vivaio
Le verdure sono il prodotto più importante per la produzione acquaponica su piccola scala. È essenziale che siano trapiantate solo piantine forti e sane. Inoltre i metodi di trapianto utilizzati devono evitare lo shock del trapianto, per quanto possibile. Pertanto la raccomandazione è quella di realizzare un semplice vivaio per garantire un adeguato apporto di piantine sane pronte per essere trapiantate nel sistema acquaponico. E ‘sempre meglio avere un eccesso di piante pronte per entrare nel sistema piuttosto che rimanere  in attesa di piantine, causa di ritardi di produzione.
Un semplice letto per il vivaio può essere costruito utilizzando un supporto di legno con un rivestimento in polietilene, come mostrato nella figura 8.2.

8.2 L’acqua viene pompata nel letto per circa la metà del’altezza del pane di terra un’ora ogni giorno (controllato da un semplice temporizzatore elettrico), permettendo all’umidità di penetrare nel substrato di coltivazione. L’acqua viene poi lentamente drenata in una vasca sottostante. Questo ciclo si ripete ogni giorno per evitare il ristagno dell’acqua delle piantine. Troppa umidità aumenta il rischio di infezioni fungine. Nel letto del vivaio sono collocate vaschette di polistirolo riempite di terricccio o un inerte adatto alla crescita come lana di roccia, la torba, fibra di cocco, vermiculite, perlite o un mix con una combinazione di vari tipi di terreno di coltura. Alternative per i vassoi di propagazione possono essere realizzate anche utilizzando materiali riciclabili come scatole di uova vuote. 8.3Scegliere vassoi di propagazione che permettano una distanza adeguata tra le piantine in modo da favorire una buona crescita senza concorrenza per la luce. 

Semina diretta nei letti di media (argilla espansa, lapillo, ecc…)
È possibile seminare direttamente letto di crescita che utilizza un medium. Se si utilizza un sistema Flood and Drain con (ad esempio un sifone a campana). Tuttavia, il sifone dovrebbe essere rimosso quando viene effettuata la semina e poi reinstallato quando cominciano ad apparire le prime foglie.

8.4


8.3.3 Trapianto Piantine

Non è raccomandato trapiantare nell’impianto piantine ottenute in terra, dovrebbe essere fatto solo se strettamente necessario. In questo caso, è necessario lavare via dalle radici tutto il terreno molto delicatamente, 

8.5

perché può portare patogeni delle piante. Questo processo di lavaggio è molto stressante per piantine ed è possibile che faccia perdere 4-5 giorni di crescita dal momento che la pianta deve adattarsi alle nuove condizioni. Pertanto è preferibile iniziare con i semi utilizzando un supporto inerte (lana di roccia, vermiculite o fibra di cocco) in vaschette di propagazione come spiegato sopra.
Con questo sistema lo shock si riduce al minimo. Possono anche essere piantate grandi piante da vaso, ma anche qui il terreno deve essere rimosso. Evitare di trapianto in pieno giorno perché le radici delle piante sono estremamente sensibili alla luce diretta del sole e le foglie devono prepararsi ad affrontare stress idrico determinato dalle nuove condizioni di crescita. Si raccomanda di trapiantare al crepuscolo in modo che le giovani piantine abbiano una notte per acclimatarsi al nuovo ambiente prima del sole mattutino.

Sette regole per seminare con contenitori di propagazione fatti in casa
1) Riempire un vassoio per le uova vuoto o altro contenitore alveolare per piantine con un medium adatto alla in crescita come compost o fibra di cocco.
2) Seminare i semi in fori di circa 0,5 cm di profondità; coprire i buchi con il medium senza compattarlo.
3) Posizionare il vassoio in una zona ombreggiata, bagnate. Sistemi di irrigazione automatici riducono lavoro.
4) Dopo la germinazione,  una volta che appaiono le prime foglie, cominciano a indurirsi ridurre l’ombreggiamento delle piantine mettendole alla luce sempre più intensa per alcune ore al giorno.
5) Concimare le piante una volta alla settimana con  fertilizzante organico non aggressivo ald alto tenore di fosforo al fine di rafforzare loro radici (opzionale).
6) Mantenere in semenzaio le piantine per almeno due settimane dopo la prima apparizione delle foglie per garantire una adeguata crescita delle radici .
7) Trapiantare le piantine nel sistema quando hanno raggiunto una buona crescita e sono sufficientemente forti. Rilasciare le piantine e nel nuovo letto di coltivazione.

8.6

Trapianto in un letto di crescita con il medium
Quando trapiantate nel lapillo vulcanico o qualsiasi altro supporto raccomandato nel Capitolo 6, levare semplicemente da parte la ghiaia scavando una fossetta che sia abbastanza grande da contenere la pianta. Sistemate le radici in modo che possano beneficiare delle inondazioni del letto di crescita (circa 5-7 cm sotto il superficie della ghiaia). Non piantare troppo in profondità, perchè si permetterebbe all’acqua di entrare in contatto con il fusto o le foglie causando marciume del collare. 

Trapianto NFT
Per essere piantata nei tubi, la piantina ha bisogno di essere sostenuta con un tubicino corto o un vasetto di rete contenente 3-4 cm di ghiaia o altri substrati di coltivazione (Figura 8.7). Il resto di tazza rete deve essere riempito con una miscela di ghiaia e un medium che consenta di mantenere l’umidità come compost o fibra di cocco. Il medium aiuta a trattenere l’umidità perché quando la pianta è giovane le radici sono appena toccate dal flusso d’acqua all’interno del tubo di coltivazione. Dopo una settimana, le radici dovrebbero essersi estese attraverso la rete e nel tubo di crescita con pieno accesso all’acqua che scorre lungo la parte inferiore del tubo. Inoltre, se necessario possono essere inseriti degli stoppini  che si estendono dal vasetto di rete fino al flusso dell acqua.

8.7

Trapianto DWC
Simile al trapianto  nei sistemi NFT, nei sistemi DWC c’è la necessità che la pianta sia sostenuta  tramite un piccolo vasetto di rete riempito con 3-4 cm di mezzo inerte (Figura 8.8). Quando la piantina è adeguatamente supportata, posizionarla in uno dei fori praticati nelle lastre di polistirene galleggianti sulla superficie dell’acqua. Il fondo della tazza di rete dovrebbe toccare appena il livello dell’acqua.

8.8

8.3.4 Raccolta
In 1-2 mesi, verdure a foglia verde dovrebbero essere pronte per il raccolto. Dopo tre mesi, il sistema dovrebbe anche avere una base di  nutriente sufficiente per iniziare a piantare le verdure da frutto. Nei seguenti punti sono riportate le linee guida generali per la coltivazione delle piante dopo il periodo di “rodaggio” iniziale di tre mesi.


Semina e raccolta sfalsata
Come illustrato nel Capitolo 6, è necessario sfalsare l’impianto nel tempo al fine di evitare che la raccolta di tutte le verdure in una volta sola. Se ciò dovesse accadere, i livelli di nutrienti diminuirebbero appena prima del raccolto, ciò potrebbe creare problemi nutrizionali per le piante e avrebbero un picco dopo la raccolta, creando effetti negativi per il pesce. Inoltre, sfalsare le attività nell’impianto consente il trapianto di verdure e la raccolta continua e assicura costante l’assorbimento dei nutrienti e filtraggio dell’acqua.

Tecniche di raccolta
Quando si effettua la raccolta delle piante mature nei letti di medium (ad esempio la lattuga), assicurarsi che venga rimossa l’intera radice. Inoltre, scuotere la radice in modo che l’argilla che è intrappolata possa ritonare nell’impianto, nei sitemi NFT e nei tubi o canali DWC assicurarsi che l’intero apparato radicale venga rimosso (Figura 8.9). 8.9

Mettere le radici delle piante scartate in un bidone del compost per riciclare i rifiuti dell’impianto. Lasciare pezzetti radici e foglie nel sistema può essere fonte di malattie. 


8.3.5 Gestione delle piante in un sistema maturo

Stabilizzazione del pH

E’ fondamentale per la buona crescita delle piante per mantenere il pH compreso tra 6 e 7, così piante possono avere accesso a tutti i nutrienti disponibili nell’acqua. Aggiungere piccole quantità sostanza basica o ogni volta che il si avvicina al pH 6,0. Tecniche per mantenere livelli di pH ottimali sono descritte nella sezione 3.6.
Aggiungere acqua piovana o correggere con acido l’acqua acqua è particolarmente alcalina solo se il livello di durezza  nel sistema acquaponico è troppo alta per i batteri nitrificanti, abbassando il pH a livelli ottimali. Acidificate dell’acqua esternamente al sistema, e versare l’acqua nel sistema dopo aver controllato il pH.

Fertilizzanti organici
Se si verificano carenze, è necessario aggiungere sostanze nutrienti esterne. Un fertilizzante liquido organico può essere utilizzato sia come alimentazione fogliare diluito  o versato direttamente nella zona delle radici. Il capitolo 9 tratterà di metodi per la produzione di fertilizzanti semplici fatti in casa che sono sicuri in acquaponica. Sono raccomandati tè di compost e tè di alghe. Le carenze sono state trattate nella sezione 6.2.3. Spesso si verificano quando ci sono troppe piante per il numero dei pesci o quando l’alimentazione è ridotta durante i mesi invernali. Prima di aggiungere fertilizzanti controllare il pH per assicurarsi che non vi è nessun blocco dei nutrienti.

Parassiti e malattie
Mettete in atto tutte le tecniche per prevenire le malattie  prevenire trattate nella sezione 6.5. Se i parassiti restano un problema, iniziare la lotta utilizzando le tecniche di rimozione meccanica. Utilizzare solo rimedi che siano sicuri per l’ambiente acquaponico, come ad esempio: estratti di piante o repellenti, insetticidi biologici (Bacillus thuringiensis e Beauveria bassiana), saponi morbidi, cenere, oli vegetali o estratti di oli essenziali, trappole cromatiche / attrattive. In ogni caso, evitare che gli spruzzi di prodotti raggiungano l’acqua.

Rispetto della stagionalità delle colture
In una certa misura, il metodo di produzione alimentare acquaponico offre la possibilità di  estendere le coltivazioni lungo le stagioni, in particolare se l’impianto è alloggiato all’interno di una serra. Tuttavia, è fortemente raccomandato di seguire nelle colture la stagione locale. Le piante crescono meglionelle condizioni ambientali a cui sono adattate.


8.3.6 Piante – Sommario

  • Coltivate piante con basse esigenze nutrizionali per i primi mesi, vale a dire la lattuga e fagioli / piselli.
  • Piante con elevate esigenze nutrizionali possono essere piantati dopo i primi 3-6 mesi.- Impiegate piante adatte alla coltivazione acquaponica secondo la stagione.
  • Organizzare un vivaio per garantire un numero sufficiente di piantine sane.
  • Trapiantare nel sistema piantine piantine forti, che abbiano una radice ben sviluppata.
  • Rimuovere delicatamente il substrato in eccesso dalle radici prima di piantarle nel sistema.
  • Lasciare una distanza sufficiente tra le piante in base alla loro dimensione a maturità.
  • Pianificare una raccolta sfalsata.
  • Utilizzare fertilizzanti organici se si verificano carenze.
  • Mantenere la qualità dell’acqua adeguata, in particolare di un pH di 6-7.

8.4 pratiche di gestione dei pesci
L’aggiunta del pesce in un nuovo impianto di coltura acquaponica è un evento importante. Per effettuare l’immissione è meglio aspettare fino a quando il processo di ciclaggio iniziale sia del tutto completato e il biofiltro sia pienamente funzionante. Idealmente l’ammoniaca e i nitriti dovrebbero essere a zero e nitrati stanno cominciando a salire. Questo è il momento più sicuro di aggiungere il pesce. Se si decide di aggiungere pesce prima che sia completato il ciclaggio è opportuno incominciare con una quantità ridotta di pesci. Questa operazione sarà molto stressante per il pesce e potrano essere nescessari svariati cambi d’acqua. Il ciclaggio con i pesci può effettivamente richiedere più tempo di quello senza il pesce.

Ciclaggio.
Il pesce deve essere adeguatamente acclimatato alla nuova acqua. Assicurarsi che non vi sia un divario troppo elevato di temperatura e pH rispetto all’acqua di provenienza e acclimatate sempre il pesce lentamente (come descritto nella Sezione 7.5). Al momento dell’acquisto degli avannotti da un vivaio, assicurarsi che i pesci siano sani e controllateli attentamente per riscontrare eventuali segni di malattia.

8.4.1  Alimentazione e crescita dei pesci
Il metodo di calcolo del mangime per pescicioè l’individuazione dell’esatto FCR che descrive con quale efficienza un animale trasforma il suo cibo in crescita corporea ha bisogno di ulteriore approfondimenti.
Utilizzando lo stesso esempio dalla sezione 8.1.1, la biomassa di riferimento per una vasca da 1000 litro è di 10-20 kg. Nel periodo del raccolto questo corrisponderebbe ad una quarantina di tilapie. Tuttavia durante i primi 2-3 mesi, i pesci sono piccoli e non mangiano tanto quanto è stato calcolato nell’esempio (200 g di mangime al giorno) dunque non a sufficienza per la fornitura di sostanze nutritive per tutti iletti di coltivazione. Più in particolare, avannotti che pesano circa 50 grammipossono mangiare giornalmente circa il 3 per cento del il loro peso corporeo al giorno. Pertanto, una dotazione iniziale di 40 avannotti peserebbe  2000 g tutti insieme insieme mangerebbero circa 60 g di mangime al giorno.
Una bassa densità iniziale è una pratica corretta per i sistemi acquaponici “immaturi” perché dà al biofiltro ulteriore tempo per svilupparsi consnte più il tempo alle piante per crescere e filtrare più nitrati. La raccomandazione è di stimare l’alimentazione basata sul peso corporeo, ma di monitorare attentamente comportamento alimentare e regolare la razione di conseguenza giacché quando i pesci crescono iniziano a mangiare di più. Inoltre, ove possibile, si raccomanda di fornire una dieta relativamente più ricca di proteine per gli avannotti.
Dopo 2-3 mesi di alimentazione a questo ritmo, i 40 pesci (tilapie nell’esempio NdR) sarannoo cresciuti fino a 80-100 grammi ciascuno e peseranno un totale di 3 200-4 000 g. A questo punto dovrebbero essere in grado di mangiare 80-100 g di mangime al giorno, che è ancora solo la metà quanto calcolato nell’esempio precedente. Continuare ad alimentare i pesci fino a quando richiedono cibo ma aumentate la razione lentamente per evitare che il cibo vada sprecato. Nel giro di pochi mesi, questi stessi pesci avranno raggiunto un peso 500 g, con una biomassa totale di 20.000 grammi e mangeranno 200 g di mangimi per pesci al giorno. Per tilapia allevate in un’acqua di buona qualità a 25 ° C, ci vogliono 6-8 mesi per crescere dalla dimensione di immissione di 50 g di una dimensione raccolta di 500 g.
Assicurarsi di suddividere l’alimentazione in razioni alla mattina e al pomeriggio . Inoltre il novellame beneficia anche di un’alimentazione supplementare ogni tanto. Dividere la razione corretto per il pesce e lo è ancor di più per le piante perchè beneficiano di  una distribuzione uniforme di nutrienti nell’arco di tutta la giornata. Distribuire il mangime sull’intera superficie dell’acqua così tutti i pesci possono mangiare senza ferirsi l’un l’altro o colpire il bordo della vasca. Evitare di spaventare i pesci durante l’alimentazione astenendosi dal compiere movimenti improvvisi. Stare fermi e osservare i pesci. Rimuovere sempre qualsiasi cibo non consumato dopo 30 minuti, e regolare la successiva razione alimentare di conseguenza. Se non c’è cibo avanzato dopo 30 minuti, aumentare la
razione se avanza diminuire la razione.
Un indicatore importante di pesce sano è un buon appetito, quindi è importante osservare
il comportamento alimentare generale. Se l’appetito diminuisce o l’alimentazione si ferma del tutto, questo è in generale segno che qualcosa non va nell’impianto (con ogni probabilità legato alla scarsa qualità dell’acqua). Inoltre, l’appetito dei pesci è direttamente correlato alla temperatura dell’acqua, in particolare per i pesci tropicali come la tilapia, quindi ricordatevi di regolare il cibo  o addirittura smettere di alimentare i pesci durante freddi mesi invernali.


8.4.2 Raccolta e stoccaggio sfalsati
Una costante biomassa di pesci nelle vasche assicura un rifornimento costante di sostanze nutritive per le piante. Questo assicura che i pesci mangiano la quantità di mangime calcolato secondo il rapporto FCR. L’esempio precedente mostra come la razione alimentare dipende dalle dimensioni del pesce e gli avannotti non sono in grado di mangiare abbastanza mangime per alimentare l’intera area in crescita con nutrienti adeguati. Per ottenere una biomassa costante nelle vasche dei pesci, dovrebbe essere adottato un metodo di stoccaggio sfalsato. Questa tecnica comporta il mantenimento di tre classi, o coorti, di pesci all’interno dello stesso sistema. Circa ogni tre mesi, ipesci adulti (500 g ciascuno) vengono raccolti ed immediatamente immessi nuovi avannotti (50 g ciascuno). Questo metodo evita di raccogliere tutti i pesci in una volta e conserva biomassa coerente con le nessità di nutrimento delle piante.
La tabella 8.2 illustra i tassi di crescita potenziale della tilapia in una vasca più per oltre un anno con il metodo dello stoccaggio sfalsato. L’aspetto importante di questa tabella è che il totale peso del pesce varia tra 10-25 kg, con una biomassa media di 17 kg. Questa tabella è una guida di base che descrive le condizioni ottimali per l’allevamento dei pesci. In realtà alcuni fattori come la temperatura dell’acqua e gli ambienti stressanti per i pesci potrenno distorcere le cifre qui presentate.

8 tab 2

NOTE:
AVANNOTTI DI TILAPIA (1,5 KG = 50 G / PESCE × 30 PESCI) SONO IMMESSI OGNI TRE MESI. OGNI PESCE CHE RAGGIUNGE LA MISURA DI RACCOLTA (15 KG = 500 G / PESCE × 30 PESCI) IN SEI MESI. L’ASTERISCO INDICA RACCOLTO. QUESTA TABELLA SERVE SOLAMENTE COME GUIDA TEORICA PER ILLUSTRARE LA RACCOLTA SFALSATA E STOCCAGGIO IN CONDIZIONI IDEALI

Se non è possibile avere avannotti regolarmente, un sistema acquaponico può essere ancora gestito stoccando un maggior numero di novellame e raccogliendolo progressivamente durante la stagione di mantenere una biomassa stabile per alimentare le piante le piante.  La tabella 8.3 mostra il caso di un sistema rifornito ogni sei mesi con avannotti di tilapia da 50 g. In questo caso, il primo raccolto inizia dal terzo mese in poi. Varie combinazioni

8 tab 3

NOTE:
AVANNOTTI DI TILAPIA SONO IMMESSI OGNI SEI MESI. RACCOLTA SFALSATA A PARTIRE DAL TERZO MESE PER MANTENERE IL PESCE TOTALE AL DI SOTTO DELLA BIOMASSA MASSIMA DI ALLEVAMENTO DI 20 KG / M3. LA TABELLA MOSTRA IL PESO TEORICO DI OGNI LOTTO DI PESCE RACCOLTO NEL CORSO DELL’ANNO SE I PESCI SONO ALLEVATI IN CONDIZIONI IDEALI.

Qualsiasi indicatore usiate per controllare lo stoccaggio del pesce il numero di pesce e il peso, ecc… ricordate che la biomassa del pesce deve restare sotto del limite massimo di 20 kg / m3. Se il sesso dei pesci è mescolato, la raccolta deve in primo luogo essere fatta nei confronti delle femmine per evitare l’allevamento quando raggiungono la maturità sessuale, dunque dall’età di cinque mesi. Allevamento in condizioni di eccitazione sessuale danneggia tutta la coorte. Nel caso di allevamento di entrambi i sessi di tilapia, il pesce può essere inizialmente stoccato in una gabbia e maschi può quindi essere lasciato libero nel serbatoio dopo la determinazione del sesso.
Ricordate che gli adulti tilapia, pesce gatto e trota predano i loro fratelli più piccoli se sono tenuti insieme in una vasca. Una tecnica per mantenere tutti questi pesci in modo sicuro nella stessa vasca è quella di isolare i più piccoli in un gabbia mobile galleggiante che può essere costruito come un cubo con tubo in PVC usata come cornice e ricoperta con rete di plastica. È importante garantire che i pesci grandi non possono entrare nella gabbia galleggiante dalla parte superiore,  assicurarsi dunque che i lati si estendono almeno 15 cm sopra il livello dell’acqua. Questa precauzione dovrebbe essere assunta vuno a quando le dimensioni dei pesci sonoo vulnerabili. Appenai  pesci crescono abbastanza grande da non essere in pericolo, possono essere spostati nella zona aperta della vasca. Con questo metodo, è possibile avere fino a tre diversi dimensioni di pesci in una vasca, quindi è importante che la dimensione pellet di mangime possa essere mangiato dai pesci di tutte le dimensioni. I pesci trattenuti in gabbia hanno anche il vantaggio di essere strettamente monitorati per determinare il FCR misurando l’incremento di peso e il peso del mangime in un determinato periodo. NdR: Comodissimo per tener separatii piccoli pesci può essere questa tete Ikea a prezzo contenuto.


8.4.3 Pesci – riepilogo
• Aggiungere i pesci solo dopo che il processo di ciclaggio dell’acqua senza pesce è completo, se del caso.
• Alimentare il pesce con il pellet che riesce a mangiare nell’arco di 30 minuti, due volte al giorno. Rimuovere sempre alimenti non consumati dopo 30 minuti regolando la quantità di cibo da somministrare. Bilanciare la quantità di alimentazione ina rapportoal FCR  ed evitate evitare sovra o sottoalimentazione del pesce.
• l’appetito dei pesci è direttamente correlato alla temperatura dell’acqua, in particolare per i pesci d’acqua calda come la tilapia, quindi ricordatevi di regolare alimentazione durante freddi mesi invernali.
• Un avannotto di tilapia (50 g) raggiungerà dimensioni del raccolto (500 g) in 6-8 settimane in condizioni ideale La tecnica dello stoccaggio sfalsato è una tecnica che prevede l’immissione di nuovi avannotti ogni volta dei pesci adulti sono raccolti. Questa tecnica offre la possibilità di mantenere relativamente costante la biomassa, il tasso di alimentazione e la  concentrazione di nutrienti disponibile per le piante.

8.5 PRATICHE GESTIONALI DI ROUTINE

Qui di seguito elenchiamo le attività quotidiane, settimanali e mensili da eseguire per garantire che il sistema acquaponico sia sempre prefettamente funzionante. Le attività descritte devo essere trasformate in liste di controllo (check list) sulla base delle quali tenere delle registrazioni. In questo modo anche qualora si avvicendassero all’impianto più opertori ciascuno saprebbe sempre cosa fare.

8.5.1 Attività quotidiane
• Verificare che le pompe dell’acqua e dell’aria stiano lavorando bene ed eliminare eventuali ostruzioni 
• Verificare il flusso dell’acqua.
• Controllare il livello dell’acqua e aggiungere acqua per compensare l’evaporazione, se necessario.
• Controllare l’eventuale presenza di perdite.
• Controllare la temperatura dell’acqua.
• Alimentare il pesce (2-3 volte al giorno, se possibile), rimuovere alimenti non consumati e regolare la quantità di alimentazione.
• Ad ogni alimentazione verificare il comportamento e l’aspetto del pesce.
• Controllare le piante per verificare la presenza di eventuali parassiti. Gestire i parassiti, se necessario.
• Rimuovere eventuali pesci morti. Rimuovere eventuali risidui di piante, rametti e radici.
• Rimuovere i solidi dal filtro chiarificatore e risciacquare eventuali filtri.

8.5.2 Attività settimanali
• Eseguire test di qualità delle acque per il pH, l’ammoniaca, nitriti e nitrati.
• Regolare il pH, se necessario.
• Controllare le piante in cerca di segnali di eventuali carenze. Aggiungere fertilizzante organico, se necessario.
• Eliminare gli scarti di pesce dal fondo delle vasche del pesce e nel biofiltro.
• Piantare e raccogliere le verdure, secondo le necessità.
• Raccogliere il pesce, se necessario.
• Verificare che le radici delle piante non siano d’osctacolo al flusso dell’acqua nei tubi.

8.5.3 attività mensili
• Aggiungere nuovi pesci nelle vasche, se necessario.
• Pulire il biofiltro, il filtro separatore e tutti i filtri.
• Pulire il fondo della vasca dei pesci con reti da pesca.
• Pesare un campione di pesce e di controllare accuratamente per qualsiasi malattia.

8.6 Sicurezza sul lavoro
La sicurezza è importante sia per l’operatore sia per lo stesso sistema. L’aspetto più pericoloso di un sistema acquaponico è la vicinanza di energia elettrica e acqua, è necessario dunque prendere le corrette precauzioni. Anche la sicurezza alimentare è importante, assicurarsi che eventuali agenti patogeni non contamino il cibo umano. Infine, è importante prendere precauzioni per evitare che siano gli esseri umani a introdurre elementi patogeni nel sistema.

8.6.1 Sicurezza elettrica
Utilizzare sempre un dispositivo salvavita. Questo è un tipo di interruttore che interrompe l’alimentazione al sistema se elettricità viene in contatto con l’acqua. L’opzione migliore è quella di fare installare da  un elettricista un salvavita sul contatore elettrico principale. In alternativa, sono disponibili interrutori salvavita nei negozi specializzati (il cui funzionamento è simile a quelli che si trovano negli asciugacapelli) da posizionare sulle linee.   Proteggere cavi, prese e  spine dagli agenti metereologici, soprattutto la pioggia, spruzzi d’acqua e umidità. A tal fine ci sono scatole di collegamento per uso esterno.  Controllare spesso per fili a vista, cavi sfilacciati o componenti difettosi e sostituire di conseguenza. Utilizzare “salvagoccia”, dove necessario per evitare che l’acqua che scenda lungo  un filo fino alla giunzione.

Sicurezza alimentare 8.6.2
Dovrebbero essere adottate corrette pratiche agricole per ridurre, per quanto possibile, qualsiasi pericolo di malattie di origine alimentare, molte di queste pratiche standard si possono applicare anche nei sistemi acquaponici. La prima di queste pratiche e la più importante è semplice: tenere sempre pulito. La maggior parte delle malattie che colpiscono gli esseri umani vengono stati introdotte nel sistema dagli stessi lavoratori. Utilizzare le corrette tecniche di lavaggio delle mani. Quando effettuate la raccolta, non lasciare che il prodotto tocchi l’acqua non lasciare le mani bagnate o guanti bagnati a contatto con i prodotti. Lavare sempre i prodotti dopo la raccolta e di nuovo prima del consumo.
In secondo luogo, impedire al terreno e alle feci di entrare nel sistema. Non posizionare non mettere a  terra gli strumenti di raccolta. Impedire a parassiti, come i ratti, di entrare nel sistema e tenere gli animali domestici e bestiame lontano dalla zona. Gli animali a sangue caldo, spesso portano malattie che possono essere trasferite agli esseri umani. Evitare che gli uccelli contaminino il sistema utilizzando reti e sistemi deterrenti. Se si utilizza acqua piovana fare in modo che gli uccelli non siano appollaiati sulla zona di raccolta. Preferibilmente non maneggiare il pesce le piante o le superfici con le mani nude, invece utilizzare guanti monouso.

8.6.3 Sicurezza generale
Spesso gli impianti acquaponici, le fattorie e giardini in genere, hanno altri rischi generali che possono essere evitati con semplici precauzioni. Evitare di lasciare che i cavi di alimentazione, le linee d’aria o i tubi intralicino le passerelle, in quanto possono rappresentare un pericolo per gli spostamenti. Acqua e media sono pesanti, utilizzare tecniche appropriate di sollevamento. Indossare guanti protettivi quando si lavora con il pesce per evitare le spine. Trattare eventuali graffi e tagli subito con pronto soccorso in dotazione: lavaggio, disinfezione e bendaggio della ferita. Consultare un medico, se necessario. Non lasciate che sangue o fluidi corporei entrino nel sistema e non lavorate  con ferite aperte. Quando si costruisce il sistema, utilizzate con attenzione seghe, trapani e altri attrezzi.
Mantenere acidi e soluzioni basiche in aree di stoccaggio sicuree prestate attenzione durante la manipolazione di queste sostanze chimiche. Tenere sempre tutte le sostanze chimiche e gli oggetti pericolosi correttamente conservati e lontano dai bambini.

8.6.4 Sicurezza – sintesi
• Utilizzare salvavita sui componenti elettrici per evitare scosse.
• Proteggere i collegamenti elettrici da pioggia, schizzi e umidità utilizzando la corretta attrezzatura.
• Adottare adeguate pratiche agricole per evitare la contaminazione dei prodotti. Tenere sempre gli strumenti di raccolta puliti, lavare spesso le mani e indossare guanti. Non lasciate che feci animali contaminino il sistema.
• Non contaminare il sistema utilizzando mani nude nell’acqua.
• Evitare rischi di negli spostamenti, mantenendo i luoghi di lavoro sempre sgombri.
• Indossare guanti durante la manipolazione di pesce.
• Lavare e disinfettare immediatamente le ferite. Non lavorare con ferite aperte. Non
lasciare che il sangue entri nel sistema.
• Fare attenzione con utensili elettrici, sostanze chimiche pericolose e indossare indumenti protettivi.

8.7 Risoluzione dei problemi
Nella Tabella allegata sono elencati i problemi più comuni durante l’esercizio di un impianto acquaponico. Se qualcosa sembra fuori dal comune, immediatamente controllare che la pompa dell’acqua e dell’aria. Bassi livelli di ossigeno disciolto dovuti a perdite accidentali, sono la prima minaccia in un sistema acquaponico. Finché l’acqua scorre, il sistema non è in una fase di emergenza e il problema può essere affrontato in modo sistematico e con calma. Il primo passo è sempre quello di condurre un’analisi completa della qualità delle acque. Capire la qualità dell’acqua fornisce un feedback essenziale per determinare come risolvere qualsiasi problema.

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8.8 Ricapitolando
I dieci aspetti più importanti della gestione di un sistema acquaponico sono:
• osservare e monitorare il sistema di tutti i giorni.
• Garantire un’adeguata aerazione e la circolazione d’acqua con pompe per l’acqua e l’aria
pompe.
• Mantenere una buona qualità dell’acqua: pH 6-7; DO> 5 mg / litro; TAN <1 mg / litro; Nitriti NO2- <1 mg / litro; Nitrati N03  5-150 mg / litro; Temperatura di 18-30 ° C.
• Scegliere i pesci e le piante in base al clima stagionale.
• Evitare il sovraffollamento delle vasche dei pesci (<20 kg / 1 000 litri).
• Evitare di sovralimentazione e rimuovere eventuali resti di cibo dopo 30 minuti.
• rimuovere i rifiuti solidi e mantenere le vasche pulite e ombreggiate.
• Bilanciare il numero di piante, pesci e le dimensioni del biofiltro.
• Coordinare raccolta,  ripopolamento / reimpianto per mantenere l’equilibrio.
• Non lasciare che gli agenti patogeni entrino nel sistema a causa di persone o animali e non contaminare i prodotti con acqua sistema lasciando bagnare le foglie.