Ünite 5: Akuaponik Uygulamaları ve Akvaryum Balıkçılığı

Giriş

Su ve gıda modern dünyanın en yaygın sorunlarından biridir. İnsanların toprağın ve suyun azlığı nedeniyle kendi yiyeceklerini üretmeleri mümkün değildir. Doğal kaynaklar gelecek kaygısı yasamadan, geri dönüşümü olmayacak bir şekilde tüketilmektedir. Doğal kaynakların bilinçsiz bir şekilde tüketilmesi, bilinçsiz üretim, küresel ısınma ve çevre kirliliği gelecek için doğal sermaye konusunda kaygılar oluşturmaktadır. Bu koşullar suya ve toprağa az ihtiyaç duyulan portatif tarım ve su ürünleri üretimi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkeler doğal kaynakların sürdürülebilirliği ve mevcut kaynakların daha verimli kullanımı konusunda çalışmalar yapmaktadır. Azalan doğal kaynaklar sebebiyle insanlar su ürünlerini en etkin biçimde kullanabilme yollarını sürekli araştırmış ve uygulamaya başlamışlardır. Akuaponik sistemler de bunlardan biridir.

Hidroponik Sistemler

Toprak kullanmadan tarım ürünleri yetiştirme yöntemine hidroponik sistemler denir. Bitkiler besinleri, mineralleri topraktan değil bunları içeren bir besin solüsyonundan alır. Bitkiler sabit bir düzeneğin içerisinde yetiştirilir. Sulama sistemleri bu düzeneğe entegre edilerek bitkilerin köklerine besleyici solüsyonu getirir. Bu solüsyon bitkinin büyümesi için gerekli bütün besleyici elementleri taşır. Topraksız tarımın en yaygın kullanılan metodu hidroponik sistemlerdir. Hidroponik sistem, bitkinin büyümesi için gerekli olan substratların bulunduğu su içerisinde bitkilerin büyütülmesidir.

Hidroponik sistemlerin aynı temel karakter ini barındıran farklı tasarımları vardır. Topraksız tarım, belirli bir alanda tek bir ürün yetiştirilirken zararlıları ve toprak kaynaklı hastalıkları azaltmak için kullanılmaktadır. Hidroponik sistem ile topraktan gelen zararlıları ve hastalıkları kontrol etmek mümkündür. Topraksız olan ortam sterilize edilerek yeniden bitki üretmede kullanılabilir. Bu substratların yeniden kullanımı, yoğun üretim talepler ine uygun ve daha ekonomik bir üretim yapılmasına katkı sağlar.

Bazı substratlar, özellikle su tutma kapasitesi ve kök bölgesindeki oksijen kaynağı açısından toprağa göre çok daha iyidir. Çiftçiler ayrıca, bitki büyümesinin üzerinde önemli faktörleri kontrol vasıtasıyla artan bitki performansı elde edebilir. Bitki köklerinde besin maddesi kullanılabilirliği daha iyi manipüle edilir olması, izlenir ve gerçek zamanlı olarak kontrol edilir olması, daha niceliksel ve niteliksel üretimler yapılmasına imkân tanır. Topraksız tarımda besleyici su, geri dönüşümlü olduğu için daha az su kullanımı olur. Geleneksel tarımla karşılaştırıldığında daha az su ve gübre kullanılması ve daha fazla ürün elde edilmesi açısından önemlidir. Su ve gübrenin az kullanılması sebebiyle hidroponik tarımın kurak ve verimsiz toprağa sahip bölgelerde geliştirilmesi önemli bir yenilik getirebilir.

Akuakültür

Su ürünleri yetiştiriciliği, balık ve diğer sucul hayvanların kontrollü koşullarda yetiştirilmesi ve üretilmesidir. Günümüzde birçok su canlısı, balıklar, kabuklular, yumuşakçalar, su bitkileri ve yosunların yetiştiriciliği yapılabilmektedir. Su ürünler üretim yöntemleri dünyanın birçok bölgesinde geliştirilmiş ve bu bölgelerdeki belirli çevre ve iklim koşullarına uyarlanmıştır. Su ürünleri yetiştiriciliğinin dört ana kategorisini açık su sistemleri üretimi (kafesler, uzun hatlar), gölet kültürü, akan sularda yapılan üretim ve devridaim (kapalı devre) sistemleri oluşturur.

Yeniden kullanılan suyla yapılan üretme işleminde, temizleme ve filtreleme işleminden sonra balıklar için su tekrar kullanılır. Suyun yeniden kullanımı ile yapılan üretim yüksek yatırım, enerji ve yönetim giderleri sebebiyle en ucuz üretim sistemi olmasa da birim arazi basına verimliliği ve en verimli su tasarrufu sağlayan teknolojiye sahip üretim yöntemidir. Suyun yeniden kullanım sistemi sebze bitkileri üretimi gibi yan ürünlerin üretilmesi için gereken daha yüksek su besin konsantrasyonları nedeniyle, entegre su ürünleri yetiştirme ve tarımsal sistemlerini geliştirilmesi için kullanılabilir.

Akuaponik Sistem ve Bileşenleri

Akuaponik sistem hidroponik sistem ve akuakültürün birleştirilmesiyle oluşan bir üretim sistemidir. Akuaponik sistemde su, balık tanklarından filtre edilerek bitkilerin yetiştirileceği kısma alınır ve bitkiler tarafından kullanıldıktan sonra tekrar balık tanklarına geri verilir. Ekolojik ve son derece verimli bir sistemdir. Sistemin esası yem kalıntıları ve balık dışkılarından oluşan organik atıkların bakteriler tarafından bitkilerin kullanabileceği bir forma dönüştürülmesine dayanır. Geleneksel olarak yapılan balık ve sebze yetiştiriciliğinden daha az su kullanılması mümkündür. Akuaponik sistemlerde günlük su değişimi %1-5 arasında olmaktadır. Çevreye potansiyel bir kirlilik kaynağı olan atık sular azot miktarı bakımından zengindir ve bu bitkiler tarafından kullanılmaktadır. Azotça zengin bu suların akuaponik sistemlerde kullanılarak, azotun bitkiler tarafından kullanılması sağlanarak suyun kalitesi iyileştirilir.

Akuaponik Sistemin Temel Üniteleri

Bütün akuaponik sistemlerin birkaç temel bileşeni aynıdır. Bunlar arasında: balık tankı, mekanik filtre, biyolojik filtre ve hidrofonik kaplar bulunur. Tüm sistemlerde suyun boru ve sıhhi tesisat yoluyla dolasımı için enerji kullanır. Temel olarak bitki büyütme kısımlarının üç temel tasarım tipi vardır bunlar: yetiştirme yatağı, yetiştirme boruları ve yetiştirme kanallarıdır.

Balık tankları bütün akuaponik sistemlerin önemli bir ünitesidir. Kurulacak akuaponik sistem in maliyetinin %20’sini balık tankları oluşturur. Balıkların yasayabilmesi için belirli koşullar sağlanmalıdır. Bu nedenle balık tankları seçilirken dikkatli olunması gerekir. Malzemenin sekli, rengi ve görünümü dikkat edilmesi gereken önemli özelliklerdir.

Mekanik filtrasyon akuaponigin en önemli bileşenlerinden biridir. Mekanik filtrasyonla askıdaki katı maddelerin ve balık atıklarının uzaklaştırılmasını sağlar. Esas olarak bu atık maddeleri sistemden uzaklaştırarak sistemin sağlıklı bir şekilde çalışmasını sağlar. Zira uzaklaştırılmayan bu katı atıklar balık tankları içerisinde çürümeye bırakılırsa anaerobik bakterilerin tank içerisinde zararlı gazlar oluşturmasına sebep olur. Bu da balık ölümlerine sebebiyet verebilir. Dahası bu atık maddeler sistemleri tıkayabilir ve bitki köklerinde oksijensiz bir ortamın oluşmasını sağlar. Mekanik filtrelerin en basit olanı balık tankı ile bitkilerin yetiştirildiği büyüme yatağı arasına konulan elek sistemleridir. Bitkilerin yetiştirildikleri bölümdür. Bitki yetiştirme bölümü üç bölgeden oluşur. Bunlar kuru bölge, nemli bölge ve su bölgesidir.

Su Kaynağı ve Özellikleri

Ortalama bir akuaponik sistem, yetiştirilen bitkinin türüne göre su kaynağının ortalama olarak %1-3’ü kadarını kullanır.

Bitkilerin dokularında su evapotranspirasyon yoluyla azalır. Buna ek olarak su doğrudan buharlaşma ve sıçramalardan da kaybolur. Bu nedenle üniteye periyodik olarak su doldurulması gerekecektir. Kullanılan su kaynağının ünitenin su kimyası üzerinde etkisi olacaktır. Yeni su kaynakları, suyun güvenle kullanılmasını sağlamak için daima pH, sertlik, tuzluluk, klor ve herhangi bir kirletici açısından test edilmelidir. Tuzlulukta su kalitesi açısından önemlidir ve suyun tuzluluğuna dikkat edilmelidir. Belli baslı kullanılabilecek su kaynakları;

• Yağmur suları
• Kuyu ve yer altı suları
• Çeşme ya da şehir şebeke suları
• Filtrelenmiş su

Su Kalitesi

Su akuaponik sistemin ana bileşenlerinden biridir. Tüm gerekli makro ve mikro besin maddeleri ile oksijenin bitkilere ve balıklara taşınması su vasıtasıyla olur. Su kalitesi parametresi için beş anahtar kavram önemlidir: çözünmüş oksijen (DO), pH, sıcaklık, toplam azot ve su alkalinitesi. Her parametrenin balık, bitki ile bakteriler üzerinde bir etkisi vardır ve her parametrenin etkisini anlamak çok önemlidir. Akuaponik üretimdeki her organizma, su kalitesinin her parametresi için belirli bir tolerans aralığına sahiptir. Akuaponik üretiminde ideal parametrelerin sağlanması verim açısından önemlidir. Akuaponik sistemde kullanılacak suyun oksijen, pH, sıcaklık, toplam nitrojen ve su sertliği gibi beş önemli kalite parametresi vardır. Bunların dışında güneş ışığı, alglerin fotosentetik aktiviteleri, parazitler, bakteriler ve suyun içerisinde yasayan diğer küçük organizmalar etkilidir.

Oksijen balıklar, bitkiler ve nitrifikasyon bakterileri için hayati öneme sahiptir. Suda bulunan moleküler oksijenin miktarı, çözünmüş oksijen seviyesini belirler ve litre basına miligram olarak hesaplanır. Oksijen miktarı akuaponik sistemlerde en acil ve beklenmedik etkiyi yapar. Balıklar hayatta kalabilmek için oksijene ihtiyaç duyar. Düşük oksijen seviyeleri balık yetiştirme tanklarındaki balıkların ölümüne sebep olabilir. Çözünmüş oksijen miktarının sürekli takip edilmesi önemlidir.

Su kalite parametrelerinden biri su sertliğidir. Su sertliğinin iki büyük tipi vardır, bunlar; genel sertlik ve karbonate sertliğidir. Genel sertlik sudaki pozitif iyon sayısının ölçülmesi, karbonat sertliği ise alkalinite olarak da bilinen suyun tamponlama kapasitesidir. Genel sertliğin akuaponik sistem üzer inde büyük bir etkisi yoktur. Ancak karbonat sertliği ile pH birebir ilişkilidir. Her iki sertliğin akuaponik sistemler için optimum değerleri yaklaşık 60-140 mg/litre olmalıdır.

Akuaponik Sistemde Bakteriler

Bakteriler balık atıklarından bitkiler için gübre sağlamada anahtar bir görev üstlenmektedir. Biyolojik atık ve zehirli atıkları bitkiler için besin maddesine dönüştürmeyi sağlar. Heterotipik bakteriler mineralizasyon yaparak önemli bir işlevi yerine getirir. Balık atığı olan amonyağı oksidize eden bakteriler amonyağı nitrite dönüştürürler. Nitriti okside eden bakteriler nitrat oluşumunu sağlar. Bu bakterilere genel olarak nitrobakter adı verilir. Sağlıklı bir nitrifikasyon bakteri kolonisi akuaponik sistemde temel bir fonksiyon görevi görür. Nitrifikasyon bakterileri çok yavaş ürer, bu, günler haftalar sürebilir. Yeni bir akuaponik sistem kurulurken bu durum dikkate alınmalıdır. Bakteriler için geniş, karanlık bir ortam, iyi bir su kalitesi ile yeterli gıda ve oksijen gereklidir. Bakterilerin sağlıklı koloniler geliştirebilmesi için;

• Büyük yüzey alanı
• pH
• Sıcaklık
• Çözünmüş oksijen
• Güneş ışığı

dikkat edilmesi gereken unsurlardır.