Cara Kerja Sistem Akuaponik

Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi kebangkitan menuju bentuk pertanian alternatif yang dikenal sebagai aquaponik. Sementara dasar-dasar sistem ini dapat ditelusuri kembali ke zaman kuno, munculnya Internet memicu komunitas besar do-it-yourselfers yang telah mengadaptasi tangki dan peralatan surplus ke dalam sistem berbasis rumah.

Hal yang paling menarik dari aquaponik adalah hubungan simbiosis antara tumbuhan dan hewan. Meskipun ini terjadi di sekitar kita setiap hari, sistem aquaponik menyediakan cara yang bagus untuk melihatnya secara real time. Dalam bentuknya yang paling dasar, akuaponik terdiri dari memelihara tanaman di air kaya nutrisi yang disediakan dari sumber yang menampung spesies air, ikan menjadi yang paling populer. Seringkali, organisme yang paling penting dari sistem, bakteri menguntungkan, diabaikan. Sebelum kita mempelajari sains, pertama-tama kita perlu memeriksa dua sistem utama yang membentuk akuaponik:hidroponik dan akuakultur.

Terminologi dan metode

"Hidroponik" adalah produksi tanaman dalam larutan kaya nutrisi. Meskipun ada sejumlah metode untuk membudidayakan tanaman hidroponik, yang paling populer digunakan dalam aquaponik termasuk media bedengan, budidaya air dalam (DWC), dan teknik film nutrisi (NFT). Seringkali kombinasi dari dua atau lebih metode dapat digunakan ke dalam satu sistem. Pilihan metode mana yang akan digunakan seringkali bergantung pada tingkat keterampilan individu, waktu yang tersedia, dan sumber daya keuangan. Namun, penting untuk dicatat bahwa pemilihan tanaman harus dipertimbangkan ketika memutuskan metode yang tepat untuk Anda. Pertimbangan tambahan meliputi:media tempat tidur harus membanjiri dan mengalirkan air setidaknya dua kali per jam; kerikil non-kapur berukuran 1/2 hingga 3/4 inci dapat digunakan untuk media; sistem DWC membutuhkan setidaknya 8 inci kedalaman air dan aerasi agar berfungsi dengan baik; dan sistem NFT harus disesuaikan untuk memungkinkan drainase yang tepat dari saluran NFT.

Nutrisi untuk sistem hidroponik biasanya dipasok melalui konsentrat nutrisi komersial. Dalam sistem “akuaponik”, nutrisi ini berasal dari pemecahan limbah ikan dan nitrifikasi. Tanaman yang ditanam secara akuaponik membutuhkan makronutrien dan mikronutrien yang sama dengan tanaman yang tumbuh di darat.

Salah satu parameter yang paling penting untuk dipantau adalah pH. Penyerapan nutrisi tanaman dalam sistem akuaponik sangat bergantung pada pH yang tepat. Kisaran 6,8 hingga 7,0 memberikan landasan bersama terbaik untuk tanaman, bakteri, dan ikan.

Persyaratan yang sering diabaikan saat beralih dari tanaman yang ditanam di tanah ke aquaponik adalah oksigen di zona akar. Metode pengiriman oksigen tergantung pada metode pertumbuhan dan pengiriman larutan kaya nutrisi. Saat menggunakan media bed, oksigen disuplai melalui udara, yang ditarik ke dalam media saat larutan mengalir. Jika menggunakan DWC, udara diberikan melalui batu udara yang terendam dalam larutan. NFT memungkinkan bagian atas massa akar terkena udara, sedangkan akar yang tersisa terendam dalam lapisan tipis nutrisi.

“Akuakultur” adalah budidaya organisme akuatik. Ikan membutuhkan kebutuhan dasar yang sama — oksigen, air, nutrisi, dan lingkungan yang layak — seperti bentuk ternak yang lebih umum. Oksigen biasanya disuplai melalui aerasi. Menyediakan air dari sumber bebas patogen, bebas klorinasi yang memenuhi persyaratan suhu spesies yang dipilih. Ada banyak kualitas air yang dapat mempengaruhi kelangsungan hidup ikan Anda:oksigen terlarut, total amonia nitrogen (TAN), pH, alkalinitas, kekerasan, dan salinitas untuk beberapa nama.

Sistem akuakultur

Meskipun ada beberapa jenis akuakultur yang dipraktikkan di seluruh dunia, tiga metode akuakultur berbasis lahan yang paling banyak digunakan adalah sistem raceway, budidaya kolam, dan sistem budidaya resirkulasi. Sistem raceway memanfaatkan topografi air yang mengalir terus menerus untuk memasok ikan dengan air segar dan bersih. Budidaya kolam paling sering menggunakan kolam buatan untuk memelihara ikan dengan kepadatan yang lebih rendah. Sistem akuakultur resirkulasi (RAS) terdiri dari tangki pemeliharaan, diikuti dengan filtrasi padat, kemudian filtrasi biologis. Oksigen disuplai melalui aerasi untuk mempertahankan tingkat oksigen terlarut yang memadai untuk mendukung peningkatan kepadatan penebaran. Sebagian besar sistem akuaponik menggunakan RAS sebagai dasar desainnya.

Tangki bundar berdiameter 3:1 hingga kedalaman yang mengalir dari tengah sangat ideal untuk membesarkan ikan. Air yang masuk harus diarahkan di sepanjang perimeter tangki untuk memfasilitasi pembersihan limbah sendiri. Outlet harus disaring untuk menyimpan ikan di tangki tetapi membiarkan limbah keluar. Sangat penting untuk menjaga kepadatan penebaran kurang dari 0,5 pon ikan per galon air, dan menukar volume tangki ikan Anda sekali per jam. Selain itu, filtrasi limbah padat adalah suatu keharusan, bersama dengan pemanfaatan filtrasi aliran gravitasi jika memungkinkan. Contohnya adalah pemisah aliran radial, filter pusaran, dan filter kaus kaki.

Filtrasi

Komponen yang paling diabaikan dari sistem akuakultur adalah filtrasi biologis, sistem yang mengubah amonia yang dihasilkan oleh ikan menjadi nitrit, kemudian menjadi nitrat. Sebuah biofilter membutuhkan oksigen untuk menyediakan lingkungan aerobik di mana bakteri nitrifikasi dapat berkembang. Ada banyak desain yang tersedia untuk biofiltrasi. Salah satu metode yang paling populer menggunakan media plastik apung untuk meningkatkan luas permukaan internal, sehingga memungkinkan kolonisasi bakteri nitrifikasi.

Reaktor biofilm tempat tidur bergerak (MBBR) adalah contohnya. MBBR efisien setelah dibuat, dan membutuhkan perawatan yang sangat sedikit. Biofilter membutuhkan empat sampai enam minggu untuk menjadi mapan dengan benar. Meskipun ada produk yang dapat “menumbuhkan” bakteri dalam biofilter Anda, Anda juga dapat membiarkan Alam yang bekerja dengan menambahkan amonia murni secara rutin dalam dosis kecil, sampai Anda melihat pembentukan bakteri nitrifikasi. Setelah amonia dan nitrit memuncak dan turun, nitrat akan naik dan tetap stabil selama ada amonia yang diproduksi. Setelah terbentuk, Anda dapat menambahkan ikan.

Bagaimana semuanya bekerja bersama

Siklus nitrogen adalah proses terpenting dalam sistem akuaponik; itulah yang membuat sistem RAS dan akuaponik bekerja — efisiensi yang menentukan kesehatan sistem dan potensi produksi. Pakan ikan bertanggung jawab atas sebagian besar nitrogen dalam sistem Anda. Sebagian nitrogen diubah menjadi biomassa ikan, sedangkan sisanya diekskresikan ke dalam air budidaya sebagai amonia, produk sampingan dari metabolisme protein. Bakteri autotrofik mengoksidasi amonia menjadi nitrit, kemudian mengoksidasi menjadi nitrat. Sementara amonia dan nitrit keduanya dapat dimanfaatkan oleh tanaman, nitrat seringkali merupakan bentuk nitrogen yang disukai untuk tanaman.

Pompa tidak salah lagi merupakan jantung dari sistem apa pun. Ukuran pompa yang tepat sangat penting untuk konservasi energi dan efisiensi filtrasi. Pompa yang terlalu kecil sama dengan pengumpulan padatan di bejana kultur dan efisiensi filtrasi yang buruk, sementara pompa yang terlalu besar menyebabkan pemborosan listrik. Oleh karena itu, tempat yang bagus untuk memulai adalah mengukur volume tangki kultur Anda. Atur ukuran pompa Anda untuk menukar volume tangki kultur sekali per jam dan meminimalkan perlengkapan pipa yang berlebihan untuk mengurangi pembatasan pompa.

Salah satu komponen tambahan yang sangat penting untuk memelihara ikan adalah aerasi. Metode yang paling umum digunakan pada sistem kecil adalah pompa udara, yang menggunakan udara atmosfer untuk memasok oksigen ke sistem melalui batu udara terendam atau diffusers. Umumnya, oksigen terlarut (DO) harus 5 miligram per liter, atau lebih, dan dapat diuji dengan meter atau kit titrasi.

Setelah melihat prinsip-prinsipnya, mari kita lihat sistem akuaponik secara keseluruhan. Desain dasarnya mirip dengan sistem RAS dengan penambahan bedengan tanaman. Di sebagian besar sistem RAS, 10 persen air harus diganti dengan air bersih dan segar setiap hari karena akumulasi nitrat. Dengan menggabungkan tanaman, yang mengambil kelebihan nitrat, kita dapat menggunakan kembali air ini tanpa membuangnya. Intinya, kami memberi makan ikan, yang menghasilkan nutrisi yang menumbuhkan tanaman, yang menyerap nutrisi, yang menjernihkan air. Tempat tidur tumbuh harus ditempatkan setelah sistem filtrasi. Jika air yang tidak disaring memasuki bedengan tumbuh, limbah dapat terkumpul, mengakibatkan kondisi anoksik. Setelah air meninggalkan bedengan tumbuh, kemudian dapat dikembalikan ke tangki ikan. Ada banyak cara sistem dapat diatur. Selama semua prinsip dasar diterapkan, Anda akan memiliki sistem akuaponik yang bagus dan mudah digunakan yang dapat menyediakan produk segar dan ikan sepanjang tahun.

Perhitungan dan pertimbangan

Setiap sistem aquaponik harus dirancang untuk apa yang Anda rencanakan untuk ditanam. Ada cara gilanya saat menghitung jumlah ikan yang dibutuhkan untuk jumlah tanaman yang ditanam atau sebaliknya. Jika Anda tertarik untuk menanam sayuran hijau dan herba, Anda perlu memberi makan 0,125 pon pakan ikan setiap hari per 10 kaki persegi ruang tumbuh tanaman, sebagai aturan umum. Jika Anda tertarik untuk menanam tanaman buah atau kombinasi keduanya, gandakan jumlahnya.

Penting untuk dicatat bahwa saat memelihara ikan, memberi makan berlebih jauh lebih buruk daripada memberi makan kurang. Terlalu banyak makanan yang tidak dimakan dapat mengganggu penyaringan, serta membuang-buang uang. Perhitungan sederhana untuk menentukan tingkat pakan adalah menimbang ikan Anda secara berkala dan mengalikan berat rata-rata dengan jumlah ikan individu di tangki Anda, yang disebut sebagai biomassa. Rata-rata, beri makan 3 persen dari biomassa dalam pakan ikan per hari. Untuk mengoperasikan sistem Anda dalam jangka panjang, disarankan untuk memanen sebagian ikan. Jika Anda memanen semua ikan sekaligus, masukan pakan ke dalam sistem akan berhenti, mengakibatkan kekurangan nutrisi bagi tanaman. Jadi, yang terbaik adalah memanen beberapa ikan, sesuai kebutuhan Anda, dari waktu ke waktu.

Spesies tumbuhan dan hewan

Ok, jadi jenis ikan apa yang bisa saya tanam? Jawabannya sederhana:Semua spesies air tawar yang Anda suka. Namun, setiap spesies ikan memiliki persyaratan sendiri untuk kimia air dan suhu yang tepat. Selama kondisi ini terpenuhi, Anda akan menumbuhkan ikan yang sehat dan bahagia dalam waktu singkat. Ikan makanan yang paling umum ditanam untuk sistem kecil adalah nila dan lele saluran. Kedua spesies ini kuat dan dapat menahan kualitas air yang lebih rendah. Jika Anda tertarik untuk membudidayakan ikan hias, koi dan ikan mas sangat cocok.

Akhirnya, ketika berbicara tentang tanaman dalam sistem akuaponik, pilihan ada di tangan Anda. Sekali lagi, selama suhu, nutrisi, dan aerasi yang tepat tersedia, Anda akan menumbuhkan tanaman yang subur dengan kecepatan tinggi. Berkenaan dengan pengobatan hama tanaman, ingatlah untuk hanya menggunakan produk yang aman untuk ikan dan meminimalkan kontak langsung dengan air.

Ada banyak pendapat dan pemikiran tentang hubungan kerja batin antara spesies akuatik, bakteri menguntungkan, dan tanaman dalam sistem akuaponik. Sementara mereka semua akan bekerja sama dalam sistem simbiosis yang dirancang dengan baik, masing-masing dari ketiga organisme ini memiliki persyaratan tertentu yang harus diperhatikan untuk memastikan perkembangan dan koeksistensi yang tepat. Akuaponik hanyalah meja berkaki tiga, yang harus ditopang dengan memenuhi kebutuhan tiga kaki penopang secara individual:spesies air, bakteri, dan tanaman.

Seperti halnya segala sesuatu dalam hidup, akuaponik harus dirancang dan dioperasikan untuk meniru alam, bukan memanipulasinya.