امنیت غذایی پایدار به کمک آبزی‌پروری پایدار با استفاده از سامانه‌های نوین آبزی‌‏پروری (قسمت دوم): فرصت‌‏ها و چالش‌‏های توسعه سامانه‏‌های نوین

فصلنامه آب و توسعه پایدار

مقاله 7، دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 28، شهریور 1402، صفحه 53-64   

نوع مقاله: مروری

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v10i2.2304-1232

نویسندگان

سعید زاهدی^{* 1}؛ محمدحسین خانجانی²؛ سودابه صفاییان³

¹استادیار گروه آموزشی شیلات، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه فردوسی مشهد

²دانشیار گروه علوم و مهندسی شیلات، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه جیرفت، جیرفت، ایران

³دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه شیلات، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

آبزی‌‏پروری راه‏‌حلی پایدار برای پاسخ به افزایش تقاضای پروتئین جانوری و امنیت غذایی در جهان است و امروزه، جهت توسعه آن، توجه به رویکرد آبزی‌‏پروری پایدار (به لحاظ اقتصادی، اجتماعی و محیط‏زیستی) ضروری است. توسعه سامانه‏‌های نوین آبزی‌‏پروری طی سال‏‌های اخیر گسترش زیادی یافته است و هر کدام از آنها، به نوعی اهداف آبزی‌‏پروری پایدار را دنبال می‏‏‌کنند. سامانه‌‏های نوین آبزی‏پروری، با به حداکثر رساندن بهره‏‏‌وری از منابع، کاهش هزینه‏‌ها، تولید مناسب از بعد کمی و کیفی و اثرات محیط‏زیستی اندک، حصول آبزی‏پروری پایدار را مقدور می‏سازند. در بین سامانه‏‌های معرفی شده تا کنون، سامانه‌‏‏‏های بازگردشی، قفس، آکواپونیک، بیوفلاک و پرورش تلفیقی جز سامانه‏‌های نویدبخش در تولید آبزیان در جهان شناخته می‏‌شوند که می‌‏توانند در ایران نیز توسعه زیادی بیابند. در مطالعه مروری حاضر، علاوه‌‏بر معرفی و بررسی اهمیت این سامانه‌‏ها در آبزی‌پروری پایدار، به فرصت‌های حاصل از توسعه این سامانه ها در کشور و چالش‌های فراروی آن پرداخته می‌شود.

کلیدواژه‌ها

سامانه‏ بازگردشی؛ قفس؛ آکواپونیک؛ بیوفلاک و پرورش تلفیقی

مراجع

آسمان نسب، بهزاد، و عشاق خسروشاهی، مریم. (1399). بررسی فرصت‏‌ها و چالش‌‏های سرمایه گذاری در شیلات بخش "پرورش ماهی در دریا (قفس)" در ایران. پنجمین کنفرانس بین‌‏المللی تحقیقات بین رشته‌‏ای در مدیریت، حسابداری و اقتصاد در ایران. دانشگاه علمی و کاربردی سازمان همیاری شهرداری‏‌ها، تهران. ایران.
اسحق زاده، حمید. و مرتضایی، رضا. (1397). وضعیت جهانی صنعت پرورش ماهیان دریایی در قفس. مجله شیل، 6(1)، 1-8.
حاجی بگلو، عباسعلی، جعفرقلی، مهسا، عالیه، ساناز. و امیرپور، زهره. (1397). مکانیسم سیستم مدار بسته در آبزی‏‌پروری. چهارمین کنفرانس بین‌‏المللی یافته‌‏های نوین در علوم کشاورزی، منابع طبیعی و محیطزیست. انجمن توسعه و ترویج علوم و فنون بنیادین، تهران. ایران.
خانجانی، محمدحسین. و جمال‌الدینی، ابراهیم. (1399). سیستم آکواپونیک: سیستمی در جهت تولید آبزی‏پروری پایدار و مصرف بهینه آب. دومین همایش ملی راهبردهای مدیریت منابع آب و چالش‌‏های زیست محیطی. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری. ایران.
رادخواه، علیرضا، ایگدری، سهیل. و صادقی نژاد ماسوله، ابراهیم. (1401). مروری بر فناوری‏‌های مورد استفاده جهت پالایش آب در سیستم‏‌های آبزی‏‌پروری با تأکید بر الگوی توسعه پایدار در ایران. آب و توسعه پایدار، 9(3)، 127-140. 10.22067/jwsd.v9i3.2205.1150
روستا، حمیدرضا. (1388).آکواپونیک (کشت و پرورش توام ماهی و گیاه در سیستم مدار بسته با بازچرخانی آب)، انتشـارات پلـک. چاپ اول. تهران.
زاهدی، سعید، برخوردار، محسن، و طاهرپور، مجید. (1402). امنیت غذایی پایدار به کمک آبزی‏‌پروری پایدار با استفاده از سامانه‏‌های نوین آبزی‏‌پروری (قسمت اول): نقش قوانین و اسناد بالادستی. آب و توسعه پایدار، 10(1)، 27-36. doi: 10.22067/jwsd.v10i1.2303-1228
سالارپور، ماشالله، داورپناه، مجتبی و زارع، ق. (1400). بررسی عوامل مؤثر بر پذیرش فناوری‌های نوین آبیاری در بین کشاورزان منطقه سیستان. آب و توسعه پایدار، 8(4)، 23-32. https://doi.org/10.22067/jwsd.v8i4.2107.1064
قائدی، علیرضا، سرسنگی، حبیب، عالی محمودی، مزدک. و محمدی، محمد. 1401. دستوالعمل راه‌اندازی سیستم بیوفلاک به زبان ساده. دوفصلنامه علوم آبزی پروری پیشرفته، 6(1)، 51-61.
کردگاری، مهناز. (1398). پرورش ماهی در قفس: مشکلات، معایب و راه‏کارها. مجله ترویجی میگو و سخت پوستان، 4(1)، 43-45.
مرکز پژوهش‌‏ها مجلس شورای اسلامی. (1400). بررسی عملکرد دولت. 5. بخش کشاورزی و منابع طبیعی (17498). تهران، ایران.
وزیرزاده، آریا. (1396). پرورش تیلاپیا در ایران: ناجی آبزی‌پروری یا مخرب محیط‏زیست، مجله شیل، 5(3)، 104-110.
Avnimelech, Y. (2012). Biofloc technology: a practical guide book. The World Aquaculture Society, 2nd Edition. Baton Rouge, Louisiana, United States. 
Baganz, G.F., Junge, R., Portella, M.C., Goddek, S., Keesman, K.J., Baganz, D., Staaks, G., Shaw, C., Lohrberg, F., & Kloas, W. (2022). The aquaponic principle—It is all about coupling. Reviews in Aquaculture, 14(1), 252-264. doi: 10.1111/raq.12596
Barrington, K., Chopin, T., & Robinson, S. (2009). Integrated multi-trophic aquaculture (IMTA) in marine temperate waters. Integrated mariculture: a global review. FAO Fisheries and Aquaculture Technical Paper, 529, 7-46.
Cang, P., Zhang, M., Qiao, G., Sun, Q., Xu, D., Li, Q., Yuan, X., & Liu, W. (2019). Analysis of Growth, Nutrition and Economic Profitability of Gibel Carp (Carassius auratus gibelio ♀× C. carpio ♂) Cultured in Zero-water Exchange System. Pakistan Journal of Zoology, 51(2), 619. doi: 10.17582/journal.pjz/2019.51.2.619.630
Chopin, T. (2013). Aquaculture, integrated multi-trophic (IMTA). Encyclopedia of Sustainability Science and Technology, 12, 542-564.
Cutajar, K., Falconer, L., Massa-Gallucci, A., Cox, R.E., Schenke, L., Bardócz, T., Sharman, A., Deguara, S., & Telfer T. C. (2022). Culturing the sea cucumber Holothuria poli in open-water integrated multi-trophic aquaculture at a coastal Mediterranean fish farm. Aquaculture, 550, 737881. doi: 10.1016/j.aquaculture.2021.737881
Dauda, A. B., Natrah, I., Karim, M., Kamarudin, M. S., & Bichi, A. U. H. (2018). African catfish aquaculture in Malaysia and Nigeria: Status, trends and prospects. Fisheries and Aquaculture Journal, 9(1), 1-5. doi: 10.4172/2150-3508.1000237
De Schryver P., Crab R., Defoirdt T., Boon N. and Verstraete W. (2008). The basics of bioflocs technology: the added value for aquaculture. Aquaculture, 277, 125–137. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2008.02.019
De Schryver, P., & Verstraete, W. (2009). Nitrogen removal from aquaculture pond water by heterotrophic nitrogen assimilation in lab-scale sequencing batch reactors. Bioresource technology, 100(3): 1162-1167. doi: 10.1016/j.biortech.2008.08.043
Deb, S., Noori, M. T., & Rao, P. S. (2020). Application of biofloc technology for Indian major carp culture (polyculture) along with water quality management. Aquacultural Engineering, 91, 102106. doi: 10.1016/j.aquaeng.2020.102106
Ebeling, J.M., & Timmons, M.B. (2010). Recirculating aquaculture. Cayuga Aqua Ventures. Ithaca New York, USA.
FAO. (2022). The State of World Fisheries and Aquaculture 2022. Towards Blue Transformation. Rome, FAO. https://doi.org/10.4060/cc0461en
Goddek, S., Delaide, B., Mankasingh, U., Ragnarsdottir, K.V., Jijakli, H., & Thorarinsdottir, R. (2015). Challenges of sustainable and commercial aquaponics. Sustainability, 7(4), 4199-4224. doi: 10.3390/su7044199
Gutierrez-Wing, M.T., & Malone, R.F. (2006). Biological filters in aquaculture: trends and research directions for freshwater and marine applications. Aquacultural engineering, 34(3), 163-171. doi: 10.1016/j.aquaeng.2005.08.003
Junge, R., König, B., Villarroel, M., Komives, T., & Jijakli, M.H. (2017). Strategic points in aquaponics. Water, 9(3), 182. doi: 10.3390/w9030182
Khanjani, M.H., Sajjadi, M.M., Alizadeh, M., & Sourinejad, I. (2016). Study on nursery growth performance of Pacific white shrimp (Litopenaeus vannamei Boone, 1931) under different feeding levels in zero water exchange system. Iranian Journal of Fisheries Sciences, 15(4), 1465-1484.
Khanjani, M. H., Alizadeh, M., Mohammadi, M., & Aliabad, H. S. (2021). The effect of adding molasses in different times on performance of Nile tilapia (Oreochromis niloticus) raised in a low-salinity biofloc system. Annals of Animal Science, 21(4), 1435-1454. doi: 10.2478/aoas-2021-0011
Khanjani, M.H., Mohammadi, A., & Emerenciano, M.G.C. (2022a). Microorganisms in biofloc aquaculture system. Aquaculture Reports, 26, 101300. doi: 10.1016/j.aqrep.2022.101300
Khanjani, M.H., & Sharifinia, M. (2022b). Biofloc as a Food Source for Banana Shrimp Fenneropenaeus merguiensis Postlarvae. North American Journal of Aquaculture, 84(4), 469-479. https://doi.org/10.1002/naaq.10261
Khanjani, M. H., Zahedi, S., & Mohammadi, A. (2022c). Integrated multitrophic aquaculture (IMTA) as an environmentally friendly system for sustainable aquaculture: functionality, species, and application of biofloc technology (BFT). Environmental Science and Pollution Research, 29(45), 67513-67531. doi: 10.1201/b17540
Khanjani, M. H., da Silva, L. O. B., Fóes, G. K., do Nascimento Vieira, F., Poli, M. A., Santos, M., & Emerenciano, M. G. C. (2023a). Synbiotics and aquamimicry as alternative microbial-based approaches in intensive shrimp farming and biofloc: Novel disruptive techniques or complementary management tools? A scientific-based overview. Aquaculture, 739273. doi: 10.1016/j.aquaculture.2022.738757
Khanjani, M.H., Torfi Mozanzade, M., Sharifinia, M., & Emerenciano, M.G.C. (2023b). Biofloc: A sustainable dietary supplement, nutritional value and functional properties. Aquaculture, 562, 738757. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2022.738757
Liu, H., Li, H., Wei, H., Zhu, X., Han, D., Jin, J., Yang, Y., & Xie, S. (2019). Biofloc formation improves water quality and fish yield in a freshwater pond aquaculture system. Aquaculture, 506, 256-269. doi: 10.1016/j.aquaculture.2019.03.031
Love, D.C., Fry, J.P., Genello, L., Hill, E.S., Frederick, J.A., Li, X., & Semmens, K. (2014). An international survey of aquaponics practitioners. PloS one, 9(7), e102662. doi: 10.1371/journal.pone.0102662
Mahanand, S.S., Moulick, S., & Rao, P.S. (2013). Water quality and growth of Rohu, Labeo rohita, in a biofloc system. Journal of Applied Aquaculture, 25(2), 121-131. doi: 10.1080/10454438.2013.788898
Megahed, M. E. (2010). The effect of microbial biofloc on water quality, survival and growth of the green tiger shrimp (Penaeus semisulcatus) fed with different crude protein levels. Journal of the Arabian Aquaculture Society, 5(2), 119-142.
Minabi, K., Sourinejad, I., Alizadeh, M., Ghatrami, E. R., & Khanjani, M. H. (2020). Effects of different carbon to nitrogen ratios in the biofloc system on water quality, growth, and body composition of common carp (Cyprinus carpio L.) fingerlings. Aquaculture International, 28, 1883-1898. doi: 10.1007/s10499-020-00564-7
Moss S. M., & Leung, P. 2007. Comparative cost of shrimp production: earthen ponds versus recirculating aquaculture systems. In P. Leung and C. Engle (eds.), Shrimp Culture: Economics, Marketing and Trade, Blackwell Publishing. 291-300. https://doi.org/10.1002/9780470277850.ch19
Naylor, R.L., Kishore, A., Sumaila, U.R., Issifu, I., Hunter, B.P., Belton, B., Bush, S.R., Cao, L., Gelcich, S., Gephart, J.A., Golden, C.D., Jonell, M., Koehn, J.Z., Little, D.C., Thilsted, S.H., Tigchelaar, M., & Crona, B. (20219). Blue foods demand across geographic and temporal scales. Nature Communications, 12, 5413. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25516-4
Neori, A., Chopin, T., Troell, M., Buschmann, A. H., Kraemer, G. P., Halling, C., Shpigel M., & Yarish, C. (2004). Integrated aquaculture: rationale, evolution and state of the art emphasizing seaweed biofiltration in modern mariculture. Aquaculture, 231(1-4): 361-391. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2003.11.015
Pérez-Fuentes, J. A., Pérez-Rostro, C. I., &Hernández-Vergara, M. P. (2013). Pond-reared Malaysian prawn Macrobrachium rosenbergii with the biofloc system. Aquaculture, 400, 105-110. doi: 10.1016/j.aquaculture.2013.02.028
Pérez-Fuentes, J. A., Hernández-Vergara, M. P., Pérez-Rostro, C. I., & Fogel, I. (2016). C: N ratios affect nitrogen removal and production of Nile tilapia Oreochromis niloticus raised in a biofloc system under high density cultivation. Aquaculture, 452, 247-251. doi: 10.1016/j.aquaculture.2015.11.010
Pillay, T.V.R. (2004). Aquaculture and the environment. Second Edition. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9780470995730.fmatter
Price, C.S., & Morris Jr, J.A. (2013). Marine cage culture and the environment: Twenty-first century science informing a sustainable industry. NOAA/National Centers for Coastal Ocean Science, 164, 158P.
Ragnarsdottir, K.V., Sverdrup, H.U., & Koca, D. (2011). Challenging the planetary boundaries I: Basic principles of an integrated model for phosphorous supply dynamics and global population size. Applied Geochemistry. 26, S303–S306. doi: 10.1016/j.apgeochem.2011.03.088
Ren, J. S., Stenton-Dozey, J., Plew, D. R., Fang, J., & Gall, M. (2012). An ecosystem model for optimising production in integrated multitrophic aquaculture systems. Ecological Modelling, 246, 34-46. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2012.07.020
Skår, C.K., & Mortensen, S. (2007). Fate of infectious salmon anaemia virus (ISAV) in experimentally challenged blue mussels Mytilus edulis. Diseases of Aquatic Organisms, 74(1), 1-6. doi: 10.3354/dao074001
Somerville, C., Cohen, M., Pantanella, E., Stankus, A., & Lovatelli, A. (2014). Small-scale aquaponic food production: integrated fish and plant farming. FAO Fisheries and aquaculture technical paper, (589), I. 
Summerfelt, S., Bebak-Williams, J., & Tsukuda, S. (2001). Controlled systems: water reuse and recirculation. In G. Wedermeyer (ed.), Fish hatchery management (second edition), Bethesda, MD: American fisheries society, 285-295.
Sverdrup, H. U., & Ragnarsdottir, K. V. (2011). Challenging the planetary boundaries II: Assessing the sustainable global population and phosphate supply, using a systems dynamics assessment model. Applied Geochemistry, 26, S307-S310. doi: 10.1016/j.apgeochem.2011.03.089
Thorarinsdottir, R.I. (2015). Aquaponics Guidelines. Haskolaprent. Reykjavik, Iceland.
Yep, B., & Zheng, Y. (2019). Aquaponic trends and challenges–A review. Journal of Cleaner Production, 228: 1586-1599. doi: 10.1016/j.jclepro.2019.04.290
Zappernick, N., Nedunuri, K. V., Islam, K. R., Khanal, S., Worley, T., Laki, S. L., & Shah, A. (2022). Techno-economic analysis of a recirculating tilapia-lettuce aquaponics system. Journal of Cleaner Production, 365, 132753. doi: 10.1016/j.jclepro.2022.132753
Zhao, Z., Luo, L., Wang, C. A., Li, J., Wang, L., Du, X., and Xu, Q. (2018). Effects of organic carbon addition on water quality and growth performance of bottom-and filter-feeding carp in a minimum-water-exchange pond polyculture system. Fisheries Science, 84, 681-689. doi: 10.1007/s12562-018-1204-7