A fully integrated simulation model of multi-loop aquaponics: A case study for system sizing in different environments

Abstract:
Abstract Decoupled multi-loop aquaponics systems separate the recirculated aquaculture system (RAS) and hydroponic (HP) units from each another, creating detached ecosystems with inherent advantages for both plants and fish. This gives the advantage of improved crop and fish cultivation in combination, using the minimum resource input. Up to today, the focus of aquaponics systems is mainly on fish culture and treatment of RAS effluent for optimal use in HP, and systems are designed and sized with rule of thumbs of plant growth, evapotranspiration and nutrient needs, while taking the slow responses of RAS dynamics as basis. However, in order to create the optimal fit between RAS and HP, the different systems and differences in time responses of the underlying process need to be considered. Growth of fish and plants happen in hours or days and are slow processes while photosynthesis and transpiration in crops happen in seconds or minutes and are fast processes. As in a closed loop system the main water use is due to plant transpiration, the necessary sizes of system and sub-system depend on plant transpiration. We therefore aimed at creating an aquaponics-sizing simulator based on deterministic mathematical models and thus transferrable to various circumstances with simple parameterisation. We have combined a full-scale greenhouse simulator with a possible simulation time of min 1\u202fmin including HP, greenhouse construction and physics as well as a very detailed plant energy and growth model with a model for a multi-loop aquaponics system including distillation technologies and sumps. To illustrate the quality and wide applicability of our theoretical implementation of a multi-loop aquaponics system in greenhouse conditions we made scenario simulation studies at three different climate zones as sub-arctic cold, moderate and arid subtropical regions (i.e. Faroe Islands [66°N], The Netherlands [52°N], and Namibia [22.6°S]) using the same RAS size while simulating on the fitting HP area. For sizing, we used the element P as the most valuable macronutrient for plants. We simulated in a 1-min time steps for a 3-year duration using hourly input climate data for a complete year. Results clearly indicate the importance of transpiration dynamics on system and sub-system sizing, where e.g. the optimal HP size necessary was 11,250\u202fm2, 10,250\u202fm2 and 5250\u202fm2 (tomato), or 15,750\u202fm2, 14,000\u202fm2 and 9250\u202fm2 (lettuce), for Faroe Islands, The Netherlands, and Namibia, respectively.
Author Listing： Simon Goddek;Oliver Körner
Volume： 171
Pages： 143-154
DOI： 10.1016/J.AGSY.2019.01.010
Language： English
Journal： Agricultural Systems

AGRICULTURAL SYSTEMS

AGR SYST

影响因子：6.1 是否综述期刊：是 是否OA：否 是否预警：不在预警名单内 发行时间：1976 ISSN：0308-521X 发刊频率：Monthly 收录数据库：SCIE/Scopus收录 出版国家/地区：NETHERLANDS 出版社：Elsevier BV

期刊介绍

Agricultural Systems is an international journal that deals with interactions - among the components of agricultural systems, among hierarchical levels of agricultural systems, between agricultural and other land use systems, and between agricultural systems and their natural, social and economic environments. The scope includes the development and application of systems analysis methodologies in the following areas:Systems approaches in the sustainable intensification of agriculture; pathways for sustainable intensification; crop-livestock integration; farm-level resource allocation; quantification of benefits and trade-offs at farm to landscape levels; integrative, participatory and dynamic modelling approaches for qualitative and quantitative assessments of agricultural systems and decision making;The interactions between agricultural and non-agricultural landscapes; the multiple services of agricultural systems; food security and the environment;Global change and adaptation science; transformational adaptations as driven by changes in climate, policy, values and attitudes influencing the design of farming systems;Development and application of farming systems design tools and methods for impact, scenario and case study analysis; managing the complexities of dynamic agricultural systems; innovation systems and multi stakeholder arrangements that support or promote change and (or) inform policy decisions.

《农业系统》是一份国际期刊，研究农业系统各组成部分之间、农业系统各等级之间、农业和其他土地利用系统之间以及农业系统与其自然、社会和经济环境之间的相互作用。范围包括在下列领域发展和应用系统分析方法：农业可持续集约化的系统方法;可持续强化的途径;作物-牲畜一体化;农场一级资源分配;从农场到景观层面的效益和权衡的量化;对农业系统和决策进行定性和定量评估的综合性、参与性和动态建模方法;农业景观与非农业景观的相互作用;农业系统的多种服务;粮食安全和环境;全球变化和适应科学;气候、政策、价值观和态度的变化对耕作制度设计的影响所驱动的变革性适应;开发和应用耕作制度设计工具和方法，进行影响、情景和案例研究分析;管理动态农业系统的复杂性;支持或促进变革和（或）为决策提供信息的创新体系和多利益相关方安排。

年发文量 175
国人发稿量 15
国人发文占比 8.57%
自引率 6.6%
平均录取率 较易
平均审稿周期 较慢,12-24周平均10周
版面费 US$3820
偏重研究方向 农林科学-农业综合
期刊官网 http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/405851/description#description
投稿链接 https://www.editorialmanager.com/AGSY

质量指标占比

研究类文章占比 OA被引用占比 撤稿占比 出版后修正文章占比
89.47% 53.82% 0.00% 2.62%

相关指数

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期刊预警不是论文评价，更不是否定预警期刊发表的每项成果。《国际期刊预警名单（试行）》旨在提醒科研人员审慎选择成果发表平台、提示出版机构强化期刊质量管理。

预警期刊的识别采用定性与定量相结合的方法。通过专家咨询确立分析维度及评价指标，而后基于指标客观数据产生具体名单。

具体而言，就是通过综合评判期刊载文量、作者国际化程度、拒稿率、论文处理费（APC）、期刊超越指数、自引率、撤稿信息等，找出那些具备风险特征、具有潜在质量问题的学术期刊。最后，依据各刊数据差异，将预警级别分为高、中、低三档，风险指数依次减弱。

《国际期刊预警名单（试行）》确定原则是客观、审慎、开放。期刊分区表团队期待与科研界、学术出版机构一起，夯实科学精神，打造气正风清的学术诚信环境！真诚欢迎各界就预警名单的分析维度、使用方案、值得关切的期刊等提出建议！

预警情况 查看说明

时间 预警情况
2024年02月发布的2024版 不在预警名单中
2023年01月发布的2023版 不在预警名单中
2021年12月发布的2021版 不在预警名单中
2020年12月发布的2020版 不在预警名单中

JCR分区 WOS分区等级：Q1区

版本 按学科 分区
WOS期刊SCI分区
WOS期刊SCI分区是指SCI官方（Web of Science）为每个学科内的期刊按照IF数值排 序，将期刊按照四等分的方法划分的Q1-Q4等级，Q1代表质量最高，即常说的1区期刊。
（2021-2022年最新版）
AGRICULTURE, MULTIDISCIPLINARY Q1

关于2019年中科院分区升级版（试行）

分区表升级版（试行）旨在解决期刊学科体系划分与学科发展以及融合趋势的不相容问题。由于学科交叉在当代科研活动的趋势愈发显著，学科体系构建容易引发争议。为了打破学科体系给期刊评价带来的桎梏，“升级版方案”首先构建了论文层级的主题体系，然后分别计算每篇论文在所属主题的影响力，最后汇总各期刊每篇论文分值，得到“期刊超越指数”，作为分区依据。

分区表升级版（试行）的优势：一是论文层级的主题体系既能体现学科交叉特点，又可以精准揭示期刊载文的多学科性；二是采用“期刊超越指数”替代影响因子指标，解决了影响因子数学性质缺陷对评价结果的干扰。整体而言，分区表升级版（试行）突破了期刊评价中学科体系构建、评价指标选择等瓶颈问题，能够更为全面地揭示学术期刊的影响力，为科研评价“去四唯”提供解决思路。相关研究成果经过国际同行的认可，已经发表在科学计量学领域国际重要期刊。

《2019年中国科学院文献情报中心期刊分区表升级版（试行）》首次将社会科学引文数据库（SSCI）期刊纳入到分区评估中。升级版分区表（试行）设置了包括自然科学和社会科学在内的18个大类学科。基础版和升级版（试行）将过渡共存三年时间，推测在此期间各大高校和科研院所仍可能会以基础版为考核参考标准。 提示：中科院分区官方微信公众号“fenqubiao”仅提供基础版数据查询，暂无升级版数据，请注意区分。

中科院分区 查看说明

版本 大类学科 小类学科 Top期刊 综述期刊
农林科学
1区
AGRICULTURE, MULTIDISCIPLINARY
农业：综合
1区
 否 是
2021年12月
基础版
农林科学
1区
AGRICULTURE, MULTIDISCIPLINARY
农业综合
1区
 否 是
2021年12月
升级版
农林科学
1区
AGRICULTURE, MULTIDISCIPLINARY
农业综合
1区
 否 是
2020年12月
旧的升级版
农林科学
1区
AGRICULTURE, MULTIDISCIPLINARY
农业综合
1区
 否 是
2022年12月
最新升级版
农林科学
1区
AGRICULTURE, MULTIDISCIPLINARY
农业综合
1区
 否 是
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