FarmHub

Aquaponic Systems Utilize the Soil Food Web to Grow Healthy Crops

· The Aquaponics Association
English Español Français हिन्दी Italiano Português русский Kiswahili 中文

بريان فيليبويش*، سيدني شرام، جوش بايل، كيفن سافاج، غاري ديلانوي، جانيل هاغر، وإيدي بورلين

ملخص البحث

1. أين تعيش شبكة غذاء التربة في نظام حيوي؟

  • الميكروبات تتراكم على جميع الأسطح داخل نظام بيولوجي ومعلق في عمود الماء.

  • الجذور هي نقطة ساخنة للنشاط الميكروبي في كل من الأنظمة الحيوية وفي التربة.

  • توفر المنافذ الدقيقة داخل الأنظمة البكتيريا ظروفًا مثالية للنمو.

  • توفر مكونات النظام المختلفة بيئات فريدة وتستضيف مجتمعات ميكروبية مختلفة.

2. ما مدى ضخامة وتنوع شبكة غذاء التربة في نظام حيوي؟

  • تم العثور على الأنظمة الحيوية لاستضافة كمية مماثلة وتنوع الكائنات الحية الدقيقة للتربة، إن لم يكن أكبر.

  • وجدت دراسة حالة فرقة العمل المائية والكوابونية التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية 1 للطماطم المائية أن عدد البكتيريا والفطريات والبروتوزوا والديدان الخيطية في النظام كان أعلى من المستويات المتوقعة التي يمكن العثور عليها في التربة العضوية النموذجية.

3. ماذا تفعل شبكة طعام التربة في نظام حيوي؟

  • الكائنات الحية الدقيقة في التربة Food Web تحطيم المواد الصلبة وتجعل المغذيات الكلية والجزئية أكثر متاحًا للنباتات.

  • توفر الكائنات الحية الدقيقة في التربة Food Web التحكم الحيوي وقمع الأمراض، مما يحسن صحة النبات ونوعيته بشكل عام.

  • البكتيريا التي تسكن جذور جذور النباتات تعمل على تحسين عمليات الخلايا مع الأنسجة النباتية.

  • وجدت الدراسات أن تلف المحاصيل والكائنات الدقيقة البرازية أقل انتشارا في النظم الحيوية مقارنة بالتربة.

مقدمة

سواء كمستهلك أو مزارع أو صانع سياسات أو مالك أعمال، فإننا جميعًا نتخذ القرارات التي تؤثر على مكان وكيفية إنتاج طعامنا.

إن نظامنا الغذائي يتغير بسرعة بسبب التقارب بين القضايا العالمية الملحة بما في ذلك تغير المناخ؛ والتدهور البيئي؛ ونضوب المياه؛ وانعدام الأمن الاقتصادي؛ والمشاكل الصحية الناجمة عن سوء التغذية والتلوث؛ والنمو السكاني السريع والتحضر.

وبينما نشكل نظامنا الغذائي الجديد، فإن أحد الاعتبارات الحاسمة هو ما إذا كنا نحتفظ بإمكانية الحصول على الفواكه والخضروات الطازجة عالية الجودة، وخاصة تلك التي تزرع بشكل مستدام.

يجب علينا تقييم ما إذا كانت طرق النمو الجديدة مثل أكوابونيكش يمكن أن تقدم الفواكه والخضروات الطازجة التي تزرع من البذور، مع نفس العمليات البيولوجية التكافلية التي تستخدمها النباتات منذ فجر الزمن.

تجمع Aquaponics بين إعادة تدوير تربية الأسماك مع إنتاج النباتات المائية وتوفر المنتجات التي تناسب قالب العديد من متطلبات المستهلكين. تعتبر Aquaponics طريقة مستدامة لإنتاج الأسماك والنباتات لأنها تحافظ على الموارد المائية، وتستعيد تصريف تربية الأحياء المائية الغنية بالمغذيات، وتحد من استخدام المضافات الكيميائية للأسماك والنباتات، وتحسن معدلات نمو النباتات مقارنة بالزراعة القائمة على التربة.

على الرغم من اختلاف الديناميات، إلا أن الإنتاج المائي يعتمد على نفس العمليات البيولوجية التي تستخدمها النباتات في الزراعة القائمة على التربة. تحتوي التربة الصحية على نظام بيئي كبير ومتنوع للغاية

الكائنات الحية الدقيقة التي تتعايش في علاقة تكافلية مع النباتات. الكائنات الدقيقة مثل البكتيريا والفطريات والبروتوزوا والديدان الخيطية وغيرها مسؤولة عن مجموعة من العمليات الحيوية للنباتات مثل تسليم المغذيات، وقمع الأمراض، والتنظيم البيئي. المصطلح لهذا هو شبكة الغذاء التربة.

على الرغم من نقص التربة، يوجد نفس المجتمع الميكروبي المتنوع في الأنظمة المائية. تنقل صحيفة الحقائق هذه معلومات قائمة على الأبحاث حول كيفية استخدام الأنظمة المائية لشبكة التربة الغذائية لإنتاج المحاصيل الزراعية ذات الجودة العالية.

تستند الأبحاث المذكورة في هذه الوثيقة إلى أنظمة أكوابونية وأشكال نشطة بيولوجيًا للأنظمة المائية. وقد أشار تقرير فرقة العمل المائية المائية و Aquaponic لعام 2016 الصادر عن وزارة الزراعة الأمريكية إلى هذه الأنظمة باسم «bioponic».

1. أين تعيش شبكة الغذاء التربة في نظام بيوبوي؟

  • في الأنظمة الحيوية، تتراكم الكائنات الحية الدقيقة في Web Food Web على الأسطح الصلبة مثل الجذور وجدران الخزانات والأنابيب والجسيمات العائمة، وخاصة داخل «الفلتر الحيوي»، وهو مكون لغرض محدد من البكتيريا المفيدة للسكن.

  • يمكن لبعض الكائنات الحية الدقيقة أن تفرز مادة تشبه الهلام تسمح لها «بالتخبط» وتبقى معلقة في عمود الماء. الكائنات الحية الدقيقة مثل Pseudomonas sp. و Bacillus sp. تفرز المواد البوليمرية خارج الخلية التي تسمح للميكروبات بالتجميع معا داخل عمود الماء (تقرير HP/AP).

  • كما هو الحال في التربة، الجذور في النظم الحيوية هي نقطة ساخنة للنشاط الميكروبي 2.

  • تحتوي أنظمة Aquaponic على منافذ صغيرة تسمح للبكتيريا بالنمو والازدهار في المناطق التي تختلف بناءً على توافر الأكسجين والمواد المغذية ومعلمات النمو الأخرى. يمكن للمنافذ الدقيقة تحسين فعالية وظائف بعض البكتيريا من خلال السماح لها بالازدهار في بيئات محددة لمعلمات النمو المثالية 3.

  • تم العثور على اختلافات كبيرة في المجتمعات الميكروبية في إعادة تدوير خزانات نظام الاستزراع المائي، ومرشحات المواد الصلبة، والمرشحات الحيوية، ومياه الثقافة التي تمثل بيئات فريدة ومعقدة. سوف تختلف المجتمعات الميكروبية من نظام إلى آخر يعكس أنواع مختلفة من تربية الأسماك، ومعايير جودة المياه، والأعلاف، ودرجة الحموضة، أو عوامل أخرى 4.

2. ما مدى ضخامة وتنوع شبكة غذاء التربة في نظام بيوبوني؟

  • وجدت الدراسات ما بين 1،000،000 و 10،000،000 وحدة تشكيل مستعمرة لكل ملليلتر (كفو/مل) من البكتيريا و 10 إلى 1000 كفو/مل من الفطريات في النظم المائية 5. تم العثور على 10،000،000،000،000 كفو/غرام من الجذور في النظم المائية 6.

  • تشير الدراسات إلى أن الأنظمة الحيوية لها كمية وتنوع من الكائنات الحية الدقيقة مثل السماد والتربة، على التوالي 7.

  • البكتيريا والفطريات والبروتوزوا والديدان الخيطية على الوسائط المتنامية في الطماطم المائية أعلى المستويات المتوقعة مما هو موجود في التربة العضوية النموذجية، مما يشير إلى قدرة عالية على دورة المواد الغذائية. إن تدوير المغذيات بواسطة الكائنات الحية في التربة Food Web فعال للغاية في أنظمة الإنتاج الحيوي بحيث يمكنه استيعاب 300 رطل من النيتروجين لكل فدان (تقرير HP/AP).

3. ماذا تفعل شبكة الغذاء التربة في النظام الحيوي؟

  • تقوم شركة Soil Food Web بتدوير العناصر الغذائية بنشاط في الأنظمة الحيوية. تطلق الميكروبات الإنزيمات التي تتحلل المواد العضوية العائمة، وتتناول العناصر الغذائية المتاحة، وتجعل هذه العناصر الغذائية متاحة في نهاية المطاف للميكروبات الأخرى أو للنباتات (تقرير HP/AP).

  • تساعد الميكروبات في إزالة المعادن لزيادة امتصاص العناصر الغذائية في جذور النباتات (تقرير HP/AP).

  • تقوم Web Food Web بالتحكم الحيوي من خلال حماية النباتات من مسببات الأمراض. وجدت نسبة عالية نسبيا من العينات من جذور الخس aquaponic سلالات البكتيريا المتورطة في السيطرة الحيوية بما في ذلك الزائفة spp., Acidovorax spp., Sphingobium spp., أو فلافوباكتيريوم spp. 8.

  • نمو النبات يعزز جذور الجذور في محطات إشارة النظم المائية لإنشاء نواتج الأيض الثانوية مثل الفلافونويد ومضادات الأكسدة الأخرى التي تساعد في قمع أمراض النبات، تثبيت النيتروجين، تنظيم الخلايا، وخصائص اللون 7.

  • تم العثور على الميكروبات في المرشحات الحيوية المائية لأداء: النترجة؛ نزع النترجة التغذوية والتناسلية التلقائية؛ الحد من النترات إلى الأمونيا؛ وأكسدة الأمونيوم اللاهوائية.

  • الخس المزروع في الماء له تركيز أقل بكثير من التلف والكائنات الدقيقة البرازية مقارنة بالخس المزروع في التربة 9.

الاستنتاج

تعتبر Aquaponics طريقة مستدامة لإنتاج الأسماك والنباتات لأنها تحافظ على الموارد المائية، وتستعيد تصريف تربية الأحياء المائية الغنية بالمغذيات، وتحد من استخدام المضافات الكيميائية للأسماك والنباتات على حد سواء، وتحسن معدل نمو النبات مقارنة بالزراعة القائمة على التربة.

تظهر الأبحاث أنه، كما هو الحال في التربة، تستخدم الأنظمة الحيوية شبكة الغذاء التربة لأداء مجموعة من الوظائف الحيوية. يمكن لجميع أصحاب المصلحة اعتبار الأنظمة الحيوية خيارًا ممتازًا لتقديم محاصيل طبيعية وصحية لسكان متناميين بأقل تأثير بيئي.

المساهمون

  • *المؤلف المقابل: بريان فيليبوفيتش، مدير جمعية Aquaponics للسياسة العامة
  • سيدني شرام وجوش بايل، طلاب أبحاث في أكاديمية سينسيناتي هيلز المسيحية
  • كيفن سافاج وغاري ديلانوي، كلية في أكاديمية سينسيناتي هيلز كريستيان
  • جانيل هاغر، باحث مشارك في جامعة ولاية كنتاكي
  • إدي بيورلين، بلو موجو فارم، ذ. م.

الاستشهادات

الاستشهادات

  1. المجلس الوطني للمعايير العضوية. تقرير فرقة العمل المائية المائية و Aquaponic. سودا. 21 يوليو 2016. ↩︎

  2. هرينكيفيتش، ك.، وسي باوم 2012. إمكانات الكائنات الحية الدقيقة Rhizosphere لتعزيز نمو النبات في التربة المضطربة، ص 89-100. في استراتيجيات حماية البيئة من أجل التنمية المستدامة. ↩︎

  3. مونغويا-فراغوزو، ب.، أو ألتوري جاكومي، إي ريكو-غارسيا، آي توريس باتشيكو، أ. كروز هيرنانديز، آر أوكامبو-فيلازكيز، جيه غارسيا-تريخو، و آر غيفارا-غونزاليس، 2015، منظور النظم المائية: تقنيات «أوميك» لتحليل المجتمع الميكروبي: الطب الحيوي البحوث الدولية، ضد 2015، معرف المادة 480386، 10 ص.، دوي 10.1155/2015/480386. ↩︎

  4. شراير، إتش، ن. ميرزويان، وك. سايتو، 2010، التنوع الميكروبي للمرشحات البيولوجية في إعادة تدوير نظم الاستزراع المائي: الرأي الحالي في التكنولوجيا الحيوية، ضد 21، ص 318-325. ↩︎

  5. ويتشتر-كريستنسن، ب.، س. كاسبرسن، إس أدالشتاينسون، ب. سوندين، ب. جينسين 1999. المركبات العضوية والكائنات الدقيقة في الثقافة المائية المغلقة: الحدوث والآثار على نمو النبات والتغذية المعدنية. أكتا هورتيك. 481:197-204. ↩︎

  6. تشاف، م.، ب. دابيرت، ر. برون، جي جي غودون، وسي بونسيت 2008. ديناميات المجتمعات البكتيرية rhizoplane تخضع للعلاجات الفيزيائية والكيميائية في المحاصيل المائية. ميناء المحاصيل. 27:418-426. ↩︎

  7. تابر، سارة. 7 حقائق ستجعلك تعيد التفكير في «عقم» الزراعة المائية. مدونة برايت أغروتك. 13 مايو 2016. ↩︎ ↩︎

  8. شماوتز، Z.، أ. غرابر، س. Jaenicke، A. Goesmann، R. Junge، و T.H.M. Smits، 2017، التنوع الميكروبي في مقصورات مختلفة من نظام aquaponics: أرشيف علم الأحياء الدقيقة، DOI 10.1007/s00203-016-1334-1، 8 ص. ↩︎

  9. سيرسات، S.A.، و J.A. نيل، 2013، الملف الميكروبي للخس الخالي من التربة مقابل الخس المزروع في التربة ومنهجيات التدخل لمكافحة بدائل مسببات الأمراض والكائنات الحية الدقيقة التلف على الخس: الأطعمة، ضد 2، ص 488-498، DOI 10.3390/foods2040488. ↩︎

مقالات ذات صلة