5-4 مصادر المياه

المياه هي الوسيلة الرئيسية المستخدمة في النظم المائية لأنها مشتركة بين العنصرين الرئيسيين للنظام (الأسماك والمكونات النباتية)، وهي الناقل الرئيسي لموارد المغذيات داخل النظام، وهي تحدد البيئة الكيميائية العامة التي تستزرع فيها الأسماك والنباتات. ولذلك، فهو عنصر حيوي قد يكون له تأثير كبير على النظام.

وفي النظام المائي، فإن سياق البيئة القائمة على الماء ومصدر المياه وما تحتويه المياه المصدر كيميائياً ومادياً وبيولوجياً يؤثران تأثيراً كبيراً على النظام لأنه يضع خط أساس لما هو مطلوب إضافته إلى النظام بواسطة مختلف مدخلات النظام. وهذه المدخلات، بدورها، تؤثر وتضع البيئة التي تستزرع فيها الأسماك والنباتات. فعلى سبيل المثال، تشمل بعض المدخلات الرئيسية من حيث المغذيات في أي نظام أكوابوني، على سبيل المثال لا الحصر، علف الأسماك (وهو مورد مغذي أساسي للنظام)، والمخازن المستخدمة (التي تساعد على مراقبة وتعيين قيم الأس الهيدروجيني المرتبطة بكل من مكونات الأسماك والنبات) وأي عوامل خارجية إضافة المغذيات أو المكملات الغذائية اللازمة لتلبية الاحتياجات الغذائية للأسماك والنباتات (لينارد 2017).

وقد صُممت أعلاف الأسماك لتوفير التغذية اللازمة لنمو الأسماك وصحتها، وبالتالي فهي تحتوي على مخاليط وكميات من المغذيات في المقام الأول لمساعدة الأسماك المستزرعة (Timmons et al. 2002؛ Rakocy et al. 2006). ومن ناحية أخرى، فإن للنباتات متطلبات مختلفة من المغذيات للأسماك، ونادرا ما تلبي الأعلاف السمكية، إن وجدت، مجموع احتياجات النباتات من المغذيات (Rakocy et al. 2006). وبسبب هذا، فإن الأنظمة المائية التي تقوم باستزراع الأسماك والنباتات باستخدام موارد المغذيات المستمدة من العلف السمكية وحدها قد تنتج الأسماك بكفاءة وعلى النحو الأمثل، ولكنها نادراً ما تفعل ذلك للنباتات. وتعترف أفضل تصميمات النظام المائي بأن النتيجة النهائية هي إنتاج كل من الأسماك والنباتات بمعدلات نمو مثالية وفعالة، وبالتالي، تدرك أيضا أن هناك حاجة إلى شكل من أشكال التغذية الإضافية لتلبية الاحتياجات الإجمالية من المغذيات النباتية (Rakocy et al. 2006; Suhl et al. 2016).

تعتمد الأنظمة المائية التقليدية المعاد تدويرها بالكامل بشكل عام على علف الأسماك (بعد أن تستهلك الأسماك تلك العلف، واستقلالها واستخدمت المغذيات داخلها) كمصدر رئيسي للمغذيات للنباتات وتكمل أي مغذيات مفقودة تحتاجها النباتات عبر شكل من أشكال نظام التخزين المؤقت ( Rakocy et al. 2006) أو عن طريق إضافة المغذيات الإضافية (مثل إضافة أشكال المغذيات المخلبة مباشرة إلى مياه الاستزراع أو بإضافة المغذيات عن طريق الرش الورقي) (Roosta وHamidpour 2011).

وأفضل مثال على هذا النهج التقليدي لإعادة تدوير أكوابوني هو نظام أكوابوني UVI (جامعة جزر فيرجن) الذي طوره الدكتور جيمس راكوسي وفريقه UVI (Rakocy and Hargreaves 1993؛ Rakocy et al. 2006). يضيف تصميم UVI بشكل أساسي العناصر الغذائية لكل من الأسماك والاستزراع النباتي من خلال إضافات علف الأسماك. ومع ذلك، فإن تغذية الأسماك لا تحتوي على ما يكفي من الكالسيوم (كاسب+/سوب) والبوتاسيوم (كسوب+/سوب) للاستزراع النباتي الأمثل. ويؤدي تحويل الأمونيا المذابة إلى نترات عن طريق البكتيريا إلى إنتاج أيونات الهيدروجين على نطاق المنظومة داخل عمود الماء، ويؤدي انتشار هذه الأيونات الهيدروجينية إلى انخفاض مستمر في درجة الحموضة المائية في النظام نحو الحمض. يضيف نظام التخزين المؤقت المستخدم الكالسيوم والبوتاسيوم المفقودين بإضافة الأملاح الأساسية (غالباً الأملاح القائمة على أيونات الكربونات أو البيكربونات أو الهيدروكسيل المقترنة بالكالسيوم أو البوتاسيوم) إلى النظام الذي يساعد على التحكم في درجة الحموضة المائية للنظام عند مستوى يلبي المتطلبات البيئية للدرجة الحموضة المشتركة و الأسماك و النباتات, مع توفير الكالسيوم و البوتاسيوم الإضافيين اللذين تحتاج إليهما النباتات (Rakocy et al. 2006). وبالإضافة إلى ذلك، يضيف نظام UVI مغذيات رئيسية أخرى لنمو النبات غير متوفرة في تغذية الأسماك القياسية، الحديد (الحديد)، عن طريق إضافات مخلب الحديد العادية والخاضعة للرقابة. ولذلك، فإن البوتاسيوم والكالسيوم والحديد التي تحتاجها النباتات والتي لا توجد في علف الأسماك متوفرة عن طريق هاتين الآليتين الإضافيتين لإمدادات المغذيات (Rakocy et al. 2006).

تعتمد التصاميم المائية المنفصلة مقاربة لاستزراع الأسماك والنباتات بطريقة تستخدم فيها الأسماك المياه ويتم تزويد النباتات بمغذيات نفايات الأسماك، دون إعادة تدوير المياه إلى الأسماك (Karimanzira et al. 2016). وبالتالي، تتيح التصميمات المنفصلة مزيدًا من المرونة في تخصيص كيمياء المياه، بعد استخدام الأسماك، من أجل تحسين الإنتاج النباتي، لأن إضافة العناصر الغذائية غير الموجودة في علف الأسماك (ونفايات الأسماك) قد تتحقق دون أي مخاوف من عودة المياه إلى الأسماك (Goddek et al. 2016). وهذا يعني أن التصاميم المنفصلة يمكن أن تطبق مزيجاً من المغذيات ونقاط القوة أكثر صرامة على مياه الاستزراع، بعد استخدام الأسماك، لأغراض الاستزراع النباتي، ويمكن تحقيق ذلك من خلال تكميل المغذيات أكثر صرامة ومكثفة.

وفي كلتا الحالتين (تصميمات النظم المائية المعاد تدويرها وفصلها)، فإن فهم النوعية الكيميائية للمياه المصدر أمر حيوي بحيث يمكن تحقيق تركيزات المغذيات المثلى للنباتات. على سبيل المثال، إذا كانت المياه المصدر تحتوي على الكالسيوم (وهي حالة غالبا ما تظهر عند استخدام موارد المياه الجوفية)، فإن ذلك سيؤثر ويغير نظام التخزين المؤقت المطبق على إعادة تدوير التصميمات المائية ومدى المكملات الغذائية المطبقة على تصميم مفصول لأن الكالسيوم الموجود في فإن مياه المصدر ستعوض عن أي مكملات مطلوبة لتلبية احتياجات النبات من الكالسيوم (لينارد 2017). أو، إذا كانت المياه المصدر تحتوي على تركيزات مرتفعة من الصوديوم (NASUP+/Sup) (مرة أخرى، غالباً ما يتم رؤيتها مع موارد المياه الجوفية ولا تستخدم محطات المغذيات والتي يمكن أن تتراكم في مياه النظام)، فمن المهم معرفة مقدار الموجود حتى يمكن تطبيق أساليب الإدارة لتجنب النباتات المحتملة سمية المغذيات (راكوسي وآخرون 2006). ولذلك، فإن الطبيعة الكيميائية للمياه المصدر أمر حيوي لصحة النظام المائي وإدارتها بشكل عام.

في نهاية المطاف، لأن كيمياء المياه المصدر يمكن أن تؤثر على إدارة المغذيات نظام أكوابونك ولأن مشغلي أكوابونك ترغب في الحصول على القدرة على التعامل مع المياه أكوابونك وكيمياء المغذيات إلى درجة عالية، فإن مصدر المياه مع القليل، إن وجدت، كيمياء المياه المرتبطة بها أمر مرغوب فيه للغاية (لينارد 2017). وبهذا المعنى، فإن مياه الأمطار أو المياه المعالجة لإزالة المواد الكيميائية (مثل التناضح العكسي) هي أفضل مصدر للمياه لأكوابونيكش في سياق كيمياء المياه (Rakocy et al. 2004a, b; Lennard 2017). المياه الجوفية مناسبة أيضاً، ولكن يجب التأكد من أنها لا تحتوي على مواد كيميائية أو أملاح بتركيزات مرتفعة جداً بحيث لا تكون عملية (مثل تركيزات المغنيسيوم العالية أو الحديد) أو تحتوي على أنواع كيميائية لا تستخدمها الأسماك أو النباتات (مثل تركيزات الصوديوم العالية) (لينارد 2017). وقد تكون مياه الأنهار مناسبة أيضا كمصدر مائي مائي مائي, و لكن كما هو الحال بالنسبة لمصادر المياه الأخرى, ينبغي اختبارها لل تأكد من و جود المواد الكيميائية و تركيزاتها. وتطبق مصادر المياه في المدن (أي المياه الشبكية والموردة للأغراض المنزلية والاستهلاكية) على نطاق واسع في علم الأحياء المائية (Love et al. 2015a, b) وتكون مقبولة أيضا إذا كانت تحتوي على مغذية أو ملح أو تركيزات كيميائية مقبولة. وفي حالة الموارد المائية التي توفرها البلدات، تجدر الإشارة إلى أن العديد من الإمدادات لديها شكل من أشكال التعقيم المطبق لجعل المياه صالحة للشرب للبشر. وإذا كان هذا المصدر من الماء سيستخدم في الزراعة المائية، فمن المهم التأكد من عدم وجود أي مواد كيميائية يمكن تطبيقها لتحقيق التعقيم (مثل الكلور والكلورامين وما إلى ذلك) في تركيزات يمكن أن تضر بالأسماك أو النباتات أو الكائنات الحية الدقيقة داخل نظام أكوابونك (لينارد 2017).

الكيمياء المرتبطة بالمياه المصدر ليست العامل الوحيد الذي يحتاج إلى النظر عند توريد المياه المصدر للاستخدام المائي. وقد تحتوي العديد من المياه الطبيعية أيضا على ميكروبات وغيرها من الكائنات الحية الدقيقة التي قد تؤثر على الصحة الإيكولوجية العامة للنظام المائي أو تشكل خطرا ملحوظا على صحة الإنسان. ونادرا ما تحتوي مياه الأمطار على ميكروبات بنفسها؛ غير أن السفن أو الصهاريج التي يمكن أن تخزن فيها مياه الأمطار قد تحتوي على الانتشار الجرثومي أو تسمح به. وعادة ما تكون المياه الجوفية جيدة من حيث الوجود الميكروبي ولكنها قد تحتوي أيضاً على أحمال ميكروبية عالية، خاصة إذا كانت مصدرها مناطق مرتبطة بتربية الحيوانات أو معالجة النفايات البشرية. وقد تحتوي مياه الأنهار أيضا على أحمال ميكروبية عالية بسبب الزراعة أو تدفق معالجة النفايات البشرية، وينبغي فحصها مرة أخرى عن طريق تحليل ميكروبي مفصل (لينارد 2017).

وبما أن الطبيعة الكيميائية والميكروبية لمياه المصدر المستخدمة في النظم المائية يمكن أن تكون لها آثار محتملة على كيمياء مياه النظام وعلم الأحياء الدقيقة، فمن المستحسن أن يتم تعقيم ومعالجة أي مصدر مائي مطبق لإزالة المواد الكيميائية (مثل التناضح العكسي والتقطير وما إلى ذلك) قبل استخدامه في نظام أكوابونك (لينارد 2017). إذا تم تطبيق التعقيم عالميا، فإن فرصة إدخال أي ميكروبات أجنبية وغير مرغوب فيها إلى النظام تنخفض إلى حد كبير. إذا تم تطبيق معالجة المياه وترشيحها، سيتم إزالة أي مواد كيميائية أو أملاح أو مغذيات غير مرغوب فيها أو مبيدات آفات أو مبيدات أعشاب، وما إلى ذلك، وبالتالي لا يمكن أن تسهم سلبا في النظام.

مصدر المياه النظيفة، خالية من الميكروبات والأملاح والمواد المغذية وغيرها من المواد الكيميائية يسمح للمشغل أكوابونك بالتلاعب بمياه النظام لاحتواء خليط المغذيات والقوة التي يحتاجونها دون خوف من أن تؤثر أي تأثيرات خارجية على تشغيل النظام أو على صحة وقوة و الأسماك و النباتات, وهو شرط حيوي لأي عملية تجارية لل تربية المائية.