5-7 مصادر المغذيات

المدخلات الرئيسية لأي نظام أكوابوني هي العناصر الغذائية المضافة لأن أنظمة أكوابونك مصممة لتقسيم العناصر الغذائية المضافة إليها بكفاءة إلى ثلاثة أشكال هامة من الحياة الحالية: الأسماك والنباتات (التي هي المنتجات الرئيسية للنظام) والميكروفلورا (التي تساعد على جعل وأضاف المواد الغذائية المتاحة للأسماك والنباتات) (لينارد 2017).

في التصميمات الكلاسيكية المعاد تدويرها بالكامل، فإن أحد محركات التصميم الرئيسية هو استخدام مصدر مدخلات المغذيات الرئيسي، تغذية الأسماك، بأكبر قدر ممكن من الكفاءة، وبالتالي فإن التصاميم المعاد تدويرها بالكامل تسعى إلى توفير أكبر عدد من العناصر الغذائية المطلوبة للنباتات من تغذية الأسماك (لينارد 2017). من ناحية أخرى، تركز التصاميم المنفصلة على نمو النبات الأمثل من خلال المقارنة المباشرة بين مخاليط المغذيات ونقاط القوة المطبقة في الزراعة المائية القياسية وتربية الركيزة ومحاولة تكرار تلك الموجودة في السياق المائي، وبالتالي لا تسعى جاهدة لتوريد أكبر عدد من المغذيات اللازمة للنباتات من علف الأسماك واستخدام مكملات غذائية خارجية كبيرة لتحقيق معدلات نمو النباتات المطلوبة (Delaide et al. 2016). وهذا يعني أنه يتم التركيز بشكل مختلف على أصل المغذيات المضافة، استناداً إلى نهج التصميم الفني، وبالتالي يؤثر ذلك على المصدر الرئيسي لإمدادات المغذيات في النظام المائي؛ وبالنسبة لتصاميم إعادة الدوران الكامل، فإن المصدر الرئيسي للمغذيات النباتية هو تغذية الأسماك (عن طريق نفايات الأسماك) )، وبالنسبة للتصاميم المنفصلة، فإن المصدر الرئيسي لإمدادات المغذيات للنباتات هو المكملات الخارجية (مثل أملاح المغذيات) (لينارد 2017).

وتعتمد التصاميم المائية المعاد تدويرها بالكامل، مثل نموذج نظام أكوابونك UVI، على علف الأسماك كمصدر رئيسي للمغذيات للنظام (Rakocy et al. 2006). يتم إضافة تغذية الأسماك إلى الأسماك، التي تأكلها، استقلاب واستخدام المواد الغذائية منه كما هو مطلوب ومن ثم إنتاج تيار النفايات (كل من المواد الصلبة والمذابة). ويصبح تدفق النفايات من الأسماك المصدر الرئيسي للمغذيات للنباتات، وبالتالي فإن تغذية الأسماك هي المصدر الرئيسي للمغذيات للنباتات. يوفر نظام UVI حوالي 80٪ أو أكثر من العناصر الغذائية اللازمة لزراعة النباتات من علف الأسماك وحدها (لينارد 2017). وتضاف العناصر الغذائية المتبقية اللازمة لنمو النبات، لأن علف الأسماك لا تحتوي عليها بالكميات المطلوبة، عن طريق طريقة تكميل المغذيات التي توفر الدور المزدوج لتكميل العناصر الغذائية الإضافية والتحكم في نظام الأس الهيدروجيني المائي (Rakocy et al. 2006). ويشار إلى هذا النهج الدور المزدوج باسم «التخزين المؤقت» ويشار إلى الملحق باسم «المخزن المؤقت». وبالنسبة لنموذج UVI، فإن المغذيات النباتية الهامة التي تم تحديدها على أنها تفتقر إلى علف الأسماك والتي تحتاج إلى مكملات هي البوتاسيوم (K) والكالسيوم (Ca) ويتم استكمالها يوميا عن طريق نظام التخزين المؤقت. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الحديد المطلوب للنباتات (الحديد) يفتقر أيضا إلى علف الأسماك ويتم تكميله في شكل مخلب عن طريق إضافة مباشرة إلى مياه النظام بتردد يقاس في أسابيع (أي كل أسبوعين إلى أربعة أسابيع على أساس التحليل الأسبوعي للحديد المائي) (Rakocy et al. 2006).

وتضع طرق أو طرق التصميم المائي الأخرى التي يعاد تدويرها بالكامل تركيزًا أكبر على توفير المغذيات عن طريق تغذية الأسماك. وقد وضعت لينارد (2017) طريقة لإعادة تدوير النظم بشكل كامل التي تزود أكثر من 90٪ من العناصر الغذائية اللازمة لنمو النبات من العلف السمكية المضافة. الزيادة في كفاءة المغذيات التي يتم توفيرها عن طريق تغذية الأسماك من هذه الطريقة بالمقارنة مع طريقة UVI هي أن هذا النهج يعيد تشكيل نفايات الأسماك الصلبة (عن طريق الهضم الحيوي الخارجي، بواسطة البكتيريا) ويضيف هذه العناصر الغذائية مرة أخرى إلى النظام المائي لاستخدام النباتات، في حين أن تقوم طريقة UVI بإرسال معظم نفايات الأسماك الصلبة إلى مجرى نفايات خارجي (Rakocy et al. 2006; Lennard 2017). ويضيف هذا النهج أيضاً العناصر الغذائية الناقصة في تغذية الأسماك لنمو النبات عن طريق نظام التخزين المؤقت؛ ومع ذلك، فإن هذا النظام أكثر صرامة ويسمح بتلاعب أكبر في نقاط القوة والمخاليط من نهج UVI (لينارد 2017).

ولذلك، فإن المسارات الرئيسية لإضافة المغذيات لمعظم تصميمات نظام أكوابوني المعاد تدويرها بالكامل هي علف الأسماك (الطريق الرئيسي)، والمضافات الخارجية العازلة للبوتاسيوم والكالسيوم المضاف (مسار ثانوي)، والمكمِّلات المباشرة لمخلب الحديد (طريق ثانوي).

وتعتمد تصميمات النظام المائي المنفصل، مثل تلك التي يتم اعتمادها على نطاق واسع حاليا في أوروبا، على خليط من مغذيات علف الأسماك والمكملات الخارجية النشطة لتوفير المغذيات اللازمة لنمو النبات (Suhl et al. 2016). ونظرًا لأن التصاميم المنفصلة لا تعيد المياه من مكون النبات إلى مكون السمك، فمن الممكن تخصيص ملف المغذيات داخل الماء خصيصًا لمتطلبات النبات (Goddek et al. 2016). ولذلك، فإن التصاميم المائية المنفصلة تعتمد دائما تقريبا على مكملات غذائية خارجية كبيرة لتلبية احتياجات النبات وتركز أقل بكثير على توفير أكبر قدر ممكن من التغذية للنباتات من نفايات الأسماك. وبالإضافة إلى ذلك، فإن كمية المكملات الخارجية كبيرة بالمقارنة مع نهج إعادة تدوير كامل (لينارد 2017) مع الكسور الخارجية بانتظام 50٪ أو أكثر من إجمالي الاحتياجات من المغذيات النباتية أو أكثر (Goddek 2017). المغذيات الخارجية المكملة للأنظمة المائية المنفصلة هي في معظم الأحيان نظائرها أو مشتقات الملح المغذيات المائية (Delaide et al. 2016; Karimanzira et al. 2016). وقد أثر هذا الاعتماد على مصدر لمغذيات إضافية كبيرة بخلاف تلك التي تنشأ عن نفايات الأسماك (الأعلاف السمكية) التي هي ملح مائي بطبيعتها، لإمدادات النباتات من النهج الأوروبي المنفصل، بشكل مباشر على تعريف علم الأحياء المائية الذي تقوم به جماعة الأحياء المائية الأوروبية حاليا ينطبق، مع الاتحاد الأوروبي COST، EU Aquaponics Hub، تعريف الأحياء المائية بأنها «… نظام إنتاج للكائنات المائية والنباتات حيث غالبية (\ > 50٪) من المواد الغذائية التي تحافظ على النباتات مستمدة من النفايات الناشئة عن تغذية الكائنات المائية» (Goddek 2017; COST FA 1305, 2017) مقارنة مع لينارد ( 2017) الذي يعرف الأحياء المائية بأنها تتطلب ما لا يقل عن 80 في المائة من إمدادات المغذيات من نفايات الأسماك. كما يجادل البعض عما إذا كانت الطريقة التي تعتمد على 50٪ من العناصر الغذائية اللازمة لنمو النبات والتي تنشأ من مصادر خارجية غير الأعلاف السمكية هي في الواقع أكوابونك في الطبيعة أو بالأحرى، طريقة مائية مع بعض الأسماك متكاملة أو مضافة (لينارد 2017)؟

وثمة مصدر آخر مقترح للإمداد بالمواد المغذية للنظم المائية هو التكميل الخارجي للمغذيات عن طريق استخدام بخاخ النباتات الورقية (Tyson et al. 2008؛ Roosta وHamidpour 2011؛ Roosta وHamidpour 2013؛ Roosta 2014). هذه البخاخات الورقية هي مرة أخرى، تسليم مائي لأملاح أو مشتقات المغذيات المائية القياسية. الفرق هو أنه في الأمثلة المنفصلة أعلاه، يتم إضافة أملاح المغذيات مباشرة إلى مياه الاستزراع وبالتالي يتم الوصول إليها من قبل النباتات عن طريق امتصاص الجذر (Resh 2013)، في حين أن الرش الورقي، كما يوحي الاسم، تضيف أملاح المغذيات الذائبة إلى أوراق النبات ويتحقق الامتصاص عن طريق النبات أوراق الفم أو الوصول بشرة (فرنانديز وآخرون 2013).

ولذلك، هناك العديد من مصادر المغذيات الرئيسية التي تطبق في علم الأحياء المائية: تغذية الأسماك، ونظم التخزين المؤقت (عن طريق أنواع الملح الأساسية القابلة لتعديل درجة الحموضة المضافة إلى عمود الماء)، وإضافات الملح المغذي (أملاح المغذيات المائية المضافة إلى عمود الماء) والبخاخات الورقية (أملاح المغذيات المائية المضافة إلى الورقة) السطح). وكلها تزود النظام المائي بالمواد المغذية لصحة ونمو الأسماك والنباتات المستزرعة.