12.6 बायोफ्लोक टेक्नोलॉजी (बीएफटी) एक्वापोनिक्स के लिए एप्लाइड

12.6.1 परिचय

बायोफ्लोक टेक्नोलॉजी (बीएफटी) को एक्वाकल्चर (स्टोकस्टाड 2010) में नया ‘ब्लू ‘माना जाता है क्योंकि पोषक तत्वों को संस्कृति माध्यम में लगातार पुनर्नवीनीकरण और पुन: उपयोग किया जा सकता है, जो सीटू सूक्ष्मजीव उत्पादन में और न्यूनतम या शून्य जल विनिमय (Avnimelech 2015) द्वारा लाभान्वित होता है। इन दृष्टिकोणों को इस क्षेत्र में कुछ गंभीर चुनौतियों का सामना करना पड़ सकता है जैसे कि भूमि और पानी के लिए प्रतिस्पर्धा और पर्यावरण के लिए छुट्टी दे दी गई प्रदूषण जिसमें जैविक पदार्थ, नाइट्रोजन युक्त यौगिकों और अन्य विषैले चयापचयों से अधिक होते हैं।

बीएफटी पहली बार Ifremer-पुलिस में एक्वाकॉप टीम द्वारा 1970 के दशक में विकसित किया गया था (सागर के शोषण के लिए फ्रेंच रिसर्च इंस्टीट्यूट, प्रशांत के समुद्री केंद्र) विभिन्न झींगा penaeid प्रजातियों के साथ Litopenaeus vannamei, L. styrostris और Penaeus monodon (Emerenciano एट अल. 2011)। इसी अवधि में, एक्वाकॉप के संबंध में राल्स्टन पुरिना (एक निजी अमेरिकी कंपनी) ने क्रिस्टल नदी (यूएसए) और ताहिती दोनों में प्रौद्योगिकी को लागू किया, जिससे झींगा संस्कृति के लिए बायोफ्लोक के लाभों की अधिक समझ हो जाती है। कई अन्य अध्ययनों ने बीएफटी के लिए एक व्यापक दृष्टिकोण सक्षम किया और पानी, जानवरों और बैक्टीरिया के बीच अंतर-संबंधों का शोध किया, बीएफटी की तुलना ‘बाहरी अफवाहों’ के साथ की गई लेकिन अब झींगा के लिए आवेदन किया गया। 1 9 80 के दशक में और 1990 के दशक की शुरुआत में, दोनों इसराइल और संयुक्त राज्य अमेरिका (Waddell Mariculture केंद्र) आर\ &D BFT में Tilapia और प्रशांत सफेद झींगा एल vannamei, क्रमशः, जिसमें पर्यावरण चिंताओं, पानी की सीमा और भूमि लागत मुख्य प्रेरक एजेंट थे जो अनुसंधान को बढ़ावा दिया ( एमेरेन्सियानो एट अल 2013)।

अंजीर 12.5 Biofloc प्रौद्योगिकी (BFT) ब्राजील में समुद्री झींगा संस्कृति के लिए आवेदन किया (क) और मेक्सिको में Tilapia संस्कृति के लिए (ख) (स्रोत: EMA-FURG, ब्राजील और Maurício जी सी Emerenciano)

पहले वाणिज्यिक बीएफटी संचालन और शायद सबसे प्रसिद्ध ताहिती, फ्रांसीसी पोलिनेशिया में ‘सोपोमर’ खेत में और बेलीज एक्वाकल्चर खेत या ‘बीएएल’ में 2000 के दशक में शुरू हुआ, बेलीज, मध्य अमेरिका में स्थित है। 1000 एमएसयूपी2/एसयूपी कंक्रीट टैंकों का उपयोग करके प्राप्त की गई पैदावार और 1.6 हेक्टेयर लाइन में उगने वाले तालाबों के साथ लगभग 20-25 टन/हा/वर्ष थे, क्रमशः सोपोमर में दो फसलें और बीएएल में 11—26 टन/हा/चक्र थे। हाल ही में, बीएफटी को एशिया में बड़े पैमाने पर झींगा खेती में, दक्षिण और मध्य अमेरिका में और साथ ही संयुक्त राज्य अमेरिका, यूरोप और अन्य क्षेत्रों में छोटे पैमाने पर ग्रीनहाउस में सफलतापूर्वक विस्तारित किया गया है। कम से कम एक चरण में (जैसे नर्सरी चरण) बीएफटी का उपयोग मेक्सिको, ब्राजील, इक्वाडोर और पेरू में बड़ी सफलता के साथ किया गया है। वाणिज्यिक पैमाने पर Tilapia संस्कृति के लिए, मेक्सिको, कोलंबिया और इज़राइल में खेतों के आसपास 7 से 30 किलो/एमएसयूपी 3/एसयूपी (Avnimelech 2015) के प्रोडक्शंस के साथ बीएफटी का उपयोग कर रहे हैं (चित्र 12.5 बी)। इसके अतिरिक्त, इस तकनीक का उपयोग पिंजरों या मिट्टी के तालाबों में आगे स्टॉक के लिए तिलापिया किशोर (\ ~ 30 ग्राम) का उत्पादन करने के लिए किया गया है (उदाहरण के लिए ब्राजील और कोलंबिया में)। बीएफटी मुख्य रूप से झींगा संस्कृति और तिलापिया के साथ कुछ हद तक लागू किया गया है। अन्य प्रजातियों का परीक्षण किया गया है और वादा दिखाया गया है, जैसा कि चांदी कैटफ़िश (rhamdia quelen) (पोली एट अल।, 2015), कार्प (झाओ एट अल।, 2014), पिराकानजुबा (Brycon orbignyanus) (स्ग्नुलिन एट अल।, 2018), कैचमा (कोलोसोमा मैक्रोपोम) (पोलेमो अल।, 2011) और अन्य क्रस्टेसियन प्रजातियां जैसे कि macrobrachium rosenbergii (केकड़ा एट अल।, 2010), Farfantepenaeus ब्रासिलिएंसिस (एमेरेन्सियानो एट अल।, 2012), _F। पॉलेनेसिस _ (बैलेस्टर एट अल।, 2010), Penaeus semisulcatus (मेगाहेड, 2010), _ एल। अल।, 2011) और पी। मोनोडन (अर्नोल्ड एट अल।, 2006)। बीएफटी में रुचि विशेष रूप से विकास प्रबंधन, पोषण, प्रजनन, माइक्रोबियल पारिस्थितिकी, जैव प्रौद्योगिकी और अर्थशास्त्र के प्रमुख क्षेत्रों में अनुसंधान करने वाले विश्वविद्यालयों और अनुसंधान केंद्रों की बढ़ती संख्या से स्पष्ट है।

12.6.2 बीएफटी कैसे काम करता है?

बीएफटी सिस्टम (मार्टिनेज-कॉर्डोबा एट अल। 2015) में सूक्ष्मजीव एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। पानी की गुणवत्ता का रखरखाव, मुख्य रूप से ऑटोट्रॉफिक सूक्ष्मजीवों पर जीवाणु समुदाय के नियंत्रण से, नाइट्रोजन अनुपात (सी: एन) के लिए उच्च कार्बन का उपयोग करके हासिल किया जाता है क्योंकि नाइट्रोजन उप-उत्पादों को हेटरोट्रोफिक बैक्टीरिया द्वारा आसानी से लिया जा सकता है। संस्कृति चक्र की शुरुआत में नाइट्रोजन अनुपात के लिए एक उच्च कार्बन इष्टतम heterotrophic बैक्टीरिया विकास की गारंटी के लिए आवश्यक है, इसके रखरखाव और विकास के लिए इस ऊर्जा का उपयोग (Avnimelech 2015)। इसके अतिरिक्त, बीएफटी सिस्टम में अन्य सूक्ष्मजीव समूह महत्वपूर्ण हैं। Chemoautotrophic जीवाणु समुदाय (यानी नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया) लगभग 20—40 दिनों के बाद स्थिर हो जाता है और सिस्टम में अमोनिया आत्मसात के दो तिहाई के लिए जिम्मेदार हो सकता है (Emerenciano एट अल। 2017)। इस प्रकार, बाहरी कार्बन के अलावा कम किया जाना चाहिए और सूक्ष्मजीवों द्वारा भस्म क्षारीयता विभिन्न कार्बोनेट/बाइकार्बोनेट स्रोतों (Furtado एट अल। 2011) द्वारा प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। शून्य या न्यूनतम पानी विनिमय की स्थिरता बैक्टीरिया, माइक्रोएल्गे, कवक, प्रोटोजोयन, नेमेटोड, रोटिफर आदि के समुदायों के बीच गतिशील बातचीत पर निर्भर करती है जो स्वाभाविक रूप से घटित होगी (मार्टिनेज़कॉर्डोबा एट अल। 2017)। समुच्चय (bioflocs) एक अमीर प्रोटीन लिपिड प्राकृतिक स्रोत है कि जैविक पदार्थ, भौतिक सब्सट्रेट और सूक्ष्मजीवों की बड़ी रेंज (कुहन और बोर्डमैन 2008; रे एट अल 2010) के बीच एक जटिल बातचीत के कारण प्रति दिन 24 घंटे उपलब्ध हो जाते हैं। सूक्ष्म जीवों के उत्पादन के रूप में प्राकृतिक उत्पादकता टैंक, रेसवे या रेखांकित तालाबों में तीन प्रमुख भूमिका निभाती है: (1) पानी की गुणवत्ता के रखरखाव में, सीटू माइक्रोबियल प्रोटीन में उत्पन्न नाइट्रोजन यौगिकों के तेज द्वारा; (2) पोषण में, फ़ीड को कम करके संस्कृति व्यवहार्यता में वृद्धि रूपांतरण अनुपात और फ़ीड लागत में कमी; और (3) रोगजनकों के साथ प्रतिस्पर्धा में (एमेरेन्सियानो एट अल 2013)।

संस्कृति जीवों के लिए पानी की गुणवत्ता के संबंध में, ऑक्सीजन के अलावा, कण कार्बनिक पदार्थ और विषाक्त नाइट्रोजन यौगिकों से अधिक बायोफ्लोक सिस्टम में प्रमुख चिंता का विषय है। इस संदर्भ में, अमोनिया नाइट्रोजन को हटाने के लिए तीन रास्ते होते हैं: कम दर (1) शैवाल द्वारा photoautotrophic हटाने पर और उच्च दर (2) अमोनिया नाइट्रोजन के heterotrophic जीवाणु रूपांतरण सीधे माइक्रोबियल बायोमास और (3) अमोनिया से नाइट्रेट तक ऑटोट्रॉफिक जीवाणु रूपांतरण ( मार्टिनेज़कॉर्डोबा एट अल 2015)। सिस्टम में उपलब्ध नाइट्रेट और चक्र पर संचित अन्य छोटे और प्रमुख पोषक तत्वों को एक्वापोनिक सिस्टम (पिन्हो एट अल। 2017) में पौधों के विकास के लिए सब्सट्रेट के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

12.6.3 एक्वापोनिक्स में बीएफटी

एक्वापोनिक सिस्टम में बीएफटी का आवेदन अपेक्षाकृत नया है, हालांकि राकोसी (2012) ने तिलापिया के साथ एक वाणिज्यिक पायलट-स्केल प्रोजेक्ट का उल्लेख किया है। तालिका 12.2 प्रमुख हाल के अध्ययनों को सारांशित करता है जिन्होंने एक्वापोनिक सिस्टम में बीएफटी का उपयोग किया है।

कुल मिलाकर, परिणाम दिखाते हैं कि बायोफ्लॉक तकनीक का इस्तेमाल मछली या चिंप-प्लांट उत्पादन में किया जा सकता है और एकीकृत किया जा सकता है। बीएफटी जब अन्य पारंपरिक जलीय कृषि प्रणालियों (जैसे आरएएस) की तुलना में वास्तव में पौधे और मछली की पैदावार में सुधार हुआ और बेहतर पौधे दृश्य गुणवत्ता (पिन्हो एट अल। 2017) को बढ़ावा दिया, लेकिन सभी मामलों में नहीं (रहमान 2010; पिन्हो 2018)। Pinho एट अल। (2017) ने देखा कि बीएफटी प्रणाली के साथ सलाद की पैदावार साफ-जल पुनरावृत्ति प्रणाली (चित्र 12.6) की तुलना में अधिक थी। यह संभवतः उच्च पोषक तत्व द्वारा प्रदान की उपलब्धता के कारण है

** टेबल 12.2** दुनिया भर में हाल के अध्ययन विभिन्न जलीय और पौधों की प्रजातियों के लिए जलीय प्रणालियों में बीएफटी लागू करने

तालिका थैड tr वर्ग = “हेडर” थैक्वैटिक प्रजातियों/वें वें पौधे की प्रजातियां /वें वें मुख्य परिणाम /वें वें संदर्भ /वें /tr /thead tbody tr वर्ग = “अजीब” टीडीटीलापिया/टीडी टीडी सलाद पत्ता /टीडी टीडी पारंपरिक हाइड्रोपोनिक समाधान की तुलना में बायोफ्लोक टेक्नोलॉजी ने सलाद उत्पादन में सुधार नहीं किया /टीडी टीडी रहमान (2010) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीटीलापिया/टीडी टीडी सलाद पत्ता /टीडी टीडी स्पष्ट पानी पुनर्संरचना प्रणाली की तुलना में बीएफटी का उपयोग करके सलाद की उपज और दृश्य गुणवत्ता में सुधार हुआ था /टीडी टीडी पिन्हो एट अल (2017) /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडीटीलापिया (नर्सरी) /टीडी टीडी सलाद पत्ता /टीडी टीडी एक नर्सरी चरण (1-30 ग्राम) में * तिलापिया* का उपयोग करके प्लांट प्रदर्शन (लेटिष) को बायोफ्लोक अपशिष्ट जल से नकारात्मक रूप से प्रभावित किया गया था, क्योंकि दो पौधे चक्रों (13 दिन प्रत्येक) के बाद आरएएस अपशिष्ट जल की तुलना में। बीएफटी की तुलना में आरएएस में प्लांट दृश्य पहलू बेहतर थे /टीडी टीडी पिन्हो (2018) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीटीलापिया/टीडी टीडी सलाद पत्ता /टीडी टीडी फ़िल्टरिंग तत्वों (यांत्रिक फिल्टर और जैविक फिल्टर) की उपस्थिति ने बीएफटी का उपयोग करके फिल्टर के बिना उपचार की तुलना में एक्वापोनिक सिस्टम में सलाद उत्पादन को सकारात्मक रूप से प्रभावित किया /टीडी टीडी बारबोसा (2017) /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” टीडीटीलापिया/टीडी टीडी सलाद पत्ता /टीडी टीडी बीएफटी का उपयोग करके एक्वापोनिक्स में कम लवणता (3 पीपीटी) किया जा सकता है। दृश्य और प्रदर्शन मापदंडों ने संकेत दिया कि बैंगनी विविधता चिकनी और crisped किस्मों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन था /टीडी टीडी लेनज़ एट अल (2017) /टीडी /tr tr वर्ग = “यहां तक कि टीडीसिल्वर कैटफिश/टीडी टीडी सलाद पत्ता /टीडी टीडी एक्वापोनिक सिस्टम में बायोफॉक्स का उपयोग चांदी के कैटफ़िश के साथ एक एकीकृत संस्कृति में सलाद की उत्पादकता में सुधार कर सकता है /टीडी टीडी रोचा एट अल (2017) /टीडी /tr tr वर्ग = “अजीब” TdilitOpenaeus वेनानामी/आई/टीडी टीडी Isarcocornia अस्पष्ट/i /टीडी टीडी समुद्री isshrimp एल Vannamei/i का प्रदर्शन है से प्रभावित नहीं था. अस्पष्ट/मैं एकीकृत aquaponics उत्पादन और भी पोषक तत्वों के उपयोग में सुधार (जैसे नाइट्रोजन) संस्कृति प्रणाली में /टीडी टीडी पिनहेरो एट अल (2017) /टीडी /tr /टीबीओडी /तालिका

अंजीर 12.6 प्रायोगिक एक्वापोनिक्स ग्रीनहाउस सांता कैटरीना स्टेट यूनिवर्सिटी (यूडीईएससी), ब्राजील में बायोफ्लोक टेक्नोलॉजी और आरएएस अपशिष्ट जल की तुलना करते हैं। (स्रोत: पिन्हो एट अल 2017)

उच्च माइक्रोबियल गतिविधि हालांकि, इस प्रवृत्ति को रहमान (2010) द्वारा अध्ययन में नहीं देखा गया था, जिन्होंने बीएफटी प्रणाली में मछली संस्कृति से एक सलाद उत्पादन में पारंपरिक हाइड्रोपोनिक समाधान में प्रवाह की तुलना की थी। इसके अलावा, Pinho

अंजीर 12.7 उच्च लवणता halophyte _Sarcocornia अस्पष्टता _ एक्वापोनिक्स उत्पादन प्रशांत सफेद झींगा Litopenaeus vannamei सफलतापूर्वक सांता कैटरीना फेडरल यूनिवर्सिटी (UFSC), ब्राजील में बायोफ्लॉक प्रौद्योगिकी लागू करने के साथ एकीकृत। (स्रोत: LCM-UFSC, ब्राज़िल)

अंजीर 12.8 Aquaponics सलाद उत्पादन biofloc प्रौद्योगिकी (बाएं) और सलाद जड़ों (दाएं) में निलंबित ठोस पदार्थों के संचय का उपयोग कर Tilapia के साथ एकीकृत। बारबोसा (2017)

(2018) ने हाल के एक अध्ययन में देखा कि नर्सरी चरण (1-30 ग्राम) में Tilapia का उपयोग करके एक्वापोनिक सिस्टम में लेटिष का उत्पादक प्रदर्शन 46 दिनों से अधिक आरएएस अपशिष्ट जल की तुलना में बायोफ्लॉक अपशिष्ट जल से नकारात्मक रूप से प्रभावित था। परिणामों में भिन्नता इस क्षेत्र में अतिरिक्त अध्ययन की आवश्यकता को पहचानती है।

बीएफटी का उपयोग कम लवणता के पानी के साथ किया जा सकता है, उदाहरण के लिए लेटिष की कुछ किस्मों (लेनज़ एट अल। 2017), और उच्च लवणता के पानी का उपयोग किया जा सकता है, उदाहरण के लिए Sarcocornia अस्पा सह-संस्कृति जैसे कि प्रशांत सफेद झींगा Litopenaeus vannamei (Pinheiro एट अल। 2017) (चित्र 12.7)। रजत कैटफ़िश रहमदिया quelen ने बीएफटी (रोचा एट अल 2017) के साथ एक्वापोनिक्स के एकीकरण के लिए अच्छी क्षमता भी दिखायी है।

बीएफटी के साथ, ठोस पदार्थों की एकाग्रता जड़ों को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकती है और पोषक तत्व अवशोषण और ऑक्सीजन उपलब्धता को प्रभावित कर सकती है। नतीजतन, पैदावार प्रभावित हो सकती है, लेकिन पौधों की दृश्य गुणवत्ता (जैसे लेट्टस) भी हो सकती है जो उपभोक्ताओं के लिए एक महत्वपूर्ण मानदंड है। इसे ध्यान में रखते हुए, ठोस प्रबंधन आगे के अध्ययन के लिए एक महत्वपूर्ण विषय है जहां बीएफटी लागू करते समय एक्वापोनिक सिस्टम में ठोस पदार्थ (कण अंश और भंग अंश) का प्रभाव माना जाता है (चित्र 12.8)। इसके अलावा, विभिन्न जलीय कृषि और पौधों की बढ़ती प्रणालियों में शामिल लागतों की तुलना करने और विभिन्न स्थानों और शर्तों के सापेक्ष उपयुक्तता की पहचान करने के लिए आर्थिक अध्ययन करने की आवश्यकता है।