एक्वापोनिक्स में अध्याय 6 जीवाणु संबंध: नई अनुसंधान दिशाएं
6.7 निष्कर्ष
पूर्व में छोटे पैमाने पर उत्पादकों का डोमेन, तकनीकी प्रगति पानी और ऊर्जा आवश्यकताओं को कम करने के लिए तकनीकी नवाचार प्रदान करते हुए बेहतर मैक्रो- और सूक्ष्म पोषक वसूली पर ध्यान केंद्रित करके बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक उत्पादन में एक्वापोनिक्स को तेजी से बढ़ रही है। हालांकि, एक औद्योगिक पैमाने पर एक्वापोनिक्स को स्केल करने के लिए माइक्रोबियल असेंबलेजों की बेहतर समझ और रखरखाव की आवश्यकता होती है, और मजबूत बायोकंट्रोल उपायों के कार्यान्वयन जो मछली और फसलों दोनों के स्वास्थ्य और कल्याण का पक्ष लेते हैं, जबकि अभी भी मानव के लिए खाद्य सुरक्षा मानकों को पूरा करते हैं खपत। एक्वापोनिक्स में माइक्रोबियल रोगजनकों के बायोकंट्रोल पर आगे की शोध, संभावित मानव, मछली और पौधे रोगजनकों सहित, परेशान करने के लिए ऐसी प्रणालियों की संवेदनशीलता के प्रकाश में, और तथ्य यह है कि रसायनों और एंटीबायोटिक दवाओं के उपयोग माइक्रोबियल आबादी, मछली और पर गहरा प्रभाव हो सकता है संयंत्र physiologies, साथ ही समग्र प्रणाली आपरेशन। माइक्रोबियल इंटरैक्शन को स्पष्ट करने से एक्वापोनिक्स सिस्टम की उत्पादकता में सुधार हो सकता है, जैविक पदार्थों को उपयोगी रूपों में परिवर्तित करने में रोगाणुओं की महत्वपूर्ण भूमिकाओं को देखते हुए जो मछली और पौधों को विकसित करने की अनुमति दे सकते हैं।
· Aquaponics Food Production Systems6.6 निलंबित ठोस और कीचड़
किसी दिए गए पैमाने पर एक्वापोनिक्स के संचालन के लिए पैरामीटर - पानी की मात्रा, तापमान, फ़ीड और प्रवाह दर, पीएच, मछली और फसल उम्र और घनत्व सहित - सभी माइक्रोबियल समुदायों के अस्थायी और स्थानिक वितरण को प्रभावित करते हैं जो इसके डिब्बों के भीतर विकसित होते हैं, समीक्षा के लिए: आरएएस (ब्लैंचेटन एट अल। 2013); हाइड्रोपोनिक्स (ली और ली 2015)। भंग ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर और एक्वापोनिक्स में पीएच को नियंत्रित करने के अलावा, आरएएस प्रणाली में ठोस पदार्थों के संचय को नियंत्रित करना भी आवश्यक है क्योंकि ठीक निलंबित कण गिल्स का पालन कर सकते हैं, घर्षण और श्वसन संकट का कारण बन सकते हैं और रोग की संवेदनशीलता बढ़ा सकते हैं (यिल्डिज़ एट अल। 2017) । अधिक प्रासंगिक, कण कार्बनिक पदार्थ (पीओएम) को आरएएस सिस्टम से जल्दी और प्रभावी ढंग से हटा दिया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक हेटरोट्रॉफिक वृद्धि लगभग सभी यूनिट प्रक्रियाओं को विफल कर देगी। आरएएस फीडिंग दरों को सिस्टम पर लोड होने वाले ठोस लोड को कम करने के लिए सावधानी से प्रबंधित किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए अधिक भोजन से बचें और भोजन लागत को कम करें)। फ़ीड के बायोफिजिकल गुण - कण आकार, पोषक तत्व सामग्री, पाचनशक्ति, संवेदी अपील, घनत्व और निपटान दर - घूस और आत्मसात दर निर्धारित करते हैं, जो बदले में ठोस निर्माण और इस प्रकार पानी की गुणवत्ता पर असर पड़ता है। हालांकि पानी की गुणवत्ता अक्सर पोषक तत्व साइकिल चालन के संदर्भ में अध्ययन किया जाता है (देखें [Chap.
· Aquaponics Food Production Systems6.5 पोषक तत्व साइकलिंग और जैवउपलब्धता में बैक्टीरियल भूमिकाएं
आरएएस सिस्टम में हेटरोट्रॉफिक और ऑटोट्रॉफिक बैक्टीरिया को चिह्नित करने के लिए और पानी की गुणवत्ता और पोषक तत्वों की साइकिल चलाने में उनकी भूमिकाओं को बेहतर ढंग से समझने के लिए काफी शोध किया गया है (समीक्षा के लिए, ब्लैंचेटन एट अल देखें। (2013); श्रेयर एट अल। (2010)। गैर-रोगजनक हेटरोट्रोफ, आमतौर पर Alphaproteobacteria और Gammaproteobacteria का प्रभुत्व है, बायोफिल्टर में कामयाब होते हैं, और नाइट्रोजन के परिवर्तनों में उनके योगदान काफी अच्छी तरह से समझा जाता है क्योंकि नाइट्रोजन साइक्लिंग (एनसी) पुनरावृत्ति संस्कृति के विकास में सर्वोपरि महत्व का रहा है सिस्टम (Timmons और Ebeling 2013)। यह लंबे समय से मान्यता प्राप्त है कि आरएएस प्रणाली में मछली द्वारा उत्सर्जित अमोनिया के जीवाणु परिवर्तन, उत्सर्जन दर के साथ मिलान किया जाना चाहिए क्योंकि अतिरिक्त अमोनिया जल्दी से मछली के लिए विषाक्त हो जाता है (देखें [Chap। 9](/साम्य/लेख/अध्याय 9-पोषक चक्र-इन-एक्वापोनिक्स सिस्टम))। इसलिए मीठे पानी और समुद्री आरएएस में, एनसी गतिशीलता में माइक्रोबियल समुदायों की कार्यात्मक भूमिकाएं - नाइट्रिफिकेशन, डेनिट्रिफिकेशन, अमोनीफिकेशन, एनारोबिक अमोनियम ऑक्सीकरण और प्रतिकृति नाइट्रेट में कमी - ने काफी शोध ध्यान प्राप्त किया है और हाल ही में समीक्षाओं में वर्णित हैं (रूरंगवा और Verdegem 2015; श्रेयर एट अल 2010)। एक्वापोनिक्स में नाइट्रोजन परिवर्तनों के बहुत कम अध्ययन हैं, लेकिन हाल की समीक्षा (वोंगकीव एट अल। 2017) नाइट्रोजन उपयोग दक्षता की चर्चा के साथ सारांश प्रदान करता है, जो हाइड्रोपोनिक्स में पौधों के विकास के लिए एक प्रमुख विचार है।
· Aquaponics Food Production Systems6.4 एक्वापोनिक्स इकाइयों में माइक्रोबियल संतुलन और संवर्धन
एक्वापोनिक्स प्रणाली में उत्पादकता में प्रत्येक घटक प्रदान करने के लिए पर्यावरण मानकों की निगरानी और प्रबंधन शामिल है, चाहे माइक्रोबियल, पशु या पौधे, इष्टतम विकास की स्थिति के साथ। हालांकि यह आवश्यकताओं में ट्रेडऑफ को हमेशा संभव नहीं होता है, एक्वापोनिक्स के प्रमुख लक्ष्यों में से एक होमोस्टेसिस की अवधारणा के आसपास घूमता है, जिसमें सिस्टम की स्थिरता को बनाए रखने में अनावश्यक परेशानियों को कम करने के लिए परिचालन पैरामीटर समायोजित करना शामिल होता है जो इकाई के भीतर तनाव का कारण बनता है, या अन्य घटकों पर हानिकारक प्रभाव कभी-कभी बदलते माइक्रोबियल असेंबलियों के साथ, होमोस्टेसिस कभी भी संतुलन की स्थायी स्थिति का तात्पर्य नहीं करता है, बल्कि जितना संभव हो उतना स्थिरता प्राप्त करने का लक्ष्य है, खासकर पानी की गुणवत्ता मानकों के भीतर।
· Aquaponics Food Production Systems6.3 खाद्य सुरक्षा और रोगजनक नियंत्रण के लिए जैव सुरक्षा संबंधी विचार
6.3.1 खाद्य सुरक्षा अच्छी खाद्य सुरक्षा और पशु कल्याण सुनिश्चित करना एक्वापोनिक्स के लिए सार्वजनिक समर्थन प्राप्त करने में उच्च प्राथमिकताएं हैं। एक्वापोनिक्स के संबंध में खाद्य सुरक्षा विशेषज्ञों द्वारा उठाए गए सबसे लगातार मुद्दों में से एक पौधों के लिए उर्वरक के रूप में मछली प्रवाह का उपयोग करते समय मानव रोगजनकों के साथ प्रदूषण का संभावित जोखिम है (चाल्मर्स 2004; श्माउट्ज़ एट अल। 2017)। हाल ही में साहित्य खोज aquaponics में zoonotic जोखिम निर्धारित करने के लिए निष्कर्ष निकाला है कि दूषित सेवन पानी में रोगजनकों, या गर्म खून वाले जानवरों के साथ उत्पन्न फ़ीड के घटकों में रोगजनक, मछली पेट microbiota, जो, भले ही खुद को मछली के लिए हानिकारक नहीं के साथ जुड़ा हो सकता है, कर सकते हैं संभावित ऊपर मनुष्य के लिए खाद्य श्रृंखला पारित किया जा (Antaki और जय-रसेल 2015)। एक्वापोनिक्स प्रणाली के लिए रोगजनकों की शुरूआत के तंत्र इस प्रकार चिंता का विषय हैं, मल के कोलेफॉर्म या अन्य रोगजनक बैक्टीरिया के समान स्रोत के साथ मछली तक फ़ीड इनपुट से उत्पन्न होते हैं। जैविक परिप्रेक्ष्य से, इन रोगजनकों के संभावित जोखिम हैं जो बायोफिल्टर्स में या तो पैदा होते हैं, या एक-लूप सिस्टम में खुले पौधे के घटकों से लेकर मछली के टैंकों तक एयरबोर्न रोगजनकों को पेश करते हैं। यद्यपि जैव सुरक्षा जोखिम एक एक्वापोनिक्स प्रणाली के अपेक्षाकृत बंद पर्यावरण अंतरिक्ष में कम हैं - उदाहरण के लिए तालाब जलीय कृषि खोलने के लिए तुलना में - और डिकॉप्टेड एक्वापोनिक्स सिस्टम में भी कम हैं जिसमें सिस्टम के कुछ हिस्सों को अलग किया जा सकता है, फिर भी एक धारणा है कि मछली कीचड़ हो सकती है संभावित खतरनाक जब मानव उपभोग के लिए पौधों के लिए आवेदन किया। Escherichia coli (E.
· Aquaponics Food Production Systems6.2 माइक्रोबियल समुदायों के अध्ययन के लिए उपकरण
समय के साथ माइक्रोबियल समुदाय कैसे बदलते हैं, और विशेष पर्यावरणीय परिस्थितियों में जीवों के कौन से समूह प्रबल होते हैं, ने सिस्टम घटकों के भीतर प्रतिकूल परिणामों की आशा करने के लिए तेजी से अवसरों की पेशकश की है और इस प्रकार बेहतर सेंसर और परीक्षणों के डिजाइन का नेतृत्व किया है मछली या पौधे संस्कृतियों में माइक्रोबियल समुदायों की प्रभावी निगरानी। उदाहरण के लिए, विभिन्न ‘ओमिक्स’ प्रौद्योगिकियां - मेटागेनॉमिक्स, मेटाट्रेन्स्क्रिप्टोमिक्स, सामुदायिक प्रोटीओमिक्स, मेटाबोलोमिक्स - शोधकर्ताओं को आरएएस, बायोफिल्टर, हाइड्रोपोनिक्स और कीचड़ डाइजेस्टर सिस्टम में माइक्रोबायोटा की विविधता का अध्ययन करने में तेजी से सक्षम बना रही हैं जहां नमूनाकरण में एक दिया जीनोम। विशेष रूप से prokaryotic विविधता का विश्लेषण, metagenomic और metatranscriptomic तकनीक द्वारा हाल के दशकों में काफी मदद की गई है। विशेष रूप से, 16S RRNA जीन के प्रवर्धन और अनुक्रम विश्लेषण, जीवाणु डीएनए में रिबोसोमल ऑपरेन्स flanking तटस्थ जीन दृश्यों के intraspecific संरक्षण के आधार पर, taxonomic वर्गीकरण और जीवाणु प्रजातियों की पहचान के लिए ‘स्वर्ण मानक’ माना गया है। इस तरह के डेटा का उपयोग महामारी और भौगोलिक वितरण को ट्रैक करने और बैक्टीरिया की आबादी और फिलोजेनियों (बोचेट एट अल 2008) का अध्ययन करने के लिए माइक्रोबायोलॉजी में भी किया जाता है। कार्यप्रणाली श्रम-गहन और महंगी हो सकती है, लेकिन हाल ही में स्वचालित सिस्टम, जबकि प्रजातियों और तनाव स्तर पर भेदभाव नहीं करते हैं, एक्वापोनिक्स सेटिंग्स में आवेदन के अवसर प्रदान करते हैं (श्माउट्ज़ एट अल। 2017)। हाल की समीक्षा 16S RRNA के अनुप्रयोगों को संक्षेप में प्रस्तुत के रूप में वे रास से संबंधित (मार्टिनेज-Porchas और वर्गास-अल्बोरेस 2017; Munguia-Fragozo एट अल.
· Aquaponics Food Production Systems6.1 परिचय
एक्वापोनिक्स सिस्टम के जलीय कृषि भाग में पानी को पुन: परिचालित करने में कण और भंग कार्बनिक पदार्थ (पीओएम, डीओएम) दोनों होते हैं जो मुख्य रूप से मछली फ़ीड के माध्यम से सिस्टम में प्रवेश करते हैं; मछली द्वारा खाया या मेटाबोलाइज्ड फ़ीड का हिस्सा पुनर्संचारी जलीय कृषि प्रणाली (आरएएस) पानी में अपशिष्ट के रूप में रहता है , या तो भंग रूप में (जैसे अमोनिया) या निलंबित या बसे हुए ठोस (जैसे कीचड़) के रूप में। एक बार यांत्रिक पृथक्करण द्वारा अधिकांश कीचड़ हटा दी जाती है, शेष भंग कार्बनिक पदार्थ को अभी भी आरएएस प्रणाली से हटा दिया जाना चाहिए। मछली के लिए पानी की गुणवत्ता बनाए रखने और पौधों के लिए जैव उपलब्ध पोषक तत्वों के रूप में अकार्बनिक /जैविक कचरे को परिवर्तित करने के लिए ऐसी प्रक्रियाएं विभिन्न बायोफिल्टरों में माइक्रोबायोटा पर भरोसा करती हैं। एक्वापोनिक्स प्रणाली में माइक्रोबियल समुदायों में बैक्टीरिया, पुरातत्त्व, कवक, वायरस और कोडांतरण में प्रोटिस्ट शामिल हैं जो संरचना में उतार-चढ़ाव करते हैं जो एक ईबीबी और पोषक तत्वों के प्रवाह और जैसे पीएच, प्रकाश और ऑक्सीजन जैसे पर्यावरणीय परिस्थितियों में परिवर्तन के आधार पर होते हैं। माइक्रोबियल समुदाय denitrification और खनिज प्रक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं (देखें [Chap.
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