Aqu @teach: एक्वापोनिक्स में पोषक तत्व की आपूर्ति

एक्वापोनिक्स में सिस्टम पानी की रासायनिक संरचना बहुत जटिल है। भंग आयनों की एक बड़ी सरणी के अलावा, इसमें जैविक पदार्थ होते हैं जो मछली चयापचय और फ़ीड पाचन के उत्पादों के साथ-साथ पौधों द्वारा उत्सर्जित पदार्थ भी होते हैं। ये पदार्थ काफी हद तक अज्ञात हैं, और उनकी बातचीत रासायनिक संरचना और एक्वापोनिक पोषक तत्वों के पीएच को और प्रभावित कर सकती है। यह सब कई गुना लागू कर सकते हैं, लेकिन ज्यादातर अभी तक अज्ञात, पौधों द्वारा पोषक तत्वों के तेज, मछली स्वास्थ्य पर, और माइक्रोबियल गतिविधि पर प्रभाव।

पोषक तत्व अतिरिक्त पानी और मछली फ़ीड के माध्यम से एक एक्वापोनिक प्रणाली में प्रवेश करते हैं (श्माउट्ज़ * एट अल। * 2016)। मौलिक संरचना के संदर्भ में, मछली फ़ीड में लगभग 7.5% नाइट्रोजन, 1.3% फास्फोरस और 46% कार्बन (श्मॉटज़, अप्रकाशित डेटा) होता है। कार्बनिक यौगिकों के संदर्भ में, मछली फ़ीड में प्रोटीन (फिशमेल या प्लांट आधारित), वसा (मछली का तेल, पौधे के तेल) और कार्बोहाइड्रेट (बॉयड 2015) होता है। हर्बिवोरस मछली (जैसे तिलापिया) को मांसाहारी मछली की तुलना में उनकी फ़ीड में केवल 25% प्रोटीन की आवश्यकता होती है, जिसके लिए लगभग 55% प्रोटीन (बॉयड 2015 की आवश्यकता होती है। फिशमेल और सोया दोनों अस्थिर हैं (विभिन्न कारणों से), इसलिए उपयुक्त फिशमेल प्रतिस्थापन और पौधे आधारित आहार (बॉयड 2015 खोजने की दिशा में गहन शोध है; [डेविडस* एट अल। https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144860912000611); टैकॉन और मेटियन 2008।

यदि खिला अनुपात सही ढंग से गणना की जाती है, तो सिस्टम में जोड़े गए सभी फीड्स खाए जाते हैं, और केवल विकास और चयापचय के लिए जो कुछ भी उपयोग नहीं किया जाता है वह उत्सर्जित होता है (चित्रा 11)। उत्सर्जित पोषक तत्वों का अनुपात आहार की गुणवत्ता और पाचनशक्ति पर भी निर्भर करता है (बुज़बी एंड लिन 2014)। मछली फ़ीड की पाचनशक्ति, मल का आकार, और व्यवस्थित अनुपात सिस्टम ऑपरेशन के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं (यवज़कन यिल्डिज़ * एट अल। * 2017)। इसलिए, एक्वापोनिक सिस्टम पानी की पोषक तत्व संरचना, अतिरिक्त पानी की गुणवत्ता के परिणामस्वरूप, अतिरिक्त मछली फ़ीड, और सिस्टम में संपूर्ण चयापचय प्रतिक्रियाएं, बेहद जटिल हैं और हमेशा पौधे की आवश्यकताओं से मेल नहीं खाती हैं। हालांकि, मछली का कल्याण केंद्रीय चिंता का होना चाहिए, और प्रत्येक विकास चरण में मछली प्रजातियों को फिट करने के लिए मछली फ़ीड का चयन किया जाना चाहिए। पौधों द्वारा समेकित पोषक तत्वों की उपलब्धता को दूसरे चरण में विनियमित किया जाना चाहिए।

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चित्रा 11: नाइट्रोजन और फास्फोरस (% में) के लिए (ए) नील तिलापिया पिंजरे उत्पादन (मोंटानहिनी नेटो और ओस्ट्रेन्स्की 2015 के बाद); (बी) आरएएस उत्पादन (स्ट्रॉच * एट al* 2018 से डेटा)। ‘अस्पष्टीकरण’ एन और पी के अंश को दर्शाता है जिसे किसी भी श्रेणी के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है

तालिका 10 में डेटा से पता चलता है कि अधिकांश पौधे पोषक तत्व, लेकिन विशेष रूप से पी और फे, मानक हाइड्रोपोनिक समाधानों की तुलना में जांच की गई एक्वापोनिक प्रणाली में काफी कम सांद्रता पर थे। यह एक्वापोनिक ऑपरेशन में एक विशिष्ट स्थिति प्रतीत होता है; हालांकि, एक्वापोनिक फसलों की वृद्धि दर फिर भी ज्यादातर मामलों में संतोषजनक (श्मॉटज़, अप्रकाशित डेटा) हैं। आइए इस घटना पर नज़र डालें।

दुर्भाग्य से, इन आंकड़ों की व्याख्या बहुत मुश्किल है। इसका कारण यह है कि हाल ही में पौधे पोषण में लगभग दो शताब्दी पुराना ‘लिबिग का कानून’ (पौधे की वृद्धि दुर्लभ संसाधन द्वारा नियंत्रित होती है) को जटिल गणितीय मॉडल द्वारा अधिग्रहित किया गया है जो व्यक्तिगत पोषक तत्वों, यौगिकों और आयनों के बीच बातचीत करते हैं (बैक्सटर 2015)। ये विधियां हाइड्रोपोनिक या एक्वापोनिक सिस्टम में पोषक तत्वों के स्तर में परिवर्तन के प्रभावों के सरल मूल्यांकन की अनुमति नहीं देती हैं। इसके अलावा, हमें यह ध्यान में रखना चाहिए कि किसी विशेष फसल के लिए पोषण संबंधी आवश्यकताओं का सही निर्माण मौजूद नहीं है। पोषण संबंधी आवश्यकताओं को विविधता, जीवन चक्र चरण, दिन की लंबाई, और मौसम की स्थिति (बिट्सज़ानस्की * et al.* 2016 के साथ भिन्न होता है; रेश 2013; Sonneveld & जादू 2009।

बहुत आम तौर पर, ** हाइड्रोपोनिक्स में पौधों के अच्छे विकास के लिए, नाइट्रोजन एकाग्रता 165 मिलीग्राम/एल एन, 50 मिलीग्राम/एल से ऊपर फास्फोरस और 210 मिलीग्राम/एल (रेश 2013 से ऊपर पोटेशियम रहना चाहिए। एक्वापोनिक्स में, तीन कारणों से कई प्रासंगिक तत्वों के लिए ऐसी उच्च सांद्रता प्राप्त करना मुश्किल है:

1। पानी में सांद्रता जितनी अधिक होगी, उतना ही जल विनिमय या कीचड़ के माध्यम से पोषक तत्वों का नुकसान होगा। हालांकि, यहां तक कि बंद प्रणाली में, एक निश्चित स्तर के जल विनिमय की आवश्यकता होती है, ताकि बचने के नुकसान की भरपाई हो और अवांछित घटकों के संचय को कम किया जा सके।

2। पानी में पोषक तत्वों की ऊंची एकाग्रता के साथ, नमक या विषाक्त पदार्थ जैसे घटक सिस्टम में भी जमा होते हैं।

3। फास्फोरस कैल्शियम के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो यह उच्च सांद्रता में मौजूद है और कैल्शियम फॉस्फेट के रूप में precipitates।

हाइड्रोपोनिक कम्पार्टमेंट में बढ़ने वाले पौधों में विशिष्ट आवश्यकताएं होती हैं जो पौधों की विविधता और विकास के चरण (रेश 2013 पर निर्भर करती हैं। पोषक तत्वों को सिस्टम के माध्यम से या तो पूरक किया जा सकता है पानी (श्मॉटज़ * एट अल। * 2016) या पत्ते के आवेदन के माध्यम से (रूस्टा और हैमिडपुर 2011।

तालिका 10: मानक हाइड्रोपोनिक समाधान में पोषक तत्वों की सांद्रता की तुलना और एक बंद एक्वापोनिक सिस्टम (श्मॉटज़, अप्रकाशित डेटा) से पानी में

आमतौर पर, उचित मछली मोजा दरों के साथ** नाइट्रोजन के स्तर (एन, नाइट्रेट के रूप में) ** अच्छे पौधों के विकास के लिए पर्याप्त हैं, जबकि कई अन्य पोषक तत्वों के स्तर, विशेष रूप से ** लोहा (Fe), फास्फोरस (पी), पोटेशियम (के) और मैग्नीशियम (एमजी) ** आम तौर पर पौधों की अधिकतम वृद्धि के लिए अपर्याप्त हैं। जैसा कि तालिका में देखा गया है, अन्य सूक्ष्म पोषक तत्व भी सीमित हो सकते हैं। एक्वापोनिक में, पीएच की निगरानी करना विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि 7 से ऊपर पीएच पर कई पोषक तत्व (चित्रा 10 देखें) पानी से निकल सकते हैं और पौधों के लिए अनुपलब्ध हो सकते हैं।

** पोटेशियम (कश्मीर) ** मछली फ़ीड की एक कम पोटेशियम संरचना की ओर जाता है जो मछली के लिए आवश्यक नहीं है और पौधों के लिए उपलब्ध पोटेशियम के स्तर भी कम करने के लिए (Seawright* et al.* 1998)। पोटेशियम की आपूर्ति करने के लिए, केओएच पीएच बफर का अक्सर उपयोग किया जाता है, क्योंकि नाइट्राइफिकेशन (ग्रैबर एंड जुंग 2009 के कारण पीएच अक्सर एक्वापोनिक्स में घट जाती है)। इसमें पोटेशियम के स्तर को बढ़ाने का अतिरिक्त लाभ है, हालांकि यह मछली के लिए विषाक्त हो सकता है। तीव्र मछली विषाक्तता का एलसी 50 मूल्य को 80 मिलीग्राम/एल के क्रम में बताया गया था एक्वापोनिक सिस्टम में टमाटर के साथ लगाए गए, पोटेशियम मुख्य रूप से फल में जमा होता है (श्माउट्ज़ * ए* al. 2016)।

** आयरन (Fe) ** अक्सर एक्वापोनिक्स में एक सीमित कारक होता है, इसलिए कमियों को स्पष्ट होने से पहले इसे निवारक उपाय के रूप में जोड़ा जा सकता है। लोहे की उच्च सांद्रता एक एक्वापोनिक प्रणाली को नुकसान नहीं पहुंचाएगी, हालांकि यह पानी को थोड़ा लाल रंग दे सकती है। पौधों द्वारा आसान तेज सुनिश्चित करने के लिए, लोहे को कटा हुआ लोहे के रूप में जोड़ा जाना चाहिए, अन्यथा इसे अलग लोहे के रूप में जाना जाता है। विभिन्न प्रकार के लौह चेलेट हैं: फे-एडटा, फे-डीटीपीए, और फे-एडधा। लोहे को सिस्टम में जोड़ा जा सकता है पानी (उदाहरण के लिए 2 मिलीग्राम एल¹ हर दो सप्ताह में एक बार) या 0.5 ग्राम एल¹ के पत्तियों (पत्ते के आवेदन) पर सीधे छिड़काव किया (Roosta और Hamidpour 2011)।

** कैल्शियम (सीए), मैग्नीशियम (मिलीग्राम), ** और** सल्फर (एस) ** का मुख्य स्रोत नल का पानी है, जो पौधों द्वारा अवशोषण की सुविधा प्रदान करता है क्योंकि पोषक तत्व पहले से ही उपलब्ध हैं (डेलाईड* एट अल। * 2017)। फिर भी, ये तत्व अक्सर एक्वापोनिक सिस्टम में निम्न स्तर पर होते हैं (Graber & Junge 2009; Seawright * एट अल। * 1998, Schmautz, अप्रकाशित डेटा)। विशेष रूप से ** सीए** अक्सर एक्वापोनिक्स में एक सीमित कारक होता है, क्योंकि इसे केवल सक्रिय xylem श्वसन के माध्यम से ले जाया जा सकता है। जब स्थितियां बहुत नम होती हैं, तो कैल्शियम उपलब्ध हो सकता है लेकिन बंद हो जाता है क्योंकि पौधे परिणत नहीं होते हैं। वेंट या प्रशंसकों के साथ वायु प्रवाह बढ़ाना इस समस्या को रोक सकता है। अन्यथा, कैल्शियम कार्बोनेट (सीएसीओ₃) या कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (सीए (ओएच)₂) को पूरक होना चाहिए।

** जस्ता (Zn) ** कुछ धातु भागों की गैल्वेनाइजेशन प्रक्रिया के हिस्से के रूप में उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग एपी (मछली टैंक, बोल्ट इत्यादि) के निर्माण में किया जा सकता है, और यह मछली अपशिष्ट में पाया जाता है। जबकि जस्ता की कमी दुर्लभ होती है, जिंक विषाक्तता एक्वापोनिक्स में एक समस्या पैदा कर सकती है, क्योंकि जब पौधे अधिक बर्दाश्त कर सकते हैं, तब मछली नहीं कर सकती। जस्ता का स्तर 0.03 - 0.05 मिलीग्राम/एल के बीच रखा जाना चाहिए अधिकांश मछली 0.1 से 1 मिलीग्राम/एल पर जोर दिया जाएगा, और 4-8 मिलीग्राम/एल पर मरना शुरू कर देगा हानिरहित सीमा के भीतर जस्ता स्तर रखने का सबसे अच्छा तरीका गैल्वेनाइज्ड उपकरण से बचने के लिए है (मंजिला 2018)। फिर भी, कुछ प्रणालियों में जस्ता की कमी हो सकती है। जस्ता की कमी को चेलेटेड जिंक (ट्रेडवेल * et al.* 2010) के पत्ते लगाने से कम किया जा सकता है।

इस प्रकार सवाल उठता है कि क्या एक्वापोनिक सिस्टम (नोजल-* एट अल। * 2018) में पोषक तत्वों को जोड़ने के लिए आवश्यक और प्रभावी है या नहीं। बशर्ते कि सिस्टम पर्याप्त मछली के साथ स्टॉक किया जाता है, और पीएच सही स्तर के भीतर है, पौधों के लिए पोषक तत्वों को एक छोटी फसल चक्र के साथ जोड़ना जरूरी नहीं है जो फल उत्पन्न नहीं करते हैं (उदाहरण के लिए लेटिष, नोजी* एट अल। * 2018)। इसके विपरीत, फलने वाली सब्जियां (जैसे टमाटर, ऑबर्जिन) को पोषक तत्व पूरक की आवश्यकता होती है। आवश्यक खनिज उर्वरकों की मात्रा हाइड्रोबडी सॉफ्टवेयर (फर्नांडीज 2016) का उपयोग करके गणना की जा सकती है (मॉड्यूल 6 में व्यायाम भी देखें)। खनिज पोषक तत्वों के पूरक में हमारे अनुभव के अलावा, भविष्य में व्यावसायिक रूप से उपलब्ध कार्बनिक हाइड्रोपोनिक उर्वरकों को परिभाषित करने के लिए परीक्षण किया जाना चाहिए कि कौन सा मछली जीवन को नुकसान नहीं पहुंचाता है। हाल ही में, एक डाइजेस्टर में मछली कीचड़ का उपचार, और जल व्यवस्था में इस पाचन का पुन: परिचय, पौधों को पोषक तत्वों की आपूर्ति बढ़ाने के लिए सुझाव दिया गया है (Goddek* et al.* 2016)। कार्बनिक के साथ एक्वापोनिक प्रणाली की आपूर्ति का एक और संभावित लाभ, खनिज के बजाय, पोषक तत्व माइक्रोबियल आबादी पर सकारात्मक प्रभाव डाल सकते हैं।

*कॉपीराइट © Aqu @teach परियोजना के भागीदार। Aqu @teach एप्लाइड साइंसेज के ज्यूरिख विश्वविद्यालय (स्विट्जरलैंड), मैड्रिड के तकनीकी विश्वविद्यालय (स्पेन), जुब्लजाना विश्वविद्यालय और बायोटेक्निकल सेंटर नाक्लो (स्लोवेनिया) के सहयोग से ग्रीनविच विश्वविद्यालय के नेतृत्व में उच्च शिक्षा (2017-2020) में एक इरासम+सामरिक भागीदारी है। । *