9.2 Origine delle sostanze nutritive
Le principali fonti di nutrienti in un sistema acquaponico sono il mangime per pesci e l’acqua aggiunta (contenente Mg, Ca, S) (cfr. [Sez. 9.3.2.](/community/articles/9-3-microbiological-processes #932 -Nitrificazione)) nel sistema (Delaide et al. 2017; Schmautz et al. 2016) come ulteriormente elaborato in cap. 13. Per quanto riguarda i mangimi per pesci, esistono due tipi principali: il mangime a base di pesce e quello a base vegetale. La farina di pesce è il classico tipo di mangime utilizzato in acquacoltura dove lipidi e proteine si basano sulla farina di pesce e sull’olio di pesce (Geay et al. 2011). Tuttavia, da tempo, sono state sollevate preoccupazioni circa la sostenibilità di tali mangimi e l’attenzione è rivolta verso le diete vegetali (Boyd 2015; Davidson et al. 2013; Hua and Bureau 2012; Tacon e Metian 2008). Una meta-analisi condotta da Hua and Bureau (2012) ha rivelato che l’uso di proteine vegetali nei mangimi per pesci può influenzare la crescita del pesce se incorporato in proporzioni elevate. Infatti, le proteine vegetali possono avere un impatto sulla digeribilità e sui livelli dei fattori anti-nutrizionali del mangime. In particolare, il fosforo proveniente da piante e quindi sotto forma di fitati non beneficia, ad esempio, del salmone, della trota e di numerose altre specie ittiche (Timmons ed Ebeling 2013). Non sorprende che questa osservazione dipenda fortemente dalle specie ittiche e dalla qualità degli ingredienti (Hua e Bureau 2012). Tuttavia, poco si sa dell’impatto della diversa composizione dei mangimi per pesci sulle rese delle colture (Yildiz et al. 2017).
Il mangime classico per pesci è composto da 6-8 ingredienti macro e contiene il 6— 8% di azoto organico, l'1,2% di fosforo organico e il 40— 45% di carbonio organico (Timmons ed Ebeling 2013) con circa il 25% di proteine per pesci erbivori o onnivori e circa il 55% di proteine per pesci carnivori (Boyd 2015). Anche i lipidi possono essere a base di pesce o di piante (Boyd 2015).
Fig. 9.1 Flusso ambientale di azoto e fosforo in% per (a) la produzione di gabbie del Nilo Tilapia (dopo Neto e Ostrensky 2015) e (b) la produzione RAS (da diverse fonti)
Una volta che il mangime viene aggiunto nel sistema, una parte sostanziale di esso viene consumato dal pesce e utilizzato per la crescita e il metabolismo o escreto come feci solubili e solide, mentre il resto del mangime dato decade nei serbatoi (Goddek et al. 2015; Schneider et al. 2004) (Fig. 9.1). In questo caso, gli avanzi di mangime e i prodotti metabolici sono parzialmente disciolti nell’acqua acquaponica, consentendo così alle piante di assorbire i nutrienti direttamente dalla soluzione acquaponica (Schmautz et al. 2016).
Nella maggior parte dei sistemi di coltivazione (Chaps. 7 e 8, è possibile aggiungere sostanze nutritive per completare la soluzione acquaponica e garantire una migliore corrispondenza con le esigenze delle piante (Goddek et al. 2015). Infatti, anche quando il sistema è accoppiato, è possibile aggiungere ferro o potassio (che spesso mancano) senza danneggiare il pesce (Schmautz et al. 2016).
9.2.1 Avanzi di mangime per pesci e feci di pesce
Idealmente, tutto il mangime dato dovrebbe essere consumato dal pesce (Fig. 9.1). Tuttavia, una piccola parte (meno del 5% (Yogev et al. 2016)) viene spesso lasciata a decomporsi nel sistema e contribuisce al carico nutriente dell’acqua (Losordo et al. 1998; Roosta e Hamidpour 2013; Schmautz et al. 2016), consumando così ossigeno disciolto e rilasciando anidride carbonica e ammoniaca (Losordo et al. 1998) , tra le altre cose. La composizione degli avanzi di mangime per pesci dipende dalla composizione del mangime.
Abbastanza logicamente, la composizione delle feci di pesce dipende dalla dieta del pesce che ha anche un impatto sulla qualità dell’acqua (Buzby e Lin 2014; Goddek et al. 2015). Tuttavia, la ritenzione di nutrienti nella biomassa ittica dipende in larga misura dalle specie ittiche, dai livelli di alimentazione, dalla composizione dei mangimi, dalle dimensioni dei pesci e dalla temperatura del sistema (Schneider et al. 2004). A temperature più elevate, ad esempio, il metabolismo dei pesci è accelerato e quindi si traduce in più nutrienti contenuti nella frazione solida delle feci (Turcios e Papenbrock 2014). La proporzione di nutrienti escreti dipende anche dalla qualità e dalla digeribilità della dieta (Buzby e Lin 2014). La digeribilità dei mangimi per pesci, le dimensioni delle feci e il rapporto di sedimentazione dovrebbero essere attentamente valutati per garantire un buon equilibrio nel sistema e massimizzare la resa delle colture (Yildiz et al. 2017). Infatti, anche se è una priorità che i mangimi per pesci debbano essere scelti con cura per soddisfare le esigenze dei pesci, i componenti del mangime potrebbero anche essere selezionati per soddisfare le esigenze della pianta quando non fa differenza per il pesce (Goddek et al. 2015; Licamele 2009; Seawright et al. 1998).