Brian Filipowich*, Sydni Schramm, Josh Pyle, Kevin Savage, Gary Delanoy, Janelle Hager, na Eddie Beuerlein

Muhtasari wa Utafiti

1. Je! Mtandao wa chakula cha udongo huishi wapi katika mfumo wa bioponic?

• Microbes jumla juu ya nyuso zote ndani ya mfumo wa bioponic na kusimamishwa katika safu ya maji.

• Mizizi ni hotspot ya shughuli za microbial katika mifumo yote ya bioponic na katika udongo.

• Niches ndogo ndani ya mifumo hutoa bakteria na hali bora za ukuaji.

• Vipengele tofauti vya mfumo hutoa mazingira ya kipekee na mwenyeji tofauti jamii microbial.

2. Jinsi kubwa na tofauti ni mtandao wa chakula cha udongo katika mfumo wa bioponic?

• Mifumo ya bioponic imepatikana kuwa mwenyeji wa wingi kulinganishwa na utofauti wa microorganisms kwa udongo, kama si zaidi.

• Utafiti wa kesi ya Hydroponic na quaponic Task Force ya USDA ¹ ya nyanya za hydroponic iligundua kuwa idadi ya bakteria, fungi, protozoa, na nematodi katika mfumo ilikuwa juu ya viwango vinavyotarajiwa kupatikana katika udongo wa kawaida wa kikaboni.

3. Je! Mtandao wa chakula cha udongo unafanya nini katika mfumo wa bioponic?

• Udongo Food Web microorganisms kuvunja yabisi na kufanya jumla na micro-virutubisho zaidi inapatikana kwa mimea.

• Udongo Food Web microorganisms kutoa biocontrol na ugonjwa ukandamizaji, kuboresha kwa ujumla kupanda afya na

• Bakteria wanaoishi rhizosphere ya mizizi ya mimea huboresha michakato ya seli na tishu za mmea.

• Uchunguzi umegundua kwamba uharibifu wa mazao na microorganisms za fecal hazijaenea katika mifumo ya bioponic ikilinganishwa na udongo.

Utangulizi

Ikiwa kama mtumiaji, mkulima, mtunga sera, au mmiliki wa biashara, sisi sote tunafanya maamuzi yanayoathiri mahali na jinsi chakula chetu kinavyozalishwa.

Mfumo wetu wa chakula unabadilika haraka kutokana na kuungana kwa masuala makubwa ya kimataifa ikiwa ni pamoja na mabadiliko ya hali ya hewa; uharibifu wa mazingira; kupungua kwa maji; ukosefu wa usalama wa kiuchumi; matatizo ya afya kutokana na mlo duni na uchafuzi wa mazingira; na ukuaji wa haraka wa idadi ya watu na ukuaji wa miji.

Tunapounda mfumo wetu mpya wa chakula, kuzingatia moja muhimu ni kama tunahifadhi upatikanaji wa matunda na mboga mboga, hususan wale waliokua endelevu.

Lazima tuchunguze iwapo mbinu mpya za kukua kama vile aquaponics zinaweza kutoa matunda na mboga zilizopandwa kutokana na mbegu, na taratibu sawa za kibaiolojia zinazotumiwa na mimea tangu alfajiri ya wakati.

Aquaponics inachanganya kuimarisha utamaduni wa samaki na uzalishaji wa mimea ya hydroponic na hutoa mazao ambayo yanafaa mold ya mahitaji mengi ya walaji. Aquaponics ni njia endelevu ya kuzalisha samaki na mimea kwani inahifadhi rasilimali za maji, kurejesha utajiri wa maji wa maji, hupunguza matumizi ya viungio vya kemikali kwa samaki na mimea, na inaboresha viwango vya ukuaji wa mimea juu ya kilimo cha udongo.

Ingawa mienendo ni tofauti, uzalishaji wa aquaponic unategemea michakato sawa ya kibiolojia inayotumiwa na mimea katika kilimo cha udongo. Udongo afya ina kubwa sana, mazingira mbalimbali ya

microorganisms kwamba coexist katika uhusiano symbiotic na mimea. Vijiumbe kama vile bakteria, fungi, protozoa, nematodes, na vingine vinahusika na michakato mbalimbali muhimu kwa mimea kama vile utoaji wa virutubisho, ukandamizaji wa magonjwa, na udhibiti wa mazingira. Neno la hili ni Mtandao wa Chakula cha Udongo.

Licha ya ukosefu wa udongo, jamii tofauti ya microbial iko katika mifumo ya aquaponic. Karatasi hii ya Ukweli hutoa taarifa za utafiti kuhusu jinsi mifumo ya aquaponic inatumia Mtandao wa Chakula cha Udongo kuzalisha mazao ya kilimo bora zaidi.

Utafiti uliotajwa katika waraka huu unategemea mifumo ya aquaponic na aina za biolojia za mifumo ya hydroponic. The 2016 USDA Hydroponic na Aquaponic Task Force Ripoti inajulikana mifumo hii kama “bioponic”.

1. Je, Mtandao wa Chakula cha Udongo Unaishi wapi katika Mfumo wa Bioponic?

• Katika mifumo ya bioponic, microorganisms Food Web Udongo jumla kwenye nyuso imara kama mizizi, kuta za mizinga, mabomba, chembe floating, na hasa ndani ya “biofilter,” sehemu kwa madhumuni maalum ya makazi ya bakteria manufaa.

• Baadhi ya microorganisms inaweza excrete gel-kama dutu ambayo inaruhusu yao “floc” na kubaki kusimamishwa katika safu ya maji. Microorganisms kama vile Pseudomonas sp. na Bacillus sp. hutoa vitu vya polymeric vya ziada ambavyo vinaruhusu microbes kuunganisha pamoja ndani ya safu ya maji (Ripoti ya HP/AP).

• Kama katika udongo, mizizi katika mifumo ya bioponic ni hotspot ya shughuli microbial ².

• Mifumo ya Aquaponic ina niches ndogo ambayo inaruhusu bakteria kukua na kustawi katika maeneo ambayo hutofautiana kulingana na upatikanaji wa oksijeni, virutubisho, na vigezo vingine vya ukuaji. Niches ndogo zinaweza kuboresha ufanisi na utendaji wa bakteria fulani kwa kuwaruhusu kustawi katika mazingira maalum kwa vigezo vyao vya ukuaji bora ³.

• Tofauti kubwa katika jamii microbial zimepatikana katika recirculating mizinga ya mfumo wa aquaculture, filters yabisi, biofilters, na maji ya utamaduni anayewakilisha mazingira ya kipekee na tata. Jamii Microbial zitatofautiana na mfumo kwa mfumo kuonyesha aina mbalimbali za utamaduni wa samaki, vigezo ubora wa maji, kulisha, pH, au mambo mengine ⁴.

2. Jinsi kubwa na tofauti ni Mtandao wa Chakula cha Udongo katika Mfumo wa Bioponic?

• Uchunguzi umegundua kati ya vitengo 1,000,000 na 10,000,000 vya koloni kwa mililita (CFU/ml) ya bakteria na 10 hadi 1,000 CFU/ml ya fungi katika mifumo ya hydroponic ⁵. 10,000,000,000 CFU/gramu ya mizizi ilipatikana katika mifumo ya hydroponic ⁶.

• Uchunguzi unaonyesha kwamba mifumo ya bioponic ina kulinganishwa - kama si zaidi - wingi na utofauti wa microorganisms kama mbolea na udongo, kwa mtiririko huo ⁷.

• Bakteria, fungi, protozoa, na nematodes juu ya kuongezeka vyombo vya habari katika nyanya hydroponic ni juu ya ngazi inatarajiwa kuliko kupatikana katika kawaida udongo hai, kuashiria uwezo wa juu wa mzunguko virutubisho. Nutrient baiskeli na udongo Food Web viumbe ni hivyo ufanisi katika mifumo ya uzalishaji bioponic kwamba inaweza kuingiza 300 lbs ya nitrojeni kwa ekari (HP/AP Ripoti).

3. Je! Mtandao wa Chakula cha Udongo unafanya nini katika Mfumo wa Bioponic?

• Mtandao wa Chakula cha Udongo huzunguka virutubisho katika mifumo ya bioponic. Microbes hutoa enzymes ambazo hutenganisha suala la kikaboni, huchukua virutubisho vinavyopatikana, na hatimaye kufanya virutubisho hivi kupatikana kwa vijidudu vingine au mimea (Ripoti ya HP/AP).

• Microbes kusaidia katika chelating metali kuongeza matumizi ya virutubisho katika mizizi ya mimea (HP/AP Report).

• Mtandao wa Chakula cha Udongo hufanya biocontrol kwa kulinda mimea kutoka kwa vimelea. Kiwango kikubwa cha sampuli kutoka mizizi ya lettuce ya aquaponic ilipata matatizo ya bakteria yaliyohusishwa katika biocontrol ikiwa ni pamoja na Pseudomonas spp., Acidovorax spp., Sphingobium spp., au Flavobacterium spp. ⁸.

• Kupanda ukuaji kukuza rhizobacteria katika mifumo ya maji makao ishara mimea kujenga metabolites sekondari kama flavonoids na antioxidants nyingine ambayo kusaidia katika ukandamizaji wa ugonjwa wa mimea, nitrojeni kuwabainishia, udhibiti wa seli, na mali rangi ⁷.

• Microbes katika biofilters ya aquaponic hupatikana kufanya: nitrification; heterotrophic na auto trophic denitrification; kupunguza nitrati kwa amonia; na oxidation ya amonia ya anaerobic.

• Aquaponically mzima lettuce ina kiasi kikubwa chini mkusanyiko wa uharibifu na fecal microorganisms ikilinganishwa na lettuce mzima katika udongo ⁹.

Hitimisho

Aquaponics ni njia endelevu ya kuzalisha samaki na mimea kwani inahifadhi rasilimali za maji, kurejesha utajiri wa maji, hupunguza matumizi ya viungio vya kemikali kwa samaki na mimea, na inaboresha kiwango cha ukuaji wa mimea juu ya kilimo cha udongo.

Utafiti unaonyesha kwamba, kama katika udongo, mifumo ya bioponic inaajiri Mtandao wa Chakula cha Udongo kufanya kazi mbalimbali muhimu. Wadau wote wanaweza kufikiria mifumo ya bioponic ni chaguo bora kwa kutoa mazao ya afya, ya asili kwa idadi ya watu wanaoongezeka wenye athari ndogo ya mazingira.

wachangiaji

• • sambamba mwandishi: Brian Filipowich, Aquaponics Association Mkurugenzi wa Sera ya Umma
• Sydni Schramm na Josh Pyle, Wanafunzi wa Utafiti katika Cincinnati Hills Christian
• Kevin Savage na Gary Delanoy, Kitivo Cincinnati Hills Christian Academy
• Janelle Hager, Mshiriki Utafiti katika Chuo Kikuu cha Jimbo
• Eddie Beuerlein, Blue Mojo Farm, LLC

Nukuu

Nukuu