Mifumo ya Aquaponics Inatumia Wavu wa Chakula cha Ardhi Kukuza Mazao Afya

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

Muhtasari wa Utafiti

1. Wapi wavu wa chakula cha ardhi unaishi katika mfumo wa bioponic?

• Microbes hujikusanya kwenye uso wote ndani ya mfumo wa bioponic na kusimamishwa katika safu ya maji.

• Mizizi ni sehemu yenye shughuli nyingi za microbial katika mifumo ya bioponic na katika ardhi.

• Micro niches ndani ya mifumo hutoa hali bora kwa bakteria kukua.

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

2. Wavu wa chakula cha ardhi ni mkubwa na tofauti kiasi gani katika mfumo wa bioponic?

• Mifumo ya bioponic imegundulika kuwa na idadi na utofauti wa microorganisms unaofanana na ardhi, ikiwa si mkubwa zaidi.

• Utafiti wa Kundi la Kazi la Hydroponic na Aquaponic la USDA¹ kuhusu nyanya za hydroponic uligundua kuwa idadi ya bakteria, fangasi, protozoa, na nematodes katika mfumo ilikuwa juu ya viwango vinavyotarajiwa kupatikana katika ardhi ya kikaboni ya kawaida.

3. Wavu wa chakula cha ardhi unafanya nini katika mfumo wa bioponic?

• Microorganisms za Wavu wa Chakula cha Ardhi huvunja vitu ngumu na kufanya macro- na micro-nutrients kuwa rahisi kupatikana kwa mimea.

• Microorganisms za Wavu wa Chakula cha Ardhi hutoa udhibiti wa magonjwa na kuzuia magonjwa, kuboresha afya na ubora wa mimea kwa ujumla.

• Bakteria wanaoishi katika rhizosphere ya mizizi ya mimea huimarisha michakato ya seli na tishu za mimea.

• Utafiti umebaini kuwa uharibifu wa mazao na microorganisms za kinyesi ni wa chini katika mifumo ya bioponic ikilinganishwa na ardhi.

Utangulizi

Iwe kama mtumiaji, mkulima, mamuzi wa sera, au mmiliki wa biashara, sote tunafanya maamuzi yanayoathiri wapi na jinsi chakula chetu kinavyopatikana.

Mfumo wetu wa chakula unabadilika kwa kasi kutokana na kuungana kwa masuala makubwa ya kimataifa ikiwa ni pamoja na mabadiliko ya tabianchi; uharibifu wa mazingira; upungufu wa maji; ukosefu wa usalama wa kiuchumi; matatizo ya kiafya kutokana na lishe duni na uchafuzi; na ukuaji wa haraka wa idadi ya watu na urbanization.

Tunapounda mfumo wetu mpya wa chakula, jambo moja muhimu ni kama tutabaki na upatikanaji wa matunda na mboga za ubora wa juu, hasa zile zinazolimwa kwa njia endelevu.

Lazima tutathmini kama mbinu mpya za kilimo kama aquaponics zinaweza kutoa matunda na mboga safi zinazolimwa kutoka mbegu, kwa michakato ya kibaolojia ya ushirikiano ambayo imekuwa ikitumika na mimea tangu mwanzo wa wakati.

Aquaponics inachanganya utamaduni wa samaki unaozunguka na uzalishaji wa mimea ya hydroponic na inatoa mazao yanayokidhi mahitaji ya watumiaji wengi. Aquaponics ni njia endelevu ya kuzalisha samaki na mimea kwani inahifadhi rasilimali za maji, inarejesha maji yenye virutubisho kutoka kwa ufugaji wa samaki, inapunguza matumizi ya viongeza kemikali kwa samaki na mimea, na inaboresha viwango vya ukuaji wa mimea ikilinganishwa na kilimo cha msingi wa ardhi.

Ingawa mienendo ni tofauti, uzalishaji wa aquaponic unategemea michakato ile ile ya kibaolojia inayotumiwa na mimea katika kilimo cha msingi wa ardhi. Ardhi yenye afya ina mfumo mkubwa sana, tofauti wa

microorganisms ambao wanaishi kwa ushirikiano na mimea. Microorganisms kama bakteria, fangasi, protozoa, nematodes, na wengine wana jukumu muhimu katika michakato mbalimbali ya msingi kwa mimea kama vile utoaji wa virutubisho, kuzuia magonjwa, na udhibiti wa mazingira. Neno hili ni Wavu wa Chakula cha Ardhi.

Licha ya ukosefu wa ardhi, jamii hiyo hiyo tofauti ya microbial ipo katika mifumo ya aquaponic. Karatasi hii inatoa taarifa za utafiti kuhusu jinsi mifumo ya aquaponic inavyotumia Wavu wa Chakula cha Ardhi ili kuzalisha mazao ya kilimo ya ubora wa juu.

Utafiti uliozungumziwa katika hati hii unategemea mifumo ya aquaponic na aina za mfumo wa hydroponic zenye shughuli za kibaolojia. Ripoti ya Kundi la Kazi la Hydroponic na Aquaponic la USDA ya mwaka 2016 ilirejelea mifumo hii kama “bioponic”.

1. Wapi Wavu wa Chakula cha Ardhi Unaishi Katika Mfumo wa Bioponic?

• Katika mifumo ya bioponic, microorganisms za Wavu wa Chakula cha Ardhi hujikusanya kwenye uso thabiti kama mizizi, kuta za tanki, mabomba, chembe zinazofloat, na hasa ndani ya “biofilter,” kipengele maalum kwa ajili ya kuhifadhi bakteria wenye manufaa.

• Microorganisms fulani zinaweza kutoa dutu kama gel inayowaruhusu “floc” na kubaki wakiwa wamesimamishwa katika safu ya maji. Microorganisms kama Pseudomonas sp. na Bacillus sp. hutoa vitu vya polymeric vya nje vinavyowaruhusu microbes kuungana pamoja ndani ya safu ya maji (Ripoti ya HP/AP).

• Kama ilivyo katika ardhi, mizizi katika mifumo ya bioponic ni sehemu yenye shughuli nyingi za microbial².

• Mifumo ya aquaponic ina micro niches zinazowaruhusu bakteria kukua na kustawi katika maeneo yanayofautiana kulingana na upatikanaji wa oksijeni, virutubisho, na vigezo vingine vya ukuaji. Micro niches zinaweza kuboresha ufanisi na utendaji wa bakteria fulani kwa kuwapa mazingira maalum kwa vigezo vyao vya ukuaji³.

• Tofauti kubwa katika jamii za microbial zimegundulika katika tanki za mifumo ya ufugaji wa samaki zinazozunguka, filters za vitu ngumu, biofilters, na maji ya utamaduni yanayowrepresent mazingira ya kipekee na magumu. Jamii za microbial zitakuwa tofauti kutoka mfumo mmoja hadi mwingine zikionyesha aina tofauti za samaki, vigezo vya ubora wa maji, chakula, pH, au mambo mengine⁴.

2. Wavu wa Chakula cha Ardhi ni Mkubwa na Tofauti Kiasi Gani Katika Mfumo wa Bioponic?

• Utafiti umebaini kati ya 1,000,000 na 10,000,000 colony-forming units kwa millilita (cfu/ml) za bakteria na 10 hadi 1,000 cfu/ml za fangasi katika mifumo ya hydroponic⁵. 10,000,000,000 cfu/gram ya mizizi zimepatikana katika mifumo ya hydroponic⁶.

• Utafiti unaonyesha kuwa mifumo ya bioponic ina idadi na utofauti wa microorganisms unaofanana - ikiwa si mkubwa zaidi - na komposti na ardhi, mtawalia⁷.

• Bakteria, fangasi, protozoa, na nematodes kwenye vyombo vya kukua katika nyanya za hydroponic ni juu ya viwango vinavyotarajiwa kuliko vinavyopatikana katika ardhi ya kikaboni ya kawaida, ikionyesha uwezo mkubwa wa kuzungusha virutubisho. Uzungushaji wa virutubisho na microorganisms za Wavu wa Chakula cha Ardhi ni mzuri sana katika mifumo ya uzalishaji wa bioponic kiasi kwamba inaweza kuunganisha pauni 300 za nitrojeni kwa ekari (Ripoti ya HP/AP).

3. Wavu wa Chakula cha Ardhi Unafanya Nini Katika Mfumo wa Bioponic?

• Wavu wa Chakula cha Ardhi unazungusha virutubisho kwa ufanisi katika mifumo ya bioponic. Microbes huzalisha enzymes zinazovunja vitu vya kikaboni vinavyofloat, kuchukua virutubisho vilivyopo, na hatimaye kufanya virutubisho hivi kupatikana kwa microbes wengine au kwa mimea (Ripoti ya HP/AP).

• Microbes husaidia katika kuunganisha metali ili kuongeza upokeaji wa virutubisho kwenye mizizi ya mimea (Ripoti ya HP/AP).

• Wavu wa Chakula cha Ardhi unafanya udhibiti wa magonjwa kwa kulinda mimea kutokana na pathogens. Sehemu kubwa ya sampuli kutoka mizizi ya lettuce ya aquaponic iligundua aina za bakteria zinazohusishwa na udhibiti wa magonjwa ikiwa ni pamoja na Pseudomonas spp., Acidovorax spp., Sphingobium spp., au Flavobacterium spp.⁸.

• Bakteria za rhizobacteria zinazohamasisha ukuaji wa mimea katika mifumo ya maji zinawasilisha ishara kwa mimea kuunda metabolite za pili kama flavonoids na antioxidants nyingine zinazosaidia katika kuzuia magonjwa ya mimea, kufunga nitrojeni, kudhibiti seli, na mali za rangi⁷.

• Microbes katika biofilters za aquaponic zimegundulika kufanya: nitrification; heterotrophic na auto trophic denitrification; kupunguza nitrate kuwa ammonia; na oxidation ya ammonium bila oksijeni.

• Lettuce inayolimwa kwa aquaponics ina kiwango cha chini sana cha microorganisms za uharibifu na kinyesi ikilinganishwa na lettuce inayolimwa katika ardhi⁹.

Hitimisho

Aquaponics ni njia endelevu ya kuzalisha samaki na mimea kwani inahifadhi rasilimali za maji, inarejesha maji yenye virutubisho kutoka kwa ufugaji wa samaki, inapunguza matumizi ya viongeza kemikali kwa samaki na mimea, na inaboresha kiwango cha ukuaji wa mimea ikilinganishwa na kilimo cha msingi wa ardhi.

Utafiti unaonyesha kuwa, kama ilivyo katika ardhi, mifumo ya bioponic inatumia Wavu wa Chakula cha Ardhi ili kutekeleza kazi mbalimbali muhimu. Wadau wote wanaweza kuzingatia mifumo ya bioponic kama chaguo bora la kutoa mazao ya afya na ya asili kwa idadi inayokua kwa athari ndogo kwa mazingira.

Wanaochangia

• *Mwandishi anayehusiana: Brian Filipowich, Mkurugenzi wa Sera ya Umma wa Chama cha Aquaponics
• Sydni Schramm na Josh Pyle, Wanafunzi wa Utafiti katika Shule ya Kikristo ya Cincinnati Hills
• Kevin Savage na Gary Delanoy, Waalimu katika Shule ya Kikristo ya Cincinnati Hills
• Janelle Hager, Mshirika wa Utafiti katika Chuo Kikuu cha Jimbo la Kentucky
• Eddie Beuerlein, Blue Mojo Farm, LLC

Citations

Citations