6.1 Utangulizi

Kubadilisha maji katika sehemu ya ufugaji wa maji ya mfumo wa aquaponics ina chembechembe na kufutwa kikaboni (POM, DOM) ambayo huingia kwenye mfumo hasa kupitia kulisha samaki; sehemu ya malisho ambayo haitaliwa au imetaboli na samaki inabakia kama taka katika mfumo wa recirculating wa majini (RAS) maji , ama katika fomu iliyoharibiwa (kwa mfano amonia) au kama suspended au makazi yabisi (k.m. sludge). Mara baada ya wengi wa sludge kuondolewa kwa kujitenga kwa mitambo, suala la kikaboni lililobaki linapaswa kuondolewa kwenye mfumo wa RAS. Michakato hiyo hutegemea microbiota katika biofilters mbalimbali ili kudumisha ubora wa maji kwa samaki na kubadili taka inorganic/kikaboni kuwa aina ya virutubisho bioavailable kwa mimea. Jamii za microbial katika mfumo wa aquaponics ni pamoja na bakteria, archaea, fungi, virusi na protisti katika makanisa ambayo hubadilika katika utungaji kulingana na mtiririko wa virutubisho na mabadiliko katika hali ya mazingira kama vile pH, mwanga na oksijeni. Jamii za microbial zina jukumu kubwa katika mchakato wa denitrification na madini (angalia [Chap. 10](/jamiii/makala/sura ya 10-aerobi-na-anaerobic matibabu-kwa-aquaponic-sludge-kupunguza-na-mineralisation)) na hivyo kuwa na majukumu muhimu katika uzalishaji wa jumla wa mfumo, ikiwa ni pamoja na samaki ustawi na afya ya mimea.

Changamoto ndani ya mfumo wowote wa aquaponics ni kudhibiti pembejeo — maji, vidole, malisho, mimea — na microbiota yao inayohusishwa ili kuongeza faida za viumbehai na kuvunjika kwake kuwa aina za bioavailable kwa viumbe vinavyolengwa. Kutokana na kwamba vigezo bora vya ukuaji wa mazingira na virutubisho vinatofautiana kwa samaki na mimea (angalia [Chap. 8](/jamiii/makala/sura ya 8-decoupled-aquaponics-mifumo), mifumo mbalimbali ya kujitenga na aeration, na biofilters zenye makanisa husika ya microbial, lazima iwepo katika pointi za kimkakati katika usambazaji wa maji ili kusaidia kudumisha viwango vya virutubisho, pH na kufutwa oksijeni (DO) ngazi ndani ya safu ya taka kwa ajili ya wote lengo samaki na aina ya mimea. Hakika, vigezo ubora wa maji, ikiwa ni pamoja na joto, DO, conductivity umeme, redox uwezo, viwango vya madini, dioksidi kaboni, taa, kulisha na mtiririko viwango, wote kuathiri tabia na muundo wa jamii microbial ndani ya mfumo wa aquaponics (Junge et al. 2017). Katika suala hili, ni muhimu kuboresha kuanzisha na uendeshaji ili kila kitengo kinachangia kiasi cha kutosha cha aina bioavailable ya virutubisho kwa mrithi wake, badala ya kuwezesha kuenea kwa vimelea au microbes zinazofaa ambazo zinaweza hutumia wingi wa macronutrients zinazohitajika chini ya mto.

Mbinu mbalimbali za uchambuzi wa jamii za microbial zinaweza kutoa taarifa muhimu kuhusu mabadiliko katika muundo wa jamii na kazi baada ya muda katika mazungumzo tofauti ya aquaponic. Kwa kuunganisha mabadiliko haya na bioavailability ya virutubisho na vigezo vya uendeshaji, inawezekana kupunguza zaidi au chini ya uzalishaji wa virutubisho muhimu au uzalishaji wa bidhaa za noxious. Kwa mfano, kuongeza ahueni ya virutubisho manufaa kupanda kutokana na taka hai jambo katika sehemu ya samaki inategemea hasa juu ya uwezo wa microbiota kuwezesha kuvunjika kwa virutubisho ndani ya mfululizo wa biofilters na sludge digesters, ambaye utendaji ni msingi mbalimbali ya vigezo uendeshaji kama vile viwango vya mtiririko, makazi wakati na pH (Van Rijn 2013). Kwa kuwa si wote aquaponics mfumo ni pamoja na sludge digesters, sisi kushughulikia suala hili kwa undani zaidi katika nusu ya mwisho ya tathmini hii wakati akimaanisha msomaji kwa Chap. 3 kwa maelezo zaidi juu ya mbinu imara kujitenga na Chaps. [7](/ jamiii/makala/sura ya 7-coupled-aquaponics-systems) na 8 kwa ajili ya majadiliano juu ya pamoja vs decoupled aquaponics mfumo. Kama tunaona hapa tu kufutwa na kusimamishwa chembechembe katika maji (na si sludge), mfumo wote aquaponics kuajiri mbalimbali ya biofilters mbalimbali kwamba nje microorganisms masharti jambo hai kupitia filter na kutoa substrate sahihi na eneo la kutosha kwa ajili ya attachment microbial na malezi ya biofilms. Uharibifu wa suala hili la kikaboni hutoa nishati kwa jamii za microbial, ambayo kwa upande hutoa macronutrients (kwa mfano nitrate, orthophosphate) na micronutrients (kwa mfano chuma, zinki, shaba) kurudi kwenye mfumo katika fomu zinazotumika (Blancheton et al. 2013; Schreier et al. 2010; Vilbergsson et al. 2016a).

Kuna utafiti mkubwa wa kilimo juu ya jukumu la microbiota katika mizizi ya mimea, ukuaji na afya. Preponderance ya utafiti huu inalenga katika mifumo ya udongo; hata hivyo, utafiti juu ya hydroponics pia umeongezeka katika miaka ya hivi karibuni (Bartelme et al. 2018). Microbiota katika ufugaji wa maji pia wamekuwa sawa na sifa, ambapo jukumu la microbes katika afya ya samaki na digestion imepokea tahadhari kubwa kama watafiti jaribio bora tabia ya jukumu la afya ya utumbo juu ya assimilation madini. Kutokana na umuhimu wa biofiltration katika mifumo ya RAS, bakteria zinazohusika katika mchakato wa nitrification kwa RAS pia zimejifunza vizuri na hivyo hazitashughulikiwa hapa (tazama Chaps. [10](./10-aerobi-na-anaerobic matibabu-kwa-aquaponic-sludge-reduction-na-mineralisation.md) na [12](/jamii /makala/sura-12-aquaponics-alternative-na-mbinu)). Hata hivyo, kumekuwa kulinganisha mdogo utafiti juu ya microbes katika mfumo wa aquaponics, hasa mwingiliano muhimu ya microbiota miongoni mwa compartments mbalimbali ya mfumo. Ukosefu huu wa utafiti kwa sasa mipaka wigo na uzalishaji wa mifumo hiyo, ambapo kuna uwezo mkubwa kwa ajili ya kukuza na kabla na probiotics, pamoja na fursa nyingine za kuboresha afya ya mfumo wa aquaponics kupitia uelewa bora, na hivyo uwezo bora wa kudhibiti, kubwa seti ya microbiota uncharacteried yanayoathiri mfumo wa afya na utendaji.

Kwa hivyo, sura hii inalenga hasa katika masomo ya hivi karibuni ambayo yanaonyesha jinsi na wapi jamii za microbial huamua tija ndani ya vyumba, huku pia ikionyesha idadi ndogo ya tafiti zinazounganisha jamii hizo za microbial na ushirikiano kati ya vipengele na mfumo wa jumla tija. Tunajaribu kutambua mapungufu ambapo ujuzi zaidi kuhusu jamii za microbial unaweza kukabiliana na changamoto za uendeshaji na kutoa ufahamu muhimu wa kuimarisha ufanisi na kuegemea.