7.8 Masuala ya Mipango na Usimamizi wa Mfumo

Pamoja aquaponics inategemea virutubisho zinazotolewa kutoka vitengo samaki, ama kibiashara kubwa RAS au mizinga kujaa katika hali ya kina katika shughuli ndogo. Uzito wa samaki katika mwisho mara nyingi ni kuhusu kilo 15—20/msup3/sup (tilapia, carp), lakini uzalishaji mkubwa wa samaki wa Afrika unaweza kuwa wa juu hadi kilo 50/msup3/sup. Vile tofauti kuhifadhi msongamano kuwa na ushawishi mkubwa juu ya fluxes madini na upatikanaji virutubisho kwa ajili ya mimea, mahitaji ya kudhibiti ubora wa maji na marekebisho kama vile mazoea sahihi usimamizi.

Mchakato wa ubora wa maji kwa heshima na viwango vya virutubisho unategemea hasa muundo wa malisho na viwango vya mauzo ya samaki. Tofauti kati ya pembejeo ya kulisha na virutubisho vya kulisha, kuingiza ndani ya samaki au kupotea kupitia matengenezo ya mfumo, ni sawa na uwezo mkubwa wa virutubisho vya mimea inapatikana kutoka kwa maji. Kama ilivyoelezwa hapo juu, viwango vya virutubisho vinapaswa kubadilishwa kwa viwango, vinavyowezesha mimea kukua kwa ufanisi. Hata hivyo, si aina zote za samaki zinaweza kuhimili hali hiyo. Kwa hiyo, aina ya samaki yenye nguvu kama vile samaki wa Afrika, Tilapia au carp hupendekezwa wagombea wa aquaponic. Katika Chuo Kikuu cha Rostock, samaki nzima na chakula chake cha kawaida kama maadili ya pato na pembejeo zilichambuliwa kutambua viwango vya mauzo ya macronutrients N, P, K, Ca, Mg na S na micronutrients Fe, Mn, Mo, Cu, Zn na Se. Isipokuwa P, zaidi ya 50% ya virutubisho vya kulisha vinavyotolewa kwa samaki hazihifadhiwa katika mwili wake na inaweza kuchukuliwa kuwa uwezekano wa kupatikana kama virutubisho vya mimea (Strauch et al. 2018; Kielelezo 7.12). Hata hivyo, virutubisho hivi havikusambazwa sawa ndani ya mchakato wa maji na sediments. Hasa macronutrients (N, P, K) hujilimbikiza katika mchakato maji na pia ndani ya sehemu imara wakati micronutrients, kama vile chuma, hupotea katika sehemu imara iliyotengwa na clarifier. Kielelezo 7.13 inaonyesha pato virutubisho kwa clarifier kusafisha baada ya siku 6 ya sludge ukusanyaji katika kubwa Afrika catfish RAS. Uwiano wa virutubisho muhimu vya mimea ambazo zimefungwa katika yabisi kuhusiana na kiasi husika ambacho huonekana kufutwa ni muhimu: N = 48%, P = 61%, K = 10%, Ca = 48%, Mg = 16%, S = 11%, Fe = 99%, Mn = 86%, Mo = 100%, Zn = 48% na Cu = 55%.

Kielelezo 7.12 virutubisho isiyotumika katika ufugaji wa samaki wa Afrika ambayo yanaweza kupatikana kwa uzalishaji wa mimea ya maji (data ya awali)

Kielelezo 7.13 Usambazaji wa macro- na micronutrients ndani ya mchakato wa maji na yabisi. (Takwimu kutoka Strauch et al. (2018))

Moja muhimu ya usimamizi sababu ni upatikanaji wa oksijeni ndani ya mfumo, ambayo ni muhimu kuweka mkusanyiko wa kupanda inapatikana nitrati katika mchakato wa maji ya juu. Clarifiers ya kawaida ambayo hutumiwa katika RAS nyingi huondoa taka imara ya kaboni kutoka kwa recirculation lakini itawaacha kuwasiliana na mchakato wa maji mpaka muda wa kusafisha wa tank ya mchanga. Wakati huu, suala la kikaboni la kaboni linatumiwa kama chanzo cha nishati kwa kuharibu bakteria, uhasibu kwa hasara kubwa za nitrate. Ni outgasses kama nitrojeni katika anga na ni kupotea. Chini ya hali kubwa ya uzalishaji, kiasi kikubwa cha sludge kikaboni kitajilimbikiza ndani ya mizinga ya mchanga, na matokeo ya matengenezo, badala ya maji safi na hatimaye kwa utungaji wa virutubisho ndani ya mchakato wa maji. Kielelezo 7.14 unaeleza viwango virutubisho katika mizinga kufanya ya Afrika catfish RAS chini ya tatu tofauti kuhifadhi msongamano (kina: 35 samaki/tank, nusu kubwa: 70 samaki/tank, kubwa: 140 samaki/tank). Ya juu ya wiani wa kuhifadhi na chini ya maudhui ya oksijeni ndani ya mfumo, chini ni mmea unaopatikana nitrati kwa kilo kulisha ndani ya mfumo.

Kielelezo 7.14 N-bajeti kwa kilo kulisha na kiwango cha oksijeni katika ufugaji wa samaki wa Afrika chini ya densities tatu tofauti kuhifadhi (data ya awali)

Kwa ujumla, kwa kuongeza kiwango cha samaki, upatikanaji wa oksijeni ndani ya mfumo hupungua kwa sababu ya matumizi ya oksijeni na digestion ya aerobic sludge ndani ya ufafanuzi na mifumo ndogo ya hydroponic. Viwango vya oksijeni vinaweza kudumishwa katika viwango vya juu, lakini hii inahitaji uwekezaji wa ziada kwa ufuatiliaji na udhibiti wa oksijeni. Suala hili ni la umuhimu mkubwa kwa aquaponics pamoja, tangu mwanzo wa awamu ya mipango ya mifumo kwa sababu matukio tofauti ni maamuzi kwa ajili ya uzalishaji wa samaki iliyopangwa, ubora wa mchakato wa maji kwa vitengo vya uzalishaji wa mimea, na hivyo kwa uchumi endelevu. Wakuu wanne wa mifumo ya uzalishaji wa aquaponic pamoja na matokeo ya usimamizi katika suala la kubuni mfumo, taratibu za matengenezo na upatikanaji wa virutubisho kwa ukuaji wa mimea, na mabadiliko kati yao, yanaweza kuelezwa kama ifuatavyo:

• Kina uzalishaji, oksijeni resilient samaki (kwa mfano tilapia, carp), hakuna kudhibiti oksijeni, Osub2/sub juu 6 mg/L, kidogo matumizi ya maji na viwango vya juu virutubisho, uwekezaji ndogo, chini BOD, high nitrate kwa kilo kulisha.

• Intensive uzalishaji, oksijeni resilient samaki (kwa mfano catfish African), hakuna kudhibiti oksijeni, OSub2/sub chini 6 mg/L, matumizi ya juu ya maji, uwekezaji kati, high BOD, nitrate chini kwa kulisha kilo, viwango vya juu virutubisho.

• Kina uzalishaji, oksijeni wanadai samaki (kwa mfano Trout), kudhibiti oksijeni, OSub2/subb juu 6—8 mg/L, high matumizi ya maji, uwekezaji kati, chini BOD, high nitrate kwa kulisha kilo, viwango vya chini virutubisho.

• Intensive uzalishaji, oksijeni wanadai samaki (kwa mfano Trout, pikeperch), kudhibiti oksijeni, OSub2/sub juu 6—8 mg/L, matumizi ya juu ya maji, uwekezaji high, chini BOD, nitrate kati kwa kilo kulisha.

Mbali na wiani wa kuhifadhi na kiasi cha wastani cha oksijeni ndani ya mfumo, utawala wa uzalishaji wa mimea, i.e. kilimo cha kundi au kilimo kikubwa, kina matokeo kwa mmea unaopatikana virutubisho ndani ya maji ya mchakato (Palm et al. 2019). Hii ni kesi hasa kwa samaki kukua kwa kasi, ambapo ongezeko la kulisha wakati wa mzunguko wa uzalishaji inaweza kuwa ya haraka sana kwamba kuna haja ya kuwa na kiwango cha juu cha ubadilishaji wa maji na hivyo dilution ya virutubisho inaweza kuongezeka, na matokeo kwa utungaji wa virutubisho na usimamizi.

Michakato sawa ya oxic au anoxic ambayo hutokea katika RAS kama sehemu ya mfumo wa aquaponic pamoja pia hutokea ndani ya mifumo ya hydroponic. Kwa hiyo, upatikanaji wa oksijeni na uwezekano wa aeration ya maji ya mimea inaweza kuwa muhimu ili kuongeza ubora wa maji kwa ukuaji mzuri wa mimea. Oksijeni inaruhusu bakteria ya heterotropiki kubadili virutubisho vilivyofungwa kikaboni kwa awamu iliyoyeyushwa (yaani nitrojeni ya protini kuwa amonia) na bakteria ya nitrifying kubadilisha amonia kuwa nitrati. Upatikanaji wa oksijeni ndani ya maji pia hupunguza kimetaboliki ya microbial ya anoxic (yaani nitrati na/au bakteria ya kupunguza sulfati, Comeau 2008), taratibu ambazo zinaweza kuwa na athari kubwa juu ya kupunguza viwango vya virutubisho. Aeration ya mizizi pia ina faida kwamba maji na virutubisho hupelekwa kwenye uso wa mizizi, na kwamba chembe zinazokaa juu ya uso wa mizizi huondolewa (Somerville et al. 2014).