Aqu @teach: Ugavi wa madini katika aquaponics

Utungaji wa kemikali wa mfumo wa maji katika aquaponics ni ngumu sana. Mbali na safu kubwa ya ions kufutwa, ina vitu hai kutokana na kutolewa kwa bidhaa za kimetaboliki samaki na kulisha digestion, pamoja na vitu excreted na mimea. Dutu hizi kwa kiasi kikubwa haijulikani, na mwingiliano wao unaweza kuathiri zaidi kemikali na pH ya ufumbuzi wa virutubisho vya aquaponic. Yote hii inaweza kutumia mara nyingi, lakini hasa haijulikani, athari juu ya matumizi ya virutubisho na mimea, juu ya afya ya samaki, na shughuli za microbial.

Virutubisho huingia mfumo wa aquaponic kupitia maji yaliyoongezwa na samaki (Schmautz et al. 2016). Kwa upande wa utungaji wa msingi, kulisha samaki ina kuhusu 7.5% nitrojeni, 1.3% fosforasi na 46% kaboni (Schmautz, data isiyochapishwa). Kwa upande wa misombo ya kikaboni, chakula cha samaki kina protini (samaki au mimea ya msingi), mafuta (mafuta ya samaki, mafuta ya mimea) na wanga ([Boyd 2015). Herbivorous samaki (kama Tilapia) haja tu kuhusu 25% protini katika malisho yao, ikilinganishwa na samaki carnivorous ambayo yanahitaji karibu 55% protini (Boyd 2015). Wote wa samaki na soya hauna endelevu (kwa sababu tofauti), kwa hiyo kuna utafiti mkali kuelekea kutafuta nafasi zinazofaa za samaki na vyakula vya mimea (Boyd 2015; Davidson et al. 2013; Tacon & Metian 2008).

Ikiwa uwiano wa kulisha umehesabiwa kwa usahihi, vyakula vyote vilivyoongezwa kwenye mfumo huliwa, na tu chochote ambacho haitumiwi kwa ukuaji na kimetaboliki ni excreted (Mchoro 11). Uwiano wa virutubisho vilivyotengwa pia hutegemea ubora na digestibility ya chakula (Buzby & Lin 2014). Uharibifu wa kulisha samaki, ukubwa wa nyasi, na uwiano wa kutulia ni muhimu sana kwa uendeshaji wa mfumo (Yavuzcan Yildiz et al. 2017). Kwa hiyo, muundo wa virutubisho wa maji ya mfumo wa maji, kutokana na ubora wa maji yaliyoongezwa, chakula cha samaki kilichoongezwa, na athari zote za kimetaboliki katika mfumo, ni ngumu sana na sio sawa na mahitaji ya mimea. Hata hivyo, ustawi wa samaki unapaswa kuwa wa wasiwasi kuu, na kulisha samaki lazima kuchaguliwa ili kufaa aina ya samaki katika kila hatua ya maendeleo. Upatikanaji wa virutubisho ambayo inaweza kufanana na mimea inapaswa kudhibitiwa katika hatua ya pili.

#

Kielelezo 11: Mtiririko wa mazingira wa nitrojeni na fosforasi (katika%) kwa (a) uzalishaji wa ngome ya Nile Tilapia (baada ya Montanhini Neto & Ostrensky 2015); (b) uzalishaji wa RAS (data kutoka Strauch et al. 2018). ‘Haijaelezewa’ inaashiria sehemu ya N na P ambayo haikuweza kuhusishwa na kategoria yoyote

Takwimu katika Jedwali la 10 zinaonyesha kuwa virutubisho vingi vya mimea, lakini hasa P na Fe, vilikuwa katika viwango vya chini sana katika mfumo wa uchunguzi wa aquaponic ikilinganishwa na ufumbuzi wa kiwango cha hydroponic. Hii inaonekana kuwa hali ya kawaida katika operesheni ya aquaponic; hata hivyo, viwango vya ukuaji wa mazao ya aquaponic ni hata hivyo katika hali nyingi za kuridhisha (Schmautz, data isiyochapishwa). Hebu tuangalie kwa karibu jambo hili.

Kwa bahati mbaya, tafsiri ya data hizi ni ngumu sana. Sababu ni kwamba hivi karibuni katika lishe ya mimea karibu karne mbili za ‘sheria ya Liebbig ‘(ukuaji wa mimea unadhibitiwa na rasilimali mbaya zaidi) imesimamiwa na mifano ngumu ya hisabati inayochukua ushirikiano kati ya vipengele vya virutubisho vya mtu binafsi, misombo, na ions katika akaunti (Baxter 2015). Njia hizi haziruhusu tathmini rahisi ya madhara ya mabadiliko katika viwango vya virutubisho katika mfumo wa hydroponic au aquaponic. Pia, tunapaswa kukumbuka kwamba uundaji kamili wa mahitaji ya lishe kwa mazao fulani haipo. Mahitaji ya lishe hutofautiana na aina mbalimbali, hatua ya mzunguko wa maisha, urefu wa siku, na hali ya hewa (Bittszansky et al. 2016; Resh 2013; Sonneveld & Voogt 2009).

Kwa ujumla, kwa ukuaji mzuri wa mimea katikahydroponics, mkusanyiko wa nitrojeni unapaswa kukaa juu ya 165 mg/l N, fosforasi juu ya 50 mg/l, na potasiamu juu 210 mg/l (Resh 2013). Katika aquaponics, viwango vya juu vile ni vigumu kufikia kwa mambo kadhaa muhimu kwa sababu ya sababu tatu:

1. Ya juu ya viwango katika maji, juu ni kupoteza virutubisho kwa njia ya kubadilishana maji au sludge. Hata hivyo, hata katika mfumo wa kufungwa, kiwango fulani cha kubadilishana maji kinahitajika, ili kulipa fidia kwa hasara za evapotranspiration na kupunguza mkusanyiko wa vipengele visivyohitajika.

2. Pamoja na mkusanyiko ulioinuliwa wa virutubisho ndani ya maji, vipengele kama chumvi au sumu hujilimbikiza katika mfumo pia.

3. Phosphorus humenyuka na kalsiamu ikiwa hii iko katika viwango vya juu na hupanda kama phosphate ya kalsiamu.

Mimea inayokua katika compartment ya hydroponic ina mahitaji maalum ambayo hutegemea aina ya mimea na hatua ya ukuaji (Resh 2013). Virutubisho vinaweza kuongezewa ama kupitia mfumo wa maji (Schmautz et al. 2016) au kupitia maombi ya majani (Roosta & Hamidpour 2011).

Jedwali 10: Kulinganisha viwango vya virutubisho katika suluhisho la kawaida la hydroponic na katika maji kutoka kwenye mfumo wa maji uliofungwa (Schmautz, data isiyochapishwa)

Kwa kawaida, pamoja na viwango sahihi vya kuhifadhi samaki viwango vya nitrojeni (N, kama nitrati) ** vinatosha kwa ukuaji mzuri wa mimea, ambapo viwango vya virutubisho vingine kadhaa, husuachuma (Fe), fosforasi (P), potasiamu (K) na magnesiamu (Mg) ** kwa ujumla haitoshi kwa ukuaji wa mimea ya juu. Kama inavyoonekana katika meza, micronutrients nyingine inaweza kuwa kikwazo pia. Katika aquaponic, ni muhimu sana kufuatilia pH, kwa sababu katika pH juu 7 virutubisho kadhaa (angalia Kielelezo 10) inaweza precipitate kutoka maji na kuwa hivyo hazipatikani kwa mimea.

**Potassium (K) ** si lazima kwa samaki ambayo inaongoza kwa chini potassium utungaji wa kulisha samaki na hata ngazi ya chini ya potassium inapatikana kwa mimea (Seawright et al. 1998). Ili kusambaza potasiamu, buffer ya KOH pH hutumiwa mara nyingi, kama pH mara nyingi hupungua katika aquaponics kutokana na nitrification (Graber & Junge 2009). Hii ina faida iliyoongezwa ya kuongeza viwango vya potasiamu, ingawa inaweza kuwa sumu kwa samaki. Thamani ya LC50 ya sumu kali ya samaki iliripotiwa kuwa katika utaratibu wa 80 mg/l. mifumo ya aquaponic kupandwa na nyanya, potassium kusanyiko hasa katika matunda (Schmautz et al. 2016).

**Iron (Fe) ** pia mara nyingi ni sababu ndogo katika aquaponics, kwa hiyo inaweza kuongezwa kama kipimo cha kuzuia kabla ya upungufu kuwa dhahiri. Viwango vya juu vya chuma havitadhuru mfumo wa aquaponic, ingawa inaweza kutoa rangi nyekundu kidogo kwenye maji. Ili kuhakikisha matumizi rahisi na mimea, chuma lazima kuongezwa kama chuma chelated, vinginevyo inajulikana kama chuma sequestered. Kuna aina tofauti za chelates za chuma: Fe-edta, Fe-DTPA, na Fe-eddha. Chuma kinaweza kuongezwa kwenye mfumo wa maji (kwa mfano 2 mg L^-1 mara moja kila baada ya wiki mbili) au kunyunyiziwa moja kwa moja kwenye majani (maombi ya majani) ya 0.5 g L^-1 ) (Roosta & Hamidpour 2011).

Chanzo kikuu cha **calcium (Ca), magnesiamu (Mg), ** na **sulphur (S) ** ni maji ya bomba, ambayo inawezesha kunyonya kwa mimea kama virutubisho tayari vinapatikana (Delaide et al. 2017). Hata hivyo, mambo haya mara nyingi katika viwango vya chini katika mifumo ya aquaponic (Graber & Junge 2009; Seawright et al. 1998, Schmautz, data isiyochapishwa). Hasa Ca mara nyingi ni sababu ndogo katika aquaponics, kama inaweza tu kusafirishwa kwa njia ya kazi xylem transpiration. Wakati hali ni baridi mno, kalsiamu inaweza kupatikana lakini imefungwa nje kwa sababu mimea haipatikani. Kuongezeka kwa mtiririko wa hewa na matundu au mashabiki wanaweza kuzuia tatizo hili. Vinginevyo, calcium carbonate (CaCO₃) au hidroksidi ya kalsiamu (Ca (OH)₂) inapaswa kuongezewa.

**Zinki (Zn) ** hutumiwa kama sehemu ya mchakato wa galvanisation wa sehemu fulani za chuma, ambazo zinaweza kutumika katika ujenzi wa AP (mizinga ya samaki, bolts nk), na hupatikana katika taka za samaki. Wakati upungufu wa zinki ni nadra, sumu ya zinki inaweza kusababisha tatizo katika aquaponics, kwa sababu wakati mimea inaweza kuvumilia ziada, samaki hawawezi. Ngazi za zinki zihifadhiwe kati ya 0.03 - 0.05 mg/l. samaki wengi itakuwa alisisitiza katika 0.1 kwa 1 mg/l, na kuanza kufa saa 4-8 mg/l. njia bora ya kuweka viwango vya zinki ndani mbalimbali madhara ni kuepuka vifaa vya mabati (Storey 2018). Hata hivyo, katika baadhi ya mifumo upungufu zinki yanaweza kutokea. Upungufu wa zinki unaweza kupunguzwa na matumizi ya majani ya zinki za chelated (Treadwell et al. 2010).

Swali hili linatokea kama ni muhimu na yenye ufanisi kuongeza virutubisho kwenye mifumo ya aquaponic (Nozzi et al. 2018). Imepatikana kuwa mfumo umejaa samaki wa kutosha, na pH iko ndani ya kiwango sahihi si lazima kuongeza virutubisho kwa mimea yenye mzunguko mfupi ambao hauzalishi matunda (k.mf. wiki za majani kama vile lettuce, Nozzi et al. 2018). Kwa upande mwingine, mboga za matunda (k.m. nyanya, mbilingani) zinahitaji nyongeza ya virutubisho. Kiasi cha mbolea zinazohitajika za madini zinaweza kuhesabu kwa kutumia programu ya HydroBuddy (Fernandez 2016) (Angalia pia zoezi katika Module 6). Mbali na uzoefu wetu katika kuongezea virutubisho vya madini, katika siku zijazo zinazopatikana mbolea za hydroponic za kikaboni zinapaswa kupimwa ili kufafanua ambazo hazidhuru maisha ya samaki. Hivi karibuni, matibabu ya sludge ya samaki katika digester, na kuanzishwa tena kwa digestate hii katika mfumo wa maji, imependekezwa kuongeza usambazaji wa virutubisho kwa mimea (Goddek et al. 2016). Faida nyingine inayowezekana ya kusambaza mfumo wa aquaponic na kikaboni, badala ya madini, virutubisho inaweza kuwa na athari nzuri kwa idadi ya microbial.

*Hakimiliki © Washirika wa Mradi wa Aqu @teach. Aqu @teach ni Ushirikiano wa Kimkakati wa Erasmus+katika Elimu ya Juu (2017-2020) unaongozwa na Chuo Kikuu cha Greenwich, kwa kushirikiana na Chuo Kikuu cha Zurich cha Sayansi Applied (Uswisi), Chuo Kikuu cha Ljubljana na Kituo cha Biotechnical Naklo (Slovenia) . *