Vipengele muhimu vya kibiolojia vya aquaponics

Kama ilivyoelezwa katika Sura ya 1, aquaponics ni aina ya kilimo jumuishi ambayo inachanganya mbinu mbili kuu, ufugaji wa maji na hydroponics. Katika kitengo kimoja cha kurudia tena, maji ya utamaduni hutoka tank ya samaki iliyo na taka za kimetaboliki za samaki. Maji ya kwanza hupita kupitia chujio cha mitambo ambacho kinachukua taka imara, na kisha hupita kupitia biofilter ambayo oxidizes amonia kwa nitrati. Maji kisha husafiri kwa njia ya kupanda vitanda ambapo mimea kutumia virutubisho, na hatimaye maji anarudi, kujitakasa, kwa tank samaki (Kielelezo 2.1). Biofilter hutoa makazi kwa bakteria kubadili taka ya samaki kuwa virutubisho vinavyoweza kupatikana kwa mimea. Virutubisho hivi, ambavyo hupasuka ndani ya maji, huingizwa na mimea. Utaratibu huu wa kuondolewa kwa virutubisho husafisha maji, kuzuia maji kuwa sumu na aina zenye madhara ya nitrojeni (amonia na nitriti), na inaruhusu samaki, mimea, na bakteria kustawi kwa usawa. Hivyo, viumbe vyote hufanya kazi pamoja ili kujenga mazingira yenye afya ya kukua kwa kila mmoja, ikiwa ni pamoja na kwamba mfumo huo ni sawa.

Mzunguko wa nitrojeni

Mchakato muhimu zaidi wa kibaiolojia katika aquaponics ni mchakato wa nitrification, ambayo ni sehemu muhimu ya mzunguko wa nitrojeni kwa ujumla unaoonekana katika asili. Nitrojeni (N) ni kipengele cha kemikali na kizuizi muhimu cha jengo kwa aina zote za maisha. Ni sasa katika asidi amino wote, ambayo kufanya juu ya protini yote ambayo ni muhimu kwa ajili ya wengi muhimu

michakato ya kibiolojia kwa wanyama kama vile kanuni ya enzyme, ishara ya kiini na ujenzi wa miundo. Nitrojeni ni virutubisho muhimu zaidi kwa mimea yote. Nitrojeni, kwa umbo la gesi, kwa kweli ni elementi tele zaidi iliyopo katika angahewa ya Dunia inayounda asilimia 78 ya hiyo, huku oksijeni ikiunda asilimia 21 tu. Hata hivyo, licha ya nitrojeni kuwa tele sana, iko tu katika angahewa kama nitrojeni ya molekuli (N₂), ambayo ni dhamana imara sana mara tatu ya atomi za nitrojeni na haipatikani kwa mimea. Kwa hiyo, nitrojeni katika fomu yake ya N₂ inapaswa kubadilishwa kabla ya mimea kuitumia kwa ukuaji. Utaratibu huu unaitwa nitrojeni fixation. Ni sehemu ya mzunguko wa nitrojeni (Kielelezo 2.2), inayoonekana katika asili (Mchoro 2.3). Nitrojeni- naitrojeni huwezeshwa na bakteria zinazobadilisha kemikali N₂ kwa kuongeza elementi nyingine kama vile hidrojeni au oksijeni, na hivyo kutengeneza misombo mpya ya kemikali kama vile amonia (NH₃ ) na nitrati (NO₃ ^-) ambayo mimea inaweza kutumia kwa urahisi. Pia, nitrojeni ya anga inaweza kudumu kupitia mchakato wa utengenezaji wa nishati unaojulikana kama Mchakato wa Haber, unaotumiwa kuzalisha mbolea za maandishi.

Mnyama kuwakilishwa katika Kielelezo 2.3 inazalisha taka (nyasi na mkojo) ambayo kwa kiasi kikubwa alifanya ya amonia (NH₃). Nyingine zinazooza kikaboni zinazopatikana katika asili, kama vile mimea au wanyama waliokufa, huvunjwa na fungi na vikundi mbalimbali vya bakteria kuwa amonia. Amonia hii ni metabolized na kundi maalum la bakteria, ambayo ni muhimu sana kwa aquaponics, inayoitwa bakteria nitrifying. Bakteria hizi kwanza hubadilisha amonia kuwa misombo ya nitriti (NO₂^-) na kisha hatimaye kuwa misombo ya nitrati (NO₃^-). Mimea inaweza kutumia amonia na nitrati ili kufanya michakato yao ya ukuaji, lakini nitrati hupatikana kwa urahisi na mizizi yao.

Bakteria ya nitrifying, ambayo huishi katika mazingira mbalimbali kama vile udongo, mchanga, maji na hewa, ni sehemu muhimu ya mchakato wa nitrification ambao hubadilisha taka za mimea na wanyama kuwa virutubisho vinavyoweza kupatikana kwa mimea. Kielelezo 2.4 inaonyesha mchakato huo kama kwamba mfano katika Kielelezo 2.3, lakini ni pamoja na ngumu zaidi kati yake chati kuonyesha hatua zote za mzunguko nitrojeni.

Utaratibu huu wa asili wa nitrification na bakteria ambayo hutokea katika udongo pia hufanyika katika maji kwa njia ile ile. Kwa aquaponics, taka za wanyama ni excreta ya samaki iliyotolewa katika mizinga ya utamaduni. Bakteria hiyo ya nitrifying ambayo huishi kwenye ardhi pia itaanzisha ndani ya maji au juu ya kila uso wa mvua, kugeuza amonia kutoka taka ya samaki kwenye nitrati iliyosababishwa kwa urahisi kwa mimea ya kutumia. Nitrification katika mifumo ya aquaponic hutoa virutubisho kwa mimea na hupunguza amonia na nitriti ambayo ni sumu (Kielelezo 2.5).

*Chanzo: Shirika la Chakula na Kilimo la Umoja wa Mataifa, 2014, Christopher Somerville, Moti Cohen, Edoardo Pantanella, Austin Stankus na Alessandro Lovatelli, Ndogo aquaponic uzalishaji wa chakula, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf. Imetolewa kwa ruhusa. *