Biolojia ya msingi ya mimea

Sehemu hii comments kwa ufupi juu ya sehemu kubwa ya kupanda na kisha kujadili kupanda lishe (Kielelezo 6.3). Majadiliano zaidi ni nje ya upeo wa chapisho hili, lakini maelezo zaidi yanaweza kupatikana katika sehemu ya Kusoma Zaidi.

Anatomy ya msingi ya mimea na kazi

Mizizi

Mizizi inachukua maji na madini kutoka kwenye udongo. Nywele za mizizi ndogo hutoka nje ya mizizi, na kusaidia mchakato wa ngozi. Mizizi husaidia kuimarisha mmea katika udongo, kuzuia kuanguka. Mizizi pia huhifadhi chakula cha ziada kwa matumizi ya baadaye. Mizizi katika utamaduni usio na udongo huonyesha tofauti za kuvutia kutoka kwa mimea ya kawaida ya chini. Katika utamaduni usio na udongo, maji na virutubisho hutolewa mara kwa mara kwa mimea, ambayo huwezeshwa katika utafutaji wao wa virutubisho na inaweza kukua kwa kasi. Ukuaji wa mizizi katika hydroponics inaweza kuwa muhimu kwa matumizi makali na utoaji bora wa fosforasi ambayo huchochea ukuaji wao. Ni muhimu kutambua kwamba mizizi huhifadhi karibu asilimia 90 ya metali inayotumiwa na mimea, ambayo ni pamoja na chuma, zinki na micronutrients nyingine muhimu.

Inatokana

Inatokana ni muundo mkuu wa msaada wa mmea. Pia hufanya kama mfumo wa mabomba ya mimea, kufanya maji na virutubisho kutoka mizizi hadi sehemu nyingine za mmea, huku pia wakisafirisha chakula kutoka majani kwenda maeneo mengine. Majina yanaweza kuwa herbaceous, kama shina yenye bendable ya daisy, au ngumu, kama shina la mti wa mwaloni.

Majani

Wengi wa chakula katika mmea huzalishwa katika majani. Majani yamebuniwa kukamata jua, ambalo mmea huo hutumia kutengeneza chakula kupitia mchakato unaoitwa usanisinuru. Majani pia ni muhimu kwa transpiration ya maji.

Maua

Maua ni sehemu ya uzazi wa mimea mingi. Maua yana poleni na mayai madogo yanayoitwa ovules. Baada ya kupalilia maua na mbolea ya ovule, ovule inakua kuwa matunda. Katika mbinu zisizo na udongo, utoaji wa haraka wa potasiamu kabla ya maua unaweza kusaidia mimea kuwa na mazingira bora ya matunda.

matunda/mbegu

Matunda hutengenezwa sehemu za ovari za maua ambazo zina mbegu. Matunda ni pamoja na apples, mandimu, na makomamanga, lakini pia ni pamoja na nyanya, eggplants, kernels nafaka na matango. Mwisho huchukuliwa kama matunda kwa maana ya mimea kwa sababu yana mbegu, ingawa katika ufafanuzi wa upishi mara nyingi hujulikana kama mboga. Mbegu ni miundo ya uzazi wa mimea, na matunda hutumika kusaidia kusambaza mbegu hizi. Mimea ya matunda ina mahitaji tofauti ya virutubisho kuliko mboga za kijani, hasa zinazohitaji potasiamu zaidi na fosforasi.

usanisinuru

Mimea yote ya kijani imeundwa kuzalisha chakula chao wenyewe kwa kutumia mchakato wa photosynthesis (Mchoro 6.4). usanisinuru inahitaji oksijeni, dioksidi kaboni, maji na mwanga. Ndani ya mmea ni organelles ndogo zinazoitwa chloroplasts zilizo na chlorophyll, kimeng’enya kinachotumia nishati kutoka jua ili kuvunja mbali dioksidi kaboni ya anga (CO₂) na kuunda molekuli za sukari za juu-nishati kama vile glucose. Muhimu kwa mchakato huu ni maji (H₂O). Utaratibu huu hutoa oksijeni (O₂), na ni kihistoria kuwajibika kwa wote wa oksijeni katika anga. Mara baada ya kuundwa, molekuli ya sukari husafirishwa katika mmea na kutumika baadaye kwa michakato yote ya kisaikolojia kama vile ukuaji, uzazi na kimetaboliki. Usiku, mimea hutumia sukari hizi sawa, pamoja na oksijeni, kuzalisha nishati zinazohitajika kwa ukuaji. Utaratibu huu unaitwa kupumua.

Ni muhimu kupata kitengo cha aquaponic mahali ambapo kila mmea utakuwa na upatikanaji wa jua. Hii inahakikisha nishati ya kutosha kwa ajili ya usanisinuru. Maji yanapaswa kuwa inapatikana kwa mizizi kupitia mfumo. Dioksidi ya kaboni inapatikana kwa uhuru kutoka anga, ingawa katika utamaduni mkubwa sana wa ndani inawezekana kwamba mimea hutumia dioksidi kaboni yote katika eneo lililofungwa na inahitaji uingizaji hewa.

mahitaji ya virutubisho

Mbali na mahitaji haya ya msingi ya usanisinuru, mimea inahitaji virutubisho kadhaa, pia inajulikana kama chumvi zisizo za kawaida. Virutubisho hivi vinatakiwa kwa enzymes zinazowezesha usanisinuru, kwa ukuaji na uzazi. Virutubisho hivi vinaweza kupatikana kutoka kwenye udongo. Hata hivyo, kwa kutokuwepo kwa udongo, virutubisho hivi vinahitaji kutolewa kwa njia nyingine. Katika aquaponics, virutubisho vyote muhimu vinatoka kwenye taka ya samaki.

Kuna makundi mawili makubwa ya virutubisho: macronutrients na micronutrients. Aina zote mbili za virutubisho ni muhimu kwa mimea, lakini kwa kiasi tofauti. Kiasi kikubwa cha macronutrients sita kinahitajika ikilinganishwa na micronutrients, ambazo zinahitajika tu kwa kiasi kikubwa. Ingawa virutubisho hivi vyote hupo katika taka imara ya samaki, virutubisho vingine vinaweza kuwa mdogo kwa wingi katika aquaponiki na kusababisha upungufu, k.m. potasiamu, kalsiamu na chuma. Uelewa wa msingi wa kazi ya kila virutubisho ni muhimu kufahamu jinsi yanavyoathiri ukuaji wa mimea. Kama upungufu wa virutubisho hutokea, ni muhimu kutambua ni elementi gani haipo au kukosa katika mfumo na kurekebisha mfumo ipasavyo kwa kuongeza mbolea nyongeza au kuongeza mineralization.

Macronutrients

Kuna virutubisho sita ambavyo mimea inahitaji kwa kiasi kikubwa. Vidonge hivi ni nitrojeni, fosforasi, potasiamu, kalsiamu, magnesiamu na sulphur. Majadiliano yafuatayo yanaelezea kazi ya macronutrients haya ndani ya mmea. Dalili za upungufu pia zimeorodheshwa ili kusaidia kutambua matatizo.

**Nitrojeni (N) ** ni msingi wa protini zote. Ni muhimu kwa ajili ya kujenga miundo, photosynthesis, ukuaji wa seli, michakato ya metabolic na uzalishaji wa chlorophyll. Kwa hivyo, nitrojeni ni kipengele cha kawaida katika mmea baada ya kaboni na oksijeni, zote mbili zinapatikana kutoka hewa. Kwa hiyo nitrojeni ni kipengele muhimu katika suluhisho la virutubisho vya maji na hutumika kama kiashiria cha wakala rahisi kwa virutubisho vingine. Kwa kawaida, nitrojeni iliyovunjwa ni kwa njia ya nitrati, lakini mimea inaweza kutumia kiasi cha wastani cha amonia na hata asidi amino ya bure ili kuwezesha ukuaji wao. Upungufu wa Nitrojeni ni dhahiri, na ni pamoja na njano ya majani ya zamani, shina nyembamba, na nguvu mbaya (Kielelezo 6.5a). Nitrojeni inaweza reallocated ndani ya tishu kupanda na kwa hiyo ni kuhamasishwa kutoka majani wakubwa na mikononi ukuaji mpya, ambayo ni kwa nini upungufu ni kuonekana katika ukuaji wakubwa. Ukosefu wa nitrojeni unaweza kusababisha ukuaji mkubwa wa mimea, na kusababisha mimea yenye lush, yenye laini inayoathiriwa na magonjwa na uharibifu wa wadudu, pamoja na kusababisha matatizo katika kuweka maua na matunda.

**Fosforasi (P) ** hutumiwa na mimea kama uti wa mgongo wa DNA (asidi deoxyribonucleic), kama sehemu ya miundo ya utando wa phospholipid, na kama triphosphate ya adenosine (sehemu ya kuhifadhi nishati katika seli). Ni muhimu kwa photosynthesis, pamoja na malezi ya mafuta na sukari. Inahimiza kuota na maendeleo ya mizizi katika miche. Upungufu wa fosforasi kwa kawaida husababisha maendeleo duni ya mizizi kwa sababu nishati haiwezi kusafirishwa vizuri kwa njia ya mmea; majani ya zamani yanaonekana kuwa ya kijani au hata rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi ya rangi

**Potassium (K) ** hutumiwa kwa ajili ya kuashiria kiini kupitia kudhibitiwa ion mtiririko kupitia utando. Potasiamu pia inadhibiti ufunguzi wa stomatic, na inashiriki katika kuweka maua na matunda. Inashiriki katika uzalishaji na usafiri wa sukari, matumizi ya maji, upinzani wa magonjwa na kukomaa kwa matunda. Upungufu wa potassium hudhihirisha kama matangazo ya kuchomwa kwenye majani ya zamani na nguvu mbaya kupanda na turgor (Kielelezo 6.5b). Bila potasiamu, maua na matunda hayatakua kwa usahihi. Chlorosis ya kuingilia kati, au njano kati ya mishipa ya majani, inaweza kuonekana kwenye vijiji.

**Calcium (Ca) ** hutumiwa kama sehemu ya miundo ya kuta zote za seli na membrane za seli. Inashiriki katika kuimarisha shina, na inachangia maendeleo ya mizizi. Upungufu ni wa kawaida katika hydroponiki na daima huonekana katika ukuaji mpya zaidi kwa sababu kalsiamu ni immobile ndani ya mmea. Kidokezo cha kuchomwa kwa lettuces na kuoza kwa maua ya nyanya na zucchinis ni mifano ya upungufu. Mara nyingi, majani mapya yanapotoshwa na vidokezo vya kutembea na maumbo yasiyo ya kawaida. Calcium inaweza tu kusafirishwa kwa njia ya kazi xylem transpiration, hivyo wakati hali ni baridi mno, kalsiamu inaweza kupatikana lakini imefungwa nje kwa sababu mimea si transpiring. Kuongezeka kwa mtiririko wa hewa na matundu au mashabiki wanaweza kuzuia tatizo hili. Kuongezewa kwa mchanga wa matumbawe au carbonate ya kalsiamu inaweza kutumika kuongeza kalsiamu katika aquaponics na faida iliyoongezwa ya pH.

**Magnesiamu (Mg) ** ni kikubalio cha elektroni katikati katika molekuli za chlorophyll na ni elementi muhimu katika usanisinuru. Upungufu unaweza kuonekana kama njano ya majani kati ya mishipa hasa katika sehemu za zamani za mmea. Ingawa mkusanyiko wa magnesiamu wakati mwingine ni mdogo katika aquaponics, haionekani kuwa virutubisho, na kuongeza magnesiamu kwenye mfumo kwa ujumla haifai.

**Sulphur (S) ** ni muhimu kwa uzalishaji wa protini fulani, ikiwa ni pamoja na chlorophyll na enzymes nyingine za photosynthetic. Amino asidi methionine na cysteine zote zina sulphur, ambayo inachangia muundo wa juu wa protini. Upungufu ni nadra, lakini ni pamoja na manjano ya jumla ya majani yote katika ukuaji mpya (Kielelezo 6.5c). Majani yanaweza kuwa ya njano, ngumu na yenye brittle, na kuanguka.

Micronutrients

Chini ni orodha ya virutubisho ambazo zinahitajika tu kwa kiasi kikubwa. Upungufu mkubwa wa micronutrient huhusisha njano ya majani (kama vile chuma, manganese, molybdenum na zinki). Hata hivyo, upungufu wa shaba husababisha majani kuacha rangi yao ya kijani.

**Iron (Fe) ** hutumiwa katika chloroplasts na mnyororo wa usafiri wa elektroni, na ni muhimu kwa usanisinuru sahihi. Upungufu huonekana kama manjano ya kuingilia kati, ikifuatiwa na majani yote yanayogeuka rangi ya njano (klorotiki) na hatimaye nyeupe na viraka vya necrotic na pembezoni za majani yaliyopotoka. Kama chuma ni kipengele kisichoweza kuhamishwa, upungufu wa chuma (Kielelezo 6.5d) hutambuliwa kwa urahisi ikiwa majani mapya yanaonekana klorotiki. Iron ina kuongezwa kama chuma chelated, vinginevyo inajulikana kama chuma sequestered au FeiedTA, kwa sababu chuma ni sahihi kwa precipitate katika pH kubwa kuliko 7. Aidha iliyopendekezwa ni mililita 5 kwa 1 m² ya kitanda cha kukua wakati wowote upungufu unashukiwa; kiasi kikubwa hakidhuru mfumo, lakini kinaweza kusababisha kupasuka kwa mizinga na mabomba. Imependekezwa kuwa pampu za magnetic-drive zinaweza sequester chuma na ni somo la utafiti wa sasa.

**Manganese (Mg) ** hutumiwa kuchochea ugawanyiko wa maji wakati wa usanisinuru, na kwa hivyo, manganese ni muhimu kwa mfumo mzima wa usanisinuru. Upungufu unaonyesha kama viwango vya ukuaji vilivyopungua, kuonekana kwa kijivu kisicho na rangi ya njano kati ya mishipa iliyobaki kijani, ikifuatiwa na necrosis. Dalili ni sawa na upungufu wa chuma na ni pamoja na chlorosis. Matumizi ya Manganese ni maskini sana katika pH zaidi ya 8.

**Boroni (B) ** hutumiwa kama aina ya kichocheo cha molekuli, hususan kushiriki katika polysaccharides za kimuundo na glycoproteini, usafiri wa kabohaidreti, na udhibiti wa njia fulani za kimetaboliki katika mimea. Pia inahusika katika uzazi na matumizi ya maji na seli. Upungufu inaweza kuonekana kama haujakamilika bud maendeleo na kuweka maua, ukuaji usumbufu na necrosis ncha, na shina na mizizi necrosis.

**Zinc (Zn) ** hutumiwa na enzymes na pia katika chlorophyll, inayoathiri ukubwa wa mmea wa jumla, ukuaji na kukomaa. Upungufu unaweza kuwa niliona kama nguvu maskini, ukuaji kudumaa na kupunguza urefu kati ya nodal na ukubwa wa majani, na ndani ya vena chlorosis ambayo inaweza kuchanganyikiwa na upungufu mwingine.

**Copper (Cu) ** hutumiwa na enzymes fulani, hasa katika uzazi. Pia husaidia kuimarisha shina. Upungufu unaweza kujumuisha chlorosis na vidokezo vya majani ya kahawia au machungwa, kupungua kwa ukuaji wa matunda, na necrosis. Wakati mwingine, upungufu wa shaba unaonyesha kama ukuaji wa kijani usio wa kawaida.

**Molybdenum (Mo) ** hutumiwa na mimea ili kuchochea athari za redox na aina tofauti za nitrojeni. Bila molybdenum ya kutosha, mimea inaweza kuonyesha dalili za upungufu wa nitrojeni ingawa nitrojeni iko. Molybdenum haipatikani kwa pH chini ya 5.

Upatikanaji wa virutubisho vingi hivi hutegemea pH (tazama Sehemu ya 6.4 kwa upatikanaji wa pH-tegemezi), na ingawa virutubisho vinaweza kuwepo vinaweza kuwa visivyoweza kutumiwa kwa sababu ya ubora wa maji. Kwa maelezo zaidi juu ya upungufu madini nje ya wigo wa chapisho hili, tafadhali rejea sehemu ya Reading Zaidi kwa michoro miongozo kitambulisho.

Vyanzo vya virutubisho vya Aqu

Nitrojeni hutolewa kwa mimea ya aquaponic hasa kwa namna ya nitrati, iliyobadilishwa kutoka kwa amonia ya taka ya samaki kupitia nitrification ya bakteria. Baadhi ya virutubisho vingine hupasuka ndani ya maji kutokana na taka ya samaki, lakini wengi hubakia katika hali imara ambayo haipatikani kwa mimea. Taka imara ya samaki imevunjwa na bakteria ya heterotrophic; hatua hii inatoa virutubisho muhimu ndani ya maji. Njia bora ya kuhakikisha kwamba mimea si wanakabiliwa na upungufu ni kudumisha optimum maji pH (6-7) na kulisha samaki chakula bora na kamili, na kutumia kiwango cha kulisha uwiano wa kusawazisha kiasi cha kulisha samaki kwa mimea. Hata hivyo, baada ya muda, hata mfumo wa aquaponic ambao ni uwiano kabisa unaweza kuwa na upungufu katika virutubisho fulani, mara nyingi potasiamu ya chuma au kalsiamu.

Upungufu katika virutubisho hivi ni matokeo ya utungaji wa kulisha samaki. Samaki kulisha pellets (kujadiliwa katika Sura ya 7) ni chakula kamili kwa ajili ya samaki, maana yake ni kutoa kila kitu kwamba samaki mahitaji ya kukua, lakini si lazima kila kitu zinahitajika kwa ajili ya ukuaji wa mimea. Samaki hawana haja ya kiasi sawa cha chuma, potasiamu na kalsiamu ambayo mimea inahitaji. Kwa hivyo, upungufu katika virutubisho hivi unaweza kutokea. Hii inaweza kuwa tatizo kwa uzalishaji wa mimea, lakini kuna ufumbuzi unaopatikana ili kuhakikisha kiasi sahihi cha mambo haya matatu.

Kwa ujumla, chuma huongezwa mara kwa mara kama chuma cha chelated katika mfumo wa aquaponic kufikia viwango vya karibu 2 mg/lita. Calcium na potasiamu huongezwa wakati wa kuzuia maji ili kurekebisha pH, kama nitrification ni mchakato wa acidifying. Hizi zinaongezwa kama hidroksidi ya kalsiamu au hidroksidi ya potasiamu, au kama carbonate ya kalsiamu na carbonate ya potasiamu (tazama Sura Uchaguzi wa buffer unaweza kuchaguliwa kulingana na aina ya mimea inayopandwa, kama mboga za majani zinahitaji kalsiamu zaidi, na mimea ya matunda zaidi ya potasiamu. Aidha, Sura ya 9 kujadili jinsi ya kuzalisha mbolea rahisi hai kutoka mbolea ya kutumia kama virutubisho kwa taka samaki, kuhakikisha kwamba mimea ni daima kupokea kiasi haki ya virutubisho.

*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. *