الفصل التاسع دورة المغذيات في أنظمة أكوابونيكش

** ماتيلد إك، وأوليفر كورنر، والسيد هيسام جيجكلي**

ملخص في أكوابونيكش، تنشأ المغذيات بشكل رئيسي من تغذية الأسماك ومدخلات المياه في النظام. ويتم تناول جزء كبير من الأعلاف بواسطة الأسماك ويتم استخدامه في النمو والتمثيل الغذائي أو تفرز كبراز قابل للذوبان والصلبة، في حين أن بقية العلف غير المأكل تتحلل في الخزانات. وفي حين أن الإفرازات القابلة للذوبان متاحة بسهولة للنباتات، فإن البراز الصلب يحتاج إلى تمعدن بواسطة الكائنات الحية الدقيقة لكي يكون محتواه من المغذيات متاحاً لامتصاص النباتات. وبالتالي، فإن التحكم في تركيزات المغذيات المتاحة في الأحياء المائية أمر أكثر صعوبة منه في الزراعة المائية. وعلاوة على ذلك، فإن العديد من العوامل، من بين عوامل أخرى الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة وكثافة الضوء، تؤثر على توافر المغذيات وامتصاص النبات. حتى اليوم، ركزت معظم الدراسات على دورات النيتروجين والفوسفور. ومع ذلك، لضمان غلة المحاصيل الجيدة، من الضروري تزويد النباتات بمستويات كافية من جميع العناصر الغذائية الرئيسية. ولذلك فمن الضروري فهم ومراقبة دورات المغذيات في أكوابونيكش بشكل أفضل.

**الكلمات المفتاحية Aquaponics · دورة المغذيات · الذوبان · العمليات الميكروبيولوجية

• 9-1 مقدمة
• 9.2 أصل المغذيات
• 9.3 العمليات الميكروبيولوجية
• 9.4 توازن الكتلة: ماذا يحدث للمغذيات بمجرد دخولها إلى نظام Aquaponic؟
• 9-5 الاستنتاجات
• المراجع

—

م. إك · م. ه. جيجكلي

مختبر الأمراض النباتية المتكاملة والحضرية، جامعة لييج، Agro-Bio Tech، Gembloux، بلجيكا

سين - كورنر

معهد لايبنيز للمحاصيل النباتية والزخرفية، غروسبيرن، ألمانيا

© المؤلف (المؤلفون) 2019 231

غوديك وآخرون (المحررون), نظم إنتاج الأغذية Aquaponics, https://doi.org/10.1007/978-3-030-15943-6_9

—

المراجع

Bartelme RP, Oyserman BO, بلوم JE, سيبولفيدا فيليه OJ, نيوتن RJ (2018) تجريد التربة: نمو النبات تعزيز فرص علم الأحياء الدقيقة في الأحياء المائية. ميكروبيول الجبهة 9 (8). https://doi.org/10.3389/fmicb.2018.00008

Bittsanszky A, أوزنجر N, Gyulai G, ماثيس A, جونج R, فيلارويل M, Kotzen B, Komives T (2016) إمدادات المغذيات من النباتات في النظم المائية. الدراجة الإكوسيكليس 2 (1720). https://doi.org/10.19040/ ecocycles.v2i2.57

بلانشتون جي بي، أترامادال كي كي كي، ميشود إل، دوربكستيل إيه، فادشتاين أو (2013) نظرة ثاقبة على التجمعات البكتيرية في نظم الاستزراع المائي وآثارها. أكواك المهندس 53:30 —39

بويد CE (2015) لمحة عامة عن تغذية الاستزراع المائي: التأثيرات العالمية لاستخدام المكونات. تغذية براكت أكوا 3-25. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100506-4.00001-5

Bugbee B (2004) إدارة المغذيات في إعادة تدوير الاستزراع المائي. أكتا هورتيك 648:99 -112. https://doi.org/10.17660/ActaHortic.2004.648.12

Buzby KM، Lin LS (2014) نظم التحجيم المائي: موازنة امتصاص النبات مع إنتاج الأسماك. أكواك المهندس 63:39 -44. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2014.09.002

Carsiotis M, Khanna S (1989) الهندسة الوراثية للنتربات الميكروبية. وكالة حماية البيئة في الولايات المتحدة، مختبر هندسة الحد من المخاطر، سينسيناتي

Cerozi BS, Fitzsimmons K (2017) الفوسفور النمذجة الديناميكية والتوازن الشامل في نظام أكوابونيكش. النظام الزراعي 153:94 —100. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2017.01.020

ديمز H، ليبيديفا EV، بيفاك P، هان P، هيربولد C، ألبرتسن M، جيمليتش N، بالاتينزكي M، فيرهيليغ J، بولايف A، كيركغارد RH، فون بيرغن M، راتي T، بندنجر B، نيلسن H، فاغنر M (2015) النتريفيكاتيون كاملة من قبل -بكتيريا (نيتروسبيرا_) الطبيعة 528:504 https://doi.org/ 10.1038/nature16461

Davidson J، Good C، Barrows FT، Welsh C، Kenney PB، Summerfelt ST (2013) مقارنة تأثيرات تغذية حمية الحبوب أو وجبة السمك على جودة المياه، وإنتاج النفايات، وأداء تراوت قوس قزح Oncorhynchus mykiss ضمن نظم الاستزراع المائي ذات التبادل المنخفض. أكواك المهندس 52:45-57. https://doi.org/10.1016/J.AQUAENG.2012.08.001

Delaide B (2017) دراسة عن العناصر المعدنية المتاحة في أكوابونيكش، وتأثيرها على إنتاجية الخس والتحسين المحتمل لتوافرها. أطروحة دكتوراه Gembloux Agrobio Tech، جامعة لييج

ديلايد ب، غودديك S، غوت J، سويورت H، هيسام جيجكلي M، لالمان J، جونج R (2016) الخس (Lactuca sativa L. فار. Sucrine) أداء النمو في محلول أكوابوني مكمل يتفوق على الزراعة المائية. المياه 8. https://doi.org/10.3390/w8100467

Delaide B، Delhaye G، Dermience M، Gott J، Soyeurt H، Jijakli MH (2017) أداء إنتاج النباتات والأسماك، موازين كتلة المغذيات، استخدام الطاقة والمياه في صندوق PAFF، نظام أكوابوني صغير النطاق. أكواك المهندس 78:130 -139. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2017. 06.002

Fitzgerald CM, Camejo P, Oshlag JZ, Noguera DR (2015) الأمونيا المؤكسدة المجتمعات الميكروبية في المفاعلات مع النترجة كفاءة في الأكسجين منخفض الذوبان. المياه القرار 70:38 -51. https://doi.org/10.1016/J.WATRES.2014.11.041

جاي F، فيراريسو S، Zambonino-Infante JL، Bargelloni L، Quentel C، Vandeputte M، Kaushik S، Cahu CL، Mazurais D (2011) آثار الاستبدال الكلي للنظام الغذائي القائم على الأسماك مع النظام الغذائي القائم على النبات على النسخ الكبدي من اثنين من باس البحر الأوروبي (Dicentrarrarrarrarrarchus labrax) halfsibfsibfassils تظهر نموا مختلفا معدلات مع النظام الغذائي القائم على النبات. علم الجينوم BMC 12:522. https://doi.org/10.1186/1471-2164-12-522

Gentile ME، لين نيمان J، Craddle CS (2007) ارتباط أنماط عدم الاستقرار في تجريد المفاعلات الحيوية المتكررة مع تحولات في الوفرة النسبية وأنماط إزالة النتريتريك لفئات معينة من السكان. ISME J 1:714-728. https://doi.org/10.1038/ismej.2007.87

Goddek S, Keesman KJ (2018) ضرورة تكنولوجيا تحلية المياه لتصميم وتحجيم أنظمة أكوابونيكش متعددة الحلقات. تحلية المياه 428:76-85. https://doi.org/10.1016/J.DESAL. 2017.11.024

Goddek S, Körner O (2019) نموذج محاكاة متكامل بالكامل من أكوابونيكش متعددة الحلقات: دراسة حالة لتحجيم النظام في بيئات مختلفة. نظم الزراعة 171:143

Goddek S, ديلايد B, مانكاسينغ U, Ragnarsdottir KV, Jijakli H, Thorarinsdottir R (2015) تحديات الأحياء المائية المستدامة والتجارية. الاستدامة 7:4199 -4224 https://doi.org/10.3390/su7044199

Goddek S, شماوتز Z, سكوت B, ديلايد B, كيسمان K, Wuertz S, Junge R (2016) تأثير الحمأة الأسماك اللاهوائية والهوائية supernatant على الخس المائي. الهندسة الزراعية 6:37 https://doi.org/10.3390/agronomy6020037

Goddek S, Delaide BPL, جويس A, Wuertz S, Jijakli MH, إجمالي A, إيدينغ EH, Bläser I, رويتر M, Keizer LCP وآخرون (2018) أداء تمعدن المواد الغذائية والحد من المواد العضوية من الحمأة القائمة على RAS في مفاعلات UASB-EGSB متتابعة. أكواك المهندس 83:10-19

Graber A، Junge R (2009) أنظمة Aquaponic: إعادة تدوير المغذيات من مياه الصرف الصحي للأسماك عن طريق إنتاج الخضروات. تحلية المياه 246:147 -156. https://doi.org/10.1016/j.desal.2008.03.048

Guangzhi G (2001) التوازن الشامل ونوعية المياه في خزانات الاستزراع المائي. جامعة الأمم المتحدة، برنامج التدريب على مصائد الأسماك، رييافيك

هو ب، شين L، شو X، Zheng P (2011) أكسدة الأمونيوم اللاهوائية (anammox) في النظم الإيكولوجية الطبيعية المختلفة. بيوتشيم سوك ترانس 39:1811-1816. https://doi.org/10.1042/BST20110711

هو Z، لي JW، تشاندران K، كيم S، بروتو AC، خانال SK (2015) تأثير الأنواع النباتية على استعادة النيتروجين في أكوابونيكش. الموارد الحيوية 188:92 —98. https://doi.org/10.1016/j.biortech. 2015.01.013

Hua K، مكتب DP (2012) استكشاف إمكانية القياس الكمي لتأثيرات مكونات البروتين النباتي في تغذية الأسماك باستخدام التحليل التلوي والنماذج الغذائية القائمة على المحاكاة. الاستزراع المائي 356-357:284-301. https://doi.org/10.1016/J.AQUACULTURE. 2012.05.003

Jorquera M، مارتينيز O، ماروياما F، مارشنر P، دي لا لوز مورا M (2008) التطبيقات التكنولوجية الحيوية الحالية والمستقبلية للبكتيريا Phytases والبكتيريا المنتجة للنباتات. الميكروبات إنفيرون 23:182 —191. https://doi.org/10.1264/jsme2.23.182

Körner O، Aaslyng JM، Andreassen AU، Holst N (2007) نمذجة المناخ المحلي للتحكم الديناميكي في المناخ الاحتباس الحراري. هورتسانس 42:272-279

Körner O, غوتزمان E, Kledal PR (2017) نموذج ديناميكي يحاكي التأثيرات التكافلية في الأنظمة المائية. أكتا هورتيك 1170:309-316

Kuhn DD، Drahos DD، Marsh L، Flick GJ (2010) تقييم منتج البكتريا النتريفيجة لتحسين فعالية النتروية في إعادة تدوير أنظمة الاستزراع المائي. Aquac المهندس 43:78 -82. https://doi.org/10.1016/j.Aquaeng.2010.07.001

لو كور KS, Valsami-جونز E, هوبس P, بارسونز SA (2005) تأثير الكالسيوم على حجم الكريستال ستروفيت, الشكل والنقاء. J كريست النمو 283:514-522. https://doi.org/10.1016/J.JCRYSGRO. 06.012

Lennard WA, Lennard WA, Leonard BV (2006) مقارنة بين ثلاثة نظم فرعية مائية مختلفة (الأسقف الحصى, تقنية الأغشية العائمة و المغذيات) في نظام اختبار Aquaponic. أكواك كثافة العمليات 14:539 -550. https://doi.org/10.1007/s10499-006-9053-2

Letelier-Gordo CO, Dalsgaard J, Suhr KI, Ekmann KS, Pedersen PB (2015) الحد من البروتين الغذائي:الطاقة (P:E) نسبة التغييرات الذوبان والتخمير من سمك السلمون المرقط قوس قزح (Oncorhynchus mykiss) البراز. أكواك المهندس 66:22 -29

Licamele J (2009) إنتاج الكتلة الأحيائية وديناميات المغذيات في نظام علم الأحياء المائية. أطروحة دكتوراه قسم الزراعة وهندسة النظم الحيوية، جامعة أريزونا

Losordo TM, Masser MP, Rakocy J (1998) إعادة تدوير نظم إنتاج صهاريج الاستزراع المائي: لمحة عامة عن الاعتبارات الحرجة. مركز البحوث الإقليمي رقم 451، الصفحات 18-31

Madigan MT, مارتينكو JM (2007) Biologie قصر الكائنات الحية الدقيقة, 11th edn. بيرسون للتعليم فرنسا، باريس

ميرياك أ، إيدينغ إي، شراما J، كامسترا A، فيريث جاج (2014) يمكن أن يغير تكوين الكربوهيدرات الغذائية إنتاج النفايات وحمل المرشحات الحيوية في أنظمة الاستزراع المائي. الاستزراع المائي 420-421:254-261. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2013.11.018

ميشود L, بلانشتون JP, بروني V, بيدراهيتا R (2006) تأثير الكربون العضوي الجسيمي على المجموعات البكتيرية المتغايرة و كفاءة النترجة في المرشحات البيولوجية. أكواك المهندس 34:224-233. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2005.07.005

مونغيا-فراغوزو P, Alatorre-جاكوم O, ريكو غارسيا E, توريس-باتشيكو I, كروز هيرنانديز A, أوكامبو فيلازكيز RV, غارسيا-تريخو JF, غيفارا-غونزاليس RG (2015) منظور لأنظمة أكوابونك: تقنيات «أوميك» لتحليل المجتمع الميكروبية. بيوميد ريس كثافة العمليات 2015:1. https://doi.org/10.1155/2015/480386

Neto MR, Ostrensky A (2015) تقدير حمولة المغذيات في نفايات النيل Tilapia Oreochromis niloticus (L.) تربى في أقفاص في الظروف المناخية الاستوائية. أكواك الدقة 46:1309 —1322. https://doi.org/10.1111/are.12280

أوروزكو مسجد MC، روشا غرانادوس MC، غليك BR، سانتويو G (2018) الهندسة الميكروبيوم لتحسين آلية التحكم الحيوي وتعزيز نمو النبات. ميكروبيول في الصحافة

النخيل HW, كناوس U, Appelbaum S, Goddek S, Strauch SM, Vermeulen T, Haissam Jijakli M, Kotzen B (2018) نحو الأحياء المائية التجارية: استعراض النظم, التصاميم, المقاييس والتسميات. أكواك كثافة العمليات 26:813-842

برابهو AS، فاجريا NK، بيرني رف، رودريغز فا (2007) الفوسفور وأمراض النبات. في: Datnoff LE, إلمر WH, هوبر DM (المحررون) التغذية المعدنية وأمراض النبات. الجمعية الأمريكية لعلم الأمراض النباتية، سانت بول، ص 45-55

Rafiee G, Saad CR (2005) إنتاج دورة المغذيات والحمأة خلال مراحل مختلفة من نمو البلطي الأحمر (Oreochromis sp.) في نظام الاستزراع المائي المعاد تدويره. الاستزراع المائي 244:109 -118. https://doi.org/10.1016/J.AQUACULTURE.2004.10.029

Rakocy JE، Shultz RC، Bailey DS، Thoman ES (2004) إنتاج Aquaponic من Tilapia والريحان: مقارنة نظام المحاصيل دفعة ومتداخلة. أكتا هورتيك 648:63 —69. https://doi.org/10. 17660/Actahortic.2004.648.8

Rakocy JE، Masser MP، Losordo TM (2006) إعادة تدوير أنظمة إنتاج صهاريج الاستزراع المائي: الأحياء المائية - دمج الأسماك والاستزراع النباتي. سراك بوبل جنوب ريج أكوا سنت 16. https://doi.org/454

Randall D, Tsui TK (2002) سمية الأمونيا في الأسماك. مار الملوث الثور 45:17-23. https://doi.org/10. 1016/S0025-326X (02) 00227-8

Resh HM (2013) إنتاج الأغذية المائية: دليل نهائي لبستاني المنزل المتقدم والمزارع المائي التجاري، 7 edn. الصحافة، بوكا راتون

Roosta HR, Hamidpour M (2011) آثار التطبيق الورقي لبعض المغذيات الكلية والصغرى على نباتات الطماطم في النظم المائية المائية المائية. Sci Hortic 129:396 —402. https://doi.org/ 10.1016/J.SCIENTA.2011.04.006

Roosta HR, Hamidpour M (2013) محتوى المغذيات المعدنية من نباتات الطماطم في أنظمة أكوابونك والمائية: تأثير التطبيق الورقي لبعض المغذيات الكلية والصغرى. J مصنع نوتر 36:2070 -2083. https://doi.org/10.1080/01904167.2013.821707

Ru D, Liu J, Hu Z, Zou Y, Jiang L, Cheng X, Lv Z (2017) تحسين الأداء المائي من خلال إضافة المغذيات الدقيقة والكلية. إنفيرون سي سي تلوث الدقة 24:16328 —16335. https://doi.org/10.1007/s11356-017-9273-1

Rurangwa E, Verdegem MCJ (2013) الكائنات الدقيقة في إعادة تدوير نظم الاستزراع المائي وإدارتها. القس أكواك 7:117-130. https://doi.org/10.1111/raq.12057

Schmautz Z، Graber A، Mathis A، Griessler Bulc T، Junge R (2015) إنتاج الطماطم في نظام أكوابوني: توازن الكتلة وإعادة تدوير المغذيات (مجردة)

شماوتز Z، لو F، ليبيش F، غرابر A، ماثيس A، بولك TG، جونج R (2016) إنتاجية الطماطم والجودة في أكوابونيكش: مقارنة بين ثلاث طرق مائية. المياه 8:1-22. https://doi.org/10.3390/w8110533

شماوتز Z، غرابر A، Jaenicke S، Goesmann A، Junge R، Smits THM (2017) التنوع الميكروبي في مقصورات مختلفة من نظام أكوابونيكش. قوس ميكروبيول 199:613. https://doi.org/10. 1007/s00203-016-1334-1

شنايدر O, Sereti V, Eding EH, Verreth JAJ (2004) تحليل تدفقات المغذيات في نظم الاستزراع المائي المكثفة المتكاملة. أكواك المهندس 32:379 —401. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2004. 09.001

سي رايت دي, Stickney RR, Walker RB (1998) ديناميات المغذيات في التكنولوجيا المتكاملة - النظم المائية. الاستزراع المائي 160:215-237

Shoda M (2014) النتريفيكاتيون متغاير والتهوية الهوائية التي كتبها Alcaligenes البراز. J بيوسسي بيونغ 117:737-741. https://doi.org/10.5772/68052

سومرفيل C، ستانكوس A، لوفاتيلي A (2014) إنتاج الأغذية المائية الصغيرة الحجم. الاستزراع المتكامل للأسماك والنباتات منظمة الأمم المتحدة للأغذية والزراعة، روما

سونيفيلد C، فوغت W (2009) التغذية النباتية لمحاصيل الاحتباس الحراري. سبرينجر، دوردريشت/هايدلبرغ/لندن/نيويورك

سوغيتا H، ناكامورا H، شيمادا T (2005) المجتمعات الميكروبية المرتبطة بمواد الترشيح في نظم الاستزراع المائي لأسماك المياه العذبة. الاستزراع المائي 243:403 https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2004.09.028

Suhl J، Dannehl D، Kloas W، Baganz D، Jobs S، Scheibe G، Schmidt U (2016) أكوابونيكش المتقدمة: تقييم إنتاج الطماطم المكثف في أكوابونيكش مقابل الزراعة المائية التقليدية. المياه الزراعية ماناج 178:335 -344. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.10.013

Tacon AGJ, Metian M (2008) لمحة عامة عالمية عن استخدام وجبة السمك وزيت السمك في الأعلاف المائية المركبة صناعيا: الاتجاهات والآفاق المستقبلية. الاستزراع المائي 285:146 -158. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2008.08.015

Timmons MB, Ebeling JM (2013) إعادة تدوير الاستزراع المائي. إيثاكا للنشر، نيويورك

Turcios AE, Papenbrock J (2014) المعالجة المستدامة للنفايات السائلة المائية - ماذا يمكننا أن نتعلم من الماضي للمستقبل؟ الاستدامة 6:836-856. https://doi.org/10.3390/su6020836 فان لير JB, محمود N, زيمان G (2008) في: Henze M, فان Losdrecht MCM, Ekama GA, Brdjanovic D (المحررون) معالجة مياه الصرف الصحي اللاهوائية, في: معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية: المبادئ, النمذجة والتصميم. IWA النشر, لندن. ISBN: 9781843391883

Van Rijn J (2013) معالجة النفايات في إعادة تدوير أنظمة الاستزراع المائي. أكواك المهندس 53:49 -56. https://doi.org/10.1016/J.AQUAENG.2012.11.010

ونغكيو S, هو Z, تشاندران K, لي JW, خانال SK (2017) التحولات النيتروجين في أنظمة أكوابونك: مراجعة. Aquac المهندس 76:9 —19. https://doi.org/10.1016/j.aquaeng.2017.01. 004

شو G، فان X، ميلر AJ (2012) استيعاب النيتروجين النباتي وكفاءة الاستخدام. أنو القس النبات بيول 63:153 -182. https://doi.org/10.1146/annurev-arplant-042811-105532

يلدز HY، روبينا L، بيرهونن J، مينتي E، دومينغيز D، باريسي G (2017) رفاه الأسماك في أنظمة أكوابونك: علاقتها بجودة المياه مع التركيز على الأعلاف والبراز—استعراض. المياه 9. https://doi.org/10.3390/w9010013

يوغيف U, بارنز A, إجمالي A (2016) تحليل العناصر الغذائية وتوازن الطاقة لنموذج مفاهيمي من ثلاث حلقات خارج الشبكة, أكوابونيكش. المياه 8. https://doi.org/10.3390/w8120589

Zekki H، Gauthier L، Gosselin A (1996) النمو والإنتاجية والتكوين المعدني للطماطم المسببة للاحتباس الحراري المزروعة بالماء، مع أو بدون إعادة تدوير محلول المغذيات. جيه آم سوك هورتيك سي سي سي 121:1082 -1088

Zou Y, Hu Z, Zhang J, Xie H, Guimbaud C, Fang Y (2016) آثار الأس الهيدروجيني على تحولات النيتروجين في أكوابونيكش القائمة على وسائل الإعلام. بيوريسور تكنول 210:81 -87. https://doi.org/10.1016/ J.BIORTECH.2015.12.079

وصول مفتوح هذا الفصل مرخص بموجب شروط الترخيص الدولي للمشاع الإبداعي 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)، الذي يسمح بالاستخدام والمشاركة والتكيف والتوزيع والاستنساخ بأي وسيلة أو شكل، كما طالما أنك تعطي الائتمان المناسب للمؤلف الأصلي (المؤلفين) الأصلي والمصدر، وتوفير وصلة لترخيص المشاع الإبداعي والإشارة إلى ما إذا كانت قد أجريت تغييرات.

يتم تضمين الصور أو مواد الطرف الثالث الأخرى في هذا الفصل في ترخيص المشاع الإبداعي الخاص بالفصل، ما لم يذكر خلاف ذلك في خط ائتمان للمادة. إذا لم يتم تضمين المواد في ترخيص المشاع الإبداعي الخاص بالفصل ولم يكن الاستخدام المقصود مسموحًا به بموجب اللوائح القانونية أو يتجاوز الاستخدام المسموح به، فستحتاج إلى الحصول على إذن مباشرة من صاحب حقوق الطبع والنشر.

! الصورة 20200929112107029