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जैसा कि अध्याय 1 में वर्णित है, एक्वापोनिक्स एकीकृत कृषि का एक रूप है जो दो प्रमुख तकनीकों, जलीय कृषि और हाइड्रोपोनिक्स को जोड़ता है। एक लगातार पुनर्संचारी इकाई में, संस्कृति का पानी मछली के चयापचय कचरे से युक्त मछली टैंक से बाहर निकलता है। पानी पहले एक यांत्रिक फिल्टर के माध्यम से गुजरता है जो ठोस कचरे को पकड़ता है, और फिर एक बायोफिल्टर से गुजरता है जो अमोनिया को नाइट्रेट में ऑक्सीकरण करता है। पानी तो संयंत्र के माध्यम से यात्रा बेड जहां पौधों पोषक तत्वों तेज हो जाना, और अंत में पानी रिटर्न, शुद्ध, मछली की टंकी (चित्रा 2.1) के लिए। बायोफिल्टर बैक्टीरिया के लिए पौधों के लिए सुलभ पोषक तत्वों में मछली कचरे को परिवर्तित करने के लिए एक आवास प्रदान करता है। ये पोषक तत्व, जो पानी में भंग हो जाते हैं, फिर पौधों द्वारा अवशोषित होते हैं। पोषक तत्व हटाने की यह प्रक्रिया पानी को साफ करती है, पानी को नाइट्रोजन (अमोनिया और नाइट्राइट) के हानिकारक रूपों से विषाक्त होने से रोकती है, और मछली, पौधों और बैक्टीरिया को सहजीवन रूप से विकसित करने की अनुमति देती है। इस प्रकार, सभी जीव एक दूसरे के लिए एक स्वस्थ बढ़ते वातावरण बनाने के लिए मिलकर काम करते हैं, बशर्ते कि सिस्टम ठीक से संतुलित हो।

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नाइट्रोजन चक्र

एक्वापोनिक्स में सबसे महत्वपूर्ण जैविक प्रक्रिया नाइट्रिफिकेशन प्रक्रिया है, जो प्रकृति में देखे गए समग्र नाइट्रोजन चक्र का एक आवश्यक घटक है। नाइट्रोजन (एन) एक रासायनिक तत्व है और सभी जीवन रूपों के लिए एक आवश्यक इमारत ब्लॉक है। यह सभी अमीनो एसिड में मौजूद है, जो सभी प्रोटीन जो कई कुंजी के लिए आवश्यक हैं बनाते हैं

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एंजाइम विनियमन, सेल सिग्नलिंग और संरचनाओं के निर्माण जैसे जानवरों के लिए जैविक प्रक्रियाएं। नाइट्रोजन सभी पौधों के लिए सबसे महत्वपूर्ण अकार्बनिक पोषक तत्व है। नाइट्रोजन, गैस के रूप में, वास्तव में पृथ्वी के वायुमंडल में मौजूद सबसे प्रचुर मात्रा में तत्व है जो लगभग 78 प्रतिशत बना रहा है, ऑक्सीजन केवल 21 प्रतिशत बना रहा है। फिर भी, नाइट्रोजन इतने प्रचुर मात्रा में होने के बावजूद, यह वातावरण में आणविक नाइट्रोजन (एन2) के रूप में मौजूद है, जो नाइट्रोजन परमाणुओं का एक बहुत स्थिर ट्रिपल बंधन है और पौधों के लिए दुर्गम है। इसलिए, पौधों के विकास के लिए इसका इस्तेमाल करने से पहले अपने एन2 रूप में नाइट्रोजन को बदलना होगा। इस प्रक्रिया को नाइट्रोजन-निर्धारण कहा जाता है। यह नाइट्रोजन चक्र (चित्रा 2.2) का हिस्सा है, जो पूरे प्रकृति में देखा जाता है (चित्रा 2.3)। नाइट्रोजन- निर्धारण बैक्टीरिया द्वारा सुविधा प्रदान की जाती है जो रासायनिक रूप से हाइड्रोजन या ऑक्सीजन जैसे अन्य तत्वों को जोड़कर एन2 को बदलते हैं, जिससे अमोनिया (एनएच3) और नाइट्रेट (नं3 -) जैसे नए रासायनिक यौगिकों का निर्माण होता है जो पौधे आसानी से उपयोग कर सकते हैं। इसके अलावा, वायुमंडलीय नाइट्रोजन को ऊर्जा-गहन विनिर्माण प्रक्रिया के माध्यम से तय किया जा सकता है जिसे हैबर प्रक्रिया कहा जाता है, जो सिंथेटिक उर्वरकों का उत्पादन करता था।

चित्रा 2.3 में प्रतिनिधित्व जानवर अपशिष्ट (मल और मूत्र) का उत्पादन करता है जो मोटे तौर पर अमोनिया (एनएच3) से बना है। प्रकृति में पाए जाने वाले अन्य क्षीण कार्बनिक पदार्थ, जैसे मृत पौधे या जानवर, कवक और विभिन्न बैक्टीरिया समूहों द्वारा अमोनिया में टूट जाते हैं। यह अमोनिया बैक्टीरिया के एक विशिष्ट समूह द्वारा चयापचय किया जाता है, जो एक्वापोनिक्स के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, जिसे नाइट्राइफाइंग बैक्टीरिया कहा जाता है। ये बैक्टीरिया पहले अमोनिया को नाइट्राइट यौगिकों (नं2-) में परिवर्तित करते हैं और फिर अंत में नाइट्रेट यौगिकों (नं3-) में परिवर्तित करते हैं। पौधे अपनी विकास प्रक्रियाओं को करने के लिए अमोनिया और नाइट्रेट दोनों का उपयोग करने में सक्षम हैं, लेकिन नाइट्रेट उनकी जड़ों से अधिक आसानी से समेकित होते हैं।

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मिट्टी, रेत, पानी और वायु जैसे विविध वातावरण में रहने वाले बैक्टीरिया को नाइट्रीफाइंग करना नाइट्रीफिकेशन प्रक्रिया का एक अनिवार्य घटक है जो पौधों और जानवरों के कचरे को पौधों के लिए सुलभ पोषक तत्वों में परिवर्तित करता है। चित्रा 2.4 चित्रा 2.3 में सचित्र के रूप में एक ही प्रक्रिया को दर्शाता है, लेकिन नाइट्रोजन चक्र के सभी चरणों को दिखाते हुए एक अधिक जटिल प्रवाह चार्ट भी शामिल है।

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मिट्टी में होने वाले बैक्टीरिया द्वारा नाइट्रिफिकेशन की यह प्राकृतिक प्रक्रिया भी उसी तरह पानी में होती है। एक्वापोनिक्स के लिए, पशु कचरे संस्कृति टैंकों में जारी मछली एक्स्ट्रिटा हैं। जमीन पर रहने वाले एक ही नाइट्रीफाइंग बैक्टीरिया भी स्वाभाविक रूप से पानी में या हर गीली सतह पर स्थापित होंगे, जिससे अमोनिया को मछली के कचरे से आसानी से समेकित नाइट्रेट में परिवर्तित किया जा सके। एक्वापोनिक सिस्टम में नाइट्रिफिकेशन पौधों के लिए पोषक तत्व प्रदान करता है और अमोनिया और नाइट्राइट को समाप्त करता है जो विषाक्त होते हैं (चित्रा 2.5)।

*स्रोत: संयुक्त राष्ट्र के खाद्य और कृषि संगठन, 2014, क्रिस्टोफर सोमरविले, मोती कोहेन, एदोआर्डो Pantanella, ऑस्टिन Stankus और एलेसेंड्रो Lovatelli, छोटे पैमाने पर एक्वापोनिक खाद्य उत्पादन, http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf। अनुमति के साथ reproduced *


Food and Agriculture Organization of the United Nations

http://www.fao.org/
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