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किसी दिए गए पैमाने पर एक्वापोनिक्स के संचालन के लिए पैरामीटर - पानी की मात्रा, तापमान, फ़ीड और प्रवाह दर, पीएच, मछली और फसल उम्र और घनत्व सहित - सभी माइक्रोबियल समुदायों के अस्थायी और स्थानिक वितरण को प्रभावित करते हैं जो इसके डिब्बों के भीतर विकसित होते हैं, समीक्षा के लिए: आरएएस (ब्लैंचेटन एट अल। 2013); हाइड्रोपोनिक्स (ली और ली 2015)।

भंग ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर और एक्वापोनिक्स में पीएच को नियंत्रित करने के अलावा, आरएएस प्रणाली में ठोस पदार्थों के संचय को नियंत्रित करना भी आवश्यक है क्योंकि ठीक निलंबित कण गिल्स का पालन कर सकते हैं, घर्षण और श्वसन संकट का कारण बन सकते हैं और रोग की संवेदनशीलता बढ़ा सकते हैं (यिल्डिज़ एट अल। 2017) । अधिक प्रासंगिक, कण कार्बनिक पदार्थ (पीओएम) को आरएएस सिस्टम से जल्दी और प्रभावी ढंग से हटा दिया जाना चाहिए, अन्यथा अत्यधिक हेटरोट्रॉफिक वृद्धि लगभग सभी यूनिट प्रक्रियाओं को विफल कर देगी। आरएएस फीडिंग दरों को सिस्टम पर लोड होने वाले ठोस लोड को कम करने के लिए सावधानी से प्रबंधित किया जाना चाहिए (उदाहरण के लिए अधिक भोजन से बचें और भोजन लागत को कम करें)। फ़ीड के बायोफिजिकल गुण - कण आकार, पोषक तत्व सामग्री, पाचनशक्ति, संवेदी अपील, घनत्व और निपटान दर - घूस और आत्मसात दर निर्धारित करते हैं, जो बदले में ठोस निर्माण और इस प्रकार पानी की गुणवत्ता पर असर पड़ता है। हालांकि पानी की गुणवत्ता अक्सर पोषक तत्व साइकिल चालन के संदर्भ में अध्ययन किया जाता है (देखें Chap. 9), यह भी माइक्रोबियल समुदायों की संरचना की एक बेहतर समझ प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है और इन में परिवर्तन फ़ीड संरचना के आधार पर, कण लोड हो रहा है और यह कैसे हेटरोट्रॉफिक और ऑटोट्रॉफिक जीवाणु समुदायों के विकास को प्रभावित करता है।

आरएएस सिस्टम डिजाइन की विभिन्न विशेषताएं विशेष रूप से ठोस (टिमन्स और ईबेलिंग 2013) से निपटने के लिए विकसित की गई हैं; समीक्षा भी देखें: (विल्बर्गसन एट अल। 2016b)। उदाहरण के लिए, कुछ बायोफिल्टर गिरावट की सुविधा के लिए निलंबित कचरे के पर्याप्त हिस्से को रखने के लिए कार्य करते हैं, जबकि अन्य यांत्रिक रूप से स्क्रीन या दानेदार मीडिया के माध्यम से फ़िल्टर करते हैं। फिर भी अन्य केवल कीचड़ को इकट्ठा करने और हटाने के लिए तलछट पर भरोसा करते हैं। हालांकि, इस तरह की विधियां कीचड़ के भीतर पोषक तत्वों को पुनर्प्राप्त करने और पौधों के उपयोग के लिए जैव उपलब्ध कराने में विशेष रूप से प्रभावी नहीं होती हैं। ऐतिहासिक रूप से, इस कीचड़ को बायोरिएक्टरों में अपने मेथेनोजेनिक मूल्य के लिए नियंत्रित किया गया है या मिट्टी आधारित फसलों के लिए उर्वरक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन विभिन्न नए डिजाइनों ने हाइड्रोपोनिक घटक में उपयोग के लिए वसूली में सुधार करने का प्रयास किया है। इस कीचड़ की वसूली में सुधार करना जांच का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है, यह देखते हुए कि पौधों के विकास के लिए आवश्यक आवश्यक स्थूल और सूक्ष्म पोषक तत्वों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा कण कार्बनिक पदार्थ से जुड़ा होता है, जिसे त्याग दिया जाता है, सिस्टम से खो जाता है। एक्वापोनिक्स प्रणाली में एक अतिरिक्त कीचड़ रीसाइक्लिंग लूप जोड़कर, ठोस कचरे को छोड़ने के बजाय पौधों द्वारा पुन: उपयोग के लिए भंग पोषक तत्वों में परिवर्तित किया जा सकता है (गोडडेक एट अल। 2018)। डाइगेस्टर या बायोरिएक्टरों को पुनर्निर्मित करना इसे पूरा करने का एक तरीका है, हालांकि वर्तमान में विकसित होने वाले प्रमुख क्षेत्रों में से एक में यह ज्ञान शामिल है कि इन कीचड़ डाइजेस्टर के भीतर माइक्रोबियल समुदायों को कैसे बढ़ाया जा सकता है (उदाहरण के लिए रोगाणुओं के अतिरिक्त) या बेहतर उपयोग किया जा सकता है (उदाहरण के लिए बेहतर लिंक्ड रिएक्टरों के इंजीनियर डिजाइन) पौधों के लिए जैव उपलब्ध रूपों में पोषक तत्वों को पुनर्प्राप्त करने के लिए। हालांकि कीचड़ डाइगेस्टर के भीतर वास्तविक माइक्रोबियल समुदायों को एक्वापोनिक्स के लिए अच्छी तरह से शोध नहीं किया गया है, हालांकि कृषि में सीवेज और पशु कचरे के लिए कीचड़ के पाचन के माइक्रोबायोटा पर काफी साहित्य है, जिसमें मछली प्रवाह शामिल है, जो आदर्श डिजाइन में और अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकता है aquaponics प्रणाली में कीचड़ वसूली। एक्वापोनिक्स प्रणाली में कीचड़ को शामिल करने पर वर्तमान शोध में आरएएस और हाइड्रोपोनिक यूनिट (गोडडेक एट अल। 2016a, 2018) के बीच स्थित पाचन में पुनर्खनिजीकरण शामिल है। एरोबिक या एनारोबिक बायोरिएक्टरों के भीतर, अपशिष्ट गिरावट के लिए अनुकूल पर्यावरण की स्थिति प्रभावी ढंग से इस कीचड़ को जैव उपलब्ध पोषक तत्वों में तोड़ सकती है, जिसे बाद में मिट्टी की उपस्थिति के बिना हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली में पहुंचाया जा सकता है (मॉन्सी एट अल। 2017)। कई एक-लूप एक्वापोनिक्स सिस्टम में पहले से ही एरोबिक (राकोसी एट अल 2004) और एनारोबिक (योगेव एट अल 2016) शामिल हैं पोषक तत्वों को बदलने के लिए पाचन जो मछली कीचड़ में फंस गए हैं और उन्हें पौधों के लिए जैव उपलब्ध बनाते हैं। इन decouple करने की क्षमता लाभ है कि आगे में चर्चा कर रहे हैं की एक संख्या है Chap. 8 और उच्च विकास दर (Goddek और Vermeulen 2018) के लिए नेतृत्व करने के लिए प्रतीत होता है। हालांकि, कई अग्रिमों के बावजूद, इसे पूरा करने के लिए वास्तविक तकनीक चुनौतीपूर्ण बनी हुई है। उदाहरण के लिए, कुछ heterotrophic denitrifying बैक्टीरिया anoxic या यहां तक कि एरोबिक स्थितियों में सुसंस्कृत, एक इलेक्ट्रॉन रिसेप्टर और ऊर्जा के लिए ऑक्सीकरण कार्बन स्रोतों के रूप में नाइट्रेट का उपयोग करेगा, जबकि इस तरह के CASUP+2/SUP या Cusup+2/SUP के रूप में द्विपक्षीय धातु आयनों के साथ polyphosphate के रूप में अतिरिक्त पी भंडारण। जब क्षारीय पीएच पर बल दिया जाता है, तो ये बैक्टीरिया पॉलीफॉस्फेट को कम करते हैं और ऑर्थोफॉस्फेट को छोड़ देते हैं, जो पौधों द्वारा फॉस्फेट के आकलन के लिए आवश्यक रूप है (वान रिजन एट अल। 2006)। पुनर्खनिजीकरण बायोरिएक्टर इकाइयों को सम्मिलित करना, जैसे कि गोडडेक एट अल (2018) में, हाइड्रोपोनिक्स के लिए पी को बेहतर ढंग से पुनर्प्राप्त करने का एक तरीका प्रदान कर सकता है। उदाहरण के लिए, इसी तरह के तरीकों का उपयोग आरएएस से ट्राउट कीचड़ के साथ किया गया है जिसे स्वीकार्य निपटान सीमाओं (गोडडेक एट अल। 2015) से अधिक नाइट्रेट और पी सामग्री के लिए इलाज किया गया था। हालांकि, इन प्रक्रियाओं में शामिल माइक्रोबियल समुदाय संस्कृति स्थितियों जैसे कि सी: एन अनुपात, ऑक्सीजन, धातु आयनों और पीएच के प्रति संवेदनशील होते हैं, इसलिए नाइट्राइट और अन्य हानिकारक मध्यस्थ जमा हो सकते हैं। विभिन्न कार्बनिक कचरे के पाचन पर एक विशाल साहित्य के बावजूद, मुख्य रूप से बायोगैस उत्पादन (इब्राहिम एट अल। 2016) के लिए एनारोबिक, आरएएस कचरे (वान रिजन 2013) के इलाज पर बहुत कम शोध है, और एक्वापोनिक्स प्रणाली के मामले में, पोषक तत्व के बीच संबंधों के बारे में भी कम उपलब्ध अनुसंधान जैव उपलब्धता और हाइड्रोपोनिक्स प्रणाली में फसल वृद्धि (मोलर और मुलर 2012)। इस समय, आरएएस कीचड़ बायोरिएक्टरों के अधिक अध्ययन माइक्रोबियल आबादी के लिए संस्कृति की स्थिति में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान कर सकते हैं जो अनुकूल परिणाम उत्पन्न करते हैं, उदाहरण के लिए, पी वसूली पर, और हाइड्रोपोनिक्स इकाइयों में इसकी शुरूआत।

पी की वसूली का आकलन करने के प्रयासों में मौजूदा चुनौतियों में से एक उनकी प्रभावकारिता के लिए एनारोबिक और एरोबिक डाइजेस्टर के परीक्षणों की तुलना करते समय उत्पन्न होती है (गोडडेक एट अल। 2016b; मोन्सी एट अल। 2017)। हालांकि दोनों अध्ययनों ने शुरू में समान कीचड़ संरचना का इस्तेमाल किया, परिणाम काफी अलग थे। एक अध्ययन में (Monsees एट अल। 2017), एरोबिक उपचार में विभिन्न घुलनशील पोषक तत्वों के उपायों के परिणामस्वरूप पी एकाग्रता में 330% वृद्धि हुई है और पी में मामूली वृद्धि और एनारोबिक उपचार में नाइट्रेट में 97% कमी की तुलना में नाइट्रेट एकाग्रता में 16% कमी आई है। इसके विपरीत, इसी तरह के एक अध्ययन से परिणाम (Goddek एट अल. 2016b) से पता चला है कि एक हाइड्रोपोनिक इकाई में सलाद पौधों की वृद्धि एनारोबिक supernatant का उपयोग कर बेहतर था, भले ही दोनों एनारोबिक और एरोबिक उपचार केवल एनारोबिक शर्तों और लगभग पूर्ण नुकसान से थोड़ा बेहतर नाइट्रेट वसूली में हुई दोनों उपचार (Goddek एट अल. 2016b) से POSUB4/उप की। जाहिर है, इस तरह के फ़ीड संरचना और दरों के रूप में कारकों, ठोस के निपटान बनाम निलंबन, पीएच (बाद में पूर्व और चर 8.2-8.65 में CaohSub2/उप के साथ 7 ± 1 पर बनाए रखा), नमूना और मछली उपभेदों इन दो अध्ययनों में मतभेद। फिर भी, POSUB4/उप और NOSUB3/उप के विपरीत परिणाम पोषक तत्वों की वसूली को अनुकूलित करने के लिए आगे अनुसंधान की आवश्यकता को इंगित करते हैं, माइक्रोबियल समुदायों को चिह्नित करने के लिए मेटागोनॉमिक्स दृष्टिकोण के अतिरिक्त ताकि इन प्रक्रियाओं में उनकी भूमिका को बेहतर ढंग से समझ सके।


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