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Oltre a monitorare i parametri fisico-chimici generali che sono importanti per il mantenimento della qualità dell'acqua nei sistemi aquaponici, e i parametri biologici che indicano le prestazioni del sistema e rivelano potenziali problemi di qualità dell'acqua, è inoltre necessario effettuare controlli regolari sul prestazioni della tecnologia (filtri, acqua, pompe d'aria, ecc.).

Tecnologia

Rimozione dei solidi

PROCEDURA OPERATIVA: Una considerazione importante in acquaponica è il tempo di ritenzione e la rimozione di grandi particelle. Queste particelle includono cibo non consumato, rifiuti di pesce, così come altre fonti di materiale biologico, come le particelle vegetali. Possono influire negativamente su parametri chimici come pH e DO. La filtrazione meccanica (schermi fisici e barriere) sarà il primo passo importante nel monitoraggio per consentire un'efficace rimozione del particolato. L'ispezione visiva degli schermi e dei filtri è spesso il metodo migliore per verificare la presenza di particelle di grandi dimensioni. È importante che le particelle vengano rimosse rapidamente, al fine di evitare che si rompano in pezzi più piccoli, il che aumenterebbe il tempo necessario per la loro rimozione e porterebbe ad un aumento della domanda di ossigeno a causa di un aumento del carico di nutrienti (Thorarinsdottir et al. 2015). Gli schermi devono essere puliti frequentemente per garantire che i detriti vengano rimossi.

MONITORAGGIO: per le particelle più piccole, una misura utile è la chiarezza dell'acqua, altrimenti nota come torbidità, anche se questa può essere una misura soggettiva, a seconda del metodo utilizzato. Il metodo è una rappresentazione di quanto bene la luce viene trasferita attraverso l'acqua. La causa principale della torbidità sono spesso i solidi sospesi, determinati come solidi totali sospesi (TSS). Questi possono essere misurati con precisione in base al peso a secco. In primo luogo, circa 1 L di acqua viene prelevato dal sistema. Il volume del campione può essere ridotto in caso di acqua carica con TSS, o aumentato se l'acqua è limpida. Il campione d'acqua viene quindi filtrato attraverso una carta da filtro pre-pesata di una dimensione dei pori specificata. I solidi rimangono sulla carta filtrante, che può essere pesata quando completamente asciutta (cioè quando la carta smette di perdere peso dopo l'essiccazione continua). L'aumento del peso della carta da filtro fornisce una misura della quantità di particolato presente, che può essere espressa in mg/L o kg/m3 (Rice et al. 2012) (Tabella 2).

Tabella 2: Procedura per le misurazioni dei solidi sospesi

No. ProceduraOsservazioni1Pesare la carta da filtro con 0,1 mgRegistrare la massa come massa 12Impostare l'apparecchio di filtrazione, inserire un filtro e applicare 3Bagnare la carta filtrante con un piccolo volume di acqua deionizzata (DI)4Agitare vigorosamente il campione e misurare il volume del campione predeterminato utilizzando un cilindro graduato. Registrare il volume filtrato5Risciacquare il cilindro graduato e filtrare con tre volumi di acqua DI da 20 ml, permettendo un drenaggio completo tra lavaggi6Continuare l'aspirazione con la pompa a vuoto per tre minuti di post-filtrazione 7Trasferire con cautela il filtro in un piatto di pesata in alluminio e posizionare il filtro su un foglio di biscotti o dispositivo simile8Mettere i filtri in un forno impostato a 104 ± 1° C e asciugare per un aminimum di un'ora 9Rimuovere i filtri dal forno e trasferirli in un essiccatore per raffreddarli a temperatura ambiente. Pesare un filtro campione con 0,1 mgRegistrare la massa come Massa 2 e applicare la seguente equazione: TSS (mg/L) = (Massa 1 — Massa 2)/Volume del campione

Procedura di risoluzione dei problemi: se si scopre che grandi detriti si accumulano sui filtri a velocità che superano la capacità dei filtri di rimuoverli, dovrebbe essere implementato un programma di pulizia maggiore. Se la torbidità inizia ad aumentare, questo può essere un segno di un problema all'interno del sistema di filtrazione. I filtri devono quindi essere controllati regolarmente per assicurarsi che non vi siano blocchi o, se possibile, ridurre le dimensioni dello schermo per catturare particelle più piccole.

Biofiltrazione

PROCEDURA DI OPERAZIONE: È necessario effettuare controlli giornalieri sulla funzione meccanica dell'unità biofiltro per garantire che il sistema di aerazione funzioni correttamente e che le bolle d'aria siano visibili; ciò garantirà una corretta alimentazione d'aria per le colonie batteriche. La luce dovrebbe essere esclusa dal biofiltro, in quanto ciò può favorire la crescita delle alghe; occorre quindi garantire che le superfici dell'acqua libera, cioè sopra le vasche di pesci e presso l'unità vegetale, siano coperte da coperchi a prova di luce. I fanghi possono anche accumularsi sui mezzi biofiltranti, pertanto dovrebbero essere effettuati controlli settimanali per garantire che l'accumulo sia a livelli accettabili, altrimenti l'efficienza del sistema potrebbe essere compromessa.

MONITORAGGIO: Il modo migliore per monitorare il funzionamento del biofiltro è analizzando l'acqua per individuare i livelli di ammoniaca, nitriti e nitrati, utilizzando test elettronici specializzati o fotometrici per garantire che la qualità dell'acqua sia mantenuta entro intervalli ottimali per le specie bersaglio e per conformarsi alle norme nazionali e comunitarie. legislazione. Queste concentrazioni di ammonio, nitrito e nitrato sono generalmente misurate utilizzando sensori elettronici specializzati, poiché quantità specifiche creano segni nella conduttività dell'acqua. La lettura numerica può quindi essere confrontata con le quantità desiderate. Un altro modo per misurare i livelli di questi nutrienti è con i test fotometrici.

Procedura di risoluzione dei problemi: ci sono diversi passaggi che devono essere presi se vengono rilevati alti livelli di ammoniaca o nitrito. In primo luogo, occorre verificare se il biofiltro ha un adeguato apporto di ossigeno ed è privo di fanghi. Il pH deve essere monitorato attentamente, poiché l'azoto viene convertito in ammoniaca tossica (NH3) a livelli di pH più elevati ed è particolarmente dannoso per i pesci. Se il pH è mantenuto neutro o acido, l'azoto si presenta sotto forma di ammonio non tossico (NH +) vedere la tabella 3 del capitolo 5]. Il pesce dovrebbe quindi essere affamato per alcuni giorni per evitare che l'aumento di ammonio sotto forma di rifiuti di pesce venga aggiunto al sistema. Ciò ridurrà la disponibilità di ammonio, limiterà la crescita di Nitrosomonas, * e consentirà alle colonie di Nitrobacter di convertire i nitriti in eccesso in nitrati. Anche l'ammoniaca e i nitriti possono compromettere l'assorbimento di ossigeno nei pesci, pertanto le concentrazioni di DO nelle vasche devono essere mantenute ottimali (Thorarinsdottir et al. 2015).

Formazione di biofilm

PROCEDURA DI OPERAZIONE: Da non sottovalutare è la formazione di biofilm, che possono ostruire componenti del sistema come tubi o prese o causare sensori automatici di prendere letture difettose. Pertanto, i biofilm devono essere controllati e rimossi regolarmente (si raccomanda la pulizia su base settimanale).

PROCEDURA DI RISOLUZIONE: Se, ad esempio, un solo sensore del sistema mostra un valore troppo basso/troppo alto nel caso di un allarme di ossigeno, è possibile che sul sensore corrispondente si sia formato un biofilm, il che porta a misurazioni errate. È stato osservato che man mano che il biofilm aumenta, i valori di CE e ossigeno diminuiscono continuamente. In caso di allarme, l'azione deve essere intrapresa immediatamente. Non si deve presumere che la misurazione sia dovuta alla formazione di biofilm sul sensore.

Pompe acqua e aria

PROCEDURA DI OPERAZIONE: I dispositivi meccanici che forniscono DO e flusso devono essere controllati frequentemente (Tabella 3) per garantire il corretto funzionamento. Le pompe dell'acqua creano un flusso nei sistemi acquaponici che trasportano nutrienti e ossigeno intorno ad esso. Inoltre spostano i prodotti di scarto verso i filtri in modo che possano essere rimossi. Il malfunzionamento dei dispositivi comporterà una diminuzione della produzione. Senza sufficiente aerazione, il pesce e poi anche le piante moriranno. Il controllo delle pompe d'aria può spesso essere fatto visivamente, assicurando che ci sia un flusso costante di bolle provenienti dagli aeratori. Una riduzione di DO può anche essere indicativa di un problema. Se si verificano problemi, è necessario cercare un ingegnere adeguatamente addestrato per risolvere il problema.

Tabella 3: Compiti relativi a un sistema acquaponico

Giornaliero:Osservare i flussi d'acqua in diversi punti di sistema dell'acquacoltura e dell'unità idroponica (l'acqua deve circolare costantemente)Verificare l'intervallo della pompa dell'acqua; intervallo più breve = migliore flusso d'acquaAssicurarsi che la pompa dell'acqua è sincronizzata con le valvole attraverso le quali l'acqua entra nelle vasche e nell'unità idroponicaControllare che non siano intasati gli straripamenti (ad esempio per liquami di pesce, alimenti non consumati o materiali vegetali o parti del sistema) Stagionalmente:controllare il funzionamento della pompa dell'acqua e del sistema di aerazionePulire la pompa, il sistema di aerazione, i tubi e l'unità idroponica, se necessario,Controllare lo stato dei tubi e delle valvoleControllare e pulire regolarmente il pre-filtro dell'acqua Pompesostituzione periodica di membrane e parti soggette a usura nelle pompe ad aria con membrane

Schermi

Gli schermi creano una barriera fisica tra pompe, filtri e, in alcuni casi, l'ambiente esterno. I pesci che fuoriescono da sistemi acquaponici possono danneggiare attrezzature, filtri e, in casi estremi, possono provocare l'ingresso di specie non autoctone in un ecosistema naturale. È importante identificare le posizioni appropriate per gli schermi. Questi includeranno pompe, flussi di ingresso per i filtri e tubi in cui l'acqua entra ed esce dal sistema.

PROCEDURA DI OPERAZIONE: gli schermi devono essere controllati quotidianamente per rilevare segni di usura, e gli schermi danneggiati o usurati devono essere sostituiti con opportune sostituzioni.

Disaccoppiamento dell'idroponico del compartimento aquaponico

In caso di contaminazione in un'area del sistema, è vantaggioso che la parte interessata del sistema possa essere facilmente disaccoppiata dal resto del sistema (ad esempio, scollegare una pompa). Ciò può essere garantito collegando l'unità idroponica e acquacoltura mediante, ad esempio, un pozzetto della pompa che collega i due anelli di sistema. È importante che tutti i componenti del sistema per il trattamento delle acque si trovino sulla parte dell'acquacoltura, cioè davanti al pozzetto della pompa, in modo da garantire un'adeguata qualità dell'acqua per i pesci.

PROCEDURA DI RISOLUZIONE: L'applicazione principale è che il pesce possa essere salvato in caso di contaminazione nella sezione idroponica, ad esempio a causa di un uso improprio di pesticidi. Ma può anche essere vantaggioso al contrario, ad esempio se i pesci devono essere trattati per malattie con il sale. Durante il periodo di disaccoppiamento, l'acqua del sistema idroponico può essere concimata con fertilizzanti organici, che certamente non danneggiano i pesci (ricordate sempre che i due anelli del sistema dovrebbero essere collegati nuovamente il prima possibile).

Qualità dell'acqua

Il termine qualità dell'acqua comprende tutto ciò che influisce negativamente sulle condizioni richieste per il mantenimento di pesci e piante sani. Mantenere una buona qualità dell'acqua in un sistema acquaponico è di estrema importanza. L'acqua è il mezzo attraverso il quale tutti i macro e i micronutrienti essenziali vengono trasportati alle piante e il mezzo attraverso il quale i pesci ricevono ossigeno; pertanto, influenzerà direttamente la produttività e la vitalità del sistema. Ci sono cinque parametri chiave di qualità dell'acqua che sono fondamentali per un attento monitoraggio nel sistema: DO, pH, temperatura dell'acqua, composti azotati (ammoniaca, nitriti e nitrati) e durezza dell'acqua. Anche altri parametri devono essere monitorati al fine di mantenere un sistema sano e bilanciato, come fosforo e altri nutrienti, contaminazione da alghe, TSS, concentrazione di anidride carbonica, ecc. Tuttavia, questi parametri possono essere monitorati meno frequentemente in un sistema ben bilanciato (Somerville et al. 2014a; Thorarinsdottir et al. 2015).

Ossigeno disciolto (DO)

DO descrive la quantità di ossigeno molecolare nell'acqua e viene solitamente misurata in milligrammi per litro (mg/L). Se i livelli di DO non sono sufficienti, i pesci sono sotto stress o soffrono di una crescita lenta e potrebbero morire. I requisiti DO differiscono per i pesci di acqua calda e di acqua fredda. La spigola e il pesce gatto, ad esempio, che sono specie di acqua calda, richiedono circa 5 mg/l per la massima crescita, mentre la trota, un pesce d'acqua fredda, richiede circa 6,5 mg/l di DO. Alti livelli di DO sono necessari per i batteri nitrificanti presenti nel biofiltro, che sono essenziali per convertire i rifiuti di pesce in nutrienti vegetali. Quindi influenza indirettamente anche la crescita delle piante. Inoltre, le piante hanno bisogno di alti livelli di DO (> 3mg/L), il che rende più facile per la pianta trasportare e assimilare i nutrienti attraverso le sue superfici radicali. Inoltre, in condizioni di DO basse, possono verificarsi patogeni delle radici delle piante. Si raccomanda di mantenere i livelli di DO a 5 mg/L o superiori in un sistema acquaponico.

MONITORAGGIO: i livelli di ossigeno devono essere misurati frequentemente in un nuovo sistema, ma una volta che le procedure diventano standardizzate (ad esempio, sono state raggiunte adeguate velocità di stoccaggio dei pesci e di alimentazione, e viene fornita un'aerazione sufficiente) non è necessario misurare DO con la stessa frequenza. Monitorare DO può essere difficile perché i dispositivi di misura possono essere molto costosi. Ci sono alcuni kit per acquari disponibili che includono reagenti per testare il contenuto DO, ma l'approccio più affidabile è utilizzare sonde DO con contatori elettronici, o monitor online che misurano costantemente i parametri più significativi nell'acquario. In una piccola unità potrebbe essere sufficiente monitorare frequentemente il comportamento dei pesci, l'acqua e le pompe dell'aria. Se i pesci arrivano in superficie per acque superficiali ricche di ossigeno, ciò indica che i livelli di DO nel sistema sono troppo bassi.

Procedura di risoluzione dei problemi: bassi livelli di DO non sono di solito un problema con i coltivatori di acquaponica hobby che utilizzano bassi tassi di stoccaggio di pesce. Il problema tende a sorgere di più nelle operazioni con tassi elevati di stoccaggio. Se i livelli DO nel sistema sono troppo bassi, aumentare l'aerazione aggiungendo più pietre d'aria o passando a una pompa più grande. Non c'è rischio di aggiungere troppo ossigeno; quando l'acqua diventa satura, l'ossigeno in eccesso si disperderà semplicemente nell'atmosfera. Si noti che i livelli DO sono strettamente correlati alla temperatura dell'acqua. L'acqua fredda può contenere più ossigeno rispetto all'acqua calda, quindi in condizioni climatiche più calde, è essenziale monitorare l'aerazione di DO o aumentare preventivamente.

Il consumo di ossigeno è anche legato alla dimensione del pesce: i pesci più piccoli consumano quantità considerevolmente maggiori di ossigeno rispetto ai pesci grandi. Questo fatto deve essere preso in considerazione quando si imposta il sistema e lo stoccaggio di pesci piccoli (Sallenave 2016; Somerville et al. 2014a). Se si rilevano bassi livelli di DO nell'acqua nell'unità idroponica, questo potrebbe essere risolto installando una pompa ad aria.

pH

Il pH di una soluzione è una misura di quanto sia acido o alcalino su una scala da 1 a 14 pH 7 è neutro, pH 7 è alcalino. pH è definito come la quantità o l'attività degli ioni idrogeno (H+) in una soluzione:

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L'equazione mostra che il pH si abbassa man mano che l'attività degli ioni idrogeno aumenta. Ciò significa che l'acqua acida ha alti livelli di H+ e quindi basso pH. Il pH dell'acqua è un parametro particolarmente importante per piante e batteri. Per le piante, il pH controlla la disponibilità di sostanze nutritive. Con un pH di 5,5-6.5, tutti i nutrienti sono facilmente accessibili per le piante, ma al di fuori di questo intervallo diventa difficile (Figura 2). Anche una leggera deviazione del pH fino a 7,5 o superiore può portare a carenze di ferro, fosforo e manganese nelle piante (vedere anche la figura 10 del capitolo 5 (https://aquaponics.ai/community/articles/aquateach-nutrient-water-balance)).

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Figura 2: Impatto del pH sulla disponibilità di nutrienti per le piante. Di F. Moeckel\ [Dominio pubblico], da Wikimedia Commons

I batteri nitrificanti non sono in grado di convertire l'ammoniaca in nitrato a pH pari o inferiore a 6. Ciò rende la biofiltrazione meno efficace e i livelli di ammoniaca possono iniziare ad aumentare. I pesci hanno un intervallo di tolleranza del pH da circa 6,0 a 8,5. Per soddisfare le esigenze di tutti e tre gli organismi (piante, pesci e batteri), il pH nel sistema acquaponico dovrebbe essere mantenuto tra 6 e 7.

Alcuni eventi o processi nel sistema aquaponico influenzeranno il pH, quindi non rimarrà costante e dovrà essere monitorato regolarmente. Questi processi sono la nitrificazione, la densità dei pesci e la contaminazione da fitoplancton. Nel processo di nitrificazione, i batteri producono piccole concentrazioni di acido nitrico e il pH del sistema aquaponico si abbassa. La densità di stoccaggio dei pesci influisce anche sul pH del sistema. Quando i pesci respira producono CO2 che viene rilasciato nell'acqua. A contatto con l'acqua, CO2 viene convertito in acido carbonico (H2 CO3 ), che abbassa anche il pH dell'acqua. Questo effetto è maggiore a densità di calza di pesce più elevate. Il fitoplancton è generalmente sempre presente nel sistema aquaponico, anche se elevate quantità sono indesiderabili, perché compete con le piante per i nutrienti. Poiché la fotosintesi del fitoplancton, che consuma il CO2 nell'acqua, questo aumenta il pH, specialmente durante il giorno in cui la fotosintesi è al massimo. Nel complesso, l'acqua acquaponica generalmente acidicola e il pH dovrà essere monitorato e regolato regolarmente (Somerville et al. 2014a; Thorarinsdottir et al. 2015).

MONITORAGGIO: Esistono diversi metodi per monitorare il pH. Il più semplice è usare strisce reattive a pH, che è il metodo più economico, ma è solo moderatamente accurato. Il livello successivo di precisione prevede l'utilizzo di kit di test dell'acqua; tuttavia, il metodo consigliato e più accurato è quello di utilizzare contatori digitali con sonde di pH e monitor on-line per il monitoraggio continuo. Idealmente, il livello di pH dovrebbe essere monitorato continuamente o almeno quotidianamente e regolato correttamente.

Procedura di risoluzione dei problemi: ci sono diversi modi per aumentare il pH nel sistema. I metodi più comuni includono:

  • Aggiunta di NaHCo3 quando necessario. Sciogliere NaHCo3 in acqua, aggiungerlo gradualmente al serbatoio e misurare il pH. Potrebbero essere necessari fino a 20 g per 100 l. Non aggiungere troppo alla volta in quanto questo può uccidere il pesce.

  • Aggiunta di basi forti, come idrossido di calcio (Ca (OH)2), o idrossido di potassio (KOH). Sciogliere il pellet o la polvere in acqua e aggiungerlo gradualmente all'acquario.

In alcuni casi, l'acqua nel sistema può essere dura con un pH elevato, tipicamente in regioni con calcare o calcare. Il pH può anche aumentare se c'è un alto tasso di evapotraspirazione, o se la densità di stoccaggio del pesce non è sufficiente per produrre abbastanza rifiuti per guidare la nitrificazione. In questi casi, il pH dovrà essere abbassato aggiungendo acido nel serbatoio dell'acqua prima dell'acquario. In questo caso, l'acido fosforico (H3PO4), che è un acido relativamente delicato, può essere aggiunto all'acqua del serbatoio (mai direttamente all'acquario!) (Thorarinsdottir et al. 2015).

Temperatura dell'acqua

La temperatura dell'acqua influisce su tutti gli aspetti dei sistemi aquaponici. Ogni organismo all'interno del sistema ha un proprio intervallo di temperatura ottimale dell'acqua, che deve essere considerato quando si sceglie la specie di pesce e il tipo di coltura. Inoltre, dovrebbe essere scelta una combinazione di pesci e piante che corrisponda alla temperatura ambiente della posizione del sistema, poiché la modifica della temperatura dell'acqua può richiedere molto energia. La temperatura ha un effetto sul DO e sulla tossicità dell'ammoniaca; l'acqua contiene meno DO alle alte temperature e ammoniaca più unionizzata (tossica). Le alte temperature possono anche limitare l'assorbimento del calcio nelle piante.

MONITORAGGIO: La temperatura dell'acqua può essere monitorata con termometri analogici o digitali o con sonde di temperatura. Se si utilizza un dispositivo di misurazione on-line, il monitoraggio della temperatura è solitamente incluso nel sistema.

Procedura di risoluzione dei problemi: le superfici dell'acqua sulle vasche di pesci, le unità idroponiche e i biofiltri devono essere schermate dal sole utilizzando strutture ombreggianti. Allo stesso modo, l'unità può essere protetta termicamente utilizzando l'isolamento contro temperature notturne fredde ovunque si verifichino. In alternativa, esistono metodi per riscaldare passivamente le unità acquaponiche utilizzando serre o energia solare con tubi flessibili neri a spirale, che sono più utili quando le temperature ambientali sono inferiori a 15 °C (Somerville et al. 2014a).

Azoto totale (ammoniaca, nitrito, nitrato)

L'azoto è un parametro fondamentale della qualità dell'acqua. La somma della forma tossica non ionizzata e della forma ionica non tossica dell'ammoniaca è chiamata azoto ammoniacale totale (TAN). TAN è ciò che misura la maggior parte dei kit di test sull'ammoniaca In un'unità acquaponica pienamente funzionante con adeguata biofiltrazione, i livelli di ammoniaca e nitriti devono essere vicini allo zero, o al massimo 0,25-1,0 mg/L (cfr. Capitolo 5).

PROCEDURA DI OPERAZIONE: L'analisi dell'acqua per i composti azotati (TAN, NO -, NO -) deve essere effettuata giornalmente o almeno settimanalmente per tenere d'occhio i picchi di ammonio e nitriti (Tabella 4).

Tabella 4: Parametri con valori target, massimi e minimi dei composti azotati nell'acqua del sistema

ParametroAbbr. Valore obiettivounitarioSoglia inferioreSoglia superioreTotale Azoto ammoniacaleTANmg/L0,0-1,0Nitriti-NO2mg/L0,0- 0,2Nitrato-NO3mg/L0,0-300

Monitoraggio: i kit per acquari per misurare ammoniaca, nitriti e nitrati sono abbastanza accurati e convenienti. L'analisi spettrofotometrica può essere utilizzata per una misurazione più accurata. Sono disponibili kit di test spettrometrici per misurare ammoniaca, nitrito e nitrato.

PROCEDURA DI RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: Se si verificano picchi di nitrito o ammoniaca, non nutrire il pesce per diversi giorni, ma non smettere di nutrirli completamente in quanto ciò causerà anche la fame dei microrganismi presenti nel biofiltro (Klinger-Bowen et al. 2011)) (vedi anche il procedure di risoluzione dei problemi per la biofiltrazione di cui al punto 9.2.1).

Fosforo e altri nutrienti

La nutrizione svolge un ruolo cruciale nella salute delle piante, e un metodo per controllare questo parametro è quello di osservare le condizioni dei tessuti vegetali osservando le condizioni generali della pianta. I cambiamenti nella forma e nel colore delle foglie, così come l'avvizzimento della pianta, possono essere un'indicazione di alcune carenze di nutrienti e saranno necessarie indagini tempestive per garantire la sopravvivenza della coltura. I segni che le piante possono mostrare se la presenza dei loro nutrienti più importanti diventa limitata sono descritti di seguito. Le gamme ottimali di nutrienti differiscono da colture a colture, quindi è importante che l'operatore abbia familiarità con la gamma ottimale di nutrienti per la coltura scelta (Thorarinsdottir et al. 2015).

Fosforo (P)

Le carenze sono caratterizzate da scarsa crescita delle radici, arrossamento delle foglie, foglie verde scuro e maturità ritardata. Le punte delle foglie delle piante possono anche apparire bruciate (Thorarinsdottir et al. 2015).

Potassio (K)

La carenza causerà un minore assorbimento di acqua e comprometterà la resistenza alle malattie. Le indicazioni di carenza di potassio includono macchie bruciate su foglie più vecchie, avvizzimento, e il fallimento di fiori e frutti a svilupparsi correttamente (Thorarinsdottir et al. 2015).

Calcio (Ca)

Le carenze sono abbastanza comuni in acquaponica, e segni includono bruciature di punta su piante a foglia, marciume fine fiore sulle piante da frutto, e crescita impropria dei pomodori (Thorarinsdottir et al. 2015).

Magnesio (Mg)

Le carenze di solito comportano cambiamenti nel colore delle foglie vecchie, con l'area tra le vene che diventa gialla, rigida e fragile prima di cadere. Si incontra raramente in acquaponica (Thorarinsdottir et al. 2015).

Zolfo (S)

Le carenze di solito comportano cambiamenti nel colore delle nuove foglie, con l'area tra le vene che diventa gialla, rigida e fragile prima di cadere. Si tratta di un problema raramente riscontrato in acquaponica (Thorarinsdottir et al. 2015).

Ferro (Fe)

Una mancanza di ferro in un sistema si presenta visivamente, girando le punte delle piante e le foglie intere di giovani piante gialle. Questo alla fine cambierà in bianco con macchie necrotiche. Una carenza può essere facilmente identificata notando modifiche alle nuove foglie rispetto alle vecchie foglie. Nuove foglie cresceranno e appariranno bianche, mentre le vecchie foglie rimarranno verdi. Per facilitare l'assorbimento da parte delle piante, il ferro viene spesso aggiunto nella sua forma chelata, in concentrazioni fino a 2 mg/L. Il ferro può anche essere applicato direttamente sulle foglie, con uno spray. È anche importante monitorare il pH quando si sospetta una carenza di ferro, perché a un pH inferiore a 8 il ferro può precipitare dall'acqua e prevenire l'assorbimento da parte delle piante. Una buona regola da seguire è aggiungere 5 ml di ferro per 1 m2 di piante coltivate. Un'alta concentrazione di ferro non danneggia un sistema aquaponico, anche se può dare un leggero colore rosso all'acqua (Roosta & Hamidpour 2011; Thorarinsdottir et al. 2015.

Zinco (Zn)

Come risultato della carenza di zinco, la crescita delle piante sarà stentata, presentandosi come internodi accorciati e foglie più piccole. In generale, un problema importante nell'acquaponica è la tossicità dello zinco, perché mentre le piante possono tollerare un eccesso, i pesci non possono e possono causare mortalità. Lo zinco viene utilizzato come parte del processo di zincatura di acquari, dadi e bulloni, ecc., e si trova nei rifiuti di pesce. Le carenze sono quindi raramente un problema. I livelli di zinco dovrebbero essere mantenuti tra 0,03 e 0,05 mg/L, poiché la maggior parte dei pesci sarà stressata da 0,1 a 1 mg/L, e inizierà a morire a 4-8 mg/L. Poiché lo zinco viene introdotto nel sistema principalmente attraverso il rivestimento sulle attrezzature, il modo migliore per mantenere i livelli di zinco entro il raggio d'azione è quello di utilizzare alternative a zincato attrezzature, quali acciaio inossidabile o plastica [Storey 2018] (per informazioni dettagliate, cfr. anche la tabella 9 di capitolo 5].

MONITORAGGIO: Sebbene il monitoraggio dei tessuti vegetali dia un'indicazione dello stato nutritivo dell'acqua, si rivela solo dopo che una carenza è arrivata alla fase in cui un problema si è presentato all'interno della coltura. La soluzione migliore è quindi il monitoraggio costante dell'acqua (vedere Qualità dell'acqua al punto 9.2.2).

Durezza dell'acqua

Esistono due tipi di durezza dell'acqua, che sono particolarmente rilevanti per l'acquaponica: durezza generale (GH) e durezza carbonatica (KH). Il GH può essenzialmente essere descritto come la quantità di calcio (Ca+), magnesio (Mg+) e, in misura minore, ioni ferro (Fe+) presenti nell'acqua. GH di solito si verifica naturalmente in aree in cui i corsi d'acqua fluiscono attraverso e in aree con alte concentrazioni di depositi calcarei. Il GH è importante sia per le piante che per i pesci all'interno dei sistemi acquaponici, poiché Ca+ e Mg + sono nutrienti essenziali per le piante e sono quindi necessari per una sana produzione vegetale. Può anche essere un'utile fonte di micronutrienti per i pesci all'interno del sistema; ad esempio, Ca+ all'interno dell'acqua può impedire ai pesci di perdere altri sali, aumentando così la produttività complessiva del sistema.

KH è importante principalmente come agente tampone. KH può essere descritto come la quantità totale di carbonati (CO 2-) e bicarbonati (HCO -) all'interno di un sistema, che dà alcalinità all'acqua. KH ha quindi un impatto sui livelli di pH e funge da tampone per aumentare l'acidità che può derivare da determinati processi fisiologici. Ad esempio, il processo di nitrificazione, che, come discusso in precedenza, converte l'ammonio dai rifiuti di pesce nei nitrati utilizzati dalle piante, genera acido nitrico come sottoprodotto. Questo può accumularsi e, infine, diminuire sufficientemente il pH fino a causare stress agli organismi. Gli ioni H+ dell'acido aggiunto all'acqua si legheranno ai carbonati (CO2- ) e ai bicarbonati (HCO- ), tamponando contro l'acidità crescente (Sallenave 2016; Somerville et al. 2014a; Thorarinsdottir et al. 2015).

MONITORAGGIO: spesso non è necessario monitorare costantemente la durezza dell'acqua all'interno di un sistema a flusso continuo se si garantisce che le fonti di acqua in ingresso abbiano livelli adeguati di GH per promuovere la salute delle piante e dei pesci, nonché KH per neutralizzare l'acido nitrico accumulato durante il processo di nitrificazione. Il livello di durezza ottimale (Tabella 5) per i sistemi aquaponici è compreso tra 60-120 mg/L (moderatamente duro). Nei sistemi RAS, tuttavia, questo dovrebbe essere monitorato una volta alla settimana. La durezza dell'acqua espressa in milligrammi di carbonato di calcio equivalente per litro può essere classificata come:

Tabella 5: Classificazione della durezza dell'acqua in base alle corrispondenti concentrazioni di carbonato di calcio

Concentrazioneclassificazione durezza dell'acqua(mg/L)Soft0-60moderatamente duro60-120 Hard120-180Molto Difficile>180

La durezza può essere misurata utilizzando semplici strisce reattive. La durezza totale può essere misurata in mg/L o °dH (grado di durezza tedesca). Il pH darà anche una misura di durezza, con più acqua alcalina è più dura.

PROCEDURA DI PROBLEMI: Se si scopre che l'acqua non è ad un adeguato livello di durezza, è spesso possibile risolvere questo problema con additivi per aumentare il livello. È inoltre possibile aggiungere calcare o corallo schiacciato all'acqua per aumentare la durezza (Sallenave 2016; Somerville et al. 2014a; Thorarinsdottir et al. 2015).

Contaminazione delle alghe, solidi sedimentabili

La crescita delle alghe in un sistema acquaponico può avere effetti negativi sulle sue prestazioni. Le alghe sono organismi fotosintetici e crescono rapidamente e facilmente in acqua se esposte alla luce. Poiché si verificano naturalmente in tutte le fonti d'acqua, è quasi inevitabile che si verifichino all'interno di un sistema acquaponico. La morfologia algale spazia da organismi unicellulari, noti come fitoplancton, e tipi multicellulari, noti come macroalghe Phytoplancton può riprodursi rapidamente, diventando verde acqua, mentre le macroalghe formano lunghi fili filamentosi, che possono attaccarsi al fondo dei serbatoi. La crescita delle alghe può influire sulle caratteristiche chimiche dell'acqua e può interferire con la meccanica dei filtri e delle pompe. Le alghe competono con altri organismi per le sostanze nutritive. Producono ossigeno durante il giorno e lo consumano di notte. In casi gravi, il consumo di alghe di ossigeno durante la notte può provocare l'anossicità dell'acqua, causando la morte dei pesci. Le alghe filamentose possono anche crescere fino a dimensioni piuttosto grandi e sono spesso difficili da abbattere. Ciò significa che un accumulo di alghe può causare danni ai filtri e alle pompe che possono essere costosi da riparare e che possono compromettere le prestazioni del sistema.

MONITORAGGIO: Monitorare la crescita delle alghe è per lo più semplice, basandosi solitamente sull'ispezione visiva delle aree come le pareti delle vasche di pesci, intorno alle pompe e ai filtri, e intorno alle radici delle piante.

PROCEDURA DI RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: La crescita delle alghe può essere evitata bloccando la luce utilizzando schermi (Somerville et al. 2014a).

I solidi sospesi possono essere classificati in solidi stabilibili e non sedimentabili. I solidi sedimentabili sono quelli che si depositano sul fondo dell'acquario. Il maggior contributo è rappresentato dai rifiuti solidi di pesce, costituiti da feci, alimenti non consumati e altro materiale biologico. Si stima che 0,45 kg di mangime per pesci producano 0,15-0,13 kg di rifiuti solidi [Sallenave 2016]. L'accumulo di solidi sedimentabili in eccesso avrà un impatto negativo su un sistema acquaponico per diversi motivi. In primo luogo, l'aumento del carico organico diminuirà DO man mano che si decompone. Ciò influenzerà altri organismi del sistema, come i batteri nitrificanti che necessitano di ossigeno per convertire l'ammoniaca in nitrati. In secondo luogo, le particelle possono aderire alle radici delle piante, diminuendo la loro efficienza.

MONITORAGGIO: Per misurare i solidi sedimentabili, prelevare 1 L di un campione d'acqua ben miscelato, posizionarlo in un cono Imhoff (Figura 3) e lasciare riposare per 1 ora. Il cono è graduato in mm, quindi una lettura diretta di mm/L può essere dedotta direttamente dalla profondità del materiale depositato (MadecivilEasy 2016).

PROCEDURA DI RISOLUZIONE: I solidi sedimentabili vengono rimossi mediante filtrazione ed è quindi necessario assicurarsi che tutti i filtri siano delle dimensioni corrette e funzionanti.

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Figura 3: Coni imhoff per la misurazione dei solidi sedimentabili.

Salute delle piante

Condizioni sfavorevoli (ad esempio temperatura subottimale, intensità luminosa insufficiente, carenza di nutrienti o parassiti e malattie) diminuiranno le prestazioni complessive delle colture.

MONITORAGGIO: È molto importante garantire che i parametri siano impostati nell'intervallo ottimale per le specie e le cultivar coltivate.

PROCEDURA DI RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: In tali casi, un attento monitoraggio dell'aspetto delle piante aiuterà a identificare la causa sottostante (Somerville et al. 2014b).

Malattia

Uno dei principali vantaggi dei sistemi acquaponici è la resilienza comparativa delle piante alle malattie. La marciume radicale è una malattia che infetta numerose specie di piante che crescono nei sistemi idroponici. È stato dimostrato, tuttavia, che le colture coltivate in sistemi acquaponici hanno una maggiore rellianza agli agenti causali, come Pythium aphanidermatum (Stouvenakers et al. 2018).

PROCEDURA OPERATIVA: gli operatori devono essere diligenti quando si tratta di monitorare le malattie. La familiarità con il sistema è fondamentale per poter osservare eventuali cambiamenti. La cosa più importante è il controllo della qualità dell'acqua e dei parametri fisici. A causa della natura controllata dell'acquaponica, è possibile impostare parametri in modo da ridurre al minimo l'introduzione e la diffusione della malattia.

MONITORAGGIO: Ad esempio, poiché il marciume radicale è solo virulento a intervalli di temperatura compresi tra 20 e 30 °C, il controllo della temperatura è quindi una misura efficace contro la sua diffusione (Grosch & Kofoet 2003; Sirakov et al. 2016). Un'altra considerazione importante è la flora microbica: batteri benefici e altri microbi svolgono un ruolo importante nella salute delle piante, quindi è importante che gli inoculanti di questi organismi siano utilizzati e la loro presenza occasionalmente controllata per l'uso di colture; tuttavia, ciò non è facile e richiede esperienza.

Procedura di risoluzione dei problemi: la salute delle piante e il colore delle foglie devono essere osservati quotidianamente La forma della foglia può anche dirci se una pianta sta andando bene. L'avvizzimento e i segni di stress possono essere utili indicatori di problemi di salute delle piante (problemi alla radice, al collare o ai vasi sanguigni) nonché di squilibri nutritivi.

Umidità relativa

L'umidità relativa può essere descritta come la quantità di umidità nell'aria rispetto alla capacità di carico totale dell'aria per l'acqua; ad esempio, il 75% di umidità relativa è pari al 75% del contenuto d'acqua totale che potrebbe essere presente nell'aria. Il livello dell'acqua che l'aria può contenere dipende dalla temperatura, quindi una stanza a 30° C potrebbe avere molta più acqua rispetto alla stessa stanza a 25° C. Il punto in cui l'umidità relativa raggiunge il 100% è noto come punto di rugiada.

PROCEDURA DI OPERAZIONE: Questo parametro è una considerazione importante nell'acquaponica, perché controllare l'umidità in un intervallo desiderato può prevenire malattie e respingere i parassiti. Come la maggior parte degli organismi, i parassiti hanno una soglia ottimale alla quale possono operare efficacemente; ad esempio, gli acari possono causare danni alle piante perforando le cellule vegetali durante l'alimentazione. Poiché non possono tollerare condizioni umide e umide, i nebulizzatori vengono spesso utilizzati per aumentare l'umidità e prevenire tali danni. Microrganismi come muffe e funghi possono causare problemi anche nei sistemi aquaponici e poiché sono difficili da rimuovere attraverso la filtrazione, l'umidità può essere utilizzata per controllare le spore (Brown 2006; Storey 2016). Alcune specie vegetali sono adattate per sopravvivere in condizioni umide, mentre il contrario è vero per le piante provenienti da regioni più temperate. È quindi importante capire quali condizioni si adattano meglio alle piante che vengono coltivate.

MONITORAGGIO: Una volta stabilita l'umidità relativa ottimale per una coltura, deve essere monitorata costantemente per garantire che non cada al di fuori di questo intervallo per periodi prolungati. Misurare l'umidità è una procedura semplice, utilizzando un misuratore noto come igrometro. Questo dà l'umidità relativa di un'area in percentuale.

PROCEDURA DI RISOLUZIONE: Se l'umidità relativa cade al di fuori dell'intervallo desiderato, la temperatura può essere alterata, poiché l'umidità relativa è in funzione della temperatura, e quindi se l'umidità relativa è troppo bassa, un aumento della temperatura consentirà all'acqua che si è condensata di evaporare. Viceversa, se l'umidità è troppo alta, abbassando la temperatura diminuirà l'umidità nell'aria. Si può anche manipolare il flusso d'aria. La ventilazione, ad esempio, diluirà il vapore acqueo nell'aria, riducendo così l'umidità. Ci sono anche dispositivi noti come deumidificatori che possono essere impostati per attivare ad un certo punto per estrarre l'acqua dall'aria. Questi possono essere particolarmente utili per automatizzare il processo, riducendo così i costi operativi (manodopera) (Brown 2006; Somerville et al. 2014b; Piano 2016.

Temperatura dell'aria

La temperatura dell'aria ambiente avrà un effetto sulla crescita delle piante. La maggior parte degli ortaggi cresce nell'intervallo tra 18-30° C, anche se ci sono alcune specie che sono adattate a soglie superiori o inferiori. Le bietole e i cetrioli svizzeri, ad esempio, si comportano bene tra 8-20 °C, mentre le specie tropicali come l'okra preferiscono temperature comprese tra i 17 e i 30 °C. La temperatura può influire sulla capacità di una pianta di respingere le malattie, provocando stress e permettendo a parassiti e parassiti di prosperare. Un'altra considerazione è la risposta fisiologica della pianta alla temperatura. I verdi a foglia verde, ad esempio, iniziano a fiorire e seme a temperature più elevate, il che influisce sul loro gusto, rendendoli amari e non appetibili.

PROCEDURA DI OPERAZIONE: È importante monitorare costantemente la temperatura dell'aria in un'unità acquaponica e le misurazioni devono essere effettuate in luoghi diversi.

MONITORAGGIO: Può essere fatto utilizzando un termometro digitale o con un termometro analogico. Eventuali cambiamenti di temperatura dovrebbero essere annotati.

Procedura di risoluzione dei problemi: se la temperatura scende al di fuori dell'intervallo desiderato, può essere aumentata o diminuita utilizzando attrezzature specialistiche (ad esempio riscaldatori d'aria, condizionatori d'aria). Il modo migliore per garantire che la temperatura ottimale sia mantenuta durante tutto l'anno è garantire che la coltura coltivata sia adattata al clima locale (Leaffin 2017).

Intensità della luce

In normali condizioni di crescita, le piante ricevono la luce necessaria per la fotosintesi dal sole. Come altre variabili in natura, questo dipende dalla posizione geografica, dall'ora del giorno e dalle condizioni ambientali locali. La luce è un requisito fondamentale per la crescita delle piante, ed è quindi essenziale che siano previsti i giusti livelli per la coltura scelta, al fine di garantire una resa ottimale (Chen Lopez 2018). La luce può essere misurata dalla sua intensità (lux), che è il numero di fotoni che raggiungono una superficie di una dimensione definita. L'unità metrica di intensità luminosa è il lm (lm) e lux è uguale a un lumen per metro quadrato. In acquaponica ciò che è interessante è il numero di fotoni che raggiungono la superficie di una foglia. I fotoni sono un tipo di particella elementare, e sono essenzialmente pacchetti di energia che costituiscono un flusso di luce. Il numero di fototon intrappolati da una foglia è il fattore determinante del tasso di crescita delle piante (Badgery-Parker 1999).

PROCEDURA DI OPERAZIONE: senza la giusta intensità luminosa, le piante non possono crescere o funzionare come dovrebbero. Il punto in cui la fotosintesi è uguale alla respirazione è noto come punto di compensazione. Questa è l'intensità che permetterà alle piante di sopravvivere, ma non di crescere, e si differenzia da pianta a pianta. Al contrario, il punto in cui l'intensità della luce non aumenta la fotosintesi, e quindi smette di limitare la crescita, è noto come punto di saturazione. Generalmente, le foglie superiori saranno sature a circa 32.000 lux. A causa dell'ombreggiatura, le foglie inferiori non riceveranno tanta luce quanto le foglie superiori. Affinché l'intera pianta diventi satura, i livelli di luce devono essere di circa 100.000 lux. La radiazione fotosinteticamente attiva (PAR) è la parte dello spettro luminoso che le piante utilizzano per la fotosintesi, e comprende lunghezze d'onda da 400-700 nm, che rappresenta quasi tutta la luce visibile (Badgery-Parker 1999; Chen Lopez 2018.

MONITORAGGIO: Ci sono diversi modi per misurare la luce, e ci sono anche app che possono essere acquistate per smartphone (anche se le recensioni di questi dovrebbero essere attentamente controllate, in quanto a volte possono essere meno che accurate). Poiché l'intensità della luce si basa sulla sua potenza, l'energia utilizzata per alimentare le luci può essere estrapolata per dare una misura di luminescenza in watt, o watt per metro quadrato (Wm-2). Allo stesso modo, possiamo misurare la quantità di energia emessa da una sorgente, come una lampadina, da una distanza. Un radiometro è un dispositivo che misura la potenza di una sorgente luminosa e un piranometro può essere utilizzato per misurare la quantità totale di radiazione a onde corte. La radiazione a onde corte comprende la luce fotosintetica, nonché l'energia proveniente dai raggi UV e dai raggi infrarossi (IR). Le piante e le persone sperimentano la luce IR come calore. Questi contatori sono economici per l'acquisto e l'uso, anche se hanno i loro limiti, il più grande dei quali è che il loro uso sotto le luci elettriche può dare letture errate, soprattutto quando la sorgente luminosa ha alti livelli nello spettro blu o rosso. I sensori quantistici sono un modo più accurato di misurare la luce; tuttavia, sono più costosi dei metri a candela. Di solito si tratta di dispositivi portatili, alimentati a batteria, che misurano PAR. Essi visualizzano la loro lettura digitalmente, e alcuni sono dotati di funzionalità di registrazione dei dati per consentire il facile trasferimento dei dati a un computer. In terzo luogo, gli strumenti che misurano il flusso radiante, che è la quantità di energia per unità di tempo, possono essere utilizzati per misurare l'intensità della luce.

PROCEDURA DI RISOLUZIONE: Poiché la crescita delle piante non è uniforme, le letture devono essere prese da luoghi diversi, scuri e chiari, per garantire che non vi siano aree con gravi carenze. Se, ad esempio, le parti inferiori degli impianti scendono al di sotto dei livelli ottimali, la produttività sarà ridotta (Runkle 2009; Runkle 2012). Correggere l'intensità della luce quando scende al di sotto della gamma ottimale è di solito un processo piuttosto semplice. Se ci sono problemi ovvi, come le lampadine soffiate, questi dovrebbero essere sostituiti. Più luci possono essere aggiunte alle zone più scure, e il posizionamento delle luci può essere modificato per garantire che tutte le aree delle piante ricevano il livello ottimale.

Salute dei pesci

Il monitoraggio della salute dei pesci è un aspetto centrale del mantenimento di un sistema acquaponico sano.

PROCEDURA OPERATIVA: ciò si ottiene in genere attraverso l'osservazione del comportamento e dell'aspetto fisico degli stock e la comprensione di ciò che costituisce «normale». A tal fine è importante comprendere i modelli di comportamento tipici e le apparenze fisiche delle specie ittiche in questione. La qualità dell'acqua svolge un ruolo importante nella salute dei pesci, e il mantenimento di una buona qualità costante consente di mantenere il pesce in condizioni prive di stress. Mantenere un sistema immunitario sano consentirà loro di respingere le complicazioni derivanti dall'introduzione di malattie e parassiti.

MONITORAGGIO: In generale, i pesci devono essere osservati quotidianamente, e la loro condizione, così come eventuali cambiamenti, devono essere notati; i segni clinici di stress, malattie e infestazione parassitaria.

Procedura di risoluzione dei problemi: un'altra considerazione importante è la densità di stoccaggio e la velocità di alimentazione. La potenziale introduzione di stress e malattie in un sistema può essere evitata assicurando che i pesci siano tenuti ad un'adeguata densità di stoccaggio e che l'alimentazione sia mantenuta a livelli appropriati (Somerville et al. 2014c).

Tassi di alimentazione

È importante monitorare i tassi di alimentazione per diversi motivi. Troppo cibo può portare a un eccesso di apporto di sostanze nutritive nell'acqua, con conseguente complicazioni nei parametri chimici e micro (biologici).

PROCEDURA OPERATIVA: Nutrire troppo poco i pesci può causare una crescita stentata, portando ad una diminuzione della produttività nel sistema, così come un aumento dello stress e dell'aggressività, che possono causare l'attacco dei pesci a vicenda, causando ferite e piaghe che possono infettarsi.

MONITORAGGIO: In genere, la quantità di mangime viene pesata, anche se le velocità di alimentazione possono essere misurate visivamente, monitorando i pesci fino a quando i tassi di alimentazione diminuiscono e cessano l'alimentazione; in alcuni sistemi questo viene fatto utilizzando telecamere subacquee. Molte aziende di mangimi per pesci forniranno anche tassi di alimentazione raccomandati, consentendo agli operatori di stimare con precisione la quantità di mangime da dare. Le percentuali di alimentazione devono essere osservate e annotate ad ogni alimentazione per consentirne il monitoraggio.

PROCEDURA DI RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: Se il tasso di alimentazione inizia a ridursi, questo potrebbe essere un segno che qualcosa non va nel sistema e dovrebbe essere intrapresa un'azione appropriata, come un'indagine da parte di un veterinario. Un aumento del tasso di alimentazione potrebbe essere un segno che i pesci non vengono nutriti abbastanza, nel qual caso il mangime dovrebbe essere aumentato (Masser et al. 2000).

Crescita

La crescita è una misura importante di come i pesci stanno andando bene in un sistema, e le aziende di mangimi spesso forniscono grafici di crescita che forniscono una stima del tasso di crescita previsto del pesce in funzione dei tassi di alimentazione.

MONITORAGGIO: la crescita viene misurata fisicamente, pesando e tarando una rete di dimensioni adeguate su una bilancia a gancio. I pesci vengono poi catturati utilizzando la rete ed entrambi vengono pesati. Un altro modo di pesare i pesci è metterli in secchi d'acqua su una bilancia. Ciò è particolarmente pratico se i pesci sono piccoli e quindi è possibile pesare più pesci contemporaneamente. Si noti che con questo metodo, si dovrebbe prestare attenzione poiché i pesci più grandi in difficoltà possono colpire con forza i lati del secchio, causando così danni. Per misurare la lunghezza dei pesci, è generalmente consigliabile anestetizzarli utilizzando un anestetico adeguato, come il metansolfonato di tricaina. Una quantità adeguata di metansolfonato di tricaina viene sciolta in un contenitore separato di acqua, che è di dimensioni adeguate per il pesce. I pesci devono essere messi in acqua fino a diventare zoppicanti e sicuri da maneggiare, e possono quindi essere posizionati su una superficie piana, misurati con un righello, e rilasciati. Queste misurazioni devono essere prese una volta alla settimana e annotate. Eventuali modifiche impreviste alle dimensioni e al peso devono essere esaminate.

Indicatori per la valutazione degli stock ittici

Gli indicatori più importanti degli stock ittici sani sono il comportamento e le condizioni fisiche. Qualsiasi cosa fuori dall'ordinario può essere classificata come segni clinici di malattia o stress.

MONITORAGGIO: In genere, i pesci devono essere monitorati durante e direttamente dopo l'alimentazione, e si devono notare cambiamenti nella quantità di cibo consumato. I pesci sani presenteranno alcuni dei seguenti comportamenti (OIE 2018):

  • Nuotare in modo ordinario e mirato

  • Pinne pulite e intatte, opportunamente estese e utilizzate

  • Pelle chiara e pulita, con squame intatte

  • Non respirare sulla superficie dell'acqua

Il comportamento anomalo e i segni clinici di problemi all'interno di uno stock sono abbastanza generali e può essere impossibile determinare la causa di un problema basato solo su questi. Le cose da fare attenzione includono (Bruno et al. 2013:

Segni comportamentali:

  • Variazioni dei tassi di alimentazione

  • letargia e morbilità

  • Cambiamenti nei modelli di nuoto, come lampeggiante, spirale o mancato mantenimento della galleggiabilità

  • In giro vicino alle prese d'acqua

  • In giro nei punti di scambio di ossigeno

  • Violazione della superficie e anfrare vicino alla superficie Segni clinici:

  • Opercola accorciata o svasata

  • Emorragia

  • Esoftalmia (alzato, spuntato fuori gli occhi)

  • Enoftalmia (occhi infossati)

  • branchie pallide, suddivise in zone o necrotiche

  • Lesioni

  • Patch bianche

  • Sfiato infiammato

Un modo ideale per misurare e registrare questi segni è attraverso un foglio di punteggio clinico, un esempio di cui è mostrato nella Tabella 5. Un foglio di punteggio clinico è un foglio in cui i segni clinici e comportamentali possono essere registrati e annotati, in base alla loro gravità, ad esempio debole, lieve e grave.

Tabella 5: Un esempio di scheda clinica per la registrazione dei segni clinici e comportamentali nei pesci

Grave Lieve debole Nessun segno Il comportamento Moribund Letargico Appeso verticale Spirale Lampeggiante Perdita di equilbrium Corpo Dark Addome disteso Anoressico Occhi Esoftalmico Enoftalmica Le branchie Pallido Zoned Necrotica Lesioni Fianco altrove

Stress

Lo stress può essere uno dei fattori più dannosi per i pesci nei sistemi acquaponici. Da solo, potrebbe non essere sufficiente per uccidere le scorte; tuttavia, lo stress cronico può portare a una serie di fattori complicanti, solitamente causati dalla soppressione del sistema immunitario. I pesci immunocompromessi hanno maggiori probabilità di cadere vittime di agenti infettivi, come batteri, virus e funghi, così come infestazioni parassitarie. Può anche ridurre la capacità di un pesce di contrastare improvvisi cambiamenti nel suo ambiente, portando alla mortalità.

MONITORAGGIO: Lo stress può essere monitorato direttamente nell'organismo, attraverso il rilascio di alcuni ormoni, come il cortisolo. Tuttavia, ciò richiede personale qualificato, al fine di garantire che non si verifichi stress aggiuntivo. Tali misure rientrano anche nella categoria della sperimentazione animale e dovrebbero essere rispettate le leggi locali in materia di protezione degli animali. Il modo migliore è garantire che le situazioni stressanti siano evitate. Ciò può essere ottenuto assicurando che i pesci siano tenuti alla giusta densità di stoccaggio, alimentati in modo appropriato, e che le caratteristiche fisiche dell'acqua (temperatura, pH, DO, ecc.) siano mantenute a ottimizzazioni fisiologiche per la specie prescelta (Rottmann et al. 1992; Somerville et al. 2014c).

Malattia

La malattia è una considerazione importante in qualsiasi sistema in cui gli animali sono tenuti a densità di stoccaggio più elevate di quelle che altrimenti si troverebbero in natura, e questo vale anche per i sistemi acquaponici. I problemi che coinvolgono la malattia possono essere esacerbati da cattive condizioni, come bassa DO, e possono anche causare l'introduzione di infezioni patogeni opportunistici.

PROCEDURA OPERATIVA: In generale, i sistemi di ricircolo contenuti sono in qualche modo isolati dall'introduzione degli agenti causali della malattia. Questa può essere una spada a doppio taglio, tuttavia, in quanto può essere difficile sradicare la malattia dopo la sua introduzione, e prima che i problemi vengono identificati, il trattamento più efficace e l'azione correttiva sarà. Nei sistemi a flusso continuo, la filtrazione attraverso sabbia, ad esempio, o il trattamento con luce UV possono ridurre la probabilità di introduzione della malattia. In entrambi i casi, è necessario un monitoraggio attento e coerente. Anche con un'attenta prevenzione, è possibile che la malattia venga introdotta nel sistema ed è importante che essa venga riconosciuta e affrontata con l'ausilio di consulenze veterinarie, se necessario.

MONITORAGGIO: al fine di monitorare adeguatamente gli stock, è importante che gli operatori abbiano familiarità con i segni clinici e comportamentali che i pesci possono presentare e che sono identificati sopra. In un sistema con un numero elevato di animali, è probabile che vi siano casi di pesci che sono scarsamente, e anche se potrebbe non essere indicativo di una malattia, si raccomanda di effettuare controlli giornalieri per monitorare la salute generale dello stock e delle mortalità; i pesci morti dovrebbero essere rimossi dal il sistema e smaltito in modo bio-sicuro. Se la frequenza dei segni clinici o della mortalità inizia ad aumentare, è importante assicurarsi che siano in atto procedure per identificare prima il problema e quindi adottare misure correttive.

PROCEDURA DI RISOLUZIONE DEI PROBLEMI: Per questo motivo, è importante che gli operatori siano consapevoli di come contattare uno specialista veterinario in salute dei pesci (Martins et al. 2010; Somerville et al. 2014c).

Parametri di particolare interesse

A volte i parametri non standard nella qualità dell'acqua diventeranno rilevanti in un sistema aquaponico, specialmente quando si sceglie la fonte dell'acqua. È possibile scegliere di utilizzare l'acqua proveniente dall'ambiente (acqua piovana, acqua di fiume o lago, ecc.), o acqua di rubinetto trattata municipalmente. A seconda della fonte d'acqua, l'acqua può variare nei livelli di DO, presenza o assenza di metalli pesanti e altri microinquinanti, tracce chimiche e disinfettanti, e può o non può essere contaminata da batteri coliformi. L'acqua che viene aggiunta al sistema può essere di una qualità molto diversa a seconda di:

  • La posizione dell'acqua sorgente

  • Il tempo recente (se si utilizza acqua proveniente dall'ambiente)

  • Trattamenti delle acque comunali (se si utilizza acqua di rubinetto)

PROCEDURA DI OPERAZIONE: Il trattamento dell'acqua potabile spesso include l'aggiunta di disinfettanti, come clorina e clorammine. Questi devono avere un effetto residuo, il che significa che rimangono attivi nell'acqua dopo l'applicazione del disinfettante. Questo può essere problematico in un sistema acquaponico, poiché si basa pesantemente sulle comunità microbiche nel biofiltro. D'altra parte, l'acqua prelevata direttamente dall'ambiente può avere altri problemi, tra cui la contaminazione da microbi indesiderati, come i batteri coliformi, o la presenza di sostanze inquinanti, quali sostanze chimiche che interferiscono con il sistema endocrino e metalli pesanti (Godfrey 2018).

MONITORAGGIO: il monitoraggio di questi parametri non standard è impossibile senza l'accesso a tecniche analitiche quali la cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), la spettrometria di massa plasmatica accoppiata induttivamente (ICP-MS), la spettroscopia ad assorbimento atomico (AAS) e attrezzature e materiali di laboratorio di microbiologia, come un incubatore, cappa laminare, autoclave, apparato di filtrazione sottovuoto e mezzi di crescita microbiologici. Poiché questa apparecchiatura è molto costosa, è meglio consultare un laboratorio nazionale per misurazioni specifiche se si sospetta un problema con l'acqua sorgente.

Procedura di risoluzione dei problemi: una soluzione più economica e pratica è quella di evitare problemi con l'acqua sorgente installando un filtro a carbone, che rimuove eventuali residui disinfettanti e potenziali inquinanti, e un filtro UV che disattiva eventuali microbi indesiderati nell'acqua sorgente.

*Copyright © Partner del progetto Aqu @teach. Aqu @teach è un partenariato strategico Erasmus+ per l'istruzione superiore (2017-2020) guidato dall'Università di Greenwich, in collaborazione con l'Università di Scienze Applicate di Zurigo (Svizzera), l'Università Tecnica di Madrid (Spagna), l'Università di Lubiana e il Centro Biotecnico Naklo (Slovenia) . *

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