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5.7 营养来源

2 years ago

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任何水生生物系统的主要投入是添加的营养物质,因为水生系统的设计旨在有效地分配给他们的营养物质到三种重要的生命形式:鱼类和植物(这是该系统的主要产品)和微生物群落(这有助于使添加营养物质提供给鱼类和植物) (伦纳德 2017).

在经典的完全循环的水生设计中,关键的设计驱动因素之一是尽可能高效地使用主要的养分输入来源,即鱼饲料,因此完全循环设计力求为鱼饲料中的植物提供尽可能多的营养素(Lennard 2017)。 另一方面,分离式设计将重点放在优化植物生长上,直接比较标准水培养和基质培养中应用的营养混合物和强度,并试图在水生环境中复制这些物质,因此不会努力提供尽可能多的鱼饲料中植物所需的营养物质,并利用大量外部营养素补充来达到所需的植物生长率(Delide 等人,2016 年)。 这意味着根据技术设计方法对添加的营养物质的来源给予了不同的重视,因此,这影响到水生系统的主要营养供应来源;对于完全循环的设计,主要的植物养分来源是鱼饲料(通过鱼类废料)生产),对于分离设计,植物的主要营养供应来源是外部补充剂(例如营养盐)(Lennard 2017)。

完全循环的水生设计,如 UVI 水生系统模型,依靠鱼饲料作为该系统的主要营养来源(Rakocy 等人,2006 年)。 鱼类饲料被添加到鱼中,鱼类食用它,代谢它,并根据需要使用它的营养物质,然后产生一个废物流(固体和溶解)。 这种来自鱼类的废物流成为植物的主要营养来源,因此鱼饲料是植物的主要营养来源。 UVI 系统仅提供鱼类饲料中种植植物所需的大约 80% 或更多的营养素(伦纳德 2017 年)。 植物生长所需的剩余营养物质,因为鱼饲料不含所需数量,通过营养补充方法添加,这种方法具有补充额外营养物质和控制系统水生 pH 值的双重作用(Rakocy 等人,2006 年)。 这种双重作用方法被称为 “缓冲”,补充措施称为 “缓冲”。 对于 UVI 模型,被确定为缺乏鱼饲料和需要补充的两种重要植物营养物质是钾 (K) 和钙 (Ca),并通过缓冲制度每天补充。 此外,鱼饲料中也缺乏植物需要的铁 (Fe),通过直接添加到系统水中以几周测量的频率(即根据每周水生铁分析每 2-4 周)以螯合形式补充(Rakocy 等人,2006 年)。

其他完全循环的水生设计方法或方法更加重视通过鱼饲料提供养分。 Lennard(2017 年)开发了一种完全循环系统的方法,通过添加的鱼饲料提供植物生长所需的 90% 以上的营养物质。 与 UVI 方法相比,这种方法通过鱼饲料提供的营养物质的效率有所提高,因为这种方法对固体鱼类废物进行再矿化(通过外部细菌介导的生物消化),并将这些养分添加到水生生物系统中进行植物利用,而UVI 方法将大部分固体鱼类废物送入外部废物流(Rakocy 等人,2006 年;伦纳德 2017 年)。 这种方法还通过缓冲制度增加了鱼饲料中缺乏的营养物质,以促进植物生长;但是,这种方法要严格得多,并且比 UVI 方法更好地操纵养分强度和混合物(Lennard 2017)。

因此,大多数完全循环水生系统设计的主要营养添加途径是鱼饲料(主要途径)、添加钾和钙的缓冲外部补充(次要途径)以及铁螯合物的直接补充(次要途径)。

分离式水生子系统设计,例如目前在欧洲广泛采用的设计,依靠鱼饲料营养素和活性外部补充剂的混合物来提供植物生长所需的营养素(Suhl 等人,2016 年)。 由于分离设计不会将水从植物成分返回到鱼类成分,因此可以根据植物需求定制水中的营养分布(Goddek 等人,2016 年)。 因此,分离式水生设计几乎总是依靠大量的外部营养补充来满足植物的需求,而不太重视从鱼类废物中为植物提供尽可能多的营养。 此外,与全循环方法(Lennard 2017)相比,外部补充剂的含量非常大,外部补充剂定期占植物总营养素需求量的 50% 或更高(Goddek 2017)。 用于分离水生子系统的外部营养素通常是水培养盐类似物或衍生物(Delide 等人,2016 年;Karimanzira 等人,2016 年)。 对于欧洲分离方法的植物供应而言,依靠大量额外营养物质的来源,除了源自性质上属于水培盐的鱼类废物(鱼饲料)所产生的营养物质,甚至直接影响到欧洲水生生物界目前适用, 与欧盟成本, 欧盟水上生物中心, 定义水生生物学为 “... 水生生物和植物的生产系统,其中大多数 (\ > 50%) 的养分来自源自喂养水生生物的废物” (Goddek 2017; COST FA 1305, 2017) 相比伦纳德 (2017 年),该公司将水生物定义为需要至少 80% 的鱼类废物养分供应。 有些人还争辩说,一种依赖 50% 的植物生长所需营养素来自鱼类饲料以外的外部来源的方法是否实际上是水生的,或者说是一种水培法,一种集成或添加一些鱼(Lennard 2017)?

另一个拟议的水生系统营养物质供应来源是通过喷洒叶面植物喷雾补充外部营养素(泰森等人,2008 年;鲁斯塔和哈米普尔 2011 年;鲁斯塔和哈米德普尔 2013 年;Roosta 2014 年)。 这些叶面喷雾剂再次是水生输送的标准水培养盐或衍生物。 不同之处在于,在上述分离的例子中,营养盐直接添加到培养水中,因此植物可以通过根吸收获取(Resh 2013),而叶面喷雾,顾名思义,在植物叶片中添加溶解的营养盐,并吸收通过植物实现叶子气孔或角质层获取 (费尔南德斯等人, 2013 年).

因此,在水生学中应用了几种主要的营养来源:鱼饲料、缓冲系统(通过添加到水柱的碱值调整盐种)、营养盐添加(添加到水柱的水培营养盐)和叶面喷雾剂(添加到叶片中的水培养盐)表面)。 所有这些都为水生养殖系统提供营养物质,用于养殖的鱼类和植物的健康和生长。


Aquaponics Food Production Systems

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