انتقل إلى المحتوى

عمليات المزرعة المستقلة

← Aquaponics Production Manual

Source material

معلمات جودة المياه

فهم كيمياء المياه في الأحياء المائية أمر ضروري لتوفير ظروف النمو المثلى للأسماك والنباتات والبكتيريا. من خلال زراعة الأسماك في نظام إعادة تدوير، يجب توفير جميع العناصر الأساسية للبقاء على قيد الحياة - مثل درجة الحرارة والأكسجين ودرجة الحموضة ونباتات المياه -. مثل جميع الكائنات الحية، تلك المستزرعة في النظم المائية لديها نطاقات مثالية للنمو والبقاء على قيد الحياة. وعلى الرغم من وجود تداخل بين النطاقات المثلى لنوعية المياه لكل كائن حي، يجب التوصل إلى حل وسط في العديد من جوانب الإنتاج (الجدول 6).

الجدول 6: معايير نوعية المياه الموصى بها لأكوابونيك/*.

\ * مستنسخة ومكيفة من إنتاج الأغذية المائية الصغيرة لمنظمة الأغذية والزراعة (Somerville et al. 2014).

أهم خمسة معلمات كيمياء المياه التي يجب أخذها بعين الاعتبار في أكوابونيكش هي الأكسجين المذاب، ودرجة الحرارة، ودرجة الحموضة، ونيتروجين الأمونيا الكلي، والقلوية.

  • [6.1 الأكسجين المذاب] (./6.1 ذوبان الأوكسيجين.md)
  • [6.2 درجة الحرارة] (./6.2 درجة حرار.md)
  • [6.3 درجة الحموضة] (./6.3-ph.md)
  • [6.4 مجموع الأمونيا - النيتروجين] (./6.4 - مجموع الأمونيا - النيتروجين)
  • [6.5 القلوية] (./6.5-القلوية)
  • [6.6 ركوب الدراجات في النظام] (./6.6-cycling-the-system.md)
  • [6-7 التدابير التصحيحية] (./6.7 - تدابير تصحيحية.md)
  • المصدر: جانيل هاغر، لي آن برايت، جوش دوسي، جيمس تيدويل. 2021. جامعة ولاية كنتاكي. دليل إنتاج Aquaponics: دليل عملي للمزارعين. *

Kentucky State University — Janelle Hager, Leigh Anne Bright, Josh Dusci, and James Tidwell.

عرض الإصدار الأصلي

أُعيد تنسيق هذه النسخة من المكتبة ودمجها من المصدر الأصلي.

  1. 6.1 الأكسجين المذاب

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Kentucky State University

    الأكسجين مطلوب على مستويات عالية من الأسماك والنباتات والبكتيريا. يتم تحديد محتوى الأكسجين كمياً بواسطة الأكسجين المذاب (DO) في الماء ويتم التعبير عنه بالملليغرام لكل لتر (ملغم/لتر) (Somerville et al. 2014). تتطلب الطبيعة المكثفة للأنظمة المائية مكملات الأكسجين. الأكسجين يمكن أن يدخل النظام عن طريق التحريض على السطح أو عن طريق الناشرون في عمود الماء. وكثافة تخزين الأسماك، وعدد ونوع النباتات، وكمية المواد الصلبة العضوية، والطلب على الأوكسجين البيولوجي، ودرجة الحرارة، كلها عوامل تحدد مقدار الاستهلاك اللازم (Rackocy et al. 2006، Wurts and Durborow 1992). DO ودرجة الحرارة لها علاقة مهمة. الأكسجين أكثر قابلية للذوبان في الماء البارد مما هو عليه في الماء الدافئ، وهذا يعني أن الماء البارد يمكن أن يحتفظ بمستويات أعلى من الأكسجين المذاب من الماء الدافئ. ويكتسي ذلك أهمية خاصة بالنسبة للمنتجين الذين يقومون بتربية أسماك المياه الدافئة أو العاملين في المناطق التي تشهد درجات حرارة عالية على مدار السنة أو موسمية. من المستحسن الحفاظ على الأكسجين المذاب بين 5-8 ملغم/لتر، ومن الصعب قياس DO، حيث يمكن أن تكون العدادات باهظة الثمن أو يصعب العثور عليها. في هذه الحالة، يمكن للمنتجين شراء مجموعات اختبار حوض السمك DO أو الاتصال بالإرشاد المحلي أو الجامعات للحصول على المساعدة.

    • المصدر: جانيل هاغر، لي آن برايت، جوش دوسي، جيمس تيدويل. 2021. جامعة ولاية كنتاكي دليل إنتاج Aquaponics: دليل عملي للمزارعين. *

  2. 6.2 درجة الحرارة

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Kentucky State University

    درجة حرارة الماء أكثر أهمية في أكوابونيكش من درجة حرارة الهواء. تتأثر العديد من عوامل كيمياء المياه بدرجة الحرارة، مثل كمية الأمونيا السامة (غير المؤينة) الموجودة وذوبان الأكسجين. كما أنه يؤثر تأثيرا مباشرا على صحة و بقاء الأسماك و النباتات على حد سواء. الأسماك هي poikilothermic، أو بدم بارد. وهذا يعني أن درجة حرارة الجسم تعتمد على درجة حرارة الماء. في درجة الحرارة القصوى، سوف تتوقف الأسماك عن تناول الطعام، لتصبح السبات العميق وعرضة للمرض. في النباتات، يمكن أن يقلل ارتفاع درجة الحرارة من امتصاص العناصر الغذائية النباتية الأساسية، مثل الكالسيوم، ويفرض الإزهار المبكر في محاصيل الطقس البارد، ويزيد من إمكانات مسببات الأمراض الجذرية النباتية مثل Pythium spp. لهذا السبب، من المهم منع تقلبات واسعة في درجة الحرارة اليومية. ومن الاستراتيجيات التي يستخدمها العديد من المنتجين التظليل أو تغطية أسطح المياه، وعزل خزانات الأسماك وأسرة النباتات، واستخدام التدفئة السلبية أو الشمسية في الدفيئات الزراعية. وفي المناطق المعتدلة حيث تتغير درجة الحرارة بشكل كبير من موسم إلى آخر، يمكن للمنتجين تبديل المحاصيل السمكية والنباتية موسميا للحد من تكاليف التدفئة أو التبريد.

    • المصدر: جانيل هاغر، لي آن برايت، جوش دوسي، جيمس تيدويل. 2021. جامعة ولاية كنتاكي دليل إنتاج Aquaponics: دليل عملي للمزارعين. *

  3. 6.3 درجة الحموضة

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Kentucky State University

    الرقم الهيدروجيني هو مقياس للحموضة أو الأساسية للمحلول. يتم تحديده من خلال وجود أو عدم وجود أيونات الهيدروجين الحرة (H ^ +^)، حيث أكثر H ^ الحالي، كلما كان الحل أكثر حمضية. يحتوي المحلول الحمضي على درجة حموضة منخفضة. ويقاس الرقم الهيدروجيني على مقياس من 1-14، مع 7 محايد. تشير قيمة الرقم الهيدروجيني أقل من 7 إلى أن المحلول حمضي وفوق 7 يشير إلى أن الحل أساسي. يتم تسجيل الرقم الهيدروجيني على مقياس لوغاريتمي وبالتالي ليست بديهية لكثير من الممارسين. على سبيل المثال، إذا كان الرقم الهيدروجيني لنظام أكوابوني يقيس 7، ثم بعد أسبوعين يقيس 5، ودرجة الحموضة لم تنخفض بمقدار 2، بل 100 مرة. إن فهم مقياس الأس الهيدروجيني أمر بالغ الأهمية لإدارة المياه وتصحيحها.

    الأسماك والنباتات والبكتيريا لها نطاقات تحمل محددة للدرجة الحموضة. وفي حين أنها يمكن أن تتسامح مع المعلمات خارج نطاقها الأمثل، فإن الظروف دون المساواة يمكن أن تؤثر بشكل كبير على النمو والبقاء على قيد الحياة. يمكن للأسماك تحمل مجموعة واسعة من الأس الهيدروجيني، من 6.0-8.5، ولكنها تحتاج إلى أن تتأقلم ببطء مع التغيرات. الرقم الهيدروجيني مهم بشكل خاص للنباتات والبكتيريا. تتوفر جميع العناصر الغذائية الدقيقة والكلية للنباتات عند درجة الحموضة بين 6.0-6.5 (الشكل 16). فوق أو تحت هذا النطاق، لا تتوفر بعض العناصر الغذائية للنباتات. وعندما يتجاوز الرقم الهيدروجيني 7.5، تصبح النباتات بسرعة ناقصة في العناصر الغذائية الأساسية مثل الحديد والفوسفور والمنغنيز (Somerville et al. 2014). على العكس من ذلك، يمكن أن يكون للدرجة الحموضة المنخفضة تأثيرات سلبية على البكتيريا النتريفيجة. أقل من 6.0، يتم تقليل القدرة على تحويل الأمونيا إلى نترات بشكل كبير.

    هناك العديد من العوامل التي تؤثر على الرقم الهيدروجيني. النتروية (التي تمت مناقشتها في القسم التالي) وكثافة تخزين الأسماك تؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة عن طريق إنتاج H ^ +^ و ثاني أكسيد الكربون ~ 2 ~، على التوالي. وهناك حاجة إلى إدخال تعديلات لرفع درجة الحموضة إلى مستويات الثقافة المناسبة. تبدأ إدارة الأس الهيدروجيني بالرصد والتسجيل المتسق.

    إذا كان الرقم الهيدروجيني منخفضًا، يمكن استخدام المواد الكيميائية التي تزيد من إجمالي القلوية، مثل هيدروكسيد الكالسيوم (الجير المطفأ؛ Ca (OH) ~ 2 )، والجير الزراعي (كربونات الكالسيوم (Caco 3 ~)، هيدروكسيد البوتاسيوم الكالسيوم (KOH)، أو كربونات البوتاسيوم (K ~ 2 ~ 3 ~). يتم تبديل إضافة قواعد الكالسيوم والبوتاسيوم لتوفير العناصر الغذائية الأساسية غير الواردة في أغذية الأسماك. بسبب ارتفاع درجة الحموضة (10-11)، يجب إضافة هذه القواعد بحذر وفي جرعات صغيرة، لعدم رفع الرقم الهيدروجيني بسرعة كبيرة. يؤدي النتروية باستمرار إلى خفض درجة الحموضة عن طريق استنفاد القلوية الكلية للمياه وإطلاق أيونات H ^، لذا فإن المراقبة المتسقة مهمة. ولا تشكل الحاجة إلى خفض درجة الحموضة عادة مشكلة بالنسبة لمنتجي الأكوابونك، وذلك بسبب النتريفيكاتيون. غير أن المنتجين قد يحتاجون إلى تعديل مصدر المياه لديهم بإضافة الماء العسر أو المواد الكيميائية لزيادة القلوية، مما يستقر أو يزيد من درجة الحموضة. إذا كان الرقم الهيدروجيني للنظام مرتفعًا باستمرار، حتى بعد ركوب الدراجات، فإن الخطوة الأولى هي التأكد من عدم تراكم المواد الصلبة في النظام. المواد الصلبة التي تتراكم تشكل مناطق اللاهوائية (منخفضة أو معدومة الأكسجين). عندما تتطور الظروف اللاهوائية، تحدث عملية تسمى إزالة النيتريفيكاتيون، حيث يتم تحويل النترات مرة أخرى إلى الأمونيا. يتم تحرير القلوية خلال هذا التحول، مما يستقر الرقم الهيدروجيني.

    • المصدر: جانيل هاغر، لي آن برايت، جوش دوسي، جيمس تيدويل. 2021. جامعة ولاية كنتاكي دليل إنتاج Aquaponics: دليل عملي للمزارعين. *

  4. 6.4 مجموع الأمونيا - النيتروجين

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Kentucky State University

    يدخل النيتروجين النظام المائي كبروتين خام في تغذية الأسماك. يتم الاحتفاظ بما يقرب من 30٪ من البروتين في طعام الأسماك من قبل الأسماك. يتم هضم سبعين في المائة وإطلاقها كنفايات صلبة أو تفرز كالأمونيا عن طريق الخياشيم أو اليوريا (Timmons and Ebeling 2013). يتكون مجموع النتروجين الأمونيا (TAN) من شكلين موجودين في نسبة الأمونيا غير المؤينة (NH ~ 3 ~، وهي سامة للأسماك) إلى الأمونيا المؤينة (NH ~ 4 ~ + التي في غير سامة). يعتمد وجود شكل واحد على الآخر على الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة. عند درجة الحموضة العالية (الأساسية) ودرجة الحرارة، هناك نسبة أعلى من الأمونيا السامة. في درجة الحموضة المنخفضة (الحمضية) ودرجة الحرارة، والأمونيا يربط إلى أيونات H ^ الزائدة ويصبح شكل أقل سمية، الأمونيوم. بشكل عام، ستعطي اختبارات جودة المياه قيمة TAN، والتي تشمل كل من NH ~ 3 ~ و NH ~ 4 ~ +. ويمكن تحديد القيمة الدقيقة للأمونيا السامة بأخذ الرقم الذي يتقاطع مع درجة الحرارة المسجلة ودرجة الحموضة (الجدول 7) وضربه في القيمة الحالية TAN (Masser et al. 1999).

    الجدول 7: جزء من مجموع الأمونيا في الشكل السمي (غير المؤين) عند مختلف قيم الأس الهيدروجيني ودرجات الحرارة.

    المصدر: (ماسر وآخرون، 1999)

    من خلال عملية النتريكاتيون، تقوم البكتيريا بتحويل النيتروجين (NH ~ 3 ) إلى النتريت (NO 2 ~ -) ثم إلى النترات (NO~ 3 ~ -). الأمونيا والنتريت أكثر سمية للأسماك 100 مرة من النترات (Somerville et al. 2014). وتستخدم النباتات في المقام الأول النيتروجين في شكل الأمونيوم (NH ~ 4 ~ +)، NO~ 3 ~ - والأحماض الأمينية مثل L-جليسين (Rentsch et al. 2007، سانشيز ودوريج 1999). في نظام أكوابوني يعمل بشكل كامل، يجب أن تكون قيم الأمونيا والنتريت قريبة من الصفر، وينبغي أن تكون النترات أقل من 150 ملغم/لتر، وفي حين أن الأسماك يمكن أن تتحمل مستويات أعلى بكثير، صعودا إلى 400 ملغم/لتر (تيمونز وEbeling 2013)، فإن القيم التي تتجاوز 250 ملغم/لتر يمكن أن يكون لها آثار سلبية على النباتات (Rackococy et al. 2006). ومن منظور الإدارة، من المهم معرفة نطاق التسامح بين الأسماك والأنواع النباتية لتحسين ظروف النمو. عند المستويات المفرطة، يمكن لهذه المركبات السامة أن تلحق الضرر بخياشيم الأسماك وتحول نموها.

    • المصدر: جانيل هاغر، لي آن برايت، جوش دوسي، جيمس تيدويل. 2021. جامعة ولاية كنتاكي دليل إنتاج Aquaponics: دليل عملي للمزارعين. *

  5. 6.5 القلوية

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Kentucky State University

    والقلوية هي جانب من جوانب نوعية المياه كثيرا ما يتم تجاهله ولكنها ضرورية للحفاظ على نظام مستقر. القلوية هي مقياس لقدرة الماء على مقاومة التغيرات في الأس الهيدروجيني (Wurts and Durborow 1992). الأشكال الأكثر شيوعا من القلوية هي الكربونات (CO~ 3 ~ -) وبيكربونات (HCO~ 3 ~ -). هذه الكربونات ملزمة لتحرير H ^ +^ أيونات، نتيجة النتريفيكاتيون، ومنع انخفاض في الرقم الهيدروجيني. تعاني المياه ذات القلوية المنخفضة ومعدل ثابت من النتروية من تقلبات واسعة في درجة الحموضة، والتي يمكن أن تضر بصحة الأسماك والنباتات والبكتيريا. فمن المستحسن للحفاظ على القلوية بين 60-140 ملغ/لتر.

    وغالبا ما يتم الخلط بين القلوية وصلابة المياه. يتم تحديد الصلابة من خلال كمية الأيونات الموجبة، وهي الكالسيوم (Ca ~ 2 ~ +) والمغنيسيوم (Mg ~ 2 ~ +) أيونات، الموجودة في المياه المصدر. المياه من حجر الأساس الحجر الجيري لديها صلابة عالية (120-180 ملغ/لتر)، في حين أن الماء الناعم لديه صلابة منخفضة (0-60 ملغ/لتر). ترتبط المياه الناعمة بمياه الأمطار أو المياه الجوفية من حجر الأساس البركاني. تحتاج المياه التي تفتقر إلى الصلابة المناسبة إلى الحصول على تعديلات مثل Ca ~ 2 ~ + و Mg~ 2~+ أيونات، وهي ضرورية لكل من النباتات والأسماك.

    لا يتم اختبار القلوية عادة على أساس منتظم في أكوابونيكش ولكن يتم الحفاظ عليها من خلال إضافة قواعد لرفع درجة الحموضة. وبالإضافة إلى تلك المذكورة أعلاه، تشمل التدابير غير الكيميائية لزيادة القلوية ودرجة الحموضة إضافة الأصداف البحرية المسحوقة بدقة، حصى الحجر الجيري الخشنة، والطباشير المسحوقة (Somerville et al. 2014). توضع في كيس شبكي، ويمكن إضافتها إلى الحوض حتى ترتفع درجة الحموضة أو القلوية إلى المستوى المناسب. حجم النظام الخاص بك سوف يملي كم من الوقت سوف تكون هذه التعديلات فعالة وعدد المرات التي سوف تحتاج إلى استبدالها. يجب توخي الحذر لغسل هذه العناصر جيدا لمنع الملوثات من دخول النظام.

    • المصدر: جانيل هاغر، لي آن برايت، جوش دوسي، جيمس تيدويل. 2021. جامعة ولاية كنتاكي. دليل إنتاج Aquaponics: دليل عملي للمزارعين. *

  6. 6.6 ركوب الدراجات في النظام

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Kentucky State University

    يشير ركوب الدراجات إلى عملية إنشاء المرشح البيولوجي. هذا يمكن أن يستغرق ما بين ستة إلى ثمانية أسابيع (الشكل 17). يتم العثور على البكتيريا النتريفينج بشكل طبيعي في البيئة، وبالتالي فإن العملية تبدأ بإضافة مصدر الأمونيا.

    ويمكن تحقيق ذلك من خلال إضافة الأسماك أو الأغذية السمكية أو المياه من نظام راسخ، أو مزيج من هذه الأنواع. واحدة من الأخطاء الأكثر شيوعا عند استخدام الأسماك لدورة النظام هو إضافة الكثير من الأسماك في البداية. ويؤدي ذلك إلى ارتفاع مستويات الأمونيا، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى موت الأسماك. بدءا من 20٪ من إجمالي قدرة الأسماك هو قاعدة جيدة من الإبهام. و هذا يتيح لل كائنات البيولوجية المناسبة و الخاصة بالنظام أن تستعمر. في حالة استخدام استراتيجية ركوب الدراجات أقل الأسماك، يمكن استخدام الأمونيا المنزلية. من المهم الحصول على الأمونيا الخالية من السطح، لأنها تفتقر إلى المنظفات المضافة عادة إلى هذه المنتجات غير المناسبة للنظام.

    • المصدر: جانيل هاغر، لي آن برايت، جوش دوسي، جيمس تيدويل. 2021. جامعة ولاية كنتاكي دليل إنتاج Aquaponics: دليل عملي للمزارعين. *

  7. 6-7 التدابير التصحيحية

    Original publication · نُشر لأول مرة على FarmHub Learn · Kentucky State University

    • **الأكسجين المذاب منخفض (أقل من 5 ملغم/لتر) **: زيادة التهوية، والحد من التغذية حتى يتم تصحيحها

    • **درجة حموضة منخفضة (أقل من 6.0) **: إضافة قاعدة (هيدروكسيد الكالسيوم، كربونات الكالسيوم، هيدروكسيد البوتاسيوم أو كربونات البوتاسيوم)، والحد من التغذية حتى يتم تصحيحها

    • **الأمونيا عالية (أعلى من 1 ملغم/لتر تان) **: تقليل التغذية حتى يتم تصحيحها، وإجراء 20٪ تبادل المياه، والتحقق من المواد الصلبة المتراكمة، وزيادة الترشيح البيولوجي

    • **النتريت العالي (أعلى من 0.5 ملغم/لتر) **: تقليل التغذية حتى يتم تصحيحها، وإجراء 20٪ تبادل المياه، وزيادة الترشيح البيولوجي

    • **نترات عالية باستمرار: تقليل الكتلة الحيوية للأسماك أو معدل التغذية، إضافة المزيد من الكتلة الحيوية النباتية

    • النترات باستمرار عند الصفر**: زيادة علف الأسماك أو الكتلة الحيوية للأسماك

    • قلوية منخفضة: إضافة قواعد الكربونات السابق. (كربونات الكالسيوم، كربونات البوتاسيوم)

    *\ ملاحظة: إضافة أي قاعدة إلى النظام يجب أن يتم بعناية. تؤدي الإضافات الصغيرة لهذه المواد الكيميائية إلى زيادة كبيرة في الرقم الهيدروجيني. يجب حساب الإضافات الأساسية قبل الإضافة. دائما يخطئ على جانب الحذر.

    • المصدر: جانيل هاغر، لي آن برايت، جوش دوسي، جيمس تيدويل. 2021. جامعة ولاية كنتاكي دليل إنتاج Aquaponics: دليل عملي للمزارعين. *