Source material

Параметры качества воды

1. 6.1 Растворенный кислород

   Original publication 2021 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   Кислород необходим на высоком уровне рыбой, растениями и бактериями. Содержание кислорода количественно определяется растворенным кислородом (DO) в воде и выражается в миллиграммах на литр (мг/л) (Somerville et al. 2014). Интенсивный характер аквапонных систем требует кислородной добавки. Кислород может поступать в систему путем перемешивания на поверхности или диффузорами в толще воды. Плотность залова рыбы, количество и тип растений, количество органических твердых веществ, биологическая потребность в кислороде и температура — все это факторы, определяющие, сколько нужно сделать (Rackocy et al. 2006, Wurts and Durborow 1992). У и температура имеют важные отношения. Кислород более растворим в холодной воде, чем в теплой воде, что означает, что холодная вода может удерживать более высокий уровень растворенного кислорода, чем теплая вода. Это особенно важно для производителей, выращивающих рыбу с теплой водой или работающих в районах с высокими годовыми или сезонными температурами. Рекомендуется поддерживать содержание растворенного кислорода в диапазоне 5-8 мг/л. DO трудно измерить, так как счетчики могут быть дорогими или трудно найти. В этом случае производители могут приобрести тестовые наборы DO для аквариума или обратиться за помощью к местному Extension или университетам.

   • Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *

2. 6.2 Температура

   Original publication 2021 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   Температура воды важнее в аквапонике, чем температура воздуха. Температура влияет на многие химические факторы воды, такие как количество токсичного аммиака (неионизированного) и растворимость кислорода. Это также непосредственно влияет на здоровье и выживание как рыб, так и растений. Рыба поикилотермическая, или хладнокровная. Это означает, что температура их тела зависит от температуры воды. При экстремальной температуре рыба перестанет есть, становясь летаргической и восприимчивой к болезням. В растениях высокая температура может уменьшить поглощение основных питательных веществ растений, таких как кальций, вызвать раннее цветение в прохладной погоде культур и увеличить потенциал возбудителей корнеплодов растений, таких как Pythium_ spp. По этой причине важно предотвратить широкие колебания дневной температуры. Многие производители используют такие стратегии, как затенение или покрытие водных поверхностей, изоляция емкостей для рыбы и растительных пластов, а также использование пассивного или солнечного нагрева в теплицах. В умеренных районах, где температура резко меняется от сезона к сезону, производители могут сезонно чередовать рыбу и посевные культуры для снижения расходов на отопление или охлаждение.

   • Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *

3. 6,3 рН

   Original publication 2021 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   pH представляет собой меру кислотности или основности раствора. Он определяется наличием или отсутствием свободных ионов водорода (H^+^), где чем больше H^+^ присутствует, тем более кислотным является раствор. Кислый раствор имеет низкий рН. Показатель pH измеряется по шкале от 1 до 14, причем 7 являются нейтральными. Значение pH ниже 7 указывает на то, что раствор кислый, а выше 7 указывает на то, что раствор является основным. рН регистрируется в логарифмической шкале и, таким образом, не является интуитивным для многих практиков. Например, если pH аквапонной системы измеряет 7, то через две недели измеряет 5, рН упал не в 2 градуса, а скорее в 100 раз. Понимание масштаба pH имеет решающее значение для управления водными ресурсами и их коррекции.

   Рыбы, растения и бактерии имеют специфические диапазоны допуска для pH. Хотя они могут выдерживать параметры, выходящие за пределы их оптимального диапазона, субпаративные условия могут значительно повлиять на рост и выживание. Рыба может переносить широкий диапазон pH, от 6,0-8,5, но их необходимо медленно акклиматизировать к изменениям. рН особенно важен для растений и бактерий. Все микро- и макропитательные вещества доступны растениям при рН 6,0-6,5 (рис. 16). Выше или ниже этого диапазона некоторые питательные вещества не доступны для растений. Когда pH превышает 7,5, растения быстро становятся недостаточными в основных питательных веществах, таких как железо, фосфор и марганец (Somerville et al. 2014). И наоборот, низкий рН может оказывать негативное воздействие на нитрифицирующие бактерии. Ниже 6.0 способность преобразования аммиака в нитрат значительно снижается.

   

   Существует множество факторов, влияющих на рН. Нитрификация (обсуждается в следующем разделе) и плотность рыбного запаса приводят к снижению рН за счет производства H^+^ и CO2 соответственно. Необходимо внести поправки, с тем чтобы довести уровень pH до приемлемого уровня культуры. Управление рН начинается с последовательного мониторинга и записи.

   При низком рН могут использоваться химические вещества, повышающие общую щелочность, такие как гидроксид кальция (гидратированная известь; Ca (OH) 2), сельскохозяйственная известь (карбонат кальция (Caco3)), гидроксид кальция калия (KOH) или карбонат калия (K2CO3). Добавление оснований кальция и калия чередуются для обеспечения необходимых питательных веществ, не содержащихся в рыбной корме. Из-за высокого pH (10-11) эти основания следует добавлять с осторожностью и в небольших дозах, чтобы не повышать pH слишком быстро. Нитрификация постоянно приводит к снижению рН за счет истощения общей щелочности воды и высвобождения ионов H^+^, поэтому последовательный мониторинг имеет важное значение. Необходимость снижения рН, как правило, не является проблемой для производителей аквапоники из-за нитрификации. Вместе с тем производителям, возможно, потребуется внести изменения в свой источник воды путем добавления твердой воды или химических веществ для повышения щелочности, что стабилизирует или увеличивает рН. Если уровень pH системы постоянно высок, даже после циклического цикла, первым шагом является обеспечение того, чтобы твердые вещества не накапливались в системе. Твердые вещества, которые накапливаются, образуют анаэробные (с низким уровнем кислорода или без него) зоны. При развитии анаэробных условий происходит процесс, называемый денитрификацией, при котором нитрат преобразуется обратно в аммиак. Щелочность высвобождается во время этого преобразования, что стабилизирует рН.

   • Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *

4. 6.4 Всего аммиазот

   Original publication 2021 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   Азот поступает в аквапонную систему в виде сырого белка в корм для рыб. Приблизительно 30% белка в рыбной корме удерживается рыбой. Семьдесят процентов переваривается и высвобождается в виде твердых отходов или выводится в виде аммиака через жабры или в виде мочевины (Timmons and Ebeling 2013). Общий аммиачный азот (TAN) состоит из двух форм, которые существуют в соотношении неионизированного аммиака (NH3, который токсичен для рыб) и ионизированного аммиака (NH4+, который в нетоксичном состоянии). Наличие одной формы над другой зависит от рН и температуры. При высоких pH (основной) и температуре наблюдается более высокая доля токсичного аммиака. При низких pH (кислой) и температуре аммиак связывается с избыточными ионами H^+^ и становится менее токсичной формой аммония. Как правило, тесты качества воды дают значение TAN, которое охватывает как NH ~ 3~, так и NH ~ 4 ~ +. Точное значение токсичного аммиака может быть определено путем принятия числа, пересекающего зарегистрированную температуру и рН (таблица 7), и умножения его на нынешнее значение TAN (Masser et al. 1999).

   Таблица 7: Доля общего содержания аммиака в токсичной (неионизированной) форме при различных значениях pH и температурах.

   Источник: (Массер и др., 1999 год)

   В процессе нитрификации бактерии преобразуют аммиазот (NH3) в нитрит (NO2-), а затем в нитрат (NO3-). Аммиак и нитрит в 100 раз более токсичны для рыб, чем нитраты (Somerville et al. 2014). Растения в основном используют азот в виде аммония (NH4+), NO3- и аминокислот, таких как L-глицин (Rentsch et al. 2007, Sanchez и Doerge 1999). В полностью функционирующей аквапонной системе значения аммиака и нитритов должны быть близки к нулю, а нитраты должны быть ниже 150 мг/л. В то время как рыба может выдерживать гораздо более высокие уровни, вплоть до 400 мг/л (Timmons and Ebeling 2013), значения, превышающие 250 мг/л, могут оказывать негативное воздействие на растения (Rackocy et al. 2006). С точки зрения управления важно знать диапазон толерантности видов рыб и растений для оптимизации условий роста. При чрезмерном уровне эти токсичные соединения могут повредить жабры рыбы и тормозят их рост.

   • Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *

5. 6.5 Щелочность

   Original publication 2021 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   Щелочность является часто забытым аспектом качества воды, но имеет важное значение для поддержания стабильной системы. Щелочность — это показатель способности воды буферизировать или сопротивляться изменениям рН (Wurts and Durborow 1992). Наиболее распространенными формами щелочности являются карбонаты (СО ~ 3 ~ -) и бикарбонаты (ГСО ~ 3 ~ -). Эти карбонаты связываются с свободными ионами H^+^, в результате нитрификации, предотвращая падение рН. Вода с низкой щелочностью и устойчивой скоростью нитрификации испытывает большие колебания рН, что может отрицательно сказаться на здоровье рыб, растений и бактерий. Рекомендуется поддерживать щелочность в пределах 60-140 мг/л.

   Щелочность часто путают с жесткостью воды. Твердость определяется количеством положительных ионов, а именно ионов кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), присутствующих в исходной воде. Вода из известняковой породы имеет высокую твердость (120-180 мг/л), а мягкая вода имеет низкую твердость (0-60 мг/л). Мягкая вода ассоциируется с дождевой водой или грунтовыми водами вулканической породы. Вода, не обладающая соответствующей твердостью, должна получать поправки в виде ионов Ca2+ и Mg2+, которые необходимы как для растений, так и для рыб.

   Щелочность обычно не проверяется на регулярной основе в аквапонике, но поддерживается путем добавления оснований для повышения рН. Помимо перечисленных выше мер, нехимические меры по повышению щелочности и рН включают добавление мелко измельченных ракушек, крупнозернистого известняка и дробленого мела (Somerville et al. 2014). Помещенные в сетчатый мешок, их можно добавлять в отстойник до тех пор, пока рН или щелочность не поднимется до соответствующего уровня. Размер вашей системы будет определять, как долго эти поправки будут действовать и как часто их нужно будет заменять. Необходимо тщательно мыть эти предметы, чтобы предотвратить попадание загрязнений в систему.

   • Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *

6. 6.6 Цикл системы

   Original publication 2021 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   

   Цикл относится к процессу создания биологического фильтра. Это может занять от шести до восьми недель (рис. 17). Нитрифицирующие бактерии встречаются естественным образом в окружающей среде, поэтому процесс начинается с добавления источника аммиака.

   Это может быть достигнуто путем добавления рыбы, рыбной пищи или воды из хорошо зарекомендовавшей себя системы или их сочетания. Одной из наиболее распространенных ошибок при использовании рыбы для циклического цикла системы является добавление слишком большого количества рыб на начальном этапе. Это приводит к повышению уровня аммиака, часто приводящему к гибели рыбы. Начиная с 20% от общей емкости рыбы является хорошим правилом. Это позволяет колонизировать соответствующие системные биологические организмы. При использовании стратегии велосипедного движения без рыбы может использоваться домашний аммиак. Важно производить аммиак без поверхностно-активных веществ, так как в нем отсутствуют моющие средства, обычно добавляемые к этим продуктам, которые не подходят для системы.

   • Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *

7. 6.7 Меры по исправлению положения

   Original publication 2021 · Впервые опубликовано в FarmHub Learn 2021-04-22 · Kentucky State University

   • **Низкое содержание растворенного кислорода (менее 5 мг/л) **: увеличить аэрацию, уменьшить подачу до исправления

   • **Низкий рН (ниже 6,0) **: добавить основание (гидроксид кальция, карбонат кальция, гидроксид калия или карбонат калия), уменьшить подачу до исправления

   • **Высокий аммиак (свыше 1 мг/л ТАН) **: уменьшить подачу до исправления, выполнить обмен воды на 20%, проверить наличие накопленных твердых веществ, увеличить биологическую фильтрацию

   • **Высокий уровень нитрита (выше 0,5 мг/л) **: уменьшить подачу до исправления, выполнить 20% обмен воды, увеличить биологическую фильтрацию

   • ** Постоянно высокий уровень нитрата**: сокращение биомассы рыбы или скорости кормления, увеличение растительной биомассы

   • ** Нитрат стабильно на нуле**: увеличение корма для рыбы или биомассы рыбы

   • Низкая щелочность: добавить карбонатные основы, например (карбонат кальция, карбонат калия)

   *\ Примечание: Добавление любой базы в систему должно осуществляться с осторожностью. Небольшие добавления этих химических веществ приводят к значительному увеличению pH. Базовые прибавления должны быть рассчитаны до добавления. Всегда ошибки на стороне осторожности.

   • Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *