Source material
Динамика питательных веществ растений
Большинство растений можно описать по пяти основным структурам: корни, стебель, листья, цветы и плоды. Растворенные питательные вещества и вода поступают в растение через корни через пассивный и активный (требующий энергии) транспорт. Ксилем, расположенный в стебле, является односторонним транспортным каналом, который через капиллярное действие перемещает воду и минералы из волосков корней в основное тело растения. Стебель, как правило, является основной опорной структурой для листьев, почек и других органов. Листья являются электростанцией завода и используют солнечную энергию для преобразования углекислого газа (СО ~ 2~) и воды в глюкозу (энергию) и кислород (фотосинтетический процесс). Глюкоза транспортируется в другие части растения через флоему. Цветы и плоды являются репродуктивными органами растения. Цветки требуют оплодотворения, чтобы развиться в плоды. Это может быть сделано ветром, насекомыми, птицами, млекопитающими и т.д. В теплице цветы могут быть опылены осторожно встряхивая растение, вызывая его высвобождение пыльцевых зерен, или вручную с помощью Q-наконечника или мягкой кисти.
Как и в почве, растения, выращенные в аквапонике, получают свои питательные вещества и энергию для роста и размножения из фотосинтеза, растворенных неорганических солей и метаболитов, производимых бактериями и грибами. В аквапонике питательные вещества получают из кормления рыбы. Растения имеют некоторую способность выбирать скорость, с которой они поглощают различные ионы. Только потому, что питательное вещество предоставляется в достаточном количестве, не означает, что растение поглощает его. Растения содержат 16 основных питательных веществ, необходимых для оптимального здоровья и роста (таблица 8). Существенными питательными веществами являются те, которые не могут быть синтезированы организмом и классифицируются по структурным, макро- и микро-, определяя, сколько требуется растению. Питательные вещества также могут быть классифицированы по их мобильности. Мобильные питательные вещества — это элементы, которые могут транспортироваться по всему растению (обычно к новому росту) по мере необходимости. После того, как неподвижные питательные вещества осаждаются в листьях (обычно более старые или первичные листья), они фиксируются и не могут быть транспортированы в другие части растения. Это может принести пользу производителям, когда признаки дефицита питательных веществ очевидны путем сужения возбудительных ионов. Недостаток мобильных питательных веществ наблюдается в старых листьях, в то время как неподвижные питательные вещества возникают при новом росте растения. Три питательных вещества не выделяются в достаточном количестве в кормах для рыб для поддержания роста растений. Этими питательными веществами являются кальций (Ca), калий (K) и железо (Fe). Как уже говорилось выше, CACO3 и K ~ 2CO ~ 3 используются как для изменения pH, так и для обеспечения необходимых питательных веществ. Железо дополняется в хелатной форме, что сохраняет его растворимым в воде и предотвращает его окисление в системе. Fe-DTPA рекомендуется потому, что он более стабилен при pH подходит для аквапоники (6,0-7,5) и более экономичен, чем другие формы.
Таблица 8: Шестнадцать основных питательных веществ, необходимых растениям для оптимального здоровья и роста. Обведенные в круге элементы представляют собой предельные питательные вещества в аквапонике. Мобильные питательные вещества представлены (м), а неподвижные питательные вещества - (i).
- [7.1 Обеспечение и измерение питательных веществ растений] (./7.1-обеспечение и измерение растительных питательных веществ.md)
- [7.2 Общие недостатки питательных веществ] (./7.2-общий дефицит питательных веществ. md)
- Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *
Kentucky State University — Janelle Hager, Leigh Anne Bright, Josh Dusci, and James Tidwell.
Это библиотечное издание переформатировано и объединено из исходного источника.
7.1 Обеспечение и измерение питательных веществ
Original publication · Впервые опубликовано в FarmHub Learn · Kentucky State University
Питательные вещества попадают в аквапоническую систему в корм для рыб. Количество азота, доступного растению, напрямую связано с содержанием белка в корме. Чем выше содержание белка, тем больше азота доступно для роста растений. К сожалению, корма с высоким содержанием белка очень дорого, поэтому кормление корма более высоким содержанием белка, чем это требует ваша культура, является непомерно высокой стоимостью. Азот происходит от распада белков, структурные компоненты которых состоят из богатых азотом аминокислот. Приблизительно 20% азота и 50% фосфора из корма используется рыбой для роста. Большая часть N и P (70% и 30% соответственно) выводится в виде отходов жабрами, а остальная часть (10% и 20% для N и P соответственно) выводится в виде отходов твердых частиц. Отходы твердых частиц, которые мы называем в аквапонике «твердыми», также содержат макро- и микропитательные вещества, не поглощенные рыбой. Использование этого продукта отходов может быть достигнуто за счет минерализации.
Таблица 9: Анализ питательных веществ минерализованных вод аквапонной системы через 14 дней.
Минерализация промысловых стоков функционирует аналогично процессам в почве. В аквапонике концентрированные рыбные стоки сбрасываются в автономный резервуар. Микробы аэробно (или анаэробно) разрушают органические твердые материалы, высвобождая растворимые неорганические питательные вещества в воду, которые затем доступны для использования растениями (Delaide et al. 2018, Goddek et al. 2018). Доступ к богатой питательными веществами воде можно получить через оседание твердых частиц и просачивание воды сверху.
Имеется ограниченная информация об идеальных условиях окружающей среды, необходимых для достижения эффективной аэробной минерализации рыбных стоков. Предварительные результаты исследований аквапонных систем в КГУ показывают, что минерализация рыбных сточных вод в течение 14 дней привела к увеличению содержания фосфатов (PO
4) на 143%, увеличению нитратов на 47% (NO3-N) и увеличению содержания кальция (Ca), магния (Mg) и калия (K) на 47% по сравнению с системной водой (таблица 9). Твердые частицы имеют отношение NPK 4:5:1, а также заметные уровни Ca и Mg.Количественная оценка питательных веществ растений производится путем лабораторных испытаний воды и растительной ткани. Тестирование может быть довольно дорогостоящим для фермеров (как правило, между\ $20-\ $75 USD за образец), и результаты не являются немедленными. Некоторые университеты могут предоставить бесплатное тестирование, которое может ускорить процесс и сократить расходы. Измерение электропроводности воды (EC) полезно для определения концентрации солей питательных веществ, но не дает количественного определения того, какие питательные вещества доступны растениям. Допустимый диапазон ЕС для аквапоники составляет 0,5-2,0 мкСм/см.
- Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *
7.2 Нехватка питательных веществ
Original publication · Впервые опубликовано в FarmHub Learn · Kentucky State University
Умение, которое выгодно для производителей аквапоники держать в своем наборе инструментов, — это способность визуально диагностировать дефицит питательных веществ. Как только растение проявляет симптомы дефицита, сильный стресс уже возникает. Важное значение имеют раннее выявление и диагностика.
Процесс ликвидации может помочь производителям успешно выявить дефицит питательных веществ. Ключевые факторы включают распознавание места его возникновения в растении (подвижное или неподвижное питательное вещество); учет общего внешнего вида, например, цветовой картины или общего внешнего вида; и устранение других факторов, которые могут вызвать проблему, таких как световое или тепловое повреждение. Ниже приведены общие недостатки питательных веществ, которые возникают в аквапонике.
Nitrogen: Несмотря на то, что в аквапонных системах не очень часто, дефицит азота чаще всего возникает в тех случаях, когда единицы рыбной культуры уменьшаются в зависимости от количества растений в системе. Полный хлороз (пожелтение) старых листьев является первым признаком и может распространяться на все растение, если не лечить (рис. 18a). Другими признаками являются медленный или замедленный рост и растения, которые выглядят растянутыми. Дефицит азота, как правило, не является проблемой в надлежащим образом спроектированных и хорошо циклированных системах аквапоники.
Фосфор: Дефицит фосфора в растениях характеризуется темно-зеленой и/или фиолетовой окраской у старых листьев (рис. 18b). Он также может проявляться на кончиках и краях листьев, придавая им обожженный вид. Доступность Р к растению значительно снижается, когда рН находится вне диапазона 6,0-7,5 и когда температура ≤ 10^С (Ислам et al. 2019). Симптомы более заметны у молодых растений, которые имеют более высокий относительный спрос на Р, чем у зрелых растений.
Калий: Дефицит калия не сразу приводит к появлению видимых симптомов. Поля листьев будут казаться загорелыми, выжженными и/или иметь небольшие черные пятна, которые впоследствии сгруппированы в некротическую область (рис. 18c). Поля листьев будут кушаться вниз, а рост будет ограничен. Калий является ключевым питательным веществом для правильного развития цветов и фруктов. Неадекватное снабжение К приведет к тому, что цветы выпадают с растения. Высокие концентрации K могут уменьшить поглощение Ca растением. К является ограничивающим питательным веществом в аквапонике и должен быть дополнен для поддержания уровней, необходимых для роста растений.
Calcium: Кальций является предельным питательным веществом в аквапонике. Недостатки появятся на росте новых растений, так как это мобильное питательное вещество. Знаками являются небольшие деформированные листья, которые могут иметь выжженные края (ожог кончика) (рис. 18d). Гниль конца цветения на плодах томата является характерным признаком дефицита Ca (рис. 18e). Даже при адекватном
Ca присутствует, он ограничен попаданием в растение во влажных условиях и имеет антагонистические связи с калием (Somerville et al. 2014). В дополнение к Caco
3, измельченные кораллы могут использоваться для поддержания уровня Ca и повышения щелочности в аквапонных системах. Использование измельченных кораллов является анекдотическим, но было эффективным в малых и средних системах. Использование дезинфицированного источника имеет решающее значение для того, чтобы не вводить в систему инородные организмы или болезни
Iron: Железо является одним из наиболее легко распознаваемых недостатков. Дефицит Fe характеризуется хлорозом (пожелтение) между венами листа (рис. 18f). Сами вены останутся зелеными. Поскольку Fe является неподвижным питательным веществом, симптомы появятся на новых листьях. Признаки похожи на дефицит Mg, но легко дифференцируются, так как симптомы Mg появляются на старых листьях (Mg является мобильным питательным веществом). Хелатный Fe добавляется в систему для поддержания уровня Fe на уровне 2 мг/л.
- Источник: Джанель Хейгер, Ли Энн Брайт, Джош Дуски, Джеймс Тидвелл, 2021 год. Университет штата Кентукки. Руководство по производству аквапоники: практическое пособие для производителей. *