Source material

Sura ya 12 Aquaponics: Aina mbadala na Mbinu

1. 12.1 Utangulizi

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Sura hii inazungumzia idadi ya teknolojia muhimu za washirika na mbadala ambazo zinapanua au zina uwezo wa kupanua kazi/uzalishaji wa mifumo ya aquaponic au zinashiriki/teknolojia za kusimama pekee ambazo zinaweza kuunganishwa na aquaponics. Uumbaji na maendeleo ya mifumo hii ina msingi wao uwezo, miongoni mwa mambo mengine, kuongeza uzalishaji, kupunguza taka na nishati na mara nyingi kupunguza matumizi ya maji. Tofauti na aquaponics, ambayo inaweza kuonekana kuwa katika hatua ya katikati/vijana ya maendeleo, mbinu za riwaya zinazojadiliwa hapa chini ziko katika uchanga wao. Hii, hata hivyo, haimaanishi kuwa sio teknolojia yenye thamani kwa haki yao wenyewe na kuwa na uwezo wa kutoa chakula cha baadaye, kwa ufanisi na kwa kudumu. Njia zilizojadiliwa hapa chini ni pamoja na aeroponics, aeroaquaponics, algaeponics, teknolojia ya biofloc kwa aquaponics, maraponics na haloponics na aquaponics wima.

2. 12.2 Aeroponics

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   12.2.1 Background

   Utawala wa Taifa wa Aeronautics na Space (NASA) unaelezea aeroponics kama the mchakato wa kupanda mimea iliyosimamishwa hewani bila udongo au vyombo vya habari vinavyotoa uzalishaji safi, ufanisi, na wa haraka. NASA inabainisha kuwa crops inaweza kupandwa na kuvuna kila mwaka bila usumbufu, na bila uchafuzi kutoka kwa udongo, dawa za kuulia wadudu, na mabaki na kwamba mifumo ya aeroponic pia inapunguza matumizi ya maji kwa 98%, matumizi ya mbolea kwa asilimia 60%, na kuondoa matumizi ya dawa kabisa. Mimea iliyopandwa katika mifumo ya aeroponic imeonyeshwa kunyonya madini na vitamini zaidi, na kuifanya mimea kuwa na afya na uwezekano wa lishe zaidi (NASA Spinoff). Faida nyingine za aeroponics zinaonekana kuwa:

   • Mazingira yanayoongezeka yanaweza kuwekwa safi na yasiyofaa.

   • Hii inapunguza nafasi kwa magonjwa ya mimea na kuenea kwa maambukizi.

   • Miche haipatikani au kutaka wakati wa malezi ya mizizi.

   • Miche huondolewa kwa urahisi kwa kupandikiza bila mshtuko wa kupandikiza.

   • Ukuaji wa miche ni kasi, ambayo inaongoza kwa kuongezeka kwa mzunguko wa mazao na hivyo kuzalisha zaidi kwa mwaka.

   Kwa Weathers na Zobel (1992), aeroponics hufafanuliwa kama the utamaduni wa mimea nzima na/au tishu na mizizi yao au tishu nzima inayolishwa na ukungu wa hewa/maji (kinyume na kuzamishwa katika/kwenye maji, udongo, agar ya virutubisho au substrates nyingine_). Kwao, mimea ambayo imeongezeka kwa sehemu tu na mizizi yao katika hewa na sehemu ya ufumbuzi wa virutubisho au imeongezeka kwa sehemu ya wakati katika hewa na sehemu ya muda katika ufumbuzi wa virutubisho hupandwa kupitia mchakato wa aero-hydroponics na si areoponics.

   Mifumo ya Aeroponic hufanya kazi kwa kunyunyizia au kuharibu eneo la mizizi na ufumbuzi wa virutubisho. Mizizi ya mimea ni hivyo kusimamishwa katika hewa na wanakabiliwa na kuendelea au vipindiko/mara kwa mara/misting ya matone ya maji yenye virutubisho, katika mfumo wa matone au mist faini sana, na ukubwa droplet kutoka 5 hadi 50 μm (microns). Ni kawaida kupata 'hobby/ndani' kit na ukubwa wa droplet dawa ya 30—80 μm. Atomizers za ultrasonic au kavu-ukungu huzalisha ukubwa wa droplet\ <5 μm, lakini hizi zinahitaji hewa iliyosimamiwa na nozzles nzuri sana, au huenda inawezekana kutumia transducers za ultrasonic kuzalisha vimelea hivi.

   Katika aeroponics, kama ilivyo kwa hydroponics, ugavi wa virutubisho unaweza kuboreshwa na kwa kulinganisha kati ya hydroponics na aeroponics, Hikosaka et al. (2014) kumbuka kuwa hakuna tofauti iliyopatikana kati ya ukuaji na ubora wa mavuno katika lettuce kwa kutumia aeroponics kavu-ukungu. Hata hivyo, kulikuwa na ongezeko kubwa la viwango vya kupumua mizizi na viwango vya photosynthesis ya majani. Pia wanatambua kuwa mfumo huu pia hutumia maji kidogo na kwamba inaweza kuwa na ufanisi zaidi na rahisi kusimamia kuliko hydroponics ya kawaida (Hikosaka et al. 2014). Katika karatasi ya mapitio kuhusu teknolojia za kisasa za kilimo cha mimea katika kilimo chini ya mazingira yaliyodhibitiwa, Lakhiar et al. (2018) anabainisha kuwa aeroponics 'inachukuliwa kuwa njia bora ya kukua mimea kwa ajili ya usalama wa chakula na maendeleo endelevu'.

   12.2.2 Mwanzo wa Aeroponics

   Richard J. Stoner II ni kuchukuliwa baba wa aeroponics. Mapitio ya NASA ya aquaponics (Clawson et al. 2000) yanabainisha kuwa asili ya aquaponics ni kwa kiasi kikubwa katika utafiti wa morpholojia ya mizizi, lakini hutoka katika asili, k.m. na mimea, kwa mfano, orchids zinazokua katika maeneo ya kitropiki ambapo mists hutokea kiasili. Clawson et al. (2000) kumbuka maendeleo ya aeroponics kutoka B. Barker, ambaye 'alifanikiwa kukua miti ya apple yenye dawa ya kupunzwa', na F. W. akaenda, ambaye mwaka 1957 ilikua nyanya na mimea ya kahawa katika ukungu na kuitwa mchakato 'aeroponics'. Kuhusu utafiti wa morpholojia ya mizizi, Carter mwaka 1942 alitumia aeroponics kama njia ya kuchunguza mizizi ya mananasi, na Klotz mwaka 1944 alichunguza mizizi ya parachichi na machungwa, na kisha wengine wengi ikiwa ni pamoja na Hubick na Robertson; Barak, Soffer, na Burger; Yurgalevitch na Janes; na Dutoit, Weathers, na Briggs zote zilichukua majaribio mbalimbali katika aeroponics (rejea Clawson et al. 2000 kwa maelezo).

   12.2.3 Masuala ya Kukua Aeroponics

   Clawson et al. (2000) inaripoti vipimo na Tibbits et al. (1994) kwamba uharibifu unaoendelea unaweza 'kuchangia ukuaji wa vimelea na bakteria karibu na au kwenye mimea', na zaidi ya hayo baadhi ya watafiti wamegundua kuwa kutokana na matone faini na mifumo inayoendelea ya fogging, kunaweza kuwa na matatizo 'in kutoa virutubisho kwa mimea yote ambapo kuna wiani mkubwa wa mimea '. Kwa namna hii imeonyeshwa kuwa misting kwa vipindi hutoa mfumo wa afya na mizizi yenye afya ikilinganishwa na mbinu za kuendelea na fogging na hydroponic. Kutumia vipindi pia hufanya mimea kuwa sugu zaidi kwa kuvuruga yoyote katika ukungu, hali ya mimea kustawi tena kwenye viwango vya chini vya unyevu, na uwezekano wa kupunguza viwango vya pathogen. Kwa uharibifu wa ufanisi, 'ukubwa wa droplet na kasi pia ni vigezo muhimu vya aeroponic. Mizizi ya ukungu ukusanyaji ufanisi inategemea ukubwa wake filament, kushuka ukubwa, na kasi '(Clawson et al. 2000).

   12.2.4 Kuchanganya Aquaponics na Aeroponics

   Wakati idadi ya wajasiriamali na hobbyists wenye nia ya kukuza kuchanganya aquaponics na aeroponics, kuna masuala kadhaa ambayo yanahitaji kutatuliwa ikiwa kuzingatia teknolojia hii ya combo-kwa kilimo cha baadaye. Suala moja ambalo linahitaji kutatuliwa ni jina la mfumo huu, na inashauriwa hapa kwamba tunaita combosystem hii 'aquaeroponics'.

   Wakati kuna video nyingi na nyuzi za majadiliano kwenye wavuti, kwa kuchanganya aeroponics na aquaponics, uwanja hauna maandishi ya kisayansi. Majadiliano ya msingi ya mtandao yanainua masuala ya kufungwa kwa sprayers ya ukungu na haja ya kufuta vizuri ya ufumbuzi wa aquaponic. Suala jingine na aquaeroponics ni uwezekano wa vimelea kukua katika mazingira ya mvua ya hewa na utafiti utahitajika kuhakikisha hili. Suluhisho moja la kutatua tatizo la misters ni kutumia vibration ultrasonic kuunda mists lakini hii haina kutatua matatizo yoyote kunaweza kuwa na ukuaji wa vimelea.

3. 12.3 Algaeponics

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   12.3.1 Background

   Microalgae ni photoautotrophs ya unicellular (kuanzia 0.2 μm hadi 100 μm) na huwekwa katika makundi mbalimbali ya taxonomic. Mikroalgae inaweza kupatikana katika mazingira mengi lakini hupatikana zaidi katika mazingira ya majini. Phytoplankton ni wajibu kwa zaidi ya 45% ya uzalishaji wa msingi duniani kama vile kuzalisha zaidi ya 50% ya anga Osub2/Sub. Kwa ujumla, hakuna tofauti kubwa katika usanisinuru wa mimea ya microalgae na ya juu (Deppeler et al. 2018). Hata hivyo, kutokana na ukubwa wao mdogo na kupungua kwa idadi ya organelles ya ndani ya ushindani wa kisaikolojia, microalgae inaweza kukua kwa kasi zaidi kuliko mimea ya juu (Moheimani et al. 2015). Microalgae pia inaweza kukua chini ya hali ndogo ya virutubisho na kuwa na uwezo wa kukabiliana na hali mbalimbali ya mazingira (Gordon na Polle 2007). Muhimu zaidi, utamaduni wa mikroalgal haushindani na uzalishaji wa mazao ya chakula kuhusu ardhi ya kilimo na maji safi (Moheimani et al. 2015). Zaidi ya hayo, microalgae inaweza kutumia kwa ufanisi virutubisho isokaboni kutokana na taka taka taka (Ayre et al. 2017). Kwa ujumla, microalgal biomass ina hadi 50% carbon kuwafanya mgombea kamili kwa ajili ya bioremediating anga COSub2/Sub (Moheimani et al. 2012).

   Kuongezeka kwa kilimo kikubwa duniani kote na kilimo cha wanyama kumesababisha ongezeko kubwa la nitrojeni na fosforasi zinazopatikana biologically kuingia biosphere duniani (Galloway et al. 2004). Mifumo ya mazao na mifugo na mifumo ya maji taka huchangia kiasi kikubwa katika mizigo hii ya virutubisho (Schoumans et al. 2014). Kupenya kwa virutubisho hivi ndani ya mito ya maji kunaweza kusababisha masuala makubwa ya mazingira kama vile blooms ya algali yenye madhara na vifo vingi vya samaki. Kwa mfano, nchini Marekani, uchafuzi wa virutubisho kutoka kilimo unakubaliwa kama moja ya vyanzo vikuu vya eutrophication (Sharpley et al. 2008). Kudhibiti mtiririko wa virutubisho kutokana na shughuli za kilimo katika mazingira ya jirani husababisha changamoto zote za kiufundi na kiuchumi ambazo lazima zishindwe ili kupunguza madhara hayo. Kumekuwa na michakato mbalimbali ya mafanikio yaliyotengenezwa ili kutibu taka ya taka na mizigo ya juu ya kikaboni. Hata hivyo, karibu njia hizi zote hazifanyi kazi sana katika kuondoa vipengele vya isokaboni kutoka kwa maji. Aidha, baadhi ya njia hizi ni ghali badala ya kufanya kazi. Njia moja rahisi ya kutibu taka ya kikaboni ni digestion ya anaerobic (AD). Mchakato wa AD unaeleweka vizuri na unapoendeshwa kwa ufanisi, unaweza kubadilisha zaidi ya 90% ya mambo ya kikaboni ya maji machafu kwa bio-methane na COSub2/Sub (Parkin na Owen 1986). Methane inaweza kutumika kuzalisha umeme na joto linalozalishwa linaweza kutumika kwa madhumuni mbalimbali ya ziada. Hata hivyo, mchakato wa AD matokeo katika kujenga anaerobic digestion effluent (ADE) ambayo ni tajiri sana katika phosphate isokaboni na nitrojeni pamoja na COD high (carbon oksijeni mahitaji). Katika maeneo fulani, majivu haya yanaweza kutibiwa kwa kutumia microalgae na macroalgae (Ayre et al. 2017).

   12.3.2 Mifumo ya Ukuaji wa Algal

   Tangu kamati ya Umoja wa Mataifa ilipendekeza kuwa mazao ya kawaida ya kilimo yameongezewa na vyakula vya juu vya protini vyenye asili isiyo ya kawaida, microalgae wamekuwa wagombea wa asili (Richmond na Becker 1986). Kilimo cha kwanza cha microalgal kilipatikana ingawa mwaka 1890 kwa kulima\ Chlorella vulgaris (Borowitzka 1999). Kutokana na ukweli kwamba microalgae kawaida hugawanyika wakati fulani wa siku, neno cyclostat lilianzishwa ili kuanzisha mzunguko wa mwanga/giza (sikadiani) kwenye utamaduni (Chisholm na Brand 1981). Kilimo cha largescale cha mikroalgae na matumizi ya sehemu ya biomasi yake hasa kama msingi kwa bidhaa fulani kama vile lipidi pengine kilianza kwa umakini mapema mwaka 1953 kwa lengo la kuzalisha chakula kutoka utamaduni mkubwa wa *Chlorella\ * (Borowitzka 1999). Kwa kawaida, mwani anaweza kukuzwa katika kioevu kwa kutumia mabwawa wazi (Borowitzka na Moheimani 2013), photobioreactors zilizofungwa (Moheimani et al. 2011), au mchanganyiko wa mifumo hii. Alga pia inaweza kukuzwa kama biofilms (Wijihastuti et al. 2017).

   Ilifungwa Photobioreactors** (baada ya Moheimani et al. 2011): Tamaduni zilizofungwa za algal (photobioreactors) hazipo wazi kwa anga lakini zimefunikwa na nyenzo za uwazi au zilizomo ndani ya neli za uwazi. Photobioreactors wana faida tofauti ya kuzuia uvukizi. Photobioreactors zilizofungwa na nusu zinatumiwa hasa kwa kuzalisha bidhaa za algal za thamani kubwa. Kutokana na gharama ya jumla ya matumizi ya uendeshaji (OPEX) na matumizi ya mji mkuu (CAPEX), photobioreactors imefungwa ni chini ya kiuchumi kuliko mifumo ya wazi. Kwa upande mwingine, kuna uchafuzi mdogo na hasara ndogo ya COSub2/ndogo, na kwa kuunda hali ya kilimo cha kuzaa na kubadilika katika kubuni kiufundi, hii inawafanya kuwa mbadala nzuri kwa mabwawa ya wazi. Baadhi ya udhaifu wa mifumo iliyofungwa inaweza kuondokana na (a) kupunguza njia nyepesi, (b) kutatua ugumu wa shear (turbulence), kupunguza viwango vya oksijeni, na (c) mfumo wa kudhibiti joto. Photobioreactors imefungwa hasa kugawanywa katika (a) carboys, (b) tubular, (c) airlift na (d) photobioreactors sahani.

   Fungua Mabwawa (baada ya Borowitzka na Moheimani 2013): Mabwawa ya wazi hutumiwa kwa kilimo kikubwa cha nje cha microalgal. Meja mwani uzalishaji wa kibiashara ni msingi katika njia wazi (raceways) ambayo ni chini ya gharama kubwa, rahisi kujenga na kufanya kazi ikilinganishwa na photobioreactors imefungwa. Aidha, ukuaji wa microalgae hukutana na shida ndogo katika mifumo ya kilimo iliyofungwa. Hata hivyo spishi chache tu za mikroalgae (k.m. Dunaliella salina, Spirulina sp., Chlorella sp.) zimepandwa kwa mafanikio katika mabwawa ya wazi. Commercial microalgal gharama za uzalishaji ni ya juu, takribani kuwa kati ya 4 na 20\ $Marekani/Gsup-1/Sup. Largescale nje wazi bwawa kibiashara microalgal utamaduni ina maendeleo zaidi ya miaka 70 iliyopita, na wote bado (unstirred) na kuchafuka mabwawa kuwa maendeleo na kuwa kutumika kwa misingi ya kibiashara. Mabwawa makubwa sana yaliyofunguliwa yanajengwa tu kutoka kwa mabwawa ya maji ya asili na vitanda vya wazi ambavyo huwa chini ya 0.5 m kwa kina. Katika mabwawa madogo madogo uso unaweza kuunganishwa na karatasi za plastiki za bitana. Mabwawa ya wazi yasiyopigwa yanawakilisha mbinu za utamaduni wa kibiashara na zimetumika kibiashara kwa ajili ya uzalishaji wa Dunaliella salina β-carotene nchini Australia. Mabwawa hayo ni mdogo hasa kwa kukua microalgae ambayo yana uwezo wa kuishi katika hali duni au kuwa na faida ya ushindani inayowawezesha outgrow uchafu kama vile protozoa, microalgae zisizohitajika, virusi, na bakteria. Mabwawa kuchafuka kwa upande mwingine kuwa na faida ya serikali kuchanganya. Mabwawa mengi kuchafuka ni ama (a) mabwawa ya mviringo na fitators kupokezana au (b) moja au kujiunga na mabwawa ya raceway.

   Mabwawa ya kilimo ya mviringo yametumika hasa kwa kilimo kikubwa cha mikroalgae hasa katika Asia ya Kusini Mashariki. Mabwawa ya mviringo hadi mduara wa meta 45 na kwa kawaida 0.3—0.7 m kwa kina hufunuliwa, lakini kuna baadhi ya mifano ambayo hufunikwa na domes za kioo. Shear ya chini inasisitiza ambayo inahitajika kwa ajili ya uzalishaji wa microalgae huzalishwa katika mifumo hii hasa katikati ya bwawa, na hii ni faida tofauti ya mifumo hii. Baadhi ya hasara ni pamoja na miundo ya gharama kubwa ya saruji, matumizi yasiyofaa ya ardhi na nyayo kubwa, matatizo katika kudhibiti harakati ya kifaa cha kutisha na gharama iliyoongezwa katika kusambaza COSub2/Sub.

   Raceways inayotokana na paddlewheel ni mfumo wa kawaida wa kilimo cha microalgal. Raceways ni kawaida yalijengwa katika aidha channel moja au kama njia wanaohusishwa. Raceways kawaida kina (0.15 hadi 0.25 m kirefu), hujengwa kwa kitanzi na kwa kawaida hufunika eneo la takriban 0.5 hadi 1.5 ha. Raceways hutumiwa zaidi na kupendekezwa kwa utamaduni mkubwa wa kibiashara wa aina tatu za microalgae ikiwa ni pamoja na Chlorella, Spirulina na Dunaliella. Hatari kubwa ya uchafuzi na uzalishaji mdogo, kutokana na hali mbaya ya kuchanganya na kupenya kwa mwanga, ni hasara kuu za mifumo hii ya wazi. Katika raceways, viwango vya majani ya hadi 1000 mg uzito kavu.Lsup-1/sup na uzalishaji wa 20 g uzito kavu.msup2/sup.dsup-1/sup vimeonyeshwa kuwa inawezekana.

   Bei ya uzalishaji wa microalgal hufanya mafanikio ya kiuchumi yanategemea sana uuzaji wa bidhaa za gharama kubwa na za kipekee, ambazo mahitaji ni ya kawaida. Raceways pia ni mfumo wa kilimo unaotumika zaidi kwa kutibu maji machafu (Mbuga na Craggs 2010).

   Ukulima imara (baada ya Wijihastuti et al. 2017): Njia mbadala ya kilimo cha microalgal ni immobilization seli katika tumbo la polymer au kuziunganisha kwenye uso wa msaada imara (biofilm). Kwa ujumla, mavuno ya biomass ya tamaduni hizo za majani ni angalau 99% zaidi ya kujilimbikizia kuliko tamaduni za kioevu. Kunyunyizia maji ni moja ya sehemu za gharama kubwa na za nishati za uzalishaji wowote wa algal. Faida kuu ya ukuaji wa biofilm ni uwezo wa kupunguza mchakato wa kumwagilia maji na matumizi ya nishati yanayohusiana na hivyo gharama. Kilimo cha biofilm kinaweza pia kuongeza ukamataji wa mwanga wa mkononi, kupunguza msongo wa mazingira (k.mf. pH, chumvi, sumu ya chuma, mnururisho wa juu sana), kupunguza gharama za uzalishaji na kupunguza matumizi ya virutubisho. Mbinu za kilimo za msingi zinaweza kutumika kwa kutibu maji machafu (kuondolewa kwa virutubisho na chuma). Kuna mbinu tatu kuu za kilimo cha biofilm: (a) 100% iliyoingia moja kwa moja katikati, (b) sehemu iliyoingia katikati na (c) kwa kutumia substrate ya porous ili kutoa virutubisho na unyevu kutoka katikati hadi seli.

   12.3.3 Mahitaji ya Ukuaji wa Algal

   Vipengele vingi vya kimwili, kemikali na kibaiolojia vinaweza kuzuia uzalishaji mkubwa wa microalgal. Hizi ni ilivyoelezwa katika Jedwali 12.1.

   Maarifa ya msingi ya mapungufu muhimu ya ukuaji pengine ni jambo muhimu zaidi kabla ya kutumia microalgae yoyote kwa mchakato wowote. Mwanga ni kwa sababu muhimu zaidi inayoathiri ukuaji wa alga yoyote. Joto pia ni sababu muhimu kwa uzalishaji wa wingi wa algal (Moheimani na Parlevliet 2013). Hata hivyo, vigezo hivi ni vigumu kudhibiti (Moheimani na Parlevliet 2013). Karibu na mwanga na joto, virutubisho ni kikwazo muhimu zaidi kinachoathiri ukuaji wa alga yoyote (Moheimani na Borowitzka 2007) na kila aina ya microalgal huelekea kuwa na mahitaji yake ya virutubisho bora. Virutubisho muhimu zaidi ni nitrojeni, fosforasi na kaboni (Oswald 1988). Wengi

   meza tbody tr Sababu za Thabiotic/th td Mwanga (ubora, wingi) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” cutetd td Joto /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Mkusanyiko wa virutubisho /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” cutetd td OSU2/sub /td /tr tr darasa="hata” cutetd td CoSub2/sub na pH /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” cutetd td Salinity /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Kemikali za sumu /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” Sababu za Thbiotic/th td Pathogens (bakteria, fungi, virusi) /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Ushindani na mwani wengine /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” Sababu za uendeshaji/th td Shear zinazozalishwa kwa kuchanganya /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Kiwango cha dilution /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” cutetd td Kina /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Mzunguko wa mavuno /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” cutetd td Ongezeko la bicarbonate /td /tr /tbody /meza

   Jedwali 12.1 Mipaka ya ukuaji na uzalishaji wa microalgae (Moheimani na Borowitzka 2007)

   mwani hujibu N-upeo kwa kuongeza maudhui yao ya lipid (Moheimani 2016). Kwa mfano, Shifrin na Chisholm (1981) waliripoti kwamba katika aina 20 hadi 30 za microalgae ambazo walichunguza, mwani waliongeza maudhui yao ya lipid chini ya N-kunyimwa. Phosphorus pia ni virutubisho muhimu zinazohitajika kwa ajili ya ukuaji microalgal kama ina jukumu muhimu katika metaboli kiini na kanuni, kuwa kushiriki katika uzalishaji wa Enzymes, phospholipids na misombo ya kusambaza nishati (Smith 1983). Uchunguzi wa Brown na Button (1979) juu ya kijani alga Selenastrum capricornutum ulionyesha kiwango cha juu cha ukuaji wakati mkusanyiko wa phosphate wa kati ulikuwa chini kuliko 10 nm. Cosub2/Sub pia ni virutubisho muhimu kwa ajili ya kufikia high algal tija (Moheimani 2016). Kwa mfano, ikiwa Cosub2/sub ya ziada haijaongezwa kwenye utamaduni wa algal, uzalishaji wa wastani unaweza kupunguzwa hadi 80% (Moheimani 2016). Hata hivyo, kuongeza kwa COSub2/Sub kwa mabwawa ya algal ni badala ya gharama kubwa (Moheimani 2016). Njia ya kiuchumi zaidi ya kuanzisha COSU2/Sub kwa vyombo vya habari vya utamaduni ni uhamisho wa moja kwa moja wa gesi ndani ya vyombo vya habari kwa kuvuta kupitia mawe ya porous yaliyotengenezwa au kutumia mabomba chini ya karatasi za plastiki zilizojaa kama injectors ya Cosub2/sub (Moheimani 2016). Kwa bahati mbaya, katika njia zote hizi bado kuna hasara kubwa ya COSU2/SUB kwa anga kwa sababu ya muda mfupi wa kuhifadhi wa Bubbles za gesi katika kusimamishwa kwa algal.

   Ingawa kuongeza N, P na C ni muhimu, virutubisho vingine pia huathiri ukuaji wa microalgal na kimetaboliki. Ukosefu wa virutubisho vingine, kama vile manganese (Mn) na cations nyingine mbalimbali (MgSup2+/sup, Ksup+/sup na Casup2+/Sup), pia inajulikana kupunguza ukuaji wa algali (Droop 1973). Vipengele vya kufuatilia pia ni muhimu kwa ukuaji wa microalgal na baadhi ya microalga pia huhitaji vitamini kwa ukuaji wao (Croft et al. 2005). Njia moja yenye ufanisi na ya gharama nafuu ya kusambaza virutubisho ni kwa kuchanganya utamaduni wa algal na matibabu ya maji machafu ambayo hujadiliwa mara moja hapa chini.

   12.3.4 Algae na Matibabu ya Maji machafu

   Pamoja na ongezeko la kuzorota kwa mazingira na umuhimu mkubwa wa kuzalisha vyanzo mbadala vya chakula na nishati, kuna msukumo wa kuchunguza uwezekano wa matibabu ya maji machafu ya kibiolojia pamoja na kupona rasilimali. Matibabu ya maji machafu ya microalgal yamekuwa ya kuvutia hasa, kutokana na shughuli za photosynthetic za algal, ambapo mwanga huhamishiwa kwenye biomasi yenye faida. Chini ya hali fulani, maji machafu microalgal biomass inaweza kuwa sawa au bora katika uzalishaji wa majani kwa aina ya juu kupanda. Hivyo, mchakato unaweza kubadilisha bidhaa taka kuwa bidhaa muhimu (kwa mfano kulisha wanyama, kulisha maji, bio-mbolea na bioenergy). Hivyo, taka taka taka tena taka bidhaa, lakini inakuwa substrate thamani kwa ajili ya kuzalisha vitu muhimu na mafanikio microalgal maji machafu bioremediation imeripotiwa kwa zaidi ya nusu karne (Oswald na Gotass 1957; Delrue et al. 2016). Algal phytoremediation kweli hutoa ufumbuzi mazingira mazuri kwa ajili ya matibabu ya maji machafu kama inaweza kutumia virutubisho hai na isokaboni kwa ufanisi (Nwoba et al. 2017). Tamaduni za mikroalgal zina uwezo mkubwa wa hatua za baadaye za matibabu ya maji machafu, hasa kwa kupunguza 'N', 'P' na 'COD' (Nwoba et al. 2016). Aidha, uwezo ulioongezwa wa mikroalgae kukua kupitia hali tofauti za lishe kama vile hali ya photoautotrophic, mixotrophic na heterotrophic pia huongeza uwezo wake katika kuondoa aina mbalimbali za uchafuzi na kemikali kutokana na matrices yenye maji. Uwezo wa microalgae katika sequestrating kaboni (COSU2/SUB) inaruhusu COSU2/Sub bioremediation. Uhusiano synchronized algal-bakteria imara pia walau synergetic kwa bioremediation ya maji machafu (Munoz na Guieysse 2006). Kupitia usanisinuru, microalgae hutoa oksijeni inayotakiwa na bakteria ya aerobic kwa ajili ya utengenezaji madini wa viumbehai pamoja na oxidation ya NHsub4/subsup+/sup (Munoz na Guieysse 2006). Kwa kurudi, bakteria hutoa dioksidi kaboni kwa ukuaji wa microalgae, kwa kiasi kikubwa kupunguza kiasi cha oksijeni kinachohitajika kwa mchakato wa jumla wa matibabu ya maji machafu (Delrue et al. 2016). Kwa ujumla, majivu ya taka na uwiano wa chini wa kaboni hadi nitrojeni yanafaa kimsingi kwa ukuaji wa viumbe vya photosynthetic. Jambo muhimu zaidi, matibabu ya maji machafu ya ndani na ya kilimo ni chaguo la kuvutia kwani teknolojia ni rahisi na zinahitaji nishati ndogo sana ikilinganishwa na kiwango cha matibabu ya majivu. Uboreshaji wa matibabu ya maji machafu ya microalgal katika mabwawa makubwa ya raceway ni rufaa kwani unachanganya matibabu madhubuti ya bidhaa za taka na uzalishaji wa mimea yenye thamani ya protini yenye tajiri ya algal. Kielelezo 12.1 kinaelezea mfumo wa kitanzi uliofungwa kwa kutibu taka yoyote ya kikaboni kwa mchanganyiko wa digestion ya anaerobic na kilimo cha algal

   12.3.5 Algae na Aquaponics

   Microalgae katika ufugaji wa maji na katika mifumo ya aquaponic mara nyingi huonekana kuwa ni shida kwani wanaweza kuzuia mtiririko wa maji kwa kuziba mabomba, hutumia oksijeni,

   

   mtini. 12.1 Integrated mchakato mfumo wa kutumia utamaduni mwani kwa ajili ya kutibu taka hai na uwezo watumiaji wa mwisho. (mchakato ni iliyoundwa kulingana na taarifa kutoka Ayre et al. 2017 na Moheimani et al. 2018)

   inaweza kuvutia wadudu, kupunguza ubora wa maji na wakati kuharibika kunaweza kupungua oksijeni. Hata hivyo, majaribio ya Addy et al. (2017) inaonyesha kwamba mwani inaweza kuboresha ubora wa maji katika mfumo wa aquaponic, kusaidia kudhibiti pH matone kuhusiana na mchakato nitrification, kuzalisha oksijeni kufutwa katika mfumo, 'kuzalisha polyunsaturated fatty kali kama ongezeko la thamani samaki kulisha na kuongeza utofauti na kuboresha ustahimilivu kwa mfumo. Moja ya 'grails' takatifu' ya aquaponics ni kuzalisha angalau sehemu ya chakula kinacholishwa kwa samaki kama sehemu ya mfumo na hapa ni kwamba utafiti unahitajika katika kuzalisha mwani ambao unaweza kukua na sehemu ya maji ya aquaponics, pengine katika kitanzi tofauti, ambacho kinaweza kulishwa kama sehemu ya chakula kwa samaki.

4. 12.4 Maraponiki na Haloponiki

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Ingawa aquaponics ya maji safi ni mbinu inayoelezwa sana na inayofanywa kwa maji, rasilimali za maji safi kwa ajili ya uzalishaji wa chakula (kilimo na ufugaji wa samaki) zinazidi kuwa mdogo na chumvi ya udongo inaongezeka kwa kasi katika sehemu nyingi za dunia (Turcios na Papenbrock 2014). Hii imesababisha kuongezeka kwa riba na/au kuhamia kuelekea vyanzo mbadala vya maji (k.m. brackish kwa maji yenye chumvi pamoja na maji ya bahari) na matumizi ya euryhaline au samaki ya maji ya chumvi, mimea ya halophytic, mwani na glycophytes ya chini ya chumvi (Joesting et al. 2016). Inashangaza kutambua kwamba wakati kiasi cha chumvi katika maji ya chini ya ardhi kinakadiriwa kuwa 0.93% ya jumla ya rasilimali za maji duniani kwa 12,870,000 kmsup3/sup, hii ni zaidi ya hifadhi ya chini ya ardhi ya maji safi (10,530,000 kmsup3/sup) ambayo hufanya 30.1% ya hifadhi zote za maji safi (Appelbaum na Kotzen 2016).

   Matumizi ya maji ya salini katika aquaponics ni maendeleo mapya na kama ilivyo na maendeleo mapya zaidi maneno yaliyotumiwa kuelezea mbalimbali/uongozi wa aina yanahitaji kuanzishwa kwa kiwango kikubwa. Katika historia yake fupi, maraponics neno (yaani aquaponics ya baharini) limeundwa kwa ajili ya aquaponics ya maji ya bahari (SA), kwa maneno mengine, mifumo inayotumia maji ya bahari pamoja na maji ya brackish (Gunning et al. 2016). Mifumo hii iko hasa kwenye ardhi, katika maeneo ya pwani na katika kesi ya SA, karibu na chanzo cha maji ya bahari. Lakini kuna samaki pamoja na mimea inayokua na inaweza kutumika katika vitengo vya aquaponic ambako viwango vya chumvi vya maji vinatofautiana. Hivyo wakati inafanya maana ya etymological kutumia neno 'maraponics' kwa ajili ya aquaponics ya maji ya bahari, haina maana kidogo kwa muda mrefu maji ya brackish kwa kutumia neno hili. Hivyo tunashauri kwamba neno jipya linahitaji kuongezwa kwa lexicon ya aquaponic na hii ni 'haloponics', inayotokana na neno la Kilatini halo linalomaanisha chumvi na kuchanganya hili na ponics ya suffix. Hivyo maraponics ni juu ya ardhi jumuishi aquaculture multitrophic (IMTA) mfumo kuchanganya uzalishaji wa majini ya samaki baharini, crustaceans ya baharini, konokono ya baharini, nk na uzalishaji wa hydroponic wa mimea ya majini ya baharini (kwa mfano magugu ya bahari, mwani wa baharini na halophytes ya maji ya bahari) kwa kutumia bahari nguvu maji ya bahari (takriban 35,000 ppm [35 g/L]). Hata hivyo mifumo ya aquaponic inayotumia maji ya chumvi chini ya viwango vya bahari katika aina mbalimbali za chumvi inapaswa kuitwa haloponiki (maji kidogo ya chumvi —1000 hadi 3000 ppm [1—3 g/l], kiasi cha chumvi 3000—10,000 pppm [3—10 g/l] na chumvi ya juu 10,000—35,000 ppm [10—35 g/l]). Mifumo hii pia ni mifumo ya IMTA ya ardhi inayochanganya uzalishaji wa majini na uzalishaji wa hydroponic wa mimea ya majini, lakini samaki na mimea yote huchukuliwa au kukua vizuri katika kile kinachoweza kuitwa maji ya brackish.

   Ingawa dhana ya maraponics ni mpya sana, maslahi ya juu ya ardhi baharini jumuishi mariculture ilianza kuonekana katika miaka ya 1970, kuanzia kiwango cha maabara na kisha kupanua kwa majaribio ya nje ya majaribio. Katika baadhi ya masomo ya kwanza ya majaribio, Langton et al. (1977) ilifanikiwa kuonyesha ukuaji wa mwani nyekundu, Hypnea musciformis, iliyopandwa katika mizinga na utamaduni wa samakigamba. Njia nyingine, mazao ambayo kwa kawaida kuwa classed kama glycophytes, kama vile nyanya ya kawaida (Lycopersicon esculentum), nyanya cherry (Lycopersicon esculentum var. Cerasiforme) na Basil (Ocimum basilicum), inaweza kufikia viwango vya uzalishaji vinavyofanikiwa sana hadi 4 g/L (4000 ppm) na mara nyingi hujulikana kama kuwa na viwango vya chini vya wastani vya uvumilivu wa chumvi (sio kuchanganyikiwa na halophytes ya kweli, ambayo yanakabiliwa na chumvi za juu). Mazao mengine ambayo yanavumilia chumvi ya chini ya wastani ni pamoja na turnip, figili, lettuce, viazi vitamu, maharagwe mapana, mahindi, kabichi, mchicha, avokado, beets, boga, broccoli na tango (Kotzen na Appelbaum 2010; Appelbaum na Kotzen 2016). Kwa mfano, Dufault et al. (2001) na Dufault na Korkmaz (2000) majaribio na taka uduvi (uduvi faecal jambo na kuoza kulisha) kama mbolea kwa broccoli (Brassica oleracea italica) na pilipili kengele (Capsicum annuum) uzalishaji, kwa mtiririko huo. Ingawa masomo yao hayakutumia mbinu za maraponic, walihusisha mimea ambayo kwa kawaida hupandwa kwa kutumia mbinu za maji ya maji safi. Kwa hiyo, kutokana na viwango vyao vya uvumilivu wa salinity, mazao haya yana uwezo mkubwa kama aina ya mgombea wa uzalishaji katika mifumo ya haloponic kwa kutumia chumvi za chini hadi za kati.

   Hivi karibuni, tafiti kadhaa zimeonyesha kuwa halophytes zinaweza kufanikiwa kwa umwagiliaji na maji machafu ya maji kutoka kwa mifumo ya baharini kwa kutumia mbinu za hydroponic au kama sehemu ya mfumo wa kurejesha maji ya maji (RAS). Waller et al. (2015) alionyesha uwezekano wa kuchakata virutubisho kutoka maji ya chumvi (16 psu salinity [16,000 ppm]) RAS kwa bahari bass Ulaya (D. labrax) kupitia uzalishaji wa hydroponic wa mimea mitatu halophytic: Tripolium pannonicum (bahari aster), Plantago coronopus (pembe ndizi) na _ Salicornia dolichostachya_ (kwa muda mrefu glasswort spiked).

   Wengi wa kazi ya maraponic uliofanywa hadi sasa inahusisha ushirikiano wa viwango viwili vya trophic — mimea/mwani na samaki. Hata hivyo, mfano wa mfumo wa kuchanganya ngazi zaidi ya mbili trophic inaweza kuonekana katika majaribio uliofanywa na Neori et al. (2000), ambaye iliyoundwa mfumo mdogo kwa ajili ya utamaduni kubwa ya ardhi makao ya Kijapani abalone (Haliotis discus hannai), magugu ya bahari (Ulva lactuca na Gracilaria conferta) na pellet-kulishwa gilthead bream (Sparus aurata). Mfumo huu ulikuwa na maji ya bahari yasiyochafuliwa (2400 L/siku) yaliyopigwa kwa mizinga miwili ya abalone na kuvuliwa kupitia tank ya samaki na hatimaye kupitia kitengo cha kuchuja mwani/uzalishaji kabla ya kuruhusiwa kurudi baharini. Filter kulisha molluscs pia inaweza kutumika katika mfumo kama huo. Kotzen na Appelbaum (2010) na Appelbaum na Kotzen (2016) walilinganisha ukuaji wa mboga za kawaida kwa kutumia maji ya potable na maji ya chumvi kiasi (4187—6813 ppm) na kugundua kwamba basil (Ocimum basilicum), celery (Apium graveolens), vitunguu (Allium ampeloprasum porrum), lettuce (Lactuca sativa — mbalimbali aina), Uswisi chard (Beta vulgaris. 'Cicla'), vitunguu vya spring (Allium cepa) na watercress (Nasturtium officinale) vilifanya vizuri sana.

   Maraponics (SAS) na haloponics hutoa faida kadhaa juu ya mazao ya jadi na mbinu za uzalishaji wa samaki. Kwa sababu wanatumia maji ya salini (baharini kwa brackish), kuna utegemezi mdogo juu ya maji safi, ambayo katika baadhi ya maeneo ya dunia imekuwa rasilimali ndogo sana. Ni kawaida mazoezi katika mazingira kudhibitiwa (kwa mfano chafu; kudhibitiwa mtiririko mizinga) kutoa fursa bora kwa ajili ya uzalishaji kubwa. Mifumo mingi ya maraponic na haloponic imefungwa RAS na biofilters hai na/au mitambo na hatimaye, matumizi ya maji ni ya juu, uchafuzi wa maji machafu hupunguzwa au kuondolewa, na uchafu huondolewa au kutibiwa. Hata mifumo ambayo si RAS inaweza kupunguza kiasi kikubwa virutubisho katika maji machafu kabla ya kutokwa. Zaidi ya hayo, tukio la uchafuzi katika mifumo isiyo ya RAS maraponi na haloponic inaweza kupunguzwa au kuondolewa kupitia matumizi ya maji yaliyo na viwango vya chini vya uchafuzi wa asili na matumizi ya aquafeeds mbadala ambazo hazina dioxini au PCD (k.m. chakula cha riwaya kilichotengenezwa kutoka kwa macroalgae). Uboreshaji huu wa ubora wa maji hupunguza uwezekano wa kutokea kwa ugonjwa na haja ya matumizi ya antibiotiki kwa hiyo imepunguzwa sana. Kutokana na Configuration yao hodari na mahitaji ya chini ya maji, maraponics na haloponics zinaweza kutekelezwa kwa ufanisi katika mazingira mbalimbali, kutoka maeneo yenye rutuba ya pwani hadi jangwa kame (Kotzen na Appelbaum 2010), pamoja na katika makazi ya miji au mijadala. Faida nyingine inayoweza kutokea ni kwamba spishi nyingi zinazofaa kwa mifumo hii zina thamani kubwa ya kibiashara. Kwa mfano, bass ya bahari ya Ulaya ya euryhaline (Dicentrarchus labrax) na bream ya bahari ya gilthead (Sparus aurata) inaweza kupata bei ya soko ya €9/kg na €6/kg, kwa mtiririko huo. Zaidi ya hayo, halophytes za chakula huwa na bei kubwa ya soko, huku bahari-agretti (Salsola soda), kwa mfano, kuwa na bei ya soko ya €4-€4.5/kg na samfire ya marsh (Salicornia europae) ikiuza kwa €18/kg katika maduka makubwa.

   Kwa hiyo ushahidi ni wa kulazimisha. Maraponiki na haloponics hutoa uwanja wenye nguvu na unaokua kwa kasi ambao una uwezo wa kutoa huduma kadhaa kwa jamii, nyingi ambazo zinachunguzwa mahali pengine katika chapisho hili.

5. 12.5 Aquaponics ya wima

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   12.5.1 Utangulizi

   Wakati aquaponics inaweza kuonekana kama sehemu ya suluhisho la kimataifa la kuongeza uzalishaji wa chakula kwa njia endelevu zaidi na zinazozalisha na ambapo kuongezeka kwa chakula zaidi katika maeneo ya miji sasa kunatambuliwa kama sehemu ya suluhisho la usalama wa chakula na mgogoro wa chakula duniani (Konig et al. 2016), mifumo ya maji ya maji yanaweza kuwa uzalishaji zaidi na endelevu kwa kupitisha teknolojia mbadala za kukua na kujifunza kutoka kwa teknolojia zinazojitokeza kama vile kilimo cha wima na kuta za kuishi (Khandaker na Kotzen 2018). Zaidi ya hayo kwa kuwa na ufanisi wa nafasi, wanaweza kuunganishwa vizuri katika maeneo ya miji.

   Katika dunia iliyoendelea mifumo mingi ya aquaponic imewekwa katika greenhouses ili kudhibiti joto; kaskazini mwa Ulaya na Amerika ya Kaskazini kwa mfano, joto la majira ya baridi ni baridi sana wakati wa baridi na katika maeneo ya Mediterranean kama vile Hispania, Italia, Ureno, Ugiriki na Israeli, joto la majira ya joto ni joto sana. Kuna bila shaka faida nyingi za ziada katika kuongezeka kwa chakula katika greenhouses kudhibitiwa, kama vile uwezo wa kudhibiti unyevu jamaa na kudhibiti hewa harakati, karantini samaki pamoja na mimea kutokana na magonjwa kama vile wadudu na uwezekano wa kuwa na uwezo wa kuongeza COSU2/Sub, kwa misaada ya ukuaji wa kupanda. Hata hivyo, kuongezeka kwa mazao katika chafu kunaweza kuongeza gharama kwa njia ya (a) gharama za mji mkuu wa chafu (makadirio mapana ya Marekani\ $350/msup2/sup Arnold 2017) na (b) miundombinu ya washirika kama vile udhibiti wa microclimate ambayo ni pamoja na mifumo ya joto na baridi na taa. Juu ya gharama za awali za miundombinu, pia kuna gharama maalum za uzalishaji wa chafu ambazo ni pamoja na nishati/umeme wa joto na baridi pamoja na taa.

   Mifumo mingi ya aquaponic kama vile mfumo wa Chuo Kikuu cha Kisiwa cha Virgin (UVI) (Kielelezo 12.1), iliyoundwa na Dr. James Rakocy na wenzake, hutumia mizinga ya kukua ya usawa au vitanda, kuiga mifumo ya kukua ya ardhi yenye msingi ya ardhi ili kuzalisha mboga (Khandaker na Kotzen 2018). Kwa maneno mengine, mfumo hutegemea safu usawa/arrays ya mimea kawaida muinuko kwa karibu ngazi ya kiuno ili kupanda kuhusiana usimamizi kazi inaweza kwa urahisi uliofanywa. Maendeleo sawa katika teknolojia za ukuta wa maisha na teknolojia za kilimo za wima zimetokea karibu wakati huo huo kwamba aquaponics imebadilika na ni sawa katika hatua ya vijana ya maendeleo. Vile vile kama katika aquaponics, kama watu wengi zaidi wanavyohusika kuna ongezeko la kuambatana katika mifumo na maendeleo ya kiteknolojia ili kuongeza tija na kupunguza gharama. Kuunganishwa kwa mifumo ya kukua wima (mifumo ya kilimo wima na kuta za kuishi) badala ya vitanda vya usawa kwa samaki na mizinga ya filtration ni uwezekano wa njia moja muhimu ya kuongeza tija kama inavyowezekana kuongeza idadi ya mboga iliyopandwa ikilinganishwa na idadi zinazozalishwa kwa kawaida usawa kitanda aquaponics. Mifumo ya aquaponic ya UVI (Kielelezo 12.2) huzalisha mimea takriban 32 kwa kila mita ya mraba (Al-Hafedh et al. 2008), kulingana na aina na cultivar ambayo imeongezeka, lakini kama Khandaker na Kotzen (2018), mimea takriban 96 inaweza kupandwa kwa kila mita ya mraba 'kwa kutumia vipengele vya nyuma vya Terapia Urbana [1] LW mfumo ambayo ni zaidi ya mara tatu wiani

   

   Mtini. 12.2 Mchoro mchoro wa kawaida mfumo UVI kuonyesha uwiano wa tanks samaki/filters/kupanda mizinga ambayo ni 2:1:5. Hii inaonyesha kwamba eneo kubwa zaidi linakabiliwa na mimea na iko katika eneo hili kwamba akiba ya nafasi inaweza kuchukuliwa. (Khandaker na Kotzen 2018)

   ikilinganishwa na UVI usawa kuongezeka mfumo '. Makadirio ya kihafidhina yanapaswa angalau mara mbili ya kiwango cha juu kilichopandwa katika vitanda vya usawa hadi mimea 64/msup2/sup. Katika jaribio la lettuce (Lactuca sativa L. cv. 'Gemu Little') kwa kutumia vitanda vya usawa na nguzo zilizopandwa, zilizopandwa kwa msongamano sawa, Touliatos et al. (2016) zinaonyesha kuwa 'Mfumo wa Kilimo cha Wima (VFS) hutoa mbadala inayovutia kwa mifumo ya ukuaji wa hydroponic ya usawa (na) ambayo ongezeko zaidi la mavuno linaweza kupatikana kwa kuingiza taa bandia katika VFS '.

   **Mifumo ya Kilimo cha Wima (VFS) **

   Kabla ya kujadili mahitaji maalum ya mifumo ya wima tunahitaji kujadili aina za mifumo ambayo inapatikana. Katika VFS kuna aina tatu kuu za generic (Mchoro 12.3):

   1. Iliyopangwa Vitanda Horizontal: Badala ya kuwa na moja ya usawa kukua kitanda, thebeds ni sifa kama rafu katika tiers. Mpangilio huu una maana kwamba katika chafu, kitanda cha juu tu kitakabiliwa na mwanga wa moja kwa moja wa asili na mwanga wa ziada unahitaji kutolewa katika ngazi zote. Hii hutolewa kutoka moja kwa moja chini ya kitanda cha kukua hapo juu. Kimsingi hii inaweza kumaanisha kwamba vitanda vinavyoongezeka vinaweza kuingizwa kama vile chafu kinaruhusu, lakini bila shaka kukua vitu kwa urefu inamaanisha ugumu mkubwa katika usimamizi wa mfumo ikiwa ni pamoja na upandaji, matengenezo na kuvuna, wanaohitaji hissar ya mkasi na nishati ya ziada ya kusubu maji yenye virutubisho kwa ngazi zote. Kulingana na Bright Agrotech (Storey 2015), hadi tiers nne ni faida na chochote hapo juu ambacho hakina faida. Ghorofa (2015) inabainisha zaidi kwamba kazi huongezeka kwa 25% katika ngazi ya pili, ya tatu na ya nne wakati kuinua mkasi inahitajika (Mchoro 12.3, Mchoro A).

   

   Kielelezo 12.3 Mifumo ya kilimo cha wima na mipango yao ya taa

   2. Vertical Tower Systems (VTS): Vertical Tower Systems wanaunda mifumo whichgrow mimea katika arrays wima ndani ya chombo au mfululizo wa modules sifa. Kulingana na mfumo, mimea imeongezeka inakabiliwa na mwelekeo mmoja au ikiwa, kwa mfano, hupandwa katika fomu kama tube, basi inaweza kupangwa inakabiliwa na mwelekeo wowote. Mfano wa mfumo wa safu wima, ambapo mimea imeongezeka inakabiliwa na mwelekeo mmoja ni zipgrowsuptm/Sup ambayo ni aidha Hung au mkono katika safu (Kielelezo 12.3, Mfano B1). Safu kati ni takriban mita 0.5 (inchi 20). Kukua kwa njia zaidi ya tatu-dimensional hutokea kwa mifumo iliyowekwa au katika mifumo ya tubular ambayo inaruhusu mimea zaidi kukua, lakini taa ni ngumu zaidi (Mchoro 12.3, Mchoro B2).

   3. Tiers kupitiwa: Mifumo hii yana rigid au kusonga Mabwawa kupanda. VFS ya SkyGreens huko Singapore inatumia mfumo wa kupokezana wa kupitia nyimbo ambayo husababisha mabwawa hadi juu na kwenye nuru. Mwanga wa ziada wa asili ni muhimu zaidi kuelekea juu na chini hivyo chini (Mchoro 12.3, Mchoro C1). Mifumo mingine ya tier imepitiwa ili kila tier ina interface isiyozuiliwa na mwanga kutoka juu, kama hii ni mwanga wa asili kutoka paa la chafu au mwanga wa bandia. Lakini mifumo hii inapaswa kuwa chini sana ili watu waweze kufikia mimea (Mchoro 12.3, Mchoro C2).

   Kuta za Kuishi

   Ukuta wa kuishi bado haujatumika katika aquaponics isipokuwa katika mifumo kadhaa ya majaribio kama vile Chuo Kikuu cha Greenwich, London (Khandaker na Kotzen 2018). Wakati wengi VFS kutumia virutubisho filamu mbinu (NFT) kukua njia au zimegawanywa vitalu madini pamba, LWs wakati mwingine pia kutumia substrates aina ya udongo katika sufuria au mabwawa, ambayo hutoa kati mizizi. Wakati hii ni nzuri kwa ajili ya kupanda mimea ya mapambo kama vile mboga na mimea, wakati pamoja na mizinga ya samaki, nyongeza yoyote ya udongo kwa mfumo inaweza magumu tabia microbial ya mfumo na kuwa na madhara kwa samaki. Hii hata hivyo haijulikani na inahitaji utafiti. Majaribio yaliyofanywa katika Chuo Kikuu cha Greenwich (Khandaker na Kotzen 2018) yanaonyesha kuwa kutokana na idadi ya moja, substrates ajizi majaribio (ikiwa ni pamoja na hidroleica, perlite, majani, Sphagnum moss, pamba ya madini na nyuzi za nazi), nyuzi za nazi na kisha pamba ya madini yalikuwa bora zaidi katika suala la kupenya mizizi na ukuaji wa mizizi katika lettuce (Lactuca sativa).

   Wima v. usawa: Mambo ya Kuzingatiwa

   Kuna mambo manne muhimu ambayo yanahitaji kuzingatiwa wakati wa kulinganisha faida (tija na uendelevu) ya kukua wima, ikilinganishwa na kukua kwa usawa. Hizi ni (1) nafasi, (2) taa, (3) nishati na (4) gharama za mzunguko wa maisha.

   1. Space

   Faida za kuwa na uwezo wa kukua huzalisha wima, kurudi kwa nyuma, zinahitaji kuwa na usawa na kiasi cha nafasi ambacho kinahitajika kutoa usambazaji hata wa taa pamoja na nafasi ya mstari inayohitajika kwa usimamizi na matengenezo. Upana wa mstari katika mifumo ya hydroponic inatofautiana. Kama ilivyoelezwa mfumo wa kiwango cha zipgrowsuptm/Sup ni takriban mita 0.5, ambapo upana wa mstari wa kawaida kwa kukua nyanya na matango hydroponically hutofautiana kutoka mita 0.9 hadi 1.2 (Badgery-Parker na James 2010). Kupanda mimea ndogo kama vile lettuce na mimea kama vile Basil, inaweza kuruhusu kwa safu nyembamba, lakini bila shaka mstari upana lazima kuhakikisha kwamba kuzalisha si kuathirika na kusonga vitu kama vile trolleys na hissar scissor. Suala muhimu na kukua kwa wima ni mgogoro unaotokea kati ya kuwa na safu za kudumu na taa zilizowekwa, ambazo zinahitajika kuwa katika safu kati ya maonyesho ya kupanda. Taa hizi zitawazuia harakati za watu na hivyo ama taa zinahitaji kuwa (i) sehemu ya muundo unaokua au (ii) retractable au zinazohamishika, ili wafanyakazi waweze kufanya kazi kwa urahisi, au (iii) miundo ya upandaji ni movable na taa kubaki tuli.

   2. Mwanga

   Uzalishaji wa mboga mboga na mimea mingine hutegemea mipango maalum ya anga ambayo inaruhusu kupanda, usimamizi kupitia ukuaji na kisha kuvuna. Mpangilio wa anga utategemea aina za mimea na aina za mashine zilizowekwa. Zaidi ya hayo, kukua kwa ufanisi kunategemea kuongeza mwanga wa ziada wa aina tofauti, ambazo zina faida na hasara. Kwa ujumla kile taa hizi zinafanya ni kutoa wavelengths maalum kwa ukuaji wa mimea na kwa uzalishaji wa matunda au maua. Ingawa ni rahisi na kawaida zaidi kwa mimea sawasawa mwanga mzima usawa, ni zaidi ya changamoto kwa sawasawa mwanga uso wima.

   Kwa upande wa aina ya taa, wazalishaji wengi wamehamia au wanajaribiwa kufunga LED (diodes ya mwanga), kutokana na maisha yao ya muda mrefu, hadi saa 50,000 au zaidi (Gupta 2017), mahitaji yao ya chini ya nguvu na kupunguza gharama zao za hivi karibuni. Virsile et al. katika Gupta (2017) kumbuka kuwa maombi zaidi ya taa za LED katika greenhouses huchagua mchanganyiko wa wavelengths nyekundu na bluu na ufanisi mkubwa wa photon lakini mwanga wa kijani na nyeupe una kiasi kikubwa cha wavelengths ya kijani ina athari nzuri ya kisaikolojia kwenye mimea. Hata hivyo, mchanganyiko wa taa za bluu na nyekundu hujenga picha ya rangi ya purplish-kijivu, na hii inazuia tathmini ya kuona ya afya ya mmea. Aina ya wavelengths iliyochaguliwa ni ngumu na inaweza kuwa na faida katika hatua tofauti katika maisha ya mmea na hata kulingana na kilimo cha, kwa mfano, lettuce. Lettuces nyekundu, kwa mfano, jibu taa ya bluu ya LED, na kuongeza rangi yao (Virsile et al. katika Gupta 2017). Zaidi ya hayo, taa za bluu za LED zinaweza kuboresha ubora wa lishe wa mboga za kijani, kupunguza maudhui ya nitrate, kuongeza antioxidants na phenolic na misombo mengine ya manufaa. Spectra ya mwanga pia huathiri ladha, sura na texture (Virsile et al. katika Gupta 2017). Gharama za LED zimeshuka kwa kiasi kikubwa na kama ufanisi wa LED umeongezeka hivyo muda wa kuvunja-hata kurudi kwenye uwekezaji umepungua (Bugbee katika Gupta 2017).

   Taa nyingine bila shaka ipo na hii inajumuisha taa za fluorescent, taa ya chuma ya halide (MH) na taa ya juu ya shinikizo la sodiamu (HPS). Aina ya taa ambayo hutumiwa katika kilimo cha wima na kwa kuta za kuishi hutofautiana sana kulingana na kiwango na mahali. Taa za umeme za umeme (CFL) ni nyembamba na zinaweza kufaa kwa urahisi katika nafasi ndogo, lakini zinahitaji ballast ya kuvutia ili kudhibiti sasa kupitia zilizopo. CFL hutumia tu 20— 30% ya bulb ya incandescent na hudumu mara sita hadi nane tena lakini ni karibu 50% chini ya ufanisi kuliko LEDs. Wao ni kwa mbali nafuu zaidi ya aina tatu kuu ya taa kukua. HPS kukua teknolojia mwanga ni zaidi ya miaka 75 na ni imara kwa ajili ya kukua chini ya kioo, lakini kuzalisha mengi ya joto na hivyo si mzuri kwa ajili ya kilimo wima na kuta hai, ambapo mwanga inahitaji kutolewa karibu kabisa na mimea. Joto lililozalishwa na taa za kukua LED, kwa upande mwingine, ni ndogo. Gharama hata hivyo ni kubwa zaidi kuliko aina nyingine mbili, na ulinzi wa jicho unahitajika kwa mfiduo wa muda mrefu kwa LED kama mfiduo wa muda mrefu kwa spectra ya mwanga unaweza kuharibu macho. Mpangilio wa vitengo vya VFS utaagiza mpangilio wa taa lakini kwa ujumla haya yanapigwa na LED. Njia ya taa za kuta za kuishi itategemea urefu wa ukuta. Mrefu ukuta ni vigumu zaidi kuomba hata kuenea kwenye uso, ingawa ni lazima ieleweke kwamba idadi ya taa zinazotumiwa haipaswi kuwa tofauti na zile zinazotumiwa katika vitanda vya kukua vya usawa na ikiwa ukuta ni mrefu basi taa zinaweza kuhitaji kutengana. Kama kuta nyingi za kuishi ziko kwa madhumuni ya kupendeza, taa zinahitajika kuhifadhiwa iwezekanavyo, nje ya njia na taa haipaswi tu kutoa mwanga wa kutosha kwa ukuaji wa mimea na afya, lakini pia ili mimea inaonekana vizuri (Mchoro 12.4).

   

   Kielelezo 12.4 Ukuta wa urefu wa mita 4, urefu wa mita 5-mrefu unaweza kutosha na taa sita za kutokwa kwa ufanisi. Kumbuka haya yalichaguliwa si tu kutoa mwanga wa kutosha kwa ukuaji lakini pia ili mimea katika ukuta hai ingeonekana vizuri. (Chuo Kikuu cha Greenwich Hai Wall. Chanzo: Benz Kotzen)

   Maendeleo katika teknolojia ya LED, ambapo masafa ya taa na kiwango inaweza kuwa engineered ili kukidhi aina binafsi na kilimo pamoja na mzunguko wao wa maisha mbalimbali ina maana kwamba LEDs itakuwa teknolojia ya uchaguzi katika siku za usoni. Hii pia itaimarishwa na kupunguza gharama.

   3. Energy

   Nishati zaidi kwa taa inawezekana kuhitajika kwa VFS pamoja na LWs kama hata taa za asili haziwezi kupatikana juu ya nyuso za wima. Zaidi ya hayo nguvu zaidi ya kusukumia umwagiliaji itahitajika na hii itakuwa jamaa na urefu wa VFS au LWs.

   4. _Uchambuzi wa Mzunguko wa Maisha (LCA) _

   Wakati kuna tafiti nyingi zilizofanywa juu ya uchambuzi wa mzunguko wa maisha ya aquaponics na masuala mbalimbali ya mifumo ya aquaponic, hakuna tafiti za kulinganisha zinazolinganisha wima dhidi ya aquaponics ya usawa. Hii bado haijafanyika. Sisi ni kupata hadi pale ambapo aquaponics wima ni uwezekano wa kuthibitisha kupima zaidi na utafiti na katika muda aquaponics wima, ambayo wanandoa mifumo ya kilimo wima au mifumo ya ukuta hai na mizinga samaki na vitengo filtration, ni uwezekano wa kuwa tawala zaidi, kwa muda mrefu kama haya inaweza kuwa faida na endelevu.

6. 12.6 Biofloc Teknolojia (BFT) Inatumika kwa Aquaponics

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   12.6.1 Utangulizi

   Teknolojia ya Biofloc (BFT) inachukuliwa kuwa mpya 'mapinduzi ya bluu' katika ufugaji wa maji (Stokstad 2010) kwani virutubisho vinaweza kuendelea kutumika tena na kutumika tena katika utamaduni wa kati, kunufaika na uzalishaji wa vimelea wa situ na kwa kiwango cha chini au sifuri kubadilishana maji (Avnimelech 2015). Mbinu hizi zinaweza kukabiliana na changamoto kubwa katika sekta kama vile ushindani wa ardhi na maji na majivu yaliyotolewa na mazingira ambayo yana ziada ya vitu hai, misombo ya nitrojeni na metabolites nyingine za sumu.

   BFT ilianzishwa kwanza katika miaka ya 1970 na timu ya Aquacop katika Ifremer-Cop (Taasisi ya Utafiti wa Kifaransa ya Unyonyaji wa Bahari, Kituo cha Oceanic cha Pasifiki) na aina tofauti za penaeid za uduvi ikiwa ni pamoja na Litopenaeus vannamei, L. stylirostris na Penaeus monodon (Emerenaeus et al. 2011). Katika kipindi hicho, Ralston Purina (kampuni binafsi ya Marekani) kuhusiana na Aquacop alitumia teknolojia katika Crystal River (USA) na Tahiti, ambayo inaongoza kwa ufahamu mkubwa wa faida za biofloc kwa utamaduni wa shrimp. Masomo mengine kadhaa yaliwezesha mbinu kamili ya BFT na kutafiti mahusiano kati ya maji, wanyama na bakteria, kulinganisha BFT na 'rumen nje' lakini sasa inatumika kwa shrimp. Katika miaka ya 1980 na mwanzoni mwa miaka ya 1990, Israeli na Marekani (Waddell Mariculture Center) ilianza R\ &D katika BFT na Tilapia na Pacific nyeupe shrimp L. vannamei, kwa mtiririko huo, ambapo wasiwasi wa mazingira, kiwango cha maji na gharama za ardhi walikuwa mawakala causative kuu ambayo ilikuza utafiti ( Emerenciano et al. 2013).

   

   Kielelezo 12.5 Biofloc teknolojia (BFT) kutumika kwa ajili ya utamaduni wa bahari shrimp nchini Brazil (a) na kwa Tilapia utamaduni nchini Mexico (b) (Chanzo: EMA-FURG, Brazil na Maurício G.

   Shughuli za kwanza za kibiashara za BFT na pengine maarufu zaidi zilianza miaka ya 1980 katika shamba la 'Sopomer' huko Tahiti, Polynesia ya Kifaransa, na mwanzoni mwa miaka ya 2000 katika shamba la Belize Aquaculture au 'BAL', lililoko Belize, Amerika ya Kati. Mazao yaliyopatikana kwa kutumia mizinga ya saruji ya msup2/sup 1000 na mabwawa ya ukuaji wa 1.6 ha yalikuwa takribani tani 20—25/ha/mwaka na mazao mawili huko Sopomer na mzunguko wa tani 11—26/ha/ katika BAL, kwa mtiririko huo. Hivi karibuni, BFT imefanikiwa kupanuliwa katika kilimo kikubwa cha uduvi huko Asia, Amerika ya Kusini na ya Kati na vilevile katika greenhouses ndogo ndogo nchini Marekani, Ulaya na maeneo mengine. Angalau katika awamu moja (kwa mfano kitalu awamu) BFT imekuwa kutumika kwa mafanikio makubwa katika México, Brazil, Ecuador na Peru. Kwa utamaduni wa kibiashara Tilapia, mashamba nchini Mexico, Colombia na Israeli yanatumia BFT na uzalishaji wa karibu 7 hadi 30 kg/msup3/sup (Avnimelech 2015) (Mchoro 12.5b). Zaidi ya hayo, teknolojia hii imetumika (kwa mfano nchini Brazil na Colombia) kuzalisha vijana wa tilapia (\ ~30 g) kwa hisa zaidi katika mabwawa au mabwawa ya udongo (Durigon et al. 2017). BFT ina hasa imekuwa kutumika kwa utamaduni uduvi na kwa kiasi fulani na tilapia. Aina nyingine zimejaribiwa na kuonyesha ahadi, kama ilivyoelezwa kwa catfish fedha (Rhamdia quelen) (Poli et al., 2015), carp (Zhao et al., 2014), piracanjuba (Brycon orbignyanus) (Sgnaulin et al., 2018), cachama (Colossoma macropomum) (Polossoma macropomum_) (Polossoma macropomum_) (et al., 2011) na aina nyingine crustacean kama vile Macrobrachium rosenbergii (Crab et al., 2010), Farfantepenaeus brasiliensis (Emerenciano et al., 2012), F. paulensis (Ballester et al., 2010), Penaeus semisulcatus (Megahed, 2010), L. stylirostris et al., 2011) na P. monodon (Arnold et al., 2006). Maslahi ya BFT yanaonekana kwa kuongezeka kwa idadi ya vyuo vikuu na vituo vya utafiti vinavyofanya utafiti hasa katika nyanja muhimu za usimamizi wa ukuaji, lishe, uzazi, mazingira ya microbial, bioteknolojia na uchumi.

   12.6.2 BFT inafanya kazi gani?

   Microorganisms na jukumu muhimu katika mifumo BFT (Martinez-Cordoba et al. 2015). Matengenezo ya ubora wa maji, hasa kwa udhibiti wa jamii ya bakteria juu ya vidubini vya autotrophic, hupatikana kwa kutumia uwiano wa juu wa kaboni hadi nitrojeni (C:N) kwa kuwa bidhaa za nitrojeni zinaweza kuchukuliwa kwa urahisi na bakteria za heterotrophic. Mwanzoni mwa mizunguko ya utamaduni uwiano wa juu wa kaboni hadi nitrojeni unahitajika ili kuhakikisha ukuaji bora wa bakteria ya heterotrophic, kwa kutumia nishati hii kwa ajili ya matengenezo na ukuaji wake (Avnimelech 2015). Zaidi ya hayo, makundi mengine ya microorganism ni muhimu katika mifumo ya BFT. Jamii ya bakteria ya chemoautotrophic (yaani bakteria ya nitrifying) huimarisha baada ya takriban siku 20—40 na huenda ikawajibika kwa theluthi mbili ya assimilation ya amonia katika mfumo (Emerenciano et al. 2017). Hivyo, kuongeza ya kaboni ya nje inapaswa kupunguzwa na alkalinity inayotumiwa na microorganisms lazima kubadilishwa na vyanzo tofauti vya kabonate/bicarbonate (Furtado et al. 2011). Utulivu wa kubadilishana sifuri au kiwango cha chini cha maji hutegemea mwingiliano wa nguvu kati ya jamii za bakteria, microalgae, fungi, protozoans, nematodes, rotifers, nk ambayo yatatokea kwa kawaida (MartinezCordoba et al. 2017). Ya jumla (bioflocs) ni tajiri protini-lipid asili chanzo cha chakula kwamba kuwa inapatikana 24 h kwa siku kutokana na mwingiliano tata kati ya vitu hai, substrate kimwili na mbalimbali kubwa ya microorganisms (Kuhn na Boardman 2008; Ray et al. 2010). Uzalishaji wa asili katika mfumo wa uzalishaji wa microorganisms 'una majukumu matatu makubwa katika mizinga, raceways au mabwawa yaliyowekwa: (1) katika matengenezo ya ubora wa maji, na matumizi ya misombo ya nitrojeni inayozalisha protini ya microbial situ; (2) katika lishe, kuongeza uwezekano wa utamaduni kwa kupunguza malisho uwiano wa uongofu na kupungua kwa gharama za kulisha; na (3) katika ushindani na vimelea (Emerenciano et al. 2013).

   Kuhusu ubora wa maji kwa ajili ya viumbe utamaduni, badala ya oksijeni, ziada ya chembechembe hai na misombo ya nitrojeni sumu ni wasiwasi mkubwa katika mifumo biofloc. Katika muktadha huu, njia tatu hutokea kwa ajili ya kuondolewa kwa nitrojeni amonia: kwa kiwango cha chini (1) photoautotrophic kuondolewa kwa mwani na kwa kiwango cha juu (2) heterotrophic bakteria kubadilika ya nitrojeni amonia moja kwa moja kwa biomasi microbial na (3) autotrophic bakteria kubadilika kutoka amonia kwa nitrati ( MartinezCordoba et al. 2015). Nitrati inapatikana katika mifumo pamoja na virutubisho vingine vidogo na vikubwa vilivyokusanywa juu ya mzunguko inaweza kutumika kama substrate kwa ukuaji wa mimea katika mifumo ya aquaponic (Pinho et al. 2017).

   12.6.3 BFT katika Aquaponics

   Matumizi ya BFT katika mifumo ya aquaponic ni mpya, ingawa Rakocy (2012) anataja mradi wa majaribio ya kibiashara na tilapia. Jedwali 12.2 muhtasari masomo muhimu ya hivi karibuni ambayo wametumia BFT katika mifumo ya aquaponic.

   Kwa ujumla, matokeo yanaonyesha kuwa teknolojia ya biofloc inaweza kutumika na kuunganishwa katika uzalishaji wa samaki au mimea ya uduvi. BFT ikilinganishwa na mifumo mingine ya kawaida ya ufugaji wa samaki (kama vile RAS) kweli kuboresha kupanda na samaki mavuno na kukuzwa bora kupanda Visual quality (Pinho et al. 2017), lakini si katika kesi zote (Rahman 2010; Pinho 2018). Pinho et al. (2017) aliona kwamba lettuce huzaa na mfumo wa BFT ulikuwa mkubwa zaidi ikilinganishwa na mfumo wa kusafisha maji ya wazi (Mchoro 12.6). Hii ni uwezekano kutokana na upatikanaji wa virutubisho juu zinazotolewa na

   Jedwali 12.2 tafiti za hivi karibuni duniani kote kutumia BFT katika mifumo ya aquaponic kwa aina mbalimbali za majini na mimea

   meza thead tr darasa="header” Aina ya Thamajini/th th Aina za mimea /th th Matokeo makuu /th th Marejeo /th /tr /thead tbody tr darasa="isiyo ya kawaida” Tdtilapia/Td td Lettuce /td td Teknolojia ya Biofloc haikuboresha uzalishaji wa lettuce ikilinganishwa na ufumbuzi wa kawaida wa hydroponic /td td Rahman (2010) /td /tr tr darasa="hata” Tdtilapia/Td td Lettuce /td td Mazao na Visual ubora wa lettuce mara kuboreshwa kwa kutumia BFT ikilinganishwa na mfumo wazi-maji recirculation /td td Pinho et al. (2017) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDTilapia (kitalu) /td td Lettuce /td td Utendaji wa mimea (lettuce) kwa kutumia Tilapia katika awamu ya kitalu (1—30 g) uliathiriwa vibaya na maji machafu ya biofloc ikilinganishwa na maji machafu ya RAS baada ya mizunguko miwili ya mimea (siku 13 kila mmoja). Plant mambo Visual walikuwa bora katika RAS ikilinganishwa na BFT /td td Pinho (2018) /td /tr tr darasa="hata” Tdtilapia/Td td Lettuce /td td Uwepo wa vipengele vya kuchuja (chujio cha mitambo na chujio cha kibaiolojia) uliathiri uzalishaji wa lettuce katika mifumo ya maji ya maji ikilinganishwa na matibabu bila filters kutumia BFT /td td Barbosa (2017) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” Tdtilapia/Td td Lettuce /td td Salinity ya chini (3 ppt) inaweza kufanywa katika aquaponics kwa kutumia BFT. Vigezo vya Visual na utendaji vilionyesha kuwa aina ya rangi ya zambarau ilikuwa na utendaji bora zaidi kuliko aina za laini na za /td td Lenz et al. (2017) /td /tr tr darasa="hata” TDSilver catfish/td td Lettuce /td td Matumizi ya bioflocs katika mfumo wa aquaponic inaweza kuboresha uzalishaji wa lettuce katika utamaduni jumuishi na samaki wa fedha /td td Rocha et al. (2017) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TdilitOpenaeus vannamei/i/td td Isarcocornia utata/i /td td Utendaji wa ishrimp ya baharini L. vannamei/i haukuathiriwa na IS. utata/i jumuishi uzalishaji wa aquaponics na pia kuboresha matumizi ya virutubisho (k.m. nitrojeni) katika mfumo wa utamaduni /td td Pinheiro et al. (2017) /td /tr /tbody /meza

   

   mtini. 12.6 Majaribio aquaponics chafu kulinganisha teknolojia biofloc na RAS maji machafu katika Santa Catarina State University (UDESC), Brazil. (Chanzo: Pinho et al. 2017)

   juu microbial shughuli. Hata hivyo, hali hii haikuonekana katika utafiti wa Rahman (2010), ambaye alilinganisha majivu kutoka kwa utamaduni wa samaki katika mfumo wa BFT kwa suluhisho la kawaida la hydroponic katika uzalishaji wa lettuce. Aidha, Pinho

   

   Mtini. 12.7 High salinity halophyte Sarcocornia ambigua aquaponics uzalishaji kuunganishwa na Pasifiki nyeupe uduvi Litopenaeus vannamei mafanikio kutumia teknolojia biofloc katika Chuo Kikuu cha Santa Catarina Federal (UFSC), Brazil. (Chanzo: LCM-UFSC, Brazil)

   

   mtini. 12.8 Aquaponics lettuce uzalishaji jumuishi na Tilapia kutumia teknolojia biofloc (kushoto) na mkusanyiko wa yabisi suspended katika saladi (kulia). Barbosa (2017)

   (2018) katika utafiti wa hivi karibuni uliona kwamba utendaji wa uzalishaji wa lettuce katika mfumo wa aquaponic ukitumia Tilapia katika awamu ya kitalu (1—30 g) uliathiriwa vibaya na maji machafu ya biofloc ikilinganishwa na maji machafu ya RAS zaidi ya siku 46. Tofauti katika matokeo hufafanua haja ya masomo ya ziada katika eneo hili.

   BFT inaweza kutumika kwa maji ya chini ya chumvi, kwa mfano na aina fulani za lettuce (Lenz et al. 2017), na maji ya juu ya salinity yanaweza kutumika, kwa mfano na aina za mimea ya halophyte kama vile Sarcocornia ambigua ushirikiano utamaduni na Pacific nyeupe shrimp Litopenaeus vannamei (Pinheiro et al. 2017) (Pinheiro. 2017) (Kielelezo 12.7). Silver catfish Rhamdia quelen pia imeonyesha uwezekano mzuri wa ushirikiano wa aquaponics na BFT (Rocha et al. 2017).

   Kwa BFT, mkusanyiko wa yabisi unaweza kuathiri sana mizizi na athari za ngozi ya virutubisho na upatikanaji wa oksijeni. Matokeo yake, mavuno yanaweza kuathiriwa lakini pia ubora wa kuona wa mimea (k.mf. lettuces) ambayo ni kigezo muhimu kwa watumiaji. Kwa hili akilini, usimamizi wa yabisi ni somo muhimu kwa masomo zaidi ambapo athari za yabisi (sehemu ya chembechembe na pia sehemu iliyoharibiwa) katika mifumo ya aquaponic wakati wa kutumia BFT inachukuliwa (Mchoro 12.8). Aidha, tafiti za kiuchumi zinahitajika kufanywa ili kulinganisha gharama zinazohusika na mifumo mbalimbali ya kupanda maji na kupanda mimea na kutambua kufaa jamaa na maeneo tofauti na hali.

7. 12.7 Digeponics

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Usindikaji wa Anaerobic wa biomass iliyopandwa kwa makusudi, pamoja na vifaa vya kupanda vya mabaki kutoka kwa shughuli za kilimo, kwa ajili ya uzalishaji wa biogas ni njia iliyoanzishwa vizuri. Digestate ya bacterially indigestible inarudi mashamba kama mbolea na kwa kujenga humus. Wakati mchakato huu umeenea katika kilimo, matumizi ya teknolojia hii katika kilimo cha maua ni kipya. Stoknes et al. (2016) kudai kwamba ndani ya mradi wa 'Chakula kupoteza chakula' (F2W2F), njia bora kwa ajili ya matumizi ya digestate kama substrate na mbolea imekuwa maendeleo kwa mara ya kwanza. Timu ya utafiti iliunda neno 'digeponics' kwa mfumo huu wa mviringo. Digeponics, tofauti na aquaponics, nafasi ya aquaculture digester anaerobic, au kulinganisha na tatu kitanzi aquaponic mfumo, ambayo ni pamoja na anaerobic, sehemu ya ufugaji wa samaki ni kuondolewa kutoka mfumo, na kuacha loops kuu mbili, kitanzi digestion na kitanzi maua.

   Pembejeo ya kikaboni inayotolewa kwa njia ya chakula cha samaki kwenye mfumo wa aquaponic inabadilishwa na taka ya chakula kutoka kwa uzalishaji wa chakula cha binadamu kwa digeponics. muundo tofauti ya virutubisho katika mkondo pembejeo kinyume na maalumu, mara kwa mara na pengine lishe optimized madini mkondo kutokana na kulisha samaki uwezekano mkubwa wito kwa ajili ya uchambuzi kali zaidi madini na usimamizi wa serikali kuliko ile inahitajika katika aquaponics.

   Biogas zinazozalishwa, ambayo hasa ina methane na dioksidi kaboni, inaweza kutumika ndani ya kituo cha umeme na uzalishaji wa joto. Gesi inayotokana na dioksidi ya kutolea nje ya kaboni inaweza kutumika kama mbolea moja kwa moja katika uzalishaji wa chafu kupunguza kwa kulinganisha na mimea ya biogas classical kutumika katika kilimo.

   Tangu 'digestate safi na isiyotibiwa katika tope la maji ya anaerobic (ina) kupanda vitu vya sumu, conductivity ya juu sana ya umeme (EC) na mahitaji ya oksijeni ya kemikali (COD) '(Stoknes et al. 2016), inapaswa kutibiwa ili kuifanya kuwa yanafaa kwa ajili ya mbolea za mimea. Mbinu kadhaa za kiasi zimechunguzwa ndani ya mradi wa F2W2F. EC ya juu ya digestate na kubadilika kwa uendeshaji wa digester inayotumiwa na taka ya chakula cha gharama nafuu hupunguza baadhi ya masuala ya kuunganisha tight mara nyingi huhusishwa na mifumo ya pamoja ya aquaponic (angalia Chap. 7). Hivyo digeponics inaweza kutumika kama mbadala ya kuvutia kwa aquaponics katika hali ambapo sehemu ya ufugaji wa maji inawakilisha changamoto. Kwa heshima na mfumo wa tatu wa kitanzi cha aquaponic ambayo tayari inajumuisha kitanzi na digester ya anaerobic, kuingizwa kwa mkondo wa taka wa chakula kwa pembejeo ya kikaboni inaweza kuwakilisha mwelekeo wa baadaye wa kuvutia. Mavuno ya methane ya sludge ya aquaculture ni mdogo. kuingizwa walengwa wa majani mabaki ya kilimo kwa lengo la methane mavuno optimization inaweza kuongeza utendaji wa jumla.

8. 12.8 Vermiponics na Aquaponics

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Itakuwa kuachana katika sura hii bila kutaja vidudu vya udongo na kuanzishwa kwao katika aquaponics, na hivyo sura hii inahitimisha kwa résumé fupi ya invertebrates hizi detritivore na uwezo wao wa kubadili taka hai ndani ya mbolea. Inasemekana kwamba minyoo na njia ambazo zinachimba jambo zilikuwa na manufaa kwa Aristotle na Charles Darwin pamoja na wanafalsafa Pascal na Thoreau (Adhikary 2012) na zilihifadhiwa na sheria chini ya Cleopatra. Vidudu vya ardhi vinathaminiwa katika kilimo na kilimo cha maua kwani ni 'muhimu kwa afya ya udongo kwa sababu husafirisha virutubisho na madini kutoka chini hadi kwenye uso kupitia taka zao, na vichuguu vyao vinapiga ardhi' (National Geographic).

   Vermiculture ya kisasa inahusishwa na Mary Appelhof, ambaye mwanzoni mwa miaka ya 1970 na 1980 alizalisha machapisho kadhaa juu ya mbolea na minyoo. Vermicomposting ya kisasa hutokea kwenye mizani mikubwa na ndogo kwa lengo la kuondokana na taka za kikaboni na kuzalisha mbolea kwa namna ya mbolea na 'chai'. Chai ya mdudu inaweza kuzalishwa kwa kuimarisha mdudu au kwa leaching virutubisho kutoka mbolea kwa njia ya wetting au wetting asili leachate kutoka mvua.

   Vermiponics hutumia minyoo ya minyoo hasa nyekundu ya wriggler inayojulikana pia kama minyoo ya tiger (Eisenia fetida) au (E. foetida) kutoa virutubisho katika mfumo wa hydroponic. Wakati minyoo huletwa katika mfumo wa aquaponic, tunashauri kwamba mfumo unaitwa 'vermi-aquaponics' ili kutofautisha mifumo. Kwa hiyo ni kuanzishwa kwa minyoo ndani ya vitanda vinavyoongezeka vya sehemu za mmea wa mfumo wa aquaponic. Ikumbukwe kwamba vermi-aquaponics ni katika ujauzito wake na hasa hufanyika na hobbyists na katika maabara ya utafiti. Minyoo huletwa hasa kwenye vyombo vya habari vya kukua mimea, kwa kawaida vitanda vya changarawe, ambapo wanaweza kusaidia kuvunja taka yoyote imara kutoka kwa samaki na detritus yoyote kutoka kwa mimea na kuongeza kutoa virutubisho vya ziada kwa mimea, na pia inaweza kulishwa kwa samaki wa carnivore. Katika matukio mengi vitanda ni ya aina ya mafuriko na kukimbia, ili minyoo sio chini ya maji.

   **Shukrani Waandishi kuwashukuru Baraza la Taifa la Sayansi na Maendeleo ya Teknolojia-CNPQ (Idadi Project 455349/2012-6) na Sayansi na Teknolojia Foundation ya Santa Catarina State Fapesc (Mradi Idadi 2013TR3406 na 2015TR453).