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Agricoltura moderna
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Nel mondo dell'economia umana, politica, e società, ci sono molte valute diverse, che sono tutti scambiati per merci. Questo potrebbe essere olio, Dollari americani, Mi piace di Facebook o i cookie della nonna. Il mondo naturale ha valute simili:scambio di ossigeno, carbonio, e forse la valuta più preziosa di tutte: azoto .
Il mondo intero combatte per questo, raccogliendolo onestamente, barare per questo, e rubandolo brutalmente. È un elemento potente, richiesto nelle quantità più elevate per una buona crescita, difesa, e riproduzione. Questo articolo tratterà cos'è l'azoto, dove si verifica nel sistema, e come interagisce con gli altri elementi dell'acquaponica. Discuteremo anche come identificare una carenza di azoto.
Come ho già accennato, l'azoto è uno dei nutrienti più importanti nel tuo sistema acquaponico. Si presenta in diverse forme nel mondo naturale, ma per ora, ci concentreremo sul più rilevante:le proteine.
Le proteine sono costituite da aminoacidi, che sono essi stessi costruiti da azoto. Tutte le piante e gli animali contengono proteine, e quando muoiono, altri organismi le consumano e recuperano energia da queste proteine. Così, l'azoto entra nel corpo sotto forma di cibo proteico.
Quando gli animali terrestri consumano proteine, alla fine le scompongono in amminoacidi e poi in ammoniaca. L'ammoniaca (NH3) è una sostanza sgradevole, è molto tossica e il modo migliore per eliminare l'ammoniaca in eccesso è eliminarla. Così, negli animali terrestri, l'ammoniaca viene convertita in una sostanza chimica chiamata urea ed escreta nelle urine.
L'azoto si trova nei sistemi acquaponici più o meno allo stesso modo. Entra sotto forma di mangime per pesci. I pesci consumano il cibo ma il processo è più semplice; i microbi nel loro ventre scompongono le proteine in ammoniaca e ammonio. L'ammoniaca è solitamente presente come ammonio (NH4+) che si muove attraverso le membrane cellulari del pesce e alla fine si diffonde nell'acqua. Nessuna conversione aggiuntiva necessaria. Per il pesce, comunque.
A seconda del pH della tua acqua, l'ammonio può rimanere ammonio o trasformarsi in ammoniaca, che può essere molto pericoloso. L'ammoniaca non ha carica, quindi i pesci hanno difficoltà a tenerlo fuori dai loro corpi. Quando questo accade, i pesci sono avvelenati.
Così, una volta che l'ammoniaca è nella soluzione, esso dovere essere trasformato o alla fine ucciderà il pesce. Ci sono due modi per farlo:alterare il pH per favorire l'ammonio (cosa sconsigliata) o convertire l'ammoniaca in nitrati. La serie di trasformazioni da una forma organica (ammoniaca) a una forma disponibile per la pianta (nitrato) - e il passaggio successivo del ciclo - è chiamata nitrificazione.
La nitrificazione è il processo che guida la maggior parte dei sistemi acquaponici. Essenzialmente, la nitrificazione converte l'ammoniaca e l'ammonio in nitrati utili. Ciò avviene in due processi:trasformare l'ammoniaca in nitrito, e trasformare il nitrito in nitrato.
In quasi tutti gli ambienti (tranne gli ambienti anaerobici) l'ammoniaca si trasforma rapidamente in nitrito (NO2-). Microbi—o batteri nitrificanti —nel terreno o nella soluzione aggiungere ossigeno a (o ossidare ) l'ammoniaca. Mentre questo accade, i microbi ottengono l'energia per fissare il carbonio (rompono il carbonio dall'anidride carbonica per costruire le cellule). Inoltre, vengono prodotti gli ioni idrogeno (H+), gli stessi ioni che vengono misurati nel test del pH e fanno diventare l'acqua acida.
Questo processo è stato tradizionalmente attribuito a un batterio chiamato Nitrosomonas. Recenti ricerche mostrano che ci sono molte centinaia, se non migliaia di specie diverse oltre a Nitrosomonas che fanno anche questo lavoro.
Questo è il primo passo.
Il prossimo passo nel ciclo è convertire quel nitrito in nitrato. Il nitrito è anche piuttosto tossico, quindi non ne vuoi mai troppo nel tuo sistema. Fortunatamente, rappresenta molta energia immagazzinata per altri batteri [nitrificanti]. Questi batteri ossidano il nitrito e usano l'energia del processo per fissare più carbonio. Suona familiare, tranne che questa volta il risultato è nitrato (NUMERO 3-). Il nitrato è una forma di azoto relativamente non tossica che le piante possono assorbire e utilizzare per costruire le cellule.
Il batterio che è stato più comunemente riconosciuto per l'esecuzione di questa reazione chimica è chiamato Nitrobacter. Ancora, però, la ricerca indica che ci sono molti batteri che partecipano a questa reazione oltre a Nitrobacter.
Quando i batteri ossidano ammoniaca e nitriti, rilasciano ioni idronio nella soluzione, rendendo il sistema più acido. (Per le persone che desiderano far funzionare i propri sistemi nell'intervallo di pH ottimale per la disponibilità di nutrienti, la nitrificazione è il processo più importante per abbassare il pH). Questo indica perché la soluzione dei sistemi più vecchi tende a valori di pH più acidi.
L'azoto è disponibile a un ampio numero di valori di pH, quindi il pH conta meno quando si tratta di disponibilità di azoto.
"... la nitrificazione è il processo più importante per abbassare il pH."
La velocità con cui cambia il pH di una soluzione, però, può influenzare la forma dell'azoto disponibile (vedi il video su ammoniaca/ammonio e pH) così come l'efficienza della nitrificazione. Se i batteri nitrificanti non hanno il tempo di adattarsi ai cambiamenti dei livelli di pH (come quasi tutte le altre variabili di sistema), la nitrificazione ne risentirà.
Infatti, la nitrificazione procede bene a bassi valori di pH purché l'ecologia nitrificante abbia il tempo di adattarsi. I batteri nitrificanti sono generalmente inefficienti quando si tratta di modificare le variabili di sistema. Spesso muoiono o vanno in letargo se esposti a troppa luce, sbalzi di temperatura, fluttuazioni di salinità e pH, così come molti altri cambiamenti nel loro ambiente.
L'equilibrio percepito tra pH ed efficienza di nitrificazione è stato basato sul presupposto che l'attività di nitrificazione nei sistemi acquaponici fosse principalmente una funzione di due diversi gruppi di batteri: Nitrosomonas spp., e Nitrobacter spp.
Nelle prove di laboratorio, queste specie batteriche hanno mostrato sensibilità al pH, con variazioni del pH che influiscono sulla loro capacità di ossidare l'ammoniaca (Nitrosomonas) e i nitriti (Nitrobacter). Ricorda che la maggior parte dei batteri nitrificanti (studiati almeno finora) non gestiscono bene le variabili ambientali. Questo è importante da sapere per due motivi:
Cosa ha a che fare questo con il dibattito sulla nitrificazione? Bene, il punto n. 1 ci dice che forse molti dei "crash del sistema" attribuiti all'esecuzione di un pH del sistema troppo basso possono effettivamente essere attribuiti alla diminuzione del pH del sistema troppo rapidamente. Il punto #2 ci dice che Nitrosomonas e Nitrobacter potrebbero non essere davvero il maggior parte nitrificanti importanti nei sistemi:sono semplicemente i gruppi più facili da isolare e far crescere in una capsula di Petri in un laboratorio.
Fondamentalmente significa che le regole rigide e veloci della nitrificazione potrebbero non essere così rigide e veloci come vengono generalmente comunicate. Ci sono molti sistemi là fuori che eseguono intervalli di pH molto bassi con una grande efficienza di nitrificazione (incluso il nostro). Può essere che le specie Nitrosomonas e Nitrobacter siano i nitrificanti primari nel nostro sistema, ma la realtà è che semplicemente non lo sappiamo. Quello che sappiamo è che la nostra nitrificazione è efficiente ed eccellente indipendentemente dal pH del nostro sistema.
Per mettere questo in prospettiva, ci sono molti suoli acidi e ambienti marini in tutto il mondo in cui la nitrificazione avviene a intervalli di pH notevolmente bassi. Molti dei nitrificanti in questi ambienti non sono membri dei gruppi Nitrobacter o Nitrosomonas. Molti di loro sono sconosciuti. In una sola pala di terra, c'è una stima di 10, 000 diverse specie di batteri o circa il doppio del numero di batteri attualmente noti alla scienza.
Con quello in mente, Penso che non solo sia possibile, ma è probabile che ci siano alcuni batteri piuttosto interessanti che svolgono funzioni nitrificanti nei sistemi acquaponici di tutto il mondo.
Guarda il nostro video BSA che descrive in dettaglio l'area di superficie biologica, probabilmente l'elemento di progettazione del sistema più importante che favorisce la nitrificazione.
In ogni caso, il prodotto finale è il nitrato (NO3-). Alcune piante possono assorbire l'ammonio e usarlo. Però, la maggior parte preferisce il nitrato. Nei sistemi dove c'è un eccesso di ammonio, le piante possono tendere ad essere più leggere e spesso sono meno vendibili. D'altra parte, in sistemi con molti nitrati, i problemi con gli afidi e altri parassiti possono essere più drammatici, richiedono più intervento. Quindi tieni presente che i sistemi con troppi nitrati possono riscontrare un aumento dei problemi con i parassiti.
Nitrato, nitrito, e i livelli di ammoniaca possono essere testati facilmente con un kit di test d'acqua dolce, come questo. Il nitrato si dissolve nella soluzione ed è istantaneamente conteso dai batteri, fungo, alghe e altre piante. Tutti questi organismi assorbono il nitrato e lo utilizzano nei loro tessuti. Come i batteri, fungo, e le alghe muoiono, quell'azoto (spesso sotto forma di proteine) rientra nel sistema e il ciclo ricomincia. Gran parte del nitrato, però, è consegnato, sano e salvo, alla zona delle radici, dove le piante del tuo sistema lo prendono e lo usano per crescere.
Sebbene sia pericoloso avere livelli di ammoniaca o nitriti molto al di sopra rispettivamente di 2 ppm e 1 ppm, il nitrato può spesso funzionare ben al di sopra di 100 ppm (ben fuori dalla tabella per molti test sui nitrati) senza rappresentare una minaccia per i tuoi pesci. Molti sistemi idroponici eseguono nitrati nell'intervallo di 160 ppm. Le piante possono spesso apprezzare livelli anche superiori a quello, ma il coltivatore acquaponico deve trovare un equilibrio tra le esigenze del pesce, l'ecologia del sistema (inclusi i parassiti), e le esigenze delle piante. Per questa ragione, Raccomando che la maggior parte dei coltivatori acquaponici scatti per mantenere il loro nitrato nell'intervallo di 40-80 ppm per sempre, crescita costante delle piante.
Molti sistemi hanno difficoltà a mantenere i livelli di azoto, soprattutto con la maturazione del sistema, le piante diventano grandi e l'ecologia del sistema diventa più complessa. Ciò potrebbe richiedere l'aumento dell'alimentazione per soddisfare l'aumento della domanda. Molte persone inizialmente vogliono aumentare la densità di allevamento, ma questo è spesso un errore. Anziché, aumentare i tassi di alimentazione (ma non sovralimentare!), e vedere se è possibile ottenere livelli di nitrati più elevati con la stessa quantità di pesce.
Poiché l'azoto è un nutriente mobile (è diretto in diversi punti all'interno della pianta), le carenze colpiscono prima la crescita più anziana. I sintomi di una carenza sono clorosi totale senza motivo sulla foglia e crescita stentata. Leggi la nostra Guida per principianti alle carenze nutrizionali per ulteriori informazioni.
Oltre al mangime per pesci, l'azoto entra nel sistema attraverso i fertilizzanti. Quasi tutti i fertilizzanti hanno un rating NPK che indica le concentrazioni relative di azoto, fosforo, e potassio (in quest'ordine). Per la crescita vegetativa (la crescita di fusti, fogliame, e radici), l'azoto è richiesto più di qualsiasi altro nutriente minerale.
In molti modi, l'azoto è il più importante nutriente per le piante, ma anche il più semplice. Il prossimo nutriente sulla nostra lista è il ferro, un nutriente schizzinoso ma importante.
