5-باکتری در آکواپونیک

گرفته شده از کتاب سیستم های آکواپونیک مقیاس کوچک از انتشارات سازمان فائو

مترجم: سید محمد رضا حمیدی

باکتریها یکی از مهمترین و حیاتی ترین اجزاء آکواپونیک هستند که مانند ماشین هایی می مانند که تولید کننده کود هستند و از یک طرف داخل آنها فضولات ماهی می ریزند و از طرف دیگر کود آلی ارگانیک دریافت می کنند. این موتورهای زیستی سمیت پساب یا فضولات ماهیان را بوسیله تغییر و یا دگرگون کردن آنها از بین برده و آنها را تبدیل به مواد مغذی قابل استفاده  و جذب برای گیاه می کنند. در بخش 2 در مورد چرخه نیتروژن بخصوص نقش بحرانی و حساس باکتریهای نیتروژن ساز مورد بحث قرار گرفت و پارامترهای اساسی نگهداری یک کلنی باکتریایی سالم بصورت خلاصه توضیح داده شد. در بخش 4 در مورد خصوصیات و مواد سازنده فیلترهای زیستی که این باکتریها را در خود جای می دهند بحث و گفتگو شد. این بخش کوتاه مروری مختصر در مورد باکتریها می باشد که جزئیات گروههای  مهم باکتریایی هم شامل می شود.  در مورد فعالیت باکتریهای هتروتروفیک بخاطر نقش آنان در معدنی کردن یا معدنی سازی فضولات جامد ماهیان بیشتر توضیح داده خواهد شد.  باکتریهای ناخواسته  و غیر مفید مانند باکتریهای نیتروژن زدا، باکتریهای سولفات زدا و پاتوژن ها یا باکتریهای بیماری زا نیز مورد بحث قرار خواهند گرفت.  سرانجام مدت زمانی که طول می کشد تا باکتریها پس از نصب و تاًسیس سیستم جدید آکواپونیک به شکوفایی باکتریایی در چرخه نائل گردند توضیح داده حواهد شد.

5-1 باکتریهای نیتروژن ساز و فیلتر زیستی

در بخش 2 در مورد نقش مهم و حیاتی باکتریهای نیتروژن زا در اربتاط با کل پروسه آکواپونیک بحث گردید. باکتریهای نیتروژن ساز فضولات ماهی را که وارد سیستم  می گردد و عمدتاً  آمونیاک می باشد تبدیل  به نیترات می کنند که برای گیاهان بهترین کود می باشد(تصویر 1-5). این پروسه از دو مرحله تشکیل شده است و دو گروه جداگانه از باکتریهای نیتروژن زا درگیر این پروسه می باشند. اولین قدم یا مرحله این پروسه تبدیل آمونیاک به نیتریت می باشد که توسط باکتریهای  اکسید کننده آمونیاک صورت می پذیرد. (َ (AOB (The Amonia-Oxidizing Bacteria ). نام گروهی و جنسیتی این باکتری که بسیار متداول  و متعارف می باشد، نیتروساموناس (Nitrosomonas ) اطلاق می گردد. دومین قدم یا مرحله تبدیل نیتریت به نیترات بوسیله باکتریهای اکسید کننده نیتریت(NOB ) صورت می گیرد.(The Nitrite Oxidizing Bacteria ). این عمل عموماً بوسیله نوع و یا جنسی از متداولترین و متعارف ترین گروههای باکتریایی به نام نیترو باکتر(Nitrobacter ) انجام می پذیرد.  انواع بسیار زیادی در این گروه باکتریایی قرار می گیرند، اما بخاطر اهداف و مقصودی که در این کتاب دنبال می شود تفاوت های فردی و انحصاری مهم نیستند و مد نظر قرار نمی گیرند و مهمترین کار این است که به این گروه باکتریایی بصورت کل و یک مجموعه نگریسته شود. پروسه نتروژن زایی به شرح زیر انجام می پذیرد:

1. باکتریهای AOB آمونیاک(NH3 ) را به نیتریت(NO2 ) تبدیل می کنند.
2. باکتریهای NOB سپس نیتریت را به نیترات(NO3 ) تبدیل می کنند.             

بنابراین نیتریفیکاسیون یا پروسه نیتروژن زایی تشکیل شده است از عملکرد یک کلنی یا گروه باکتریایی سالم که  برای راه اندازی یک سیستم آکواپونیک اساسی و بسیار مهم  می باشد.  عملکرد باکتریهای نیتروژن زا نسبتاً کند و آهسته می باشد و تشکیل کلنی باکتریایی نیاز به روزها و حتی هفته های متمادی دارد، بنابراین صبر و تحمل کشاورز یکی از مهمترین پارامترها و عوامل مدیریتی در هنگامی است که یک سیستم آکواپونیک  به تازگی شروع به کار می کند. بسیاری از سیستم های آکواریوم و آکواپونیک با شکست مواجه شده اند، زیرا قبل از اینکه  کلنی یا گروه باکتریایی بصورت کامل در آن سیستمها تشکیل گردد تعداد بسیار زیادی ماهی در آن سیستم ها رها گردیده است. پارامترها و عوامل زیادی وجود دارد تا بتوان عمل نیتروژن زایی این باکتریها را تسریع و یا کمک کرد تا به نحو مطلوبی پروسه تبدیل صورت گیرد. معمولاً باکتریها به یک محل و سطح وسیع تاریک نیاز دارند تا تشکیل گروه دهند و درون آبی با کیفیت بالا و مقدار لازم غذا و اکسیژن  به فعالیت خود ادامه دهند. اغلب باکتریهای نیتروژن زا یک سطح لزج و چسبنده با رنگ قهوه ای روشن دارند که بصورت حالتی خمیری شکل روی فیلتر زیستی ظاهر می شوند و دارای یک بو و رایحه بسیار متفاوتی هستند که توصیف آن بسیاز مشکل می باشد، اما این بو رایحه زننده و مشمئز کننده ای نمی باشد که حکایت و نشانه ای است از فعالیتی متفاوت از یک گروه موجود زنده بسیار مفید.

5-1-1 محدوده وسیع(ناحیه سطحی ویژه)

مورد بیوفیلتراسیون یا پدیده پالایش زیستی (specific surface area ) (SSA ) که محدوده ای با سطحی وسیع و مخصوص همراه می باشد، بهترین  و مناسب ترین ناحیه ای است  که کلنی های باکتریایی می توانند در آنجا تشکیل  و به سرعت رشد نمایند. Specific surface area  یا SSA "ناحیه سطحی ویژه"  تعریف میزان یا مقدار سطحی می باشد که سطوح حجمی مدیا یا واسطه رشد را تشکیل می دهد و بر اساس متر مربع بر متر مکعب(m2/m3 ) اندازه گیری یا مشخص می گردد. بطور کلی هرچه مدیاها و یا واسطه های رشد کوچکتر و دارای خلل و فرج و منافذ بیشتری باشند، فضای بیشتر و مناسب تری را برای فعالیت باکتری فراهم می نمایند تا کلنی های باکتریایی زودتر تشکیل شوند، که این پدیده  باعث عملکرد مؤثرتربیوفیلتراسیون می گردد. مواد و عناصر گوناگون و بسیاری در محیط آکواپونیک در جهت بیوفیلتراسیون وجود دارند که عبارتند از مدیاها یا واسطه های رشد که هم به عنوان واسطه و نگهدارنده های گیاهان بکار می روند و هم به عنوان یکی از عوامل فیلترهای زیستی که نمونه های آن سنگریزه های آتشفشانی  و گل رس پخته شده(لیکا)ٌ، توپ های زیستی یا بیو فال های تجاری پلاستیکی و نیز ریشه گیاهان می باشند. سنگریزه های آتشفشانی  و توپ های زیستی(Bioball ) که در این کتاب از آنها نام برده می شود به ترتیب 300m2/m3 و 600m2/m3   حجم و فضا دارند که برای یک SSA (ناحیه سطحی ویژه) کافی می باشند تا باکتریها را وادار به رشد و نمو نمایند. خصوصیات و مشخصات بیشتر و نیز SSA یا سطح ویژه مدیاهای متفاوتی که در سیستم های آکواپونیک بکار برده می شوند در جدول 4-1 و ضمیمه 4 بصورت خلاصه آورده شده است. اگر مواد یا واسطه های بیوفیلتری ایده آل و مناسب رشد باکتریها نباشند و از سطح کم ، منفذ و حجم پایینی برخوردار باشند،عمل بیوفیلتراسیون بخوبی انجام نمی گیرد، در این صورت باید از  بیوفیلترهای بزرگتری استفاده گردد. بیوفیلتر و یا فیلترهای زیستی بزرگ و خارج از اندازه ضرری به سیستم های آکواپونیک وارد نمی کنند و اگرچه بیوفیلترهای بزرگ باعث بالارفتن هزینه ها می گردد اما در بعضی از مواقع ممکن است بسیاری از سیستمهای آکواپونیک را از خطر شکست نجات  و به حالت عادی و نرمال باز گردانند.

5-1-2 PH  آب

عملکرد باکتریهای نیتروژن ساز در PH 6-8.5 به نحو مطلوب انجام می گیرد. این باکتریها عموماً در PH بالاتر بهتر عمل می کنند، مثلاً گروه های باکتریایی نیتروساموناس PH   7.2-8.8 را ترجیح می دهند و گروه های باکتریایی نیتروباکتر PH 7.2-8.2 بهترین رنج یا میزان برای رشد و نمو آنان می باشد. اما PH مطلوب و نهایی برای سیستم های آکواپونیک بین 7-6 می باشد، که می تواند سازش و توافقی بین همه ارگانیزم هایی باشد که در این اکوسیستم زندگی می کنند. باکتریهای نیتروژن ساز در این رنج و میزان آنطور که شاید و باید به قدر کافی عمل می کنند و هر مقدار کاهش در عملکرد و فعالیت آنها را می توان بوسیله یک بیوفیلتر بزرگتر متعادل نمود.

5-1-3 درجه جرارت آب

بهترین رنج و میزان درجه حرارت آب برای باکتریهای نیتروژن ساز 34-17 درجه سانتیگراد می باشد. این میزان درجه حرارت باعث می گردد تا این موجودات بخوبی رشد و نمو و به عملکرد خود ادامه دهند. اگر درجه حرارت از این حد یا مقیاس پایین تر رود عملکرد یا تولید آنان کاهش پیدا می کند، بخصوص گروه باکتریایی نیتروباکتر نسبت به درجه حرارت های پایین در مقایسه با گروه های باکتریایی نیتروساموناس حساس تر می باشد وفعالیت آن کمتر می شود و در نتیجه حجم کمتری نیتریت به نیترات تبدیل می شود لذا در این شرایط در طی دوران  و یا فصول سردتر باید مدیریت و کنترل بیشتری اعمال شود تا از تجمع نیتریت که برای موجودات حاضر در سیستم سمی می باشد اجتناب گردد.

5-1-4 اکسیژن محلول در آب

باکتریهای نیتروژن ساز به سطحی متعادل و کافی از اکسیژن محلول(DO ) در آب نیاز دارند تا در کمال سلامتی در تمام مدت به رشد و نمو و حداکثر تولید خود ادامه دهند. عملکرد نیتروفیکاسیون(نیتروژن زایی)یک عکس العمل کاهش یا تبدیل و یا احیاء اکسیژن(redox ) می باشد، یعنی هنگامی که اکسیژن با نیتروژن بهم می پیوندند این نوع از باکتریها انرژی لازم را برای ادامه حیات کسب می نمایند. عالیترین سطح اکسیژن محلول(DO ) 4-8 میلیگرم در لیتر( 4-8 mg/litre ) می باشد که همان سطحی است که گیاهان و ماهیان به آن نیاز دارند. اگر سطح تجمع و یا میزان اکسیژن محلول در آب (DO ) از 2 میلیگرم در لیتر( 2mg/litre ) پایین تر رود عملکرد نیتروژن زایی متوقف می شود. مطمئن شوید که عملکرد و کیفیت بیوفیلترها(فیلترهای زیستی) و اکسیژن دهی کافی در سیستم های مبتنی بر مدیا بوسیله عمل جریان فروکش(پرو خالی شدن آب) یا با سنگهای هوای پمپ های هوا بخوبی انجام گیرد و یا اینکه شرایطی فراهم شود تا آب ورودی بصورت آبشاریا پاششی به سطح آب موجود در تانک ماهیها یا کانالهای آب یا سوامپ برخورد نموده تا اکسیژن و یا حباب هوا تولید نماید.

5-1-5 اشعه یا نور UV

مطالب بخش 5 یعنی شرایط زیستی باکتریها در سیستم آکواپونیک بصورت کامل ترجمه شده است اما تا مبحث 5-1-5 تایپ شده است، خواهشمند است در صورتی که تا این جای این بخش مفید واقع شده است با ایمیل زیر تماس حاصل نموده و نظرتان را ابراز فرمایید تا نسبت به تایپ و درج بقیه مطالب اقدام شود.

با تشکر

سید محمد رضا حمیدی
Smreza_hamidi@yahoo.com