Nitrogenní cyklus v akvaponii

Součástí tohoto cyklu je pět forem dusíku ve vodě: dusík obsažený v organických sloučeninách, amoniak česky čpavek (NH3), dusitany (NO2-), dusičnany (NO3-) a rozpuštěný plynný dusík (N2).
Pokud procesy tohoto cyklu nebudou správně probíhat, voda se stane pro živočichy i rostliny nepoužitelnou až toxickou.

akvaponie kolobeh

 Dusík organický

Tento prvek je vázán v organických sloučeninách do akvaponického systému je vnášen pomocí krmiva pro ryby. Krmivo (např. granulované) je složeno většinou z 50% bílkovinami. Tyto pro nás i ryby potřebné látky jsou v trávícím traktu přeměňovány na na nižší aminokyseliny až na odpadní amoniak, který je z těl živočichů vylučován. Ryby amoniak v nezměněné chemické formě přímo vylučují, ten se pak váže do vody a při koncentracích nad 0,1 mg/l způsobuje poškození žaber, ještě vyšší koncentrace pak úhyn ryb.
Bohužel ne všechno krmivo je spořádáno rybami. Organické zbytky krmiva, kořenů či jiných částí rostlin, uhynulých ryb atd. se usazují v akvaponickém systému a musí být odstraněny, většinou pomocí sítěk, filtrů, usazovacích nádrží apod. Pokud bychom nechali hnít organický materiál ve vodě, spotřebovával by kyslík a byla by zvýšená produkce nebezpečných dusitanů.

 Amoniak, čpavek (NH3)

Čpavek je do vody tedy nejvíce produkován rybami, jejich vylučováním. Rovnice úměrná: čím více ryb, tím více čpavku ve vodě. Čpavek je toxický uvnitř organismu, proto je vyluččován a ve velkých koncentracích i vně. Je tedy nutné pomocí všudypřítomných mikroorganismů převést na látky využitelné pro pěstované rostliny. Mikrobiologická proces se nazývá nitrifikace, kdy je čpavek převeden na dusitany.

Dusitany (NO2-) a dusičnany (NO3-)

Dusitany jsou nejvíce toxickými látkami obsaženými v našem koloběhu. Kde koncentrace čpavku škodila, zde již zabíjí a způsobuje úhyn ryb. Je nutné míti v systému bakterie, které dusitany převededou na dusičnany. Dusičnany jsou již mnohem méně toxické ve srovnání dusitany i amoniakem. Pro představu koncentrace dusitanů může být až 500 x větší než NH3 a NO2-. Dusičnany jsou již plně využívány většinou vyšších rostlin, protože na kořenech mají denitrifikační bakterie. Tento zdroj dusíku je využit pro asimilaci (růst) rostlin při fotosyntéze. Zjednodušeně řečeno čerpají dusík z NO3- pro svůj růst do svých aminokyselin a bílkovin. Rostliny zase budou použity třeba jako krmivo pro ryby či spíše pro nás, koloběh začne znovu:-)

Plynný dusík (N2)

Plynný dusík je většinovou složkou vzduchu a i ve vodě, je částečně rozpuštěný. Většinou se do našeho akvaponického koloběhu v měřitelné nezapojuje, ale jsou i mikroorganismy, které jej zpracovávají na amoniak. Nebo, třeba boby, mají kořeny rostlin mikroorganismy schopné tento volný dusík použít přímo a není třeba projít cyklus přes mnoho meziproduktů.

 

Neděje se to bez přítomnosti kyslíku, který musí být v dostatečné koncentraci ve vodě a za optimálního pH. Nitrifikace běží nejlépe při pH=9, ale to je zase pro mnoho ostatních faktorů nepřijatelná hodnota. Teplota obecně pro mikroorganismy je optimální při 24 °C, růst se zastavuje u 5 °C. Mikroorganismy se živí určitými produkty a určité metabolity, zase produkují. Získávají z toho energii pro svůj vlastní růst. Všechny kroky cyklu musí být v rovnováze, jinak se někde nahromadí nějaké metabolity a úhyn ryb nás nemine.

 

Pseudorovnice:

    krmivo (organický dusík) → NH3 → NO2- → NO3- → rostlinná hmota (organický dusík)

Discuss this article

INFO: You are posting the message as a 'Guest'