Нитрифицирующие бактерии для аквапоники: как выращивать бактерии?

Аквапоника в значительной степени зависит от работы нитрифицирующих бактерий, чтобы не допустить, чтобы отходы жизнедеятельности рыб достигли токсического уровня. Таким образом, бактерии образуют жизненно важную связь между компонентами аквапонной экосистемы, позволяя растениям эффективно фильтровать воду в системе.

Существуют три основные группы бактерий, которые необходимы для функционирования аквапонной системы и которые часто называют «биофильтрами»:

• Аммиакокисляющие бактерии, превращающие токсичный аммиак в нитриты;
• Нитритоокисляющие бактерии, которые превращают нитриты в нитраты, наиболее доступную форму питательных веществ для растений;
• Гетеротрофные бактерии, расщепляющие твердые рыбные и растительные отходы на доступные микроэлементы, которые также необходимы для роста растений.

Хотя все три группы бактерий жизненно важны для функционирования аквапонной системы, основное внимание уделяется бактериям, которые имеют дело с аммиаком и азотом. Окисляющие аммиак и нитрит-окисляющие бактерии вместе называются нитрифицирующими бактериями и представляют собой разницу между жизнью и смертью аквапонной системы. Без этих бактерий системы быстро станут токсичными, что приведет к массовой гибели рыб.

Кроме того, здоровые колонии нитрифицирующих и гетеротрофных бактерий препятствуют росту менее полезных бактерий, которые могут заразить растения или рыб и причинить вред системе, нарушив жизненный баланс компонентов системы.

Как выращивать нитрифицирующие бактерии?

Очень важно создать в вашей аквапонной системе благоприятную для бактерий среду, которая будет способствовать росту здоровой колонии бактерий. Это способствует размножению в системе нитрифицирующих и гетеротрофных бактерий, имеющих схожие экологические требования.

Требования к окружающей среде

И нитрифицирующие, и гетеротрофные бактерии нуждаются в следующих элементах.

Температура воды между 60-85F (15-30C)

Бактерии выживают при температурах за пределами этого диапазона, но их размножение и продуктивность снижаются. Поэтому особенно важно контролировать уровень аммиака в холодные месяцы, даже в установленных установках аквапоники, поскольку низкие температуры нередко подавляют активность бактерий, что приводит к системной токсичности.

рН воды 6-7,5

Не слишком высоко и не слишком низко, иначе ваша среда обитания не будет приятной для бактерий, растений и рыб.

Защита от солнечного света

Нитрифицирующие бактерии светочувствительны, поэтому важна защита от УФ-излучения. Грядки со средами обеспечивают естественную защиту, но необходимо соблюдать осторожность в системах, включающих биофильтр, чтобы обеспечить хорошее затенение. Кроме того, солнечный свет приводит к усилению роста водорослей, которые могут ингибировать бактериальную функцию, а также засорять компоненты системы.

Высокий уровень кислорода

Для развития нитрифицирующих бактерий требуется высокий уровень кислорода. К счастью, рыбы и растения также предпочитают хорошо насыщенную кислородом среду.

Дополнительным преимуществом создания среды, богатой кислородом, является то, что она не нравится большинству нежелательных бактерий, которые в противном случае могли бы колонизировать аквапонную систему, таких как денитрифицирующие бактерии и сульфатредуцирующие бактерии, которые могут создавать условия в системе, токсичные для рыб. Обеспечение того, чтобы ваша система была богата растворенным кислородом, является одним из самых надежных способов выращивания нужных бактерий, а не нежелательных видов.

Требования к биофильтру

Биофильтр представляет собой большой резервуар, предназначенный для содержания нитрифицирующих бактерий в аквапонике (гетеротрофные бактерии естественным образом колонизируют любые области, где находятся твердые отходы, например, дно аквариумов, фильтры и грядки для выращивания). Это требование систем NFT и полезное дополнение к большинству установок аквапоники.

Преимущества биофильтра двояки: он обеспечивает подходящую среду обитания для нитрифицирующих бактерий, позволяя создавать более крупные колонии, чем это возможно только на грядках для выращивания, что делает отравление аммиаком маловероятным; и это позволяет добавить в систему дополнительную воду, защищая рыбу и бактерии в случае неисправности водопровода.

Биофильтр должен обеспечивать идеальную среду обитания для нитрифицирующих бактерий, поэтому он должен быть непрозрачным и закрытым, чтобы защитить бактерии от солнечного света. Биофильтры также должны быть хорошо вентилируемыми, и нередко в них помещают воздушный камень.

Нитрифицирующие бактерии будут расти на любой влажной поверхности, поэтому основная цель биофильтра — обеспечить большую площадь поверхности для колонизации бактерий. Это может быть резервуар, заполненный одной из вышеупомянутых сред для выращивания (пористый вулканический камень или гранулы керамзита подходят особенно хорошо), с утяжеленными гранулами из пластика или пенополистирола (достаточно большими, чтобы не забивать фильтры и не попадать в систему), серийно выпускаемые «Био -фильтровальные шары» или даже пучками крупногабаритного пластикового ограждения или сетчатого материала. Подойдет любой материал, обеспечивающий пространство для роста колоний бактерий.

Источник бактерий

Гетеротрофные бактерии существуют в природе повсюду и будут населять новую аквапонную установку в достаточном количестве, поэтому их поиск не нужен.

Нитрифицирующие бактерии также существуют в природе в воде и воздухе и будут колонизировать новую аквапонную установку без посторонней помощи, как только начнется цикличность системы. Тем не менее, многие начинающие аквапоники выращивают нитрифицирующие бактерии извне. Имейте в виду, что колонии бактерий не образуются, они растут. Таким образом, внешний источник нитрифицирующих бактерий просто несколько ускоряет процесс системного цикла, но не сводит на нет его.

Нитрифицирующие бактерии могут быть получены двумя способами:

1. В магазинах аквапоники, аквакультуры и аквариумов продаются различные «жидкие» формы нитрифицирующих бактерий.

2. В качестве источника нитрифицирующих бактерий можно использовать воду или материал биофильтра из зрелой и сбалансированной аквапонной системы или даже из аквариума.

Из этих вариантов бактерии в бутылках могут помочь быстрее установить биофильтр, но они дороги и их трудно найти. Если можно установить, что материал из установленной системы не содержит болезней, это лучший способ начать системный цикл. Однако полагаться на естественную и самостоятельную колонизацию одинаково эффективно в долгосрочной перспективе.

Системный цикл

Системный цикл — это процесс создания колонии нитрифицирующих бактерий в аквапонной установке. Даже если бактерии получены из магазина аквапоники или из существующей системы, циклирование все равно будет необходимо, чтобы позволить бактериям заселить новую систему в количестве, достаточном для поддержания рыб.

Нитрифицирующие бактерии размножаются относительно медленно, поэтому процесс системного цикла может занять от 2 недель до 2 месяцев, в зависимости от первоначального источника бактерий и условий окружающей среды, таких как температура. Многие начинающие производители аквапоники становятся нетерпеливыми, добавляя рыбу до того, как цикл системы завершится. Поскольку нитрифицирующих бактерий недостаточно для обработки всех их отходов, эти рыбы, скорее всего, умрут, а те, которые выживут, будут болезненными и чахлыми из-за длительного воздействия высоких уровней аммиака и нитритов.

Системный цикл заключается в постепенном добавлении аммиака в новую аквапонную установку. Система работает, или вода циркулирует, как если бы устройство было завершено и производило, даже если в нем нет ни растений, ни рыбы. Добавление аммиака обеспечивает источник пищи для нитрифицирующих бактерий и способствует созданию колонии биофильтров.

Источники аммиака для системного цикла

Для циклирования системы можно использовать различные источники аммиака. Варианты включают следующее.

Чистый аммиак

В некоторых странах аммиак можно приобрести в хозяйственных магазинах или аптеках. Аммиак также может быть доступен в качестве чистящего средства и может использоваться для системного цикла при условии, что он не содержит красителей, ароматизаторов или других добавок.

Рыбий корм

Свежий рыбный корм, измельченный в мелкий порошок, является недорогим источником аммиака для велосипедистов.

Биологические источники

Навоз животных и выдержанная моча могут использоваться в качестве источника аммиака, но их следует стерилизовать, чтобы предотвратить попадание в систему нежелательных бактерий и патогенов.

Рыбы

Рыба зарыблена с чрезвычайно низкой плотностью – 1-2 на 9 кубических футов (1-2 на м³) – может использоваться как исходный источник аммиака. Аквариумные фидерные рыбы (5-10 рыб на 9 кубических футов (5-10 на м2).³) из-за их крошечного размера) обычно являются лучшим выбором, поскольку смертность высока, и эти рыбы вряд ли когда-либо будут процветать. Однако этот источник очень затрудняет контроль уровня аммиака в системе и не рекомендуется.

Как зациклить систему

После запуска установки аквапоники и установления потока воды в систему ежедневно добавляется небольшое количество аммиака. Этот аммиак обеспечивает постоянный источник пищи для нитрифицирующих бактерий и способствует размножению и созданию колоний.

При первоначальном добавлении аммиака цель состоит в том, чтобы установить и поддерживать общесистемный уровень аммиака на уровне менее двухсотых процента (0,005%). Уровни, значительно превышающие этот уровень, будут токсичны даже для нитрифицирующих бактерий и потребуют немедленного разбавления водой в системе.

Обратите внимание, что даже чистый аммиак доступен с различной концентрацией, поэтому количество, добавляемое в систему, будет зависеть от объема воды в вашем устройстве, а также от концентрации вашего источника аммиака. Следующее уравнение можно использовать для расчета количества добавляемого ежедневно аммиака:

В циклической системе бактерии, окисляющие аммиак, колонизируют биофильтр в первую неделю, вызывая увеличение содержания нитритов в воде. Еще через неделю или около того система покажет нитриты и нитраты, так как образуются колонии нитрит-окисляющих бактерий.

Когда в системе уровень аммиака и нитрита составляет менее 0,00005 унции на кварту (1-2 мг на литр) — по сути, уровень аммиака настолько низок, что его невозможно измерить — процесс циклирования системы завершен. Колонии бактерий созданы, и система готова к добавлению растений и рыб.

Добавление растений и рыб

Хотя они вряд ли будут процветать, растения можно добавить в систему аквапоники до окончания цикла работы системы. С другой стороны, рыбу следует добавлять только после завершения цикла.

Если вы завершили процесс циклирования системы, но еще не готовы добавлять рыбу, необходимо ежедневно добавлять в систему стабильный уровень аммиака, как и при циклировании. Если этим пренебречь, ваши кропотливо культивируемые колонии бактерий быстро умрут от голода, и вам придется начинать процесс заново.

Рыб следует добавлять в новую аквапонику постепенно, по паре за раз. Даже в небольшом количестве рыба, вероятно, производит больше аммиака, чем колонии бактерий привыкли перерабатывать. Системе потребуется несколько дней, чтобы восстановить равновесие и вернуть уровни аммиака и нитритов ниже 0,00005 унций на четверть (1 мг на литр) после добавления рыбы.

Мониторинг бактерий

Хотя коричневатая слизь в биофильтре или на других поверхностях системы свидетельствует о нитрифицирующих бактериях, невозможно реально успешно измерить популяцию колоний в домашних условиях. Вместо этого за бактериями наблюдают путем измерения содержания аммиака, нитритов и нитратов.

Нитриты и нитраты будут присутствовать в аквапонной системе только благодаря функционированию нитрифицирующих бактерий, и если поддерживается стабильный уровень аммиака и нитритов ниже 0,00005 унций на кварту (1 мг на литр), можно с уверенностью предположить, что бактерии в вашем система здорова и счастлива.