Рослинництво та ґрунтознавство

Оцінка розвитку Lactuca sativa Batavia Aficion в гідропонній та аквапонній системах

Володимир Мефодійович Польовий, Тетяна Миколаївна Колесник, Христина Андріївна Майборода
Завантажити статтю
Анотація

Потреба удосконалення методів вирощування рослин у гідропонних системах забезпечення оптимальних умов для їхнього росту та досягнення високих врожаїв є актуальною. Мета цього дослідження полягала в тому, щоб порівняти гідропонне виробництво Lactuca sativa Batavia Aficion  з використанням звичайного поживного розчину Кнопа в порівнянні з аквапонікою з використанням багатої поживними речовинами рибної води. Для цього були використані лабораторний, потенціометричний та фотометричний методи. Досліджено врожайність, біометричні та якісні показники листя салату. Незважаючи на нижчу концентрацію поживних речовин в аквапонічному розчині, поживний статус Lactuca sativa Batavia Aficion був у межах оптимального діапазону. Вміст нітратів в листі салату, вирощеного у системі аквапоніки  був вищим ніж у гідропоніці, проте не було виявлено істотної різниці за вмістом  загального  N (3,24 % та 2,97 %), Mg (1973 мг/кг та 1943 мг/кг) та Fe (93,91 мг/кг та 93,83 мг/кг), вміст К (73,7 мг/кг та 73,6 мг/кг) і Са (19,5 мг/кг та 20,1 мг/кг). Врожайність Lactuca sativa Batavia Aficion  становила на аквапоніці – 2,8 кг/м2 та 3,2 кг/м2 – на гідропоніці, при щільності 36 рослини на метр квадратний. Моніторинг води в аквапонічній системі показав низьку концентрацію нітратів, фосфору (P), калію (K) і магнію (Mg), але частка мінеральних поживних речовин, а також pH були стабільними протягом усього періоду вирощування салату. Листя салату в системі аквапоніки за 34 дні досягли свіжої ваги 80 г, що в середньому на 13% менше, ніж листя салату в системі гідропоніки. Значення EП (електропровідність) зареєстровані в цьому дослідженні у гідропонній системі були між 1,2 і 1,5 См/м. В аквапоній системі, EП має вищі значення через низьку швидкість заміни води, сприяючи більший ріст і накопичення іонів розчину. Однак за рахунок безперервної рециркуляції в воді, умови стають задовільними для вирощування рослин. Отримані результати можуть сприяти створенню більш ефективних та стійких агрокультурних систем, зменшуючи споживання ресурсів і покращуючи стійкість вирощуваних культур до різних стресових умов

Ключові слова

електропровідність, врожайність, салат листовий, живлення, макро- та мікроелементи

ЦИТУВАТИ
Polоviу, V., Kolesnyk, T., & Maiboroda, K. (2024). Assessment of the development of Lactuca sativa Batavia Aficion in hydroponic and aquaponic systems. Plant and Soil Science, 15(1), 41-51. https://doi.org/10.31548/plant1.2024.41
Використані джерела

[1] Alcarraz, E., Flores, M., Tapia, M.L., Bustamante, A., Wacyk, J., & Escalona, V. (2018). Quality of lettuce (Lactuca sativa L.) grown in aquaponic and hydroponic systemsms. Acta Horticulturae, 1194, 31-38. doi: 10.17660/ActaHortic.2018.1194.6.

[2] Anderson, T.S., Martini, M.R., de Villiers, D., & Timmons, M.B. (2017). Growth and tissue elemental composition response of Butterhead Lettuce (Lactuca sativa, cv. Flandria) to hydroponic conditions at different pH and alkalinity. Horticulturae, 3(3), article number 41. doi: 10.3390/horticulturae3030041.

[3] Asao, T. (2012). Hydroponics: A standard methodology for plant biological researches. Poole: United Kingdom. doi: 10.5772/2215.

[4] Chu, Y.-T., Bao, Y., Huang, J.-Y., Kim, H.-J., & Brown, P.B. (2023). Supplemental C addressed the PH conundrum in sustainable marine aquaponic food production systems. Foods, 12, article number 69. doi: 10.3390/foods12010069.

[5] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text.

[6] Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1979, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_129#Text.

[7] Delaide, B., Goddek, S., Gott, J., Soyeurt, H., Jijakli, M.H. (2016). Lettuce (Lactuca sativa L. var. Sucrine) growth performance in complemented aquaponic solution outperforms hydroponics. Water, 8, article number 467. doi: 10.3390/w8100467.

[8] Graber, A., & Junge, R. (2009). Aquaponic Systems: Nutrient recycling from fish wastewater by vegetable production. Desalination, 246, 147-156. doi: 10.1016/j.desal.2008.03.048.

[9] Iammarino, M., Taranto, A., & Cristino, M. (2014). Monitoring of nitrites and nitrates levels in leafy vegetables (spinach and lettuce): A contribution to risk assessment. Journal of the Science of Food and Agriculture, 94, 773-778. doi: 10.1002/jsfa.6439.

[10] Kotsyuba, I.Y. (2006). On the accelerated production of biomass of some higher aquatic plants and prospects for its use. Bulletin of the State Agrarian University, 16(1), 294-301.

[11] Latimer, G. (2012). Official methods of analysis (19th ed.). Gaithersburg: AOAC International.

[12] Lavrenko, S.O. , Kutishchev, P.S., Lavrenko, N.M., & Maksimov, M.V. (2019). Aquaponics is the reasonable combination of fishing and plant cultivation in the context of ecological safety. Water and Aquaculture, 2, 91-106. doi: 10.32851/wba.2019.2.7.

[13] Lennard, W.A., & Leonard, B.V. (2004). A comparison of reciprocating flow versus constant flow in an integrated, gravel bed, aquaponic test system. Aquaculture International, 12, 539-553. doi: 10.1007/s10499-005-8528-x.

[14] Lobo, J. (2019). How India’s hydroponic farmers are building businesses. Retrieved from https://www.forbesindia.com/article/forbes-lifes/how-indias-hydroponic-farmers-are-building-businesses/54327/1.

[15] Matysiak, B., Kaniszewski, S., Kaniszewski, S., & Mieszczakowska-Frąc, M. (2023). Growth and quality of leaf and romaine lettuce grown on a vertical farm in an aquaponics system: Results of farm research. doi: 10.3390/agriculture13040897.

[16] Measurement Methodology No. 081/12-0106-03. (2010). Surface water, groundwater and recycled water. Procedure for measuring the mass concentration of ammonium ions by the photocolorimetric method with Nessler’s reagent. With amendment No. 1. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=76427.

[17] Measurement Methodology No. 081/12-0644-09. (2010). Return water, surface water, groundwater. Method for measuring the mass concentration of calcium and magnesium by the titrimetric method. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=76571.

[18] Measurement Methodology No. 081/12-0651-09. (2010). Return water, surface water, groundwater. Procedure for measuring the mass concentration of nitrate ions by the photocolorimetric method. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=76573.

[19] Measurement Methodology No. 081/12-0653-09. (2010). Return water, surface water, groundwater. Method for measuring the mass concentration of chlorides by the titrimetric method. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=76575.

[20] Nadia, Z.M., Akhi, A.R., Roy, P., Farhad F.B., Hossain, M.M., & Salam, M.A. Yielding of aquaponics using probiotics to grow tomatoes with tilapia. doi: 10.1016/j.aqrep.2023.101799.

[21] Ola-Oladimeji, F.A., Awodiran, M.O., Fagbuaro, O., & Akomolafe, A.O. (2016). Morphological characterization of wild and cultured Clarias gariepinus (Burchell 1822) using principal component and cluster analyses. Notulae Scientia Biologicae, 8(4), 428-436. doi: 10.15835/nsb849852.

[22] Pantanella, E., Cardarelli, M., Colla, G., Rea, E., Marcucci, A. (2012). Aquaponics vs. hydroponics: Production and quality of lettuce crop. Acta Horticulturae, 927, 887-893. doi: 10.17660/ActaHortic.2012.927.109.

[23] Rafiee, G., & Saad, C.R. (2005). Nutrient cycle and sludge production during different stages of red tilapia (Oreochromis Sp.) growth in a recirculating aquaculture system. Aquaculture, 244, 109-118. doi: 10.1016/j.aquaculture.2004.10.029.

[24] Rakocy, J.E. (2012). Aquaponics ­ integrating fish and plant culture. In Aquaculture production systems (pp. 344-386). Hoboken: Wiley-Blackwell. doi: 10.1002/9781118250105.ch14.

[25] Roosta, H.R. (2014). Effects of foliar spray of k on mint, radish, parsley and coriander plants in aquaponic system. Journal of Plant Nutrition, 37, 2236-2254. doi: 10.1080/01904167.2014.920385.

[26] Schmautz, Z., Graber, A., Mathis, A., Bulc, T.G., & Junge, R. (2015). Tomato production in aquaponic system: Mass balance and nutrient recycling. In Aquaculture Europe 2015 (article number 4340). Rotterdam: Netherlands.

[27] Singh, S. (2019). Hydroponics market, report code: AGI 4075. Hydroponics market by type (aggregate systems, liquid systems), crop type (vegetables, fruits, flowers), equipment (HVAC, led grow light, irrigation systems, material handling, control systems), input, and region – global forecast to 2025 (A Market Research Report). Dublin: Researches and Markets.

[28] Suhl, J., Dannehl, D., Kloas, W., Baganz, D., Jobs, S., Schiebe, G., & Schmidt, U. (2016). Advanced aquaponics: Evaluation of intensive tomato production in aquaponics vs conventional hydroponics. Agricultural Water Management, 178, 335-344. doi: 10.1016/j.agwat.2016.10.013.

[29] Summary report on modern analysis in the field of aquaculture. (2018). Strasbourg: European Union.

[30] Tyson, R.V., Simonne, E.H., White, J.M., & Lamb, E.M. (2004). Reconciling water quality parameters impacting nitrification in aquaponics: The pH levels. Proceedings of the Florida State Horticultural Society, 117, 79-83.

[31] van Os, E.A., Gieling, T.H., & Ruijs, M.N.A. (2002). Equipment for hydroponic installations. In D. Savvas & H.C. Passam (Eds.), Hydroponic production of vegetables and ornamentals (pp 103-141). Athens: Embryo Publications.

[32] Wongkiew, S., Hu, Z., Chandran, K., Lee, J.W., Khanal, S.K. (2017). Nitrogen transformations in aquaponic systems: A review. Aquacultural Engineering, 76, 9-19. doi: 10.1016/j.aquaeng.2017.01.004.

[33] Wongkiew, S., Park, M.-R., Chandran, K., & Khanal, S.K. (2018). Aquaponic systems for sustainable resource recovery: Linking nitrogen transformations to microbial communities. Environmental Science & Technology, 52, 12728-12739. doi: 10.1021/acs.est.8b04177.

[34] Yang, T., & Kim, H.-J. (2019). Nutrient management regime affects water quality, crop growth, and nitrogen use efficiency of aquaponic systems. Scientia Horticulturae, 256, article number 108619. doi: 10.1016/j.scienta.2019.108619.

[35] Yang, T., & Kim, H.J. (2020). Effects of hydraulic loading rate on spatial and temporal water quality characteristics and crop growth and yield in aquaponic systems. Horticulturae, 6, article number 9. doi: 10.3390/horticulturae6010009.