کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5759746 1623217 2017 7 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Phosphorus dynamics modeling and mass balance in an aquaponics system
ترجمه فارسی عنوان
مدل سازی دینامیکی فسفر و تعادل جرمی در یک سیستم آکوآپونیک
کلمات کلیدی
فسفر، مدل سازی دینامیکی مواد مغذی، تعادل جرمی، کشاورزی یکپارچه، آکوآپونیک
فهرست مطالب مقاله
چکیده

کلمات کلیدی

1- مقدمه

2- مواد و روش‌ها

2- 1- راه‌اندازی و عملیات

شکل 1- نمای بالای واحدهای آزمایشی. A نمایانگر واحد آکوآپونیک،B  واحد هیدروپونیک و مربع‌های سیاه پمپ‌ها هستند.

2- 2- ماهی و شرایط کشت گیاهان

2- 3- ورودی‌ها و خروجی‌های مدل

2- 4- تعادل جرمی فسفر

شکل 2- نمودار شماتیک جریان فسفر در یک سیستم آکوآپونیک که در مدل دینامیکی فسفر اجرا شد.

2- 5- تحلیل محتوای فسفر خوراک، گیاه و ماهی

2- 6- مواد مغذی محلول در آب

2- 7- عملکرد مدل و تحلیل آماری

3- نتایج

3- 1- دما، رطوبت نسبی و PAR

3- 2- زیست توده ماهی و گیاه، شاخص محتوای فسفر و کلروفیل

3- 3- رشد کاهو و دینامیک مواد مغذی

شکل 3- مقادیر روزانه دمای هوا، رطوبت نسبی و تابش فعال فتوسنتزی (PAR) در طول آزمایش.

جدول 1- ویژگی‎های کاهو در سیستم‎های آکوآپونیک و هیدروپونیک

3- 4- تعادل جرمی فسفر

4- بحث

شکل 4- شبیه‌سازی کلی رشد کاهو و دینامیک فسفر محلول.

شکل 5- پیش‌بینی های مدل در برابر مقادیر مشاهده شده (میانگین خطاهای استاندارد) برای فسفر محلول و متوسط درصد خطا در سه سیستم آکوآپونیک.

جدول 2- خلاصه آماری پیش‌بینی های مدل در برابر مقادیر مشاهده شده برای دینامیک فسفر محلول سه سیستم آکوآپونیک.

شکل 6- مقادیر مشاهده شده در مقایسه با پیش‌بینی های مدل دینامیک فسفر برای فسفر محلول. خط 1: 1 مورب نقطه چین نشان دهنده توافق کامل بین داده‌های پیش‌بینی شده و مشاهده شده است. 

شکل 7- دینامیک نیترات و فسفات محلول در سیستم‌های آکوآپونیک. خطوط نشان دهنده میانگین سه تکرار هستند

جدول 3- بودجه فسفر کل برای سیستم‌های آکوآپونیک مبتنی بر کسر جرمی فسفر همه عناصر بودجه اندازه‌گیری شده

 
ترجمه چکیده
پسآب‌های کشت آبی (آبزي‌پروري) غنی از فسفر، به‌عنوان آلودگی‌های بالقوه محیط زیست، نگرانی رور افزون در سراسر جهان هستند. بنابراین ادغام کشت آبی با کشاورزی، برای مثال آکوآپونیک، نوید افزایش کارآیی مصرف مواد مغذی و آب و پایداری کلی محیط زیست را نشان می‌دهد. مطالعه حاضر با هدف تعیین کمیت جریان، تعادل جرمی و ارزیابی کارایی حذف فسفر توسط کاهوی هیدروپونیک ادغام شده با تیلاپیا آبزي‌پروري انجام شد. همچنین، مدل شبیه‌سازی دینامیک فسفر به‌عنوان سیستم پشتیبانی تصمیم‌گیری برای مدیریت فسفر تهیه شد. هر واحد آزمایش آکواپونیک شامل 15 بچه تیلاپیا (20 گرم) و چهار جوانه کاهو 15 روز (3 n=) بود. در روزهای 0، 7، 14، 21 و 28 پس از پیوند، نمونه آب از هر بیوفیلتر آکواپونیک گرفته شد تا غلظت فسفر واکنش پذیر و غلظت کل فسفر تعیین شود. مدل دینامیکی فسفر با مقایسه مقادیر پیش‌بینی شده با مقادیر مشاهده شده از فسفر حل شده در طول زمان، اعتبارسنجی شد. معادلات رگرسیون خطی بین مقادیر پیش‌بینی و اندازه‌گیری شده با خط 1: 1 برای اختلاف معنادار آماری (05/0 p <) در مقادیر شیب و عرض از مبداء مقایسه شد. بفرض اینکه عرض از مبداء برابر با صفر و شیب برابر با یک باشد، کارایی مدل با استفاده از آزمون تی استیودنت مجزا، تعیین شد. مقایسه مقادیر شبیه سازی و اندازه‌گیری شده دینامیک فسفر حل شده، تناسب خوبی در نواحی خط 1: 1 با شیب (005/1 = b) و عرض ار مبداء (0189/0 = a) داشتند که از نظر آماری به‌ترتیب از 1 و 0 اختلاف معناداری با هم نشان ندادند (05/0 p >). جذب فسفر در ماهی و اجزای گیاهی 7/71 درصد از کل ورودی فسفر را تشکیل می‌دهد، که نشان دهنده استفاده زیاد آن توسط سیستم است. مدل دینامیکی فسفر، رفتار فسفر حل شده در سیستم‌های آکوآپونیک را پیش‌بینی کرد، که می‌تواند برای تعیین ماهی مناسب استفاده شود: نسبت‌های گیاهی، حداکثر بهره‌وری استفاده از P و کاهش ضایعات. مصرف زیاد فسفر توسط ماهی و گیاهان مشخص شده در این مطالعه نشان داد که آکوآپونیک ابزاری عالی برای بازیافت فسفر و تولید محصول با کیفیت است.
موضوعات مرتبط
علوم زیستی و بیوفناوری علوم کشاورزی و بیولوژیک علوم کشاورزی و بیولوژیک (عمومی)
پیش نمایش مقاله
مدل سازی دینامیکی فسفر و تعادل جرمی در یک سیستم آکوآپونیک
چکیده انگلیسی
Aquacultural effluents are rich in P, a growing concern worldwide for potential environmental pollution. Thus integrating aquaculture with agriculture, e.g. aquaponics, shows promise to enhance nutrient and water use efficiency and overall environmental sustainability. The present study was carried out to quantify a P flow, P mass balance, and evaluate P removal efficiency by hydroponic lettuce integrated with tilapia aquaculture. Also, a phosphorus dynamics simulation model was developed to be a decision support system for phosphorus management. 15 tilapia juveniles (20 g) and four 15-day-old lettuce seedlings comprised each aquaponics experimental unit (n = 3). At days 0, 7, 14, 21 and 28 after transplanting, water samples were taken from each aquaponics biofilter to determine the reactive and total concentration of phosphorus. The P dynamics model was validated by comparing predicted to observed values of dissolved P over time. The linear regression equations between predicted and measured values were compared with the 1:1 line for statistically significant differences (p < 0.05) in slope and intercept values. The adequacy of the model was determined by testing if intercept equals zero and slope equals one separately using the one sample Student t-test. Comparison of simulated and measured values of dissolved P dynamics showed a good fit around the 1:1 line with the slope (b = 1.005) and intercept values (a = 0.0189) being not statistically different (p > 0.05) from 1.0 and 0, respectively. The assimilation of P in the fish and plant components comprised 71.7% of the total P input, indicating high P utilization by the system. The P dynamics model predicted the behavior of dissolved phosphorus in aquaponics systems, which can be used to determine adequate fish:plant ratios, maximize P use efficiency and minimize waste. The overall high P utilization by fish and plants identified in this study showed that aquaponics is an excellent tool for recycling phosphorus while yielding a high-quality crop.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Agricultural Systems - Volume 153, May 2017, Pages 94-100
نویسندگان
, ,