Qu'est-ce qui est si important à propos de l'azote?

Dans le monde de l'économie humaine, politique, et la société, il existe de nombreuses devises différentes, qui sont tous échangés contre des marchandises. Cela peut être de l'huile, Dollars américains, J'aime Facebook ou les cookies de grand-mère. Le monde naturel a des devises similaires :le commerce de l'oxygène, carbone, et peut-être la monnaie la plus précieuse de toutes : azote .

Le monde entier se bat pour cela, le récolter honnêtement, tricher pour ça, et le voler brutalement. C'est un élément puissant, requis dans les plus grandes quantités pour une bonne croissance, la défense, et reproduction. Cet article couvrira ce qu'est l'azote, où il se produit dans le système, et comment il interagit avec les autres éléments de l'aquaponie. Nous discuterons également de la façon d'identifier une carence en azote.

L'azote en aquaponie

Comme je l'ai déjà mentionné, L'azote est l'un des nutriments les plus importants de votre système aquaponique. Il se présente sous plusieurs formes dans le monde naturel, mais pour l'instant, nous allons nous concentrer sur le plus pertinent :les protéines.

Les protéines sont construites à partir d'acides aminés, qui sont eux-mêmes construits à partir d'azote. Toutes les plantes et tous les animaux contiennent des protéines, et quand ils meurent, d'autres organismes les consomment et récupèrent ces protéines pour l'énergie. Ainsi, l'azote pénètre dans l'organisme sous forme d'aliments protéinés.

Le cycle de l'azote

Lorsque les animaux terrestres consomment des protéines, ils finissent par les décomposer en acides aminés puis en ammoniac. L'ammoniac (NH3) est une substance désagréable - il est très toxique - et le meilleur moyen de se débarrasser de l'excès d'ammoniac est de l'excréter. Donc, chez les animaux terrestres, l'ammoniac est converti en un produit chimique appelé urée et excrété dans l'urine.

L'azote se produit dans les systèmes aquaponiques de la même manière. Il entre sous forme d'aliments pour poissons. Les poissons consomment la nourriture mais le processus est plus simple; les microbes dans leur ventre décomposent les protéines en ammoniac et en ammonium. L'ammoniac est généralement présent sous forme d'ammonium (NH4+) qui traverse les membranes cellulaires du poisson et finit par se diffuser dans l'eau. Aucune conversion supplémentaire nécessaire. Pour les poissons, De toute façon.

Selon le pH de votre eau, l'ammonium peut rester en ammonium ou se transformer en ammoniac, ce qui peut être très dangereux. L'ammoniac est gratuit, les poissons ont donc du mal à le garder hors de leur corps. Quand cela arrive, les poissons sont empoisonnés.

Donc, une fois l'ammoniac dans la solution, ce doit être transformé ou il finira par tuer le poisson. Il y a deux façons de le faire :modifier votre pH pour favoriser l'ammonium (ce qui n'est pas suggéré) ou convertir l'ammoniac en nitrates. La série de transformations d'une forme organique (ammoniac) à une forme disponible pour les plantes (nitrate) - et la prochaine étape du cycle - est appelée nitrification.

Nitrification

La nitrification est le processus qui anime la plupart des systèmes aquaponiques. Essentiellement, la nitrification convertit l'ammoniac et l'ammonium en nitrate utile. Cela se produit en deux processus :transformer l'ammoniac en nitrite, et transformer le nitrite en nitrate.

Dans presque tous les environnements (sauf les environnements anaérobies), l'ammoniac est rapidement transformé en nitrite (NO2-). Microbes—ou bactéries nitrifiantes —dans le sol ou la solution, ajoutez de l'oxygène à (ou oxyder ) l'ammoniac. Pendant que cela se produit, les microbes obtiennent l'énergie nécessaire pour fixer le carbone (séparer le carbone du dioxyde de carbone pour construire des cellules). En outre, des ions hydrogène (H+) sont produits—les ions mêmes qui sont mesurés dans le test de pH et qui rendent l'eau acide.

Ce processus a traditionnellement été attribué à une bactérie appelée Nitrosomonas. Des recherches récentes montrent qu'il y a plusieurs centaines, sinon des milliers d'espèces différentes en plus de Nitrosomonas qui font aussi ce travail.

C'est la première étape.

La prochaine étape du cycle consiste à convertir ce nitrite en nitrate. Le nitrite est également assez toxique, vous n'en voulez donc jamais trop dans votre système. Heureusement, cela représente beaucoup d'énergie stockée pour d'autres bactéries [nitrifiantes]. Ces bactéries oxydent le nitrite et utilisent l'énergie du processus pour fixer plus de carbone. Sonne familier, sauf que cette fois le résultat est nitrate (N ° 3-). Le nitrate est une forme d'azote relativement non toxique que les plantes peuvent absorber et utiliser pour construire des cellules.

La bactérie qui a été le plus souvent reconnue pour effectuer cette réaction chimique est appelée Nitrobacter. De nouveau, cependant, la recherche indique qu'il existe de nombreuses bactéries qui participent à cette réaction en plus de Nitrobacter.

Comme les bactéries oxydent l'ammoniac et le nitrite, ils libèrent des ions hydronium dans la solution, rendre le système plus acide. (Pour les personnes qui souhaitent faire fonctionner leurs systèmes dans la plage de pH optimale pour la disponibilité des nutriments, la nitrification est le processus le plus important pour abaisser le pH). Cela indique pourquoi la solution des systèmes plus anciens tend vers des valeurs de pH plus acides.

L'azote est disponible à un grand nombre de valeurs de pH, de sorte que le pH importe moins lorsqu'il s'agit de la disponibilité de l'azote.

« ... la nitrification est le processus le plus important pour abaisser le pH. »

Efficacité de nitrification et pH

La vitesse à laquelle le pH d'une solution change, cependant, peut influencer la forme d'azote disponible (voir la vidéo sur l'ammoniac/ammonium et le pH) ainsi que l'efficacité de la nitrification. Si les bactéries nitrifiantes n'ont pas le temps de s'adapter aux changements de pH (comme presque toutes les autres variables du système), la nitrification en souffrira.

En réalité, la nitrification se déroule très bien à des valeurs de pH faibles tant que l'écologie nitrifiante a le temps de s'adapter. Les bactéries nitrifiantes sont généralement inefficaces lorsqu'il s'agit de modifier les variables du système. Ils meurent souvent ou entrent en dormance lorsqu'ils sont exposés à trop de lumière, variations de température, fluctuations de la salinité et du pH, ainsi que de nombreux autres changements dans leur environnement.

Bactéries nitrifiantes en aquaponie

L'équilibre perçu entre le pH et l'efficacité de la nitrification a été basé sur l'hypothèse que l'activité de nitrification dans les systèmes aquaponiques était principalement fonction de deux groupes différents de bactéries : Nitrosomonas spp., et Nitrobacter spp.

Dans les essais en laboratoire, ces espèces bactériennes ont montré une sensibilité au pH, avec des changements de pH affectant leur capacité à oxyder l'ammoniac (Nitrosomonas) et les nitrites (Nitrobacter). N'oubliez pas que la plupart des bactéries nitrifiantes (au moins étudiées jusqu'à présent) ne gèrent pas bien les variables environnementales changeantes. Ceci est important à savoir pour deux raisons :

1. Changer rapidement votre pH réduira votre efficacité de nitrification.
2. La plupart des nitrifiants sont très difficiles à éliminer de l'environnement et de la culture en laboratoire.

Pourquoi ai-je besoin de savoir cela ?

Qu'est-ce que cela a à voir avec le débat sur la nitrification? Bien, Le point n° 1 nous dit que bon nombre des « plantages du système » attribués au fonctionnement d'un système à pH trop bas peuvent en fait être attribués à une diminution trop rapide du pH du système. Le point #2 nous dit que Nitrosomonas et Nitrobacter ne sont peut-être pas vraiment les plus nitrifiants importants dans les systèmes - ce sont simplement les groupes les plus faciles à isoler et à cultiver dans une boîte de Pétri en laboratoire.

Qu'est-ce que ça veut dire?

Cela signifie essentiellement que les règles strictes et rapides de la nitrification peuvent ne pas être aussi strictes et rapides qu'elles sont généralement communiquées. Il existe de nombreux systèmes fonctionnant dans des plages de pH très basses avec une grande efficacité de nitrification (y compris le nôtre). Il se peut que les espèces Nitrosomonas et Nitrobacter soient les principaux nitrifiants de notre système, mais la réalité est que nous ne savons tout simplement pas. Ce que nous savons, c'est que notre nitrification est efficace et excellente quel que soit le pH de notre système.

Nitrification dans le sol

Pour mettre cela en perspective, il existe de nombreux sols acides et environnements marins dans le monde où la nitrification se produit à des niveaux de pH remarquablement bas. De nombreux nitrifiants dans ces environnements ne sont pas membres des groupes Nitrobacter ou Nitrosomonas. Beaucoup d'entre eux sont inconnus. Dans une seule pelletée de terre, il y en a environ 10, 000 espèces différentes de bactéries, soit environ le double du nombre de bactéries actuellement connues de la science.

Dans cet esprit, Je pense que ce n'est pas seulement possible, mais il est probable qu'il existe des bactéries assez intéressantes remplissant des fonctions nitrifiantes dans les systèmes aquaponiques du monde entier.

Regardez notre vidéo BSA détaillant la surface biologique, sans doute l'élément de conception de système le plus important qui favorise la nitrification.

Nitrate

Dans tous les cas, le produit final est le nitrate (NO3-). Certaines plantes peuvent absorber l'ammonium et l'utiliser. Cependant, la plupart préfèrent le nitrate. Dans les systèmes où il y a un excès d'ammonium, les plantes peuvent avoir tendance à être plus longues et sont souvent moins vendables. D'autre part, dans les systèmes avec beaucoup de nitrates, les problèmes avec les pucerons et autres ravageurs peuvent être plus dramatiques, nécessitant plus d'intervention. Sachez donc que les systèmes avec trop de nitrates peuvent voir des problèmes accrus avec les parasites.

Nitrate, nitrite, et les niveaux d'ammoniac peuvent être testés facilement avec un kit de test d'eau douce, comme celui-ci. Le nitrate se dissout dans la solution et est instantanément concurrencé par les bactéries, champignons, algues et autres plantes. Tous ces organismes absorbent le nitrate et l'utilisent dans leurs tissus. Comme les bactéries, champignons, et les algues meurent, que l'azote (souvent sous forme de protéine) rentre dans le système et le cycle recommence. Une grande partie du nitrate, cependant, est livré, sain et sauf, à la zone racinaire, où les plantes de votre système le prennent et l'utilisent pour pousser.

Niveaux de nitrate idéaux

Bien qu'il soit dangereux d'avoir des niveaux d'ammoniac ou de nitrite bien au-dessus de 2 ppm et 1 ppm respectivement, les nitrates peuvent souvent dépasser les 100 ppm (ce qui est loin d'être le cas pour de nombreux tests de nitrates) sans constituer une menace pour vos poissons. De nombreux systèmes hydroponiques utilisent du nitrate dans la plage de 160 ppm. Les plantes peuvent souvent apprécier des niveaux encore plus élevés que cela, mais le cultivateur aquaponique doit trouver un équilibre entre les besoins du poisson, l'écologie du système (y compris les ravageurs), et les besoins des plantes. Pour cette raison, Je recommande à la plupart des cultivateurs aquaponiques de tirer pour maintenir leur nitrate dans la gamme de 40-80 ppm pour de bon, croissance régulière des plantes.

Maintenir des plages de nitrate cohérentes

De nombreux systèmes ont du mal à maintenir les niveaux d'azote, d'autant plus que le système mûrit, les plantes grossissent et l'écologie du système devient plus complexe. Cela peut nécessiter une augmentation de l'alimentation pour répondre à la demande accrue. Beaucoup de gens veulent initialement augmenter la densité de stockage, mais c'est souvent une erreur. Au lieu, augmentez les taux d'alimentation (mais ne suralimentez pas !), et voyez si des niveaux de nitrate plus élevés peuvent être atteints avec la même quantité de poisson.

Comment identifier une carence en azote

Étant donné que l'azote est un nutriment mobile (il est dirigé vers différents endroits de la plante), les carences affectent d'abord la vieillesse. Les symptômes d'une carence sont une chlorose totale sans motif sur la feuille et un retard de croissance. Lisez notre Guide du débutant sur les carences nutritionnelles pour en savoir plus.

N-P-K

En plus des aliments pour poissons, l'azote pénètre dans le système par les engrais. Presque tous les engrais ont une cote NPK vous indiquant les concentrations relatives d'azote, phosphore, et le potassium (dans cet ordre). Pour la croissance végétative (la croissance des tiges, feuilles, et racines), l'azote est nécessaire plus que tout autre nutriment minéral.

Conclusion

De plusieurs façons, l'azote est le nutriment le plus important pour les plantes, mais aussi le plus simple. Le prochain nutriment sur notre liste est le fer, un nutriment délicat mais important.