窒素について何がそんなに重要ですか？
人間経済の世界では、 政治、 と社会、 多くの異なる通貨があります、 これらはすべて商品と交換されます。これは油かもしれません、 米ドル、 Facebookのいいねやおばあちゃんのクッキー。自然界にも同様の通貨があります—酸素の取引、 炭素、 そしておそらくすべての中で最も貴重な通貨： 窒素 。
全世界がそれのために戦う、 正直に収穫して、 それをだまして、 そしてそれを残酷に盗みます。それは強力な要素です、 良好な成長のために最も多く必要とされる、 防衛、 と複製。この記事では、窒素とは何かについて説明します。 それがシステムのどこで発生するか、 そしてそれがアクアポニックスの他の要素とどのように相互作用するか。また、窒素欠乏を特定する方法についても説明します。
アクアポニックスの窒素
すでに述べたように、 窒素は、アクアポニックスシステムで最も重要な栄養素の1つです。それは自然界でいくつかの形で発生します、 しかし、今のところ、 最も関連性の高いタンパク質に焦点を当てます。
タンパク質はアミノ酸から作られています、 それ自体が窒素から作られています。すべての植物や動物にはタンパク質が含まれていますが、 そして彼らが死ぬとき、 他の生物はそれらを消費し、エネルギーのためにこれらのタンパク質を除去します。したがって、 窒素はタンパク質性食品の形で体内に入ります。
窒素循環
陸上動物がタンパク質を消費すると、最終的にはアミノ酸に分解され、次にアンモニアに分解されます。アンモニア（NH3）は厄介なものであり、非常に有毒です。過剰なアンモニアを取り除く最善の方法は、アンモニアを排出することです。そう、 陸上動物では、 アンモニアは尿素と呼ばれる化学物質に変換され、尿中に排泄されます。
窒素は、アクアポニックスシステムでもほぼ同じように発生します。それは魚の飼料の形で入ります。魚は餌を消費しますが、プロセスは簡単です。お腹の中の微生物はタンパク質をアンモニアとアンモニウムに分解します。アンモニアは通常、アンモニウム（NH4 +）として存在し、魚の細胞膜を横切って移動し、最終的には水中に拡散します。追加の変換は必要ありません。魚の場合、 とりあえず。
あなたの水のpHに応じて、 アンモニウムはアンモニウムのままであるか、アンモニアに変わる可能性があります。 これは非常に危険です。アンモニアは無料です、 そのため、魚はそれを体から遠ざけるのが困難です。これが起こるとき、 魚は毒されています。
そう、 アンモニアが溶液に入ると、 それ しなければならない 変身するか、最終的に魚を殺します。これを行うには2つの方法があります。アンモニウムを優先するようにpHを変更するか（推奨されていません）、アンモニアを硝酸塩に変換します。有機形態（アンモニア）から植物が利用可能な形態（硝酸塩）への一連の変換、およびサイクルの次のステップは、 硝化。
硝化
硝化は、ほとんどのアクアポニックスシステムを駆動するプロセスです。基本的に、 硝化は、アンモニアとアンモニウムを有用な硝酸塩に変換します。これは2つのプロセスで起こります：アンモニアを亜硝酸塩に変える、 亜硝酸塩を硝酸塩に変えます。
ほとんどすべての環境（嫌気性環境を除く）では、アンモニアはすぐにに変換されます 亜硝酸塩 （NO2-）。微生物-または 硝化細菌 -土壌または溶液に酸素を追加します（または 酸化する ）アンモニア。これが起こっている間、 微生物は炭素を固定するエネルギーを手に入れます（二酸化炭素から炭素を分解して細胞を構築します）。加えて、 水素イオン（H +）が生成されます。これは、pHテストで測定され、水を酸性にするイオンです。
このプロセスは、伝統的にニトロソモナスと呼ばれる細菌に起因しています。最近の調査によると、何百もありますが、 数千とは言わないまでも異なる種 ニトロソモナスに加えて それもこの仕事をします。
それがステップ1です。
サイクルの次のステップは、その亜硝酸塩を硝酸塩に変換することです。亜硝酸塩も非常に有毒であるため、システムに過度の負荷をかけることはありません。幸運にも、 それは他の[硝化]バクテリアに多くの蓄えられたエネルギーを表しています。これらのバクテリアは亜硝酸塩を酸化し、プロセスからのエネルギーを使用してより多くの炭素を固定します。おなじみのようですね、 今回を除いて、結果は 硝酸塩 （NO3-）。硝酸塩は、植物が吸収して細胞を構築するために使用できる比較的毒性のない形態の窒素です。
この化学反応を行うために最も一般的に認識されている細菌は、ニトロバクターと呼ばれています。また、 しかし、 研究によると、ニトロバクター以外にもこの反応に関与するバクテリアがたくさんいます。
バクテリアがアンモニアと亜硝酸塩を酸化するので、 それらはヒドロニウムイオンを溶液に放出し、 システムをより酸性にします。 （栄養素の利用可能性に最適なpH範囲でシステムを実行したい人のために、 硝化は、pHを下げるための唯一の最も重要なプロセスです）。これは、古いシステムのソリューションがより酸性のpH値に向かう傾向がある理由を示しています。
窒素はさまざまなpH値で利用できるため、窒素の利用可能性に関してはpHはそれほど重要ではありません。
「…硝化は、pHを下げるための唯一の最も重要なプロセスです。」
硝化効率とpH
溶液のpHが変化する速度、 しかし、 利用可能な窒素の形態（アンモニア/アンモニウムとpHに関するビデオを参照）および硝化の効率に影響を与える可能性があります。硝化細菌がpHレベルの変化に適応する時間が与えられていない場合（他のほとんどのシステム変数のように）、 硝化は苦しむでしょう。
実際には、 硝化生態学が調整する時間を与えられている限り、硝化は低いpH値でうまく進行します。システム変数の変更に関しては、硝化細菌は一般的に非効率的です。あまりにも多くの光にさらされると、彼らはしばしば死ぬか休眠状態になります、 温度変動、 塩分とpHの変動、 だけでなく、彼らの環境への他の多くの変更。
アクアポニックスの硝化細菌
pHと硝化効率の間の認識されたバランスは、アクアポニックスシステムにおける硝化活性が主に2つの異なる細菌群の機能であるという仮定に基づいています。 ニトロソモナス属、 と ニトロバクター属
ラボトライアルでは、 これらの細菌種は、pHに対して感受性を示しています。 pHの変化は、アンモニア（Nitrosomonas）と亜硝酸塩（Nitrobacter）を酸化する能力に影響を及ぼします。ほとんどの硝化細菌（少なくともこれまでに研究された）は、環境変数の変化をうまく処理できないことを忘れないでください。これは、次の2つの理由から知っておくことが重要です。
- pHを急激に変えると、硝化効率が低下します。
- ほとんどの窒化物は、実験室で環境や培養から取り除くのが非常に困難です。
なぜ私はこれを知る必要があるのですか？
これは硝化の議論と何の関係がありますか？良い、 ポイント1は、システムのpHが低すぎることに起因する「システムクラッシュ」の多くは、実際にはシステムのpHの低下が速すぎることに起因している可能性があることを示しています。ポイント＃2は、ニトロソモナスとニトロバクターが実際にはそうではない可能性があることを示しています 多くの システム内の重要な窒化剤—ラボのペトリ皿で分離して成長させるのが最も簡単なグループです。
これは何を意味するのでしょうか？
これは基本的に、硝化の厳格で迅速なルールは、通常伝えられているほど厳格で迅速ではない可能性があることを意味します。非常に低いpH範囲で硝化効率の高いシステムが数多くあります（当社を含む）。ニトロソモナス属とニトロバクター属が私たちのシステムの主要な硝化菌である可能性があります、 でも現実は私達が知らないということです私たちが知っていることは、システムのpHに関係なく、硝化が効率的で優れているということです。
土壌中の硝化
これを展望するために、 硝化が著しく低いpH範囲で起こる世界中の多くの酸性土壌と海洋環境があります。これらの環境の硝化菌の多くは、ニトロバクターまたはニトロソモナスグループのメンバーではありません。それらの多くは不明です。土の単一のシャベルで、 推定10個あります 000種類のバクテリア、または現在科学で知られているバクテリアの約2倍の数。
それを念頭に置いて、 それはただ可能ではないと思います、 しかし、世界中のアクアポニックスシステムで硝化機能を実行しているかなり興味深いバクテリアがいくつかある可能性があります。
硝化を促進する最も重要なシステム設計要素である生物学的表面積の詳細を説明するBSAビデオをご覧ください。
硝酸塩
いかなる場合でも、 最終生成物は硝酸塩（NO3-）です。いくつかの植物はアンモニウムを吸収してそれを使用することができます。しかし、 最も硝酸塩を好む。アンモニウムが過剰に存在するシステムでは、 植物は脚が長くなる傾向があり、売れ行きが悪いことがよくあります。一方で、 硝酸塩が多いシステムでは、 アブラムシや他の害虫の問題はもっと劇的になる可能性があります、 より多くの介入が必要です。したがって、硝酸塩が多すぎるシステムでは、害虫の問題が増える可能性があることに注意してください。
硝酸塩、 亜硝酸塩、 アンモニアレベルは淡水テストキットで簡単にテストできます。 このように。硝酸塩は溶液に溶解し、バクテリアと瞬時に競合します。 菌類、 藻類および他の植物。これらの有機体はすべて硝酸塩を吸収し、組織で使用しています。バクテリアとして、 菌類、 と藻が死ぬ、 その窒素（多くの場合タンパク質の形で）がシステムに再び入り、サイクルが再び始まります。硝酸塩の多くは、 しかし、 配信されます、 安全で健全な、 ルートゾーンに、 あなたのシステムの植物がそれを吸収し、それを使って成長する場所。
理想的な硝酸塩レベル
アンモニアまたは亜硝酸塩のレベルがそれぞれ2ppmおよび1ppmをはるかに超えることは危険ですが、 硝酸塩は、魚に脅威を与えることなく、100 ppmをはるかに超えて実行されることがよくあります（多くの硝酸塩テストではチャートから大きく外れています）。多くの水耕栽培システムは、160ppmの範囲で硝酸塩を実行します。植物はしばしばそれよりもさらに高いレベルを評価することができます、 しかし、アクアポニックスの栽培者は、魚のニーズのバランスをとらなければなりません。 システム生態学（害虫を含む）、 そして植物の必要性。このために、 ほとんどのアクアポニックス栽培者は、硝酸塩を次の範囲に維持するために撮影することをお勧めします 40〜80 ppm 永久に、 一貫した植物の成長。
一貫した硝酸塩範囲の維持
多くのシステムは窒素レベルを維持するのに苦労しています、 特にシステムが成熟するにつれて、 植物は大きくなり、システム生態学はより複雑になります。これには、需要の増加に対応するために給餌を増やす必要がある場合があります。多くの人々は最初に飼育密度を上げたいと思っています、 しかし、これはしばしば間違いです。その代わり、 給餌率を上げます（ただし、食べ過ぎないでください！）、 同じ量の魚でより高い硝酸塩レベルを達成できるかどうかを確認します。
窒素欠乏を特定する方法
窒素は移動性の栄養素であるため（植物内のさまざまな場所に向けられます）、 欠陥は最初に古い成長に影響を与えます。欠乏症の症状は、葉に模様のない完全な白化と発育阻害です。詳細については、栄養不足の初心者向けガイドをお読みください。
N-P-K
魚の餌に加えて、 窒素は肥料を通してシステムに入ります。ほとんどすべての肥料は、窒素の相対濃度を示すNPK評価を持っています。 リン、 およびカリウム（この順序で）。栄養成長（茎の成長、 葉っぱ、 と根）、 窒素は他のどのミネラル栄養素よりも必要です。
結論
いろいろな意味で、 窒素は最も重要な植物栄養素です、 だけでなく、最も単純です。私たちのリストの次の栄養素は鉄です—気難しい栄養素ですが重要な栄養素です。
