التنمية المستدامة للإنتاج- الجزء الثالث

الزراعية( كمصدر للكربون.

البيات الشتوي:

تتم عمليات تربية الاسماك والاحياء المائية في الانظمة المختلفة لللاستزراع المائي في درجات ح اررة المياه المحيطة .ويمكن لنظم تربية الاسماك و الأحياء المائية المفتوحة في الهواء الطلق في المناخات المعتدلة ان تختلف درجة ح اررة المياه التي تتم تربية الاسماك بها لتتراوح ما بين ٤

درجات مئوية إلى أكثر من ٣٠درجة مئوية.

يمكن لاسماك البلطي النيلي و الموزمبيقي تحمل الحد الأدنى من درجات ح اررة المياه في انظمة التربية المختلفة ويتراوح بين ١٠ودرجة ١١مئوية لعدة أيام بينما يمكن أن تتحمل اسماك البلطي

الأزرق درجات ح اررة ٨درجات مئوية لعدة أيام.

ولقد وجد الباحثين ان درجة تحمل البرودة في اسماك البلطي الأحمر الهجينة عند تربيتها في المياه العذبة لا تختلف كثي ار عن آبائها وأجدادها .فوجد ان درجة ح اررة المياة ٨.٢درجة مئوية هي الدرجة التي يحدث عندها نفوق او موت لنحو %٥٠من السلالة النقية لاسماك البلطي النيلي بينما ينفق او يموت نحو %٥٠ايضا من اسماك البلطي الاحمر الهجينة من سلالات البلطي النيلي عند درجة ح اررة ٨.٩درجة مئوية .ووجد ان النمو يتباطأ بشكل كبير عند انخفاض درجة ح اررة الماء الي أقل من ٢٥درجة مئوية فضلا عن توقف النمو عند درجات ح اررة الماء أقل من

٢١درجة مئوية.

وفي كثير من المناطق المعتدلة ،فان هذه القيود في درجات الح اررة تحد وتقلل من فترة وموسم التربية او التسمين ليتراوح بين ٦و ٨أشهر فقط .حيث امكن انتاج اسماك البلطي في الأحواض وبصورة ناجحة على مدى فصل الشتاء باستخدام طرق ووسائل تدفئة وتسخين للمياه مثل استخدام المياه الجوفية و الصوب الزراعية المعزولة بأغطية من رقائق من البلاستيك.

وتعتبر عمليات التدفئة أو التبريد في وحدات انظمة الإنتاج في قطاعات الاستزراع المائي وفي ظل غياب مصادر مجانية أو رخيصة الثمن من الطاقة الح اررية المطلوبة لذلك احد اهم المحددات والتي تجعل من تطبيقها في نظم الاستزراع المائي التجارية عادة ام ار غير مقبولا وغيراقتصاديا.وعلي النقيض من ذلك فيمكن اجراء عمليات البيات الشتوي ومن خلال تكنولوجيا البيوفلوك BFTحيث يمكن و بنجاح التحكم في درجة الح اررة في الأحواض خلال فترات الشتاء من خلال تغطية الأحواض بالصوب الزراعية المحدبة ذات الأغطية البلاستيكية كما يمكن ذلك ايضا من خلال خفض معدلات صرف المياه من احواض التربية والانتاج باستخدام نظام البيوفلوك لكي لا تفقد الح اررة عند استبدال جزء من المياه بالاحواض بالماء البارد.

شكل ) (١٢٤نظام بيوفلوك تحت الصوب وبدون تغيير مياه

٤٨٤

التحكم والسيطرة علي الأمراض:

في أنظمة الاستزراع المائي ،خاصة في ظل ظروف الاجهاد ،غالبا ما تؤدي المشاكل الناجمة عن الأمراض إلى فقد كبير ونفوق للاسماك ومن ثم تتسبب في خسائر اقتصادية جسيمة فالأمراض التي يسببها كل من البكتيريا و الفيروسات ينشأ عنها انخفاض حاد في إنتاج الأسماك ولقد تم تطوير نظم الاستزراع المائي )تربية الاحياء المائية( عالية الكثافة حيث تتميز هذه الانظمة بضآلة ومحدودية تغيير )صرف المياه( اوعدم تغييرها علي الاطلاق.

يتم الاعتماد على المجتمعات الميكروبية البيوفلوك والاستفادة منها لتحسين وزيادة إنتاج الأسماك في جميع أنحاء العالم .وتعتبر هذا النظم متغايرة )غير ذاتية التغذية( حيث يمكن أن تقلل من استحداث وتطور الأمراض ،فضلا عن ميزتها الكبيرة في توفير الفوائد والمنافع الغذائية من خلال زيادتها وتشجيعها لزيادة الإنتاجية الطبيعية للمياة المستخدمة في الاستزراع بالاضافة الي تحسين

نوعية المياه بشكل عام .

استخدمت أيضا الكائنات الحية الدقيقة )الكائنات الحية المجهرية المنشطة للنمو( والمشجعة لزيادة مناعة الاسماك والكائنات المائية و يمكن اعتبار ذلك شكلا من أشكال التحفيز المناعي في هذا النوع من انظمة الاستزراع المائي كما يمكن اعتبار الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة في البيوفلوك بمثابة عوامل للمكافحة او المقاومة الحيوية ضد الأمراض .واذا ما تناولنا تكنولوجيا البيوفلوك كاستراتيجية جديدة ،فانه لايزال هناك الكثير والكثير والذي يمكن ان نتعلمه حول فوائد إنتاج الأسماك والاحياء المائية في نظم البيوفلوك من اجل تعزيز الإمكانات التجارية لهذه الانظمة لهذا السبب فان اجراء العديد من الدراسات و التجارب العلمية و اللازمة لاستكشاف المزيد والمزيد و العثور على بعض مفاتيح الجدوى الاقتصادية من جراء تطبيق نظم الاستزراع السمكي المتغايرة )غير ذاتية التغذية( يعد ام ار هاما وملحا ومشروعا قوميا.

٤٨٥

الإستزراع بإستخدام تكنولوجيا البيوفلوك

)*(

أحد نظم استزراع الاسماك وفيها يتم استزراع الاسماك بكثافات عاليه تحت ظروف عدم تغيير المياه ) (zero water exchangeوتتلخص فكرة هذا النظام فى اضافة مصادر الكربون ) مولاس – نشا -سيليلوز -رده ( التى تعمل على معادلة النتروجين الموجود فى بيئة الاستزراع وتعرف بنسبة الكربون الى النتروجين ) (C:N ratioوتقدر النسبة المثلى ) ١٠كربون ١ :نيتروجين( وتعتبر مصادر الكربون بمثابة مصدر الطاقه للبكتريا الغير ذاتية التغذيه ) ( heterotrophic bacteriaوتقوم هذا البكتريا بالتخلص من النتروجين الموجود فى بيئة الاستزراع مما يترتب عليه تحسن جودة المياه الى جانب انها تتجمع عليها كائنات أخرى من الزوبلانكتون والفيتوبلانكنون والطحالب فى صورة تجمعات تعرف بالبروتين الميكروبى ) (microbial proteinوهذا البروتين يكون متوافر فى الاحواض طوال اليوم ويعتبر غذاء اضافى للاسماك الى جانب انه يتم ترسيب هذا البروتين وتجفيفه كمنتج ثاتوى من هذا النظام ويتم اضافته فى علائق الاسماك حيث انه يحتوى على تركيب كيماوى مناسب من البروتين والدهن والاحماض الامينيه والدهنية اللازمة للاسماك .وفيمايلى مخطط يوضح نظام البيوفلك وكيفية ادارته.

شكل )Management of biofloc system (١٢٥

)*(

المصدر : :د .أشرف سلومه )كلية الزراعة-جامعة القاهرة( – د .رانيا سعيد مبروك )كلية الزراعة-جامعة القاهرة( -د .العزب طاحون )كلية

الثروة السمكية-جامعة السويس(.

٤٨٦

: chemical composition of biofloc meal التركيب الكيماوى لمسحوق البيوفلك ٠.١ و%٥٨ الى١٨ يحتوى مسحوق البيوفك على بروتين ودهن ورماد وكربوهيدرات تترواح من على التوالى وفيما يلى جدول بالدراسات% ٣٦.٤ الى١٩ و% ٤٢ الى١١.٨ و% ٥.٤ الى

. السابقه

Proximate analysis of biofloc particles in different studies (١٣١) جدول

Crude lipid%

Ash%

Carbohydrate

%

3.16-3.23

11.83-13.38

-

24.7

0.4

36.6

-

28-58

2.3-5.4

17-27

14-50

38.8 – 40.5

˂0.1

11.8 – 24.7

25.3 – 31.2

38

0.42

31.6

19

23.1 – 30.73

0.86 – 2.18

21.81-39.83

-

28.76 – 43.15

2.11 – 3.62

22.1 – 42.1

-

18.4 – 26.3

0.3 – 0.7

34.5 – 41.5

20.2 – 35.7

0.47

39.2

29.4

27.07- 33.70

3.93-8.08

19.21-21.59

-

Amino acids

Biofloc meal

Crude protein%

37.93-38.41

30.4

Reference

Azim and Little,

(2008)

Dantas et al.

(2016)

Crab et al. (2010)

Kuhn et al.

(2010b)

Kuhn et al. (2016)

Khanjani et al.

(2016)

Maica et al. (2012)

Emerenciano et al.

(2012)

Emerenciano et al.

(2011)

Soaudy. (2018)

: محتوى مسحوق البيوفلك من الاحماض الامينيه

يحتوى مسحوق البيوفلك على بعض الاحماض الامينيه الاساسيه التى تغطى احتياجات الاسماك valine, lysine, leucine, phenylalanine and threonine والجمبرى ومن هذة الاحماض الى ان كثير من الدراسات اثبتت ان مسحوق البيوفلك به نقص فى الحمض الامينى وفيما يلى جدول يوضح محتوى مسحوق البيوفلك من الاحماض الامينيه فىmethionine

.الدراسات السابقه

Example of amino acids profile from biofloc produced in (١٣٢) جدول

different bioreactors

Arginine

histidine

isoleucine

leucine

lysine

methionine

phenylalanine

threonine

valine

Trptophane

10.4

3.3

8.2

15.6

8.2

2.7

10.7

10

13.8

-

MBR

SBR

Floc meal

Essential

3.60

1.46

1.65

0.63

2.04

0.79

0.7-1.19

0.44-0.50

3.38

5.06

4.34

1.41

3.29

3.11

3.52

0.98

1.69

2.85

1.42

0.71

1.58

1.71

2.03

0.16

1.06

1.88

1.30

0.76

1.66

1.67

1.27

0.39

0.83-1.14

1.46-1.88

1.28-1.55

0.32-0.57

0.97-1.18

1.06-1.33

1.26-1.65

-

٤٨٧

Amino acids

MBR

SBR

Floc meal

Non essential

8.04

6.36

2.81

2.77

3.82

3.09

2.88

2.22

1.55

2.74

3.35

2.90

1.76

1.53

2.23

2.38-3.05

2.17-2.61

1.26-1.69

1.00-1.50

1.59-2.16

2.83

0.55

2.82

0.25

1.25

0.68

1.73

-

1.24

0.48

1.16

Sucrose

0.72- 0.94

0.31-0.49

0.93-1.10

GlucoseMolassesStarchbrancellulose

Nile

tilapia

Soaudy.

(2018)

Biofloc meal

Glutamic acid

Aspartic acid

Glycine

Proline

Alanine

Tyrosine

Cystine

Serine

Taurine

21.6

11.9

15.6

10

15.1

7.2

1.3

10.1

0.1

-

-

Without

Collection

Shrimp tank

Shrimp tank

Shrimp farm

Reference

Dantas et

al.(2016)

Emerenciano

et al.(2013)

Khun et al.(2010)

Carbon source

: محتوى مسحوق البيوفك من الاحماض الدهنيه

EPAيحتوى البيوفلك على بعض الاحماض الدهنيه التى تشمل اللينوليك واللينولينك والاراكيدونك و على التوالى ويحتوى مسحوق٠.٧٧ -٠.٠٥ و٠.٥-٠.٠٥ و٣.٣–٠.٠٤ و٢٨.٢–١.٥ DHAو البيوفلك على نسبة عاليه من اللينوليك بالمقارنه بباقى الاحماض الدهنيه وفيما يلى جدول يوضح

.الاحماض الدهنيه فى مسحوق البيوفلك

Fatty acid profile of biofloc (produced in experimental (١٣٣) جدول bioreactors) using different carbon source in marine water and

freshwater

Fatty Acid

C14:0

C15:0

C16:0

C16:1

C17:0

C18:0

C18:1 n-7

C18:1 n-9

C18:2 n-6

(LA) n-3

C18:3

(ALA)

C20:0

C20:1 n-9

C20:3 n-6

0.10

0.15

2.2

4.0

0.05

0.5

1.5

1.8

5.0

0.04

0.05

0.15

0.60

0.25

17.0

3.7

0.4

4.0

3.0

19.0

19.0

0.5

0.10

0.10

0.10

0.80

0.25

26.0

3.0

0.5

7.1

1.9

30.0

28.2

0.45

0.20

0.15

0.06

% of total fatty acid

0.45

1.43

0.69

0.30

0.31

0.31

15.0

6.06

8.01

5.0

6.61

2.61

0.2

0.20

0.23

6.0

2.37

4.82

2.7

3.96

1.72

18.0

3.34

7.26

11.0

1.91

17.24

2.0

0.23

0.99

0.20

0.06

0.34

0.10

0.25

0.20

0.07

0.55

0.36

٤٨٨

0.61

0.17

6.34

1.61

0.14

3.94

2.71

8.12

11.95

0.20

0.33

0.06

0.15

0.43

0.26

8.86

1.54

0.68

6.27

4.19

12.05

21.87

0.21

0.49

0.02

0.04

2-8

4.22-6.97

24.48-34.02

0.76-3.75

0.23-4.90

2.64-8.50

4.78-13.89

5.53-12.2

-

% of total fatty acid

0.23-1.08

0.3

0.15

0.20

0.77

0.87

0.17

0.06

0.18-0.69

0.11

0.05

0.25

0.15

0.15

0.19

0.12

0.26-2.18

0.07

0.05

0.18

0.06

0.18

0.10

22.99

35.35 22.45 10.76 14.85

11.53 16.99 41.35-63.51

26.22

35.45 27.15 16.51 14.21

12.5

17.8 19.56-26.11

0.40-2.83

0.6

0.7

0.65

1.04

2.02

0.60

0.43

20.0

27.0

12.0

4.03

19.03

12.27 21.97 7.38-20.04

Fresh water

Freshwater

Freshwater

Marine

(Glycerol+Glucose

GlucoseAcetate Glycerol

)Bacillus

Glucose Glycerol

Glucose Glycerol Bioreactors

MolassesBioreactors

Bioreactors

Crab et al. 2010

Ekasari et al. 2010

)Soaudy,(2018

0.7

0.10

0.05

22.08

8.16

0.4

7.0

Fatty Acid

C20:4 n-6

(ARA)n-3

C20:5

(EPA) n-3

C22:6

)(DHA

∑

SFA

∑MUFA

∑ n-3

∑ n-6

Type of

water

Carbon

source

Collection

Reference

الممارسات المزرعية:

نظ ار لاهمية تطبيق استخدام تكنولوجيا البيوفلوك لما لها من فوائد فمن المهم نقل افضل الآليات والممارسات المزرعية لهذة التقنية للمزارع السمكية وبما يتناسب مع الظروف المصرية لنشر ثقافة نمط الاستزراع المائي المكثف لإنتاج بروتين حيواني عضوي تحت مظلة من التنمية المستدامة والذى يعتبر يعتبر من الأمور الملحة والضرورية.

التغذية وتنشيط البكتريا:

يتم التغذية تحت نظام البيوفوك بمعدلات %٣-٢وذلك حتى يتاح للاسماك استكمال غذائها بترشيح تجمعات البيوفلوك من البيئة المائية فى وحدات الاستزراع.ونتيجة التغذية ترتفع الامونيا فى الاحواض وعند هذة المرحلة يتم تغذية الاحواض بمصادر الكربون حتى يتم رفع نسبة الكربون/للنيتروجين فى الوسط المائى بما ينشط البكتريا الذاتية التغذية لتستهلك الكربون العضوى والامونيا من الاحواض .وتتوقف عملية اضافة مصادر الكربون على عوامل متعددة ومن اهمها كمية العليقة المضافة للاحواض يوميا ونسبة البروتين فى العليقة كما هو موضح فى المثال التالى فى حالة التغذية %٢من وزن الجسم ٢٠ ،جم عليقة يتم تقديمها لكل كيو ج ارم وزن أسماك بوحدة التربية وفى حالة أن نسبة بروتين العليقة ٥ ،%٢٥جم بروتين يتم تقديمها لكل كيلو جرام وزن أسماك بوحدة التربية ،وبمعلومية أن %١٦من البروتين هى عبارة عن نيتروجين ٠.٨جم نيتروجين يتم تقديمها لكل كيلو جرام وزن أسماك بوحدة التربية ،وبمعلومية أن %٢٥من النيتروجين الكلي التى يتغذي عليها الأسماك يتم إحتجازها بالجسم والباقي يصرف فى البيئة الخارجية ٠.٦ ،جم نيتروجين يتم صرفها فى البيئة لكل كيلو جرام وزن أسماك بوحدة التربية ،وبمعلومية أن البكتيريا غير الذاتية التغذية تحتاج لتنشيطها نسبة الكربون لكل نيتروجين ١٠ : ١بالبيئة المائية المحيطة لذا فإن لابد من إضافة ٦جم كربون لكل كيلو جرام وزن أسماك بوحدة التربية.

كما يمكن حساب نسبة الكربون/النيتروجين فى العليقة باستخدام التركيب الثابت للعناصر داخل

المركبات الغذائية.

جدول ) (١٣٤محتوي المركبات الغذائية للعليقة من الكربون والنيتروجين والأوكسجين

نيتروجين

١٦

-

أوكسجين

١١

٢٢

٥٠

هيدروجين

١٢

٦

٦

٤٨٩

كربون

٧٧

٥٢

٤٤

الدهن

البروتين

الكربوهيدرات

Protein requirements of tilapia (١٣٥) جدول

Life stage

Weight (g)

Requirement (%)

45 – 50

First feeding larvae

0.02 – 0.1

40

Fry

1 – 10

35 – 40

Fingerlings

10 – 25

30 – 35

Juveniles

25

–

200

30 – 32

Adults

>200

28 – 30

40 – 45

Broodstock

FAO, 2018

Aquaculture ecology: nutrient exchange through production, (١٢٦) شكل consumption and decomposition processes in a fish pond. Source:

.(Azim and Little, 2006)

٤٩٠

Schematic calculation of the daily amount of organic carbon (١٢٧) شكل needed by bio-flocs to remove the nitrogen excreted in an intensive (De Schryver et al. 2008)aquaculture pond of 50 kg fish m−3.

٤٩١

:(١٣٦) جدول

Summary of the carbon source and respective species used in limited

or zero water exchange culture systems

Carbon

Culture species

References

source

Glycerol

Macrobrachium

rosenbergii

Penaeus monodon

Tilapia

Tilapia

Hybrid bass and

hybrid tilapia

M. rosenbergii

Glucose

Penaeus monodon

Molasses

L. vannamei

Tilapia Oreochromes

niloticus

Tilapia

(Mozambique)

Acetate

Cassava meal

Cellulose

Sorghum meal

Corn flour

Wheat flour

Starch

Crab et al. 2010

Crab et al. 2010

Avnimelech et al. 1989

Avnimelech et al. 1989

Milstein et al. 2001

Crab et al., 2010

Avnimelech and Mokady,

1988

Samocha et al. 2007

Azim and Little, 2008

Avnimelech, 2007

Proximate analysis of biofloc particles in different studies (١٣٧) جدول

C. P. (%)

43.0

31.2

Carbs (%) Lipids (%) C. fiber (%) Ash (%) References

McIntosh et al. 2000

12.5

26.5

Tacon et al. 2002

2.6

28.2

49.0

36.4

1.13

12.6

13.4

Martínez‐‐Córdova et al. 2015

38.8

25.3

<0.1

16.2

24.7

Kuhn et al. 2010

28.8-43.1

-

2.1-3.6

8.7-10.4

22.1

Maicá et al. 2012

30.4

29.1

0.5

0.8

39.2

Emerenciano et al. 2012

٤٩٢

Fatty acid profile of biofloc (collected in tilapia and shrimp (١٣٨) جدول tanks) using different carbon source in marine water and freshwater

C14:0

C15:0

C16:0

C16:1

C17:0

C18:0

C18:1 n-7

C18:1 n-9

C18:2 n-6 9 (LA)

C18:3 n-3 (ALA)

C20:0

C20:1 n-9

C20:3 n-6

C20:4 n-6 (ARA)

C20:5 n-3 (EPA)

C22:6 n-3 (DHA)

∑Saturated

∑Monounsaturated

∑n-3

∑n-6

Type of water

Carbon source

Collection

Biofloc of bacteria

Fatty acid

2.02-2.48

0.70-0.77

17.88-19.10

7.15-7.74

6.24-7.27

11.05-11.28

8.51-10.08

15.38-16.68

0.65-0.73

0.87-1.44

0.74-0.80

0.40-0.46

3.11-3.55

0.39-0.46

0.74-0.77

30.2-34.92

28.10-29-38

1.38-1.91

23.5-25.81

Fresh water

Wheat flour

Tilapia tanks

Biofloc of algae

Total fatty acid (%)

13.8-16.1

5.4-6.2

1.1-1.5

1.1-1.3

45.4-53.5

48.7-49.3

9.9-15.3

16.5-21.6

0.7

0.9-1.0

3.4-3.5

3.7-4.5

8.8-9.2

7.7-10.8

1.5-2.5

2.2-2.6

2.0-2.3

2.2-3.3

0.2-0.4

0.4

0.3-0.4

0.5

0.2

0.2

0.3-0.4

0.3-0.4

0.3-0.5

0.5

0.2-0.4

0.3-0.4

67.6-73.0

61.5-61.9

19.7-25.0

28.3-30.5

2.8-3.4

3.2-4.4

2.0-3.0

2.7-3.1

Marine

Marine

Molasses

Molasses

Shrimp tanks

Shrimp tanks

Biofloc of bacteria –algae

(Pérez-Rostro et al. 2014)Types of biofloc, based on predominant species. (١٢٨) شكل

٤٩٣