Effects of Liquid Vermicompost Utilization on Water Quality Parameters in Aquaponic Systems

Yıl 2024, Cilt: 9 Sayı: 4, 598 - 606

Abidin Küçükağtaş İlker Zeki Kurtoğlu

https://doi.org/10.35229/jaes.1555931

Öz

In this study, it was aimed to supplement the insufficient plant nutrients in the system water and to develop healthier plants in the aquaponic system. For this purpose, liquid vermicompost, which is identical to nature and whose nutritional value has been proven in many studies, was used. In the experimental designed as Indoor, the effects of liquid vermicompost sprayed on the leaf (VL) and directly added to the water (VW) on fish/plant/water quality were examined. Liquid vermicompost was not added to the control group (C). A total of 225 juvenile Cyprinus carpio were placed in 9 experimental systems with 25 fish in each tank, in this experiment. As the fish species, juvenile carp individuals were used with an average total length of 11.67±1.07 cm and an average weight of 22.82±7.97 g. A total of 11 plant seedlings were planted in each system, consisting of 5 peppers, 2 lettuce and 4 beans. The each system was illuminated with a light intensity of 171.25 µmol/m2/s for activate plants growth. The 1 ml/L of liquid vermicompost was sprayed to water and leaves for the VW and VL groups, respectively. No additional supply was provided to the C groups. System water quality parameters of oxygen saturation, temperature, pH, conductivity were measured daily, and parameters of ammonia, nitrite, nitrate, phosphate and turbidity were measured in 15-day periods for 90 days duration. The results showed that concentration of liquid VC selected as sufficient amount for plants sprayed either on leaves or in water did not adversely affect water quality in aquaponic systems. Therefore, the use of vermicompost by adding VC to aquaponic system water has been supported to compensate essential plant nutrients.

Anahtar Kelimeler

Indoor aquaponics, sustainable aquaculture, plant cultivation, liquid vermicompost

Etik Beyan

Ethical approval for the project was obtained from the Recep Tayyip Erdoğan University Animal Experiments, Local Ethics Committee Presidency, under Ethical Committee Approval Report dated 20.02.2015 and numbered 2015/12.

Destekleyen Kurum

RTEÜ Araştırma Geliştirme ve Projeler Koordinatörlüğü

Proje Numarası

RTEÜ BAP Birimi Proje Kodu: FDK-2021-1314

Teşekkür

The study, conducted under the thesis project titled "Investigation of the Effects of Liquid Vermicompost Usage in Aquaponic Systems on System Performance" with project code FDK-2021-1314, was financed by the Research Projects Unit of Recep Tayyip Erdoğan University (RTEU-BAP).

Sıvı Vermikompost Kullanımının Akvaponik Sistemlerde Su Kalitesi Parametreleri Üzerindeki Etkileri

Öz

Bu çalışmada, akuaponik sistem suyunda yetersiz olan bitki besin maddelerinin takviye edilmesi ve sistemde daha sağlıklı bitkilerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla doğayla özdeş, besin değeri birçok çalışma ile kanıtlanmış sıvı solucan gübresi kullanılmıştır. İç mekan olarak tasarlanan deneyde, yaprağa püskürtülen sıvı solucan gübresinin (VL) ve suya doğrudan eklenen sıvı solucan gübresinin (VW) balık/bitki/su kalitesine etkileri incelenmiştir. Kontrol grubuna (C) sıvı solucan gübresi eklenmemiştir. Bu deneyde, her tankta 25 balık olacak şekilde toplam 225 adet yavru Cyprinus carpio 9 deney düzeneğine yerleştirilmiştir. Ortalama balık boyu (TL) 11,67±1,07 cm ve ortalama balık ağırlığı 22,82±7,97 g olan yavru sazan bireyleri kullanılmıştır. Her sisteme 5 adet biber, 2 adet marul ve 4 adet fasulye olmak üzere toplam 11 adet bitki fidesi dikilmiştir. Her sistem bitki büyümesini aktive etmek için 171,25 µmol/m2/sn ışık yoğunluğuyla aydınlatıldı. 1 ml/L sıvı solucan gübresi VW ve VL grupları için sırasıyla suya ve yapraklara püskürtüldü. C tanklarına ek bir vermikompost takviyesi yapılmadı. 90 günlük süre boyunca, sistem su kalitesi parametrelerinden oksijen doygunluğu, sıcaklık, pH, iletkenlik günlük olarak ve amonyak, nitrit, nitrat, fosfat ve bulanıklık parametreleri 15 günlük periyotlarda ölçüldü. Sonuçlar, bitkiler için yeterli miktarda seçilen sıvı VC konsantrasyonunun yapraklara veya suya püskürtülmesinin akuaponik sistemlerde su kalitesini olumsuz etkilemediğini gösterdi. Bu nedenle, akuaponik sistem suyuna VC eklenerek solucan gübresi kullanımı, temel bitki besin maddelerini telafi etmek için desteklenmiştir.

Anahtar Kelimeler

İç mekan akuaponik sistem, sürdürülebilir akuakültür, bitki yetiştiriciliği, sıvı vermikompost

Proje Numarası

RTEÜ BAP Birimi Proje Kodu: FDK-2021-1314

Kaynakça

• Bregnballe, J. (2022). A guide to recirculation aquaculture - An introduction to the new environmentally friendly and highly productive closed fish farming systems. Rome. FAO and Eurofish International Organisation. DOI: 10.4060/cc2390en
• Çelikkale, MS (1988). İç Su Balıkları ve Yetiştiriciliği, Cilt II, KTÜ, Sürmene Deniz Bilimleri ve Teknolojisi Yüksek Okulu, Genel Yayın No:128, No:3, Trabzon.
• Diver, S. (2006). Aquaponic-integration hydroponic with aquaculture. National Centre of Appropriate Technology. Department of Agriculture’s Rural Bussiness Cooperative Service. P. Water, 1-28.
• Ebeling, J.M. & Miller, W.W. (1995). Model aquaculture recirculation system (MARS): engineering and operations manual: aquaculture education project. Eşiyok, D. (2012). Kışlık ve Yazlık Sebze Yetiştiriciliği. İzmir, 404 s. Yayınevi: Meta Basım Matbaacılık, ISBN: 978-605-87189-0-6, Basım tarihi: Ocak 2012
• Estim, A., Saufie, S. & Mustafa, S. (2019). Water quality remediation using aquaponics sub-systems as biological and mechanical filters in aquaculture. Journal of Water Process Engineering, 30, 100566.
• Guan, B., Hu, W., Zhang, T.L., Duan, M., Li, D. L., Wang, Y.P., & Zhu, Z.Y. (2010). Acute and chronic un-ionized ammonia toxicity to “all-fish” growth hormone transgenic common carp (Cyprinus carpio L.). Chinese Science Bulletin, 55(35), 4032.
• Hasan, M.R. & Macintosh, D.J. (1986). Acute toxicity of ammonia to common carp fry. Aquaculture, 54(1- 2), 97-107.
• Hu, Z., Lee, J.W., Chandran, K., Kim, S. & Khanal, S.K. (2012). Nitrous oxide (N2O) emission from aquaculture: a review. Environmental science & technology, 46(12), 6470-6480.
• Kiliç, C.C. & Saraçoğlu, Ö.A. (2022). Effect of Liquid Vermicompost on Quality Properties of Different Lettuce Varieties. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology Available, 10(9), 1716-1723.
• Lewis Jr, W.M. & Morris, D.P. (1986). Toxicity of nitrite to fish: a review. Transactions of the American Fisheries Society, 115(2), 183-195.
• Makhdom, S., Shekarabi, S.P.H., & Shamsaie Mehrgan, M. (2017). Biological nutrient recovery from culturing of pearl gourami (Trichogaster leerii) by cherry tomato (Solanum lycopersicum) in aquaponic system. Environmental Science and Pollution Research, 24, 20634-20640.
• Minaz, M. & Kubilay, A. (2021). Operating parameters affecting biofloc technology: carbon source, carbon/nitrogen ratio, feeding regime, stocking density, salinity, aeration, and microbial community manipulation. Aquaculture International, 29(3), 1121-1140.
• Minaz, M., Er, A., Ak, K., Nane, İ. D., İpek, Z. Z., Kurtoğlu, İ. Z. & Kayiş, Ş. (2022). Short -term Exposure to Bisphenol A (BPA) as a Plastic Precursor: Hematological and Behavioral Effects on Oncorhynchus mykiss and Vimba vimba. Water, Air, & Soil Pollution, 233(4), 122.
• Minaz, M., Yazici, İ.S., Sevgili, H. & Aydın, İ. (2024). Biofloc technology in aquaculture: Advantages and disadvantages from social and applicability perspectives - A review. Annals of Animal Science, 24(2), 307.
• Mohale, H.P., Sarang, N. & Desai, A.Y. (2020). The Common Carp and its Culture System Management. 116 p., Academic Publications, Delhi, India.
• Özkaplan, M. & Balkaya, A. (2021). Örtüaltı domates yetiştiriciliğinde değişen sıcaklık ve ışık koşulları ile verim parametreleri arasındaki ilişkinin modellenmesi. Harran Tarım ve Gıda Bilimleri Dergisi, 25(4), 438-447. DOI: 10.29050/harranziraat.910583
• Şahin, S., Geboloğlu, N., Kartal, H. & Makalesi, A. (2020). Effects of Adding Vermicompost to the Tort-Perlite Mixture on The Development of Pepper Seedlings. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology, 8(sp1), 192.
• Serezli, R. (2011). Sularda Amonyak ve Sucul Canlılarda Toksik Etkileri. Aquaculture Studies, 11(3).
• Serezli, R., Kucukagtas, A. & Kurtoğlu, İ.Z. (2016). Acute toxicity of ammonia and nitrite to angel fish Pterophyllum scalare Liechtenstein 1823 and the effect of erythrocyte morphology. Fresenius Environmental Bulletin, 25(8), 3119-3124.
• Soliman, H.A.M., Sayed, A.E.D.H., Kloas, W., Badrey, A.E.A. & Osman, A.G.M. (2022). Growth performance and hematological, biochemical, and histological characters of the Nile tilapia (Oreochromis niloticus, L.) cultivated in an aquaponic system with green onion: The first study about the aquaponic system in Sohag, Egypt. Egyptian Journal of Aquatic Biology and Fisheries, 26(2), 119.
• Tidwell, J.H. (2012). Aquaculture production systems (Vol. 434). Oxford, UK: Wiley-Blackwell.
• Turhan, Ş. (2005). Tarımda Sürdürülebilirlik ve Organik Tarım. Turkish Journal of Agricultural Economics, 11(1 ve 2), 13-24.
• 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.
• Uğural, B., Serezli, R., Hamzaçebi, S., Öztürk, F., & Gündüz, H. (2018). Uluslararası Su ve Çevre Kongresi Kapalı Devre Yetiştiricilik Sistemleri Gereklimidir? Bursa: Uluslararası Su ve Çevre Kongresi, SUCEV2018 Bildiriler Kitabı.
• Yiğit, B.B. (2019). Yiğit, B. B. Akuaponik teknolojisinde su kalitesinin beyaz mersin (Acipenser transmontanus) balığı kullanarak fesleğen ve marul varyetelerinin büyümesine etkisi, (İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Su Ürünleri Bölümü,), Master's Thesis, İstanbul.