Nybörjarguiden till järn i vattenkultur

Varning! Det här inlägget blir lite tekniskt. För att komma direkt till kompletterande information, hoppa till "Hur man kompletterar järn i aquaponics" nära botten av inlägget.

Varför är järn viktigt?

i massa, järn är en av de mest rikligt med grundämnen på planeten och en av de äldsta metallerna som mänskligheten känner till och använder. Det är också ett viktigt växt- och djurnäringsämne och därför avgörande för ditt akvaponiksystem.

Järnbrist visar sig vanligtvis som gulfärgning endast mellan venerna, med venerna kvar gröna. Ung tillväxt påverkas mest.

Hos djur , den vanligaste järnhaltiga substansen är hemkomplex. Vi är mest bekanta med hemoglobin. I hemoglobin, järn hjälper till att binda syre för transport genom hela kroppen.

I växter , järn fyller många funktioner men är en viktig komponent i produktionen av klorofyll, platsen för fotosyntesen.

Utan tillräckligt med järn, växter kan inte producera tillräckligt med klorofyll, leder till försenad växttillväxt som kännetecknas av intervenal kloros. Järn är också en nyckelkomponent i cytokrom – ett hemeprotein som spelar en nyckelroll i ATP-generering – valutan för cellulär metabolism.

I denna egenskap, det är oersättligt för både växter och djur. Järn spelar också en stor roll i många andra proteiner och reaktioner.

Hur syre komplicerar järnupptaget

Järn kan vara knepigt att hantera eftersom det är väldigt reaktivt. Det finns i en mängd olika joniska tillstånd (med laddningar var som helst från +6 till -2) men existerar främst som järn ²⁺ (II; Ferr ous Järn) eller Järn ³⁺ (III; Fer ric Järn) och övergår lätt mellan dem beroende på miljövariabler som syre.

Tyvärr, eftersom det är mycket reaktivt, järn är vanligtvis inte tillgängligt.

Det pendlar mellan lösliga och olösliga former, bildar föreningar med andra mineraler och (i allmänhet i aeroba miljöer) spelar svårt att få tag på.

Problemet? Järn järn är tillgängligt för växter (det är lösligt). Ferri järn är inte (det är olösligt). Järnjärn är den mer oxiderade formen, medan järnhaltigt järn är mindre oxiderat.

Saker och ting blir mer komplicerade eftersom så fort järnhaltigt järn blir lösligt i aeroba miljöer, det oxideras ofta (blir järn(III)) ELLER det reagerar med andra föreningar för att bli biologiskt otillgängligt (särskilt vid höga pH-värden när olika hydroxider bildas).

Eftersom systemen i allmänhet är aeroba (och säkerligen aeroba i rotzonen), järnbrister kan ofta uppstå – även när det finns tekniskt mycket järn i systemet.

Nu, detta förhållande mellan syre och järn är inte en heltidsgrej. I verkligheten, järn fladdrar mellan järn- och järntillstånd, men det dominerande tillståndet i högt pH och oxiderade miljöer är järn; det betyder att dina växter inte kan ta upp det.

Dessa detaljer är viktiga eftersom de dikterar hur vi granskar lösningarna.

Komplettera järn i aquaponics – fel tillvägagångssätt

Många utövare kastar rostiga järnföremål i sina system falskt förutsatt att detta kommer att komplettera systemets järn.

På sätt och vis bidrar det till reservoaren av systemjärn, men inte på ett konstruktivt eller meningsfullt sätt. Allt detta gör är att introducera mer järnjärn till systemet - en form av järn som med största sannolikhet redan fanns i riklig tillgång.

Andra utövare utvecklar avsiktligt dedikerade anaeroba zoner, där järnhaltigt järn kommer att reduceras av den syrefria anaeroba miljön för att producera järnhaltigt järn. Detta är ett mer övertygande tillvägagångssätt, speciellt i system med lågt pH, men tar fortfarande inte helt upp problemet med att få den reducerade järnjonen (Fe ²⁺ ) genom den syresatta aeroba zonen som omger växtrötterna (särskilt i system med högt pH där det finns gott om hydroxyljoner!).

I system med lågt pH, järnhaltigt järn har en mycket bättre chans att nå rotzonen, helt enkelt för att det finns färre hydroxyl (OH ^– ) grupper att reagera med på vägen. Dock, även i frånvaro av hydroxylgrupper, det finns många andra kemiska hinder för att nå växtrotzonen i tillräckliga mängder.

Den goda nyheten är att problemet med järnupptaget är ett problem som inte har förbisetts av naturen.

Växtens lösning:kelering

Växter har några fantastiska kemiska medel för att kapa järnjoner, binda upp dem, bunta ihop dem i det lösliga, biokemisk motsvarighet till skåpbilen, och levererar dem, bunden och munkavlad, till rotytan för växtbruk.

Växter använder också några andra tekniker för att göra järn tillgängligt, inklusive försurning av rotytan genom att utsöndra hydroniumjoner (H+) och utsöndra järnreducerande föreningar. Men för förvaltningen av aquaponiska system, denna första biokemiska järnfixeringsteknik är vad vi kommer att fokusera på.

Denna process kallas kelering -det är, binda olösliga järn(III)joner och föreningar till organiska molekyler för att göra dem lösliga.

Kelering åstadkoms av speciella organiska molekyler som kallas kelatiner eller kelatbildare. Dessa är organiska molekyler som är speciellt utformade för att fånga, eller "löser upp" metaller, varav järn är ett.

I växtvärlden, kelatiner produceras av växtrötterna och läcker ut i jorden för att fånga och leverera olösliga järnjoner.

De mest effektiva av dessa kelatbildare är fytosideroforer som binder järnjoner mycket starkt, drar dem från de olika olösliga fällningarna och ämnen där de oftast förekommer. Dessa kelatbildare är speciella föreningar som produceras av vissa växter (fytosideroforer) och bakterier (sideroforer) som är otroligt effektiva på att binda järn. Gräs (Poaceae), och speciellt korn är särskilt effektiva för att producera fytosideroforer för att fånga järn.

(Som en sidoanteckning:en hel del forskning görs på att använda korn för att producera sideroforer för järnbindning, och har några intressanta konsekvenser för akvaponiska system där utövare är villiga att odla korn.)

Vanliga kelatbildare i ditt system

Andra vanliga kelatbildare är aminosyror, organiska syror (särskilt humussyror), och polyfenoler.

Dessa är föreningar som hjälper till att hålla järnet lösligt och biologiskt tillgängligt för växterna och algerna i systemet. Även om dessa föreningar kan införas, och humus- eller "tevatten"-lösningar kan främjas och hanteras, de räcker inte alltid till för att hålla järn tillgängligt för växterna— framförallt i system med ett pH på 7 eller högre. I dessa system, ett konstgjort kelatin krävs ofta.

Användningen av torvkrukblandningar (för groning av plantor och transplantationer) gör det möjligt för odlare att upprätthålla höga nivåer av humusämnen. Dock, dess fortfarande fördelaktigt att tillskotta kelaterat järn regelbundet.

Järn är ett av de växtnäringsämnen som måste tillföras i nästan alla akvaponiska system.

Hur man kompletterar järn i aquaponics

För att komplettera järn, kelaterat järn måste tillsättas till systemen.

Tillåtet enligt USDA Organic standarder, kelaterat järn är en artificiellt kelaterad järnjon - i huvudsak, järn fäst till en organisk molekyl för att göra den löslig.

Genom att tillsätta kelaterat järn, järnbrist i dina växter kan vara undvek .

Former av kelaterat järn

De vanligaste formerna av kelatjärn är:

FeEDTA: Detta är en något giftig form som akvaponiska utövare borde inte använda sig av. Denna typ av kelatjärn används vanligtvis som en ogräsmedel för att döda bredbladiga ogräs. Det bör inte användas bara på grund av dess toxicitet, men också för att det vanligtvis bara effektivt kelerar järn upp till pH-intervallet 6,3 eller 6,4. Över detta intervall, det är inte ett stabilt kelat. Så, att använda FeEDTA i ditt konsekventa pH 7.0-system representerar en betydande summa pengar som slösas bort i jämförelse med andra former av kelatjärn. Av denna anledning, Jag rekommenderar att AP-utövare inte använder FeEDTA. Det är ironiskt att detta är den vanligast sålda och använda formen av kelatjärn i akvaponiska system eftersom det är ganska ineffektivt - motsvarigheten till modern "akvaponisk ormolja".

FeDTPA: Detta är vad jag rekommenderar för de flesta system vid pH-värden mellan 6 och 7,5. Det är allmänt tillgängligt i gräsmattor och trädgårdsbutiker. (Hämta det online här.)

FeEDDHA: Detta är vad jag rekommenderar för system som har pH-värden upp till 9,0 (låt oss hoppas att ditt pH aldrig blir så högt!), och den bästa allsidiga formen av järnkelat, speciellt för startsystem. Effektiv vid ett brett pH-område, FeEDDHA bibehåller järnlösligheten i nästan alla vattenförhållanden som uppstår i uppstartade aquaponiska system

Kelaterat järngödselmedel finns tillgängligt från många olika leverantörer och vanligtvis lätt att hitta i en lokal järnaffär.

Vanligt tänkande om att lägga till kelaterat järn

Det finns två tankar om kelaterad järntillsats.

1) Tillägg som svar på brist

Vissa säger att kelaterat järn bör appliceras när du ser en brist. Detta är en rimlig och reaktionär doseringsmetod men innebär i slutändan att dina växter först måste lida av järnbrist och järnbrist innan problemet åtgärdas. I detta scenario kan växtproduktionen påverkas negativt.

2) Tillägg på regelbunden basis

Den andra (och bättre) tankegång är att applicera järn med standard UVI-systemhastighet på 2mg/L var tredje vecka. (Dr. Rakocy vid University of the Virgin Islands var först med att designa ett standardiserat DWC-akvaponiskt system. Många av våra aquaponiska siffror och förhållanden idag är hämtade från hans forskning.) För mer information om hur mycket järn som ska användas, titta på Iron in Aquaponics – Del 2 (Hur mycket behöver jag?)

Järn kan också appliceras genom en bladapplicering – med antingen kelaterat järn eller järnsulfat blandat i låga koncentrationer. Bladapplikation är utmärkt för snabb respons. Men eftersom järn inte är ett mobilt näringsämne i växtvävnader, järn kommer att behöva kompletteras regelbundet med denna metod - en tidskrävande, och i slutändan mindre effektiv järntillskottsmetod .

Sammanfattningsvis, järn kan doseras regelbundet så att järnbrist inte uppstår i ditt system.

Kostnad för kelatjärn

Medan många utövare klagar över kostnaden, när de köps i 5–10-pundspåsen, kelatjärn är verkligen inte särskilt dyrt, och ofta även i stora kommersiella system, kommer att hålla i många månader.

Vid doseringshastigheten ovan, ett 10 pund, $15 påse med kelaterad FeDTPA kommer att hålla långt över ett år eller mindre än $1 per månad. Vid högre järnkoncentrationer håller det mycket längre.

Kelaterade järnprodukter

Vi har haft flera personer som frågat om var de kan få bra järntillskott och hur mycket de kostar. Här är den informationen:

• "Miller DP" - DTPA (På hyllan eller beställt via Ace hårdvara)
• "Sequestrene" - DTPA (5 lbs väska på Amazon för $57)
• "Miller FerriPlus"- EDDHA (SunshineGardensFl.com; 1 pund för $20, eller 20 lbs för $300)
• "Sequestar Iron 6% Chelate" – EDDHA (RoseCare.com; 5 lbs för $73)

Alla dessa produkter kommer att fungera utmärkt i ditt system!

*Snabbtips:rött färgämne i Millers FeEDDHA!
En vän och bloggläsare berättade för oss om denna produkt som verkade ha gjort hela hans system vattenrött efter att ha lagt till 3 uns. Det verkar som att Millers produkt innehåller rött färgämne! Ett färgämne kommer förmodligen inte att skada din fisk, men dubbelkolla för att vara säker.

Vi hoppas att det här blogginlägget hjälper dig att hålla ditt system friskt. För att lära dig mer om akvaponiska system, kolla in vår Youtube-kanal.

Funderar du på att starta ett aquaponicsföretag?

Upstart University är inkörsporten som tar akvaponiker från hobbyläge till affärsläge. Att starta ett företag involverar många principer (som affärsplanering, finansiell analys, hitta marknader och välja ett försäljningssätt) som ofta är obekanta för nya odlare.

Vill du navigera entreprenörsresan snabbt och effektivt? Kolla in kurserna på Upstart University. Du kan få en gratis provperiod för att testa plattformen idag.