KASVIEN KASVU JA RAVINTEIDEN SITOUTUMINEN

Kasvien biomassojen kasvussa oli eroja kammioiden välillä molemmilla kasveilla, mutta ero oli selvempi nokkosilla, sillä kammion 6 koko kasvibiomassa oli lähes kaksinkertainen kammioon 5 verrattuna. Mizunan osalta hajonta oli pienempää kammioiden välillä. Yksi selittävä tekijä kammioiden välisille eroille on kammiovaikutus, sillä valaistuksessa ja muissa olosuhteissa on voinut olla eroja kammioiden välillä ja samat kasvit kasvoivat ainoastaan yhdessä kammiossa eikä niitä siirrelty kammioiden välillä. Myös automaattisen lapon toiminnassa oli eroja kammioiden välillä, sillä lapposysteemit olivat ajoittain epäkunnossa. Silloin, kun lappo ei toiminut, vesi virtasi jatkuvasti kasvipedistä kala-altaaseen, eikä peti täyttynyt ja tyhjentynyt vedellä kuten lapon toimiessa. Tällä on voinut olla vaikutusta kasvien ravinteiden ottoon ja kasvuun. Nokkosten osalta eroa on voinut aiheuttaa se, että kammion 5 nokkoset kasvoivat paremmin käynnistysvaiheessa ja poistivat enemmän ravinteita ennen varsinaista koetta kuin kammion 6 nokkoset. Kammiossa 5 havaittiin myös enemmän huonokuntoisia ja lähes kuolleita yksilöitä, joiden kasvu oli hyvin vähäistä kokeen loppupuolella, mikä näkyy myös kammion 5 suurempana hajontana etenkin kokeen lopussa (kuva 9). Samanpituisten kasvatusaikojen väliset erot biomassojen kasvussa eri poistopäivinä selittyvät ainakin osittain kasvien saatavilla olevien ravinteiden määrällä. Nokkosilla kasvu heikkeni hieman kokeen loppua kohden, vaikka veden nitraattipitoisuudet nousivat. Tämä voi johtua siitä, että nokkoset kärsivät alasleikkauksista ja leikkaukset olisi mahdollisesti kannattanut tehdä ylempää varresta, jolloin uusille silmuille olisi ollut enemmän kasvupaikkoja.

Kasvien mahdollisia ravinteiden puutosoireita havainnoitiin kasvien yleisen kunnon ja ulkoisten oireiden, kuten lehtien värin perusteella. Liitteessä 4 (kuvat i–p) on aikasarja kammioiden 5 ja 6 nokkosista kokeen viimeisen kuukauden ajalta. Kuvista voidaan havaita, että kammion 5 nokkoset olivat väriltään selvästi vaaleampia ja niissä oli enemmän kellertäviä lehtiä kuin kammion 6 nokkosissa. Kasvien vaaleanvihreä väri ja etenkin vanhojen lehtien kellastuminen on merkkejä typenpuutoksesta (Thorarinsdottir ym. 2015). Nitraattipitoisuudet olivat kokeen ensimmäisen kuukauden aikana pienempiä kammiossa 5 kuin kammiossa 6. Kammion 5 heikomman kasvun ja ulkoisten oireiden perusteella voidaan päätellä, että nitraatin määrä ei ollut riittävä kasveille kokeen alkupuolella. Selkeitä fosforinpuutosoireita ei havaittu nokkosissa, mutta fosfori on voinut myös rajoittaa niiden kasvua. Fosfaattipitoisuudet laskivat kokeen alun jälkeen ja pitoisuudet pysyivät

tasaisina eivätkä ne alkaneet kohota ruokinnan lisääntyessä kuten nitraatin osalta tapahtui kokeen jälkimmäisellä puoliskolla.

Kontrolli-mizunoiden biomassakasvu oli noin nelinkertainen verrattuna kammioissa kasvaneisiin mizunoihin. Kontrollit kasvatettiin turpeessa eikä vesiviljelyssä, kuten kammioiden mizunat, joten kasvatusolosuhteet erosivat luonnollisesti toisistaan jo kasvatustavan vuoksi. Yksi selittävä tekijä kammioissa kasvaneiden mizunoiden heikommalle kasvulle on ravinteiden riittämättömyys etenkin nitraattipitoisuuksien ollessa hyvin alhaiset. Kontrolli-mizunoiden suhteellinen ilmankosteus oli noin puolet pienempi kuin kammioissa. Myös kasvien valon saannissa oli eroja, sillä kontrolli-mizunat eivät kasvaneet yhtä tiiviisti ja niitä eivät varjostaneet suuremmat kasvit missään kasvuvaiheessa toisin kuin kammioiden mizunoita, jotka etenkin taimivaiheessa jäivät isompien kasvien varjoon. LED-valaisimissa, valon intensiteetissä, kasvatuslämpötilassa ja ilman liikkeessä on mahdollisesti ollut pieniä eroja kontrolli- ja kammiokasvatusten välillä. Nämä seikat ovat vaikuttaneet kasvien kasvuun ja ravinteiden ottoon. Nokkosille ei ollut kontrollikasveja, joten niiden biomassakasvuja tai kasvun heikkenemistä useampien alasleikkauksien myötä ei voida verrata optimaalisissa olosuhteissa kasvaneisiin kasveihin.

Liitteen 4 kuvissa a–d on aikasarja kammion 1 mizunoista kokeen viimeisen kuukauden ajalta.

Kasveissa ei havaittu selkeitä puutosoireita, mutta kasvit olivat väriltään hieman vaaleampia päivänä 34 (liite 4, a), mikä voi johtua kokeen alkupuolen matalista nitraattipitoisuuksista.

Kammion 2 mizunat olivat pienempiä ja vaaleampia kokeen lopussa kuin kammioiden 1 ja 3 mizunat (liite 4, e–h). Ero oli selkein kammioissa 20 vrk kasvaneille kasveille. Tämä johtuu siitä, että kammiossa 2 tapahtui vuoto noin viikko ennen kokeen loppua, joten kammiossa ei ollut kaloja tai ruokintaa kokeen viimeisen viikon aikana. Tämän seurauksena nitraattipitoisuudet laskivat kammiossa 2 lähelle nollaa ja myös fosfaatin määrä oli pienempi kuin muissa kammioissa. Matalat ravinnepitoisuudet aiheuttivat nuoremmille kasveille näkyviä puutosoireita, mutta niillä ei ollut juurikaan merkitystä kokonaisbiomassaan. Selkeitä fosforinpuutosoireita ei havaittu mizunoissa.

Fosforinpuutteen tiedetään aiheuttavan kasveille muun muassa juurten heikkoa kasvua ja kitukasvuisuutta lehtioireiden lisäksi (Thorarinsdottir ym. 2015). Fosfaattipitoisuudet olivat kuitenkin pienemmät kuin hydroponisen kasvatuksen suosituspitoisuudet Goddek ym. (2015)

mukaan tai Gerovac ym. (2016) hydroponisessa viljelyssä kasvaneiden mizunoiden fosfaattipitoisuus, joten fosfori on voinut myös olla mizunoiden kasvua rajoittava ravinne.

Mizunoiden osalta määritettiin kuiva-ainepitoisuudet jokaiselle kasvatuserälle. Pitoisuudet vaihtelivat kasvatuserien keskiarvoina 12,3 % (40 vrk, poistopäivä 66) ja 8,6 % (30 vrk, poistopäivä 46) välillä. Kontrolli-mizunoiden kuiva-ainepitoisuus (12,2 %) 30 vrk kasvatusajalle oli suurempi kuin kammioissa 30 vrk kasvaneilla mizunoilla. Kolmen kammion koko biomassan kuiva-ainepitoisuuden keskiarvo oli 10 %. Kuiva-ainepitoisuuksiin ovat vaikuttaneet monet tekijät, kuten kasvatusaika, olosuhteet sekä lehtien ja varren biomassojen suhde. Liitteen 4 kuvista c ja d voidaan havaita 40 vrk kasvaneista kasveista, että kuvan d mizunat ovat kasvattaneet huomattavasti enemmän vartta, joten lehtimassaa on suhteessa vähemmän, mikä näkyy myös kyseisen kasvatuserän korkeampana kuiva-ainepitoisuutena. Tulos on looginen, sillä kasvin lehdissä on oletettavasti suurempi kosteuspitoisuus kuin varressa. Gerovac ym. (2016) hydroponisessa viljelyssä kasvaneiden mizunoiden kuiva-ainepitoisuus oli noin 6–8 % ja Nicoletto ym. (2018) aquaponics-viljelyn mizunoiden kuiva-ainepitoisuus oli noin 10–12 %. Kyseisissä tutkimuksissa mizunoista kasvatettiin miniversoja 15 vrk kasvatusajalla (Gerovac ym. 2016) ja versoja 32 vrk kasvatusajalla (Nicoletto ym. 2018) eikä erillisiä esikasvatuksia ollut, joten kasvatusajat olivat lähimpänä tämän kokeen 10 ja 20 vrk kasvatuseriä. Tämän tutkimuksen mizunoiden kuiva-ainepitoisuudet olivat samaa suuruusluokkaa kuin Nicoletto ym. (2018) määrittämät pitoisuudet.

Kasvien ravinteiden sitomiseen ja ravinnepitoisuuksiin vaikuttavat monet tekijät, kuten saatavilla olevat ravinteet, kasvatusaika ja valon intensiteetti (Konieczynski ja Wesolowski 2007, Gerovac ym. 2016). Mizunoiden ravinnepitoisuudet sekä typen että fosforin osalta olivat selvästi suuremmat 30 vrk kuin 40 vrk kasvatuserän kasveissa. Todennäköisin selittävä tekijä tälle on eripituinen kasvatusaika. 40 vrk kasvaneet mizunat kasvoivat hyvin pitkiksi ja varren biomassaa oli suhteessa enemmän kuin 30 vrk kasvaneilla mizunoilla, jotka olivat kasvultaan matalia ja lehteviä. Ravinteita sitoutuu siis mahdollisesti enemmän mizunoiden lehtiin kuin varteen.

Mizunoiden kahden kasvatuserän keskiarvot olivat typelle 3,77 % ja fosforille 0,45 %. Nämä pitoisuudet ovat samaa suuruusluokkaa kuin Gerovac ym. (2016) PAR 210-tasolla (lähimpänä tämän kokeen PAR-arvoja) kasvaneiden mizunoiden ravinnepitoisuuksien keskiarvot, jotka olivat

typelle 3,0 % ja fosforille 0,73 %. Vertailua tehdessä täytyy huomioida, että Gerovac ym. (2016) kasvattivat miniversoja, joten kasvatusaika oli huomattavasti lyhyempi kuin tässä kokeessa. 30 vrk kasvaneiden kontrolli-mizunoiden ravinnepitoisuudet erosivat typen osalta huomattavasti kammioissa 30 vrk kasvaneisiin kasveihin verrattuna, sillä typpipitoisuus oli yli kaksinkertainen kammioissa kasvaneissa mizunoissa. Fosforipitoisuudessa ei ollut juurikaan eroa kontrolli-mizunoiden ja kammioiden kontrolli-mizunoiden välillä. Kontrolli-kontrolli-mizunoiden biomassakasvu oli huomattavasti suurempaa kuin kokeen mizunoiden, joten myös lehti-varsisuhteessa on voinut olla eroja. Kontrollikasveilla oli mahdollisesti enemmän fosforia saatavilla suhteessa typpeen, mikä voi selittää eroa ravinteiden kertymisessä. Myös muut ravinteet voivat vaikuttaa kasvien typen ja fosforin ottoon. Nokkosten 40 vrk kokoomanäytteen typpipitoisuus oli 3,43 % ja fosforipitoisuus oli 0,50 %. Nokkosista tehtiin vain yksi ravinneanalyysi, joten pitoisuuksia ei voida verrata nuorempiin kasveihin. Konieczynski ja Wesolowski (2007) mukaan luonnosta neljältä eri kasvupaikalta kerättyjen nokkosten lehtien ravinnepitoisuuksien keskiarvot olivat typelle 1,36 % ja fosforille 0,58 %. Kyseisessä tutkimuksessa analysoitiin luonnossa kasvaneiden nokkosten ravinnepitoisuuksia ja pitoisuudet määritettiin ainoastaan nokkosen lehdille eikä koko kasville kuten tässä kokeessa. Tämän kokeen mizunoihin ja nokkosiin kertyi enemmän typpeä ja vähemmän fosforia kuin Gerovac ym. (2016) ja Konieczynski ja Wesolowski (2007) tutkimusten kasveihin.

Kasveista analysoitujen ravinnepitoisuuksien perusteella arvioitiin ravinteiden poistumista kokeen aikana kasvaneiden mizuna- ja nokkosbiomassojen mukana. Typen ja fosforin sitoutumisessa ei ollut suurta eroa kasvilajien välillä, sillä mizunabiomassan arvioitiin poistavan 5,7 g typpeä ja 0,60 g fosforia ja nokkosbiomassan 5,0 g typpeä ja 0,73 g fosforia (luvut ovat kammioiden keskiarvoja).

Koska ravinneanalyysejä ei tehty kaikista kasvatuseristä, kasvien kokonaisbiomassojen tarkkoja ravinnepitoisuuksia ei tiedetä. Mizunoiden osalta laskettiin kahden kasvatuserän ravinnepitoisuuksista keskiarvot, joiden perusteella arvioitiin biomassaan sitoutuneita ravinteita.

Arvioinnissa ei huomioitu 40 vrk erän isompaa biomassaa, jonka takia koko mizunabiomassan poistamat ravinnemäärät ovat voineet olla pienempiä kuin mitä arvioitiin. Nokkosten osalta biomassaan sitoutuneita ravinteita arvioitiin vain 40 vrk kasvatuserän ravinneanalyysin perusteella.

Nuorempien nokkosten ravinnepitoisuudet ovat voineet olla suuremmat kuten havaittiin

nuoremmilla mizunoilla olevan, jolloin koko kasvibiomassaan sitoutuneet ravinnemäärät olisivat mahdollisesti myös suurempia.

Tässä tutkimuksessa nokkoskammioihin kalanrehuna lisätyistä ravinteista arvioitiin poistuvan kasvibiomassan mukana typestä keskimäärin 23,8 % ja fosforista 30,4 %. Useiden aquaponics-tutkimusten perusteella kasvibiomassaan sitoutuu syötetyn kalanrehun typestä 7–37 % ja fosforista 11–29,4 % (Taulukko 1). Tämän kokeen tulokset olivat samansuuntaisia kuin muissa tutkimuksissa, mutta fosforin osalta saatu tulos oli hieman suurempi. On kuitenkin huomioitava, että typen sitoutumista kasveihin oli määritetty viidessä tutkimuksessa ja fosforin sitoutumista vain kahdessa tutkimuksessa. Vertailua ei voida tehdä rehun ravinteiden sitoutumisesta kasveihin mizunan ja nokkosen välillä, sillä mizunakammioihin jouduttiin tekemään vesien vaihtoja ja ravinnelisäyksiä, joilla pyrittiin parantamaan vedenlaatua ja kasvien ravinteiden saantia. Tulosten luotettavuuteen vaikuttaa etenkin epävarmuus koko nokkosbiomassan ravinnepitoisuuksista, sillä ravinnepitoisuudet analysoitiin vain yhdestä kasvatuserästä. Tulosten luotettavuuteen on voinut vaikuttaa myös kokeen alun ravinnelisäykset ja nokkoskammioiden osittaiset vesienvaihdot kokeen alkupuolella, joita ei huomioitu tulosten laskennassa. Lisäksi on huomioitava, että juuribiomassaa ja siihen sitoutuneita ravinteita ei arvioitu tässä kokeessa.

Tämän kokeen kasvatusajoista paras on 30 vrk, sillä 20 vrk aikana kasvien kasvu oli hyvin vähäistä, joten kasvit olivat hyvin pieniä ja 40 vrk kasvatusajan lopussa kasvit olivat kukintavaiheessa ja niin isokokoisia, että niiden käsittely oli hankalaa. Molemmat kasvit kukkivat 40 vrk kasvatusajan lopussa ja osa nokkosista aloitti kukinnan jo 30 vrk kasvatusajan lopussa (liite 4 kuvat b–d ja k–p).

Kasvien käyttö ihmisravinnoksi on myös parempi nuoremmilla kasveilla, jotka eivät ole vielä kukintavaiheessa. Mizunan osalta havaittiin, että 30 vrk kasvaneiden kasvien ravinnepitoisuudet olivat suuremmat kuin 40 vrk kasvien, joten 30 vrk kasvatusaika on parempi myös ravinteiden sitoutumisen kannalta. Optimaalisilla ravinnepitoisuuksilla mizunoiden ja nokkosten kasvu voi olla parempaa kuin tässä kokeessa, joten kasvuajaksi voi riittää myös alle 30 vrk.