Nước giống như mạch máu của hệ thống Aquaponics cung cấp dinh dưỡng cho thực vật và ôxy cho cá. 

1.PHẠM VI HOẠT ĐỘNG CỦA MỖI SINH VẬT

        Aquaponics cân bằng hệ sinh thái của ba nhóm sinh vật: cá, thực vật và vi khuẩn. Mỗi sinh vật có một mức chịu đựng riêng, nhưng trong hệ thống cần có sự thỏa hiệp do đó một số sinh vật sẽ không hoạt động ở mức tối ưu của chúng. Nhiệt độ thích hợp cho Aquaponics là 18-30°C.
 

                   
 
2.NĂM THÔNG TIN CHẤT LƯỢNG NƯỚC QUAN TRỌNG NHẤT

2.1.Oxy

       Oxy là thành phần cần thiết cho cả thực vật, cá và vi khuẩn. Mức độ ôxy hòa tan (DO) được đo bằng mg/lít. Cá có thể chết trong vòng vài giờ nếu DO quá thấp.

       Mức DO tối ưu cho sinh vật phát triển là 5-8mg/lít. Một số loài cá như cá chép, cá rô phi,… có thể chịu được từ 2-3mg/lít, nhưng sẽ an toàn hơn khi có mức DO cao.

       Khi nhiệt độ nước tăng thì DO giảm. Nước ấm giữ ít oxy hơn nước lạnh. Vì vậy, nên tăng cường thông khí nếu thời tiết quá nóng.

2.2.Tầm quan trọng của pH

      Độ pH của nước có tác động lớn đến tất cả các khía cạnh của Aquaponics:    

      – Đối với thực vật, độ pH kiểm soát sự hấp thụ vi chất và các chất dinh dưỡng đa lượng. Ở pH 6.0-6.5 tất cả các chất dinh dưỡng đều có thể hấp thụ nhưng ngoài phạm vi này thì ngược lại. Độ pH 7.5 có thể dẫn đến thiếu hụt sắt, photpho và mangan. 

      – Vi khuẩn nitrat hóa gặp khó khăn khi dưới pH 6, khả năng biến đổi ammonia thành nitrate giảm khi pH có tính axit. Điều này có thể làm giảm quá trình lọc sinh học và kết quả là nồng độ amoniac tăng, dẫn đến hệ thống không cân bằng.

       – Mỗi loài cá đều có một dải chịu đựng pH khác nhau, nhưng hầu hết cá trong Aquaponics có mức pH phù hợp từ 6,0-8,5. Độ pH ảnh hưởng đến độc tính của amoniac lên cá, pH càng cao thì độc tính amoniac càng mạnh. 

       Tóm lại, độ pH lý tưởng trong Aquaponics là từ 6-7. Phạm vi này sẽ giữ cho vi khuẩn hoạt động ở công suất cao đồng thời cho phép cây trồng tiếp cận đầy đủ các vi chất và vi lượng cần thiết. 

      Có nhiều quá trình sinh học và hóa học diễn ra trong một hệ thống Aquaponics ảnh hưởng đến độ pH của nước bao gồm: quá trình nitrat hóa, mật độ thả cá và thực vật phù du:

-Quá trình nitrat hóa:

       Quá trình nitrat hóa của vi khuẩn làm giảm độ pH của hệ thống. Vi khuẩn tự giải phóng các ion hydro trong quá trình chuyển amoniac thành nitrat. Theo thời gian, hệ thống Aquaponics dần trở nên có tính axit hơn chủ yếu là do hoạt động vi khuẩn này.

-Mật độ cá:

       Cá hô hấp giải phóng CO2 trong nước. Carbon dioxide(CO2) chuyển đổi thành axit cacbonic (H2CO3) khi tiếp xúc với nước. Mật độ thả cá càng cao và cá hoạt động càng mạnh thì giải phóng CO2 càng nhiều, do đó sẽ làm giảm pH.

-Thực vật phù du:

        Sự quang hợp của các sinh vật phù du, tảo và các loài thực vật thủy sinh sẽ loại bỏ carbon dioxide ra khỏi nước và làm tăng độ pH. Đến tối pH giảm khi cây hô hấp và giải phóng axit cacbonic. Trong hệ thống Aquaponics, lượng thực vật phù du thường thấp ảnh hưởng đến độ pH không đáng kể.

2.3.Nhiệt độ

      Nhiệt độ ảnh hưởng đến lượng ôxy hòa tan như độc tính của amoniac. Ngoài ra, nhiệt độ cao có thể hạn chế sự hấp thụ canxi trong thực vật. 
        Tốt nhất nên chọn cây trồng và cá đã thích nghi với khí hậu địa phương. Tuy nhiên cũng có những kỹ thuật có thể giảm thiểu chênh lệch nhiệt độ và kéo dài mùa vụ trồng như che chắn tất cả các bể cá, rau và bộ lọc vi sinh. Hoặc làm nhà kính, sử dụng máy nước nóng năng lượng mặt trời để tăng nhiệt độ khi thấp hơn 15°C.

2.4.Nitơ: amoniac, nitrit, nitrat

       Nitơ đi vào hệ thống Aquaponics từ thức ăn cho cá. Một phần được cá sử dụng để tăng trưởng và phần còn lại được thải ra. Chất thải này hầu hết ở dạng amoniac (NH3) sau đó được nitrat hóa bởi vi khuẩn chuyển thành nitrit (NO2-) và nitrate (NO3-). Amoniac và nitrit có độ độc gấp xấp xỉ 100 lần so với nitrat. Nồng độ ammonia và nitrit phải ở mức gần bằng không hoặc tối đa là 0,25-1,0 mg/lít.

-Tác động của nồng độ amoniac cao:

       Amoniac là chất độc đối với cá. Cá rô phi và cá chép có thể thấy các triệu chứng ngộ độc từ mức 1.0mg/lít, nếu kéo dài sẽ gây ảnh hưởng cho hệ thần kinh trung ương và mang cá dẫn đến mất cân bằng, suy hô hấp và co giật. Triệu chứng tổn thương của mang là màu da đỏ và viêm trên mang, hạn chế hoạt động của các quá trình sinh lý khác, dẫn đến hệ thống miễn dịch bị ức chế và chết.

       Các triệu chứng khác bao gồm các vệt đỏ trên cơ thể, lờ phờ và thở hổn hển trên mặt nước. Ở nồng độ amoniac cao hơn ảnh hưởng ngay lập tức và cá có thể chết rất nhanh. Tuy nhiên, mức độ thấp trong một thời gian dài vẫn có thể dẫn đến căng thẳng và tăng tỷ lệ mắc bệnh.

        Hoạt động của vi khuẩn nitrat hóa giảm đáng kể khi nồng độ amoniac quá cao. Ở mức cao hơn 4mg/lít nó sẽ ức chế, vi khuẩn chết và amoniac tăng lên nhiều hơn.

-Tác động của nitrit:

       Nitrit là chất độc cho cá tương tự như amoniac. Vấn đề có thể nảy sinh với nồng độ từ 0,25 mg/lít. Mức NO2- cao dẫn đến chết cá nhanh chóng, mức độ thấp trong một thời gian dài cá có thể bị căng thẳng, bệnh tật và chết.

       Nitrit ngăn quá trình vận chuyển oxy trong máu. Triệu chứng tương tự như ngộ độc amoniac, như thở hổn hển ngay cả khi nồng độ ôxy hòa tan cao.

-Tác động của nitrat:

       Nitrat ít độc hơn các dạng nitơ khác. Đây là dạng nitơ dễ hấp thụ nhất với thực vật. Cá có thể chịu được mức độ lên đến 300mg/lít-400 mg/lít. Tuy nhiên, mức cao hơn 250mg/lít không tốt thực vật, dẫn đến tăng trưởng quá mức và tích tụ nitrat trong lá, gây nguy hiểm cho sức khoẻ con người. Chỉ nên giữ nitrat ở mức 5-150mg/lít.

2.5.Độ cứng của nước

-Độ cứng tổng (GH):

       GH chủ yếu là tổng lượng ion canxi (Ca²⁺) và magiê (Mg²⁺) có trong nước. Cả hai ion Ca²⁺ và Mg²⁺ đều là những chất dinh dưỡng thiết yếu của thực vật. Canxi trong nước có thể ngăn ngừa cá mất đi các loại muối và làm cho cá khoẻ mạnh hơn.

-Độ cứng cacbonat(KH):

        Độ cứng cacbonat là tổng lượng cacbonat (CO32-) và hydro cacbonat (HCO^3-) hoà tan trong nước. Được đo bằng miligam CaCO₃ trên lít. Mức KH được coi là cao ở mức 121-180mg/lít.

-Tóm tắt về độ cứng

       Mức tối ưu cho cả hai dạng độ cứng là khoảng 60-140mg/lít. Nhưng điều quan trọng là nước bổ sung cho Aquaponics phải có nồng độ KH thích hợp nhằm trung hòa axit nitric trong quá trình nitrat hóa.