硝化サイクルを立ち上げるための方法を教えます

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アクアポニックスを始めたいと思っている人

「水槽に魚を入れてもすぐに死んでしまった」
「硝化菌を増殖させるための方法を知りたい」
「アクアポニックスをこれから始めたい」

アクアポニックスでは、微生物の働きによってアンモニアを分解し、植物の栄養素を作り出します。
しかし、この微生物は初めから十分な量がいるわけではありません。そこで、水中の微生物を増殖させ、循環できるようにする必要があります。
特にこの時期は、水質が悪化しやすく、せっかく水槽に入れた魚が死んでしまうなんてことも起こるため、初心者の方にとっては最初の難関になります。

このブログでは、硝化サイクルについての仕組みから、安全に立ち上げる方法について説明します。

✅ 本記事の内容
  1. 硝化サイクルとは
  2. 硝化サイクルが立ち上がるまで
  3. 硝化サイクルを立ち上げる方法
  4. まとめ

1.硝化サイクルとは

硝化サイクルは、アクアリウムやアクアポニックスシステムなどの閉じた水環境において非常に重要な生物化学的過程になります。
このサイクルがあることによって、水槽内で発生したアンモニアという有害な物質を安全な物質に分解することができます。

実は、この硝化サイクルは二段階のプロセスで構成されています。

①アンモニアの酸化
最初の段階では、特定の種類の細菌がアンモニア(NH3)を亜硝酸(NO2^-)に変換します。
アンモニアは、魚の排泄物や腐敗した餌などから発生し、魚にとっては非常に有毒です。
また、高濃度では植物にとっても中毒症状を起こすことがあります。

②亜硝酸の酸化:
次に、①で活躍した細菌とは別の細菌群が亜硝酸をさらに硝酸(NO3^-)に変換します。
亜硝酸もまた魚にとって有害な物質ですが、硝酸は比較的無害であり、植物にとっては優れた栄養源となります。

アクアポニックスでは、この硝酸塩を植物が肥料として吸収し、野菜が生育していくという仕組みです。

アクアポニックスの中における硝化サイクル

2.硝化サイクルが立ち上がるまで

・硝化サイクルが立ち上がるまでの経緯

①アクアポニックスシステムを設置する
システムが新しく設置された直後は、有害なアンモニアと亜硝酸塩を分解するための細菌はほとんどいません。

②アンモニアが発生
水槽に投入した魚の排泄物から、システム内にアンモニアが発生していきます。
アンモニアのレベルが上昇すると、アンモニアを食べる細菌(ニトロソモナス)の成長が促されます。

③亜硝酸塩の増加
ニトロソモナスがアンモニアを亜硝酸塩に変換し始めます。
しかし、この段階では亜硝酸塩を処理する細菌(ニトロバクター)はまだ充分に増殖していません。
亜硝酸塩のレベルが一時的に上昇しますが、これも魚にとっては有毒です。

④硝酸塩の生成と硝化サイクルの完成
ニトロバクターが増殖すると、亜硝酸塩が硝酸塩への分解がはじまります。
その後、ニトロバクターが十分に増殖すると、アンモニアと亜硝酸塩のレベルが低下し、硝酸塩のレベルが安定していきます。

「有毒物質(アンモニア、亜硝酸)の発生量<微生物による分解量」の状態ができると、水質は安定し、魚や植物にとって安全な環境となります。

硝化サイクルが立ち上がるまでのイメージ

・硝化サイクルの立ち上げに必要な期間

硝化サイクルが立ち上がるには、3週間~10週間ほどが目安となります。
これは、システム内で硝化菌が成長するためには様々な環境的な要因が関わるためです。
主な理由としては、

  1. 水温
  2. pH値
  3. 酸素濃度
  4. アンモニアや亜硝酸の濃度

などが挙げられます。
すでに稼働しているアクアポニックスシステムがある場合は、そのシステムに漬け込んだろ材を新しいシステムに移すことによって、種菌として作用し、立ち上げまでの期間を短縮することもできます。

3.硝化サイクルを立ち上げる方法

・用意するものと方法

用意するもの
  • アクアポニックスシステム
  • 魚(丈夫な金魚・鯉・ティラピアがおすすめ)
  • 魚のエサ
  • エアレーション(ぶくぶく)
  • ポンプ
立ち上げの方法
①ポンプを稼働して水を循環させた状態を維持する
②システムに魚を投入する。(1~2分で食べきれる量にする)
③毎日魚にエサを少しずつ与える。
④毎日アンモニア、亜硝酸塩、硝酸塩濃度をチェックする。
※アンモニア濃度が2mg/L、または亜硝酸塩が3mg/Lを超えたら一時餌やりストップ
⑤アンモニアと亜硝酸塩濃度が0に近くなり、硝酸塩の発生を確認できれば、循環が立ち上がっている証拠です。これ以降は追加の魚を投入し、植物を植え付けてOKです。

システムを組み立てて、早く魚や野菜を育てたいという気持ちは分かります。
ただ、急激な水質悪化を招かないためにも、最初は魚の匹数も給餌量も抑えながら始めることが大切です。

水質検査で用いるAPI試薬
API試薬ではpH、アンモニア、亜硝酸、硝酸塩が計測可能

4.まとめ

アクアポニックスは野菜と魚に注目がされがちですが、実はその間をつなぐ重要な役割を果たすのが微生物です。
この微生物の働きを理解することで、それぞれのバランスを維持できるようになります。
硝化サイクルが立ち上がるまではナイーブな時期になりますが、一度立ち上がれば、その後はそれほど水質悪化を心配することはなくなってきます。
この記事の内容を参考に、アクアポニックスに挑戦してみてください。

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