Date of Award

6-2023

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Horticulture

Department

Integrative Agriculture

First Advisor

Abdul Jaleel

Second Advisor

Mohammed Alyafei

Abstract

The production of leafy green vegetables through aquaponics is established worldwide, but the production of herbs which are used in day-to-day life in the United Arab Emirates is not yet explored in this system in terms of production efficiency, water usage and the nutrient parameters. In the current study, basil (Ocimum basilicum L.) and coriander (Coriandrum sativum L.), the two commonly used herbs, were grown in a traditional aquaponics system using tilapia fish and catfish effluent water (soil-less agriculture) and an irrigation-based greenhouse cultivation system (soil cultivation). The study's major goal is to evaluate several growth techniques for these herbs and choose the most effective one. The growth metrics of the plants, the nutrient makeup of the plants and the aquaponics water, and the antioxidant levels of the herbs were all examined at the end of the experiment. In terms of morphological data, the aquaponics method for growing basil and coriander was clearly superior compared to the soil-based approach. The findings indicate that in a soil-less (aquaponic) system, the growth parameters for both herbs, including plant height, root length, number of leaves, and fresh and dry weights, were significantly higher when compared to the conventional soil system. The substantial improvement may have been the way the plants used the nutrients in the aquaponics fish effluent water. The fish performance also showed significant enhancement under aquaponic set up, in terms of growth and survival rate. This study helps to provide convincing proof that a sustainable aquaponics system is superior to other conventional methods of food production. The study also found that plants from both systems had significantly higher levels of nutrients, although the antioxidant activity in both herbs was higher in the aquaponic system. Additionally, the water use efficiency of the aquaponics system was much higher than the conventional system, with water savings of over 90%. These results provide definitive evidence and standardization to support the efficiency of sustainable aquaponics systems over other conventional food production methods, particularly in desert countries like the United Arab Emirates. The use of an aquaponic system for these commonly cultivated herbs showed improved growth and resource efficiency, thus establishing its viability as a sustainable and efficient method of food production in arid regions.

Arabic Abstract

إن إنتاج الخضروات ذات الأوراق الخضراء عبر نظام الأكوابونيكس قد تأسس على نطاق عالمي، ولكن إنتاج الأعشاب التي تستخدم في الحياة اليومية في دولة الإمارات العربية المتحدة لم يتم استكشافه بعد في هذا النظام من حيث كفاءة الإنتاج واستخدام المياه ومعايير التغذية. في الدراسة الحالية، تم زراعة الريحان Ocimum basilicum L. والكزبرة Coriandrum sativum L.، وهما من الأعشاب الشائعة الاستخدام، في نظام الأكوابونيكس التقليدي باستخدام مياه نفايات أسماك البلطي والسمك القطة (الزراعة بدون تربة) ونظام زراعة البيوت الزراعية بالري (الزراعة في التربة). الهدف الرئيسي للدراسة هو تقييم عدة تقنيات نمو لهذه الأعشاب واختيار الأكثر فعالية. تم فحص معايير نمو النباتات وتكوين العناصر الغذائية في النباتات وفي ماء الأكوابونيكس ومستويات الأكسدة في الأعشاب جميعها في نهاية التجربة. من حيث البيانات المورفولوجية، كانت طريقة الأكوابونيكس لزراعة الريحان والكزبرة أفضل بوضوح مقارنة بالنهج المبني على التربة. تشير النتائج إلى أن معلمات النمو لكل من الأعشاب، بما في ذلك ارتفاع النبات، طول الجذر، عدد الأوراق، والوزن الطازج والجاف، كانت أعلى بشكل كبير عند استخدام نظام الأكوابونيكس بالمقارنة مع النظام التقليدي المعتمد على التربة. قد يكون التحسين الكبير ناجماً عن كيفية استخدام النباتات للعناصر الغذائية في مياه نفايات أسماك الأكوابونيكس. أظهر أداء الأسماك أيضاً تحسيناً كبيراً في إعداد الأكوابونيكس، من حيث النمو ومعدل البقاء على قيد الحياة. تساعد هذه الدراسة على تقديم دليل قاطع على أن نظام الأكوابونيكس المستدام يفوق بفاعلية الأساليب التقليدية الأخرى لإنتاج الغذاء. كما توصلت الدراسة إلى أن النباتات في كلا النظامين كانت تحتوي على مستويات أعلى بشكل ملحوظ من العناصر الغذائية، على الرغم من أن نشاط مضادات الأكسدة في الأعشاب كان أعلى في نظام الأكوابونيكس. بالإضافة إلى ذلك، كان كفاءة استخدام الماء في نظام الأكوابونيكس أعلى بكثير من النظام التقليدي، مما أدى إلى توفير المياه بنسبة تزيد عن 90%. تقدم هذه النتائج دليلا قاطعاً وتوحيداً لدعم فاعلية أنظمة الأكوابونيكس المستدامة على غيرها من أساليب إنتاج الغذاء التقليدية، خاصة في البلدان الصحراوية مثل دولة الإمارات العربية المتحدة. استخدام نظام الأكوابونيكس لهذه الأعشاب المزروعة بشكل شائع أظهر نموا محسناً وكفاءة موارد محسنة، مما يؤكد إمكانية استدامته كطريقة مستدامة وفعالة لإنتاج الغذاء في المناطق القاحلة.

Download

Included in

Agriculture Commons

COinS