common:navbar-cta
Scarica l'appBlogCaratteristichePrezziSupportoAccedi
EnglishEspañolعربىFrançaisPortuguêsItalianoहिन्दीKiswahili中文русский

Al momento i praticanti aquaponici che utilizzano un sistema accoppiato sono relativamente impotenti contro le malattie delle piante quando si verificano, specialmente nel caso di patogeni delle radici. Nessun pesticida né biopesticida è specificamente sviluppato per uso acquaponico (Rakocy 2007; Rakocy 2012; Somerville et al. 2014; Bittsanszky et al. 2015; Sirakov et al. 2016). In breve, i metodi curativi sono ancora carenti. Solo Somerville et al. (2014) elencano i composti inorganici che possono essere utilizzati contro i funghi in acquaponica. In ogni caso, è obbligatoria una diagnostica appropriata del patogeno (i) che causa la malattia al fine di identificare il (i) target (i) per le misure curative. Questa diagnosi richiede una buona esperienza in termini di capacità di osservazione, comprensione del ciclo patogeno vegetale e analisi della situazione. Tuttavia, in caso di sintomi generalisti (non specifici) e a seconda del grado di accuratezza necessario, è spesso necessario utilizzare tecniche di laboratorio per convalidare l'ipotesi rispetto all'agente causale (Lepoivre 2003). Postma et al. (2008) ha esaminato i diversi metodi per rilevare gli agenti patogeni vegetali nell'idroponica e sono stati identificati quattro gruppi:

  1. Osservazione macroscopica diretta e microscopica dell'agente patogeno

  2. Isolamento del patogeno

  3. Uso di metodi sierologici

  4. Uso di metodi molecolari

14.3.1 Metodi di protezione non biologici

Le buone pratiche agricole (GAP) per il controllo dei patogeni vegetali sono le varie azioni volte a limitare le malattie delle colture sia per la resa che per la qualità dei prodotti (FAO 2008). I GAP trasponibili all'acquaponica sono essenzialmente pratiche fisiche o di coltivazione non curative che possono essere suddivise in misure preventive e trattamento delle acque.

Misure preventive

Le misure preventive hanno due scopi distinti. Il primo è quello di evitare l'ingresso dell'inoculo patogeno nel sistema e il secondo è quello di limitare (i) l'infezione delle piante, (ii) lo sviluppo e (iii) la diffusione dell'agente patogeno durante il periodo di crescita. Le misure preventive volte ad evitare l'ingresso dell'inoculo iniziale nella serra sono, ad esempio, un periodo di riposo, un locale specifico per l'igiene, l'igiene dell'ambiente (ad es. rimozione di detriti vegetali e disinfezione della superficie), indumenti specifici, semi certificati, un locale specifico per la germinazione delle piante e fisico barriere (contro i vettori di insetti) (Stanghellini e Rasmussen 1994; Jarvis 1992; Albajes et al. 2002; Somerville et al. 2014; Parvatha Reddy 2016). Tra le pratiche più importanti utilizzate per il secondo tipo di misure preventive sono l'uso di varietà vegetali resistenti, la disinfezione degli strumenti, la prevenzione delle sollecitazioni abiotiche delle piante, la buona spaziatura delle piante, la prevenzione dello sviluppo delle alghe e la gestione delle condizioni ambientali. L'ultima misura, vale a dire la gestione delle condizioni ambientali, consiste nel controllare tutti i parametri delle serre al fine di evitare o limitare le malattie intervenendo nel loro ciclo biologico (ibid.). Generalmente, nelle strutture di serra su larga scala, vengono utilizzati software e algoritmi informatici per calcolare i parametri ottimali che consentono sia la produzione di impianti che il controllo delle malattie. I parametri misurati, tra gli altri, sono temperatura (dell'aria e della soluzione nutritiva), umidità, deficit di pressione del vapore, velocità del vento, probabilità di rugiada, umidità fogliare e ventilazione (ibid.). Il terapeuta agisce su questi parametri manipolando il riscaldamento, la ventilazione, l'ombreggiatura, il supplemento di luci, il raffreddamento e l'appannamento (ibid.).

Trattamento dell'acqua

I trattamenti fisici delle acque possono essere impiegati per controllare i potenziali agenti patogeni dell'acqua. Filtrazione (pori di dimensioni inferiori a 10 μm), trattamenti termici e UV sono tra i più efficaci per eliminare gli agenti patogeni senza effetti nocivi sulla salute dei pesci e delle piante (Ehret et al. 2001; Hong e Moorman 2005; Postma et al. 2008; Van Os 2009; Timmons ed Ebeling 2010). Queste tecniche consentono il controllo dei focolai di malattia diminuendo l'inoculo, la quantità di agenti patogeni e le loro fasi di proliferazione nel sistema di irrigazione (ibid.). La disinfezione fisica riduce gli agenti patogeni dell'acqua ad un certo livello a seconda dell'aggressività del trattamento. Generalmente, l'obiettivo della disinfezione termica e UV è la riduzione della popolazione iniziale di microrganismi del 90-99,9% (ibid.). La tecnica di filtrazione più utilizzata è la filtrazione lenta a causa della sua affidabilità e del suo basso costo. I substrati di filtrazione generalmente utilizzati sono sabbia, lana di roccia o pozzolana (ibid.). L'efficienza di filtrazione dipende essenzialmente dalla dimensione e dal flusso dei pori. Per essere efficace come trattamento di disinfezione, la filtrazione deve essere ottenuta con una dimensione dei pori inferiore a 10 μm e una portata di 100 l/msup2/sup/h, anche se parametri meno vincolanti mostrano prestazioni soddisfacenti (ibid.). La filtrazione lenta non elimina tutti gli agenti patogeni; oltre il 90% dei batteri aerobici totali rimane nell'effluente (ibid.). Tuttavia, permette una soppressione di detriti vegetali, alghe, piccole particelle e alcune malattie trasmesse dal suolo come Pythium e Phytophthora (l'efficienza dipende dal genere). I filtri lenti non agiscono solo con l'azione fisica, ma mostrano anche un'attività microbica soppressiva, grazie a microrganismi antagonisti, come discusso nella Sez. 14.2.3 (Hong e Moorman 2005; Postma et al. 2008; Van Os 2009; Vallance et al. 2010). Il trattamento termico è molto efficace contro i patogeni delle piante. Tuttavia richiede temperature che raggiungano 95 C per almeno 10 secondi per sopprimere tutti i tipi di agenti patogeni, inclusi i virus. Questa pratica consuma molta energia e impone il raffreddamento ad acqua (scambiatore di calore e serbatoio di transizione) prima della reiniezione dell'acqua trattata nel circuito di irrigazione. Inoltre, ha lo svantaggio di uccidere tutti i microrganismi compresi quelli benefici (Hong e Moorman 2005; Postma et al. 2008; Van Os 2009). L'ultima tecnica e probabilmente la più applicata è la disinfezione UV. Il 20,8% dei praticanti EU Aquaponics Hub la usano (Villarroel et al. 2016). La radiazione UV ha una lunghezza d'onda da 200 a 280 nm. Ha un effetto dannoso sui microrganismi da danno diretto del DNA. A seconda dell'agente patogeno e della turbolenza dell'acqua, la dose di energia varia tra 100 e 250 MJ/cmSUP2/SUP per essere efficace (Postma et al. 2008; Van Os 2009).

I trattamenti fisici delle acque eliminano la maggior parte degli agenti patogeni dall'acqua in entrata, ma non possono sradicare la malattia quando è già presente nel sistema. Il trattamento fisico delle acque non copre tutta l'acqua (in particolare la zona dell'acqua stagnante vicino alle radici), né il tessuto vegetale infetto. Ad esempio, i trattamenti UV spesso non riescono a sopprimere Pythium marciume radicale (Sutton et al. 2006). Tuttavia, se il trattamento fisico delle acque consente una riduzione dei patogeni vegetali, teoricamente, essi hanno anche un effetto sui microrganismi non patogeni potenzialmente agiscono sulla soppressione delle malattie. In realtà, i trattamenti termici e UV creano un vuoto microbiologico, mentre la filtrazione lenta produce uno spostamento nella composizione dei microbiota degli effluenti con conseguente maggiore capacità di soppressione delle malattie (Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010). Nonostante il fatto che i raggi UV e il trattamento termico in idroponica eliminino oltre il 90% dei microrganismi nell'acqua di ricircolo, non è stata osservata alcuna diminuzione della soppressione della malattia. Ciò è dovuto probabilmente a una quantità troppo bassa di acqua trattata e a una ri-contaminazione dell'acqua dopo il contatto con il sistema di irrigazione, le radici e i mezzi vegetali (ibid.).

Il trattamento delle acque acquaponiche mediante sostanze chimiche è limitato in applicazione continua. L'ozonizzazione è una tecnica utilizzata nell'acquacoltura ricircolata e nell'idroponica. Il trattamento con ozono ha il vantaggio di eliminare tutti gli agenti patogeni inclusi i virus in determinate condizioni e di essere rapidamente decomposto in ossigeno (Hong and Moorman 2005; Van Os 2009; Timmons ed Ebeling 2010; Gonçalves e Gagnon 2011). Tuttavia ha diversi svantaggi. L'introduzione di ozono nell'acqua grezza può produrre sottoprodotti ossidanti e una notevole quantità di ossidanti residui (ad esempio composti bromurati e anioni alossici tossici per i pesci) che devono essere rimossi, ad esempio, prima di tornare alla parte di pesce (esaminata da Gonçalves e Gagnon 2011). Inoltre, il trattamento con ozono è costoso, è irritante per le mucose in caso di esposizione umana, ha bisogno di periodi di contatto da 1 a 30 minuti con un intervallo di concentrazione di 0,1—2,0 mg/L, ha bisogno di una coppa temporale per ridurre completamente da Osub3/sub a Osub2/sub e può ossidare gli elementi presenti nella soluzione nutritiva , come i chelati di ferro, e quindi li rende indisponibili per le piante (Hong e Moorman 2005; Van Os 2009; Timmons ed Ebeling 2010; Gonçalves e Gagnon 2011).

14.3.2 Metodi biologici di protezione

Nell'idroponica, numerosi articoli scientifici esaminano l'uso di microrganismi antagonisti (cioè in grado di inibire altri organismi) per controllare gli agenti patogeni delle piante, ma finora non sono state effettuate ricerche per il loro uso in acquaponica. Il modo di azione di questi microrganismi antagonisti è secondo Campbell (1989)), Whipps (2001) e Narayanasamy (2013) raggruppati in:

  1. Concorso per sostanze nutritive e nicchie

  2. Parassitismo

  3. Antibiosi

  4. Induzione della resistenza alle malattie nelle piante

Gli esperimenti che introducono microrganismi nei sistemi aquaponici si sono concentrati sull'aumento della nitrificazione mediante aggiunta di batteri nitrificanti (Zou et al. 2016) o sull'uso di promotori della crescita vegetale (PGPR) come Azospirillum brasilense e Bacillus spp. per aumentare le prestazioni delle piante (Mangmang et al. 2014; Mangmang et al. 2015a; Mangmang et al. 2015b; Mangmang et al. 2015c; da Silva Cerozi e Fitzsimmons 2016; Bartelme et al. 2018). Ora è urgente lavorare sugli agenti di biocontrollo (BCA) contro gli agenti patogeni vegetali in acquaponica per quanto riguarda l'uso limitato di trattamenti curativi sintetici, l'alto valore della coltura e l'aumento dei sistemi aquaponici nel mondo. I BCA sono definiti, in questo contesto, come virus, batteri e funghi che esercitano effetti antagonistici sui patogeni vegetali (Campbell 1989; Narayanasamy 2013).

Generalmente, l'introduzione di un BCA è considerata più semplice nei sistemi privi di suolo. Infatti, l'ambiente delle radici idroponiche è più accessibile che nel suolo e anche il microbiota del substrato è sbilanciato a causa di un vuoto biologico. Inoltre, le condizioni ambientali della serra possono essere manipolate per soddisfare le esigenze di crescita del BCA. Teoricamente tutte queste caratteristiche consentono una migliore introduzione, creazione e interazione del BCA con le piante in idroponica rispetto al suolo (Paulitz e Bélanger 2001; Postma et al. 2009; Vallance et al. 2010). Tuttavia, in pratica, l'efficacia dell'inoculazione di BCA per controllare gli agenti patogeni delle radici può essere altamente variabile nei sistemi privi di suolo (Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010; Montagne et al. 2017). Una spiegazione è che la selezione del BCA si basa su test in vitro che non rappresentano condizioni reali e successivamente un debole adattamento di questi microrganismi all'ambiente acquatico utilizzato in idroponica o acquaponica (Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010). Per controllare gli agenti patogeni delle piante e, più in particolare, i responsabili dei marciumi radicali, è necessario selezionare e identificare i microrganismi coinvolti nei sistemi acquatici che mostrano un'attività soppressiva contro gli agenti patogeni vegetali. Nella coltura priva di suolo, diversi microrganismi antagonisti possono essere raccolti a causa del loro ciclo biologico simile ai patogeni delle radici o della loro capacità di crescere in condizioni acquose. Questo è il caso delle specie e dei batteri non patogeni Pythium e Fusarium, dove Pseudomonas, Bacillus e Lysobacter sono i generi più rappresentati in letteratura (Paulitz e Bélanger 2001; Khan et al. 2003; Chatterton et al. 2004; Folman et al. 2004; Sutton et al. 2006; Liu et al.; Postma et al. 2008; Postma et al. 2009; Vallance et al. 2010; Sopher e Sutton 2011; Hultberg et al. 2011; Lee e Lee 2015; Martin e Loper 1999; Moruzzi et al. 2017; Thongkamngam e Jaenaksorn 2017). È stata inoltre studiata l'aggiunta diretta di alcuni metaboliti microbici come i biotensioattivi (Stanghellini e Miller 1997; Nielsen et al. 2006; Nielsen et al. 2006). Sebbene alcuni microrganismi siano efficienti nel controllare gli agenti patogeni delle radici, ci sono altri problemi che devono essere superati per produrre un biopesticida. Le sfide principali sono determinare i mezzi di inoculazione, la densità dell'inoculo, la formulazione del prodotto (Montagne et al. 2017), il metodo per la produzione di quantità sufficiente a basso costo e lo stoccaggio del prodotto formulato. Anche gli studi ecotossicologici sui pesci e sui microrganismi benefici viventi nel sistema sono un punto importante. Un'altra possibilità che potrebbe essere sfruttata è l'uso di un complesso di agenti antagonisti, come osservato nelle tecniche soppressive del suolo (Spadaro e Gullino 2005; Vallance et al. 2010). Infatti, i microrganismi possono lavorare in sinergia o con modalità d'azione complementari (ibid.). L'aggiunta di modifiche potrebbe anche migliorare il potenziale di BCA agendo come prebiotici (cfr. Sez. 14.4).


Aquaponics Food Production Systems

Loading...

Rimani aggiornato sulle ultime tecnologie Aquaponic

Azienda

  • Il nostro team
  • Comunità
  • Stampa
  • Blog
  • Programma referral
  • Informativa sulla privacy
  • Termini di servizio

Copyright © 2019 Aquaponics AI. Tutti i diritti riservati.