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Atualmente, os praticantes aquapônicos que operam um sistema acoplado são relativamente indefesos contra doenças vegetais quando ocorrem, especialmente no caso de patógenos radiculares. Nenhum pesticida nem biopesticida é desenvolvido especificamente para uso aquapônico (Rakocy 2007; Rakocy 2012; Somerville et al. 2014; Bittsanszky et al. 2015; Sirakov et al. 2016). Em resumo, os métodos curativos ainda estão faltando. Somente Somerville et al. (2014) listam os compostos inorgânicos que podem ser usados contra fungos em aquaponia. Em qualquer caso, é obrigatório um diagnóstico adequado do (s) patógeno (s) causador (s) da doença, a fim de identificar o (s) alvo (s) para medidas curativas. Este diagnóstico requer uma boa experiência em termos de capacidade de observação, compreensão do ciclo do patógeno vegetal e análise da situação. No entanto, no caso de sintomas generalistas (não específicos) e dependendo do grau de precisão necessário, muitas vezes é necessário utilizar técnicas laboratoriais para validar a hipótese em relação ao agente causal (Lepoivre 2003). Postma et al. (2008) revisaram os diferentes métodos de detecção de patógenos vegetais em hidroponia e foram identificados quatro grupos:

  1. Observação macroscópica e microscópica direta do patógeno

  2. Isolamento do patógeno

  3. Uso de métodos sorológicos

  4. Utilização de métodos moleculares

14.3.1 Métodos não biológicos de proteção

As Boas Práticas Agrícolas (GAP) para o controle de patógenos vegetais são as diversas ações que visam limitar as doenças das culturas tanto para a produtividade quanto para a qualidade dos produtos (FAO 2008). GAP transponíveis para aquapônica são essencialmente práticas físicas ou de cultivo não curativas que podem ser divididas em medidas preventivas e tratamento de água.

Medidas preventivas

As medidas preventivas têm dois propósitos distintos. O primeiro é evitar a entrada do inóculo do patógeno no sistema e o segundo é limitar (i) a infecção das plantas, (ii) o desenvolvimento e (iii) a propagação do patógeno durante o período de crescimento. As medidas preventivas destinadas a evitar a entrada do inóculo inicial na estufa são, por exemplo, um período de pousio, uma sala específica para saneamento, saneamento local (por exemplo, remoção de detritos vegetais e desinfecção superficial), vestuário específico, sementes certificadas, um espaço específico para a germinação de plantas e barreiras (contra insetos vetores) (Stanghellini e Rasmussen 1994; Jarvis 1992; Albajes et al. 2002; Somerville et al. 2014; Parvatha Reddy 2016). Entre as práticas mais importantes utilizadas para o segundo tipo de medidas preventivas estão o uso de variedades vegetais resistentes, a desinfecção de ferramentas, a prevenção de tensões abióticas vegetais, o bom espaçamento das plantas, a prevenção do desenvolvimento de algas e o manejo das condições ambientais. A última medida, ou seja, a gestão das condições ambientais, significa controlar todos os parâmetros do efeito estufa, a fim de evitar ou limitar as doenças através da intervenção no seu ciclo biológico (ibid.). Geralmente, em estruturas de efeito estufa de grande escala, software de computador e algoritmos são usados para calcular os parâmetros ideais que permitem tanto a produção de plantas quanto o controle de doenças. Os parâmetros medidos, entre outros, são temperatura (do ar e da solução nutritiva), umidade, déficit de pressão de vapor, velocidade do vento, probabilidade de orvalho, umidade das folhas e ventilação (ibid.). O praticante atua sobre esses parâmetros manipulando o aquecimento, a ventilação, o sombreamento, o suplemento de luzes, o resfriamento e o nevoeiro (ibid.).

Tratamento de água

Tratamentos físicos de água podem ser utilizados para controlar potenciais patógenos hídricos. A filtração (poros inferiores a 10 μm), os tratamentos térmicos e UV estão entre os mais eficazes para eliminar agentes patogénicos sem efeitos nocivos para a saúde dos peixes e das plantas (Ehret et al. 2001; Hong and Moorman 2005; Postma et al. 2008; Van Os 2009; Timmons e Ebeling 2010). Essas técnicas permitem o controle de surtos de doenças diminuindo o inóculo, a quantidade de patógenos e seus estágios de proliferação no sistema de irrigação (ibid.). A desinfecção física diminui os patógenos da água para um certo nível, dependendo da agressividade do tratamento. Geralmente, o alvo da desinfecção por calor e UV é a redução da população inicial de microrganismos em 90— 99,9% (ibid.). A técnica de filtração mais utilizada é a filtração lenta por causa de sua confiabilidade e seu baixo custo. Os substratos de filtração geralmente utilizados são areia, lã de rocha ou pozzolana (ibid.). A eficiência da filtração depende essencialmente do tamanho e do fluxo dos poros. Para ser eficaz como tratamento de desinfecção, a filtração deve ser alcançada com uma dimensão de poros inferior a 10 μm e um caudal de 100 l/msup2/sup/h, mesmo que os parâmetros de ligação inferiores apresentem um desempenho satisfatório (ibid.). A filtração lenta não elimina todos os agentes patogênicos; mais de 90% das bactérias aeróbias totais permanecem no efluente (ibid.). No entanto, permite a supressão de detritos vegetais, algas, pequenas partículas e algumas doenças transmitidas pelo solo, como Pythium e Phytophthora (a eficiência depende do gênero). Filtros lentos não atuam apenas pela ação física, mas também apresentam atividade supressora microbiana, graças aos microrganismos antagônicos, conforme discutido na Seção 14.2.3 (Hong and Moorman 2005; Postma et al. 2008; Van Os 2009; Vallance et al. 2010). O tratamento térmico é muito eficaz contra patógenos vegetais. No entanto, requer temperaturas que atingem 95 C durante pelo menos 10 segundos para suprimir todos os tipos de patógenos, incluindo vírus. Esta prática consome muita energia e impõe o resfriamento de água (trocador de calor e tanque de transição) antes da reinjeção da água tratada de volta ao circuito de irrigação. Além disso, tem a desvantagem de matar todos os microorganismos, incluindo os benéficos (Hong e Moorman 2005; Postma et al. 2008; Van Os 2009). A última técnica e, provavelmente, a mais aplicada é a desinfecção UV. 20,8% dos praticantes da UE Aquaponics Hub a utilizam (Villarroel et al. 2016). A radiação UV tem um comprimento de onda de 200 a 280 nm. Tem um efeito prejudicial sobre os microorganismos por danos diretos do DNA. Dependendo do patógeno e da turbulência da água, a dose de energia varia entre 100 e 250 MJ/cmSUP2/Sup para ser efetiva (Postma et al. 2008; Van Os 2009).

Os tratamentos físicos de água eliminam a maioria dos patógenos da água recebida, mas não podem erradicar a doença quando ela já está presente no sistema. O tratamento físico da água não cobre toda a água (especialmente a zona de água parada perto das raízes), nem o tecido vegetal infectado. Por exemplo, os tratamentos UV muitas vezes não conseguem suprimir a podridão da raiz Pythium (Sutton et al. 2006). No entanto, se o tratamento físico da água permite uma redução dos patógenos vegetais, teoricamente, eles também têm um efeito sobre microrganismos não patogênicos que potencialmente atuam na supressão da doença. Na realidade, os tratamentos térmicos e UV criam um vácuo microbiológico, enquanto a filtração lenta produz uma mudança na composição da microbiota do efluente, resultando em uma maior capacidade de supressão da doença (Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010). Apesar do fato de que o tratamento UV e térmico em hidropônicos eliminam mais de 90% dos microrganismos na água de recirculação, não foi observada diminuição da supressão da doença. Isto deveu-se provavelmente a uma quantidade demasiado baixa de água tratada e a uma recontaminação da água após contacto com o sistema de irrigação, raízes e meios vegetais (ibid.).

O tratamento de água aquapônica por meio de produtos químicos é limitado em aplicação contínua. A ozonação é uma técnica utilizada na aquicultura recirculada e na hidroponia. O tratamento com ozono tem a vantagem de eliminar todos os agentes patogénicos, incluindo vírus em determinadas condições, e de ser rapidamente decomposto em oxigénio (Hong and Moorman 2005; Van Os 2009; Timmons e Ebeling 2010; Gonçalves e Gagnon 2011). No entanto, tem várias desvantagens. A introdução do ozono na água bruta pode produzir oxidantes de subprodutos e quantidades significativas de oxidantes residuais (por exemplo, compostos bromados e ânions haloxi tóxicos para peixes) que precisam ser removidos, por radiação UV, por exemplo, antes de retornar à parte do peixe (revista por Gonçalves e Gagnon 2011). Além disso, o tratamento com ozônio é caro, é irritante para as mucosas em caso de exposição humana, precisa de períodos de contato de 1 a 30 minutos em uma faixa de concentração de 0,1—2,0 mg/L, precisa de um cárter temporal para reduzir completamente de Osub3/sub para Osub2/sub e pode oxidar elementos presentes na solução nutritiva , como quelatos de ferro, tornando-os indisponíveis para plantas (Hong and Moorman 2005; Van Os 2009; Timmons e Ebeling 2010; Gonçalves e Gagnon 2011).

14.3.2 Métodos biológicos de proteção

Na hidroponia, numerosos trabalhos científicos revisam o uso de microrganismos antagônicos (isto é, capazes de inibir outros organismos) para controlar patógenos vegetais, mas até agora nenhuma pesquisa foi realizada para seu uso em aquaponia. O modo de ação desses microrganismos antagônicos está de acordo com Campbell (1989)), Whipps (2001) e Narayanasamy (2013) agrupados em:

  1. Competição para nutrientes e nichos

  2. Parasitismo

  3. Antibiose

  4. Indução de resistência a doenças em plantas

Os experimentos que introduzem microrganismos em sistemas aquapônicos têm sido focados no aumento da nitrificação por adição de bactérias nitrificantes (Zou et al. 2016) ou no uso de promotores de crescimento vegetal (PGPR) como Azospirillum brasilense e Bacillus spp. para aumentar o desempenho das plantas (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). Há agora uma necessidade urgente de trabalhar em agentes biocontrole (BCA) contra patógenos vegetais em aquapônica no que diz respeito ao uso restrito de tratamentos curativos sintéticos, ao alto valor da cultura e ao aumento dos sistemas aquapônicos no mundo. Os ACB são definidos, neste contexto, como vírus, bactérias e fungos que exercem efeitos antagônicos sobre patógenos vegetais (Campbell 1989; Narayanasamy 2013).

Geralmente, a introdução de um BCA é considerada mais fácil em sistemas sem solo. De fato, o ambiente hidropônico radicular é mais acessível do que no solo e a microbiota do substrato também é desequilibrada devido a um vácuo biológico. Além disso, as condições ambientais da estufa podem ser manipuladas para atender às necessidades de crescimento de BCA. Teoricamente, todas essas características permitem uma melhor introdução, estabelecimento e interação do BCA com plantas hidropônicas do que no solo (Paulitz e Bélanger 2001; Postma et al. 2009; Vallance et al. 2010). No entanto, na prática, a eficácia da inoculação de BCA no controle de patógenos radiculares pode ser altamente variável em sistemas sem solo (Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010; Montagne et al. 2017). Uma explicação para isso é que a seleção de BCA se baseia em testes in vitro que não representam condições reais e, posteriormente, uma fraca adaptação desses microrganismos ao ambiente aquático utilizado em hidropônicos ou aquánicos (Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010). Para controlar os agentes patogénicos das plantas e, mais especialmente, os responsáveis pelas podridões radiculares, é necessária uma selecção e identificação dos microrganismos envolvidos em sistemas aquáticos que demonstrem actividade supressora contra os agentes patogénicos das plantas. Na cultura sem solo, vários microrganismos antagônicos podem ser colhidos devido ao seu ciclo biológico ser semelhante aos patógenos radiculares ou à sua capacidade de crescimento em condições aquosas. Tal é o caso das espécies e bactérias não patogênicas de Pythium e Fusarium, onde Pseudomonas, Bacillus e Lysobacter são os gêneros mais representados na literatura (Paulitz e Bélanger 2001; Khan et al. 2003; Chatterton et al. 2004; Folman et al. 2004; Sutton et al. 2006; Liu et al. 2006; Liu et al.. 2007; 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). A adição direta de alguns metabolitos microbianos como biosurfactantes também foi estudada (Stanghellini e Miller 1997; Nielsen et al. 2006; Nielsen et al. 2006). Embora alguns microrganismos sejam eficientes no controle de patógenos radiculares, há outros problemas que precisam ser superados para produzir um biopesticida. Os principais desafios são determinar os meios de inoculação, a densidade do inóculo, a formulação do produto (Montagne et al. 2017), o método para a produção de quantidade suficiente a baixo custo e o armazenamento do produto formulado. Estudos ecotoxicológicos em peixes e microrganismos benéficos vivos no sistema também são um ponto importante. Outra possibilidade que poderia ser explorada é o uso de um complexo de agentes antagônicos, como observado em técnicas supressoras de solo (Spadaro e Gullino 2005; Vallance et al. 2010). De fato, os microrganismos podem trabalhar em sinergia ou com modos de ação complementares (ibid.). A adição de alterações poderia também aumentar o potencial de BCA atuando como prebióticos (ver Seção 14.4).


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