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Capítulo 14 Patógenos Vegetais e Estratégias de Controle em Aquapônica

1. 14.1 Introdução

   Original publication 2019 · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Atualmente, os sistemas aquapônicos são o núcleo de inúmeros esforços de pesquisa que visam melhor compreender esses sistemas e responder aos novos desafios da sustentabilidade da produção alimentar (Goddek et al. 2015; Villarroel et al. 2016). O número acumulado de publicações mencionando “aquaponics” ou termos derivados no título passou de 12 no início de 2008 para 215 em 2018 (resultados da pesquisa do banco de dados Scopus de janeiro de 2018). Apesar deste número crescente de artigos e da grande área de tópicos de estudo que estão abordando, ainda falta um ponto crítico, a saber, o manejo de pragas vegetais (Stouvenakers et al. 2017). De acordo com uma pesquisa sobre membros do Hub Aquapônico da UE, apenas 40% dos praticantes têm algumas noções sobre pragas e controle de pragas vegetais (Villarroel et al. 2016).

   Na aquapônica, as doenças podem ser semelhantes às encontradas em sistemas hidropônicos sob estruturas de efeito estufa. Entre os patógenos mais problemáticos, em termos de propagação, estão os fungos hidrofílicos ou protistas semelhantes a fungos que são responsáveis por doenças radiculares ou colarinho. Para considerar o controle de patógenos vegetais em aquaponia, em primeiro lugar, é importante diferenciar entre sistemas acoplados e desacoplados. Os sistemas dissociados permitem a desconexão entre a água do compartimento dos peixes e das culturas (ver capítulo 8). Esta separação permite otimizar e controlar melhor os diferentes parâmetros (por exemplo, temperatura, composição mineral ou orgânica e pH) em cada compartimento (Goddek et al. 2016; Monsees et al. 2017). Além disso, se a água da unidade de cultura não voltar para a parte do peixe, a aplicação de tratamentos fitossanitários (por exemplo, pesticidas, biofesticidas e agentes químicos de desinfecção) poderia ser permitida aqui. Os sistemas acoplados são construídos num circuito em que a água recircula em todas as partes do sistema (ver Chaps. 5 e 7). No entanto, em sistemas acoplados, o controle de pragas das plantas é mais difícil devido à presença de peixes e microrganismos benéficos que transformam lodo de peixe em nutrientes vegetais. A sua existência limita ou exclui a aplicação de agentes desinfectantes já disponíveis e tratamentos químicos. Além disso, não foram desenvolvidos pesticidas ou biopesticidas especificamente para a aquapônica (Rakocy et al. 2006; Rakocy 2012; Somerville et al. 2014; Bittsanszky et al. 2015; Nemethy et al. 2016; Sirakov et al. 2016). Por conseguinte, as medidas de controlo baseiam-se principalmente em práticas físicas não curativas (ver Seção 14.3.1) (Nemethy et al. 2016; Stouvenakers et al. 2017).

   Por outro lado, estudos recentes destacam que a produção de plantas aquapônicas oferece rendimentos semelhantes quando comparada à hidropônica, embora as concentrações de nutrientes minerais das plantas sejam menores na água aquapônica. Além disso, quando a água aquapônica é complementada com alguns minerais para atingir concentrações hidropônicas de elementos nutritivos minerais, pode-se observar rendimentos ainda melhores (Pantanella et al. 2010; Pantanella et al. 2015; Delaide et al. 2016; Saha et al. 2016; Anderson et al. 2017; Wielgosz et al. 2017; Goddek e Vermeulen 2018). Além disso, algumas observações informais de praticantes de aquapônica e dois estudos científicos recentes (Gravel et al. 2015; Sirakov et al. 2016) relatam a possível presença de compostos benéficos e/ou microrganismos na água que possam desempenhar um papel na bioestimulação e/ou ter antagonismo (i.e. atividade inibitória) contra patógenos vegetais. A bioestimulação é definida como a melhoria dos traços de qualidade das plantas e da tolerância das plantas contra o stress abiótico utilizando qualquer microrganismo ou substância.

   No que se refere a estes aspectos, este capítulo tem dois objectivos principais. O primeiro é fazer uma revisão dos microrganismos envolvidos em sistemas aquapônicos com foco especial em microrganismos fitofarmacêuticos e benéficos para plantas. Serão igualmente considerados factores que influenciam estes microrganismos (por exemplo, matéria orgânica). A segunda é rever os métodos disponíveis e as possibilidades futuras no controlo das doenças vegetais.

2. 14.2 Microorganismos em Aquaponics

   Original publication 2019 · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Os microrganismos estão presentes em todo o sistema aquaponico e desempenham um papel fundamental no sistema. Por conseguinte, são encontrados nos peixes, na filtração (mecânica e biológica) e nas partes da cultura. Geralmente, a caracterização da microbiota (isto é, microrganismos de um determinado ambiente) é realizada em água circulante, perifíton, plantas (rizosfera, filosfera e superfície de frutos), biofiltro, alimentos para peixes, intestino de peixe e fezes de peixe. Até agora, na aquaponia, a maior parte da pesquisa microbiana tem focado em bactérias nitrificantes (Schmautz et al. 2017). Assim, a tendência actual é caracterizar microrganismos em todos os compartimentos do sistema utilizando tecnologias modernas de sequenciamento. Schmautz et al. (2017) identificaram a composição microbiana em diferentes partes do sistema, enquanto Munguia-Fragozo et al. (2015) dão perspectivas sobre como caracterizar a microbiota aquaponica do ponto de vista taxonômico e funcional usando tecnologias de ponta. Nas subsecções seguintes, será focada apenas nos microrganismos que interagem com plantas em sistemas aquapónicos organizados em microrganismos fitofarmacêuticos e fitofarmacêuticos.

   14.2.1 Patógenos vegetais

   Os patógenos vegetais que ocorrem em sistemas aquapônicos são teoricamente aqueles comumente encontrados em sistemas sem solo. Uma especificidade da cultura de plantas aquapônica e hidropônica é a presença contínua de água no sistema. Este ambiente úmido/aquático se adapta a quase todos os fungos ou bactérias patogênicas de plantas. Para os patógenos radiculares, alguns estão particularmente bem adaptados a estas condições, como os pseudo-fungos pertencentes aos táxons de Oomycetes (por exemplo, doenças da podridão radicular causadas por Pythium spp. e Phytophthora spp.), que são capazes de produzir uma forma móvel de disseminação denominada zoosporos. Estes zoosporos são capazes de se mover ativamente em água líquida e, portanto, são capazes de se espalhar por todo o sistema extremamente rapidamente. Uma vez infectada uma planta, a doença pode espalhar rapidamente o sistema, especialmente devido à recirculação da água (Jarvis 1992; Hong and Moorman 2005; Sutton et al. 2006; Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010; Rakocy 2012; Rosberg 2014; Somerville et al. 2014). Embora os Oomycetes estejam entre os patógenos mais prevalentes detectados durante doenças radiculares, eles geralmente formam um complexo com outros patógenos. Algumas espécies de Fusarium (com existência de espécies bem adaptadas ao meio aquático) ou espécies dos gêneros Colletotrichum, Rhizoctonia e Thielaviopsis podem ser encontradas como parte desses complexos e também podem causar danos significativos por conta própria (Paulitz e Bélanger 2001; Hong e Moorman 2005; Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010). Podem ser detectados outros géneros fúngicos como Verticillium e Didymella, mas também bactérias, como Ralstonia, Xanthomonas, Clavibacter, Erwinia e Pseudomonas, bem como vírus (por exemplo, mosaico de tomate, mosaico de pepino, vírus necrótico de melão, vírus infeccioso da alface e necrose do tabaco) em hidroponia ou água de irrigação e causar danos aos navios, caules, folhas ou frutos (Jarvis 1992; Hong e Moorman 2005). No entanto, note que nem todos os microorganismos detectados são prejudiciais ou levam a sintomas na cultura. Mesmo espécies do mesmo gênero podem ser prejudiciais ou benéficas (por exemplo, Fusarium, Phoma, Pseudomonas). Os agentes de doenças discutidos acima são principalmente patógenos ligados à recirculação de água, mas também podem ser identificados em estufas. [Secção 14.2.2](#142 -microorganismos-in-aquaponics) mostra os resultados do primeiro inquérito internacional sobre as doenças das plantas que ocorrem especificamente na aquaponia, enquanto Jarvis (1992) e Albajes et al. (2002) dão uma visão mais ampla dos agentes patogénicos existentes nas estruturas de estufa.

   Em sistemas hidropônicos ou aquapônicos, as plantas geralmente crescem em condições de estufa otimizadas para produção vegetal, especialmente para produção em grande escala, onde todos os parâmetros ambientais são gerenciados por computador (Albajes et al. 2002; Vallance et al. 2010; Somerville et al. 2014; Parvatha Reddy 2016). No entanto, as condições ideais para a produção vegetal também podem ser exploradas por agentes patogênicos vegetais. De facto, estas estruturas geram condições quentes, húmidas, sem vento e sem chuva que podem encorajar as doenças das plantas se não forem correctamente geridas (ibid.). Para contrariar esta situação, é necessário estabelecer compromissos entre as condições óptimas das plantas e a prevenção das doenças (ibid.). No microclima da estufa, um manejo inadequado do déficit de pressão de vapor pode levar à formação de um filme ou uma gota de água na superfície das plantas. Isso geralmente promove o desenvolvimento de patógenos vegetais. Além disso, para maximizar o rendimento em hidroponia comercial, alguns outros parâmetros (por exemplo, alta densidade vegetal, alta fertilização, para prolongar o período de produção) podem aumentar a susceptibilidade das plantas ao desenvolvimento de doenças (ibid.).

   A questão agora é saber por que caminho o inóculo inicial (ou seja, o primeiro passo de um ciclo epidemiológico) é trazido para o sistema. As diferentes etapas do ciclo epidemiológico de doenças vegetais (ePC) estão representadas na Fig. 14.1. Na aquaponia, como na cultura hidropônica do efeito estufa, pode-se considerar que a entrada de agentes patogênicos pode estar ligada ao abastecimento de água, à introdução de plantas ou sementes infectadas, ao material de crescimento (por exemplo, reutilização do meio), à troca de ar (transporte de pó e partículas), aos insetos (vetores de doenças e ao transporte de partículas) ) e pessoal (ferramentas e vestuário) (Paulitz e Bélanger 2001; Albajes et al. 2002; Hong and Moorman 2005; Sutton et al. 2006; Parvatha Reddy 2016).

   img src=” https://www.fao.org/3/i4626e/i4626e.pdf "style="zoom: 50%;”/

   Fig. 14.1 Etapas básicas (1 a 6) no ciclo epidemiológico de doenças vegetais (ePC) segundo Lepoivre (2003). (1) Chegada do inóculo patógeno, (2) contato com a planta hospedeira, (3) penetração dos tecidos e processo de infecção pelo patógeno, (4) desenvolvimento dos sintomas, (5) tecidos vegetais que se tornam infecciosa, (6) libertação e propagação da forma infecciosa de dispersão

   Uma vez que o inóculo está em contacto com a planta (passo 2 no ePC), vários casos de infecção (passo 3 no ePC) são possíveis (Lepoivre 2003):

   • A relação patógeno-planta é incompatível (relação não-hospedeiro) e a doença não se desenvolve.

   • Existe uma relação hospedeira, mas a planta não apresenta sintomas (a planta é tolerante).

   • O patógeno e a planta são compatíveis, mas a resposta de defesa é suficientemente forte para inibir a progressão da doença (a planta é resistente: interacção entre o gene da resistência do hospedeiro e o gene da avirulência do patógeno).

   • A planta é sensível (relação hospedeira sem gene para reconhecimento gênico), e o patógeno infecta a planta, mas os sintomas não são altamente graves (passo 4 no ePC).

   • E, por último, a planta é sensível e os sintomas da doença são visíveis e graves (passo 4 no ePC).

   Independentemente do grau de resistência, algumas condições ou fatores ambientais podem influenciar a susceptibilidade de uma planta a ser infectada, seja por um enfraquecimento da planta ou promovendo o crescimento do patógeno vegetal (Colhoun 1973; Jarvis 1992; Cherif et al. 1997; Alhussaen 2006; Somerville et al. 2014). Os principais fatores ambientais que influenciam os patógenos das plantas e o desenvolvimento da doença são a temperatura, a umidade relativa (HR) e a luz (ibid.). Na hidroponia, as concentrações de temperatura e oxigênio dentro da solução nutritiva podem constituir fatores adicionais (Cherif et al. 1997; Alhussaen 2006; Somerville et al. 2014). Cada patógeno tem sua própria preferência por condições ambientais que podem variar durante seu ciclo epidemiológico. Mas, de forma geral, a alta umidade e temperatura são favoráveis à realização de etapas chave no ciclo epidêmico do patógeno, como a produção de esporos ou a germinação de esporos (Fig. 14.1, passo 5 no ePC) (Colhoun 1973; Jarvis 1992; Cherif et al. 1997; Alhussaen 2006; Somerville et al. 2014). Colhoun (1973) resume os efeitos dos vários fatores que promovem as doenças das plantas no solo, enquanto o Quadro 14.1 mostra os fatores mais específicos ou adicionados que podem incentivar o desenvolvimento de patógenos vegetais ligados às condições aquánicas de estufa.

   No ciclo epidemiológico, uma vez atingido o estágio infeccioso (passo 5 no ePC), os agentes patogênicos podem se espalhar de várias maneiras (Fig. 14.1, passo 6 no ePC) e infectar outras plantas. Como explicado anteriormente, os patógenos radiculares pertencentes aos táxons de Oomycetes podem se espalhar ativamente na água recirculante por liberação de zoosporos (Alhussaen 2006; Sutton et al. 2006). Para outros fungos, bactérias e vírus responsáveis por doenças radiculares ou aéreas, a dispersão do agente causal pode ocorrer por propagação de material infectado, feridas mecânicas, ferramentas infectadas, vetores (por exemplo, insetos) e partículas (por exemplo, esporos e propágulos) ejeção ou transporte permitido por seca, correntes de ar ou salpicos de água (Albajes et al. 2002; Lepoivre 2003).

   14.2.2 Inquérito sobre as doenças das plantas aquapônicas

   Em janeiro de 2018, o primeiro inquérito internacional sobre doenças vegetais foi realizado entre os profissionais da aquapônica membros do COST FA1305, da Associação Americana de Aquaponics e do Hub Aquaponics da UE. Vinte e oito respostas foram

   Quadro 14.1 Acrescentando fatores que incentivam o desenvolvimento de patógenos vegetais sob estrutura aquapônica de estufa em comparação com a cultura clássica de estufa

   tabela cabeça tr class="cabeçalho” Fator promotor/th th Lucrando para /th th Causa /th th Referências /th /tr /cabeça tbody tr class="ímpar” Técnica de filme TDNutrient (NFT), técnica de fluxo profundo (DFT) /td td IPythium/I spp. , IFUSARIUM/I spp. /td td Fácil propagação pela água recirculação; possibilidade de pós-contaminação após uma etapa de desinfecção; baixo teor de oxigênio na solução nutritiva /td td Koohakan et al. (2004) e Vallance et al. (2010) /td /tr tr class="mesmo” Mídia TdinOrganic (por exemplo, lã de rocha) /td td Conteúdo mais alto no bactérias (nenhuma informação sobre sua possível patogenicidade) /td td Compostos orgânicos indisponíveis na mídia /td td Khalil e Alsanius (2001), Koohakan et al. (2004), Vallance et al. (2010) /td /tr tr class="ímpar” Mídia TDOrganic (por exemplo, fibra de coco e turfa) /td td Maior teor em fungos; maior teor em Fusarium spp. para coco Fibra /td td Compostos orgânicos disponíveis na mídia /td td Koohakan et al. (2004), Khalil et al. (2009) e Vallance et al. (2010) /td /tr tr class="mesmo” TDMedia com alto teor de água e baixo teor em oxigênio (por exemplo, lã de rocha) /td td IPythium/I spp. /td td Mobilidade de zoosporos; estresse vegetal /td td Van Der Gaag e Wever (2005), Vallance et al. (2010) e Khalil e Alsanius (2011) /td /tr tr class="ímpar” TDMedia permitindo pouco movimento de água (por exemplo, lã de rocha) /td td IPythium/I spp. /td td Melhor condição para a dispersão de zoosporos e movimento de quimiotaxia; sem perda de flagelos de zoosporos /td td Sutton et al. (2006) /td /tr tr class="mesmo” TDAlta temperatura e baixa concentração de OD no solução nutriente/td td IPythium/I spp. /td td Planta estressada e condição ideal para o crescimento de IPITIO/I /td td Cherif et al. (1997), Sutton et al. (2006), Vallance et al. (2010) e Rosberg (2014) /td /tr tr class="ímpar” TDAlta densidade da planta hospedeira e microclima/td resultante td Crescimento de patógenos; propagação de doenças /td td Quente e úmido meio ambiente /td td Albajes et al. (2002) e Somerville et al. (2014) /td /tr tr class="mesmo” DDDeficiências, excesso ou desequilíbrio de macro/ micronutrientes/td td Fungos, vírus e bactérias /td td Modificações fisiológicas das plantas (por exemplo, ação na resposta da defesa, transpiração, integridade das paredes celulares); modificações morfológicas das plantas (por exemplo, maior susceptibilidade a agentes patogénicos, atracção de pragas); recursos nutritivos nos tecidos hospedeiros para agentes patogénicos; acção directa sobre o ciclo de desenvolvimento de agentes patogénicos /td td Colhoun (1973), Snoeijers e Alejandro (2000), Mitchell et al. (2003), Dordas (2008), Veresoglou et al. (2013), Somerville et al. (2014) e Geary et al. (2015) /td /tr /tbody /tabela

   recebeu descrevendo 32 sistemas aquapônicos de todo o mundo (UE, 21; América do Norte, 5; América do Sul, 1; África, 4; Ásia, 1). A primeira constatação foi a pequena taxa de resposta. Entre as possíveis explicações para a relutância em responder ao questionário foi que os profissionais não se sentiram capazes de se comunicar sobre patógenos vegetais devido à falta de conhecimento sobre esse tema. Isso já havia sido observado nas pesquisas de Love et al. (2015) e Villarroel et al. (2016). As principais informações obtidas a partir do inquérito são:

   • 84,4% dos praticantes observam doenças em seu sistema.

   • 78,1% não podem identificar o agente causal de uma doença.

   • 34,4% não aplicam medidas de controlo da doença.

   • 34,4% utilizam tratamento físico ou químico da água.

   • 6,2% usam pesticidas ou biopesticidas em sistema aquapônico acoplado contra patógenos vegetais.

   Estes resultados corroboram os argumentos anteriores dizendo que as plantas aquapônicas têm doenças. No entanto, os praticantes sofrem de falta de conhecimento sobre patógenos vegetais e as medidas de controle de doenças realmente utilizadas baseiam-se essencialmente em ações não curativas (90,5% dos casos).

   Na pesquisa, foi fornecida uma listagem de patógenos vegetais que ocorrem em seu sistema aquapônico. A Tabela 14.2 mostra os resultados dessa identificação. Para remediar a falta de experiência do profissional sobre diagnóstico de doenças de plantas, uma segunda versão de pesquisa foi

   Tabela 14.2 Resultados das primeiras identificações de patógenos vegetais em aquapônica da análise internacional de 2018 e da literatura existente

   tabela cabeça tr class="cabeçalho” ThPlant host/th th Patógeno vegetal /th th Referências ou resultados de inquéritos /th /tr /cabeça tbody tr class="ímpar” TdAllium schoenoprasu/td td Pythium sp.sup (b) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="mesmo” TDBeta vulgaris (acelga suíça) /td td Erysiphe betaesup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="ímpar” TDCucumis sativus/td td Podosphaera xanthiisup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="mesmo” TDfragaria spp. /td td Botrytis cinereasup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="ímpar” tdLactuca sativa/td td Botrytis cinereasup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="mesmo” td/td td Bremia lactucaesup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="ímpar” td/td td Fusarium sp.sup (b) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="mesmo” td/td td Pythium dissotocumsup (b) /sup /td td Rakocy (2012) /td /tr tr class="ímpar” td/td td Pythium miriotylumsup (b) /sup /td td Rakocy (2012) /td /tr tr class="mesmo” td/td td Esclerotinia sp.sup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="ímpar” TDMentha spp. /td td Pythium sp.sup (b) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="mesmo” TDNasturtium officinale/td td Aspergillus sp.sup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="ímpar” Tdocimum basilicum/td td Alternaria sp.sup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="mesmo” td/td td Botrytis cinereasup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="ímpar” td/td td Pythium sp.sup (b) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="mesmo” td/td td Esclerotinia sp.sup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="ímpar” TDPIsum sativum/td td Erysiphe pisisup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr tr class="mesmo” TDSolanum lycopersicum/td td Pseudomononas solanacearumsup (a) /sup /td td McMurty et al. (1990) /td /tr tr class="ímpar” td/td td Fitóftora infestanssup (a) /sup /td td Pesquisa /td /tr /tbody /tabela

   Os agentes patogénicos das plantas identificados pelos sintomas na parte aérea da planta são anotados por (a) e na parte da raiz por (b) no expoente enviado com o objetivo de identificar sintomas sem vinculação do nome da doença (Tabela 14.3). O quadro 14.2 identifica principalmente doenças com sintomas específicos, ou seja, sintomas que podem estar diretamente ligados a um patógeno vegetal. É o caso de Botrytis cinerea e do seu molde cinzento típico, oídio (Erysiphe e Podosphaera genera na mesa) e do seu micélio/conídia em pó branco e, por último, Sclerotinia spp. e a sua produção esclerótica. A presença de 3 patologistas vegetais nos entrevistados amplia a lista, com a identificação de alguns patógenos radiculares (por exemplo, Pythium spp.). Os sintomas gerais que não são suficientemente específicos para estarem directamente relacionados com um agente patogénico sem verificação adicional (ver diagnóstico em Secção 14.3 são, por conseguinte, encontrados na Tabela 14.3. Mas é importante destacar que a maioria dos sintomas observados nesta tabela também pode ser a conseqüência de estresses abióticos. A clorose foliar é um dos exemplos mais explícitos porque pode estar relacionada com um grande número de agentes patogénicos (por exemplo, para alfaces: Pythium spp., Bremia lactucae, Sclerotinia spp., vírus da beterraba ocidentais), com condições ambientais (por exemplo, excesso de temperatura) e deficiências minerais (nitrogênio, magnésio, potássio, cálcio, enxofre, ferro, cobre, boro, zinco, molibdênio) (Lepoivre 2003; Resh 2013).

   Tabela 14.3 Revisão dos sintomas ocorrendo em aquapônica a partir da análise internacional de 2018

   tabela cabeça tr class="cabeçalho” Os sintomas/th th Espécies vegetais /th /tr /cabeça tbody tr class="ímpar” Clorose TDfoliar/td td Allium schoenoprasum sup1/sup, Amaranthus viridis sup1/sup, Coriandrum sativum sup1/sup, iCucumis sativus/i sup1/sup, iocimum basilicum/i sup6/sup, iLactuca sativa/i sup4/sup, Mentha spp. sup2/sup, iPetroselinum crispum/i sup1/sup, Spinacia oleracea sup2/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, Fragaria spp. sup1/sup /td /tr tr class="mesmo” TDfoliar necrose td Mentha spp. sup2/sup, iocimum basilicum/i sup1/sup, /td /tr tr class="ímpar” TDSTem/td necrose td Isolanum lycopersicum/i sup1/sup /td /tr tr class="mesmo” Necrose de colarinho TD/td td Iocimum basilicum/i sup1/sup /td /tr tr class="ímpar” Mosaico TDfoliar/TD td iCucumis sativus/i sup1/sup, Mentha spp. sup1/sup, iocimum basilicum/i sup1/sup, /td /tr tr class="mesmo” TDfoliar murcha/td td Brassica oleracea Grupo Acephala sup1/sup, iLactuca sativa/i sup1/sup, Mentha spp. sup1/sup, iCucumis sativus/i sup1/sup, iocimum basilicum/i sup1/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup /td /tr tr class="ímpar” TDfoliar, caule e colarinho moldado/td td Allium schoenoprasum sup1/sup, iCapsicum annuum/i sup1/sup, iCucumis sativus/i sup1/sup, iLactuca sativa/i sup2/sup, Mentha spp. sup2/sup, Iocimum basilicum/i sup4/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup /td /tr tr class="mesmo” TDfoliar puntos/td td iCapsicum annuum/i sup1/sup, iCucumis sativus/i sup1/sup, iLactuca sativa/i sup2/sup, Mentha spp. sup1/sup, Iocimum basilicum/i sup5/sup /td /tr tr class="ímpar” TDDamping desligado/td td Spinacia oleracea sup1/sup, Iocimum basilicum/i sup1/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, mudas em geral sup5/sup /td /tr tr class="mesmo” TDCRinkle/TD td IBeta vulgaris/i (acelga suíça) sup1/sup, iCapsicum annuum/i sup1/sup, iLactuca sativa/i sup1/sup, Iocimum basilicum/i sup1/sup /td /tr tr class="ímpar” TDBrowning ou decomposição raiz/td td Allium schoenoprasum sup1/sup, Amaranthus viridis sup1/sup, iBeta vulgaris/i (acelga suíça) sup1/sup, Coriandrum sativum sup1/sup, iLactuca sativa/i sup1/sup, Mentha spp. sup2/sup, Iocimum basilicum/i sup2/sup, iPetroselinum crispum/i sup2/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, Espinacia oleracea sup1/sup /td /tr /tbody /tabela

   Números em expoente representam a ocorrência do sintoma para uma planta específica em um total de 32 sistemas aquapônicos revisados

   14.2.3 Microorganismos benéficos em Aquaponics: as possibilidades

   Como explicado na introdução, várias publicações focaram as bactérias envolvidas no ciclo do nitrogênio, enquanto outras já enfatizam a presença potencial de microrganismos benéficos interagindo com patógenos vegetais e/ou plantas (Rakocy 2012; Gravel et al. 2015; Sirakov et al. 2016). Esta seção analisa o potencial dos microrganismos benéficos vegetais envolvidos na aquapônica e seus modos de ação.

   Sirakov et al. (2016) rastrearam bactérias antagônicas contra Pythium ultimum isolado de um sistema aquapônico. Entre os 964 isolados testados, 86 apresentaram um forte efeito inibitório sobre Pythium ultimum in vitro. Mais pesquisas devem ser realizadas para identificar taxonomicamente essas bactérias e avaliar seu potencial in vivo. Os autores assumem que muitos desses isolados pertencem ao gênero Pseudomonas. Schmautz et al. (2017) chegaram à mesma conclusão identificando Pseudomonas spp. na rizosfera da alface. Espécies antagônicas do gênero Pseudomonas foram capazes de controlar patógenos vegetais em ambientes naturais (por exemplo, em solos supressores), enquanto esta ação também é afetada por condições ambientais. Podem proteger as plantas contra agentes patogénicos, quer de forma activa quer passiva, provocando uma resposta de defesa das plantas, desempenhando um papel na promoção do crescimento das plantas, competindo com agentes patogénicos em termos de espaço e nutrientes (por exemplo, concorrência do ferro através da libertação de sideróforos quelantes de ferro) e/ou, finalmente, pela produção de antibióticos ou metabolitos antifúngicos como biosurfactantes (Arras e Arru 1997; Ganeshan e Kumar 2005; Haas e Défago 2005; Beneduzi et al. 2012; Narayanasamy 2013). Embora nenhuma identificação de microrganismos tenha sido feita por Gravel et al. (2015)), eles relatam que os efluentes de peixe têm a capacidade de estimular o crescimento vegetal, diminuir o crescimento micelial de Pythium ultimum e Pythium oxysporum in vitro e reduzir a colonização da raiz de tomate por esses fungos.

   As informações sobre a possível capacidade natural de proteção fitossanitária da microbiota aquapônica são escassas, mas o potencial dessa ação protetora pode ser considerado em relação a diferentes elementos já conhecidos na hidropônica ou na aquicultura recirculada. Um primeiro estudo foi realizado em 1995 sobre ação supressiva ou supressiva promovida por microrganismos em cultura sem solo (McPherson et al. 1995). A supressividade em hidroponia, aqui definida por Postma et al. (2008)), tem sido “referida aos casos em que (i) o patógeno não estabelece ou persiste; ou (ii) estabelece mas causa pouco ou nenhum dano”. A ação supressora de um meio pode estar relacionada ao ambiente abiótico (por exemplo, pH e matéria orgânica). No entanto, na maioria das situações, considera-se que está directa ou indirectamente relacionado com a actividade dos microrganismos ou os seus metabolitos (James e Becker 2007). Na cultura sem solo, a capacidade supressora demonstrada pela solução hídrica ou pela mídia sem solo é revisada por Postma et al. (2008) e Vallance et al. (2010). Nessas revisões, os microorganismos responsáveis por essa ação supressiva não são claramente identificados. Em contraste, patógenos vegetais como Phytophthora cryptogea, Pythium spp., Pythium aphanidermatum e Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici controlado ou suprimido pela microbiota natural são exaustivamente descritos. Nos vários artigos revisados por Postma et al. (2008) e Vallance et al. (2010), o envolvimento microbiano no efeito supressor é geralmente verificado por meio da destruição da microbiota do substrato sem solo por esterilização primeiro e eventualmente seguida de uma reinoculação. Quando comparada com um sistema aberto sem recirculação, a atividade supressora em sistemas sem solo poderia ser explicada pela recirculação de água (McPherson et al. 1995; Tu et al. 1999, citado por Postma et al. 2008) que poderia permitir um melhor desenvolvimento e disseminação de microrganismos benéficos (Vallance et al. 2010) .

   Desde 2010, a supressividade de sistemas hidropônicos tem sido geralmente aceita e tópicos de pesquisa têm sido mais orientados para o isolamento e caracterização de cepas antagônicas em cultura sem solo com espécies Pseudomonas como principais organismos estudados. Se foi demonstrado que os sistemas de cultura sem solo podem oferecer capacidade de supressão, não há demonstração semelhante de tal atividade em sistemas aquapônicos. No entanto, não há indicação empírica de que não deve ser o caso. Esse otimismo surge das descobertas de Gravel et al. (2015) e Sirakov et al. (2016) descritas no segundo parágrafo desta seção. Além disso, tem sido demonstrado em hidroponia (Haarhoff e Cleasby 1991 citados por Calvo-Bado et al. 2003; Van Os et al. 1999), mas também no tratamento de água para consumo humano (revisado por Verma et al. 2017) que retardam a filtração (descrita em Seção 14.3.1 e, mais precisamente, a filtração lenta da areia também pode atuar contra patógenos vegetais por uma ação supressora microbiana, além de outros fatores físicos. Na hidroponia, a filtração lenta demonstrou ser eficaz contra os agentes patogénicos vegetais analisados na Tabela 14.4. Supõe-se que a atividade supressora microbiana nos filtros é provavelmente devida a espécies de Bacillus e/ou Pseudomonas (Brand 2001; Déniel et al. 2004; Renault et al. 2007; Renault et al. 2012). Os resultados de Déniel et al. (2004) sugerem que na hidroponia, o modo de ação de Pseudomonas e Bacillus depende da concorrência por nutrientes e antibiose, respectivamente. No entanto, modos de ação adicionais poderiam estar presentes para esses dois gêneros, como já explicado para Pseudomonas spp. As espécies de Bacillus_ podem, dependendo do ambiente, agir indiretamente por bioestimulação vegetal ou elicitação de defesas vegetais ou diretamente por antagonismo através da produção de substâncias antifúngicas e/ou antibacterianas. Enzimas degradantes da parede celular, bacteriocinas e antibióticos, lipopeptídeos (ou seja, biosurfactantes), são identificadas como moléculas chave para esta última ação (Pérez-García et al. 2011; Beneduzi et al. 2012; Narayanasamy 2013). Todas as coisas consideradas, o funcionamento de um filtro lento não é tão diferente do funcionamento de alguns biofiltros usados em aquaponia. Além disso, algumas bactérias heterotróficas como Pseudomonas spp. já foram identificadas em biofiltros aquaponicos (Schmautz et al. 2017). Isso está de acordo com os resultados de outros pesquisadores que freqüentemente detectaram Bacillus e/ou Pseudomonas em biofiltros RAS (sistema de aquicultura recirculado) (Tal et al. 2003; Sugita et al. 2005; Schreier et al. 2010; Munguia-Fragozo et al. 2015; Rurangwa e Verdegem 2015). No entanto, até agora, nenhum estudo sobre a possível supressão em biofiltros aquapônicos foi realizado.

   Tabela 14.4 Revisão dos patógenos vegetais efetivamente removidos por filtração lenta em hidropônicos

   tabela cabeça tr class="cabeçalho” THPatógenos da planta/th th Referências /th /tr /cabeça tbody tr class="ímpar” TDixanthomonas campestris/i pv. IPELARGONII/I/TD td Marca (2001) /td /tr tr class="mesmo” Tdifusarium oxisporo/i/td td Wohanka (1995), Ehret et al. (1999) citados por Ehret et al. (2001), van Os et al. (2001), Déniel et al. (2004), e Furtner et al. (2007) /td /tr tr class="ímpar” Tdipythium/i spp. /td td Déniel et al. (2004) /td /tr tr class="mesmo” Tdipythium afanidermatum/i/td td Ehret et al. (1999) citados por Ehret et al. (2001), e Furtner et al. (2007) /td /tr tr class="ímpar” TDIphytophthora cinnamomi/td td Van Os et al. (1999), 4 referências citadas por Ehret et al. (2001) /td /tr tr class="mesmo” TDIphytophthora crypjuna/i/td td Calvo-Bado et al. (2003) /td /tr tr class="ímpar” TDIphytophthora cactorum/i/td td Evenhuis et al. (2014) /td /tr /tbody /tabela

3. 14.3 Proteger plantas contra agentes patogénicos em Aquaponics

   Original publication 2019 · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   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).

4. 14.4 O Papel da Matéria Orgânica na Atividade de Biocontrole em Sistemas Aquapônicos

   Original publication 2019 · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Em Seção 14.2.3, sugeriu-se a supressão dos sistemas aquapônicos. Como já foi dito, a principal hipótese está relacionada à recirculação da água como é para sistemas hidropônicos. No entanto, existe uma segunda hipótese e esta está ligada à presença de matéria orgânica no sistema. Matéria orgânica que poderia impulsionar um ecossistema microbiano mais equilibrado, incluindo agentes antagônicos menos adequados para patógenos vegetais (Rakocy 2012).

   Na aquaponia, a matéria orgânica provém do abastecimento de água, alimentos não consumidos, fezes de peixes, substrato vegetal orgânico, actividade microbiana, exsudados radiculares e resíduos vegetais (Waechter-Kristensen et al. 1997; Naylor et al. 1999; Waechter-Kristensen et al. 1999). Em tal sistema, bactérias heterotróficas são organismos capazes de usar matéria orgânica como fonte de carbono e energia, geralmente sob a forma de carboidratos, aminoácidos, peptídeos ou lipídios (Sharrer et al. 2005; Willey et al. 2008; Whipps 2001). Na aquicultura recirculada (RAS), eles estão localizados principalmente no biofiltro e consomem partículas orgânicas presas nele (Leonard et al. 2000; Leonard et al. 2002). No entanto, outra fonte de carbono orgânico para bactérias heterotróficas são as substâncias húmicas presentes como matéria orgânica dissolvida e responsáveis pela coloração amarelo-acastanhada da água (Takeda e Kiyono 1990 citadas por Leonard et al. 2002; Hirayama et al. 1988). No solo, bem como em hidroponia, os ácidos húmicos são conhecidos por estimular o crescimento das plantas e sustentar a planta sob condições de estresse abiótico (Bohme 1999; du Jardin 2015). As proteínas na água podem ser utilizadas pelas plantas como fonte alternativa de nitrogênio, aumentando assim seu crescimento e resistência aos patógenos (Adamczyk et al. 2010). Na água recirculada, a abundância de bactérias heterotróficas de vida livre está correlacionada com a quantidade de carbono orgânico biologicamente disponível e razão carbono-nitrogênio (C/N) (Leonard et al. 2000; Leonard et al. 2002; Michaud et al. 2006; Attramadal. 2012). No biofiltro, um aumento na relação C/N aumenta a abundância de bactérias heterotróficas em detrimento do número de bactérias autotróficas responsáveis pelo processo de nitrificação (Michaud et al. 2006; Michaud et al. 2014). Conforme implícito, microrganismos heterotróficos podem ter um impacto negativo no sistema porque competem com bactérias autotróficas (por exemplo, bactérias nitrificantes) por espaço e oxigênio. Alguns deles são agentes patogénicos de plantas ou peixes, ou responsáveis pelo sabor excessivo em peixes (Chang-Ho 1970; Funck-Jensen e Hockenhull 1983; Jones et al. 1991; Leonard et al. 2002; Nogueira et al. 2002; Michaud et al. 2006; Mukerji 2006; Whipps 2001; Rurangwa e Verdegem 2015). No entanto, microrganismos heterotróficos envolvidos no sistema também podem ser positivos (Whipps 2001; Mukerji 2006). Diversos estudos utilizando fertilizantes orgânicos ou meios orgânicos sem solo, em hidroponia, mostraram efeitos interessantes onde a microbiota residente foi capaz de controlar doenças vegetais (Montagne et al. 2015). Todos os substratos orgânicos têm suas próprias propriedades físico-químicas. Consequentemente, as características dos meios de comunicação influenciarão a riqueza e as funções microbianas. A escolha de um meio vegetal específico poderia, portanto, influenciar o desenvolvimento microbiano de modo a ter um efeito supressor sobre os agentes patogênicos (Montagne et al. 2015; Grunert et al. 2016; Montagne et al. 2017). Outra possibilidade de supressão de patógenos relacionada ao carbono orgânico é o uso de alterações orgânicas em hidroponia (Maher et al. 2008; Vallance et al. 2010). Ao adicionar compostagens em meios sem solo como é o uso comum no solo, são esperados efeitos supressores (Maher et al. 2008). O reforço ou a manutenção de um microrganismo específico, como a população de Pseudomonas, adicionando algumas fontes de carbono formuladas (por exemplo, produto à base de nitrapirina), conforme relatado por Pagliaccia et al. (2007) e Pagliaccia et al. (2008), é outra possibilidade. O surgimento da cultura orgânica sem solo também destaca o envolvimento de microrganismos benéficos contra patógenos vegetais apoiados pelo uso de fertilizantes orgânicos. Fujiwara et al. (2013), Chinta et al. (2014) e Chinta et al. (2015) relataram que a fertilização com licor íngreme de milho ajuda a controlar Fusarium oxysporum f.sp. lactucae e Botrytis cinerea em alfaces e Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici em plantas de tomate. E mesmo que dificilmente recomendado para uso aquapônico, 1 g/L de fertilizante solúvel à base de peixe (Shinohara et al. 2011) suprime a murcha bacteriana do tomate causada por Ralstonia solanacearum em hidropônicos (Fujiwara et al. 2012).

   Por último, embora as informações sobre o impacto da matéria orgânica na proteção fitossanitária em aquapônica sejam escassas, os vários elementos acima mencionados mostram a sua potencial capacidade de promover uma microbiota específica do sistema e supressora de agentes patogénicos vegetais.

5. 14.5 Conclusões e considerações futuras

   Original publication 2019 · Publicado pela primeira vez no FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Este capítulo teve como objetivo dar um primeiro relatório de patógenos vegetais que ocorrem na aquapônica, revisando métodos reais e possibilidades futuras para controlá-los. Cada estratégia tem vantagens e desvantagens e deve ser cuidadosamente projetada para se adequar a cada caso. No entanto, neste momento, os métodos curativos em sistemas aquapônicos acoplados ainda são limitados e novas perspectivas de controle devem ser encontradas. Felizmente, a supressão em termos de sistemas aquapônicos poderia ser considerada, como já observado em hidroponia (por exemplo, em meios vegetais, água e filtros lentos). Além disso, a presença de matéria orgânica no sistema é um fator encorajador quando comparado com sistemas de cultura sem solo que utilizam fertilizantes orgânicos, meios vegetais orgânicos ou alterações orgânicas.

   Para o futuro, parece importante investigar essa ação supressora seguida da identificação e caracterização dos micróbios responsáveis ou consórcios micróbios. Com base nos resultados, várias estratégias poderiam ser previstas para aumentar a capacidade das plantas para resistir a agentes patogénicos. O primeiro é o controlo biológico por conservação, o que significa favorecer microrganismos benéficos através da manipulação e gestão da composição da água (por exemplo, relação C/N, nutrientes e gases) e parâmetros (por exemplo, pH e temperatura). Mas a identificação desses fatores influenciadores precisa ser realizada primeiro. Este manejo de bactérias autotróficas e heterotróficas também é de fundamental importância para manter uma boa nitrificação e manter peixes saudáveis. A segunda estratégia é o controle biológico aumentado por liberação adicional de microrganismos benéficos já presentes no sistema em grande número (método inundativo) ou em pequenos números, mas repetidos no tempo (método de inoculação). No entanto, a identificação prévia e a multiplicação de um BCA aquapônico deve ser alcançada. A terceira estratégia é a importação, ou seja, a introdução de um novo microrganismo normalmente não presente no sistema. Neste caso, é necessária a seleção de um microorganismo adaptado e seguro para o ambiente aquapônico. Para as duas últimas estratégias, o local de inoculação no sistema deve ser considerado de acordo com o objetivo desejado. Os locais onde a atividade microbiana pode ser aumentada são a água recirculada, a rizosfera (incluindo meios vegetais), o biofiltro (como em filtros de areia lentos onde a adição de BCA já está testada) e a filosfera (ou seja, parte aérea da planta). Seja qual for a estratégia, o objetivo final deve ser levar as comunidades microbianas a fornecer um ambiente microbiano estável e ecologicamente equilibrado que permita uma boa produção tanto de plantas como de peixes.

   Concluindo, o cumprimento dos requisitos do manejo integrado de pragas vegetais (MPI) é uma necessidade para gerenciar corretamente o sistema e evitar o desenvolvimento e propagação de doenças vegetais (Bittsanszky et al. 2015; Nemethy et al. 2016). O princípio da MPI consiste em aplicar pesticidas químicos ou outros agentes como último recurso quando se atinge o nível económico de prejuízo. Consequentemente, o controlo dos agentes patogénicos terá de basear-se, em primeiro lugar, em métodos físicos e biológicos (acima descritos), na sua combinação e numa detecção e monitorização eficientes da doença (Parlamento Europeu 2009).