Source material

Sura ya 14 Pathogens na Mikakati ya Kudhibiti katika Aquaponics

1. 14.1 Utangulizi

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Siku hizi, mifumo ya aquaponic ni msingi wa jitihada nyingi za utafiti ambazo zina lengo la kuelewa vizuri mifumo hii na kukabiliana na changamoto mpya za uendelevu wa uzalishaji wa chakula (Goddek et al. 2015; Villarroel et al. 2016). Idadi cumulated ya machapisho kutaja “aquaponics” au masharti inayotokana katika kichwa akaondoka 12 mapema 2008 hadi 215 katika 2018 (Januari 2018 Scopus matokeo ya utafiti database). Licha ya idadi hii inayoongezeka ya karatasi na eneo kubwa la mada ya utafiti wanayoifunika, hatua moja muhimu bado haipo, yaani usimamizi wa wadudu wa mimea (Stouvenakers et al. 2017). Kwa mujibu wa utafiti juu ya wanachama wa EU Aquaponic Hub, tu 40% ya watendaji wana mawazo fulani kuhusu wadudu na kudhibiti wadudu wa mimea (Villarroel et al. 2016).

   Katika aquaponics, magonjwa yanaweza kuwa sawa na yale yaliyopatikana katika mifumo ya hydroponic chini ya miundo ya chafu. Miongoni mwa vimelea vya shida zaidi, kwa muda wa kuenea, ni fungi ya hydrophilic au protists kama vile ambayo huwajibika kwa magonjwa ya mizizi au collar. Kuzingatia udhibiti wa pathogen wa mimea katika aquaponics, kwanza, ni muhimu kutofautisha kati ya mifumo ya pamoja na iliyopigwa. Mifumo iliyopigwa inaruhusu kukatwa kati ya maji kutoka kwenye samaki na mazao ya mazao (angalia Chap. 8). Utengano huu unaruhusu uboreshaji na udhibiti bora wa vigezo tofauti (kwa mfano joto, madini au muundo wa kikaboni na pH) katika kila compartment (Goddek et al. 2016; Monsees et al. 2017). Zaidi ya hayo, kama maji kutoka kitengo cha mazao hayarudi kwenye sehemu ya samaki, matumizi ya matibabu ya phytosanitary (kwa mfano dawa za wadudu, biopesticides na mawakala wa kuzuia disinfection kemikali) yanaweza kuruhusiwa hapa. Mifumo ya pamoja imejengwa katika kitanzi kimoja ambako maji huzunguka katika sehemu zote za mfumo (tazama Chaps. 5 na 7)). Hata hivyo, katika mifumo ya pamoja, udhibiti wa wadudu wa mimea ni ngumu zaidi kutokana na kuwepo kwa samaki na microorganisms yenye manufaa ambayo hubadilisha sludge ya samaki kuwa virutubisho vya mimea. Kuwepo kwao kuna mipaka au hujumuisha matumizi ya mawakala wa disinfecting tayari na matibabu ya kemikali. Zaidi ya hayo hakuna dawa au biopesticides kuwa hasa maendeleo kwa ajili ya aquaponics (Rakocy et al. 2006; Rakocy 2012; Somerville et al. 2014; Bittsanszky et al. 2015; Nemethy et al. 2016; Sirakov et al. 2016). Hatua za udhibiti zinatokana hasa na mazoea yasiyo ya kinga ya kimwili (angalia Sect 14.3.1) (Nemethy et al. 2016; Stouvenakers et al. 2017).).

   Kwa upande mwingine, tafiti za hivi karibuni zinaonyesha kuwa uzalishaji wa mimea ya aquaponic hutoa mavuno kama hayo ikilinganishwa na hydroponiki ingawa viwango vya virutubisho vya mimea ya madini ni vya chini katika maji ya aquaponic. Zaidi ya hayo, wakati maji ya aquaponic yanakamilika na madini mengine kufikia viwango vya hydroponic ya vipengele vya madini vya lishe, mavuno bora zaidi yanaweza kuzingatiwa (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 na Vermeulen 2018). Aidha, baadhi ya uchunguzi rasmi kutoka kwa watendaji katika aquaponics na masomo mawili ya hivi karibuni ya kisayansi (Changarawe et al. 2015; Sirakov et al. 2016) ripoti uwepo uwezekano wa misombo ya manufaa na/au microorganisms katika maji ambayo inaweza kuwa na jukumu katika biostimulation na/au kuwa na upinzani (yaani. inhibitory) shughuli dhidi ya vimelea vya mimea. Biostimulation hufafanuliwa kama kukuza sifa za ubora wa mimea na uvumilivu wa mimea dhidi ya dhiki ya abiotic kwa kutumia microorganism yoyote au dutu.

   Kuhusu mambo haya, sura hii ina malengo mawili makuu. Ya kwanza ni kutoa mapitio ya microorganisms kushiriki katika mifumo ya aquaponic na lengo maalum juu ya mimea pathogenic na mimea microorganisms manufaa. Mambo yanayoathiri microorganisms hizi pia yatazingatiwa (k.m. viumbehai). Ya pili ni kupitia njia zilizopo na uwezekano wa baadaye katika udhibiti wa magonjwa ya mimea.

2. 14.2 Microorganisms katika Aquaponics

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Microorganisms zipo katika mfumo mzima wa aquaponics na zina jukumu muhimu katika mfumo. Kwa hiyo hupatikana katika samaki, filtration (mitambo na kibaiolojia) na sehemu za mazao. Kwa kawaida, tabia ya microbiota (yaani microorganisms ya mazingira fulani) hufanyika kwenye maji yanayozunguka, periphyton, mimea (rhizosphere, phyllosphere na uso wa matunda), biofilter, kulisha samaki, tumbo la samaki na nyasi za samaki. Hadi sasa, katika aquaponics, utafiti mwingi wa microbial umezingatia bakteria ya nitrifying (Schmautz et al. 2017). Hivyo, mwenendo wa sasa ni tabia ya microorganisms katika vyumba vyote vya mfumo kwa kutumia teknolojia za kisasa za mpangilio. Schmautz et al. (2017) kutambuliwa muundo microbial katika maeneo mbalimbali ya mfumo, ambapo Munguia-Fragozo et al. (2015) kutoa mitazamo juu ya jinsi ya tabia ya aquaponics microbiota kutoka hatua taxonomical na kazi ya mtazamo kwa kutumia teknolojia ya kukata makali. Katika sehemu ndogo zifuatazo, lengo litaletwa tu juu ya microorganisms kuingiliana na mimea katika mifumo ya aquaponic iliyoandaliwa katika mimea yenye manufaa na mimea microorganisms pathogenic.

   14.2.1 Pathogens za mimea

   Pathogens za mimea zinazotokea katika mifumo ya maji ya maji ni kinadharia zile zinazopatikana kwa kawaida katika mifumo isiyo na udongo. Ufafanuzi wa utamaduni wa mimea ya aquaponic na hydroponic ni uwepo unaoendelea wa maji katika mfumo. Mazingira haya ya humid/majini yanafaa karibu kila mboga ya pathogenic au bakteria. Kwa vimelea vya mizizi baadhi ni vyema hasa kulingana na hali hizi kama pseudo-fungi ya taxa ya Oomycetes (k.mf. magonjwa ya kuoza mizizi yanayosababishwa na Pythium spp. na Phytophthora spp.) ambayo yanaweza kuzalisha aina ya usambazaji inayoitwa zoospores. Zoospores hizi zinaweza kusonga kikamilifu katika maji ya kioevu na hivyo zinaweza kuenea juu ya mfumo mzima haraka sana. Mara baada ya kupanda kuambukizwa, ugonjwa huo unaweza kuenea kwa kasi mfumo, hasa kwa sababu ya recirculation ya maji (Jarvis 1992; Hong na Moorman 2005; Sutton et al. 2006; Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010; Rakocy 2012; Rosberg 2014; Somerville et al. 2014). Ingawa Oomycetes ni miongoni mwa vimelea vilivyoenea zaidi vinavyotambuliwa wakati wa magonjwa ya mizizi, mara nyingi huunda ngumu na vimelea vingine. Baadhi ya aina Fusarium (pamoja na kuwepo kwa aina vizuri ilichukuliwa na mazingira ya majini) au aina kutoka genera Colletotrichum, Rhizoctonia na Thielaviopsis inaweza kupatikana kama sehemu ya complexes hizi na pia kusababisha uharibifu mkubwa wao wenyewe (Paulitz na Bélanger 2001; Hong na Moorman 2005; Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010). Nyingine vimelea genera kama Verticillium na Didymella, lakini pia bakteria, kama vile Ralstonia, Xanthomonas, Clavibacter, Erwinia na Pseudomonas, pamoja na virusi (kwa mfano nyanya mosaic, tango mosaic, virusi vya doa vya necrotic ya melon, lettuce ya kuambukiza na necrosis ya tumbaku), lettuce), virusi vya tumbaku), virusi vya tumbaku), hydroponics au maji ya umwagiliaji na kusababisha chombo, shina, majani au uharibifu wa matunda (Jarvis 1992; Hong na Moorman 2005). Hata hivyo kumbuka kwamba si microorganisms wote wanaona ni kuharibu au kusababisha dalili katika mazao. Hata spishi za jenasi ileile zinaweza kuwa ama hatari au zenye manufaa (k.m. Fusarium, Phoma, Pseudomonas). Mawakala wa magonjwa kujadiliwa hapo juu ni hasa vimelea wanaohusishwa na recirculation maji lakini inaweza kutambuliwa katika greenhouses [Sehemu ya 14.2.2](#142 -microorganisms-in-aquaponics) inaonyesha matokeo ya utafiti wa kwanza wa kimataifa kuhusu magonjwa ya mimea yanayotokea hasa katika aquaponics, wakati Jarvis (1992) na Albajes et al. (2002) wanatoa mtazamo mpana wa vimelea vinavyotokea katika miundo ya chafu.

   Katika hydroponics au katika mifumo ya aquaponic, mimea kwa ujumla hukua chini ya hali ya chafu iliyoboreshwa kwa ajili ya uzalishaji wa mimea, hasa kwa uzalishaji mkubwa ambapo vigezo vyote vya mazingira ni kompyuta imeweza (Albajes et al. 2002; Vallance et al. 2010; Somerville et al. 2014; Parvatha Reddy 2016). Hata hivyo, hali bora ya uzalishaji wa mimea inaweza pia kutumiwa na vimelea vya mimea. Kwa kweli, miundo hii huzalisha hali ya joto, ya mvua, isiyo na mvua na isiyo na mvua ambayo inaweza kuhamasisha magonjwa ya mimea ikiwa haijasimamiwa kwa usahihi (ibid.). Ili kukabiliana na hili, maelewano yanapaswa kufanywa kati ya hali bora za mimea na kuzuia magonjwa (ibid.). Katika microclimate ya chafu, usimamizi usiofaa wa upungufu wa shinikizo la mvuke unaweza kusababisha kuundwa kwa filamu au tone la maji kwenye uso wa mimea. Hii mara nyingi inakuza maendeleo ya pathogen ya mimea. Aidha, ili kuongeza mavuno katika hydroponics ya kibiashara, vigezo vingine (kwa mfano wiani wa kupanda, mbolea ya juu, kupanua uzalishaji wa kipindi) inaweza kuongeza uwezekano wa mimea kuendeleza magonjwa (ibid.).

   Swali sasa ni kujua kwa njia gani inoculum ya awali (yaani hatua ya kwanza katika mzunguko wa epidemiological) inaletwa kwenye mfumo. Hatua tofauti katika mzunguko wa ugonjwa wa mimea (EPC) zinawakilishwa katika Mchoro 14.1. Katika aquaponics, kama katika utamaduni chafu hydroponic, inaweza kuchukuliwa kuwa kuingia kwa vimelea inaweza kuhusishwa na ugavi wa maji, kuanzishwa kwa mimea au mbegu zilizoambukizwa, nyenzo za ukuaji (k.m. matumizi ya vyombo vya habari), kubadilishana hewa (vumbi na chembe carriage), wadudu (wadudu wa magonjwa na chembe carriage ) na wafanyakazi (zana na mavazi) (Paulitz na Bélanger 2001; Albajes et al. 2002; Hong na Moorman 2005; Sutton et al. 2006; Parvatha Reddy 2016).

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

   Kielelezo 14.1 Hatua za msingi (1 kwa 6) katika ugonjwa wa mimea mzunguko epidemiological (EPC) kulingana na Lepoivre (2003). (1) Kuwasili kwa inoculum ya pathogen, (2) kuwasiliana na mmea wa jeshi, (3) tishu kupenya na mchakato wa maambukizi na pathogen, (4) dalili za maendeleo ya dalili, (5) kupanda tishu zinazokuwa kuambukiza, (6) kutolewa na kuenea kwa aina ya kuambukiza ya utawanyiko

   Mara baada ya inoculum kuwasiliana na mmea (hatua ya 2 katika EPC), matukio kadhaa ya maambukizi (hatua ya 3 katika EPC) yanawezekana (Lepoivre 2003):

   • Uhusiano wa mimea ya pathogenic haukubaliani (uhusiano usio na mwenyeji) na ugonjwa hauendelei.

   • Kuna uhusiano wa jeshi lakini mmea hauonyeshi dalili (mmea unavumilia).

   • Pathogen na mmea ni sambamba lakini majibu ya ulinzi yana nguvu ya kutosha kuzuia maendeleo ya ugonjwa (mmea ni sugu: mwingiliano kati ya jeni la upinzani wa jeshi na jeni la uvumilivu wa pathogen).

   • Mti huu ni nyeti (uhusiano wa jeshi bila jeni kwa kutambua jeni), na pathogen huathiri mmea, lakini dalili si kali sana (hatua ya 4 katika EPC).

   • Na mwisho, mmea ni nyeti na dalili za ugonjwa zinaonekana na kali (hatua ya 4 katika EPC).

   Bila kujali kiwango cha upinzani, baadhi ya hali ya mazingira au mambo yanaweza kuathiri uwezekano wa mmea kuambukizwa, ama kwa kudhoofika kwa mmea au kwa kukuza ukuaji wa pathogen ya mmea (Colhoun 1973; Jarvis 1992; Cherif et al. 1997; Alhussaen 2006; Somerville et al. 2014). Sababu kuu za mazingira zinazoathiri vimelea vya mimea na maendeleo ya magonjwa ni joto, unyevu wa jamaa (RH) na mwanga (ibid.). Katika hydroponics, viwango vya joto na oksijeni ndani ya ufumbuzi wa virutubisho vinaweza kuanzisha mambo ya ziada (Cherif et al. 1997; Alhussaen 2006; Somerville et al. 2014). Kila pathogen ina upendeleo wake wa hali ya mazingira ambayo inaweza kutofautiana wakati wa mzunguko wake wa epidemiologic. Lakini kwa ujumla, unyevu wa juu na joto ni vyema kwa kukamilisha hatua muhimu katika mzunguko wa janga la pathogen kama vile uzalishaji wa michezo au kuota kwa michezo (Mchoro 14.1, hatua ya 5 katika EPC) (Colhoun 1973; Jarvis 1992; Cherif et al. 1997; Alhussaen 2006; Somerville et al. 2014). Colhoun (1973) anahitimisha madhara ya sababu mbalimbali zinazoendeleza magonjwa ya mimea katika udongo, wakati Jedwali 14.1 linaonyesha mambo maalum zaidi au kuongeza ambayo yanaweza kuhamasisha maendeleo ya pathogen ya mimea inayohusishwa na hali ya chafu ya maji.

   Katika mzunguko wa epidemiological, mara moja hatua ya kuambukiza inapatikana (hatua ya 5 katika EPC), vimelea vinaweza kuenea kwa njia kadhaa (Mchoro 14.1, hatua ya 6 katika EPC) na kuambukiza mimea mingine. Kama ilivyoelezwa hapo awali, vimelea vya mizizi vya oomycetes taxa vinaweza kuenea kikamilifu katika maji ya kurudia kwa kutolewa kwa zoospores (Alhussaen 2006; Sutton et al. 2006). Kwa fungi nyingine, bakteria na virusi vinavyohusika na magonjwa ya mizizi au angani, utawanyiko wa wakala wa causal unaweza kutokea kwa uenezi wa nyenzo zilizoambukizwa, majeraha ya mitambo, zana zilizoambukizwa, vectors (k.m. wadudu) na chembe (k.m. spora na propagules) ejection au gari linaruhusiwa na ukame, mchoro au splashes maji (Albajes et al. 2002; Lepoivre 2003).

   14.2.2 Utafiti juu ya Magonjwa ya Plant Aquaponic

   Wakati wa Januari 2018, utafiti wa kwanza wa kimataifa kuhusu magonjwa ya mimea ulifanywa kati ya wanachama wa daktari wa aquaponics wa GHARA FA1305, Chama cha Aquaponics cha Marekani na Hub ya Aquaponics ya EU. Ishirini na nane majibu walikuwa

   Jedwali 14.1 Kuongeza sababu za kuhamasisha maendeleo ya pathogen ya mimea chini ya muundo wa chafu ya maji ikilinganishwa na utamaduni

   meza thead tr darasa="header” Thkukuza sababu/th th Kufaidika kwa /th th Sababu /th th Marejeo /th /tr /thead tbody tr darasa="isiyo ya kawaida” Mbinu ya filamu ya TDNutrient (NFT), Mbinu ya mtiririko wa kina (DFT) /td td Ipythium/mimi spp. , Ifusarium/I SPP. /td td Rahisi kuenea kwa maji recirculation; uwezekano wa uchafuzi wa baada ya hatua ya kupuuza; maudhui duni katika oksijeni katika suluhisho la virutubisho /td td Koohakan et al. (2004) na Vallance et al. (2010) /td /tr tr darasa="hata” TdinOrganic media (k.m. rockwool) /td td Maudhui ya juu katika bakteria (hakuna taarifa kuhusu pathogenicity yao iwezekanavyo) /td td Haipatikani misombo kikaboni katika vyombo vya habari /td td Khalil na Alsanius (2001), Koohakan et al. (2004), Vallance et al. (2010) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDorganic vyombo vya habari (kwa mfano nyuzi za nazi na mboji) /td td Maudhui ya juu katika fungi; maudhui ya juu katika Fusarium spp. kwa nazi fibre /td td Inapatikana misombo hai katika vyombo vya habari /td td Koohakan et al. (2004), Khalil et al. (2009), na Vallance et al. (2010) /td /tr tr darasa="hata” TDMedia yenye maudhui ya juu ya maji na maudhui ya chini katika oksijeni (k.m. rockwool) /td td Ipythium/mimi spp. /td td Uhamaji wa Zoospores; kupanda mkazo /td td Van Der Gaag na Wever (2005), Vallance et al. (2010), na Khalil na Alsanius (2011) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDMedia kuruhusu harakati kidogo ya maji (k.m. rockwool) /td td Ipythium/mimi spp. /td td Hali bora kwa zoospores kutawanyika na harakati chemotaxis; hakuna hasara ya zoospore flagella /td td Sutton et al. (2006) /td /tr tr darasa="hata” TDJoto la juu na ukolezi wa chini wa DO katika ufumbuzi wa virutubishi/td td Ipythium/mimi spp. /td td Plant alisisitiza na mojawapo ya hali kwa ajili ya ukuaji wa ipythium/i /td td Cherif et al. (1997), Sutton et al. (2006), Vallance et al. (2010), na Rosberg (2014) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDHigh mwenyeji kupanda wiani na kusababisha microclimate/td td Ukuaji wa pathogens; magonjwa yanaenea /td td Joto na baridi mazingira /td td Albajes et al. (2002) na Somerville et al. (2014) /td /tr tr darasa="hata” TDUpungufu, ziada au usawa wa macro/ micronutrients/td td Fungi, virusi na bakteria /td td Kupanda marekebisho ya kisaikolojia (kwa mfano hatua juu ya majibu ya ulinzi, transpiration, uadilifu wa kuta za seli); kupanda marekebisho ya maumbile (kwa mfano uwezekano mkubwa wa vimelea, kivutio cha wadudu); rasilimali za virutubisho katika tishu za jeshi kwa vimelea; hatua moja kwa moja kwenye mzunguko wa maendeleo ya pathogen /td td Colhoun (1973), Snoeijers na Alejandro (2000), Mitchell et al. (2003), Dordas (2008), Veresoglou et al. (2013), Somerville et al. (2014), na Geary et al. (2015) /td /tr /tbody /meza

   alipokea kuelezea mifumo 32 ya aquaponic kutoka duniani kote (EU, 21; Amerika ya Kaskazini, 5; Amerika ya Kusini, 1; Afrika, 4; Asia, 1). Utafutaji wa kwanza ulikuwa kiwango kidogo cha majibu. Miongoni mwa maelezo iwezekanavyo ya kusita kujibu kwa dodoso ni kwamba wataalamu hawakujisikia uwezo wa kuwasiliana kuhusu vimelea vya mimea kwa sababu ya ukosefu wa ujuzi juu ya mada hii. Hii ilikuwa tayari kuzingatiwa katika tafiti za Upendo et al. (2015) na Villarroel et al. (2016). Taarifa muhimu zilizopatikana kutoka kwa utafiti ni:

   • 84.4% ya watendaji wanaona magonjwa katika mfumo wao.

   • 78.1% haiwezi kutambua wakala wa causal wa ugonjwa.

   • 34.4% haitumii hatua za kudhibiti magonjwa.

   • 34.4% hutumia matibabu ya kimwili au kemikali.

   • 6.2% hutumia dawa za wadudu au biopesticides katika mfumo wa aquaponic pamoja dhidi ya vimelea vya mimea.

   Matokeo haya yanasaidia hoja zilizopita zikisema kuwa mimea ya aquaponic hupata magonjwa. Hata hivyo, wataalamu wanakabiliwa na ukosefu wa ujuzi kuhusu vimelea vya mimea na hatua za kudhibiti magonjwa ambazo hutumiwa kimsingi hutegemea vitendo visivyo vya kinga (90.5% ya kesi).

   Katika utafiti huo, orodha ya vimelea vya mimea inayotokea katika mfumo wao wa aquaponic ilitolewa. Jedwali 14.2 linaonyesha matokeo ya kitambulisho hiki. Ili kukabiliana na ukosefu wa utaalamu wa daktari kuhusu uchunguzi wa ugonjwa wa mimea, toleo la pili la utafiti lilikuwa

   Jedwali 14.2 Matokeo ya utambulisho wa kwanza wa vimelea vya mimea katika aquaponics kutoka uchambuzi wa uchunguzi wa kimataifa wa 2018 na kutoka kwa maandiko yaliyopo

   meza thead tr darasa="header” ThPlant jeshi/th th Panda pathogen /th th Marejeo au matokeo ya utafiti /th /tr /thead tbody tr darasa="isiyo ya kawaida” TDallium schoenoprasu/td td Pithium sp.sup (b) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="hata” TD*beta vulgaris (Uswisi chard) /td td Erysiphe betaesup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDCucumis sativus/td td Podosphaera xanthiisup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="hata” TdFragaria spp. /td td Botrytis cinereasup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” Tdlactuca sativa/td td Botrytis cinereasup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Bremia lactucaesup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” cutetd td Fusarium sp.sup (b) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Pithium dissotocumsup (b) /sup /td td Rakocy (2012) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” cutetd td Pythium myriotylumsup (b) /sup /td td Rakocy (2012) /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Sclerotinia sp.sup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDMentha spp. /td td Pithium sp.sup (b) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="hata” TDNasturtium ofisi/td td Aspergillus sp.sup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TdoCimum basilicum/td td Alternaria sp.sup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Botrytis cinereasup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” cutetd td Pithium sp.sup (b) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="hata” cutetd td Sclerotinia sp.sup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDPisum sativum/td td Erysiphe pisisisup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr tr darasa="hata” TDSolanum lycopersicum/td td Pseudomonas solanacearumsup (a) /sup /td td McMurty et al. (1990) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” cutetd td Phytophthora infestanssup (a) /sup /td td Utafiti /td /tr /tbody /meza

   Vimelea vya mimea vinavyotambuliwa na dalili katika sehemu ya mmea wa angani vinatajwa na (a) na katika sehemu ya mizizi na (b) katika kielelezo kilichotumwa kwa lengo la kutambua dalili bila uhusiano wa jina la ugonjwa (Jedwali 14.3). Jedwali 14.2 hutambua hasa magonjwa yenye dalili maalum, k.m. dalili ambazo zinaweza kuunganishwa moja kwa moja na pathogen ya mmea. Ni kesi ya Botrytis cinerea na mold yake ya kawaida ya kijivu, koga ya poda (Erysiphe na Podosphaera genera katika meza) na mycelium yake nyeupe ya poda/conidia, na mwisho Sclerotinia spp. na uzalishaji wake wa sclerotia. Uwepo wa pathologists wa mimea 3 katika washiriki wa utafiti huzidisha orodha, na kutambua vimelea vingine vya mizizi (kwa mfano Pythium spp.). Dalili za jumla ambazo si maalum za kutosha kuwa na uhusiano wa moja kwa moja na kisababishi magonjwa bila kuthibitishwa zaidi (tazama uchunguzi katika [Sect 14.3) zinapatikana kwa hiyo katika Jedwali 14.3. Lakini ni muhimu kuonyesha kwamba dalili nyingi zilizoonekana katika meza hii zinaweza pia kuwa matokeo ya matatizo ya abiotic. Chlorosis ya majani ni mojawapo ya mifano iliyo wazi zaidi kwa sababu inaweza kuhusishwa na idadi kubwa ya vimelea (kwa mfano kwa lettuces: Pythium spp., Bremia lactucae, Sclerotinia spp., beet western yellos virusi), kwa hali ya mazingira (k.mf. ziada ya joto) na upungufu wa madini (nitrojeni, magnesiamu, potasiamu, kalsiamu, kiberiti, chuma, shaba, boron, zinki, molybdenum) (Lepoivre 2003; Resh 2013).

   Jedwali 14.3 Mapitio ya dalili zinazotokea katika aquaponics kutoka uchambuzi wa utafiti wa kimataifa wa 2018

   meza thead tr darasa="header” Thsymptoms/th th Aina ya mimea /th /tr /thead tbody tr darasa="isiyo ya kawaida” TDfoliar klorosis/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 darasa="hata” TDfoliar necrosis/td td Mentha spp. sup2/sup, IOCimum basilicum/i sup1/sup, /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDStem necrosis/td td Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, /td /tr tr darasa="hata” Necrosis/td ya TDCollar td Basilicum/i sup1/sup /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDfoliar mosaic/TD td ICUCUMIS sativus/i sup1/sup, Mentha spp. sup1/sup, IOCIMUM basilicum/i sup1/sup, /td /tr tr darasa="hata” TDfoliar wilting/td td Brassica oleracea Acephala kundi sup1/sup, IlActuca sativa/i sup1/sup, Mentha spp. sup1/sup, ICUCUMIS sativus/i sup1/sup, IOCIMUM basilicum/i sup1/sup, Isolanum lycoopersicum/i sup1/sup /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDfoliar, shina na collar mould/td td Allium schoenoprasum sup1/sup, iCapsicum mwaka/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 darasa="hata” TDfoliar spots/td td iCapsicum mwaka/i sup1/sup, iCuCumis sativus/i sup1/sup, iLActuca sativa/i sup2/sup, Mentha spp. sup1/sup, Basilicum/i sup5/sup /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDDamping mbali/td td Spinacia oleracea sup1/sup, ioCimum basilicum/i sup1/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, miche kwa ujumla sup5/sup /td /tr tr darasa="hata” Tdcrinkle/TD td iBeta vulgaris/i (Uswisi chard) sup1/sup, iCapsiCum mwaka/i sup1/sup, IlActuca sativa/i sup1/sup, Basilicum/i sup1/sup /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” TDBrowning au kuoza mizizi/td td Allium schoenoprasum sup1/sup, Amaranthus viridis sup1/sup, iBeta vulgaris/i (Uswisi chard) sup1/sup, Coriandrum sativum sup1/sup, iLActuca sativa/i sup1/sup, Mentha spp. sup2/sup, Basilicum/i sup2/sup, iPetroselinum crispum/i sup2/sup, Isolanum lycopersicum/i sup1/sup, Spinacia oleracea sup1/sup /td /tr /tbody /meza

   Hesabu katika exponent inawakilisha tukio la dalili kwa mmea maalum kwa jumla ya mifumo 32 ya aquaponic iliyopitiwa

   14.2.3 Microorganisms yenye manufaa katika Aquaponics: Uwezekano

   Kama ilivyoelezwa katika utangulizi, machapisho kadhaa yalizingatia bakteria zinazohusika katika mzunguko wa nitrojeni, wakati wengine tayari wanasisitiza kuwepo kwa uwezekano wa microorganisms manufaa zinazoshirikiana na vimelea vya mimea na/au mimea (Rakocy 2012; Changarawe et al. 2015; Sirakov et al. 2016). Sehemu hii inachunguza uwezekano wa microorganisms manufaa ya mimea inayohusika katika aquaponics na njia zao za hatua.

   Sirakov et al. (2016) kupimwa bakteria pinzani dhidi Pythium ultimum pekee kutoka mfumo wa aquaponic. Miongoni mwa wale waliojaribiwa 964, 86 ilionyesha athari kali ya kuzuia juu ya Pythium ultimum katika vitro. Utafiti zaidi lazima kupatikana kwa taxonomically kutambua bakteria hizi na kutathmini uwezo wao katika hali vivo. Waandishi wanadhani ya kwamba wengi kati ya hizi hutenganisha ni wa jenasi Pseudomonas. Schmautz et al. (2017) ilifikia hitimisho sawa kwa kutambua Pseudomonas spp. katika rhizosphere ya lettuce. Spishi za antagonistic za jenasi Pseudomonas ziliweza kudhibiti vimelea vya mimea katika mazingira asilia (k.mf. katika udongo wa kukandamiza) huku hatua hii pia imeathiriwa na hali ya mazingira. Wanaweza kulinda mimea dhidi ya vimelea ama kwa njia ya kazi au ya passive kwa kuchochea majibu ya ulinzi wa mimea, kucheza jukumu katika kukuza ukuaji wa mimea, kushindana na vimelea kwa nafasi na virutubisho (kwa mfano ushindani wa chuma kwa kutolewa kwa siderophores ya chelating), na/au hatimaye kwa uzalishaji wa antibiotics au metabolites ya antifungal kama vile biosurfactants (Arras na Arru 1997; Ganeshan na Kumar 2005; Haas na Défago 2005; Beneduzi et al. 2012; Narayanasamy 2013). Ingawa hakuna utambulisho wa microorganisms uliofanywa na Changarawe et al. (2015)), wanaripoti kuwa majivu ya samaki yana uwezo wa kuchochea ukuaji wa mimea, kupunguza ukuaji wa mycelial wa Pythium ultimum na Pythium oxysporum katika vitro na kupunguza ukoloni wa mizizi ya nyanya na fungi hizi.

   Habari kuhusu uwezekano wa asili uwezo wa ulinzi wa mimea ya microbiota aquaponic ni chache, lakini uwezekano wa hatua hii ya kinga inaweza kuzingatiwa kuhusiana na mambo mbalimbali tayari anajulikana katika hydroponics au katika aquaculture recirculated. Utafiti wa kwanza ulifanyika mwaka 1995 juu ya hatua ya kukandamiza au suppressiveness iliyokuzwa na microorganisms katika utamaduni usio na udongo (McPherson et al. 1995). Ukandamizaji katika hydroponiki, hapa hufafanuliwa na Postma et al. (2008)), imekuwa “inajulikana kwa kesi ambapo (i) kisababishi hakianzisha au kuendelea; au (ii) huanzisha lakini husababisha uharibifu mdogo au hakuna”. Hatua ya kukandamiza ya milieu inaweza kuhusishwa na mazingira ya abiotic (k.m. pH na suala la kikaboni). Hata hivyo, katika hali nyingi, inachukuliwa kuwa inahusiana moja kwa moja au pasipo moja kwa moja na shughuli za microorganisms 'au metabolites zao (James na Becker 2007). Katika utamaduni usio na udongo, uwezo wa kukandamiza unaoonyeshwa na ufumbuzi wa maji au vyombo vya habari visivyo na udongo hupitiwa na Postma et al. (2008) na Vallance et al. (2010). Katika mapitio haya, microorganisms zinazohusika na hatua hii ya kukandamiza hazijulikani wazi. Kwa upande mwingine, mimea vimelea kama Phytophthora cryptogea, Pythium spp., Pythium aphanidermatum na Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycoopersici kudhibitiwa au kufutwa na microbiota asili ni kikamilifu ilivyoelezwa. Katika makala mbalimbali zilizopitiwa na Postma et al. (2008) na Vallance et al. (2010), ushiriki wa microbial katika athari ya kukandamiza kwa ujumla huthibitishwa kupitia uharibifu wa microbiota ya substrate isiyo na udongo kwa sterilization kwanza na hatimaye kufuatiwa na inoculation upya. Ikilinganishwa na mfumo wazi bila recirculation, shughuli suppressive katika mifumo soilless inaweza kuelezwa na recirculation maji (McPherson et al. 1995; Tu et al. 1999, iliyotajwa na Postma et al. 2008) ambayo inaweza kuruhusu maendeleo bora na kuenea kwa microorganisms manufaa (Vallance et al. 2010) .

   Tangu mwaka 2010, ukandamizaji wa mifumo ya hydroponic umekubaliwa kwa ujumla na mada ya utafiti yameendeshwa zaidi juu ya kutengwa na Tabia ya Matatizo ya kupinga katika utamaduni usio na udongo na aina Pseudomonas kama viumbe vikuu vilivyojifunza. Ikiwa imeonyeshwa kuwa mifumo ya utamaduni isiyo na udongo inaweza kutoa uwezo wa kukandamiza, hakuna maonyesho sawa ya shughuli hiyo katika mifumo ya aquaponics. Hata hivyo, hakuna dalili ya kimapenzi kwamba haipaswi kuwa hivyo. Matumaini haya yanatoka kwa uvumbuzi wa Changarawe et al. (2015) na Sirakov et al. (2016) ilivyoelezwa katika aya ya pili ya sehemu hii. Zaidi ya hayo, imeonyeshwa katika hydroponics (Haarhoff na Cleasby 1991 zilizotajwa na Calvo-Bado et al. 2003; Van Os et al. 1999) lakini pia katika matibabu ya maji kwa matumizi ya binadamu (yaliyopitiwa na Verma et al. 2017) kwamba filtration polepole (ilivyoelezwa katika Sect 14.3.1) na zaidi ya polepole filtration mchanga pia inaweza kutenda dhidi ya vimelea vya mimea na hatua ya kukandamiza microbial pamoja na mambo mengine ya kimwili. Katika hydroponics, filtration polepole imeonekana kuwa na ufanisi dhidi ya vimelea vya mimea iliyopitiwa katika Jedwali 14.4. Ni kudhani kwamba microbial suppressive shughuli katika filters ni zaidi pengine kutokana na aina ya Bacillus na/au Pseudomonas (Brand 2001; Déniel et al. 2004; Renault et al. 2007; Renault et al. 2012). Matokeo ya Déniel et al. (2004) yanaonyesha kwamba katika hydroponics, hali ya hatua ya Pseudomonas na Bacillus inategemea ushindani wa virutubisho na antibiosis, kwa mtiririko huo. Hata hivyo, njia za ziada za hatua zinaweza kuwepo kwa genera hizi mbili kama ilivyoelezwa tayari kwa Pseudomonas spp. Aina Bacillus inaweza, kulingana na mazingira, kutenda ama moja kwa moja kwa biostimulation ya mimea au elicitation ya ulinzi wa mimea au moja kwa moja na uhasama kupitia uzalishaji wa antifungal na/au vitu antibacterial. Enzymes zinazoharibika kwa ukuta wa seli, bacteriocins, na antibiotics, lipopeptides (yaani biosurfactants), hutambuliwa kama molekuli muhimu kwa hatua ya mwisho (Pérez-García et al. 2011; Beneduzi et al. 2012; Narayanasamy 2013). Mambo yote yanayozingatiwa, utendaji wa chujio cha polepole sio tofauti na utendaji wa baadhi ya biofilters kutumika katika aquaponics. Zaidi ya hayo, baadhi ya bakteria heterotrophic kama Pseudomonas spp. walikuwa tayari kutambuliwa katika biofilters aquaponics (Schmautz et al. 2017). Hii ni kwa mujibu wa matokeo ya watafiti wengine ambao mara nyingi wamegundua Bacillus na/au Pseudomonas katika RAS (mfumo wa ufugaji wa maji) biofilters (Tal et al. 2003; Sugita et al. 2005; Schreier et al. 2010; Munguia-Fragozo et al. 2015; Rurangwa na Verdegem 2015). Hata hivyo, hadi sasa, hakuna utafiti juu ya kukandamiza iwezekanavyo katika biofilters ya aquaponic imefanywa.

   Jedwali 14.4 Mapitio ya vimelea vya mimea kwa ufanisi kuondolewa na filtration polepole katika hydroponics

   meza thead tr darasa="header” Vimelea vya thPlant/th th Marejeo /th /tr /thead tbody tr darasa="isiyo ya kawaida” Tdixanthomonas campestris/i pv. ipelargoni/I/TD td Brand (2001) /td /tr tr darasa="hata” TDifusarium oxysporum/i/td td Wohanka (1995), Ehret et al. (1999) iliyotajwa na Ehret et al. (2001), van Os et al. (2001), Déniel et al. (2004), na Furtner et al. (2007) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” Tdipythium/mimi spp. /td td Déniel et al. (2004) /td /tr tr darasa="hata” TDipythium aphanidermatum/i/td td Ehret et al. (1999) alitoa mfano na Ehret et al. (2001), na Furtner et al. (2007) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” Tdiphytophthora sinamomi/td td Van Os et al. (1999), 4 marejeo yaliyotajwa na Ehret et al. (2001) /td /tr tr darasa="hata” TDiphytophthora cryptogea/i/td td Calvo-Bado et al. (2003) /td /tr tr darasa="isiyo ya kawaida” Tdiphytophthora cactorum/i/td td Evenhuis et al. (2014) /td /tr /tbody /meza

3. 14.3 Kulinda mimea kutoka kwa Vimelea katika Aquaponics

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Kwa sasa wataalamu wa aquaponic wanaofanya mfumo wa pamoja hawana msaada dhidi ya magonjwa ya mimea wakati yanapotokea, hasa katika kesi ya vimelea vya mizizi. Hakuna dawa wala biopesticide ni hasa maendeleo kwa ajili ya matumizi ya aquaponic (Rakocy 2007; Rakocy 2012; Somerville et al. 2014; Bittsanszky et al. 2015; Sirakov et al. 2016). Kwa kifupi, mbinu za kinga bado hazipo. Tu Somerville et al. (2014) orodha misombo isokaboni ambayo inaweza kutumika dhidi ya fungi katika aquaponics. Kwa hali yoyote, uchunguzi sahihi wa pathogen (s) unaosababisha ugonjwa huo ni lazima ili kutambua lengo (s) kwa hatua za kinga. Utambuzi huu unahitaji utaalamu mzuri katika suala la uwezo wa uchunguzi, uelewa wa mzunguko wa pathogen na uchambuzi wa hali hiyo. Hata hivyo, ikiwa kuna dalili za generalist (sio maalum) na kulingana na kiwango cha usahihi kinachohitajika, mara nyingi ni muhimu kutumia mbinu za maabara ili kuthibitisha hypothesis kuhusiana na wakala wa causal (Lepoivre 2003). Postma et al. (2008) ilipitia njia tofauti za kuchunguza vimelea vya mimea katika hydroponiki, na vikundi vinne vilitambuliwa:

   1. Uchunguzi wa moja kwa moja na microscopic wa pathogen

   2. Kutengwa kwa pathogen

   3. Matumizi ya mbinu za serological

   4. Matumizi ya mbinu za Masi

   14.3.1 Mbinu zisizo za kibiolojia za Ulinzi

   Mazoea mazuri ya kilimo (GAP) kwa ajili ya kudhibiti vimelea vya mimea ni vitendo mbalimbali vinavyolenga kupunguza magonjwa ya mazao kwa mavuno na ubora wa mazao (FAO 2008). GAP inayoweza kupitishwa kwa aquaponics kimsingi ni mazoea yasiyo ya kinga ya kimwili au ya kilimo ambayo yanaweza kugawanywa katika hatua za kuzuia na matibabu ya maji.

   Vipimo vya Kuzuia

   Hatua za kuzuia zina madhumuni mawili tofauti. Ya kwanza ni kuepuka kuingia kwa inoculum ya pathogen ndani ya mfumo na ya pili ni kupunguza (i) maambukizi ya mimea, (ii) maendeleo na (iii) kuenea kwa pathojeni wakati wa kukua. Hatua za kuzuia lengo la kuepuka kuingia kwa inoculum ya awali katika chafu ni, kwa mfano, kipindi cha fallow, chumba maalum cha usafi wa mazingira, usafi wa mazingira wa chumba (kwa mfano kuondolewa kwa uchafu wa mimea na kupuuza uso), nguo maalum, mbegu zilizohakikishwa, chumba maalum cha kuota mimea na kimwili vikwazo (dhidi wadudu wadudu) (Stanghellini na Rasmussen 1994; Jarvis 1992; Albajes et al. 2002; Somerville et al. 2014; Parvatha Reddy 2016). Miongoni mwa mazoea muhimu zaidi kutumika kwa ajili ya aina ya pili ya hatua za kuzuia ni, matumizi ya aina sugu kupanda, zana disinfection, kuepuka dhiki kupanda abiotic, nzuri kupanda nafasi, kuepuka maendeleo ya mwani na usimamizi wa mazingira. Kipimo cha mwisho, k.m. usimamizi wa hali ya mazingira, ina maana ya kudhibiti vigezo vyote vya chafu ili kuepuka au kupunguza magonjwa kwa kuingilia kati katika mzunguko wao wa kibiolojia (ibid.). Kwa ujumla, katika miundo mikubwa ya chafu, programu za kompyuta na algorithms hutumiwa kuhesabu vigezo vilivyofaa kuruhusu uzalishaji wa mimea na udhibiti wa magonjwa. Vigezo vinavyopimwa, kati ya wengine, ni joto (la hewa na ufumbuzi wa virutubisho), unyevu, upungufu wa shinikizo la mvuke, kasi ya upepo, uwezekano wa umande, unyevu wa majani na uingizaji hewa (ibid.). Daktari hufanya juu ya vigezo hivi kwa kuendesha joto, uingizaji hewa, shading, kuongeza taa, baridi na fogging (ibid.).

   Matibabu

   Matibabu ya maji ya kimwili yanaweza kuajiriwa ili kudhibiti vimelea vya maji vyenye uwezo. Filtration (pore ukubwa chini ya 10 μm), joto na matibabu UV ni miongoni mwa ufanisi zaidi ili kuondoa vimelea bila madhara kwa afya ya samaki na mimea (Ehret et al. 2001; Hong na Moorman 2005; Postma et al. 2008; Van Os 2009; Timmons na Ebeling 2010). Mbinu hizi zinaruhusu udhibiti wa kuzuka kwa magonjwa kwa kupungua kwa inoculum, wingi wa vimelea na hatua zao za kuenea katika mfumo wa umwagiliaji (ibid.). Ukosefu wa kimwili hupungua vimelea vya maji kwa kiwango fulani kulingana na ugomvi wa matibabu. Kwa ujumla, lengo la joto na UV disinfection ni kupunguza idadi ya vijiumbe awali kwa 90— 99.9% (ibid.). Mbinu ya filtration ambayo hutumiwa zaidi ni filtration polepole kwa sababu ya kuaminika kwake na gharama zake za chini. Substrates ya filtration kwa ujumla hutumiwa ni mchanga, rockwool au pozzolana (ibid.). Filtration ufanisi kimsingi tegemezi ukubwa pore na mtiririko. Ili kuwa na ufanisi kama matibabu ya kuzuia disinfection, filtration inahitaji kupatikana kwa ukubwa wa pore chini ya 10 μm na kiwango cha mtiririko wa 100 l/msup2/sup/h, hata kama vigezo vidogo vya kisheria vinaonyesha maonyesho ya kuridhisha (ibid.). Filtration ya polepole haina kuondoa vimelea vyote; zaidi ya 90% ya jumla ya bakteria ya aerobic hubakia katika majivu (ibid.). Hata hivyo, inaruhusu ukandamizaji wa uchafu wa mimea, mwani, chembe ndogo na magonjwa mengine yanayotokana na udongo kama vile Pythium na Phytophthora (ufanisi ni tegemezi la jenasi). Filters polepole si kutenda tu kwa hatua ya kimwili lakini pia kuonyesha shughuli microbial suppressive, shukrani kwa vijiumbe pinzani, kama kujadiliwa katika Sect. 14.2.3 (Hong na Moorman 2005; Postma et al. 2008; Van Os 2009; Vallance et al. 2010). Matibabu ya joto ni bora sana dhidi ya vimelea vya mimea. Hata hivyo inahitaji joto kufikia 95 C wakati wa sekunde 10 kukandamiza kila aina ya vimelea, virusi ni pamoja na. Mazoezi haya hutumia nishati nyingi na hutoa baridi ya maji (mchanganyiko wa joto na tank ya mpito) kabla ya kurejeshwa tena kwa maji yaliyotibiwa tena kwenye kitanzi cha umwagiliaji. Aidha, ina hasara ya kuua vijiumbe vyote ikiwa ni pamoja na wale wenye manufaa (Hong na Moorman 2005; Postma et al. 2008; Van Os 2009). Mbinu ya mwisho na pengine kutumika zaidi ni UV disinfection. 20.8% ya EU Aquaponics Hub watendaji kutumia (Villarroel et al. 2016). Mionzi ya UV ina urefu wa 200 hadi 280 nm. Ina athari mbaya kwa microorganisms kwa uharibifu wa moja kwa moja wa DNA. Kulingana na kisababishi magonjwa na misukosuko ya maji, kipimo cha nishati kinatofautiana kati ya 100 na 250 MJ/cmsup2/sup kuwa na ufanisi (Postma et al. 2008; Van Os 2009).

   Matibabu ya maji ya kimwili huondoa vimelea vingi kutoka kwenye maji yanayoingia lakini hawawezi kukomesha ugonjwa huo wakati tayari upo katika mfumo. Matibabu ya maji ya kimwili haifunika maji yote (hasa eneo la maji lililosimama karibu na mizizi), wala tishu za mmea zilizoambukizwa. Kwa mfano, matibabu ya UV mara nyingi hushindwa kukandamiza uozo wa mizizi Pythium (Sutton et al. 2006). Hata hivyo, kama matibabu ya maji ya kimwili inaruhusu kupungua kwa vimelea vya mimea, kinadharia, pia huathiri microorganisms zisizo na pathogenic zinazoweza kutenda juu ya ukandamizaji wa magonjwa. Katika hali halisi, joto na matibabu UV kujenga utupu microbiological, ambapo filtration polepole inazalisha mabadiliko katika uchafu microbiota utungaji kusababisha juu ugonjwa ukandamizaji uwezo (Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010). Licha ya ukweli kwamba UV na matibabu ya joto katika hydroponics huondoa zaidi ya 90% ya microorganisms katika maji ya recirculating, hakuna kupungua kwa ugonjwa huo hakuonekana. Hii labda ilitokana na kiasi cha chini sana cha maji kilichotibiwa na uchafuzi wa maji baada ya kuwasiliana na mfumo wa umwagiliaji, mizizi na vyombo vya habari vya mimea (ibid.).

   Matibabu ya maji ya maji kwa njia ya kemikali ni mdogo katika matumizi ya kuendelea. Ozonation ni mbinu inayotumiwa katika aquaculture iliyosafirishwa na katika hydroponics. Tiba ya ozoni ina faida ya kuondoa vimelea vyote ikiwa ni pamoja na virusi katika hali fulani na kuharibiwa haraka kwa oksijeni (Hong na Moorman 2005; Van Os 2009; Timmons na Ebeling 2010; Gonçalves na Gagnon 2011). Hata hivyo ina hasara kadhaa. Kuanzisha ozoni katika maji ghafi kunaweza kuzalisha vioksidishaji vya mazao na kiasi kikubwa cha vioksidishaji vya mabaki (k.m. kiwanja kilichopandwa na haloxy anions ambazo ni sumu kwa samaki) ambazo zinahitaji kuondolewa, kwa mionzi ya UV, kwa mfano, kabla ya kurudi sehemu ya samaki (kilichopitiwa na Gonçalves na Gagnon 2011). Aidha, ozoni matibabu ni ghali, ni inakera kwa kiwamboute katika kesi ya yatokanayo na binadamu, mahitaji ya mawasiliano ya muda wa dakika 1 hadi 30 katika mkusanyiko mbalimbali ya 0.1-2.0 mg/L, mahitaji sump muda kupunguza kabisa kutoka Osub3/sub kwa Osub2/Sub na inaweza oxidize vipengele sasa katika ufumbuzi madini , kama vile chelates za chuma, na hivyo huwafanya wasipatikane kwa mimea (Hong na Moorman 2005; Van Os 2009; Timmons na Ebeling 2010; Gonçalves na Gagnon 2011).

   14.3.2 Mbinu za Kibiolojia za Ulinzi

   Katika hydroponiki, magazeti mengi ya kisayansi yanapitia upya matumizi ya vidubini vya kupinga (yaani uwezo wa kuzuia viumbe vingine) kudhibiti vimelea vya mimea lakini mpaka sasa hakuna utafiti uliofanywa kwa matumizi yao katika aquaponics. Hali ya utekelezaji wa microorganisms hizi zinazopinga ni kulingana na Campbell (1989)), Whipps (2001) na Narayanasamy (2013) zilizowekwa katika:

   1. Mashindano ya madini na niches

   2. Parasitism

   3. Antibiosis

   4. Uingizaji wa magonjwa ya upinzani katika mimea

   Majaribio ya kuanzisha microorganisms katika mifumo ya aquaponic yamelenga ongezeko la nitrification kwa kuongeza bakteria ya nitrifying (Zou et al. 2016) au matumizi ya mapromota ya ukuaji wa mimea (PGPR) kama vile Azospirillum brasilense na Bacillus spp. ili kuongeza utendaji wa mimea (Mangmang et al. 2014; Mangmang et al. 2015a; Mangmang et al. 2015b; Mangmang et al. 2015c; da Silva Cerozi na Fitzsimmons 2016; Bartelme et al. 2018). Sasa kuna haja ya haraka ya kufanya kazi kwa mawakala wa biocontrol (BCA) dhidi ya vimelea vya mimea katika aquaponics kuhusiana na matumizi yaliyozuiliwa ya matibabu ya kinga ya synthetic, thamani kubwa ya utamaduni na ongezeko la mifumo ya aquaponic duniani. BCA hufafanuliwa, katika muktadha huu, kama virusi, bakteria na fungi exerting madhara pinzani juu ya vimelea kupanda (Campbell 1989; Narayanasamy 2013).

   Kwa ujumla, kuanzishwa kwa BCA kunachukuliwa kuwa rahisi katika mifumo isiyo na udongo. Kwa kweli, mazingira ya mizizi ya hydroponic inapatikana zaidi kuliko katika udongo na microbiota ya substrate pia haifai kwa sababu ya utupu wa kibiolojia. Aidha, hali ya mazingira ya chafu inaweza manipulated kufikia BCA ukuaji mahitaji. Kinadharia sifa hizi zote kuruhusu utangulizi bora, uanzishwaji na mwingiliano wa BCA na mimea katika hydroponics kuliko katika udongo (Paulitz na Bélanger 2001; Postma et al. 2009; Vallance et al. 2010). Hata hivyo, katika mazoezi, ufanisi wa inoculation ya BCA kudhibiti vimelea vya mizizi inaweza kutofautiana sana katika mifumo isiyo na udongo (Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010; Montagne et al. 2017). Maelezo moja kwa ajili ya hii ni kwamba BCA uteuzi ni msingi katika vitro vipimo ambayo si anayewakilisha hali halisi na hatimaye kukabiliana na hali dhaifu ya microorganisms hizi kwa mazingira ya majini kutumika katika hydroponics au aquaponics (Postma et al. 2008; Vallance et al. 2010). Ili kudhibiti vimelea vya mimea na hasa hasa wale wanaohusika na roti za mizizi, uteuzi na utambulisho wa microorganisms zinazohusika katika mifumo ya majini ambayo inaonyesha shughuli za kukandamiza dhidi ya vimelea vya mimea zinahitajika. Katika utamaduni usio na udongo, microorganisms kadhaa za kupinga zinaweza kuchukuliwa kutokana na mzunguko wao wa kibiolojia kuwa sawa na vimelea vya mizizi au uwezo wao wa kukua katika mazingira yenye maji. Hiyo ni kesi ya aina ya Pythium na Fusarium na bakteria, ambapo Pseudomonas, Bacillus na Lysobacter ni genera iliyowakilishwa zaidi katika maandiko (Paulitz na Bélanger 2001; Khan et al. 2003; Chatterton et al. 2004; Sutton et al. 2006; al. 2007; Postma et al. 2008; Postma et al. 2009; Vallance et al. 2010; Sopher na Sutton 2011; Hultberg et al. 2011; Lee na Lee 2015; Martin na Mwanariadha 1999; Moruzzi et al. 2017; Thongkamngam na Jaenaksorn 2017). Aidha moja kwa moja ya metabolites baadhi ya microbial kama vile biosurfactants pia imekuwa alisoma (Stanghellini na Miller 1997; Nielsen et al. 2006; Nielsen et al. 2006). Ingawa baadhi ya microorganisms ni ufanisi katika kudhibiti vimelea vya mizizi, kuna matatizo mengine ambayo yanahitaji kushinda ili kuzalisha biopesticide. Changamoto kuu ni kuamua njia za inoculation, wiani wa inoculum, uundaji wa bidhaa (Montagne et al. 2017), njia ya uzalishaji wa kiasi cha kutosha kwa gharama nafuu na uhifadhi wa bidhaa zilizopangwa. Uchunguzi wa Ecotoxicological juu ya samaki na kuishi microorganisms manufaa katika mfumo pia ni hatua muhimu. Uwezekano mwingine ambao unaweza kutumiwa ni matumizi ya tata ya mawakala pinzani, kama inavyoonekana katika mbinu suppressive udongo (Spadaro na Gullino 2005; Vallance et al. 2010). Kwa kweli, microorganisms zinaweza kufanya kazi katika harambee au kwa njia za ziada za hatua (ibid.). Aidha ya marekebisho inaweza pia kuongeza uwezo wa BCA kwa kutenda kama prebiotics (angalia Sect 14.4).

4. 14.4 Wajibu wa Kiumbehai katika shughuli za Biocontrol katika mifumo ya Aquaponic

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Katika Sect. 14.2.3, ufuatiliaji wa mifumo ya aquaponic ulipendekezwa. Kama ilivyoelezwa hapo awali, hypothesis kuu inahusiana na recirculation maji kama ilivyo kwa mifumo ya hydroponic. Hata hivyo, hypothesis ya pili ipo na hii inahusishwa na kuwepo kwa suala la kikaboni katika mfumo. Organic jambo ambayo inaweza kuendesha uwiano zaidi microbial mazingira ikiwa ni pamoja na mawakala pinzani ambayo ni chini ya kufaa kwa vimelea kupanda (Rakocy 2012).

   Katika aquaponics, jambo la kikaboni linatokana na maji, vyakula ambavyo havijatumiwa, nyasi za samaki, substrate ya mimea ya kikaboni, shughuli za microbial, rishai ya mizizi na mabaki ya mimea (Waechter-Kristensen et al. 1997; Naylor et al. 1999; Waechter-Kristensen et al. 1999). Katika mfumo huo, bakteria ya heterotrophic ni viumbe vinavyoweza kutumia viumbehai kama chanzo cha kaboni na nishati, kwa ujumla katika mfumo wa wanga, amino asidi, peptidi au lipidi (Sharrer et al. 2005; Willey et al. 2008; Whipps 2001). Katika aquaculture recirculated (RAS), wao ni hasa localised katika biofilter na hutumia chembe kikaboni trapped ndani yake (Leonard et al. 2000; Leonard et al. 2002). Hata hivyo, chanzo kingine cha kaboni kikaboni kwa bakteria ya heterotrophic ni dutu za baridi zilizopo kama dutu za kikaboni zilizoyeyushwa na kuwajibika kwa rangi ya manjano-hudhurungi ya maji (Takeda na Kiyono 1990 zilizotajwa na Leonard et al. 2002; Hirayama et al. 1988). Katika udongo na pia katika hydroponiki, asidi humic hujulikana kwa kuchochea ukuaji wa mimea na kuendeleza mmea chini ya hali ya dhiki ya abiotic (Bohme 1999; du Jardin 2015). Protini ndani ya maji zinaweza kutumiwa na mimea kama chanzo mbadala cha nitrojeni hivyo kuimarisha ukuaji wao na upinzani wa pathogen (Adamczyk et al. 2010). Katika maji yaliyorekebishwa, wingi wa bakteria ya heterotrophic wanaoishi bure huhusiana na kiasi cha uwiano wa kaboni hai na kaboni-nitrojeni (C/N) (Leonard et al. 2000; Leonard et al. 2002; Michaud et al. 2006; Attramadal et al. 2012). Katika biofilter, ongezeko la uwiano wa C/N huongeza wingi wa bakteria ya heterotrophic kwa gharama ya idadi ya bakteria ya autotrophic inayohusika na mchakato wa nitrification (Michaud et al. 2006; Michaud et al. 2014). Kama ilivyoelezwa, microorganisms heterotrophic zinaweza kuwa na athari hasi kwenye mfumo kwa sababu zinashindana na bakteria ya autotrophic (k.m. bakteria ya nitrifying) kwa nafasi na oksijeni. Baadhi yao ni mimea au samaki vimelea, au wajibu wa off-ladha katika samaki (Chang-Ho 1970; Kazi Jensen na Hockenhull 1983; Jones et al. 1991; Leonard et al. 2002; Nogueira et al. 2002; Michaud et al. 2006; Mukerji 2006; Whipps 2001; Rurangwa na Verdegem 2015). Hata hivyo, vidubini vya heterotrophic vinavyohusika katika mfumo pia vinaweza kuwa chanya (Whipps 2001; Mukerji 2006). Tafiti kadhaa zinazotumia mbolea za kikaboni au vyombo vya habari visivyo na udongo, katika hydroponiki, zimeonyesha madhara ya kuvutia ambapo microbiota mkazi waliweza kudhibiti magonjwa ya mimea (Montagne et al. 2015). Substrates zote za kikaboni zina mali zao za kimwili. Kwa hiyo, sifa za vyombo vya habari zitaathiri utajiri na kazi za microbial. Uchaguzi wa vyombo vya habari maalum vya mimea inaweza kuathiri maendeleo ya microbial ili kuwa na athari ya kukandamiza kwa vimelea (Montagne et al. 2015; Grunert et al. 2016; Montagne et al. 2017). Uwezekano mwingine wa ukandamizaji wa pathogen unaohusiana na kaboni hai ni matumizi ya marekebisho ya kikaboni katika hydroponiki (Maher et al. 2008; Vallance et al. 2010). Kwa kuongeza mbolea katika vyombo vya habari visivyo na udongo kama ilivyo kawaida katika udongo, madhara ya kukandamiza yanatarajiwa (Maher et al. 2008). Kuimarisha au kudumisha vimelea maalum kama vile idadi ya watu Pseudomonas kwa kuongeza vyanzo vingine vya kaboni vilivyoandaliwa (kwa mfano bidhaa za nitrapyrini) kama ilivyoripotiwa na Pagliaccia et al. (2007) na Pagliaccia et al. (2008) ni uwezekano mwingine. Kuibuka kwa utamaduni wa udongo wa kikaboni pia kunaonyesha uhusika wa vijiumbe vya manufaa dhidi ya vimelea vya mimea vinavyoungwa mkono na matumizi ya mbolea za kikaboni. Fujiwara et al. (2013), Chinta et al. (2014), na Chinta et al. (2015) waliripoti kuwa mbolea na mahindi mwinuko pombe husaidia kudhibiti Fusarium oxysporum f.sp. lactucae na Botrytis cinerea kwenye saladi na Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici kwenye mimea ya nyanya. Na hata kama vigumu kushauriwa kwa ajili ya matumizi ya aquaponic, 1 g/l ya mbolea mumunyifu samaki makao (Shinohara et al. 2011) suppresses wilt bakteria juu ya nyanya unasababishwa na Ralstonia solanacearum katika hydroponics (Fujiwara et al. 2012).

   Hatimaye, ingawa taarifa kuhusu athari za viumbehai juu ya ulinzi wa mimea katika aquaponics ni chache, elementi mbalimbali zilizotajwa hapo juu zinaonyesha uwezo wao wa kukuza microbiota maalum ya mfumo na kupanda pathogen-suppressive.

5. 14.5 Hitimisho na masuala ya baadaye

   Original publication 2019 · Ilichapishwa kwanza kwenye FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Sura hii ililenga kutoa ripoti ya kwanza ya vimelea vya mimea vinavyotokea katika aquaponics, kupitia njia halisi na uwezekano wa baadaye wa kuwadhibiti. Kila mkakati ina faida na hasara na lazima vizuri iliyoundwa na kifafa kila kesi. Hata hivyo, kwa wakati huu, mbinu za kinga katika mifumo ya pamoja ya aquaponic bado ni mdogo na mitazamo mpya ya udhibiti inapaswa kupatikana. Kwa bahati nzuri, suppressiveness katika suala la mifumo ya aquaponic inaweza kuchukuliwa, kama tayari aliona katika hydroponics (kwa mfano katika vyombo vya habari kupanda, maji, na filters polepole). Aidha, uwepo wa viumbehai katika mfumo ni sababu ya kutia moyo ikilinganishwa na mifumo ya utamaduni usio na udongo unaotumia mbolea za kikaboni, vyombo vya habari vya mimea hai au marekebisho ya kikaboni.

   Kwa siku zijazo, inaonekana ni muhimu kuchunguza hatua hii ya kukandamiza ikifuatiwa na utambulisho na sifa za microbes zinazohusika au microbe consortia. Kulingana na matokeo, mikakati kadhaa inaweza kuzingatiwa ili kuongeza uwezo wa mimea kupinga vimelea. Ya kwanza ni udhibiti wa kibiolojia kwa uhifadhi, maana yake kupendelea vijiumbe vya manufaa kwa kuendesha na kusimamia utungaji wa maji (kwa mfano uwiano wa C/N, virutubisho na gesi) na vigezo (k.m. pH na joto). Lakini utambulisho wa mambo haya ya ushawishi unahitaji kufikiwa kwanza. Usimamizi huu wa bakteria ya autotrophic na heterotrophic pia ni muhimu sana ili kuendeleza nitrification nzuri na kuweka samaki wenye afya. Mkakati wa pili ni udhibiti wa kibiolojia kwa kutolewa kwa ziada kwa microorganisms manufaa tayari zilizopo katika mfumo kwa idadi kubwa (mbinu inundative) au kwa idadi ndogo lakini mara kwa mara kwa wakati (njia ya inoculation). Lakini utambulisho wa awali na kuzidisha kwa BCA ya aquaponic inapaswa kupatikana. Mkakati wa tatu ni uingizaji, i.e. kuanzisha microorganism mpya kwa kawaida haipo katika mfumo. Katika kesi hiyo, uteuzi wa microorganism ilichukuliwa na salama kwa mazingira ya aquaponic inahitajika. Kwa mikakati miwili ya mwisho, tovuti ya inoculation katika mfumo lazima kuchukuliwa kulingana na lengo taka. Maeneo ambapo shughuli za microbial zinaweza kuimarishwa ni maji yaliyorekebishwa, rhizosphere (vyombo vya habari vya mimea vinajumuishwa), biofilter (kama vile katika filters za mchanga mwepesi ambapo kuongeza BCA tayari imejaribiwa) na phyllosphere (yaani sehemu ya kupanda angani). Chochote mkakati, lengo kuu lazima kuongoza jamii microbial kutoa imara, mazingira uwiano microbial mazingira kuruhusu uzalishaji mzuri wa wote mimea na samaki.

   Kuhitimisha, kufuatia mahitaji ya usimamizi wa wadudu wa mimea jumuishi (IPM) ni umuhimu wa kusimamia kwa usahihi mfumo na kuepuka maendeleo na kuenea kwa magonjwa ya mimea (Bittsanszky et al. 2015; Nemethy et al. 2016). Kanuni ya IPM ni kutumia dawa za dawa za kemikali au mawakala wengine kama mapumziko ya mwisho wakati kiwango cha kuumia kiuchumi kinafikia. Kwa hiyo, udhibiti wa vimelea utahitaji kuwa wa kwanza kulingana na mbinu za kimwili na za kibaiolojia (zilizoelezwa hapo juu), mchanganyiko wao na kutambua na ufuatiliaji wa ugonjwa huo (Bunge la Ulaya 2009).