14.4 دور المادة العضوية في نشاط التحكم الحيوي في أنظمة أكوابونك

في [القسم 14.2.3](/المجتمع/المقالات/14-2-الكائنات الدقيقة في الأحياء المائية #1423 -الكائنات المجهرية المفيدة في الأحياء المائية ፦الاحتمالات)، اقترح قمع النظم المائية. وكما ذكر من قبل، ترتبط الفرضية الرئيسية بإعادة تدوير المياه كما هو الحال بالنسبة للأنظمة المائية. ومع ذلك، هناك فرضية ثانية ترتبط بوجود مواد عضوية في النظام. المادة العضوية التي يمكن أن تقود إلى نظام بيئي ميكروبي أكثر توازنا بما في ذلك العوامل المعادية التي هي أقل ملاءمة لمسببات الأمراض النباتية (Rakocy 2012).

وفي علم الأحياء المائية، تأتي المادة العضوية من إمدادات المياه، والأعلاف غير المأكل، وبراز الأسماك، والركيزة النباتية العضوية، والنشاط الميكروبي، والإفرازات الجذرية، وبقايا النباتات (Waechter-Kristensen et al. 1997؛ Naylor et al. 1999؛ Waechter-Kristensen et al. 1999). وفي مثل هذا النظام، تكون البكتيريا غير الغذائية كائنات قادرة على استخدام المادة العضوية كمصدر للكربون والطاقة، وبشكل عام في شكل كربوهيدرات أو أحماض أمينية أو ببتيدات أو دهون (Sharrer et al. 2005؛ Willey et al. 2008؛ Whipps 2001). وفي الاستزراع المائي المعاد تدويره، يتم توطينها بشكل رئيسي في المرشح الحيوي وتستهلك الجسيمات العضوية المحاصرة فيه (Leonard et al. 2000; Leonard et al. 2002). ومع ذلك، هناك مصدر آخر للكربون العضوي للبكتيريا غير الغذائية هو المواد الدبوالية الموجودة كمادة عضوية مذابة ومسؤولة عن تلوين الماء الأصفر والبني (Takeda and Kiyono 1990 الذي استشهد به Leonard et al. 2002؛ Hirayama et al. 1988). في التربة وكذلك في الزراعة المائية، من المعروف أن الأحماض الدبوطية تحفز نمو النبات والحفاظ على النبات تحت ظروف الإجهاد اللاأحيائي (Bohme 1999; du Jardin 2015). يمكن استخدام البروتينات الموجودة في الماء من قبل النباتات كمصدر بديل للنيتروجين مما يعزز نموها ومقاومة العوامل المسببة للأمراض (Adamczyk et al. 2010). وفي المياه المعاد تدويرها، ترتبط وفرة البكتيريا غير الغذائية الحية الحرة بكمية الكربون العضوي ونسبة الكربون والنيتروجين المتاحة بيولوجيا (C/N) (ليونارد وآخرون 2000؛ ليونارد وآخرون 2002؛ ميشود وآخرون 2006؛ أترامادال وآخرون 2012). في الفلتر الحيوي، وزيادة في نسبة C/N يزيد من وفرة البكتيريا غير الغذائية على حساب عدد من البكتيريا الذاتية المسؤولة عن عملية النتريفيكاتيون (ميشود وآخرون 2006؛ ميشود وآخرون. 2014). وكما هو ضمني، فإن الكائنات الحية الدقيقة المتغايرة يمكن أن يكون لها تأثير سلبي على النظام لأنها تتنافس مع البكتيريا الغذائية الذاتية (مثل البكتيريا النتريفينغ) على الفضاء والأكسجين. وبعضها من مسببات الأمراض النباتية أو الأسماك، أو مسؤول عن النكهة غير النكهة في الأسماك (تشانغ - هو 1970؛ فونك - جينسن وهوكنهول 1983؛ جونز وآخرون 1991؛ ليونارد وآخرون 2002؛ نوغيرا وآخرون 2002؛ ميشود وآخرون 2006؛ موكيرجي 2006؛ السياط 2001؛ رورانغوا وفيرديجيم 2015). ومع ذلك، فإن الكائنات الحية الدقيقة المتغايرة المشاركة في النظام يمكن أن تكون إيجابية أيضا (السياط 2001؛ موكيرجي 2006). وقد أظهرت عدة دراسات تستخدم الأسمدة العضوية أو الوسائط العضوية الخالية من التربة، في الزراعة المائية، تأثيرات مثيرة للاهتمام حيث تمكنت الجراثيم المقيمة من السيطرة على الأمراض النباتية (Montagne et al. 2015). جميع الركائز العضوية لها خصائصها الفيزيائية والكيميائية الخاصة بها. وبالتالي، فإن خصائص وسائل الإعلام تؤثر على الثراء والوظائف الميكروبية. وبالتالي فإن اختيار وسائط نباتية محددة يمكن أن يؤثر على التطور الميكروبي بحيث يكون له تأثير قمعي على مسببات الأمراض (Montagne et al. 2015؛ Grunert et al. 2016؛ Montagne et al. 2017). وثمة احتمال آخر لقمع العوامل المسببة للأمراض المتصلة بالكربون العضوي هو استخدام التعديلات العضوية في الزراعة المائية (ماهر وآخرون 2008؛ Vallance et al. 2010). وبإضافة سماد في الوسائط الخالية من التربة كما هو شائع الاستخدام في التربة، يتوقع حدوث تأثيرات قمعية (ماهر وآخرون 2008). ومن الاحتمال الآخر تعزيز أو الحفاظ على كائنات دقيقة معينة مثل مجموعة «Pseudomonas_» بإضافة بعض مصادر الكربون المركبة (مثل المنتج القائم على النترابيرين) كما جاء في تقرير Pagliaccia et al. (2007) و Pagliaccia et al. (2008). كما يبرز ظهور الثقافة العضوية الخالية من التربة مشاركة الكائنات الحية الدقيقة المفيدة ضد مسببات الأمراض النباتية المدعومة باستخدام الأسمدة العضوية. أفاد فوجيوارا وآخرون (2013)، وشينتا وآخرون (2014)، وشينتا وآخرون (2015) بأن الإخصاب بالخمور الحادة للذرة يساعد على السيطرة على Fusarium oxysporum f.sp. lactucae و Botrytis cinerea على الخس و Fusarium oxysporum f.sp. على نباتات الطماطم وحتى لو كان ينصح بالكاد للاستخدام المائي، فإن 1 غرام/لتر من الأسمدة القابلة للذوبان في الأسماك (Shinohara et al. 2011) يقمع الذبول الجرثومي على الطماطم الناجمة عن Ralstonia solanacearum في الزراعة المائية (Fujiwara et al. 2012).

وأخيراً، وعلى الرغم من ندرة المعلومات المتعلقة بتأثير المواد العضوية على وقاية النباتات في الأحياء المائية، فإن العناصر المختلفة المذكورة أعلاه تبين قدرتها المحتملة على تعزيز ميكروبيوتا للقمع الممرضات الخاصة بالنظام والنباتات.