14.4 Il ruolo della materia organica nell'attività di biocontrollo nei sistemi acquaponici

Nella [Sez. 14.2.3](/community/articles/14-2-microrganismi-in-aquaponics #1423 -beneficial-microrganisms-in-aquaponics ፦The-Possibilities) è stata suggerita la soppressione dei sistemi aquaponici. Come detto in precedenza, l’ipotesi principale è legata al ricircolo dell’acqua così come è per i sistemi idroponici. Tuttavia, esiste una seconda ipotesi che è legata alla presenza di materia organica nel sistema. Materia organica che potrebbe guidare un ecosistema microbico più equilibrato, inclusi agenti antagonisti meno adatti ai patogeni vegetali (Rakocy 2012).

Nell’acquaponica, la materia organica proviene da approvvigionamento idrico, mangimi non consumati, feci di pesce, substrato vegetale organico, attività microbica, essudati radicali e residui vegetali (Waechter-Kristensen et al. 1997; Naylor et al. 1999; Waechter-Kristensen et al. 1999). In tale sistema, i batteri eterotrofici sono organismi in grado di utilizzare la materia organica come fonte di carbonio ed energia, generalmente sotto forma di carboidrati, aminoacidi, peptidi o lipidi (Sharrer et al. 2005; Willey et al. 2008; Whipps 2001). Nell’acquacoltura ricircolata (RAS), essi sono localizzati principalmente nel biofiltro e consumano particelle organiche intrappolate in esso (Leonard et al. 2000; Leonard et al. 2002). Tuttavia, un’altra fonte di carbonio organico per i batteri eterotrofici sono le sostanze umiche presenti come materia organica disciolta e responsabili della colorazione giallo-brunastra dell’acqua (Takeda e Kiyono 1990 citati da Leonard et al. 2002; Hirayama et al. 1988). Nel suolo e nell’idroponica, gli acidi umici sono noti per stimolare la crescita delle piante e sostenere la pianta in condizioni di stress abiotico (Bohme 1999; du Jardin 2015). Le proteine presenti nell’acqua possono essere utilizzate dalle piante come fonte alternativa di azoto, migliorando così la loro crescita e resistenza agli agenti patogeni (Adamczyk et al. 2010). Nell’acqua ricircolata, l’abbondanza di batteri eterotrofici vivi liberi è correlata alla quantità di carbonio organico biologicamente disponibile e rapporto carbonio-azoto (C/N) (Leonard et al. 2000; Leonard et al. 2002; Michaud et al. 2006; Atramadal et al. 2012). Nel biofiltro, un aumento del rapporto C/N aumenta l’abbondanza di batteri eterotrofici a scapito del numero di batteri autotrofici responsabili del processo di nitrificazione (Michaud et al. 2006; Michaud et al. 2014). Come implicito, i microrganismi eterotrofici possono avere un impatto negativo sul sistema perché competono con i batteri autotrofici (ad esempio batteri nitrificanti) per lo spazio e l’ossigeno. Alcuni di essi sono patogeni vegetali o dei pesci, o responsabili del dissapore dei pesci (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). Tuttavia, i microrganismi eterotrofici coinvolti nel sistema possono anche essere positivi (Whipps 2001; Mukerji 2006). Diversi studi che utilizzano fertilizzanti organici o mezzi organici privi di suolo, in idroponica, hanno mostrato interessanti effetti in cui il microbiota residente è stato in grado di controllare le malattie delle piante (Montagne et al. 2015). Tutti i substrati organici hanno le loro proprietà fisico-chimiche. Di conseguenza, le caratteristiche dei media influenzeranno la ricchezza e le funzioni microbiche. La scelta di un mezzo vegetale specifico potrebbe quindi influenzare lo sviluppo microbico in modo da avere un effetto soppressivo sui patogeni (Montagne et al. 2015; Grunert et al. 2016; Montagne et al. 2017). Un’altra possibilità di soppressione degli agenti patogeni legati al carbonio organico è l’uso di modifiche organiche in idroponica (Maher et al. 2008; Vallance et al. 2010). Aggiungendo compost in mezzi privi di suolo come se fosse un uso comune nel suolo, si prevedono effetti soppressivi (Maher et al. 2008). Rafforzare o mantenere un microrganismo specifico come Pseudomonas popolazione aggiungendo alcune fonti di carbonio formulate (ad esempio prodotto a base di nitrapirina) come riportato da Pagliaccia et al. (2007) e Pagliaccia et al. (2008) è un’altra possibilità. L’emergere di colture organiche prive di suolo evidenzia anche il coinvolgimento di microrganismi benefici contro i patogeni vegetali sostenuti dall’uso di fertilizzanti organici. Fujiwara et al. (2013), Chinta et al. (2014), e Chinta et al. (2015) hanno riferito che la fecondazione con liquore ripido di mais aiuta a controllare Fusarium oxysporum f.sp. lactucae e Botrytis cinerea su lattughe e Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici sulle piante di pomodoro. E anche se difficilmente consigliato per l’uso acquaponico, 1 g/l di fertilizzante solubile a base di pesce (Shinohara et al. 2011) sopprime l’appassimento batterico sul pomodoro causato da Ralstonia solanacearum in idroponica (Fujiwara et al. 2012).

Infine, sebbene le informazioni sull’impatto della materia organica sulla protezione delle piante nell’acquaponica siano scarse, i vari elementi sopra menzionati mostrano la loro potenziale capacità di promuovere un microbiota specifico per il sistema e sopprimendo gli agenti patogeni vegetali.