14.4 Роль органического вещества в биоконтрольной деятельности в аквапонных системах

В [Sect. 14.2.3](/сообщество/статьи/14-2-микроорганизмы-в-аквапоники #1423 -Бенефициары-микроорганизмы в аквапонике ፦Возможности) была предложена подавление аквапонных систем. Как указывалось выше, основная гипотеза связана с рециркуляцией воды так же, как и с гидропонными системами. Однако существует вторая гипотеза, и это связано с присутствием органического вещества в системе. Органическое вещество, которое может стимулировать более сбалансированную микробную экосистему, включая антагонистические агенты, которые менее подходят для возбудителей растений (Rakocy 2012).

В аквапонике органическое вещество поступает из водоснабжения, несъеденных кормов, рыбных фекалий, органических растительных субстратов, микробной активности, корневых экссудат и растительных остатков (Waechter-Kristensen et al. 1997; Naylor et al. 1999; Waechter-Kristensen et al. 1999). В такой системе гетеротрофными бактериями являются организмы, способные использовать органическое вещество в качестве углерода и источника энергии, как правило, в виде углеводов, аминокислот, пептидов или липидов (Sharrer et al. 2005; Willey et al. 2008; Whipps 2001). В рециркулированной аквакультуре (РАС) они в основном локализованы в биофильтре и потребляют органические частицы, попавшие в него (Leonard et al. 2000; Leonard et al. 2002). Однако еще одним источником органического углерода для гетеротрофных бактерий являются гуминовые вещества, присутствующие в виде растворенного органического вещества и отвечающие за желто-буроватую окраску воды (Takeda and Kiyono 1990, цитируемые Leonard et al. 2002; Hirayama et al. 1988). Известно, что в почве, а также в гидропонике гуминовые кислоты стимулируют рост растений и поддерживают растение в условиях абиотического стресса (Bohme 1999; du Jardin 2015). Белки в воде могут использоваться растениями в качестве альтернативного источника азота, что повышает их рост и устойчивость к патогенам (Adamczyk et al. 2010). В рециркулируемой воде обилие свободных гетеротрофных бактерий коррелируется с количеством биологически доступного органического углерода и соотношения углерода и азота (C/N) (Leonard et al. 2000; Leonard et al. 2002; Michaud et al. 2006; Attramadal et al. 2012). В биофильтре увеличение соотношения C/N увеличивает обилие гетеротрофных бактерий за счет количества автотрофных бактерий, ответственных за процесс нитрификации (Michaud et al. 2006; Michaud et al. 2014). Как предполагается, гетеротрофные микроорганизмы могут оказывать негативное воздействие на систему, поскольку они конкурируют с автотрофическими бактериями (например, нитрифицирующими бактериями) за пространство и кислород. Некоторые из них являются патогенами растений или рыб, или они отвечают за непривкус рыб (Чанг-Хо 1970; Функ-Йенсен и Хокенхулл 1983; Джонс и др. 1991; Леонард и др. 2002; Ногейра и др. 2002; Михауд и др. 2006; Мукерджи 2006; Уипппс 2001; Рурангва и Вердегем 2015). Однако гетеротрофные микроорганизмы, вовлеченные в систему, также могут быть положительными (Whipps 2001; Mukerji 2006). Несколько исследований с использованием органических удобрений или органических безпочных сред в гидропонике показали интересные эффекты, в которых микробиота была способна контролировать болезни растений (Montagne et al. 2015). Все органические субстраты обладают своими физико-химическими свойствами. Следовательно, характеристики среды будут влиять на микробное богатство и функции. Таким образом, выбор конкретной растительной среды может повлиять на развитие микробных микробов, с тем чтобы оказывать подавительное воздействие на патогены (Montagne et al. 2015; Grunert et al. 2016; Montagne et al. 2017). Еще одной возможностью подавления патогенов, связанных с органическим углеродом, является использование органических поправок в гидропонике (Maher et al. 2008; Vallance et al. 2010). При добавлении компостов в безпочные среды, как это широко используется в почве, ожидается подавление (Maher et al. 2008). Еще одной возможностью является укрепление или поддержание определенного микроорганизма, такого как Pseudomonas_ популяции путем добавления некоторых составленных источников углерода (например, продукта на основе нитрапирина), о чем сообщили Pagliaccia et al. (2007) и Pagliaccia et al. (2008). Появление органической безпочвенной культуры также подчеркивает вовлечение полезных микроорганизмов в борьбу с патогенами растений, поддерживаемыми использованием органических удобрений. Fujiwara et al. (2013), Chinta et al. (2014) и Chinta et al. (2015) сообщили, что оплодотворение крутым спиртом кукурузы помогает контролировать Fusarium oxysporum f.sp. Lactucae и Botrytis cinerea на салате и Fusarium oxysporum f.sp. radicis-lycopersici на томатных растениях. И даже если вряд ли рекомендуется использовать аквапоники, 1 г/л растворимого удобрения на основе рыбы (Shinohara et al. 2011) подавляет бактериальное увядание на томатах, вызванное Ralstonia solanacearum в гидропонике (Fujiwara et al. 2012).

Наконец, несмотря на то, что информация о воздействии органических веществ на защиту растений в аквапонике является скудной, различные упомянутые выше элементы свидетельствуют о своей потенциальной способности содействовать развитию микробиоты, характерной для данной системы и подавления патогенов растений.