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).