6.3.1 Usalama wa Chakula

Usalama bora wa chakula na kuhakikisha ustawi wa wanyama ni vipaumbele vya juu katika kupata msaada wa umma kwa aquaponics. Mojawapo ya masuala ya mara kwa mara yaliyotokana na wataalamu wa usalama wa chakula kuhusiana na aquaponics ni hatari inayoweza kuambukizwa na vimelea vya binadamu wakati wa kutumia majivu ya samaki kama mbolea kwa mimea (Chalmers 2004; Schmautz et al. 2017). Fasihi ya hivi karibuni kutafuta kuamua hatari zoonotic katika aquaponics alihitimisha kuwa vimelea katika maji machafu ulaji, au vimelea katika sehemu ya milisho inayotokana na wanyama wenye joto, inaweza kuhusishwa na microbiotia ya samaki gut, ambayo, hata kama sio madhara kwa samaki wenyewe, inaweza uwezekano kupita juu mlolongo wa chakula kwa binadamu (Antaki na Jay-Russell 2015). Njia za kuanzishwa kwa vimelea kwenye mfumo wa aquaponics ni hivyo za wasiwasi, na chanzo kikubwa zaidi cha coliforms ya faecal au bakteria nyingine ya pathogenic inayotokana na pembejeo za kulisha kwa samaki. Kutokana na mtazamo wa kibaiolojia, kuna uwezekano wa hatari za vimelea hivi vinavyoenea ama katika biofilters, au, katika mifumo moja-kitanzi kwa kuanzisha vimelea vya hewa kutoka vipengele vya mimea wazi nyuma kwenye mizinga ya samaki. Ingawa hatari za usafirishaji ziko chini katika nafasi iliyofungwa ya mazingira ya mfumo wa aquaponics — ikilinganishwa na mfano wa kufungua ufugaji wa maji ya bwawa — na ziko chini katika mfumo wa maji ya maji ambayo sehemu za mfumo zinaweza kutengwa, bado kuna mtazamo kwamba sludge ya samaki inaweza kuwa uwezekano wa hatari wakati kutumika kwa mimea kwa ajili ya matumizi ya binadamu. Escherichia coli (E. coli) ni kisababishi cha enteriki cha binadamu kinachosababisha magonjwa yanayotokana na chakula ambacho kimekuwa wasiwasi muhimu kuhusu matumizi ya taka za wanyama kama mbolea katika kilimo au ufugaji wa samaki, k.mf. mifumo ya samaki ya nguruwe iliyounganishwa (Dang na Dalsgaard 2012). Hata hivyo, kwa ujumla si kuchukuliwa kuwa hatari katika aquaponics ya mimea ya samaki. Kwa mfano, Moriarty et al. (2018) hapo awali alionyesha kuwa matibabu ya UV yanaweza kupunguza mafanikio E. coli lakini pia alibainisha kuwa coliforms wanaona katika mfumo wa aquaponics walikuwa katika viwango vya nyuma na hakuwa na kuenea katika raceways samaki au katika lettuce hydroponically mzima ndani mfumo wa majaribio, na hivyo hakuwa na sasa hatari ya afya. Kuna utafiti mdogo juu ya mambo haya, lakini tafiti chache za awali zimepata hatari ndogo sana za uchafuzi wa coliform, kwa mfano, kwa kuonyesha hakuna tofauti katika viwango vya coliform kutoka kwa matibabu ya maji ya RAS yaliyoboreshwa na yasiyo ya sterilized na yasiyo ya sterilized kutumika kwa mimea (Pantanella et al. 2015). Ingawa kuna uwezekano wa hatari ya internalization ya microbes ndani ya majani ya mimea, na hivyo maambukizi yao kwa sehemu zinazotumiwa ya baadhi ya mimea ya majani ya chakula iliyopandwa katika aquaponics, tafiti nyingine zimefikia hitimisho sawa kwamba hatari ni ndogo ya kuanzisha binadamu uwezekano wa hatari vimelea (Elumalai et al. 2017).

Hata hivyo, kusimamia hatari, au muhimu zaidi kusimamia maoni ya hatari hizo, bado ni kipaumbele cha juu kwa mamlaka ya serikali na wawekezaji wa aquaponics. Ni kudhani kuwa udhibiti wa ubora wa pembejeo kulisha na utunzaji makini wa samaki/taka samaki unaweza kupunguza zaidi ya hoja hizi uwezo (Fox et al. 2012). Hakika, hakuna matukio ya afya ya binadamu inayojulikana kuwa na ujuzi wetu kwa sasa imeripotiwa kuhusiana na mfumo wa aquaponics, na hii inaweza kuwa kazi ya ukweli kwamba vifaa vya RAS na greenhouses za hydroponic kawaida zina hatua nzuri za biosecurity, ikiwa ni pamoja na usafi na mazoea ya karantini ambayo ni strintly aliona. Ilipendekeza mazoea microbiological kwa biosecurity wamekuwa tathmini kwa mifumo mbalimbali ya uzalishaji wa samaki na mapendekezo yaliyoandaliwa katika Hatari Uchambuzi muhimu Control Points miongozo, mfumo wa kimataifa kwa ajili ya kudhibiti usalama wa chakula (Orriss na Whitehead 2000). Hata hivyo, bado kuna haja ya nyaraka bora za kisayansi za hatari kwa uhamisho wa pathogen kwa wanadamu, na utafiti wa moja kwa moja katika usimamizi katika eneo hili la uzalishaji wa maji.

6.3.2 Pathogens ya samaki na mimea

Kuna fasihi zilizopo za nidhamu katika ufugaji wa maji, hydroponics na bioengineering ambayo inaweza kusaidia kuwajulisha na kuongeza utendaji wa microbial katika maji ya maji. Kwa mfano, jamii microbial kutumika mbalimbali ya kazi muhimu katika afya ya samaki, ikiwa ni pamoja na jukumu muhimu katika digestibility na assimilation ya kulisha, pamoja na immunodulation, na kazi hizi pamoja na jukumu la probiotics katika kuimarisha mifumo ya aquaculture ni vizuri upya (Akhter et al. 2015). Jukumu la microbes katika mifumo ya RAS hasa pia linafunikwa vizuri, ikiwa ni pamoja na usimamizi wa microbial wa biofilters, pamoja na utafiti katika udhibiti wa pathogen, pamoja na mbinu mbalimbali za kudhibiti off-ladha inayotokana na mifumo ya RAS (Rurangwa na Verdegem 2015). Vivyo hivyo, vijidudu katika rhizosphere ya mimea ni muhimu kwa ajili ya mizizi na ukuaji wa mimea (Dessaux et al. 2016) lakini pia kwa ajili ya kudhibiti uenezi wa vimelea katika uzalishaji wa mimea ya hydroponic; maeneo haya yanachunguzwa vizuri katika mapitio ya hivi karibuni na Bartelme et al. (2018). Hata hivyo, bado kuna uelewa mdogo sana wa uhusiano katika microbiome miongoni mwa vyumba vya mfumo wa aquaponics, ujuzi ambao ni muhimu kwa kuongeza tija na kupunguza uhamisho wa pathogen.

Kuenea kwa vimelea vinavyofaa ambavyo ni hatari kwa afya ya samaki au kupanda ni masuala muhimu katika uchumi wa shughuli za aquaponics, kutokana na kwamba matumizi yoyote ya antibiotics au disinfectants yanaweza kuwa na athari mbaya kwa kazi ya biofilter, pamoja na kudhoofisha microbial mahusiano katika compartments nyingine ya mfumo. Itifaki za kuzuia disinfection zinazotumiwa kwa kawaida katika RAS ni pamoja na kutibu maji kwa mwanga wa ultraviolet (Elumalai et al. 2017), ambayo, pamoja na ozoni (na kwa kawaida mchanganyiko wa wote wawili), inajumuisha njia ya kwanza ya abiotic ya kudumisha ubora wa maji. Mayai ya samaki/mabuu pia mara nyingi hutolewa kabla ya kuletwa, na maji yoyote ya ulaji hutibiwa, hivyo kupunguza vyanzo vya moja kwa moja vya kuingia kwa pathogen ya samaki kwenye mfumo.

Maji yanayoingia kwa RAS pia huruhusiwa ‘kukomaa’ katika biofilters kabla ya kulishwa katika mfumo wa recirculating. Majaribio, kwa mfano, yameonyesha kuwa inoculating kabla ya biofilter na mchanganyiko wa bakteria nitrifying, na ‘kulisha’ kwa suala hai mpaka wakazi bakteria mechi uwezo wa kubeba wa mizinga ya samaki, ina maana kwamba maji tank ya kuzaliana ni chini ya uwezekano wa kuwa imara na kukamatwa na bakteria nyemelezi (Attramadal et al. 2016; Rurangwa na Verdegem 2015). Hata hivyo, kama vimelea kuwa tatizo, matumizi ya matibabu ya kiwango cha juu UV, ozoni, kemikali au antibiotiki wakati mwingine inaweza kuwa muhimu, ingawa matumizi hayo kwa ujumla yanavuruga kwa compartments nyingine za mfumo, hasa biofilters (Blancheton et al. 2013). Hakika, kulingana na kipimo na eneo ndani ya mfumo, matibabu yasiyo ya kuchagua kwa vimelea yanaweza kupendelea kuenea kwa wafanyabiashara. Kwa mfano, viwango vya juu vya matibabu ya ozoni sio tu unaua bakteria, protists na virusi lakini pia huoksidisha DOM na huathiri mkusanyiko wa POM, na hivyo hufanya shinikizo la uteuzi kwa wakazi wa bakteria (ibid.).

Majadiliano ya kina ya vimelea vya mimea katika mfumo wa aquaponics na udhibiti wao ni pamoja na katika Chap. 14 na hivyo si alielezea hapa. Hata hivyo, ni muhimu kutambua kwamba aina Bacillus hutumiwa mara kwa mara kama probiotics ya kibiashara katika ufugaji wa maji, na kuna ushahidi unaoongezeka kwamba aina sawa za Bacillus pia zinafaa kwa mimea, ambazo tayari zinapatikana katika ufumbuzi wa probiotics ya kibiashara (Shafi et al. 2017). Utafiti wa hivi karibuni umeongeza masomo kama hayo kwenye Bacillus kujumuisha majaribio katika mfumo wa aquaponics (Cerozi na Fitzsimmons 2016b). Mahali ambapo probiotics ni kuletwa — katika samaki, mimea au biofilters — inaweza kuwa muhimu, lakini si wazi kutokana na kazi zilizopo kama kuongeza ya probiotics katika sehemu ya samaki, na faida uwezo kwa samaki, pia ina athari bora juu ya ukuaji wa mimea na afya jamaa na kuongeza ya ngazi sawa ya probiotics moja kwa moja kwa compartment hydroponics.

Mbali na probiotics ya kawaida ya maombi, kuna mbinu mbalimbali za ubunifu za biocontrol ambazo zinaweza kuwa muhimu zaidi kwa kupunguza uwepo na kuenea kwa microbes hatari. Katika utafiti mmoja wa hivi karibuni, vijiti vya bakteria vilichaguliwa kutoka kwenye mfumo wa aquaponics ulioanzishwa kulingana na uwezo wao wa kuathiri madhara ya kuzuia samaki na mimea ya vimelea. Lengo lilikuwa utamaduni hawa hutenganisha kama inocula ambayo inaweza hatimaye kutenda kama udhibiti wa kibiolojia kwa magonjwa ndani ya mfumo huo wa aquaponics (Sirakov et al. 2016). Kwa mfano, Sirakov et al. alionyesha kuwa Pseudomonas sp. kwamba pekee ilikuwa yenye ufanisi kama biocontrol kwa fungi ya pathogenic _Saprolegnia vimelea vya samaki na Pythium ultimum ya mimea. Watafiti pia waliripoti katika vitro kuzuia aina mbalimbali za bakteria hutenganisha kutoka compartments tofauti aquaponics, lakini bila kupima yao katika vivo madhara. Uwezo wa kutumia vizuizi vile kama udhibiti wa kibiolojia si mpya, lakini matumizi ya mbinu za NGS sasa yanaweza kudhihirisha zaidi kuhusu mwingiliano wa kujitenga vile kwa kila mmoja na kwa vimelea vinavyoweza kutokea, hivyo kufanya iwezekanavyo kuongeza ufanisi wa utoaji. Matumizi ya mbinu nyingine za ‘omics’ zinaweza kusaidia kuonyesha muundo wa jamii kwa ujumla na kazi zinazohusiana na metabolic, na kuanza kufafanua ambayo viumbe na kazi zina manufaa zaidi. Katika siku zijazo, mbinu hizo zinaweza kuruhusu uteuzi wa ‘matatizo ya msaidi’ ndani ya jamii za microbial, au utambulisho wa exudates ambazo zina madhara ya kupambana na microbial (Massart et al. 2015).