LE PIANTE IN ACQUAPONICA (Capitolo 6)

Cari amici acquaponici, un capitolo intero del manuale della FAO pubblicato tutto insieme non l’avete mai visto … merito di Francesca che mi ha dato una mano, così come Viviana mi ha aiutato per il capitolo precedente.

E’ un’occasione importante per festeggiare il ritorno in rete del sito akuadulza.net o akuadulza.it  (fa lo stesso) per ora in versione “beta” cioè di rodaggio ma che presto tornerà alla sua funzionalità piena. Abituatevi a frequentarlo perchè ben presto questo blog tornerà allo stato “dormiente” per evitare di pubblicare due volte gli stessi materiali.

Riprenderò a tradurre io il capitolo 7 che riguarderà i pesci ma con la supervisione di Pietro perchè quello è il suo campo come ricercatore. Ovviamente la fonte è sempre la stessa il manuale “Small-scale aquaponic food production – Integrated fish and plant farming” edito edito dalla FAO

Se ci sono dei volontari che desiderano darci una mano con ricerche e traduzioni sull’acquaponica si facciano avanti, sono i benvenuti!

Questo capitolo illustra la teoria e la pratica necessarie a produrre con successo piante in un sistema acquaponico. In primo luogo, illustra le principali differenze tra la produzione in terra (ground crop) e quella senza terra (soilless crop). A seguire, troverete una discussione su alcuni concetti essenziali di biologia e nutrizione delle piante, centrate sugli aspetti più importanti relativi all’acquaponica. Successivamente, ci sarà una breve sezione sulle raccomandazioni per selezionare gli ortaggi da far crescere nelle unità acquaponiche. Le ultime due sezioni si occupano della salute delle piante, dei metodi per mantenere la salute delle piante, e di alcuni consigli su come sfruttare al meglio lo spazio di crescita delle piante.

In molte imprese acquaponiche commerciali, la produzione di ortaggi è più redditizia di quella di pesce. Ci sono tuttavia delle eccezioni e alcuni agricoltori guadagnano di più con varietà di pesce particolarmente prezioso. Stime da unità acquaponiche prevalentemente in Occidente indicano che fino al 90 per cento dei guadagni finanziari proviene dalla produzione di piante. Una ragione è il veloce turnover degli ortaggi rispetto a quello dei pesci.

Ulteriori informazioni sulla produzione acquaponica di piante è riportata nel capitolo 8 e negli allegati. Il capitolo 8 tratta le pratiche di gestione della produzione di piante attraverso le stagioni, e illustra differenti approcci per ciascuno dei metodi idroponici (media bed, NFT and DWC). L’Allegato 1 è una descrizione tecnica di 12 popolari ortaggi da coltivare in acquaponica; l’ Appendice 2 contiene descrizioni e tabelle che dettagliano diversi trattamenti biologici di parassiti e malattie.

6.1 PRINCIPALI DIFFERENZE TRA PRODUZIONE CON E SENZA TERRA

Ci sono molte somiglianze tra la produzione dell’agricoltura in terra basata sul terreno e quella fuori terra, mentre la biologia di base dell’impianto è sempre la  stessa (figure 6.1 e 6.2). è opportuno comunque analizzare le principali differenze tra la produzione in terra e fuori suolo (Tavola 6.1) al fine di colmare il divario tra le tradizionali pratiche in terra e le più recenti tecniche fuori suolo. In generale, le differenze riguardano l’uso di fertilizzante e il consumo di acqua, la capacità di utilizzare terre non arabili, e soprattutto la produttività. Inoltre, l’agricoltura fuori suolo ha in genere una minor intensità di lavoro. Infine, le tecniche fuori suolo supportano meglio le monoculture rispetto a quanto fa l’agricoltura in terra.

6.1

Pomodori (Solanum sp. in terra

6.2

Swiss chard (Beta sp.) bietole in un sistema acquaponico

6.1.1 Fertilizzante

La chimica del suolo, specialmente relativamente alla disponibilità di nutrienti e alle dinamiche di fertilizzazione, è una disciplina completa e piuttosto complessa. L’aggiunta di fertilizzante è richiesta nelle coltivazioni a terra intensive. Comunque, gli agricoltori non possono controllare completamente la distribuzione di questi nutrienti alle piante a causa del complesso processo che avviene nel suolo, comprese le interazioni biotiche e abiotiche. La somma di queste interazioni determina la disponibilità di nutrienti alle radici delle piante. Diversamente, nelle colture fuori suolo, i nutrienti sono sciolti in una soluzione che viene distribuita direttamente alle piante, e che può essere adattata specificatamente alle necessità delle piante. Le piante in colture fuori suolo crescono in materiali inerti. Questi materiali non interferiscono con la distribuzione dei nutrienti, come può accadere nel suolo. Inoltre, i materiali supportano fisicamente le piante e mantengono le radici bagnate e areate. In più, con l’agricoltura in terra, alcuni dei fertilizzanti possono essere dispersi tra le erbacce e il deflusso, cosa che può diminuire l’efficienza e contemporaneamente causare preoccupazioni ambientali. Il fertilizzante è costoso e può costituire larga parte del budget di una coltivazione in terra.

La gestione personalizzata del fertilizzante nell’agricoltura fuori suolo ha due principali vantaggi. Primo, una quota minima di fertilizzante è dispersa in processi, chimici, biologici o fisici. Queste perdite riducono l’efficienza e possono far aumentare i costi. Secondo, la concentrazione di nutrienti può essere monitorata con precisione e adattata in base alle necessità delle piante in particolari stadi della crescita. Questo controllo aumentato può migliorare la produttività e la qualità dei prodotti.

6.1.2 Uso dell’acqua

L’acqua usata in Hidro e acquaponica è molto meno che nelle produzioni in terra. L’acqua viene persa nell’agricoltura in terra attraverso l’evaporazione dalla superficie, la traspirazione attraverso le foglie, la percolazione nel terreno, la dispersione e la crescita di erbacce. Invece, nell’agricoltura fuori suolo, l’unica acqua utilizzata è quella per la crescita e la traspirazione attraverso le foglie. L’acqua usata è il minimo necessario alla crescita delle piante, e solo una trascurabile quantità di acqua viene persa attraverso l’evaporazione dai materiali fuori suolo. Soprattutto, l’acquaponica utilizza solo il 10% dell’acqua necessaria a crescere la stessa pianta in terra. Perciò, la coltivazione fuori suolo ha grandi potenzialità per consentire la produzione dove l’acqua è scarsa o costosa.

6.1.3 Utilizzo di terra non arabile

Per il fatto che non è necessario terreno, i metodi fuori suolo possono essere usati in aree con terra non arabile. Un posto comune per l’acquaponica è in aree urbane e perirubane che non possono supportare la tradizionale agricoltura in terra. L’acquaponica può essere usata nei pianterreno, nelle cantine (utilizzando luce di crescita) e sui tetti. L’agricoltura urbana riduce la produzione di emissioni perché c’è una diminuzione della necessità di trasporto: l’agricoltura urbana è una agricoltura locale e contribuisce all’economia locale e alla sicurezza alimentare locale. Un’altra importante applicazione dell’acquaponica è in altre aree in cui l’agricoltura tradizionale non può essere utilizzata, come aree estremamente secche (deserti e altre zone aride), dove il terreno ha una alta salinità (aree costali o estuari, isole coralline), dove la qualità del suolo si è deteriorata attraverso l’abuso di fertilizzanti o persa a causa dell’erosione o della industria mineraria, o in generale dove la terra arabile non è disponibile a causa della proprietà, dei costi di acquisto e dei diritti sulla terra. In generale, la terra arabile disponibile per la coltivazione è in diminuzione, e l’acquaponica è un metodo che permette alle popolazioni la coltivazione intensiva di cibo dove l’agricoltura in terra è difficoltosa o impossibile.

6.1.4 Produttività e rendimento

La coltivazione hydroponica più intensiva può raggiungere una percentuale di rendimento più alta del 20-25% rispetto alla più intensiva coltivazione in terra, benché dati arrotondati di esperti di idroponica riportano una produttività più alta di 2-5 volte. Questo quando la cultura idroponica usa una gestione intensiva della serra, compresi costosi interventi per sterilizzare e fertilizzare le piante. Anche senza questi interventi costosi, le tecniche acquaponiche descritte in questa pubblicazione possono eguagliare i rendimenti idroponici ed essere più produttivi che il terreno. La ragione principale sta nel fatto che le coltivazioni fuori suolo consentono all’agricoltore di monitorare, mantenere e adattare le condizioni di crescita delle piante, assicurando un equilibrio in tempo reale di nutrimento, acqua, pH e temperatura. Inoltre, nella coltivazione fuori suolo, non c’è competizione con le erbacce e le piante beneficiano di un controllo più alto di parassiti e malattie.

6.1.5 Carico di lavoro ridotto

La coltivazione fuori suolo non richiede aratura, dissodamento, pacciamatura o diserbo. Nelle fattorie più grandi, ciò equivale a una minore dipendenza da macchinari agricoli e dall’uso di combustibili fossili. Nell’agricoltura su scala ridotta, questo equivale a una attività per l’agricoltore più facile, con meno manodopera, in special modo perché la maggior parte delle unità acquaponiche sono sollevate da terra e evitano di abbassarsi. Anche la raccolta è una procedura più semplice paragonata all’agricoltura in terra, e i prodotti non necessitano di una pulizia estensiva per rimuovere i residui di terra. L’acquaponica è adatta per persone di ogni genere, classe di età e capacità.

6.1.6 Monocultura sostenibile

Con la coltivazione fuori terra, è perfettamente possibile coltivare le stesse monoculture, anno dopo anno. Le monocolture in terra sono più impegnative perché il terreno si ‘stanca’, perde fertilità e parassiti e malattie aumentano. Nelle colture fuori terra, non c’è semplicemente perdita di fertilità o stanchezza,  e tutti i fattori biotici e abiotici che prevengono la monocultura sono controllati. In ogni caso, paragonate alle policolture tutte le monoculture richiedono un maggior grado di attenzione per il controllo delle epidemie.

6.1.7 Aumento della complessità e alto investimento iniziale

Il lavoro richiesto per il set up e l’installazione iniziale, così come i costi, possono scoraggiare gli agricoltori dall’adottare una coltivazione senza terra. L’acquaponica è anche più costosa dell’idroponica perché la produzione delle piante deve essere supportata dall’installazione di acquacultura. L’acquaponica è un sistema piuttosto complesso che richiede una gestione quotidiana di tre gruppi di organismi. Se una sola delle parti fallisce, l’intero sistema può crollare. Inoltre, l’acquaponica richiede una fornitura elettrica affidabile. Soprattutto, l’acquaponica è molto più complessa della coltivazione in terra. Una volta che le persone si sono familiarizzate con il processo, l’acquaponica diventa molto semplice e la gestione quotidiana più facile. C’è una curva di apprendimento, come in molte tecnologie, e ogni nuovo agricoltore acquaponico ha bisogno di dedicarsi all’apprendimento. L’acquaponica non è appropriate per tutte le situazioni, e bisogna valutare benefici e costi prima di imbarcarsi in una nuova avventura.

Tabella 6.1

Confronto sintetico tra produzione al suolo e fuori suolo

 

Categoria In terra Fuori terra
Produzione Resa Variabile, dipende dalle caratteristiche e dalla gestione del suolo Molto alta con produzione vegetale fitta
Qualità produzione Dipende dalle caratteristiche e dalla gestione del suolo. I prodotti possono essere di qualità inferiore dovuta a concimazione/trattamenti inadeguati Pieno controllo sulla distribuzione di nutrienti appropriati ai diversi stadi di sviluppo della pianta. Rimozione dei fattori ambientali biotici e abiotici che impattano la crescita della piante al suolo (struttura del suolo, chimica del suolo, patogenesi, pesticidi)
Igiene Rischio di contaminazione dovuto all’uso di acqua di bassa qualità e/o uso di materiali organici inquinati come fertilizzanti. Rischio minimo di contaminazione per la salute umana
Nutrizione Apporto di nutrienti Alta variabilità dipendente dalle caratteristiche e dalla struttura del suolo. Difficoltà a controllare il livello di nutrienti al livello delle radici Controllo in tempo reale dei nutrienti e del pH delle piante a livello delle radici. Apporto di nutrienti omogeneo e accurato coerente con gli stadi di crescita delle piante. Necessità di monitoraggio e competenza
Efficacia nell’uso di nutrienti Fertilizzanti distribuiti largamente con controllo minimo dei nutrienti in relazione allo stadio di crescita. Potenziale alta perdita di nutrienti dovuta a percolamento e deflusso Utilizzo di quantità minime. Distribuzione uniforme e flusso di nutrienti regolabile in tempo reale. Nessun percolamento
Uso dell’acqua Efficienza del sistema Molto sensibile alle caratteristiche del suolo, potenziale stress idrico nelle piante, alta dispersione di nutrienti Massimizzata, può essere prevenuta tutta la perdita d’acqua. Disponibilità di acqua può essere completamente controllata da sensori. No costi manodopera per innaffiare, ma investimenti più alti.
Salinità Suscettibile all’accumulo di sale, in base alle caratteristiche del suolo e dell’acqua. Utilizzo di grandi quantità di acqua per la desalinizzazione. Dipende dalle caratteristiche del suolo e dell’acqua. Possibile utilizzo di acqua salata, ma necessità di utilizzare grandi quantità di acqua per la desalinizzazione.
Gestione Manodopera e attrezzature Standard, ma necessari macchinari per il trattamento del suolo (aratura) e la raccolta che si basano su carburanti fossili. Necessaria più manodopera. Essenziali sia competenza che monitoraggio quotidiano utilizzando attrezzature relativamente costose. Costi iniziali alti. Operazioni di raccolta più semplici.

 

 

6.2 BIOLOGIA DI BASE DELLE PIANTE

Questa sezione commenta brevemente le principali parti della pianta e poi discute della nutrizione (Figura 6.3).

6.3

Illustrazione dei principali organi della pianta

Ulteriori discussioni vanno al di là dello scopo di questa pubblicazione, ma ulteriori informazioni possono essere reperite nella sezione Approfondimenti.

  6.2.1  Anatomia e funzioni base delle piante

Radici

Le radici assorbono acqua e minerali dal terreno. Piccoli peli radicali fuori dalla radice aiutano il processo di assorbimento. La radice aiuta la pianta ad ancorarsi al terreno, impedendole di cadere. Le radici immagazzinano inoltre altro nutrimento per usi futuri. Le radici in coltura fuori terra mostrano interessanti differenze dalle piante in terra. Nella coltura fuori terra, acqua e nutrienti sono forniti costantemente alle piante, che sono così facilitate nella loro ricerca di nutrienti e possono crescere più velocemente. La crescita delle radici in idroponica può essere rilevante per l’intensa captazione e la fornitura ottimale di fosforo che stimola la loro crescita. Vale la pena notare che le radici trattengono quasi il 90 per cento dei metalli assorbiti dalle piante, che comprendono ferro, zinco e altre utili micronutrienti.

 Fusti

I fusti sono la struttura di supporto principale della pianta. Essi agiscono anche come sistema idraulico della pianta, conducendo acqua e nutrienti dalle radici alle altre parti della pianta, e trasportando il cibo dalle foglie ad altre zone. Il fusto può essere erbaceo, come lo stelo pieghevole di una margherita, o legnoso, come il tronco di un albero di quercia.

 Foglie

La maggior parte del cibo in una pianta viene prodotta nelle foglie. Le foglie sono progettate per catturare la luce del sole, che la pianta usa poi per produrre nutrimento attraverso un processo chiamato fotosintesi. Le foglie sono importanti anche per la traspirazione di acqua.

 Fiori

I fiori sono la parte riproduttiva della maggior parte delle piante. I fiori contengono pollini e minuscole uova chiamati ovuli. Dopo l’impollinazione dei fiori e la fecondazione dell’ovulo, l’ovulo si trasforma in un frutto. Nelle tecniche fuori terra, la pronta distribuzione di potassio prima della fioritura può aiutare le piante a avere frutta migliore.

 Frutti/semi

I frutti sono parti sviluppati di ovaie di fiori che contengono i semi. I frutti includono mele,
limoni, melograni, ma comprendono anche pomodori, melanzane, chicchi di mais e cetrioli. Questi ultimi sono considerati frutta in senso botanico perché contengono semi, anche se in una definizione culinaria sono spesso indicati come verdure. I semi sono le strutture riproduttive delle piante, e frutti servono per contribuire alla diffusione di questi
semi. Le piante da frutto hanno esigenze nutrizionali diverse dalle verdure a foglia verde, soprattutto richiedono più potassio e fosforo.

6.2.2 Fotosintesi

Tutte le piante verdi sono progettate per generare il proprio cibo usando il processo di fotosintesi (Figura 6.4).

6.4

Processo di fotosintesi

La fotosintesi richiede ossigeno, anidride carbonica, acqua e luce. All’interno della pianta ci sono piccoli organelli chiamati cloroplasti che contengono clorofilla, un enzima che utilizza l’energia dalla luce solare per spezzare anidride carbonica atmosferica (CO2) e creare molecole di zucchero ad alta energia come il glucosio. Essenziale a questo processo è l’acqua (H2O). Questo processo rilascia ossigeno (O2), ed è storicamente responsabile di tutto l’ossigeno nell’atmosfera. Una volta create, le molecole di zucchero sono trasportate in tutta la pianta e usate in seguito per tutti i processi fisiologici come la crescita, la riproduzione e il metabolismo. Durante la notte, le piante usano questi stessi zuccheri, così come come l’ossigeno, per generare l’energia necessaria per la crescita. Questo processo è chiamato respirazione.
E’ fondamentale collocare una unità aquaponica in un luogo dove ogni pianta avrà accesso alla luce solare.
Questo assicura energia sufficiente per la fotosintesi. L’acqua dovrebbe essere sempre disponibile alle radici attraverso il sistema. L’anidride carbonica è liberamente disponibile dall’atmosfera, anche se in molte colture indoor intensive è possibile che le piante utilizzino tutta l’anidride carbonica disponibile nell’ambiente e richiedono quindi ventilazione.

6.2.3 Esigenze nutrizionali

Oltre a questi requisiti di base per la fotosintesi, le piante richiedono  un numero di sostanze nutritive, note anche come sali inorganici. Questi nutrienti sono necessari per gli enzimi che facilitano la fotosintesi, per la crescita e la riproduzione. Questi nutrienti possono provenire dal terreno. Tuttavia, in assenza di terreno, questi nutrienti devono essere forniti in un altro modo. In acquaponica, tutti questi nutrienti essenziali provengono dalle deiezioni dei pesci.

Ci sono due grandi categorie di nutrienti: macronutrienti e micronutrienti. Entrambi i tipi di nutrienti sono essenziali per le piante, ma in quantità differenti. Sono necessarie maggiori quantità dei sei macronutrienti rispetto ai micronutrienti, che sono necessari solo in piccole quantità. Sebbene tutti questi nutrienti siano presenti nelle deiezioni dei pesci, alcuni nutrienti possono essere presenti in quantità limitata nell’ acquaponica e provocare carenze, ad esempio potassio, calcio e ferro. Una conoscenza di base della funzione di ogni nutriente è importante per conoscere come influenzano la crescita delle piante. Se si verificano carenze di nutrienti, è importante identificare quale elemento è assente o mancante nel sistema e regolare il sistema di conseguenza con l’aggiunta di fertilizzanti supplementari o aumentando mineralizzazione.

Macronutrienti

Sono sei le sostanze nutritive di cui le piante hanno bisogno in quantità relativamente grandi. Questi nutrienti sono azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio e zolfo. Di seguito illustriamo la funzione di questi macronutrienti nelle piante. Vengono anche elencati eventuali sintomi delle carenze per aiutare a identificare i problemi.

Azoto (N) è la base di tutte le proteine. È essenziale per costruire le parti strutturali, la fotosintesi, la crescita cellulare, i processi metabolici e la produzione di clorofilla. Come tale, l’azoto è l’elemento più comune in un impianto dopo carbonio e ossigeno, entrambi i quali sono ottenuti dall’aria. L’azoto è pertanto l’elemento chiave nella soluzione nutritiva dell’aquaponica e serve come indicatore facile da misurare per gli altri nutrienti. Solitamente, l’azoto disciolto è in forma di nitrato, ma le piante
possono utilizzare moderate quantità di ammoniaca e anche amminoacidi liberi per la loro
crescita. La carenza di azoto è evidente, e comprende ingiallimento delle foglie più vecchie, steli sottili, e ridotta forza di crescita (Figura 6.5a).

6.5

L’azoto può essere riallocato all’interno tessuti vegetali e quindi è spostato dalle foglie più vecchie e consegnato alla nuova crescita, ed è per questo che le carenze sono viste nelle crescite più vecchie. Una sovrabbondanza di azoto può causare sviluppo vegetativo in eccesso, con conseguente lussureggianti piante deboli suscettibili alle malattie e ai danni degli insetti, così come in difficoltà nella fioritura  fiore e nella fruttificazione.

Il Fosforo (P) è utilizzato dalle piante come la spina dorsale del DNA (acido desossiribonucleico), come componente strutturale delle membrane fosfolipidiche e come adenosina trifosfato (il componente per immagazzinare energia nelle cellule). È essenziale per la fotosintesi, nonché per la formazione di oli e zuccheri. Incoraggia la germinazione e lo sviluppo delle radici nelle piantine. Carenze di fosforo possono comunemente causare uno scarso sviluppo della radici perché l’energia non può essere adeguatamente trasportata attraverso la pianta; le foglie più vecchie appaiono con le punte verdi opache o anche marrone violaceo, e le foglie appaiono bruciate.

Il Potassio (K) è usato per la segnalazione cellulare tramite flusso di ioni controllato attraverso le membrane. Il Potassio controlla anche l’apertura degli stomi, ed è coinvolto in fiore e allegagione. E’ coinvolto nella produzione e trasporto di zuccheri, assorbimento dell’acqua, resistenza alle malattie e maturazione dei frutti. Carenza di potassio si manifesta come macchie bruciate sulle foglie più vecchie e scarsa vigoria delle piante e turgore (Figura 6.5b). Senza potassio, fiori e frutti non si svilupperanno in modo corretto. Clorosi intervenale, o ingiallimento fra le vene delle foglie, si può vedere ai margini.

Calcio (ca) è utilizzato come componente strutturale sia per le pareti che per le membrane della cellula. È coinvolto nel rafforzamento dei fusti e contribuisce allo sviluppo delle radici. Carenze sono comuni nell’idroponica e sono sempre evidenti nella nuova crescita, perché il calcio è immobile all’interno della pianta. Bruciature sulle punte delle lattughe e marciume nell’infiorescenza di pomodori e zucchini sono un esempio di sintomi di carenza. Spesso, le foglie nuove sono storte con punte uncinate e forme irregolari. Il calcio può essere trasportato solo attraverso la traspirazione attiva dello xilema, quindi quando le condizioni sono troppo umide, il calcio può essere disponibile, ma bloccato, perché le piante non sono traspiranti. L’aumento del flusso d’aria con prese d’aria o ventilatori può evitare questo problema. L’aggiunta di sabbia corallina o carbonato di calcio può essere utilizzato per integrare il calcio nell’acquaponica con l’ulteriore vantaggio di prevenire le oscillazioni del ph.

Magnesio (Mg) è l’elettrone accettore nelle molecole di clorofilla ed è un elemento chiave nella fotosintesi. Le carenze possono essere viste nell’ ingiallimento delle foglie tra le vene soprattutto nelle parti più vecchie della pianta. Benché la concentrazione di magnesio sia a volte bassa nell’acquaponica, non sembra essere una limitazione e generalmente non è necessario aggiungere magnesio al sistema.

Zolfo (S) è essenziale per la protezione di alcune proteine, inclusa la clorofilla e altri enzimi della fotosintesi. Entrambi gli aminoacidi metionina e cisteina contengono zolfo, che contribuisce alla struttura terziaria di alcune proteine. Le carenze sono rare, ma includono generalmente l’ingiallimento dell’intera foglia nelle nuove crescite (figura 6.5c). Le foglie possono diventare gialle, rigide e fragili.

Micronutrienti

Di seguito un elenco di nutrienti che sono necessari solo in minime quantità. La maggior parte delle carenze di micronutrienti comporta l’ingiallimento delle foglie (come nel caso di ferro, manganese, molibdeno e zinco). Carenza di rame causa scurimento del colore verde delle foglie.

Ferro (fe) è usato nei cloroplasti e nella catena di trasporto elettrico, ed è critico per una adeguata fotosintesi. Carenze sono visibili nell’ingiallimento tra le venature, seguito dall’intero fogliame che diventa giallo pallido (clorotico) e eventualmente bianco con macchie necrotiche a margini del fogliame irregolari. Essendo il ferro un elemento non mobile, le carenze di ferro (Figura 6.5d) sono facilmente identificabili quando le nuove foglie appaiono clorotiche. Il ferro va aggiunto come chelato di ferro, altrimenti conosciuto come altrimenti noto come ferro sequestrato o Fe * EDTA, perché il ferro è solito precipitare con un pH superiore a 7. L’aggiunta suggerita è 5 millilitri per 1 m2 di grow bed ogni volta che si sospettano carenze; una maggiore quantità non danneggia il sistema, ma può causare lo scolorimento dei serbatoi e tubazioni. È stato ipotizzato che le pompe magnetiche sommerse possono sequestrare il ferro e l’ipotesi è oggetto di corrente ricerca.

Manganese (Mg) viene usato per catalizzare la scissione dell’acqua durante la fotosintesi, e come tale, il manganese è importante per l’intero sistema di fotosintesi. Carenze si manifestano come tassi di crescita ridotti, un aspetto grigio opaco e ingiallimento tra le vene che rimangono verdi, seguito da necrosi. I sintomi sono simili a carenze di ferro e includono clorosi. L’assorbimento di manganese è molto povero con un pH superiore a 8.

Boro (B) è utilizzato come catalizzatore molecolare, coinvolto in modo particolare nei polisaccaridi e glicoproteine strutturali, nel trasporto di carboidrati, e nella regolamentazione di alcuni percorsi metabolici nelle piante. E ‘anche coinvolto nella riproduzione e nell’ assorbimento dell’acqua da parte delle cellule. Le carenze possono essere viste nello sviluppo incompleta del bocciolo e dei fiori, nella interruzione  della crescita e nella necrosi  delle punte, nella necrosi di stelo e radice.

Zinco (Zn) è utilizzato dagli enzimi e anche dalla clorofilla, ha effetti soprattutto sulle dimensioni della piante, la crescita e la maturazione. Carenze sono evidenziate dal poco vigore, dalla crescita stentata con una riduzione dell’ampiezza internodale e della dimensione della foglia, a da clorosi intravenature che può essere confusa con altre carenze.

Rame (Cu) è utilizzato da alcuni enzimi, specialmente nella riproduzione. Aiuta anche a rafforzare i fusti. Carenze possono includere clorosi e punte delle foglie marroni o arancio, crescita ridotta dei frutti, e necrosi. Alcune volte la carenza di rame si evidenzia con una crescita verde scuro anormale.

Molibdeno (Mo) è usato dalle piante per catalizzare reazioni redox con diverse forme di azoto. Senza Molibdeno in sufficienza, le piante possono mostrare sintomi di carenza di azoto benché questo sia presente. Il Molibdeno è biologicamente non disponibile con un pH inferiore a 5.

La disponibilità di molti di questi nutrienti dipende dal pH (vedi la sezione 6.4 per la disponibilità dipendente dal pH), e anche quando i nutrienti sono presenti possono essere inutilizzabili a causa della qualità dell’acqua. Per ulteriori particolari sulle carenze di nutrienti al di là degli scopi di questa pubblicazione, fare riferimento alla sezione sugli Ulteriori Riferimenti per guide illustrate di identificazione.

6.2.4 Fonti acquaponiche di nutrienti

L’azoto viene reso disponibile alle piante aquaponiche principalmente sotto forma di nitrato, convertito dall’ammoniaca dei rifiuti del pesce attraverso nitrificazione batterica. Alcuni degli altri nutrienti vengono disciolti in acqua dai rifiuti del pesce, ma la maggior parte rimane in uno stato solido che non è disponibile per le piante. Il rifiuti solido del pesce è frantumato dai batteri eterotrofi; questa azione rilascia i nutrienti essenziali nell’acqua. Il modo migliore per garantire che le piante non soffrano di carenze è quello di mantenere il pH dell’acqua ottimale (6-7) e nutrire i  pesci con una dieta equilibrata e completa, e utilizzare la dieta per bilanciare la quantità di nutrimento dei pesci alle piante. Comunque nel tempo anche un sistema acquaponico equilibrato può diventare carente in alcuni nutrienti, più spesso ferro, potassio e calcio.

Carenze in questi nutrienti sono il risultato della composizione del mangime dei pesci. Il mangime per pesci (argomento affrontato nel capitolo 7) è un alimento completo per i pesci, che offre tutto ciò che è necessario per la crescita del pesce, ma non necessariamente tutto ciò che è necessario per la crescita delle piante. I pesci non necessitano della stessa quantità di ferro, potassio e calcio richiesta dalle piante. Per questo possono verificarsi carenze di questi nutrienti. Questo può essere problematico per la produzione delle piante, quindi sono disponibili soluzioni che assicurano l’apporto appropriato di questi tre elementi.

In generale, il ferro è regolarmente aggiunto nei sistemi acquaponici come chelato di ferro per raggiungere una concentrazione di circa 2mg/litro. Calcio e potassio sono aggiunti quando si porta l’acqua al corretto pH, dal momento che la nitrificazione è un processo acidificante. Vengono aggiunti come idrossido di calcio o idrossido di potassio, a come carbonato di calcio o carbonato di potassio (vedi il Capitolo 3 per maggiori dettagli). La scelta del buffer può essere fatta basandosi sul tipo di pianta che viene coltivata, dal momento che piante con foglie richiedono più calcio, mentre piante da frutta più potassio. Nel Capitolo 9 viene discusso come produrre fertilizzante organico dal compost per utilizzarlo come supplemento agli scarti dei pesci, assicurando che le piante ricevano sempre la corretta quantità di nutrienti.

6.3 QUALITA’ DELL’ACQUA PER LE PIANTE

 Nella sezione 3.3 sono stati illustrati i parametri di qualità per il sistema acquaponico nella sua totalità. Qui vengono fatte considerazioni specifiche e l’argomento viene ampliato.

 6.3.1 pH

Il pH è il più importante parametro per le piante nel sistema acquaponico perché ha effetti sull’accesso delle piante ai nutrienti. In generale, il range di tolleranza per la maggior parte delle piante è 5.5-7.5. L’intervallo inferiore è al di sotto della tolleranza per i pesci e batteri, e la maggior parte delle piante preferiscono condizioni leggermente acide. Se il pH esce da questo intervallo, le piante soffrono di un blocco dei nutrienti, che significa che benché i nutrienti siano presenti nell’acqua le piante non sono in grado di utilizzarli. Questo è vero in particolar modo per il ferro, il calcio e il magnesio. Alcune volte l’apparente carenza di nutriente nelle piante indica che il pH del sistema non è ottimale. La figura 6.6 descrive la relazione tra il livello di pH e la capacità delle piante di utilizzare certi nutrienti.

6.6

Influenza del pH sulla disponibilità di nutrienti per le piante

In ogni caso c’è evidenza che il blocco dei nutrienti è meno comune nei sistemi acquaponici maturi che in quelli idroponici. Mente gli idroponici sono sistemi semi sterili, quello acquaponico è un ecosistema intero. Come tale, ci sono interazioni biologiche che avvengono tra radici delle piante, batteri e funghi che possono permettere l’assorbimento dei nutrienti anche a livelli di pH superiori a quelli mostrati nella Figura 6.6.
Tuttavia, la migliore linea di azione è quella di cercare di mantenere il pH leggermente acido (6-7), ma comprendere che un pH più alto (7-8) può funzionare. Questo aspetto è oggetto corrente di ricerca.

6.3.2 Ossigeno disciolto

La maggior parte delle piante richiede alti livelli di DO (> 3 mg/litro) nell’acqua. Le piante usano il fusto e le foglie per assorbire ossigeno durante la respirazione, ma anche le radici hanno bisogno di ossigeno. Senza ossigeno, le piante possono soffrire di marciume radicale, una condizione in cui le radici muoiono e si sviluppano funghi. Alcune piante d’acqua, come la castagna d’acqua, il loto o il taro, non hanno bisogno di livelli alti di DO e possono stare in acqua povere di ossigeno come quelle degli stagni.

6.3.3. Temperatura e stagione

La temperatura più adatta per la maggior parte delle piante è tra i 18 e i 30 gradi. Tuttavia alcune piante sono molto più adatte a crescere in particolari condizioni.  Per gli scopi di questa pubblicazione, le verdure invernali richiedono temperature di 8-20 ° C, e gli ortaggi estivi richiedono temperature di 17-30 ° C. Per esempio, molte piante a foglie verdi crescono meglio in condizioni più fredde (14-20 °C), specialmente di notte. Con temperature più alte di 26 °C e oltre, le verdure a foglie verdi vanno in semenza e cominciano a fiorire e a produrre semi, che li rende amare e non commerciabili. In generale, è la temperatura dell’acqua che ha il maggiore effetto sulle piante piuttosto che la temperatura dell’aria. Tuttavia, deve essere posta cura nella scelta corretta di piante e pesci per rispettare il loro intervallo ottimale di temperatura. Un altro aspetto della semina stagionale è che alcune piante richiedono una certa quantità di luce diurna per produrre frutti e fiori, fenomeno chiamato fotoperiodismo. Alcune, dette piante a giorno corto, richiedono una certa quantità di buio prima di fiorire. Questo segnale alle piante indica che sta arrivando l’inverno, e la pianta mette la sua energia nella riproduzione invece che nella crescita. Alcune piante a giorno corto che crescono comunemente sono alcune varietà di peperoni e certi fiori medicinali. D’altro canto, le piante a giorno lungo richiedono una certa lunghezza del giorno prima di produrre fiori, anche se questa sia una considerazione rara per gli ortaggi che può valere per alcune ornamentali. Quindi è importante seguire le pratiche di semina locale per ciascun vegetale o scegliere varietà neutre al fotoperiodismo. L’Appendice 1 contiene ulteriori dettagli sui singoli ortaggi.

6.3.4 Ammoniaca, nitriti e nitrati

Come illustrato nel capitolo 2, le piante sono in grado di assimilare tutte e tre le forme di ammoniaca, ma il nitrato è la forma più accessibile. Ammonio e nitrito sono molto tossici per i pesci e dovrebbero essere sempre mantenuti sotto il livello di 1mg per litro. In un’unità acquaponica funzionante, ammonio e nitrito sono sempre tra 0-1 mg/litro e non dovrebbero essere un problema per le piante.

6.4 SELEZIONE DELLE PIANTE

A oggi, più di 150 diversi ortaggi, erbe, fiori e piccoli alberi sono cresciuti con successo nei sistemi acquaponici, comprese le unità di ricerca, quelle domestiche e quelle commerciali. L’Appendice 1 fornisce una sintesi tecnica e istruzioni dettagliate di coltivazione per i 12 ortaggi e erbe più popolari. In generale, le piante a foglia verde rendono molto bene in acquaponica insieme ad alcuni dei più popolari ortaggi con frutti, compresi pomodori,  cetrioli e peperoni. I prodotti ortofrutticoli richiedono maggiore quantità di nutrienti e sono più appropriati in sistemi consolidati con adeguate quantità di pesci. Tuttavia alcuni tuberi e alcune piante sensibili non crescono bene in acquaponica. I tuberi richiedono una attenzione speciale, e crescono con successo solo in letti di media profondità, o in una versione di letti traspiranti che verrà illustrata più in dettaglio nella Sezione 9.3.

Gli ortaggi variano rispetto alla loro domanda complessiva di nutrienti. Ci sono due categorie generali di piante acquaponiche basate su questa domanda. Le piante a bassa richiesta di nutrienti comprendono le verdure a foglie verdi e le erbe, come lattuga, cardo, rucola, basilico, menta, prezzemolo, coriandolo, erba cipollina, bock choi e crescione. Anche molti dei legumi come piselli e fagioli hanno un basso livello di domanda di nutrienti. All’altro lato dello spettro ci sono piante con alta richiesta di nutrienti, a volte chiamati affamati di nutrienti. Queste comprendono frutti come pomodori, melanzane, cetrioli, zucchini, fragole e peperoni. Altre piante a domanda media di nutrienti sono le cavolacee, come cavoli, cavolfiori, broccoli e cavolo rapa. Piante a bulbo come barbabietole, taro, cipolle e carote hanno una domanda media, mentre i ravanelli richiedono meno nutrienti.

Lo stile di letto di crescita influenza la scelta delle piante. Nelle unità a letti medi, è pratica comune coltivare una policultura come foglie verdi, erbe e frutti contemporaneamente (Figura 6.7).

6.7

Fornendo letti di crescita media alla giusta profondità (almeno 30 cm) è possibile crescere tutti gli ortaggi citati in precedenza. La policoltura su piccole superfici può anche avvantaggiarsi delle piante complementari (vedi Appendice 2) e di una migliore gestione dello spazio, perché specie che amano l’ombra possono crescere sotto piante più alte. Pratiche monocolturali sono prevalenti nelle unità NFT e DWC perché il coltivatore è limitato dal numero di fori nei tubi e dai galleggianti in cui piantare le verdure. Usando unità NFT, potrebbe essere possibile coltivare gli ortaggi a frutti più grandi, come i pomodori, ma queste piante hanno bisogno di avere disponibilità di copiose quantità di acqua per assicurare un apporto sufficiente di nutrienti e evitare stress da acqua. L’appassimento infatti nelle piante da frutto può verificarsi quasi immediatamente se il flusso è interrotto, con effetti devastanti sull’intera coltura. Le piante da frutto anche bisogno di essere piantate in tubi più grandi, idealmente con il fondo piatto, ed essere posizionate a maggior distanza rispetto alle verdure e foglie verdi. Questo perché le piante da frutto crescono diventano più grandi e necessitano di più luce per far maturare i frutti e anche perché c’è uno spazio limitato per le radici nei tubi. D’altro canto, bulbi di grandi dimensioni e / o tuberi, come cavolo rapa, carote e rape, hanno maggiori probabilità di essere coltivate in letti medi perché le unità NFT e DWC non offrono un buon ambiente di crescita e sostegno adeguato alle piante. E’ importante considerare gli effetti della raccolta delle piante sull’intero ecosistema. Se tutte le piante venissero raccolte in una volta sola, il risultato sarebbe un sistema sbilanciato senza un numero sufficiente di piante per pulire l’acqua, con il risultato di picchi di nutrienti.

 Alcuni agricoltori usano questa tecnica, ma deve corrispondere con una grande raccolta di pesci o una riduzione della dose di mangime. Comunque la raccomandazione è di usare una raccolta sfalsata e un ciclo di risemina. La presenza di troppe piante che crescono contemporaneamente potrebbe risultare in un sistema con carenza di certi nutrienti verso il periodo del raccolto, quando l’assorbimento è al massimo. Avendo piante a differenti stadi di crescita, ad esempio alcune piantine e alcuni maturi, la domanda complessiva di nutrienti è sempre la stessa. Questo assicura una chimica dell’acqua più stabile, e offre una produzione più regolare sia per la tavola domestica che per il mercato. Schemi di raccolta sfalsata sono discussi in maggior dettaglio nel capitolo 8.

6.5 SALUTE DELLE PIANTE, PARASSITI E CONTROLLO DELLE MALATTIE

Il termine salute delle piante ha un’ampia accezione, che va al di là della semplice assenza di malattie; è soprattutto uno stato di benessere che permette alle piante di raggiungere il loro pieno potenziale produttivo. La salute delle piante, compresa la prevenzione delle malattie e la dissuasione e rimozione dei parassiti, è un aspetto estremamente importante della produzione di cibo in acquaponica (Figura 6.8).

6.8

Benché i più importanti progressi nella salute delle piante sono stati raggiunti attraverso la gestione dei patogeni e dei parassiti, anche la nutrizione ottimale, tecniche di messa a dimora intelligenti e una appropriata gestione ambientale sono fondamentali per assicurare la salute delle piante. Inoltre, la conoscenza della crescita delle specifiche piante, è fondamentale per affrontare i vari problemi della produzione. Benché alcuni concetti di base sui nutrienti delle piante siano già stati descritti, lo scopo di questa sezione è offrire una più vasta comprensione di come minimizzare i rischi e affrontare malattie delle piante e parassiti in sistemi acquaponici su piccola scala.

Per maggiori informazioni sugli insetti utili, comprese le caratteristiche degli insetti e le necessità climatiche, vedere l’Appendice 2 e le risorse elencate nella sezione Ulteriori Riferimenti.

6.5.1 Parassiti delle piante, produzione integrata e gestione dei parassiti

Gli insetti parassiti sono problematici per la produzione delle piante perché portano malattie che le piante possono contrarre. Parassiti estraggono anche liquidi quando si insediano nei tessuti vegetali, portando a una crescita stentata. Ambienti controllati, come le serre, possono essere particolarmente problematici per i parassiti perché lo spazio chiuso offre condizioni favorevoli agli insetti senza pioggia o vento. Inoltre la gestione dei parassiti all’aperto è diversa da quella nelle coltivazioni protette (reti, serre) a causa della separazione fisica delle piante dall’area attorno, che permette di utilizzare internamente insetti utili per uccidere/controllare gli insetti parassiti. La prevalenza d’insetti parassiti dipende fortemente dal clima e dall’ambiente. La gestione dei parassiti in zone temperate o aride è più facile che nelle regioni tropicali, dove un’incidenza più alta e la competizione tra insetti rende il controllo dei parassiti un compito molto più difficile.

Dal momento che il sistema acquaponico mantiene un sistema indipendente, è normale che una serie di microrganismi e piccoli insetti e ragni esistano nei letti di crescita. Tuttavia, altri insetti parassiti dannosi, come mosca bianca, tripidi, afidi, minatori fogliari, farfalle del cavolo e acari si nutrono di e danneggiano le piante. Una pratica comune per affrontare insetti parassiti problematici nella produzione di ortaggi in terra è l’uso di pesticidi o insetticidi chimici, ma ciò è impossibile in acquaponica. Qualsiasi pesticida chimico forte può essere fatale per i pesci così come per i batteri utili che vivono nel sistema. Quindi i pesticidi chimici in commercio non devono mai essere usati. Esistono tuttavia altri sistemi di controllo efficaci fisici, ambientali e colturali per ridurre la minaccia di parassiti nell’acquaponica. Insetticidi e deterrenti dovrebbero essere considerati come ultima risorsa. Una gestione efficace integra colture e gestione ambientale con l’uso di deterrenti organici e biologici dei parassiti.

La produzione integrata e la gestione dei parassiti (IPPM) è un approccio ecosistemico alla produzione e protezione a terra e fuori terra che combina diverse strategie e pratiche di gestione per crescere piante sane e minimizzare l’uso di pesticidi. È una combinazione di controlli meccanici, fisici, chimici, biologici e microbiologici insieme alla resistenza della pianta ospite e a pratiche colturali. Non tutti questi controlli sono applicabili in acquaponica e alcuni possono essere fatali per i pesci e i batteri (cioè i pesticidi chimici e alcuni organici) mentre altri possono non essere giustificabili economicamente in sistemi acquaponici su piccola scala (cioè agenti di controllo microbici). Questa sezione si concentra perciò sulle strategie più applicabili in sistemi acquaponici su piccola scala, compresi controlli meccanici e fisici, la resistenza della piante ospiti e tecniche di coltivazione per prevenire la minaccia di parassiti e malattie. Verranno fatti alcuni brevi comenti su alcuni controlli biologici sicuri per l’acquaponica (cioè insetti e microorganismi utili), e più dettagli sono riportati nell’Appendice 2. Per ulteriori informazioni su  questi metodi, vedere la sezione su riferimenti ulteriori.

Controlli fisici, meccanici e colturali

La prevenzione è fondamentale per la gestione dei parassiti in acquaponica. Il monitoraggio regolare e continuo dei parassiti è vitale e idealmente infestazioni minori possono essere identificare e gestite prima che gli insetti danneggino l’intera coltivazione. Sotto è riportata una semplice lista di controlli non costosi usati nell’agricoltura organica/convenzionale, che sono adatti anche per sistemi acquaponici su piccola scala, per evitare infestazioni da parassiti. L’esclusione fisica si riferisce al tenere i parassiti lontani. La rimozione meccanica avviene quando l’agricoltore tira via attivamente i parassiti dalle piante. Controlli colturali sono le scelte e le attività di gestione che l’agricoltore può intraprendere per prevenire i parassiti. Questi controlli dovrebbero essere usati come prima linea di difesa contro gli insetti parassiti prima di prendere in considerazione altri metodi.

Reti/schermi

Questo metodo è comune per prevenire danni di parassiti in regioni tropicali o dove viene praticata l’orticoltura organica o i pesticidi non sono efficaci. Le dimensioni delle reti variano in funzione del parassita; utilizzare reti con maglie di dimensioni di 0,15 mm per escludere tripidi, 0,35 mm per escludere mosche bianche e gli afidi, e 0,8 mm per tenere fuori minatori fogliari. La rete è particolarmente efficace, quando le piantine sono molto giovani e tenere. Gli schermi non sopprimono o eradicano i parassiti, escludono solo la maggior parte di essi; pertanto, devono essere installati prima della comparsa dei parassiti e si dovrebbe aver cura di non lasciare che i parassiti entrino nell’ambiente protetto.

Barriere fisiche

Date le limitate distanze che gli insetti possono coprire, è possibile ridurre la prevalenza di parassiti aggiungendo barriere fisiche come superfici pavimentate o piani costruiti tra gli ortaggi e la vegetazione circostante. Acquaponica sui tetti beneficia di una ventilazione naturale, data l’altezza maggiore, e la più ampia barriera fisica (distanza dal suolo) crea le condizioni ideali per una produzione esterna relativamente libera da pesticidi e malattie (Figura 6.9)

6.9

Le serre spesso hanno un forte ventilatore all’ingresso che può aiutare a evitare che gli insetti entrino con l’agricoltore.

Un’altra utile tecnica è di creare una barriera sulle gambe dei contenitori idroponici.   Un anello di rame lampeggiante può prevenire la salita di chiocciole e lumache su per le gambe, e un rivestimento di vaselina può prevenire le formiche. Anche posizionare il fondo delle gambe in un contenitore con acqua può prevenire le formiche.

Ispezione e rimozione manuale

La rimozione, sia manuale che usando un getto di acqua ad alta pressione, di foglie o piante molto infestate può evitare e/o rimandare la diffusione degli insetti nelle piante circostanti (Figura 6.10)

6.10

Parassiti più grossi e larve possono anche essere usate come alimento supplementare per i pesci. L’acqua spruzzata da un tubo diretto sul lato inferiore delle foglie è una tecnica di gestione estremamente efficace per molti tipi di insetti succhiatori. Lo spruzzo può uccidere alcuni insetti e lavarne via altri. Efficace con insetti succhiatori come afidi e mosche bianche. E’ uno dei metodi più efficaci nei sistemi su piccola scala, ma può essere solo un rimedio temporaneo perché gli insetti spostati possono tornare sulle piante. Utilizza volumi significativi di acqua e può diventare troppo laborioso nei sistemi più grandi.

Trappole

Trappole adesive posizionate leggermente al di sopra della chioma delle piante sono efficaci in ambienti protetti (serre, reti). Carte adesive blu intrappolano tripidi allo stadio adulto mentre carte gialle intrappolano mosche bianche e microlepidotteri (Figura 6.11).

6.11

Trappole adesive sono meno efficaci in condizioni all’aperto perché nuovi insetti possono facilmente arrivare dalle aree vicine. Il monitoraggio continuo degli insetti catturati dalle trappole può aiutare l’agricoltore ad adottare specifiche misure per ridurre la presenza di certi parassiti. Un altro efficace modo per combattere i parassiti è l’uso i trappole ai ferormoni. Queste attirano i maschi di parassiti specifici, riducendo l’accoppiamento della popolazione nell’area.

Gestione ambientale

Mantenere condizioni ottimali di illuminazione, temperatura e umidità, che possono essere facilmente modificate in coltivazioni protette, per favorire una crescita più sana delle piante e costruire condizioni non favorevoli per i parassiti. Per esempio, gli acari non tollerano bagnato e umidità, quindi vaporizzatori temporizzati diretti sulle foglie delle piante possono scoraggiare l’infestazione.

Scelta delle piante

Alcuni parassiti sono più attratti da specifiche specie di piante che da altre. Similmente, differenti varietà di piante della stessa specie hanno diversa resistenza/tolleranza ai parassiti. Questa è una ragione per cui la policoltura può spesso prevenire infestazioni più ampie perché alcune piante non vengono infestate. Inoltre, alcune piante attraggono e trattengono più insetti utili per aiutare a gestire le popolazioni di parassiti (discusso in maggiore dettaglio più avanti). Scegliere varietà resistenti da fornitori locali e agenti di estensione dell’agricoltura per aiutare a ridurre malattie e infestazioni.

Piante indicatore e colture sacrificali/trappola/cattura

Alcune piante, come i cetrioli e i legumi, sono più soggette a infestazioni di afidi o acari rossi e quindi possono essere usate per rilevare la prevalenza di parassiti precocemente. Spesso, le piante indicatore sono messe lungo il perimetro esterno dei giardini più ampi. Un’altra strategia che può essere adottata in acquaponica è l’uso di insetticidi biologici sulle piante sacrificali o di cattura piantate vicino ma non all’interno del sistema. Piante di cattura come le fave attirano i parassiti. Queste piante possono crescere in vasi vicino all’unità acquaponica, attirare i parassiti lontani dell’unità, che sono quindi trattati con insetticidi (vedi sotto). Questa strategia non influenzerebbe l’ecosistema acquaponico o gli insetti benefici presenti attorno all’unità. Benché non puramente biologico, la pianta di cattura può essere trattata con insetticidi sintetici in commercio se sono presenti larghe infestazioni. Fave e petunie (fiori) possono essere usate per catturare tripidi, afidi e acari. Anche i cetrioli sono usati per catturare afidi e tramogge mentre le piantine di lattuga succulenta sono usate per catturare altri insetti mangiatori di foglie.

Consociazioni tra piante

La consociazione tra piante è un uso costruttivo delle relazioni tra le piante da parte degli agricoltori. Per esempio, tutte le piante producono sostanze chimiche naturali che rilasciano dalle foglie, dai fiori e dalle radici. Queste sostanze possono attirare o respingere certi insetti e possono accrescere o limitare il tasso di crescita delle piante vicine. È quindi importante essere consapevoli di quali piante possono trarre beneficio le une dalle altre quando piantate insieme, e quali combinazioni di piante è meglio evitare. L’Appendice 2 offre una tabella delle consociazioni tra piante da utilizzare quando si scelgono le colture. Quando utilizzate la tabella, preoccupatevi di evitare i cattivi vicini piuttosto che pianificare per quelli buoni. Alcune piante rilasciano sostanze chimiche e dalle loro radici che sopprimono o respingono i parassiti, che può servire a proteggere le altre piante vicine.

Fertilizzazione

Come accennato in precedenza, l’eccesso di azoto rende le piante più inclini ad attacchi di parassiti perché hanno i tessuti più succulenti. Un giusto equilibrio di nutrienti tramite il feed rate ratio (vedi capitoli 2 e 8) aiuta le piante a crescere più forte in modo da resistere agli attacchi dei parassiti. Per questo motivo parte dell’acqua deve essere sostituita quando i livelli di nitrati sono superiori 120 mg / l.

Spaziatura

Alta densità di piantumazione e / o potatura inadeguata aumentano la concorrenza per la luce, incoraggiando insetti infestanti. Questa concorrenza alla fine rende il tessuto delle piante più succulento per i parassiti perforanti o per la penetrazione di  agenti patogeni, e spazi angusti offrono riparo ai parassiti. Assicurarsi che ci sia un’adeguata ventilazione e penetrazione della luce solare attraverso il telo. Come discusso in precedenza, molte piante hanno particolari esigenze di presenza o assenza della luce del sole. Grazie alla combinazione di piante che amano il pieno sole con  quelle che tollerano l’ombra, è possibile intensificare la produzione senza il rischio di aumentare la concorrenza e di indebolire le piante. In questo caso piante che prediligono l’ombra possono crescere all’ombra di quelli amanti del sole. In questo modo, le piante sono sane e più resistenti ai parassiti e alle malattie.

Rotazione delle colture

Anche se le unità aquaponiche possono essere gestite come monocolture senza dover affrontare problemi di stanchezza del terreno (esaurimento delle sostanze nutritive presenti naturalmente nel suolo), far crescere la stessa specie continuamente su più stagioni può avere un effetto selettivo dei parassiti circostanti.

Così, un cambiamento di coltura, anche per un breve periodo, può causare una drastica riduzione dei parassiti specificamente mirati alla monocoltura.

Igiene

La rimozione di tutti i frammenti di piante, comprese tutte le radici, alla fine di ogni raccolto contribuisce a ridurre l’incidenza di malattie e parassiti. Foglie morte e rami malati dovrebbero essere sempre rimossi. In condizioni esterne senza reti, si consiglia di ridurre la vegetazione circostante al minimo al fine di evitare la diffusione di parassiti nell’unità aquaponica. Piante malate e mucchi di compost devono essere tenuti lontano dal sistema per prevenire la contaminazione.

Controlli chimici

Se i parassiti rimangono un problema dopo aver usato i controlli fisici, meccanici e colturali di cui sopra,può essere necessario utilizzare il controllo chimico. Pesticidi sintetici e insetticidi non devono mai essere utilizzati in aquaponica perché ucciderebbero i pesci. Anche molti controlli biologici sono mortali per i pesci. Tutti i controlli chimici sono da considerare una risorsa estrema nei sistemi aquaponici e vanno utilizzati con parsimonia. Se possibile, come per i sistemi DWC, è meglio rimuovere e trattare le piante lontano dal sistema e consentire alle sostanze chimiche di asciugare completamente. L’Appendice 2 contiene un elenco di insetticidi comuni e repellenti, le loro indicazioni e la relativa loro tossicità per i pesci.

Controlli biologici

Così come per i pesticidi botanici, alcuni estratti ottenuti da microrganismi sono sicuri per gli animali acquatici perché agiscono specificatamente sulle strutture degli insetti e non danneggiano mammiferi o pesci. Due organismi ampiamente utilizzati in aquaponica e in agricoltura biologica sono Bacillus thuringiensis e Beauveria bassiana. Il primo è una tossina estratta da un batterio che danneggia il tratto digestivo degli insetti e li uccide. Può essere spruzzato sulle foglie e è adatto in particolare per bruchi, parassiti delle foglie, larve  di falene o di farfalla senza danneggiare altri insetti utili. B. bassiana è un fungo che germina e penetra nella pelle dell’insetto (chitina), uccidendo il parassita attraverso la disidratazione. L’efficacia del fungo dipende dal numero di spore sparse e dalle condizioni ottimali di umidità e di temperatura, idealmente un buon agente per tropici umidi.

Insetti utili – predatori dei parassiti

Infine, gli insetti benefici sono un altro metodo efficace per controllare i parassiti, in particolare in ambienti controllati, come le serre o le reti. Insetti utili o predatori come le crisoperle vengono introdotti nello spazio di crescita della pianta per controllare ogni ulteriore infestazione. Alcuni vantaggi nell’utilizzo di insetti utili comprendono: l’assenza di residui di antiparassitari o di resistenza indotta  dai pesticidi nei parassiti, la convenienza economica (a lungo termine solo per operazioni su larga scala), ed ecologico.

Tuttavia, il controllo efficace dei parassiti con questo metodo dipende dalla conoscenza dettagliata di ogni insetto benefico insieme al costante monitoraggio dei parassiti per tempificare in modo corretto l’introduzione di insetti utili. Inoltre, insetti utili possono essere attratti naturalmente verso sistemi esterni. Molti di questi insetti utili si nutrono di nettare nel loro stadio adulto, quindi una selezione di fiori vicino all’unità aquaponica può mantenere una popolazione che garantisce un equilibrio dei parassiti.

È importante sottolineare che questo metodo di controllo non elimina mai completamente i parassiti. Invece, i parassiti sono soppressi nell’ambito di uno stretto rapporto preda-predatore. Questo metodo è già stato utilizzato con risultati positivi per aquaponica a larga scala, mentre per aquaponica su piccola scala potrebbero non esserci abbastanza parassiti da predare per gli insetti utili, fattore che può farli volare via. La scelta di insetti utili da utilizzare (vedi Appendice 2) dovrebbe tener conto delle condizioni ambientali in cui si va ad operare.

6.5.2 Malattie delle piante e gestione integrata della malattia

A differenza della coltura idroponica, che è per lo più gestita in condizioni di sterilità, l’aquaponica sfrutta un complesso ecosistema microscopico che comprende batteri, funghi e altri microrganismi. La presenza di questi ben adattati microrganismi rende ciascun sistema più resiliente in caso di attacco da parassiti o malattie. Tuttavia, una produzione vegetale di successo è il risultato di strategie di gestione per evitare focolai di malattia che si focalizzano principalmente sulle condizioni ambientali, sulla dissuasione dei parassiti (parassiti come la mosca bianca possono trasportare virus letali) sulla gestione della piante, così come  sull’uso di rimedi organici che aiutano a prevenire o curare le piante. Simile a IPPM, la gestione integrata della malattia si basa sulla prevenzione, la scelta delle piante, e sul monitoraggio come prima linea di difesa contro la malattia, e utilizza il trattamento mirato solo quando è necessario.

I controlli ambientali

Temperatura e umidità svolgono un ruolo importante nella gestione della salute delle piante. Ogni patogeno per le piante (cioè batteri, funghi o parassiti; Figura 6.8) ha temperature di crescita ottimale che possono essere diverse da quelle delle piante. Così, malattie si verificano in alcune zone e periodi durante l’anno quando le condizioni sono più favorevoli al patogeno rispetto al suo ospite. Inoltre, l’umidità gioca un ruolo chiave per la germinazione delle spore fungine, che richiedono una sottile pellicola di acqua che copre i tessuti vegetali. Allo stesso modo, l’attivazione di alcune malattie batteriche e fungine è strettamente correlata con la presenza di superfici d’acqua. Pertanto, il controllo di umidità e umidità relativa sono essenziali per ridurre i rischi di epidemie. L’Appendice 2 contiene dettagliate condizioni ambientali che favoriscono diverse malattie fungine comuni.

Il controllo dell’umidità relativa, in particolare nelle serre aquaponiche, è particolarmente importante. Ciò può essere ottenuto attraverso ventilazione dinamica o forzata mediante finestre e ventilatori che creano un flusso d’aria orizzontale contribuendo a ridurre al minimo differenziali di temperatura e i punti freddi in cui si verifica la formazione di condensa. L’aria in movimento è mescolata continuamente, cosa che impedisce che la temperatura scenda al di sotto del punto di rugiada; pertanto, l’acqua non condensa sulle verdure.

Evaporazione dalle vasche dei pesci e / o dai canali DWC areati ospitati nelle serre dovrebbe anche essere evitata coprendo fisicamente le superfici d’acqua, poiché l’acqua evaporata può aumentare notevolmente l’umidità interna. Tubi in unità NFT sono inclini a alte temperature dell’acqua nelle stagioni calde a causa della continua esposizione al sole dei tubi. Sistemi letto medi sono un compromesso ottimale, data la giusta scelta di media, perché le superfici superiori dei letti sono sempre mantenute asciutti (vedi capitolo 4).

Infine, i sistemi costruiti su tetti hanno il vantaggio di un microclima più secco e di una buona ventilazione rispetto al livello del suolo, il che facilita la gestione ambientale delle piante.

Il controllo della temperatura dell’acqua svolge un ruolo chiave nell’evitare epidemie fungine. Una malattia molto comune in aquaponica è il marciume radicale causata da Pythium spp., un agente patogeno della terra che può  essere introdotto accidentalmente nel sistema da materiali contaminati (suolo, torba, piantine da vivaio). A differenza della coltura idroponica, in aquaponica questo fungo non causa danni al di sotto di certe temperature a causa della presenza competitiva di altri microrganismi. Il mantenimento di temperature sotto 28-30 ° C è quindi indispensabile per evitare la germinazione esponenziale di spore che potrebbero causare un focolaio.

L’attenzione dovrebbe essere data anche alla densità di piantagione. Densità molto alte riducono la ventilazione interna e aumentano l’umidità tra le piante. Il rischio di malattie per le colture densamente piantate aumenta anche quando, sotto la concorrenza di  una luce intensa, le piante crescono senza consolidare le loro cellule, che porta a tessuti più morbidi e più succulenti. I tessuti più teneri sono più inclini alle malattie a causa della loro limitata resistenza ai parassiti e / o alla penetrazione del patogeno.

Scelta delle piante

Le varietà vegetali hanno diversi livelli di resistenza ai patogeni. In alcuni casi, utilizzare cultivar resistenti note è il metodo più efficace per evitare malattie. Così, è di vitale importanza selezionare varietà di piante che sono più adatte a crescere in certi ambienti o hanno un grado di resistenza più elevato nei confronti di un particolare agente patogeno. Inoltre, molte aziende di sementi offrono una vasta selezione di piante che hanno risposte diverse contro gli agenti patogeni. L’uso di varietà locali che sono naturalmente selezionata per un determinato ambiente può garantire una crescita sana della pianta.

Se non è possibile controllare alcune malattie con varietà resistenti, è saggio a spostarsi verso altre colture durante la stagione critica. Nel caso di Pythium spp., se varietà resistenti di lattuga e microrganismi benefici non sono in grado di controllare l’infestazione, è opportuno passare ad altre specie, come il basilico, che sono più tolleranti al patogeno e a elevate temperature dell’acqua.

Semi e / o piantine devono essere acquistati da un vivaio fidato che impiega strategie efficaci di prevenzione delle malattie e può garantire prodotti liberi da malattie. Inoltre, ignorare danni alle piante, come rami spezzati, fessure, tagli e danni da parassiti spesso portare a malattie che si spargono nella stessa zona.

 Nutrizione delle piante

Nutrizione influisce notevolmente la sensibilità della pianta alle malattie. Influisce anche sulla capacità della piante  di rispondere alla malattia con meccanismi diversi, tra cui antixenosis (Processi per scoraggiare la colonizzazione da parte di erbivori) o antibiotiche (processi per uccidere o ridurre gli erbivori dopo l’atterraggio o durante l’alimentazione). Un giusto equilibrio di nutrienti non solo offre una crescita ottimale, ma rende anche le piante meno sensibili alle malattie. Sebbene la descrizione dei disturbi alimentari sia stata discussa in precedenza, la Tabella 6.2 illustra come alcuni nutrienti possono svolgere un ruolo importante nell’insorgenza della malattia.

 Tabella 6.2

Effetti dei nutrienti sulla prevenzione delle malattie fungine

Nutriente Effetto
Azoto Fertilizzazione eccessiva rende i tessuti più succulenti e quindi più inclini ad attacchi fungini. Carenza di Azoto rende le  piante gracili più inclini ad attacchi da parte di microrganismi opportunistici.
Potassio Accelera la guarigione della ferita e riduce l’effetto dei danni causati dal gelo. Ritarda maturazione e senescenza delle piante.
Fosforo Migliora l’equilibrio di nutrienti e accelera la maturazione delle piante
Calcio Riduce la gravità di alcune malattie delle radici e del fusto. Influenza la composizione delle pareti delle cellule nelle piante che resistono alla penetrazione fungina
Silicio Aiuta le piante a produrre specifiche reazioni difensive, incluso il rilascio di composti fenolici contro i patogeni

Fonte: Agrios (2004)

 

Monitoraggio – ispezione e esclusione

La diagnosi precoce e l’intervento sono la base della gestione delle malattie e dei parassiti. Così, le piante devono essere controllate regolarmente per cogliere i primi segni di infezione o la presenza dei parassiti che può causare infezioni. Ogni volta che le piante mostrano segni di danneggiamento o fasi iniziali di malattia (avvizzimento, ruggine o marciume radicale), è fondamentale rimuovere i rami infetti, foglie o l’intera pianta per evitare la diffusione della malattia all’intero raccolto. Inoltre, riguardo all’esclusione, è importante rispettare il controllo dei potenziali vettori (fonti) di virus, come le mosche bianche, crescendo le piante in strutture a prova di insetti (Si veda la Sezione 6.5.1). Inoltre, evitare la contaminazione del suolo, nonché l’uso di strumenti disinfettati (ad esempio cesoie utilizzate per la potatura / raccolta) aiuterebbe ad evitare la trasmissione di potenziali patogeni al sistema. Infine, è buona norma monitorare e registrare tutti i sintomi e la progressione di ogni malattia per individuare i migliori metodi di prevenzione e di trattamento in futuro.

Trattamento – inorganico o chimico

Come accennato in precedenza, l’aquaponico è un ecosistema complesso che è più resistente alle malattie del suolo rispetto all’idroponica. Tuttavia, possono comunque verificarsi alcuni focolai di malattia nel caso di condizioni ambientali sfavorevoli, come umidità relativa più alta in serre o in climi tropicali, e devono essere controllati. Poiché l’aquaponica è un sistema integrato contenente pesci, piante e microrganismi benefici, non è possibile utilizzare i trattamenti di malattia standard dell’ agricoltura convenzionale (cioè fungicidi chimici) in quanto sono tossici per i pesci. Sono tuttavia possibili pratiche comuni utilizzate per l’agricoltura biologica, a condizione che essi non danneggino i pesci e / o batteri o non facciano accumulare nel sistema soglie superiore a quelle accettabili. L’Appendice 2 riporta gli elementi e le modalità di applicazione utilizzati in agricoltura biologica che possono anche essere utilizzati per l’aquaponica per combattere e scongiurare diverse malattie. In generale, un trattamento efficace usando questi metodi si basa sulla combinazione di poche strategie che possono avere effetto sinergico contro gli agenti patogeni specifici.

Trattamento – biologico

Alcuni agenti di controllo biologico possono essere utilizzati per l’aquaponica come Trichoderma spp., Ampelomyces spp. e Bacillus subtilis, che sono microrganismi in coltura utilizzati per la lotta contro malattie specifiche. Questi agenti biologici possono essere applicati sia su foglie che nella zona delle radici. Essi forniscono protezione contro le più comuni malattie del suolo tra cui peronospora, oidio e alcuni batteri. In particolare, Thricoderma spp. si è  dimostrato efficaci nel controllo del  Pythium spp. e della  maggior parte dei patogeni del terreno, mentre Ampelomyces spp. potrebbe compensare eventuali necessità di trattamenti inorganici o chimiche contro l’oidio. Nel caso di Thricoderma spp., le spore possono essere distribuite su substrato quando si semina, per consentire al fungo benefico di proteggere le piante che iniziano il loro stadio di piantina. Le informazioni sui prodotti, i produttori e i distributori dovrebbero essere consultati prima dell’uso, al fine di individuare i migliori metodi di trattamento per malattie specifiche.

Per informazioni più dettagliate sulle malattie vegetali specifiche, tra cui l’identificazione, la suscettibilità e la prevalenza, vedere i testi consigliati nella sezione relativa a Ulteriori Riferimenti.

PROGETTAZIONE DELLA MESSA A DIMORA

La disposizione dei grow beds aiuta a massimizzare la produzione dell’impianto nello spazio disponibile.

Prima di piantare, scegliere con saggezza le piante saranno coltivate, tenendo presente lo spazio necessario per ogni pianta e ciò che è appropriato per la stagione di crescita. Una buona pratica per ogni progettazione è quello di pianificare il layout dei grow bed su carta al fine di avere una migliore comprensione di come tutto potrà essere. Considerazioni importanti sono: diversità delle piante, consociazioni e compatibilità fisica, richieste di nutrienti, le richieste del mercato, e la facilità di accesso. Ad esempio, le colture più alte (cioè pomodori) devono essere collocati nel luogo più accessibile all’interno del grow bed per rendere la raccolta più facile.

Incoraggiare la diversità vegetale

In generale, piantare diverse colture e varietà fornisce un grado di sicurezza al produttore. Tutte le piante sono suscettibili di alcuni tipi di malattie o parassiti. Se è cresciuto un solo raccolto, la possibilità di infestazione grave o di epidemia è maggiore. Questo può sbilanciare il sistema come un tutto. Come tali, i produttori sono incoraggiati a piantare una vasta gamma di verdure in scala ridotta unità (Figura 6.12).

6.12

Semina sfalsata

Come accennato in precedenza, è importante sfalsare semina. In questo modo può esserci un raccolto continuativo e le risemina, che aiuta a mantenere un livello bilanciato di nutrienti nell’unità. Allo stesso tempo, fornisce un rifornimento costante di piante alla tavola o al mercato. Tenete a mente che alcune piante producono frutti o foglie che possono essere raccolte continuamente per tutta una stagione, come ad esempio le varietà di insalata a foglia, basilico, coriandolo e pomodori, mentre alcune altre colture vengono raccolte insieme, come cavolo rapa, lattuga, carote. Per attuare la semina sfalsata ci deve essere sempre una pronta fornitura di piantine (lo sviluppo di un semenzaio è discusso nel capitolo 8).

Massimizzare lo spazio nei letti di crescita

Non solo la superficie deve essere pianificata per ottimizzare lo spazio, ma anche lo spazio verticale e il tempo devono essere presi in considerazione. Ad esempio, per quanto riguarda il tempo, le verdure di piante con periodi di crescita brevi  (insalata) tra piante con crescita a lungo termine (melanzana). Il vantaggio di questa pratica è che l’insalata verde può essere raccolta prima e fornire più spazio mentre le melanzane maturano. La continua risemina di verdure tenere come la lattuga tra grandi impianti fruttiferi offre le condizioni naturalmente ombreggiate.

Assicuratevi che le colture ombreggiate non siano completamente sovrastate quando le grandi colture

maturano. Verdure come i cetrioli sono scalatori naturali che possono essere portati a crescere verso l’alto o verso il basso e lontano dai letti. Utilizzate pali di legno e / o spago per contribuire a sostenere le verdure rampicanti. Questo crea più spazio nel grow bed (Figura 6.13).

6.13

Uno dei vantaggi dell’ aquaponica è che le piante possono essere facilmente spostate liberando delicatamente le radici dal letto di crescita e posizionandole in un luogo diverso.

6.7 SOMMARIO DEL CAPITOLO

  • I principali vantaggi dell’ aquaponica rispetto all’ agricoltura a terra sono: (i) nessun fertilizzante sprecato; (ii) minor utilizzo di acqua; (iii) produttività / qualità superiore; (iv) capacità di utilizzare terreni non coltivabili; e (v) diminuzione di lavorazione del terreno, diserbo e altri tradizionali lavori agricoli.
  • Le piante richiedono luce del sole, l’aria, l’acqua e le sostanze nutrienti per crescere. Macronutrienti essenziali includono: azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio e zolfo; Micronutrienti includono ferro, zinco, boro, rame, manganese e molibdeno. Le carenze devono essere affrontate fornendo i nutrienti mancanti con fertilizzante supplementare o aumentando la mineralizzazione.
  • Il parametro più importante della qualità dell’acqua per le piante è il pH perché influenza la disponibilità di nutrienti essenziali.
  • L’intervallo di temperatura adatto per la maggior parte delle verdure è 18-26 ° C, anche se molte verdure sono stagionali. Verdure invernali richiedono temperature di 8-20 °C, e verdure estive richiedono temperature di 17-30 ° C.
  • Le erbe a foglia verde e le verdure vengono molto bene in aquaponica, così come i grandi ortaggi a frutto tra cui pomodori, peperoni, melanzane e cetrioli, piselli e fagioli. Le radici commestibili e i tuberi sono coltivate meno comunemente e richiedono particolare attenzione.
  • La produzione integrata e la gestione dei parassiti / malattie utilizzano pratiche fisiche, meccaniche e colturali per ridurre al minimo parassiti / patogeni, e utilizza trattamenti biologici e chimici non dannosi per i pesci e in applicazioni mirate, quando necessario.
  • La progettazione di una semina intelligente in grado di massimizzare lo spazio, incoraggiare gli insetti benefici e migliorare la produzione.
  • Semine sfalsate prevedono la raccolta continua così come un assorbimento costante dei nutrienti e una qualità dell’acqua più costante.
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Capitolo 5: i batteri nell’acquaponica (seconda parte)

5.3.3 I BATTERI PATOGENI
Un ultimo gruppo di batteri indesiderati sono quelli che causano malattie nelle piante, nei pesci e gli esseri umani. Queste malattie sono trattate separatamente in altre parti di questa pubblicazione, nei Capitoli 6 e 7 discuteremo, rispettivamente, di impianti e malattie che colpiscono i pesci, mentre nel Capitolo 8.6 si discuterà la sicurezza delle persone. In generale, è importante che ci siano buone pratiche agricole che mitigano e minimizzano il rischio di malattie batteriche all’interno dei sistemi di acquaponica. Bisogna impedire agli agenti patogeni di entrare nel sistema: garantendo una buona igiene dei lavoratori; impedendo a roditori di defecare nel sistema; mantenendo mammiferi selvatici (cani e gatti) a distanza dai sistemi di acquaponica; evitando di usare l’acqua contaminata; ed essendo a conoscenza del fatto che qualsiasi mangime vivo può essere un vettore per introdurre microrganismi estranei nel sistema. E ‘particolarmente importante non usare acqua piovana raccolta dai tetti con le feci di uccelli a meno che l’acqua sia prima trattata. Il rischio maggiore di animali a sangue caldo è l’introduzione di Escherichia coli mentre gli uccelli spesso portano Salmonella; altri pericolosi batteri possono entrare nel sistema con feci animali. In secondo luogo, dopo la prevenzione, non bisogna permettere all’acqua dell’acquaponica di entrare in contatto con le foglie delle piante. Questo impedisce la contaminazione con malattie per le piante presenti nel sistema nonché la potenziale contaminazione delle acque dei pesci di allevamento con fini alimentari, soprattutto se il prodotto deve essere consumato crudo. Bisogna lavare sempre la verdura prima del consumo. In generale, il buon senso e la pulizia sono le migliori protezioni contro le malattie nell’acquaponica. Altre fonti di sicurezza degli alimenti nell’ambito dell’acquaponica sono forniti in questa pubblicazione nella sezione Approfondimenti.

5.4 IL CICLAGGIO DEL SISTEMA E L’AVVIAMENTO DI UNA COLONIA BIOFILTRO

Il ciclaggio del sistema è un termine che descrive il processo iniziale di costruzione di una colonia batterica al primo avvio qualsiasi sistema di allevamento a ricircolo, compreso un sistema di acquaponica. In circostanze normali, questo richiede 3-5 settimane. Il ciclaggio è un processo lento che richiede pazienza. In generale, il processo coinvolge costantemente l’introduzione di una fonte di ammoniaca nel sistema di acquaponica, alimentando la nuova colonia batterica e creando un biofiltro. La buona riuscita di questo procedimento è misurata attraverso il monitoraggio dei livelli di azoto. In generale, il ciclaggio si svolge una volta che il sistema acquaponica è costruito, ma è possibile dare al biofiltro un vantaggio quando si crea un nuovo sistema di acquaponica. È importante comprendere che durante il processo di ciclaggio ci saranno alti livelli di ammoniaca e nitriti, che potrebbero essere dannosi per i pesci. Inoltre, è importante assicurarsi che tutti i componenti dell’acquaponica, in particolare la vasca biofiltro e i pesci siano protetti dalla luce solare diretta prima di iniziare il processo.
Una volta introdotta nel sistema, l’ammoniaca diventa una fonte di cibo per i batteri che ossidano l’ammomiaca (AOB), alcuni dei quali sono naturalmente presenti nel sistema. Essi possono essere trovati a terra, in acqua e in aria. Entro 5-7 giorni dopo la prima aggiunta di ammoniaca, i batteri che ossidano l’ammomiaca (AOB) si avviano formando una colonia e cominciano a convertire l’ammoniaca in nitrito. L’ammoniaca deve essere sempre presente, ma con cautela, va aggiunta al fine di garantire una alimentazione adeguata per la colonia di sviluppo ma senza diventare tossica. Dopo altri 5-7 giorni i livelli di nitriti nell’acqua avranno iniziato a salire e a sua volta richiamare i batteri che ossidano i nitriti (NOB). Mentre aumentano le popolazioni di NOB, i livelli di nitriti nell’acqua inizieranno a diminuire essendo i nitriti convertiti in nitrati. L’intero processo è illustrato in Figura 5.3, che mostra il comportamento di ammoniaca, nitriti e nitrati in acqua nei primi 20-25 giorni del ciclo.5.3
La fine del ciclo è definita quando il livello di nitrato è in continuo aumento, il livello di nitrito è 0 mg/litro e il livello di ammoniaca è inferiore a 1 mg/litro. In buone condizioni, questo richiede circa 25-40 giorni, ma se la temperatura dell’acqua è bassa, il completamento del ciclo può richiedere fino a due mesi. A questo punto, una colonia batterica è sufficiente formata ed è attivamente in grado di convertire l’ammoniaca in nitrati.
Il motivo per cui questo processo è lungo è perché i batteri nitrificanti crescono in modo relativamente lento, richiedono 10-15 ore per raddoppiare la popolazione. Tuttavia, alcuni batteri eterotrofi possono raddoppiarsi in appena 20 minuti.
I rivenditori di acquari e acquaculture vendono vari prodotti contenenti batteri nitrificanti. Una volta aggiunto al sistema, questi colonizzano immediatamente il sistema evitando così il processo spiegato sopra. Tuttavia, questi prodotti possono essere costosi o non disponibili e, in definitiva inutili, come il processo di ciclaggio possono essere ottenuti utilizzando mezzi organici. In alternativa, se è disponibile un altro sistema di acquaponica, può risultare estremamente efficacie condividere parte del biofiltro come seme di batteri per il nuovo sistema. Questo riduce notevolmente il tempo necessario per il ciclaggio del sistema. Può anche essere utile per avviare separatamente un biofiltro gocciolandogli sopra continuamente una soluzione contenente 2-3 mg/litro di ammoniaca per alcune settimane. Il biofiltro “preciclato” svolgerebbe allora funzionante come starter semplicemente incorporandolo nel nuovo biofiltro.
Molte persone usano i pesci come fonte di ammoniaca in un nuovo serbatoio. Tuttavia, questi pesci subiscono gli effetti delle alte concentrazioni di ammoniaca e nitriti durante tutto il processo di ciclaggio. Molti nuovi acquariofili non hanno la pazienza di consentire al serbatoio di effettuare un pieno ciclo e il risultato è che i nuovi pesci muoiono, questo è comunemente indicato come “sindrome del serbatoio nuovo”. Se si utilizzano i pesci, si consiglia di utilizzare un coefficiente di densità molto bassa (≤ 1 kg / m3). Invece di utilizzare i pesci, ci sono altre fonti da cui trarre l’ammoniaca necessaria per avviare l’alimentazione della colonia del biofiltro. Le possibili fonti includono i mangimi per pesci, rifiuti animali sterilizzati, fertilizzante di nitrato di ammonio e ammoniaca pura. Ciascuna di queste fonti ha aspetti positivi e negativi, alcune fonti sono di gran lunga migliori e più sicure da usare rispetto ad altre.
La migliore fonte di ammoniaca viene dal cibo per pesci macinato, perché è un prodotto biologicamente sicuro ed è relativamente facile controllare la quantità di ammoniaca che viene aggiunta (Figura 5.4).5.4 Assicurarsi di utilizzare solo prodotti freschi, incontaminati e liberi da malattie. Rifiuti del pollame, pur essendo un eccellente fonte di ammoniaca, possono essere molto rischiosi e introdurre facilmente batteri pericolosi per il sistema di acquaponica (Figura 5.5). Escherichia coli e Salmonella spp. si trovano comunemente nei polli e altri concimi animale, quindi, qualsiasi stallatico deve essere sterilizzato prima dell’uso. Prodotti domestici contenenti ammoniaca possono essere usati, ma bisogna essere sicuri che il prodotto sia 100 percento ammoniaca e non comprenda altri ingredienti quali detergenti, coloranti o metalli pesanti che potrebbero rovinare l’intero sistema. Una volta selezionata la sorgente di ammoniaca, è importante aggiungere l’ammoniaca lentamente e costantemente, per monitorare i livelli di azoto ogni 2-3 giorni (Figura 5.6).5.6 È utile registrare i livelli su un grafico per monitorare il processo del ciclaggio. È importante non aggiungere troppa ammoniaca, ed è meglio avere troppo poco che troppo. L’obiettivo è di 1-2 mg/litro. Se i livelli di ammoniaca non sono mai superiori a 3 mg/litro, è necessario fare uno scambio di acqua per diluire l’ammoniaca ed evitare che inibisca i batteri.

5.4.1 AGGIUNTA DI PESCI E DI PIANTE DURANTE IL PROCESSO DI CICLAGGIO
Piante e pesci dovrebbero essere aggiunti solo dopo che il ciclo è completo. Le piante possono essere aggiunte un po ‘prima, ma ci si aspettano carenze alimentari in queste prime piante durante questo primo periodo perché altre sostanze nutritive prendono tempo per raggiungere concentrazioni ottimali (Figura 5.7).
Solo una volta che i livelli di ammoniaca e nitriti sono inferiori a 1 mg/l è sicuro il processo di introduzione dei pesci. Iniziare sempre introduzione dei pesci lentamente. Una volta che sono stati introdotti i pesci, non è raro vedere un picco nei livelli di ammoniaca e nitriti secondari. Questo accade se l’ammoniaca prodotta dal pesce appena introdotto è molto superiore alle quantità di ammoniaca giornaliera aggiunti durante il processo di ciclaggio. Continuare a monitorare i livelli di tutti e tre i tipi di azoto, ed essere pronti a fare scambi idrici se i livelli di ammoniaca o nitrito si elevano al di sopra di 1 mg/litro, mentre il sistema continua il ciclo.

5.5 SOMMARIO DEL CAPITOLO
• Nell’acquaponica, l’ammoniaca deve essere ossidata in nitrato per prevenire la tossicità per i pesci.
• Il processo di nitrificazione è un processo in due fasi dove i batteri ammoniaca ossidanti convertono l’ammoniaca (NH3) in nitriti (NO2) e quindi i batteri nitriti-ossidanti convertono nitriti in nitrati (NO3).
• I cinque fattori più importanti per una buona nitrificazione sono: i letti di crescita elevata superficie per i batteri di crescere e colonizzare; pH (6-7); temperatura dell’acqua (17-34 ° C); l’ossigeno disciolto DO (4-8 mg / litro); il riparo dalla diretta esposizione al sole.
• il ciclaggio del sistema è il processo iniziale di costruzione di una colonia di batteri nitrificanti in una nuova unità di acquaponica. Questo processo comporta l’aggiunta per 3-5 settimane di una fonte di ammoniaca nel sistema (mangime per pesci, fertilizzanti a base di ammoniaca, fino ad una concentrazione in acqua di 1-2 mg/litro) al fine di stimolare la crescita dei batteri nitrificanti. Questo dovrebbe essere fatto lentamente e costantemente. Ammoniaca, nitriti e nitrati sono monitorati per determinare lo stato del biofiltro: il picco e la successiva caduta nella concentrazione di ammoniaca è seguito da un modello simile per i nitriti prima che i nitrati inizino ad accumularsi. Pesci e piante vengono aggiunti solo quando i livelli di ammoniaca e nitriti sono bassi e il livello di nitrato comincia a salire.
• test per ammoniaca e nitriti vengono utilizzati per monitorare la funzione dei batteri nitrificanti e le prestazioni del biofiltro. In un sistema funzionante, ammoniaca e nitriti dovrebbero essere vicino a 0 mg/litro. Alti livelli di ammoniaca o nitrito richiedono un cambio d’acqua e di azione di gestione. Solitamente, scarsa nitrificazione è dovuta ad una variazione della temperatura dell’acqua, ossigeno disciolto (DO) o livelli di pH.
• Un’altra classe di microrganismi naturalmente presenti nel acquaponica è quello di batteri eterotrofi. Essi decompongono i rifiuti solidi organici dei pesci, rilasciando alcuni dei nutrienti in acqua in un processo chiamato mineralizzazione.