DOI: https://doi.org/10.1007/s10340-026-02016-2
تاريخ النشر: 2026-02-09
المؤلف: Mehtap Bayır وآخرون
الموضوع الرئيسي: الابتكارات في أنظمة الأكوابونيك والهيدروبونيك
نظرة عامة
يتناول القسم الأهمية المتزايدة لنظام الزراعة المائية كطريقة مستدامة لإنتاج الغذاء، مع التأكيد على ضرورة وجود استراتيجيات فعالة لإدارة الآفات، لا سيما من خلال استخدام المبيدات الحيوية. يستعرض التقدمات الأخيرة في أبحاث المبيدات الحيوية، مع تسليط الضوء على إمكانياتها كعنصر مهم في إدارة الآفات المتكاملة في أنظمة الزراعة المائية. يقوم المؤلفون بتقييم قيود تطبيق المبيدات الحيوية، وتحليل أنواع مختلفة من المبيدات الحيوية لمكافحة آفات مختلفة، ويوصون بأساليب تطبيق فعالة لتعزيز مكافحة الآفات مع الحفاظ على التوازن البيئي.
في الختام، تم تحديد دمج المبيدات الحيوية كخطوة حاسمة نحو إنتاج غذاء مستدام في الزراعة المائية. تؤكد المراجعة على الحاجة إلى أبحاث مستهدفة حول إنتاج المبيدات الحيوية، وطرق التطبيق، وأدوات المراقبة لتقييم فعاليتها وتأثيرها البيئي. تدعو إلى تطوير أطر تنظيمية لضمان الاستخدام الآمن للمبيدات الحيوية، مع الاعتراف بالتحديات التي لا تزال قائمة. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن الاستفادة من المبيدات الحيوية يمكن أن تؤدي إلى أنظمة زراعة مائية قوية وصديقة للبيئة، رهناً بالبحث المستمر في تأثيراتها على الحياة المائية والمجتمعات الميكروبية.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على الدور المتزايد للمنتجات الطبيعية في تطوير المبيدات الحيوية، التي تعتبر بدائل صديقة للبيئة للمبيدات الكيميائية في الزراعة (نواز وآخرون، 2016؛ بوتو وآخرون، 2022). تُصنف المبيدات الحيوية إلى ثلاثة أنواع: الكيميائية الحيوية، والميكروبية، والمواد الحافظة المدمجة في النباتات، وتُعرف بتقليل سميتها للأنواع غير المستهدفة، مثل الأسماك والبكتيريا المفيدة في أنظمة الزراعة المائية (فينبو وآخرون، 2021). على الرغم من التحديات مثل محدودية توفر السوق ومستويات الإنتاج المنخفضة مقارنة بالمبيدات الكيميائية، فإن الطلب العالمي على المبيدات الحيوية يستمر في الارتفاع بسبب خصوصيتها العالية تجاه الأهداف وفوائدها البيئية (أييلا وآخرون، 2023؛ ويند وآخرون، 2024).
لقد أظهرت التطبيقات الاستراتيجية للمبيدات الحيوية أنها تعزز إنتاج المحاصيل بنسبة 15-30% وتقلل من خسائر المحاصيل المحتملة بنسبة 33% مقارنة بالأنظمة غير المعالجة (أرجومند وآخرون، 2020؛ أرجومند وآخرون، 2021). على عكس المبيدات الكيميائية التقليدية، التي يمكن أن تسبب تدهور التربة على المدى الطويل وسمية للأنواع غير المستهدفة، تعزز المبيدات الحيوية نموذج زراعي متوازن ومستدام، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للزراعة المائية (تشوهوري وآخرون، 2024). ومع ذلك، فإنها تقدم أيضًا بعض العيوب، بما في ذلك عمر التخزين المحدود، وبطء العمل، وتكاليف أعلى مقارنة بنظيراتها الكيميائية (أرجومند وآخرون، 2021).
نقاش
يسلط النقاش حول المبيدات الحيوية الضوء على إمكانياتها كبدائل مستدامة للمبيدات الكيميائية التقليدية في أنظمة الزراعة المائية. تشمل المبيدات الحيوية، التي تتضمن المبيدات الكيميائية الحيوية، والمواد الحافظة المدخلة من النباتات (PIPs)، والمبيدات الميكروبية، آليات طبيعية للتحكم في الآفات مع الحد الأدنى من السمية للكائنات غير المستهدفة. ومع ذلك، فإن تطبيقها في الزراعة المائية يقدم تحديات، لا سيما فيما يتعلق بالتوازن الدقيق للمجتمعات الميكروبية الضرورية لاستقرار النظام. على سبيل المثال، بينما أظهرت المبيدات الميكروبية مثل *Bacillus thuringiensis* (Bt) فعاليتها في مكافحة الآفات دون الإضرار بالأسماك، قد تؤدي إلى تعطيل الكائنات الدقيقة المفيدة في الفلاتر الحيوية، والتي تعتبر حيوية لدورة المغذيات (كاسوزي وآخرون، 2021).
على الرغم من السوق المتزايد للمبيدات الحيوية، فإن الحواجز التنظيمية، لا سيما في الاتحاد الأوروبي، تعيق اعتمادها على نطاق واسع في الزراعة المائية. إن عدم وجود بروتوكولات تطبيق موحدة وتسجيلات محددة للزراعة المائية يعقد استخدامها، حيث تتناول اللوائح الحالية بشكل أساسي الزراعة على اليابسة. بالإضافة إلى ذلك، فإن إمكانية تغيير المبيدات الحيوية كيمياء المياه وتأثيرها على الحياة المائية تتطلب اختبارات ومراقبة صارمة لضمان السلامة والفعالية (راكوسي وآخرون، 2006). يجب أن تركز الأبحاث المستقبلية على تطوير حلول مبيدات حيوية مصممة خصيصًا تكون آمنة للكائنات المائية وفعالة في إدارة الآفات مع الحفاظ على النزاهة البيئية لأنظمة الزراعة المائية. يمكن أن تسهم استراتيجيات إدارة الآفات المتكاملة (IPM) في تقليل المخاطر المرتبطة باستخدام المبيدات الحيوية، مما يعزز نهجًا متوازنًا لمكافحة الآفات في هذه الأنظمة الزراعية المبتكرة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s10340-026-02016-2
Publication Date: 2026-02-09
Author(s): Mehtap Bayır et al.
Primary Topic: Innovations in Aquaponics and Hydroponics Systems
Overview
The section discusses the increasing relevance of aquaponics as a sustainable food production method, emphasizing the necessity for effective pest management strategies, particularly through the use of biopesticides. It reviews recent advancements in biopesticide research, highlighting their potential as a significant component of integrated pest management in aquaponics systems. The authors assess the limitations of biopesticide application, analyze various types of biopesticides for different pests, and recommend effective application methods to enhance pest control while maintaining ecological balance.
In conclusion, the integration of biopesticides is identified as a crucial step towards sustainable food production in aquaponics. The review underscores the need for targeted research on biopesticide production, application methods, and monitoring tools to evaluate their effectiveness and environmental impact. It advocates for the development of regulatory frameworks to ensure the safe use of biopesticides, while also acknowledging the challenges that remain. Overall, the findings suggest that leveraging biopesticides can lead to robust and environmentally friendly aquaponic systems, contingent upon ongoing research into their effects on aquatic life and microbial communities.
Introduction
The introduction highlights the growing role of natural products in the development of biopesticides, which serve as eco-friendly alternatives to chemical pesticides in agriculture (Nawaz et al., 2016; Butu et al., 2022). Biopesticides are categorized into three types: biochemical, microbial, and plant-incorporated protectants, and are noted for their reduced toxicity to non-target species, such as fish and beneficial bacteria in aquaponics systems (Fenibo et al., 2021). Despite challenges like limited market availability and lower production levels compared to chemical pesticides, the global demand for biopesticides continues to rise due to their high target specificity and environmental benefits (Ayilara et al., 2023; Wend et al., 2024).
The strategic application of biopesticides has been shown to enhance crop yields by 15-30% and reduce potential crop losses by 33% compared to untreated systems (Arjjumend et al., 2020; Arjjumend et al., 2021). Unlike conventional chemical pesticides, which can cause long-term soil degradation and non-target toxicity, biopesticides promote a balanced and sustainable agricultural model, making them particularly suitable for aquaponics (Chowhury et al., 2024). However, they also present some disadvantages, including limited shelf life, slower action, and higher costs compared to their chemical counterparts (Arjjumend et al., 2021).
Discussion
The discussion on biopesticides highlights their potential as sustainable alternatives to traditional chemical pesticides in aquaponics systems. Biopesticides, which include biochemical pesticides, plant-introduced protectants (PIPs), and microbial pesticides, utilize natural mechanisms to control pests with minimal toxicity to non-target organisms. However, their application in aquaponics presents challenges, particularly concerning the delicate balance of microbial communities essential for system stability. For instance, while microbial pesticides like *Bacillus thuringiensis* (Bt) have shown effectiveness in pest control without harming fish, they may disrupt beneficial microorganisms in biofilters, which are crucial for nutrient cycling (Kasozi et al., 2021).
Despite the growing biopesticide market, regulatory barriers, particularly in the EU, hinder their widespread adoption in aquaponics. The lack of standardized application protocols and specific registrations for aquaponics complicates their use, as current regulations primarily address land-based agriculture. Additionally, the potential for biopesticides to alter water chemistry and affect aquatic life necessitates rigorous testing and monitoring to ensure safety and efficacy (Rakocy et al., 2006). Future research should focus on developing tailored biopesticide solutions that are safe for aquatic organisms and effective in managing pests while maintaining the ecological integrity of aquaponics systems. Implementing integrated pest management (IPM) strategies can further mitigate risks associated with biopesticide use, promoting a balanced approach to pest control in these innovative agricultural systems.