Fotosinteza și respirația sunt două procese majore de creștere a plantelor care sunt cheia pentru plantele sănătoase și pentru culturi de calitate.
În timpul fotosintezei, frunzele fotosintetice și celulele stem folosesc energia soarelui pentru a combina dioxidul de carbon (CO2) din aer cu apa absorbită de celulele rădăcinii pentru a produce zahăr sub formă de glucoză. Această glucoză este utilizată pentru multe procese metabolice în toate părțile plantei, inclusiv producția de celuloză și amidon.
Glucoza este, de asemenea, o sursă cheie de combustibil pentru respirația celulelor rădăcinilor, un proces care este în esență inversul fotosintezei.
În timpul respirației, celulele rădăcinilor care respiră ard glucoza transportată din frunze. Glucoza este transformată în energie celulară (numită adenozin trifosfat sau ATP) și este folosită pentru a conduce procesele metabolice, în primul rând pentru absorbția apei și a nutrienților.
Fără oxigen, respirația nu are loc. Oxigenul este acceptorul final de electroni. Respirația aerobă este necesară pentru a transforma glucoza în ATP.
Oxigenul este factorul limitativ pentru culturile de calitate
Cantitatea de oxigen disponibilă pentru celulele rădăcinilor este legată de ratele sănătoase de creștere a plantelor și de randamentele culturilor. Fără oxigen adecvat, cantitatea de zahăr pe care celulele rădăcinii o pot arde și cantitatea de apă și substanțe nutritive pe care le pot absorbi sunt limitate.
Reducerea ratei de absorbție a apei și a nutrienților de către o plantă limitează direct rata de creștere a acesteia și randamentul și calitatea fructelor sale. Plantele slăbite sunt mai susceptibile la boli și mai puțin rezistente la stresul mediului, cum ar fi temperaturile ridicate în lunile mai calde.
Oxigenarea zonei radiculare este o practică comună în sere. Acest lucru este și mai important în climatele mai calde, deoarece există mai puțin oxigen dizolvat (DO) în apă la temperaturi mai ridicate.
În plus, cultivatorii care refolosesc apa de irigare trebuie să îmbunătățească calitatea apei după fiecare irigare.
Cultivarea culturilor în aer liber și aerarea apei
Pe lângă cultivatorii de sere, cultivatorii de culturi de câmp specializate beneficiază și de aerarea apei de irigare.
Apa de puț - și rezervoarele care conțin apă de puț - adesea nu dispun de suficient oxigen pentru a menține sănătatea plantelor. Dacă în rezervor există compuși organici, de obicei din frunze și semințe suflate de vânt, excremente de păsări, agenți patogeni și alge, cererea biochimică de oxigen (BOD) a apei va fi mare.
Aceasta înseamnă că microorganismele necesită mai mult oxigen dizolvat pentru a descompune componentele organice prezente. Metodele de oxigenare sunt cheia pentru obținerea unui DO acceptabil pentru a reduce BOD și pentru a promova sănătatea rădăcinilor plantelor.
În plus, un nou studiu din 2022 confirmă că nivelurile mai ridicate de oxigen din sol (de la tratarea apei super-oxidate) promovează activități microbiene benefice ale solului, cum ar fi mineralizarea solului și conversia nutrienților, care îmbunătățește randamentul culturilor, eficiența utilizării apei și fertilitatea solului.
Indiferent dacă se utilizează apă stocată într-un rezervor sau direct dintr-o sursă, apa de irigare cu oxigen ridicat și de înaltă calitate este esențială pentru dezvoltarea rădăcinilor și creșterea plantelor.
Oxigenul și boala
Oxigenul este, de asemenea, cheia pentru reducerea și suprimarea bolilor precum speciile Pythium sau infecțiile cu Phytophthora. Nivelurile foarte ridicate de oxigen dizolvat promovează creșterea microorganismelor benefice, cum ar fi micorizele și suprimă agenții patogeni anaerobi.
Dacă nivelurile de oxigen dizolvat sunt scăzute în zona rădăcinii, acest lucru poate afecta morfologia rădăcinilor și plantelor, metabolismul și creșterea.
Aceste abateri au un impact negativ asupra creșterii plantelor și le fac mai susceptibile la boli.
Tehnologii de oxigenare
Până de curând, cultivatorii aveau câteva metode tradiționale de aerare a apei din care să aleagă, cu toate acestea, aceste metode aveau rezultate destul de slabe.
Difuzoarele au o eficiență de transfer de oxigen de 1-2%, iar sistemele venturi și sparger au o eficiență de transfer de oxigen de aproximativ 20-40%. Deși Venturis și misters au rate de transfer ridicate, ele sunt ineficiente și neeconomice pentru cultivatori.
Deoarece capacitatea apei de a reține oxigenul dizolvat scade pe măsură ce temperatura crește, mulți cultivatori folosesc sisteme de răcire cu apă în sistemele lor tradiționale de aerare. Sistemele de răcire consumă multă energie și cresc semnificativ costurile de operare, reducând durabilitatea și economia, mai ales că costurile cu energia continuă să crească.
Tehnologia Nanobubble
Tehnologia Nanobubble este o modalitate durabilă și rentabilă de a crește oxigenul dizolvat în zona rădăcinii la niveluri optime. Tehnologia patentată Moleaer are o rată de transfer de oxigen de peste 85%, permițând cultivatorilor să crească eficient oxigenul dizolvat folosind mai puține resurse.
Nanobubbles oferă, de asemenea, o metodă dovedită fără substanțe chimice de dezinfectare eficientă a apei și a liniilor de irigare, prevenind bolile rădăcinilor transmise prin apă și acumularea de biofilm. Aceste beneficii îmbunătățesc calitatea apei, cresc vigoarea plantelor și reduc dependența de aplicațiile chimice.
Superoxigenare cu nanobule
Rata mai mare de transfer de gaz permite generatorului de nanobule să crească rapid și eficient nivelurile de oxigen dizolvat. Cultivatorii pot seta generatorul de nanobule să vizeze oxigenul dizolvat pentru o utilizare optimă a oxigenului pentru culturile lor. Tehnologia Moleaer le permite cultivatorilor să crească nivelurile de DO din zona rădăcinii cu cel puțin 50 până la 100 la sută, menținând concentrații constante chiar și în apă caldă.
La acest nivel, celulele radiculare sunt mai eficiente în absorbția apei și a nutrienților. Atunci când celulele rădăcinilor sunt capabile să absoarbă cât mai multă apă și nutrienți posibil, se obține o dezvoltare maximă a rădăcinilor, creșterea plantelor și randamentul culturilor.
Nanobulele reduc, de asemenea, agenții patogeni și biofilmul
Pe lângă oxigenarea eficientă, tehnologia nanobule produce nanobule cu proprietăți chimice și fizice unice. Prin aceste proprietăți, nanobulele reduc agenții patogeni din apă și biofilmul.
Nanobulele sunt neutre plutitoare, ceea ce înseamnă că rămân suspendate în lichid, mai degrabă decât să se ridice la suprafață și să izbucnească ca niște bule mai mari. Pe măsură ce apa de irigare curge, nanobulele sunt mutate în mod constant și aleatoriu prin părți ale sistemului de apă prin mișcarea browniană.
Sunt atrași de suprafețe precum pereții conductelor de irigare, unde se uzează și curățează biofilmul, o matrice care se formează pe majoritatea suprafețelor care vin în contact cu apa. Biofilmele adăpostesc agenți patogeni și pot înfunda emițătorii de irigare atunci când se acumulează.
Reducerea biofilmului limitează răspândirea agenților patogeni și prelungește durata de viață a sistemelor de irigare. În plus, cultivatorii sunt capabili să reducă aplicațiile chimice pentru îndepărtarea biofilmului.
Fără a folosi substanțe chimice, nanobulele pot, de asemenea, să dizolve celulele bacteriene și să oxideze agenții patogeni din apă. Când nanobulele întâlnesc contaminanți, ele explodează și produc specii reactive de oxigen (ROS). Speciile reactive de oxigen sunt oxidanți ușori, cum ar fi peroxidul de hidrogen sau clorul.
După cum au explicat recent oamenii de știință de la Universitatea din Massachusetts și de la Universitatea de Stat din Arizona, „ROS generat de nanobule poate fi cel mai promițător pentru tratarea apei, deoarece permite îndepărtarea de oxidanții pe bază de substanțe chimice (clor, ozon) care sunt costisitoare de tratat, periculoase și produc produse secundare dăunătoare, contribuind în același timp la atingerea unor obiective importante de tratament (de exemplu, distrugerea contaminanților organici, agenți patogeni, biofilme).
Cultivatorii care folosesc tehnologia Nanobubble pentru a reduce agenții patogeni și biofilmul
Cultivatorii au observat reduceri semnificative ale agenților patogeni pe bază de apă, cum ar fi Pythium și Phytophthora, în apa de irigare infuzată cu nanobule.
Organizația olandeză de cercetare NovaCropControl a realizat un studiu asupra culturilor de tomate de seră irigate cu apă de irigare infuzată cu nanobule. Ei au observat o scădere cu 80% a nivelului de Pythium, un agent patogen comun din apă care afectează sănătatea rădăcinilor.
Un alt studiu a fost realizat la Institutul Delphi din Țările de Jos și a analizat culturile de căpșuni. Cercetătorii au descoperit o reducere cu 74% a numărului de Pythium, cazuri mai scăzute de boală Phytophthora și o calitate generală mai sănătoasă a rădăcinilor.
