A fotoszintézis és a légzés két fő növénynövekedési folyamat, amelyek kulcsfontosságúak az egészséges növények és a minőségi termés szempontjából.
A fotoszintézis során a fotoszintetikus levelek és őssejtek a napenergiát felhasználva egyesítik a levegőből származó szén-dioxidot (CO2) a gyökérsejtek által felvett vízzel, hogy cukrot állítsanak elő glükóz formájában. Ezt a glükózt számos anyagcsere-folyamathoz használják a növény minden részében, beleértve a cellulóz és a keményítő előállítását is.
A glükóz a gyökérsejtek légzésének kulcsfontosságú tüzelőanyaga is, amely folyamat lényegében a fotoszintézis fordítottja.
A légzés során a lélegző gyökérsejtek elégetik a levelekből szállított glükózt. A glükóz sejtenergiává alakul át (adenozin-trifoszfátnak vagy ATP-nek nevezik), és az anyagcsere-folyamatok, elsősorban a víz- és tápanyagfelvétel mozgatására használják.
Oxigén nélkül a légzés nem megy végbe. Az oxigén a végső elektronakceptor. A glükóz ATP-vé alakításához aerob légzés szükséges.
Az oxigén a korlátozó tényező a minőségi növények számára
A gyökérsejtek számára elérhető oxigén mennyisége összefügg az egészséges növények növekedési ütemével és a terméshozamokkal. Megfelelő oxigén hiányában korlátozott a cukor mennyisége, amelyet a gyökérsejtek elégethetnek, valamint az általuk felvehető víz és tápanyagok mennyisége.
A növény víz- és tápanyagfelvételi sebességének csökkentése közvetlenül korlátozza annak általános növekedési ütemét, valamint termésének hozamát és minőségét. A legyengült növények fogékonyabbak a betegségekre, és kevésbé ellenállóak a környezeti terhelésekkel szemben, például a melegebb hónapok magas hőmérsékletével szemben.
A gyökérzónák oxigenizálása általános gyakorlat az üvegházakban. Ez melegebb éghajlaton még fontosabb, mert magasabb hőmérsékleten kevesebb oldott oxigén (DO) van a vízben.
Ezenkívül az öntözővizet újrahasznosító termelőknek minden öntözés után javítaniuk kell a víz minőségét.
Kültéri növénytermesztés és vízszellőztetés
Az üvegházi termelők mellett a speciális szántóföldi növények termesztői is profitálnak a levegőztető öntözővízből.
A kútvíz és a kútvizet tartalmazó tározók gyakran nem rendelkeznek elegendő oxigénnel a növények egészségének megőrzéséhez. Ha a tározóban szerves vegyületek vannak, általában szélfútta levelekből és magvakból, madárürülékből, betegségek kórokozóiból és algákból, akkor a víz biokémiai oxigénigénye (BOI) magas lesz.
Ez azt jelenti, hogy a mikroorganizmusoknak több oldott oxigénre van szükségük a jelenlévő szerves komponensek lebontásához. Az oxigenizációs módszerek kulcsfontosságúak az elfogadható DO eléréséhez a BOD csökkentése és a növényi gyökerek egészségének elősegítése érdekében.
Ezenkívül egy új, 2022-es tanulmány megerősíti, hogy a talaj magasabb oxigénszintje (a szuperoxidált víz kezeléséből) elősegíti a talaj hasznos mikrobiális tevékenységeit, például a talaj mineralizációját és tápanyag-átalakítását, ami javítja a terméshozamot, a vízfelhasználás hatékonyságát és a talaj termékenységét.
Akár tározóban tárolt, akár közvetlenül forrásból származó vizet használunk, a magas oxigéntartalmú, jó minőségű öntözővíz elengedhetetlen a gyökérfejlődéshez és a növények növekedéséhez.
Oxigén és betegség
Az oxigén kulcsfontosságú az olyan betegségek csökkentésében és visszaszorításában is, mint a Pythium fajok vagy a Phytophthora fertőzések. A rendkívül magas oldott oxigénszint elősegíti a hasznos mikroorganizmusok, például a mikorrhizák növekedését, és elnyomja az anaerob kórokozókat.
Ha az oldott oxigén szintje alacsony a gyökérzónában, ez befolyásolhatja a gyökér és a növény morfológiáját, anyagcseréjét és növekedését.
Ezek az eltérések negatív hatással vannak a növények növekedésére, és érzékenyebbé teszik őket a betegségekre.
Oxigénezési technológiák
Egészen a közelmúltig a termelők választhattak néhány hagyományos vízlevegőztetési módszer közül, azonban ezek a módszerek meglehetősen gyengén teljesítettek.
A diffúzorok oxigénátviteli hatékonysága 1-2%, a Venturi- és permetezőrendszerek pedig körülbelül 20-40%. Bár a Venturi és a misterek nagy átviteli sebességgel rendelkeznek, nem hatékonyak és gazdaságtalanok a termelők számára.
Mivel a víz azon képessége, hogy meg tudja tartani az oldott oxigént a hőmérséklet emelkedésével csökken, sok termelő vízhűtő rendszert használ hagyományos levegőztető rendszerében. A hűtőrendszerek sok energiát fogyasztanak, és jelentősen növelik az üzemeltetési költségeket, csökkentve a fenntarthatóságot és a gazdaságosságot, különösen az energiaköltségek folyamatos növekedése mellett.
Nanobuborék technológia
A nanobuborék technológia fenntartható, költséghatékony módja annak, hogy a gyökérzónában az oldott oxigént optimális szintre növeljük. A Moleaer szabadalmaztatott technológiája több mint 85%-os oxigénátviteli sebességgel rendelkezik, így a termelők kevesebb erőforrás felhasználásával hatékonyan növelhetik az oldott oxigén mennyiségét.
A nanobuborékok emellett bevált vegyszermentes módszert is kínálnak a víz- és öntözővezetékek hatékony fertőtlenítésére, megelőzve a víz által terjedő gyökérbetegségeket és a biofilm felhalmozódását. Ezek az előnyök javítják a víz minőségét, növelik a növények életerejét, és csökkentik a vegyi alkalmazásoktól való függést.
Nanobuborékos szuperoxigénezés
A nagyobb gázátviteli sebesség lehetővé teszi, hogy a nanobuborék-generátor gyorsan és hatékonyan növelje az oldott oxigén szintjét. A termesztők beállíthatják a nanobuborék-generátort úgy, hogy az oldott oxigént célozza meg a terményeik optimális oxigénhasznosítása érdekében. A Moleaer technológiája lehetővé teszi a termelők számára, hogy a gyökérzónában legalább 50-100 százalékkal növeljék a DO-szintet, így még meleg vízben is állandó koncentrációt tartanak fenn.
Ezen a szinten a gyökérsejtek hatékonyabban veszik fel a vizet és a tápanyagokat. Ha a gyökérsejtek a lehető legtöbb vizet és tápanyagot képesek felvenni, akkor maximális gyökérfejlődés, növénynövekedés és terméshozam érhető el.
A nanobuborékok csökkentik a kórokozókat és a biofilmet is
A hatékony oxigenizáció mellett a nanobuborék technológia egyedülálló kémiai és fizikai tulajdonságokkal rendelkező nanobuborékokat állít elő. Ezen tulajdonságok révén a nanobuborékok csökkentik a vízben terjedő kórokozókat és a biofilmet.
A nanobuborékok semlegesen lebegőek, ami azt jelenti, hogy a folyadékban felfüggesztve maradnak, ahelyett, hogy a felszínre emelkednének, és nagyobb buborékokként felrobbannának. Ahogy az öntözővíz áramlik, a nanobuborékok folyamatosan és véletlenszerűen mozognak a vízrendszer egyes részein Brown-mozgás révén.
Vonzzák őket az olyan felületek, mint például az öntözőcsövek falai, ahol elkopnak és megsúrolják a biofilmet, a mátrixot, amely a legtöbb vízzel érintkező felületen képződik. A biofilmek kórokozókat tartalmaznak, és felhalmozódásukkor eltömíthetik az öntözési kibocsátókat.
A biofilm csökkenése korlátozza a kórokozók terjedését és meghosszabbítja az öntözőrendszerek élettartamát. Ezen túlmenően a termelők csökkenthetik a biofilm eltávolításához szükséges vegyi anyagok számát.
Vegyszerek használata nélkül a nanobuborékok feloldhatják a baktériumsejteket és oxidálhatják a kórokozókat a vízben. Amikor a nanobuborékok szennyeződésekkel találkoznak, felrobbannak, és reaktív oxigénfajtákat (ROS) termelnek. A reaktív oxigénfajták enyhe oxidálószerek, mint például a hidrogén-peroxid vagy a klór.
Ahogy a Massachusetts Egyetem és az Arizona Állami Egyetem tudósai a közelmúltban kifejtették: "A nanobuborékok által generált ROS a vízkezelés szempontjából a legígéretesebb lehet, mert lehetővé teszi a kémiai alapú oxidálószerek (klór, ózon) eltávolítását, amelyek kezelése költséges, veszélyesek, káros melléktermékeket termelnek, miközben elősegítik a fontos kezelési célok elérését (pl. szerves szennyeződések, kórokozók, biofilmek elpusztítása).
Nanobuborék technológiát használó termelők a kórokozók és a biofilm csökkentésére
A termesztők jelentős csökkenést tapasztaltak a vízben terjedő kórokozók, például a Pythium és a Phytophthora mennyiségében a nanobuborékos öntözővízben.
A holland NovaCropControl kutatószervezet nanobuborékos öntözővízzel öntözött üvegházi paradicsomnövényeken végzett vizsgálatot. Azt tapasztalták, hogy 80%-kal csökkent a Pythium szintje, egy gyakori vízben terjedő kórokozó, amely befolyásolja a gyökér egészségét.
Egy másik tanulmányt a hollandiai Delphi Institute-ban végeztek, és az epertermesztést vizsgálták. A kutatók a Pythium számának 74%-os csökkenését, a Phytophthora betegség ritkább előfordulását és általánosságban egészségesebb gyökérminőséget találtak.