Фотосинтезата и дишането са два основни процеса на растеж на растенията, които са ключови за здрави растения и качествени култури.
По време на фотосинтезата, фотосинтетичните листа и стволовите клетки използват слънчевата енергия, за да комбинират въглеродния диоксид (CO2) от въздуха с водата, абсорбирана от кореновите клетки, за да направят захар под формата на глюкоза. Тази глюкоза се използва за много метаболитни процеси във всички части на растението, включително производството на целулоза и нишесте.
Глюкозата също е ключов източник на гориво за дишането на кореновите клетки, процес, който по същество е обратен на фотосинтезата.
По време на дишането дишащите коренови клетки изгарят глюкозата, транспортирана от листата. Глюкозата се превръща в клетъчна енергия (наречена аденозин трифосфат или АТФ) и се използва за задвижване на метаболитни процеси, предимно усвояване на вода и хранителни вещества.
Без кислород дишането не се осъществява. Кислородът е крайният акцептор на електрони. За превръщането на глюкозата в АТФ е необходимо аеробно дишане.
Кислородът е ограничаващият фактор за качествени култури
Количеството кислород, достъпно за клетките на корените, е свързано със здравите темпове на растеж на растенията и добивите на културите. Без достатъчно кислород количеството захар, което клетките на корените могат да изгорят, и количеството вода и хранителни вещества, които могат да абсорбират, са ограничени.
Намаляването на скоростта на усвояване на вода и хранителни вещества от растението директно ограничава общия му темп на растеж и добива и качеството на неговите плодове. Отслабените растения са по-податливи на болести и по-малко устойчиви на натоварвания от околната среда, като например високи температури през топлите месеци.
Оксигенацията на кореновата зона е обичайна практика в оранжериите. Това е още по-важно в по-топъл климат, тъй като във водата има по-малко разтворен кислород (DO) при по-високи температури.
В допълнение, производителите, които използват повторно вода за напояване, трябва да подобрят качеството на водата след всяко напояване.
Отглеждане на култури на открито и аериране на водата
Освен оранжерийните производители, производителите на специализирани полски култури също се възползват от аерирането на водата за напояване.
Водата от кладенци - и резервоарите, съдържащи вода от кладенци - често нямат достатъчно кислород, за да поддържат здравето на растенията. Ако в резервоара има органични съединения, обикновено от разнесени от вятъра листа и семена, птичи изпражнения, патогени на болести и водорасли, биохимичната потребност от кислород (БПК) на водата ще бъде висока.
Това означава, че микроорганизмите се нуждаят от повече разтворен кислород, за да разградят наличните органични компоненти. Методите за насищане с кислород са от ключово значение за постигане на приемливо РК за намаляване на БПК и насърчаване на здравето на корените на растенията.
Освен това, ново проучване от 2022 г. потвърждава, че по-високите нива на кислород в почвата (от пречистване на суперокислена вода) насърчават полезни почвени микробни дейности като минерализация на почвата и преобразуване на хранителни вещества, което подобрява добивите, ефективността на използване на водата и плодородието на почвата.
Независимо дали използвате вода, съхранявана в резервоар или директно от източник, висококачествената напоителна вода с високо съдържание на кислород е от съществено значение за развитието на корените и растежа на растенията.
Кислород и болест
Кислородът също е от ключово значение за намаляване и потискане на болести като видове Pythium или инфекции с Phytophthora. Супер високите нива на разтворен кислород насърчават растежа на полезни микроорганизми като микориза и потискат анаеробните патогени.
Ако нивата на разтворен кислород са ниски в зоната на корените, това може да повлияе на морфологията на корените и растенията, метаболизма и растежа.
Тези отклонения имат отрицателно въздействие върху растежа на растенията и ги правят по-податливи на болести.
Технологии за насищане с кислород
Доскоро производителите имаха няколко традиционни метода за аериране на вода, от които да избират, но тези методи се представиха сравнително слабо.
Дифузорите имат ефективност на пренос на кислород от 1-2%, а системите на Вентури и разпръсквачите имат ефективност на пренос на кислород от приблизително 20-40%. Въпреки че вентури и мистери имат високи скорости на трансфер, те са неефективни и неикономични за производителите.
Тъй като способността на водата да задържа разтворен кислород намалява с повишаване на температурата, много производители използват системи за водно охлаждане в традиционните си системи за аериране. Охлаждащите системи консумират много енергия и значително увеличават оперативните разходи, намалявайки устойчивостта и икономичността, особено когато разходите за енергия продължават да се увеличават.
Нанобабъл технология
Технологията с наномехурчета е устойчив, рентабилен начин за увеличаване на разтворения кислород в зоната на корените до оптимални нива. Патентованата технология на Moleaer има скорост на пренос на кислород над 85%, което позволява на производителите ефективно да увеличат разтворения кислород, използвайки по-малко ресурси.
Наномехурчетата също така осигуряват доказан метод без химикали за ефективна дезинфекция на водата и напоителните линии, предотвратявайки заболявания на корените, пренасяни от вода, и натрупване на биофилм. Тези ползи подобряват качеството на водата, увеличават жизнеността на растенията и намаляват зависимостта от химически приложения.
Супероксигенация с наномехурчета
По-високата скорост на пренос на газ позволява на генератора на наномехурчета бързо и ефективно да увеличи нивата на разтворен кислород. Производителите могат да настроят генератора на наномехурчета да насочва към разтворения кислород за оптимално използване на кислорода за техните култури. Технологията на Moleaer позволява на производителите да увеличат нивата на DO в зоната на корените с поне 50 до 100 процента, поддържайки постоянни концентрации дори в топла вода.
На това ниво клетките на корените са по-ефективни при усвояването на вода и хранителни вещества. Когато кореновите клетки са в състояние да абсорбират възможно най-много вода и хранителни вещества, се постига максимално развитие на корените, растеж на растенията и добиви.
Наномехурчетата също намаляват патогените и биофилма
В допълнение към ефективната оксигенация, технологията на наномехурчета произвежда наномахурчета с уникални химични и физични свойства. Чрез тези свойства наномехурчетата намаляват водните патогени и биофилма.
Наномехурчетата са неутрално плаващи, което означава, че остават суспендирани в течността, вместо да се издигат на повърхността и да се спукат като по-големи мехурчета. Докато водата за напояване тече, наномехурчетата постоянно и произволно се движат през части от водната система чрез Брауново движение.
Те са привлечени от повърхности като стените на напоителните тръби, където се износват и изтриват биофилма, матрица, която се образува върху повечето повърхности, които влизат в контакт с вода. Биофилмите съдържат патогени и могат да запушат емитерите за напояване, когато се натрупат.
Намаляването на биофилма ограничава разпространението на патогени и удължава живота на напоителните системи. Освен това производителите могат да намалят приложенията на химикали за отстраняване на биофилм.
Без да използват химикали, наномехурчетата могат също да разтварят бактериални клетки и да окисляват патогени във вода. Когато наномехурчетата срещнат замърсители, те се спукват и произвеждат реактивни кислородни видове (ROS). Реактивните кислородни видове са леки окислители, като водороден пероксид или хлор.
Както наскоро обясниха учени от Университета на Масачузетс и Държавния университет на Аризона, „генерираните от наномехурчета ROS може да са най-обещаващите за пречистване на водата, защото позволяват отдалечаване от химически базирани окислители (хлор, озон), чието третиране е скъпо, опасни и произвеждат вредни странични продукти, като същевременно помагат за постигане на важни цели на лечението (напр. унищожаване на органични замърсители, патогени, биофилми)."
Производители, използващи наномехурчеста технология за намаляване на патогените и биофилма
Производителите са забелязали значително намаление на водни патогени като Pythium и Phytophthora в напоена с наномехурчета вода за напояване.
Холандската изследователска организация NovaCropControl направи проучване на оранжерийни култури от домати, напоявани с вода за напояване, напоена с наномехурчета. Те наблюдават 80% намаление на нивата на Pythium, често срещан воден патоген, който засяга здравето на корените.
Друго проучване е проведено в института Delphi в Холандия и разглежда реколтата от ягоди. Изследователите откриха 74% намаление на броя на Pythium, по-ниски случаи на болестта Phytophthora и цялостно по-здравословно качество на корените.