Fotosinteza in dihanje sta dva glavna procesa rasti rastlin, ki sta ključna za zdrave rastline in kakovostne pridelke.
Med fotosintezo fotosintetični listi in matične celice uporabljajo sončno energijo za združevanje ogljikovega dioksida (CO2) iz zraka z vodo, ki jo absorbirajo koreninske celice, da tvorijo sladkor v obliki glukoze. Ta glukoza se uporablja za številne presnovne procese v vseh delih rastline, vključno s proizvodnjo celuloze in škroba.
Glukoza je tudi ključni vir goriva za dihanje koreninskih celic, proces, ki je v bistvu obraten od fotosinteze.
Med dihanjem dihajoče koreninske celice izgorevajo glukozo, ki se prenaša iz listov. Glukoza se pretvori v celično energijo (imenovano adenozin trifosfat ali ATP) in se uporablja za poganjanje presnovnih procesov, predvsem za vnos vode in hranil.
Brez kisika dihanje ne pride. Kisik je končni sprejemnik elektronov. Za pretvorbo glukoze v ATP je potrebno aerobno dihanje.
Kisik je omejevalni dejavnik za kakovostne pridelke
Količina kisika, ki je na voljo koreninskim celicam, je povezana z zdravo rastjo rastlin in donosom. Brez ustreznega kisika je količina sladkorja, ki jo lahko koreninske celice zažgejo, ter količina vode in hranil, ki jih lahko absorbirajo, omejena.
Zmanjšanje stopnje absorpcije vode in hranil v rastlini neposredno omejuje njeno splošno stopnjo rasti ter pridelek in kakovost njenih plodov. Oslabljene rastline so bolj dovzetne za bolezni in manj odporne na okoljske obremenitve, kot so visoke temperature v toplejših mesecih.
Oksigenacija koreninskega območja je običajna praksa v rastlinjakih. To je še toliko bolj pomembno v toplejših podnebjih, ker je pri višjih temperaturah v vodi manj raztopljenega kisika (DO).
Poleg tega morajo pridelovalci, ki ponovno uporabljajo vodo za namakanje, izboljšati kakovost vode po vsakem namakanju.
Gojenje pridelkov na prostem in prezračevanje vode
Poleg pridelovalcev rastlinjakov imajo koristi od prezračevanja vode za namakanje tudi pridelovalci specializiranih poljščin.
Voda iz vodnjakov – in rezervoarji, ki vsebujejo vodo iz vodnjakov – pogosto nimajo dovolj kisika za ohranjanje zdravja rastlin. Če so v zbiralniku organske spojine, običajno iz listov in semen, ki jih nanese veter, ptičjih iztrebkov, povzročiteljev bolezni in alg, bo biokemična potreba po kisiku (BPK) v vodi visoka.
To pomeni, da mikroorganizmi potrebujejo več raztopljenega kisika za razgradnjo prisotnih organskih sestavin. Metode oksigenacije so ključne za doseganje sprejemljivega DO za zmanjšanje BPK in spodbujanje zdravja rastlinskih korenin.
Poleg tega nova študija iz leta 2022 potrjuje, da višje ravni kisika v tleh (iz obdelave superoksidirane vode) spodbujajo koristne mikrobne aktivnosti v tleh, kot sta mineralizacija tal in pretvorba hranil, kar izboljša donos, učinkovitost porabe vode in rodovitnost tal.
Ne glede na to, ali uporabljate vodo, shranjeno v rezervoarju, ali neposredno iz vira, je visoko kakovostna namakalna voda z visoko vsebnostjo kisika bistvena za razvoj korenin in rast rastlin.
Kisik in bolezen
Kisik je prav tako ključen za zmanjšanje in zatiranje bolezni, kot so okužbe z vrstami Pythium ali Phytophthora. Izjemno visoke ravni raztopljenega kisika spodbujajo rast koristnih mikroorganizmov, kot so mikorize, in zavirajo anaerobne patogene.
Če so ravni raztopljenega kisika v območju korenin nizke, lahko to vpliva na morfologijo korenin in rastlin, metabolizem in rast.
Ta odstopanja negativno vplivajo na rast rastlin in jih naredijo bolj dovzetne za bolezni.
Tehnologije oksigenacije
Do nedavnega so pridelovalci imeli na izbiro nekaj tradicionalnih metod prezračevanja vode, vendar so bile te metode precej slabe.
Difuzorji imajo učinkovitost prenosa kisika 1-2 %, venturijevi sistemi in razpršilniki pa imajo učinkovitost prenosa kisika približno 20-40 %. Čeprav imata venturis in mister visoke stopnje prenosa, sta za pridelovalce neučinkovita in negospodarna.
Ker se sposobnost vode, da zadrži raztopljeni kisik, z zvišanjem temperature zmanjša, mnogi pridelovalci uporabljajo sisteme za vodno hlajenje v svojih tradicionalnih prezračevalnih sistemih. Hladilni sistemi porabijo veliko energije in znatno povečajo obratovalne stroške, zmanjšajo trajnost in ekonomičnost, zlasti ker stroški energije še naprej naraščajo.
Tehnologija nano mehurčkov
Tehnologija nanomehurčkov je trajnosten in stroškovno učinkovit način za povečanje raztopljenega kisika v območju korenin na optimalno raven. Moleaerjeva patentirana tehnologija ima hitrost prenosa kisika več kot 85 %, kar pridelovalcem omogoča učinkovito povečanje raztopljenega kisika z manj viri.
Nanomehurčki zagotavljajo tudi preizkušeno metodo brez kemikalij za učinkovito dezinfekcijo vode in namakalnih vodov, preprečevanje bolezni korenin, ki se prenašajo z vodo, in kopičenje biofilma. Te prednosti izboljšajo kakovost vode, povečajo moč rastlin in zmanjšajo odvisnost od uporabe kemikalij.
Superoksigenacija z nano mehurčki
Višja hitrost prenosa plina omogoča generatorju nanomehurčkov hitro in učinkovito povečanje ravni raztopljenega kisika. Pridelovalci lahko generator nanomehurčkov nastavijo tako, da cilja na raztopljeni kisik za optimalno izrabo kisika za svoje pridelke. Moleaerjeva tehnologija omogoča pridelovalcem, da povečajo ravni DO v območju korenin za vsaj 50 do 100 odstotkov, pri čemer ohranjajo dosledne koncentracije tudi v topli vodi.
Na tej ravni so koreninske celice učinkovitejše pri absorpciji vode in hranil. Ko so koreninske celice sposobne absorbirati čim več vode in hranil, se doseže največji razvoj korenin, rast rastlin in pridelek.
Nanomehurčki prav tako zmanjšujejo patogene in biofilm
Poleg učinkovite oksigenacije tehnologija nanomehurčkov proizvaja nanomehurčke z edinstvenimi kemičnimi in fizikalnimi lastnostmi. S temi lastnostmi nanomehurčki zmanjšujejo vodne patogene in biofilm.
Nanomehurčki so nevtralno plovni, kar pomeni, da ostanejo suspendirani v tekočini, namesto da bi se dvignili na površje in počili kot večji mehurčki. Ko voda za namakanje teče, se nanomehurčki nenehno in naključno premikajo skozi dele vodnega sistema skozi Brownovo gibanje.
Privlačijo jih površine, kot so stene namakalnih cevi, kjer se obrabijo in izpraznijo biofilm, matrico, ki se tvori na večini površin, ki pridejo v stik z vodo. Biofilmi skrivajo patogene in lahko zamašijo namakalne oddajnike, ko se kopičijo.
Zmanjšanje biofilma omejuje širjenje patogenov in podaljšuje življenjsko dobo namakalnih sistemov. Poleg tega lahko pridelovalci zmanjšajo uporabo kemikalij za odstranjevanje biofilma.
Brez uporabe kemikalij lahko nanomehurčki tudi raztopijo bakterijske celice in oksidirajo patogene v vodi. Ko nanomehurčki naletijo na onesnaževalce, počijo in proizvedejo reaktivne kisikove spojine (ROS). Reaktivne kisikove spojine so blagi oksidanti, kot sta vodikov peroksid ali klor.
Kot so pred kratkim pojasnili znanstveniki z Univerze v Massachusettsu in Državne univerze v Arizoni, "ROS, ustvarjen z nanomehurčki, morda najbolj obeta za čiščenje vode, ker omogoča odmik od kemičnih oksidantov (klor, ozon), katerih čiščenje je drago, nevarni in proizvajajo škodljive stranske produkte, hkrati pa pomagajo doseči pomembne cilje zdravljenja (npr. uničenje organskih onesnaževalcev, patogenov, biofilmov)."
Pridelovalci uporabljajo tehnologijo nano mehurčkov za zmanjšanje patogenov in biofilma
Pridelovalci so opazili znatno zmanjšanje vodnih patogenov, kot sta Pythium in Phytophthora, v vodi za namakanje z nanomehurčki.
Nizozemska raziskovalna organizacija NovaCropControl je izvedla študijo rastlinskih pridelkov paradižnika, namakanih z vodo za namakanje z nanomehurčki. Opazili so 80-odstotno znižanje ravni pitija, pogostega vodnega patogena, ki vpliva na zdravje korenin.
Druga študija je bila izvedena na inštitutu Delphi na Nizozemskem in je preučevala pridelke jagod. Raziskovalci so odkrili 74-odstotno zmanjšanje števila pitija, manj primerov bolezni Phytophthora in splošno bolj zdravo kakovost korenin.