Fotosyntéza a dýchanie sú dva hlavné procesy rastu rastlín, ktoré sú kľúčové pre zdravé rastliny a kvalitné plodiny.
Počas fotosyntézy využívajú fotosyntetické listy a kmeňové bunky slnečnú energiu na kombinovanie oxidu uhličitého (CO2) zo vzduchu s vodou absorbovanou koreňovými bunkami na výrobu cukru vo forme glukózy. Táto glukóza sa používa na mnohé metabolické procesy vo všetkých častiach rastliny, vrátane výroby celulózy a škrobu.
Glukóza je tiež kľúčovým zdrojom paliva pre dýchanie koreňových buniek, proces, ktorý je v podstate opakom fotosyntézy.
Počas dýchania bunky dýchacieho koreňa spaľujú glukózu transportovanú z listov. Glukóza sa premieňa na bunkovú energiu (nazývanú adenozíntrifosfát alebo ATP) a používa sa na riadenie metabolických procesov, predovšetkým na príjem vody a živín.
Bez kyslíka nedochádza k dýchaniu. Kyslík je konečným akceptorom elektrónov. Na premenu glukózy na ATP je potrebné aeróbne dýchanie.
Kyslík je limitujúcim faktorom pre kvalitné plodiny
Množstvo kyslíka dostupného pre koreňové bunky súvisí so zdravým rastom rastlín a výnosmi plodín. Bez dostatočného množstva kyslíka je obmedzené množstvo cukru, ktoré môžu koreňové bunky spáliť, a množstvo vody a živín, ktoré dokážu absorbovať.
Zníženie rýchlosti príjmu vody a živín rastlinou priamo obmedzuje jej celkovú rýchlosť rastu a úrodu a kvalitu jej plodov. Oslabené rastliny sú náchylnejšie na choroby a menej odolné voči environmentálnym stresom, ako sú vysoké teploty počas teplejších mesiacov.
Okysličovanie koreňovej zóny je bežnou praxou v skleníkoch. V teplejšom podnebí je to ešte dôležitejšie, pretože pri vyšších teplotách je vo vode menej rozpusteného kyslíka (DO).
Okrem toho pestovatelia, ktorí opakovane používajú závlahovú vodu, musia po každom zavlažovaní zlepšiť kvalitu vody.
Vonkajšie pestovanie plodín a prevzdušňovanie vody
Okrem skleníkových pestovateľov profitujú z prevzdušňovania závlahovej vody aj pestovatelia špecializovaných poľných plodín.
Studničná voda a nádrže obsahujúce studničnú vodu často nemajú dostatok kyslíka na udržanie zdravia rastlín. Ak sú v nádrži organické zlúčeniny, zvyčajne z listov a semien naviatych vetrom, vtáčieho trusu, patogénov chorôb a rias, biochemická spotreba kyslíka (BSK) vody bude vysoká.
To znamená, že mikroorganizmy vyžadujú viac rozpusteného kyslíka na rozklad prítomných organických zložiek. Metódy okysličovania sú kľúčom k dosiahnutiu prijateľného DO na zníženie BSK a na podporu zdravia koreňov rastlín.
Nová štúdia z roku 2022 navyše potvrdzuje, že vyššie hladiny kyslíka v pôde (z úpravy superoxidovanej vody) podporujú prospešné pôdne mikrobiálne aktivity, ako je mineralizácia pôdy a konverzia živín, čo zlepšuje výnosy plodín, efektívnosť využívania vody a úrodnosť pôdy.
Či už používate vodu uloženú v nádrži alebo priamo zo zdroja, kvalitná zavlažovacia voda s vysokým obsahom kyslíka je nevyhnutná pre vývoj koreňov a rast rastlín.
Kyslík a choroby
Kyslík je tiež kľúčom k zníženiu a potlačeniu chorôb, ako sú druhy Pythium alebo infekcie Phytophthora. Super vysoké hladiny rozpusteného kyslíka podporujú rast prospešných mikroorganizmov, ako sú mykorízy a potláčajú anaeróbne patogény.
Ak sú hladiny rozpusteného kyslíka v koreňovej zóne nízke, môže to ovplyvniť morfológiu koreňov a rastlín, metabolizmus a rast.
Tieto odchýlky majú negatívny vplyv na rast rastlín a spôsobujú, že sú náchylnejšie na choroby.
Okysličovacie technológie
Až donedávna mali pestovatelia na výber niekoľko tradičných metód prevzdušňovania vody, tieto metódy však fungovali dosť zle.
Difúzory majú účinnosť prenosu kyslíka 1-2 % a Venturiho a rozprašovacie systémy majú účinnosť prenosu kyslíka približne 20-40 %. Hoci Venturi a mister majú vysoké prenosové rýchlosti, sú neefektívne a neekonomické pre pestovateľov.
Pretože schopnosť vody zadržiavať rozpustený kyslík klesá so zvyšujúcou sa teplotou, mnohí pestovatelia používajú vo svojich tradičných prevzdušňovacích systémoch vodné chladiace systémy. Chladiace systémy spotrebúvajú veľa energie a výrazne zvyšujú prevádzkové náklady, čím znižujú udržateľnosť a hospodárnosť, najmä keď náklady na energiu neustále rastú.
Technológia nanobublín
Technológia nanobublín predstavuje trvalo udržateľný a nákladovo efektívny spôsob zvýšenia rozpusteného kyslíka v koreňovej zóne na optimálnu úroveň. Patentovaná technológia Moleaer má rýchlosť prenosu kyslíka viac ako 85 %, čo umožňuje pestovateľom efektívne zvyšovať rozpustený kyslík s použitím menšieho množstva zdrojov.
Nanobubliny tiež poskytujú osvedčenú metódu bez chemikálií na účinnú dezinfekciu vody a zavlažovacích potrubí, zabraňujúce chorobám koreňov prenášaným vodou a akumulácii biofilmu. Tieto výhody zlepšujú kvalitu vody, zvyšujú vitalitu rastlín a znižujú závislosť od chemických aplikácií.
Superoxygenácia nanobublín
Vyššia rýchlosť prenosu plynu umožňuje generátoru nanobublín rýchlo a efektívne zvýšiť hladiny rozpusteného kyslíka. Pestovatelia môžu nastaviť generátor nanobublín tak, aby sa zameral na rozpustený kyslík pre optimálne využitie kyslíka pre ich plodiny. Technológia Moleaer umožňuje pestovateľom zvýšiť hladiny DO v koreňovej zóne najmenej o 50 až 100 percent, pričom udržujú konzistentné koncentrácie aj v teplej vode.
Na tejto úrovni sú koreňové bunky efektívnejšie pri absorbovaní vody a živín. Keď sú koreňové bunky schopné absorbovať čo najviac vody a živín, dosiahne sa maximálny vývoj koreňov, rast rastlín a výnosy plodín.
Nanobubliny tiež redukujú patogény a biofilm
Okrem účinného okysličovania vytvára technológia nanobublín nanobubliny s jedinečnými chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami. Prostredníctvom týchto vlastností nanobubliny redukujú vodné patogény a biofilm.
Nanobubliny sú neutrálne vznášajúce sa, čo znamená, že ostávajú zavesené v kvapaline, namiesto toho, aby stúpali na povrch a praskali ako väčšie bubliny. Ako voda na zavlažovanie prúdi, nanobubliny sa neustále a náhodne pohybujú časťami vodného systému prostredníctvom Brownovho pohybu.
Priťahujú ich povrchy, ako sú steny zavlažovacích potrubí, kde sa opotrebúvajú a drvia biofilm, matricu, ktorá sa tvorí na väčšine povrchov, ktoré prichádzajú do kontaktu s vodou. Biofilmy obsahujú patogény a môžu upchať zavlažovacie žiariče, keď sa nahromadia.
Zníženie biofilmu obmedzuje šírenie patogénov a predlžuje životnosť zavlažovacích systémov. Okrem toho sú pestovatelia schopní obmedziť chemické aplikácie na odstraňovanie biofilmu.
Bez použitia chemikálií môžu nanobubliny tiež rozpúšťať bakteriálne bunky a oxidovať patogény vo vode. Keď sa nanobubliny stretnú s kontaminantmi, prasknú a produkujú reaktívne formy kyslíka (ROS). Reaktívne formy kyslíka sú mierne oxidanty, ako je peroxid vodíka alebo chlór.
Ako nedávno vysvetlili vedci z University of Massachusetts a Arizona State University: „ROS generované nanobublinami môže byť najsľubnejším pre úpravu vody, pretože umožňuje odklon od oxidantov na chemickej báze (chlór, ozón), ktorých spracovanie je nákladné. nebezpečné a produkujú škodlivé vedľajšie produkty, pričom pomáhajú dosahovať dôležité ciele liečby (napr. ničenie organických kontaminantov, patogénov, biofilmov).“
Pestovatelia využívajúci technológiu nanobublín na zníženie patogénov a biofilmu
Pestovatelia zaznamenali významné zníženie patogénov prenášaných vodou, ako sú Pythium a Phytophthora, v zavlažovacej vode naplnenej nanobublinami.
Holandská výskumná organizácia NovaCropControl vykonala štúdiu skleníkových plodín paradajok zavlažovaných zavlažovacou vodou naplnenou nanobublinami. Zaznamenali 80% pokles hladín Pythium, bežného patogénu prenášaného vodou, ktorý ovplyvňuje zdravie koreňov.
Ďalšia štúdia bola vykonaná v Delphi Institute v Holandsku a skúmala plodiny jahôd. Vedci zistili 74% zníženie počtu Pythium, nižší výskyt choroby Phytophthora a celkovo zdravšiu kvalitu koreňov.