Fotosyntes och andning är två viktiga växttillväxtprocesser som är nyckeln till friska växter och kvalitetsgrödor.
Under fotosyntesen använder fotosyntetiska löv och stamceller solens energi för att kombinera koldioxid (CO2) från luften med vatten som absorberas av rotceller för att göra socker i form av glukos. Denna glukos används för många metaboliska processer i alla delar av växten, inklusive produktion av cellulosa och stärkelse.
Glukos är också en viktig bränslekälla för rotcellsandning, en process som i huvudsak är motsatsen till fotosyntes.
Under andning bränner andande rotceller glukos som transporteras från bladen. Glukos omvandlas till cellulär energi (kallad adenosintrifosfat eller ATP) och används för att driva metaboliska processer, främst upptaget av vatten och näringsämnen.
Utan syre uppstår ingen andning. Syre är den slutliga elektronacceptorn. Aerob andning krävs för att omvandla glukos till ATP.
Syre är den begränsande faktorn för kvalitetsgrödor
Mängden syre som är tillgängligt för rotceller är relaterad till friska växters tillväxthastigheter och skördar. Utan tillräckligt med syre är mängden socker som rotcellerna kan förbränna och mängden vatten och näringsämnen de kan ta upp begränsade.
Att minska hastigheten för vatten- och näringsupptag av en växt begränsar direkt dess totala tillväxthastighet och avkastningen och kvaliteten på dess frukt. Försvagade växter är mer mottagliga för sjukdomar och mindre motståndskraftiga mot miljöpåfrestningar, såsom höga temperaturer under varmare månader.
Syresättning av rotzoner är en vanlig praxis i växthus. Detta är ännu viktigare i varmare klimat eftersom det finns mindre löst syre (DO) i vattnet vid högre temperaturer.
Dessutom måste odlare som återanvänder bevattningsvatten förbättra vattenkvaliteten efter varje bevattning.
Utomhusodling av grödor och vattenluftning
Förutom växthusodlare har även odlare av specialiserade åkergrödor nytta av att lufta bevattningsvattnet.
Brunnsvatten och reservoarer som innehåller brunnsvatten saknar ofta tillräckligt med syre för att upprätthålla växthälsa. Om det finns organiska föreningar i reservoaren, vanligtvis från vindblåsta löv och frön, fågelspillning, sjukdomspatogener och alger, kommer vattnets biokemiska syrebehov (BOD) att vara högt.
Detta innebär att mikroorganismer kräver mer löst syre för att bryta ner de organiska komponenter som finns. Syresättningsmetoder är nyckeln till att uppnå en acceptabel DO för att minska BOD och främja växtrots hälsa.
Dessutom bekräftar en ny 2022-studie att högre syrenivåer i marken (från superoxiderad vattenbehandling) främjar fördelaktiga markmikrobiella aktiviteter såsom markmineralisering och näringsomvandling, vilket förbättrar skörden, vattenanvändningseffektiviteten och markens bördighet.
Oavsett om du använder vatten som lagras i en reservoar eller direkt från en källa, är bevattningsvatten med hög syrehalt och hög kvalitet avgörande för rotutveckling och växttillväxt.
Syre och sjukdomar
Syre är också nyckeln till att minska och undertrycka sjukdomar som Pythium-arter eller Phytophthora-infektioner. Superhöga nivåer av löst syre främjar tillväxten av nyttiga mikroorganismer som mykorrhiza och undertrycker anaeroba patogener.
Om nivåerna av löst syre är låga i rotzonen kan detta påverka rot- och växtmorfologi, metabolism och tillväxt.
Dessa avvikelser har en negativ inverkan på växternas tillväxt och gör dem mer mottagliga för sjukdomar.
Syrgasteknik
Tills nyligen hade odlarna några traditionella vattenluftningsmetoder att välja mellan, men dessa metoder fungerade ganska dåligt.
Diffusorer har en syreöverföringseffektivitet på 1-2 % och venturi- och spridarsystem har en syreöverföringseffektivitet på ungefär 20-40 %. Även om venturis och misters har höga överföringshastigheter är de ineffektiva och oekonomiska för odlare.
Eftersom vattnets förmåga att hålla löst syre minskar när temperaturen ökar, använder många odlare vattenkylningssystem i sina traditionella luftningssystem. Kylsystem förbrukar mycket energi och ökar driftkostnaderna avsevärt, vilket minskar hållbarhet och ekonomi, särskilt när energikostnaderna fortsätter att öka.
Nanobubble-teknik
Nanobubble-teknik är ett hållbart, kostnadseffektivt sätt att öka löst syre i rotzonen till optimala nivåer. Moleaers patenterade teknologi har en syreöverföringshastighet på över 85 %, vilket gör att odlare effektivt kan öka löst syre med färre resurser.
Nanobubblor ger också en beprövad kemikaliefri metod för att effektivt desinficera vatten och bevattningsledningar, förhindra vattenburna rotsjukdomar och biofilmansamling. Dessa fördelar förbättrar vattenkvaliteten, ökar växtkraften och minskar beroendet av kemikalietillämpningar.
Nanobubbla Superoxygenation
Den högre gasöverföringshastigheten gör att nanobubblegeneratorn snabbt och effektivt kan öka nivåerna av löst syre. Odlare kan ställa in nanobubblegeneratorn för att rikta in sig på löst syre för optimalt syreutnyttjande för sina grödor. Moleaers teknologi gör det möjligt för odlare att öka DO-nivåerna i rotzonen med minst 50 till 100 procent, vilket bibehåller konsekventa koncentrationer även i varmt vatten.
På denna nivå är rotceller mer effektiva när det gäller att absorbera vatten och näringsämnen. När rotceller kan absorbera så mycket vatten och näring som möjligt uppnås maximal rotutveckling, växttillväxt och skördar.
Nanobubblor minskar också patogener och biofilm
Förutom effektiv syresättning producerar nanobubbleteknologin nanobubblor med unika kemiska och fysikaliska egenskaper. Genom dessa egenskaper reducerar nanobubblor vattenburna patogener och biofilm.
Nanobubblor är neutralt flytande, vilket innebär att de förblir suspenderade i vätskan istället för att stiga upp till ytan och spricka som större bubblor. När bevattningsvattnet flödar flyttas nanobubblor ständigt och slumpmässigt genom delar av vattensystemet genom Brownsk rörelse.
De attraheras av ytor som väggarna i bevattningsrör, där de slits bort och skurar biofilm, en matris som bildas på de flesta ytor som kommer i kontakt med vatten. Biofilmer hyser patogener och kan täppa till bevattningsutsläpp när de ackumuleras.
Minskningen av biofilm begränsar spridningen av patogener och förlänger livslängden för bevattningssystem. Dessutom kan odlare minska kemikalietillämpningar för borttagning av biofilm.
Utan att använda kemikalier kan nanobubblor också lösa upp bakterieceller och oxidera patogener i vatten. När nanobubblor möter föroreningar spricker de och producerar reaktiva syrearter (ROS). Reaktiva syrearter är milda oxidanter, såsom väteperoxid eller klor.
Som forskare vid University of Massachusetts och Arizona State University nyligen förklarade, "Nanobubble-genererad ROS kan vara det mest lovande för vattenrening eftersom det möjliggör en övergång från kemiskt baserade oxidanter (klor, ozon) som är dyra att behandla, farliga och producerar skadliga biprodukter, samtidigt som de hjälper till att uppnå viktiga behandlingsmål (t.ex. förstörelse av organiska föroreningar, patogener, biofilmer)."
Odlare som använder nanobubbleteknik för att minska patogener och biofilm
Odlare har sett betydande minskningar av vattenburna patogener som Pythium och Phytophthora i bevattningsvatten med nanobubblor.
Den nederländska forskningsorganisationen NovaCropControl gjorde en studie av tomatgrödor i växthus som bevattnas med bevattningsvatten som innehåller nanobubblor. De såg en 80% minskning av Pythium-nivåerna, en vanlig vattenburen patogen som påverkar rothälsan.
En annan studie genomfördes vid Delphi Institute i Nederländerna och tittade på jordgubbsgrödor. Forskarna fann en 74% minskning av antalet Pythium, lägre fall av Phytophthora-sjukdom och allmänt friskare rotkvalitet.