Fotosyntese og respiration er to store plantevækstprocesser, der er nøglen til sunde planter og kvalitetsafgrøder.
Under fotosyntesen bruger fotosyntetiske blade og stamceller solens energi til at kombinere kuldioxid (CO2) fra luften med vand absorberet af rodceller for at lave sukker i form af glukose. Denne glukose bruges til mange metaboliske processer i alle dele af planten, herunder produktion af cellulose og stivelse.
Glucose er også en vigtig brændstofkilde til rodcelleånding, en proces, der i det væsentlige er det omvendte af fotosyntese.
Under respiration forbrænder respirerende rodceller glukose, der transporteres fra bladene. Glukose omdannes til cellulær energi (kaldet adenosintrifosfat eller ATP) og bruges til at drive metaboliske processer, primært optagelsen af vand og næringsstoffer.
Uden ilt opstår der ikke respiration. Ilt er den endelige elektronacceptor. Aerob respiration er påkrævet for at omdanne glukose til ATP.
Ilt er den begrænsende faktor for kvalitetsafgrøder
Mængden af ilt tilgængelig for rodceller er relateret til sunde plantevæksthastigheder og afgrødeudbytte. Uden tilstrækkelig ilt er mængden af sukker, som rodcellerne kan forbrænde, og mængden af vand og næringsstoffer, de kan optage, begrænset.
At reducere hastigheden af vand- og næringsstofoptagelsen af en plante begrænser direkte dens samlede væksthastighed og udbyttet og kvaliteten af dens frugt. Svækkede planter er mere modtagelige for sygdomme og mindre modstandsdygtige over for miljøbelastninger, såsom høje temperaturer i de varmere måneder.
Rodzone-iltning er en almindelig praksis i drivhuse. Dette er endnu vigtigere i varmere klimaer, fordi der er mindre opløst ilt (DO) i vandet ved højere temperaturer.
Derudover skal avlere, der genbruger kunstvandingsvand, forbedre vandkvaliteten efter hver kunstvanding.
Udendørs afgrødedyrkning og vandluftning
Ud over drivhusavlere har avlere af specialiserede markafgrøder også gavn af luftning af kunstvandingsvand.
Brøndvand og reservoirer, der indeholder brøndvand, mangler ofte tilstrækkelig ilt til at opretholde plantesundheden. Hvis der er organiske forbindelser i reservoiret, normalt fra vindblæste blade og frø, fugleklatter, sygdomspatogener og alger, vil vandets biokemiske iltbehov (BOD) være højt.
Det betyder, at mikroorganismer kræver mere opløst ilt for at nedbryde de tilstedeværende organiske komponenter. Oxygeneringsmetoder er nøglen til at opnå en acceptabel DO for at reducere BOD og fremme planterods sundhed.
Derudover bekræfter et nyt 2022-studie, at højere iltniveauer i jorden (fra superoxideret vandbehandling) fremmer gavnlige mikrobielle aktiviteter i jorden, såsom jordmineralisering og næringsstofomdannelse, hvilket forbedrer afgrødeudbyttet, vandforbrugseffektiviteten og jordens frugtbarhed.
Uanset om du bruger vand, der er lagret i et reservoir eller direkte fra en kilde, er vandingsvand med høj ilt og høj kvalitet afgørende for rodudvikling og plantevækst.
Ilt og sygdom
Ilt er også nøglen til at reducere og undertrykke sygdomme som Pythium-arter eller Phytophthora-infektioner. Superhøje niveauer af opløst ilt fremmer væksten af gavnlige mikroorganismer såsom mykorrhiza og undertrykker anaerobe patogener.
Hvis niveauet af opløst ilt er lavt i rodzonen, kan dette påvirke rod- og plantemorfologi, stofskifte og vækst.
Disse afvigelser har en negativ indvirkning på plantevæksten og gør dem mere modtagelige for sygdomme.
Iltningsteknologier
Indtil for nylig havde avlerne nogle få traditionelle vandbeluftningsmetoder at vælge imellem, men disse metoder fungerede ret dårligt.
Diffusorer har en oxygenoverførselseffektivitet på 1-2 %, og venturi- og spredersystemer har en oxygenoverførselseffektivitet på ca. 20-40%. Selvom venturier og misters har høje overførselshastigheder, er de ineffektive og uøkonomiske for avlerne.
Fordi vands evne til at holde opløst ilt falder, når temperaturen stiger, bruger mange avlere vandkølingssystemer i deres traditionelle beluftningssystemer. Kølesystemer bruger meget energi og øger driftsomkostningerne betydeligt, hvilket reducerer bæredygtighed og økonomi, især da energiomkostningerne fortsætter med at stige.
Nanoboble teknologi
Nanobubble-teknologi er en bæredygtig, omkostningseffektiv måde at øge opløst ilt i rodzonen til optimale niveauer. Moleaers patenterede teknologi har en iltoverførselshastighed på over 85 %, hvilket gør det muligt for avlere effektivt at øge opløst ilt ved brug af færre ressourcer.
Nanobubbles giver også en gennemprøvet kemikaliefri metode til effektivt at desinficere vand og vandingslinjer, forhindre vandbårne rodsygdomme og biofilmakkumulering. Disse fordele forbedrer vandkvaliteten, øger plantekraften og reducerer afhængigheden af kemiske anvendelser.
Nanoboble Superoxygenation
Den højere gasoverførselshastighed gør det muligt for nanoboblegeneratoren hurtigt og effektivt at øge niveauet af opløst ilt. Avlere kan indstille nanoboblegeneratoren til at målrette opløst ilt for optimal iltudnyttelse til deres afgrøder. Moleaers teknologi gør det muligt for avlere at øge DO-niveauerne i rodzonen med mindst 50 til 100 procent, og opretholde ensartede koncentrationer selv i varmt vand.
På dette niveau er rodceller mere effektive til at absorbere vand og næringsstoffer. Når rodceller er i stand til at optage så meget vand og næringsstoffer som muligt, opnås maksimal rodudvikling, plantevækst og afgrødeudbytte.
Nanobobler reducerer også patogener og biofilm
Ud over effektiv iltning producerer nanobobleteknologien nanobobler med unikke kemiske og fysiske egenskaber. Gennem disse egenskaber reducerer nanobobler vandbårne patogener og biofilm.
Nanobobler er neutralt flydende, hvilket betyder, at de forbliver suspenderet i væsken i stedet for at stige til overfladen og briste som større bobler. Når kunstvandingsvandet strømmer, flyttes nanobobler konstant og tilfældigt gennem dele af vandsystemet gennem Brownsk bevægelse.
De tiltrækkes af overflader såsom væggene i vandingsrør, hvor de slides væk og skurer biofilm, en matrix, der dannes på de fleste overflader, der kommer i kontakt med vand. Biofilm huser patogener og kan tilstoppe kunstvandingsemittere, når de ophobes.
Reduktionen i biofilm begrænser spredningen af patogener og forlænger kunstvandingssystemernes levetid. Derudover er avlerne i stand til at reducere kemikalieanvendelser til fjernelse af biofilm.
Uden at bruge kemikalier kan nanobobler også opløse bakterieceller og oxidere patogener i vand. Når nanobobler støder på forurenende stoffer, brister de og producerer reaktive oxygenarter (ROS). Reaktive oxygenarter er milde oxidanter, såsom hydrogenperoxid eller klor.
Som forskere ved University of Massachusetts og Arizona State University for nylig forklarede, "Nanoboble-genereret ROS kan holde mest lovende for vandbehandling, fordi det giver mulighed for at flytte væk fra kemisk-baserede oxidanter (klor, ozon), som er dyre at behandle, farlige og producerer skadelige biprodukter, samtidig med at det hjælper med at nå vigtige behandlingsmål (f.eks. ødelæggelse af organiske forurenende stoffer, patogener, biofilm)."
Avlere, der bruger nanobobleteknologi til at reducere patogener og biofilm
Avlere har set betydelige reduktioner i vandbårne patogener som Pythium og Phytophthora i nanoboble-infunderet kunstvandingsvand.
Den hollandske forskningsorganisation NovaCropControl lavede en undersøgelse af drivhustomatafgrøder vandet med nanoboble-infunderet kunstvandingsvand. De så et 80% fald i Pythium-niveauer, et almindeligt vandbåret patogen, der påvirker rodsundheden.
En anden undersøgelse blev udført på Delphi Institute i Holland og så på jordbærafgrøder. Forskerne fandt en 74% reduktion i Pythium-tal, lavere forekomster af Phytophthora-sygdom og generelt sundere rodkvalitet.