Fotosyntese og respirasjon er to store plantevekstprosesser som er nøkkelen til sunne planter og kvalitetsavlinger.
Under fotosyntesen bruker fotosyntetiske blader og stamceller solens energi til å kombinere karbondioksid (CO2) fra luften med vann absorbert av rotceller for å lage sukker i form av glukose. Denne glukosen brukes til mange metabolske prosesser i alle deler av planten, inkludert produksjon av cellulose og stivelse.
Glukose er også en viktig drivstoffkilde for rotcelleånding, en prosess som i hovedsak er det motsatte av fotosyntese.
Under respirasjon forbrenner respirerende rotceller glukose som transporteres fra bladene. Glukose omdannes til cellulær energi (kalt adenosintrifosfat, eller ATP) og brukes til å drive metabolske prosesser, først og fremst opptak av vann og næringsstoffer.
Uten oksygen oppstår ikke respirasjon. Oksygen er den endelige elektronakseptoren. Aerob respirasjon er nødvendig for å omdanne glukose til ATP.
Oksygen er den begrensende faktoren for kvalitetsavlinger
Mengden oksygen som er tilgjengelig for rotceller er relatert til sunn plantevekst og avling. Uten tilstrekkelig oksygen er mengden sukker som rotcellene kan forbrenne og mengden vann og næringsstoffer de kan absorbere begrenset.
Å redusere hastigheten på vann- og næringsopptak av en plante begrenser direkte dens totale veksthastighet og utbyttet og kvaliteten på frukten. Svekkede planter er mer utsatt for sykdom og mindre motstandsdyktige mot miljøpåkjenninger, som høye temperaturer i varmere måneder.
Oksygenering av rotsoner er en vanlig praksis i drivhus. Dette er enda viktigere i varmere klima fordi det er mindre oppløst oksygen (DO) i vannet ved høyere temperaturer.
I tillegg må dyrkere som gjenbruker vanningsvann forbedre vannkvaliteten etter hver vanning.
Utendørs avlingsdyrking og vannlufting
I tillegg til drivhusdyrkere, har også dyrkere av spesialiserte åkervekster nytte av lufting av vanningsvann.
Brønnvann og reservoarer som inneholder brønnvann mangler ofte nok oksygen til å opprettholde plantehelsen. Hvis det er organiske forbindelser i reservoaret, vanligvis fra vindblåste blader og frø, fugleskitt, sykdomspatogener og alger, vil vannets biokjemiske oksygenbehov (BOD) være høyt.
Dette betyr at mikroorganismer trenger mer oppløst oksygen for å bryte ned de organiske komponentene som finnes. Oksygeneringsmetoder er nøkkelen til å oppnå en akseptabel DO for å redusere BOD og fremme planterothelse.
I tillegg bekrefter en ny 2022-studie at høyere oksygennivåer i jorda (fra superoksidert vannbehandling) fremmer gunstige mikrobielle aktiviteter i jorda som jordmineralisering og næringsomdannelse, noe som forbedrer avlingsavlingen, vannbrukseffektiviteten og jordens fruktbarhet.
Enten du bruker vann lagret i et reservoar eller direkte fra en kilde, er vanningsvann med høy oksygen og høy kvalitet avgjørende for rotutvikling og plantevekst.
Oksygen og sykdommer
Oksygen er også nøkkelen til å redusere og undertrykke sykdommer som Pythium-arter eller Phytophthora-infeksjoner. Superhøye nivåer av oppløst oksygen fremmer veksten av gunstige mikroorganismer som mykorrhiza og undertrykker anaerobe patogener.
Hvis nivået av oppløst oksygen er lavt i rotsonen, kan dette påvirke rot- og plantemorfologi, metabolisme og vekst.
Disse avvikene har en negativ innvirkning på planteveksten og gjør dem mer utsatt for sykdom.
Oksygeneringsteknologier
Inntil nylig hadde dyrkere noen få tradisjonelle vann luftingsmetoder å velge mellom, men disse metodene presterte ganske dårlig.
Diffusorer har en oksygenoverføringseffektivitet på 1-2 %, og venturi- og spredersystemer har en oksygenoverføringseffektivitet på omtrent 20-40 %. Selv om Venturis og mister har høye overføringshastigheter, er de ineffektive og uøkonomiske for dyrkere.
Fordi vannets evne til å holde på oppløst oksygen avtar når temperaturen øker, bruker mange dyrkere vannkjølesystemer i sine tradisjonelle luftesystemer. Kjølesystemer bruker mye energi og øker driftskostnadene betydelig, noe som reduserer bærekraft og økonomi, spesielt ettersom energikostnadene fortsetter å øke.
Nanobobleteknologi
Nanobobleteknologi er en bærekraftig, kostnadseffektiv måte å øke oppløst oksygen i rotsonen til optimale nivåer. Moleaers patenterte teknologi har en oksygenoverføringshastighet på over 85 %, noe som lar dyrkere effektivt øke oppløst oksygen ved å bruke færre ressurser.
Nanobobler gir også en bevist kjemikaliefri metode for effektivt å desinfisere vann og vanningslinjer, forhindre vannbårne rotsykdommer og biofilmakkumulering. Disse fordelene forbedrer vannkvaliteten, øker plantekraften og reduserer avhengigheten av kjemiske applikasjoner.
Nanoboble superoksygenering
Den høyere gassoverføringshastigheten gjør at nanoboblegeneratoren raskt og effektivt kan øke nivåene av oppløst oksygen. Dyrkere kan stille nanoboblegeneratoren til å målrette oppløst oksygen for optimal oksygenutnyttelse for avlingene deres. Moleaers teknologi gjør det mulig for dyrkere å øke DO-nivåene i rotsonen med minst 50 til 100 prosent, og opprettholde konsistente konsentrasjoner selv i varmt vann.
På dette nivået er rotceller mer effektive til å absorbere vann og næringsstoffer. Når rotceller er i stand til å absorbere så mye vann og næringsstoffer som mulig, oppnås maksimal rotutvikling, plantevekst og avling.
Nanobobler reduserer også patogener og biofilm
I tillegg til effektiv oksygenering, produserer nanobobleteknologi nanobobler med unike kjemiske og fysiske egenskaper. Gjennom disse egenskapene reduserer nanobobler vannbårne patogener og biofilm.
Nanobobler er nøytralt flytende, noe som betyr at de forblir suspendert i væsken i stedet for å stige til overflaten og briste som større bobler. Når vanningsvann strømmer, flyttes nanobobler konstant og tilfeldig gjennom deler av vannsystemet gjennom Brownsk bevegelse.
De tiltrekkes av overflater som veggene i vanningsrør, hvor de slites bort og skurer biofilm, en matrise som dannes på de fleste overflater som kommer i kontakt med vann. Biofilmer inneholder patogener og kan tette irrigasjonsemittere når de akkumuleres.
Reduksjonen i biofilm begrenser spredningen av patogener og forlenger levetiden til vanningssystemer. I tillegg er dyrkere i stand til å redusere kjemiske applikasjoner for fjerning av biofilm.
Uten å bruke kjemikalier kan nanobobler også løse opp bakterieceller og oksidere patogener i vann. Når nanobobler møter forurensninger, sprekker de og produserer reaktive oksygenarter (ROS). Reaktive oksygenarter er milde oksidanter, slik som hydrogenperoksid eller klor.
Som forskere ved University of Massachusetts og Arizona State University nylig forklarte, "Nanoboble-generert ROS kan holde mest løftet for vannbehandling fordi det muliggjør en flytting bort fra kjemisk-baserte oksidanter (klor, ozon) som er kostbare å behandle, farlig, og produserer skadelige biprodukter, samtidig som de bidrar til å oppnå viktige behandlingsmål (f.eks. ødeleggelse av organiske forurensninger, patogener, biofilmer).
Dyrkere som bruker nanobobleteknologi for å redusere patogener og biofilm
Dyrkere har sett betydelige reduksjoner i vannbårne patogener som Pythium og Phytophthora i nanoboble-infundert vanningsvann.
Den nederlandske forskningsorganisasjonen NovaCropControl gjorde en studie av drivhusavlinger av tomater vannet med nanoboble-infundert vanningsvann. De så en 80% reduksjon i Pythium-nivåer, et vanlig vannbårent patogen som påvirker rothelsen.
En annen studie ble utført ved Delphi Institute i Nederland og så på jordbæravlinger. Forskerne fant en 74% reduksjon i Pythium-tall, lavere forekomster av Phytophthora-sykdom og generelt sunnere rotkvalitet.
