Фотосинтез и дыхание — два основных процесса роста растений, которые имеют ключевое значение для здоровых растений и качественного урожая.
Во время фотосинтеза фотосинтезирующие листья и стволовые клетки используют солнечную энергию для объединения углекислого газа (CO2) из воздуха с водой, поглощенной клетками корня, для производства сахара в форме глюкозы. Эта глюкоза используется для многих метаболических процессов во всех частях растения, включая производство целлюлозы и крахмала.
Глюкоза также является ключевым источником топлива для дыхания корневых клеток — процесса, который по сути является обратным фотосинтезу.
Во время дыхания дышащие клетки корня сжигают глюкозу, транспортируемую из листьев. Глюкоза преобразуется в клеточную энергию (так называемую аденозинтрифосфат или АТФ) и используется для управления метаболическими процессами, в первую очередь поглощением воды и питательных веществ.
Без кислорода дыхание не происходит. Кислород является конечным акцептором электронов. Аэробное дыхание необходимо для преобразования глюкозы в АТФ.
Кислород является ограничивающим фактором для получения качественного урожая
Количество кислорода, доступного клеткам корня, связано со скоростью здорового роста растений и урожайностью сельскохозяйственных культур. Без достаточного количества кислорода количество сахара, которое могут сжечь клетки корня, а также количество воды и питательных веществ, которые они могут поглотить, ограничено.
Снижение скорости поглощения воды и питательных веществ растением напрямую ограничивает его общую скорость роста, а также урожайность и качество плодов. Ослабленные растения более восприимчивы к болезням и менее устойчивы к стрессам окружающей среды, например, к высоким температурам в теплые месяцы.
Окисление корневой зоны – обычная практика в теплицах. Это еще более важно в более теплом климате, поскольку при более высоких температурах в воде меньше растворенного кислорода (DO).
Кроме того, фермерам, повторно использующим поливную воду, необходимо улучшать качество воды после каждого полива.
Выращивание сельскохозяйственных культур на открытом воздухе и аэрация воды
Помимо производителей теплиц, производители специализированных полевых культур также получают выгоду от аэрации поливной воды.
В колодезной воде и резервуарах, содержащих колодезную воду, часто не хватает кислорода для поддержания здоровья растений. Если в водоеме присутствуют органические соединения, обычно из переносимых ветром листьев и семян, птичьего помета, возбудителей болезней и водорослей, биохимическая потребность воды в кислороде (БПК) будет высокой.
Это означает, что микроорганизмам требуется больше растворенного кислорода для расщепления присутствующих органических компонентов. Методы оксигенации являются ключом к достижению приемлемого содержания растворенного кислорода для снижения БПК и укрепления здоровья корней растений.
Кроме того, новое исследование 2022 года подтверждает, что более высокий уровень кислорода в почве (в результате обработки сверхокисленной воды) способствует полезной микробной деятельности почвы, такой как минерализация почвы и преобразование питательных веществ, что повышает урожайность сельскохозяйственных культур, эффективность использования воды и плодородие почвы.
Независимо от того, используете ли вы воду, хранящуюся в резервуаре или непосредственно из источника, высококачественная поливная вода с высоким содержанием кислорода необходима для развития корней и роста растений.
Кислород и болезни
Кислород также играет ключевую роль в сокращении и подавлении таких заболеваний, как виды Pythium или инфекции Phytophthora. Сверхвысокие уровни растворенного кислорода способствуют росту полезных микроорганизмов, таких как микоризы, и подавляют анаэробные патогены.
Если уровень растворенного кислорода в корневой зоне низкий, это может повлиять на морфологию корней и растений, обмен веществ и рост.
Эти отклонения отрицательно влияют на рост растений и делают их более восприимчивыми к болезням.
Оксигенационные технологии
До недавнего времени у производителей был выбор из нескольких традиционных методов аэрации воды, однако эти методы работали довольно плохо.
Диффузоры имеют эффективность переноса кислорода 1-2%, а системы Вентури и барботеры имеют эффективность переноса кислорода примерно 20-40%. Хотя Вентури и Мистерс имеют высокую скорость передачи, они неэффективны и неэкономичны для производителей.
Поскольку способность воды удерживать растворенный кислород снижается с повышением температуры, многие производители используют системы водяного охлаждения в своих традиционных системах аэрации. Системы охлаждения потребляют много энергии и значительно увеличивают эксплуатационные расходы, снижая устойчивость и экономичность, особенно учитывая, что затраты на электроэнергию продолжают расти.
Нанопузырьковые технологии
Технология нанопузырьков — это устойчивый и экономически эффективный способ увеличить растворенный кислород в корневой зоне до оптимального уровня. Запатентованная технология Moleaer обеспечивает коэффициент переноса кислорода более 85 %, что позволяет производителям эффективно увеличивать содержание растворенного кислорода, используя меньше ресурсов.
Нанопузырьки также представляют собой проверенный безхимический метод эффективной дезинфекции воды и ирригационных линий, предотвращения передающихся через воду корневых заболеваний и накопления биопленки. Эти преимущества улучшают качество воды, повышают жизнеспособность растений и уменьшают зависимость от химических средств.
Нанопузырьковая супероксигенация
Более высокая скорость переноса газа позволяет генератору нанопузырьков быстро и эффективно повышать уровень растворенного кислорода. Производители могут настроить генератор нанопузырьков на растворенный кислород для оптимального использования кислорода для своих культур. Технология Moleaer позволяет производителям повысить уровень содержания кислорода в корневой зоне как минимум на 50–100 процентов, поддерживая постоянную концентрацию даже в теплой воде.
На этом уровне клетки корня более эффективно поглощают воду и питательные вещества. Когда клетки корня способны поглощать как можно больше воды и питательных веществ, достигается максимальное развитие корней, рост растений и урожайность.
Нанопузырьки также уменьшают количество патогенов и биопленок.
Помимо эффективной оксигенации, технология нанопузырьков позволяет получать нанопузырьки с уникальными химическими и физическими свойствами. Благодаря этим свойствам нанопузырьки уменьшают количество передающихся через воду патогенов и биопленок.
Нанопузырьки обладают нейтральной плавучестью, то есть они остаются во взвешенном состоянии в жидкости, а не поднимаются на поверхность и лопаются, как более крупные пузыри. По мере течения оросительной воды нанопузырьки постоянно и хаотично перемещаются по частям водной системы посредством броуновского движения.
Их привлекают такие поверхности, как стенки ирригационных труб, где они изнашиваются и разъедают биопленку — матрицу, которая образуется на большинстве поверхностей, вступающих в контакт с водой. Биопленки содержат болезнетворные микроорганизмы и при накоплении могут засорять оросительные эмиттеры.
Уменьшение биопленки ограничивает распространение патогенов и продлевает срок службы ирригационных систем. Кроме того, производители могут сократить применение химикатов для удаления биопленки.
Без использования химикатов нанопузырьки также могут растворять бактериальные клетки и окислять болезнетворные микроорганизмы в воде. Когда нанопузырьки сталкиваются с загрязнителями, они лопаются и производят активные формы кислорода (АФК). Активные формы кислорода — это мягкие окислители, такие как перекись водорода или хлор.
Как недавно объяснили ученые из Массачусетского университета и Университета штата Аризона, «АФК, генерируемые нанопузырьками, могут быть наиболее перспективными для очистки воды, поскольку они позволяют отказаться от химических окислителей (хлора, озона), обработка которых обходится дорого. опасны и производят вредные побочные продукты, одновременно помогая достичь важных целей лечения (например, уничтожение органических загрязнителей, патогенов, биопленок)».
Производители используют технологию нанопузырьков для уменьшения количества патогенов и биопленки
Производители заметили значительное снижение содержания передающихся через воду патогенов, таких как Pythium и Phytophthora, в оросительной воде, наполненной нанопузырьками.
Нидерландская исследовательская организация NovaCropControl провела исследование тепличных культур томатов, орошаемых оросительной водой, наполненной нанопузырьками. Они наблюдали снижение уровня Pythium на 80 %, распространенного водного патогена, влияющего на здоровье корней.
Другое исследование было проведено в Институте Дельфи в Нидерландах и изучало урожай клубники. Исследователи обнаружили снижение количества Pythium на 74%, снижение случаев заболевания фитофторой и общее улучшение качества корней.