Αναπνοή ρίζας: Γιατί τα φυτά χρειάζονται οξυγόνο για να αναπτυχτούν.
Η φωτοσύνθεση και η αναπνοή είναι οι δύο κύριες διαδικασίες ανάπτυξης των φυτών που είναι βασικές για υγιή φυτά και ποιοτικές καλλιέργειες.
Κατά τη φωτοσύνθεση, τα φύλλα και τα βλαστοκύτταρα χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια για να συνδυάσουν το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) από τον αέρα με το νερό που απορροφάται από τα κύτταρα της ρίζας για να παράγουν ζάχαρη με τη μορφή γλυκόζης. Αυτή η γλυκόζη χρησιμοποιείται για πολλές μεταβολικές διεργασίες σε όλα τα μέρη του φυτού, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής κυτταρίνης και αμύλου.
Η γλυκόζη είναι επίσης μια κρίσιμη πηγή καυσίμου για την αναπνοή των ριζικών κυττάρων, μια διαδικασία που είναι το αντίθετο της φωτοσύνθεσης.
Κατά την αναπνοή, τα ριζικά κύτταρα καίνε τη γλυκόζη που μεταφέρεται από τα φύλλα. Η γλυκόζη μετατρέπεται σε κυτταρική ενέργεια (που ονομάζεται τριφωσφορική αδενοσίνη ή ΑΤΡ) που χρησιμοποιείται για να οδηγήσει τις μεταβολικές διεργασίες, κυρίως την πρόσληψη νερού και θρεπτικών συστατικών.
Χωρίς οξυγόνο, η αναπνοή δεν πραγματοποιείται. Το οξυγόνο είναι ο τελικός δέκτης ηλεκτρονίων στην αερόβια αναπνοή που είναι απαραίτητος για τον μετασχηματισμό της γλυκόζης σε ATP.
Το οξυγόνο είναι περιοριστικός παράγοντας για την ποσότητα των καλλιεργειών.
Η διαθέσιμη ποσότητα οξυγόνου στα κύτταρα της ρίζας έχει σημασία για τον υγιή ρυθμό ανάπτυξης των φυτών και την απόδοση της καλλιέργειας. Χωρίς πολύ οξυγόνο διαθέσιμο σε αυτά, τα κύτταρα της ρίζας είναι περιορισμένα στην ποσότητα ζάχαρης που μπορούν να κάψουν και πόσο νερό και θρεπτικά συστατικά μπορούν να απορροφήσουν.
Η μείωση του ρυθμού πρόσληψης νερού και θρεπτικών συστατικών ενός φυτού περιορίζει άμεσα τον συνολικό ρυθμό ανάπτυξής του και την απόδοση και την ποιότητα των καρπών του. Τα αδύναμα φυτά είναι πιο ευαίσθητα σε ασθένειες και λιγότερο ανθεκτικά σε περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες, όπως η ζέστη κατά τους θερινούς μήνες.
Η οξυγόνωση της ριζικής ζώνης είναι μια κοινή πρακτική στα θερμοκήπια. Αυτό είναι πιο κρίσιμο σε θερμότερα κλίματα, επειδή σε υψηλότερες θερμοκρασίες το νερό διατηρεί λιγότερο διαλυμένο οξυγόνο (DO).
Επιπλέον, οι καλλιεργητές που επαναχρησιμοποιούν το νερό άρδευσης πρέπει να βελτιώσουν την ποιότητα του νερού μετά από κάθε άρδευση.
Υπαίθρια καλλιέργεια και οξυγόνωση νερού
Εκτός από τους καλλιεργητές θερμοκηπίου, οι καλλιεργητές ειδικών καλλιεργειών αγρού επωφελούνται επίσης από την οξυγόνωση του νερού άρδευσης.
Το νερό των πηγαδιών – και οι δεξαμενές αποθήκευσης νερού – συνήθως στερούνται επαρκούς οξυγόνου για τη βέλτιστη υγεία των φυτών. Εάν υπάρχουν οργανικές ενώσεις στη δεξαμενή, συνήθως από φύλλα και σπόρους , περιττώματα πτηνών, παθογόνα ασθενειών και φύκια, η βιοχημική ζήτηση οξυγόνου (BOD) του νερού θα είναι υψηλή.
Αυτό σημαίνει ότι θα απαιτηθεί περισσότερο διαλυμένο οξυγόνο DO για να διασπάσουν τα μικρόβια και τα οργανικά συστατικά που υπάρχουν. Οι μέθοδοι οξυγόνωσης είναι το κλειδί για την επίτευξη αποδεκτού DO (διαλυμένο οξυγόνο) για τη μείωση του BOD και την προώθηση υγιών ριζών των φυτών.
Επιπλέον, μια νέα μελέτη του 2022 επιβεβαιώνει ότι τα υψηλότερα επίπεδα οξυγόνου του εδάφους (από την υπερ-οξυγονωμένη επεξεργασία νερού) ενισχύουν τη δραστηριότητα των ωφέλιμων μικροβίων του εδάφους, όπως η ανοργανοποίηση του εδάφους και η μετατροπή θρεπτικών συστατικών, με αποτέλεσμα υψηλότερη απόδοση καλλιέργειας, αποδοτικότητα χρήσης νερού και γονιμότητα του εδάφους.
Είτε χρησιμοποιείται νερό αποθηκευμένο σε δεξαμενή είτε απευθείας από την πηγή, το ποιοτικό νερό άρδευσης με υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο είναι κρίσιμο για την ανάπτυξη των ριζών και την απόδοση των φυτών.
Οξυγόνο και Ασθένειες.
Το οξυγόνο είναι επίσης κρίσιμο για τη μείωση και την καταστολή ασθενειών όπως το Pythium ή λοιμώξεις Phytophthora. Τα εξαιρετικά υψηλά επίπεδα DO (διαλυμένο οξυγόνο) προάγουν την ανάπτυξη ωφέλιμων μικροβίων όπως οι μυκόρριζες και καταστέλλουν την ανάπτυξη παθογόνων που αποστρέφονται το οξυγόνο όπως το Pythium.
Εάν τα επίπεδα DO στη ζώνη της ρίζας είναι χαμηλά, αυτό μπορεί να «επηρεάσει τη μορφολογία, το μεταβολισμό και τη φυσιολογία» της ρίζας και των φυτών.
Αυτές οι αποκλίσεις έχουν αρνητική επίδραση στην ανάπτυξη των φυτών και τα καθιστούν πιο ευαίσθητα σε ασθένειες όπως το Pythium.
Τεχνολογίες οξυγόνωση.
Μέχρι πρόσφατα, οι καλλιεργητές είχαν μερικές συμβατικές μεθόδους αερισμού του νερού για να επιλέξουν, ωστόσο αυτές οι μέθοδοι έχουν μάλλον κακή απόδοση.
Οι διαχυτές έχουν απόδοση μεταφοράς οξυγόνου 1-2% και τα συστήματα Venturi και Sparger έχουν περίπου 20-40%. Αν και οι Venturi και Sparger έχουν υψηλότερα ποσοστά μεταφοράς, είναι εξαιρετικά αναποτελεσματικά αλλά όχι οικονομικά για τους καλλιεργητές.
Επειδή η ικανότητα του νερού να συγκρατεί το διαλυμένο οξυγόνο μειώνεται όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, πολλοί καλλιεργητές χρησιμοποιούν συστήματα ψύξης νερού με τα συμβατικά συστήματα αερισμού τους. Τα συστήματα ψύξης χρησιμοποιούν μεγάλη ποσότητα ενέργειας και αυξάνουν σημαντικά το λειτουργικό κόστος, καθιστώντας τα λιγότερο βιώσιμα και οικονομικά, ειδικά με την αύξηση του ενεργειακού κόστους.
Τεχνολογία Νανοφυσαλίδων.
Η τεχνολογία των νανοφυσαλίδων είναι ένας βιώσιμος-οικονομικά αποδοτικός τρόπος για να αυξήσετε το διαλυμένο οξυγόνο (DO) της ριζικής ζώνης στα βέλτιστα επίπεδα. Η κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τεχνολογία της Moleaer (γεννήτρια νανοφυσαλίδων) έχει ρυθμό μεταφοράς οξυγόνου πάνω από 85%, επιτρέποντας στους καλλιεργητές να αυξήσουν αποτελεσματικά το διαλυμένο οξυγόνο( DO) με λιγότερους πόρους.
Οι νανοφυσαλίδες παρέχουν επίσης έναν αποδεδειγμένο και χωρίς χημικές ουσίες τρόπο για την αποτελεσματική απολύμανση του νερού και των σωληνώσεων άρδευσης, αποτρέποντας τις ασθένειες των ριζών που προκαλούνται από το νερό και τη συσσώρευση βιοφίλμ. Αυτά τα οφέλη βελτιώνουν την ποιότητα του νερού, ενισχύουν το σθένος των φυτών και μειώνουν την εξάρτηση από χημικές εφαρμογές.
Υπερ-οξυγόνωση με Νανοφυσαλίδες.
Ο υψηλότερος ρυθμός μεταφοράς αερίου επιτρέπει στις γεννήτριες νανοφυσαλίδων (nanobubbles generator) να αυξάνουν τα επίπεδα διαλυμένο οξυγόνο(DO) γρήγορα και αποτελεσματικά. Οι καλλιεργητές μπορούν να ρυθμίσουν τη γεννήτρια νανοφυσαλίδων στην επιθυμητή ποσότητα διαλυμένο οξυγόνο( DO) ώστε να επιτύχουν τη βέλτιστη διαθεσιμότητα οξυγόνου για την καλλιέργεια τους. Η τεχνολογία της Moleaer έδωσε τη δυνατότητα στους καλλιεργητές να αυξήσουν τα επίπεδα διαλυμένο οξυγόνο (DO) στη ζώνη της ρίζας κατά τουλάχιστον 50% και έως και 100%, διατηρώντας σταθερές συγκεντρώσεις ακόμη και σε θερμότερα νερά.
Σε αυτό το επίπεδο, τα ριζικά κύτταρα απορροφούν νερό και θρεπτικά συστατικά με πιο αποτελεσματικό ρυθμό. Όταν τα ριζικά κύτταρα έχουν τη δυνατότητα να απορροφούν τη μέγιστη δυνατή ποσότητα νερού και θρεπτικών συστατικών, επιτυγχάνεται η μέγιστη ανάπτυξη των ριζών, η ανάπτυξη των φυτών και η απόδοση των καλλιεργειών.
Αύξηση τις σοδειάς με την τεχνολογία των Νανοφυσαλίδων
Με την τεχνολογία νανοφυσαλίδων, η Rebel Farms αύξησε τις συγκεντρώσεις DO κατά 300% στις εγκαταστάσεις υδροπονικής NFT στο Ντένβερ, επιτυγχάνοντας αύξηση απόδοσης 22%.
Ένα αγρόκτημα καλλιέργειας βαθέων υδάτων στο Τέξας, το Big Tex Urban Farms, αύξησε το DO του κατά 325% και είδε ταχύτερους χρόνους καλλιέργειας μετά την ανάπτυξη της τεχνολογίας της Moleaer.
Η Gebroeders Koot, ένας Ολλανδός καλλιεργητής τομάτας θερμοκηπίου, αύξησε τα επίπεδα DO κατά 250% και πέτυχε πιο υγιείς ρίζες όλο το χρόνο.
Οι καλλιεργητές σε εξωτερικούς χώρους βλέπουν επίσης οφέλη από τις αυξημένες συγκεντρώσεις DO. Ένας αγρότης αβοκάντο στη Χιλή αύξησε το DO του από 8 σε 15 ppm και είδε καλύτερη βλαστική ανάπτυξη δέντρων και καρποφορία μαζί με αύξηση 40% στην κατηγορία μεγέθους καρπού πάνω από το «50», μια κατηγορία στόχος για τον καλλιεργητή.
Μείωση των παθογόνων και του βιοφίλμ, με την χρήση των Νανοφυσαλίδων.
Εκτός από την αποτελεσματική οξυγόνωση, η τεχνολογία νανοφυσαλίδων παρέχει μοναδικές χημικές και φυσικές ιδιότητες. Μέσω αυτών των ιδιοτήτων, οι νανοφυσαλίδες μειώνουν τα παθογόνα που μεταδίδονται στο νερό καθώς και τον σχηματισμό του βιοφίλμ.
Οι νανοφυσαλίδες είναι ουδέτερα πλευστικές, που σημαίνει ότι αιωρούνται σε υγρά, αντί να ανεβαίνουν στην επιφάνεια και να σκάνε σαν μεγαλύτερες φυσαλίδες. Καθώς το νερό άρδευσης ρέει, οι νανοφυσαλίδες κινούνται τυχαία και συνεχώς σε όλα τα μέρη ενός συστήματος νερού μέσω της κίνησης Brown.
Ελκύονται από επιφάνειες όπως οι τοίχοι των σωληνώσεων άρδευσης, όπου τρίβουν και καθαρίζουν το βιοφίλμ, μια μήτρα που σχηματίζεται στις περισσότερες επιφάνειες που έρχονται σε επαφή με το νερό. Το Biofilm φιλοξενεί παθογόνα και φράζει τους εκπομπούς άρδευσης όταν συσσωρεύονται.
Το μειωμένο βιοφίλμ περιορίζει την εξάπλωση παθογόνων μικροοργανισμών και παρατείνει τη διάρκεια ζωής των συστημάτων άρδευσης. Επίσης, οι καλλιεργητές είναι σε θέση να μειώσουν τις χημικές εφαρμογές για την αφαίρεση βιοφίλμ.
Χωρίς τη χρήση χημικών, οι νανοφυσαλίδες λύουν επίσης τα βακτηριακά κύτταρα και οξειδώνουν τα παθογόνα που μεταδίδονται στο νερό. Όταν οι νανοφυσαλίδες συναντούν ρύπους, καταρρέουν και παράγουν αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS). Τα ROS είναι ήπια οξειδωτικά όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου ή το χλώριο.
Όπως εξηγήθηκε πρόσφατα από επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης και στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, «η παραγωγή ROS από νανοφυσαλίδες μπορεί να έχει τη μεγαλύτερη χρήση στην επεξεργασία του νερού, επειδή επιτρέπει την απομάκρυνση οξειδωτικων που βασίζονται σε χημικά (χλώριο, όζον) που είναι δαπανηρά, επικίνδυνα και παράγει επιβλαβή υποπροϊόντα, ενώ βοηθά στην επίτευξη σημαντικών στόχων θεραπείας (π.χ. καταστροφή οργανικών ρύπων, παθογόνων παραγόντων, βιοφίλμ).
Οι καλλιεργητές έχουν δει σημαντικές μειώσεις στα παθογόνα που μεταδίδονται στο νερό όπως το Pythium και το Phytophthora χρησιμοποιώντας νερό άρδευσης με νανοφυσαλίδες.
Το NovaCropControl, ένα ολλανδικό ερευνητικό ίδρυμα, έκανε μια μελέτη για καλλιέργειες ντομάτας θερμοκηπίου που ποτίζονται με νερό άρδευσης με νανοφυσαλίδες. Είδαν μείωση κατά 80% στα επίπεδα του Pythium, ενός κοινού παθογόνου που μεταδίδεται από το νερό που επηρεάζει την υγεία των ριζών.
Μια άλλη μελέτη πραγματοποιήθηκε στο Delphy Research Institute στην Ολλανδία για καλλιέργειες φράουλας. Οι ερευνητές είδαν 74% χαμηλότερους αριθμούς Pythium, χαμηλότερες περιπτώσεις νόσου Phytophthora και συνολικά πιο υγιή μάζα ριζών.
Οι γεννήτριες νανοφυσαλίδων της Moleaer επιτρέπουν στους καλλιεργητές θερμοκηπίου να επιτύχουν ιδανικά επίπεδα οξυγόνωσης του νερού πολύ πιο αποτελεσματικά, οδηγώντας την ανάπτυξη των φυτών με καλύτερες ποιοτικές αποδόσεις χωρίς τη χρήση χημικών.
