Kasteluveden happipitoisuus

Happi ylläpitää hyödyllisille mikrobeille suotuisia elinoloja ja tukee kasvien kasvua. Mikäli happea ei ole riittävästi tarjolla, alkaa sadon määrä ja laatu heiketä, taudinaiheuttajat lisääntyä ja kasvit sairastua.

Kasteluveden happipitoisuuteen kiinnitetään tällä hetkellä aivan liian vähän huomiota. Erityisesti lämpimässä vedessä veden happipitoisuus laskee nopeasti kriittisen alhaiseksi (< 4 mg/l). Sekä laboratorio-, että case-tutkimuksissa kasteluveden happipitoisuus on osoittautunut olevan kriittinen tekijä kasvien terveen kasvun edistämisessä, kasvunopeuden parantamisessa, taudinaiheuttajien kasvun ehkäisemisessä ja satohävikin vähentämisessä.^1,2,3

Olemassa olevat menetelmät veden happipitoisuuden lisäämiseksi ovat jokseenkin energiatehottomia. Veden hapettaminen esimerkiksi puhaltamalla veteen ilmaa, hukkaa kompressorin tehosta jo 79 %, kun ilmassa on vain 21 % happea. Lisäksi liuenneella hapella saavutettu saturaatio on hetkellinen tila, ja vesi stabiloituu lopulta aina 100 % happipitoisuuteen, kun ylimääräinen happi haihtuu vedestä pois. Nanokuplien avulla veden kokonaishappipitoisuus saadaan stabiloitua jopa yli 300 %:iin ja haihtumisen kautta tuleva happihäviö minimoituu.

Veden happimäärän lisääminen nanokuplien avulla

Viime vuosina kiihkeän tutkimuksen aiheeksi ovat nousseet nanokuplat, jotka ovat tuoneet ratkaisun veden hapenvarastointikyvyn nostamiseen.⁴ Nanokuplat ovat mikroskooppisen pieniä, alle 200 nanometrin kaasukuplia, jotka pidättävät vedessä moninkertaisia määriä happea, jolloin happivarastot eivät pääse niin helposti hupenemaan lämpimämmässäkään vedessä.

Nanokuplilla itsellään on myös ominaisuuksia, joista on hyötyä kasvihuoneympäristössä. Nanokuplat irrottavat putkistojen seinämiltä biofilmejä ja ehkäisevät niiden muodostumista. Ne hakeutuvat kiintoaineiden pinnalle ja pystyvät kuljettamaan pinnallaan nanomateriaaleja, minkä vuoksi ravinteet saavuttavat kasvien juuret täsmällisemmin. Lisäksi nanokuplien puhjetessa muodostuu pieniä määriä reaktiivisia happiyhdisteitä, jotka osaltaan rajoittavat haitallisten mikrobien kasvua.

Happinanokuplien lisäämisellä veteen on havaittu olevan kasvin kasvua tehostavia vaikutuksia. Juuret kehittyvät suuremmiksi, lannoitteiden vastaanotto tehostuu ja koko kasvi kasvaa nopeammin ja tuottaa satoa rajoituksetta. Aiheesta on käynnissä myös Suomalainen tutkimushanke, jonka vetovastuussa toimii SAMK:n tutkimuskeskus Wander.⁵

Nanohapen lisäämisen vaikutus energiankulutukseen

EOD Oy:n Nanoboost laite keskittyy kasteluveden energiatehokkaseen hapettamiseen. Veteen stabiloidaan happea niin, että noin 130 happilitran varastoiminen veteen kuluttaa Nanoboost -laitteen avulla max 1 kW energiaa. Tämä happimäärä riittää esimerkiksi noin 12,5 vesikuution hapettamiseen, mikäli veteen liuenneen hapen lähtöpitoisuus on 5 mg/l ja tavoitepitoisuus 20 mg/l.

Laitteen hyödyntäminen kasteluveden hapettamisessa tuo siis minimaalisen lisän energian kokonaiskulutukseen. Vastaavasti energian kulutus kasvatettua yksikköä kohden vähenee merkittävästi, kun kasvien kasvu nopeutuu, tuottavuus paranee ja kasvitautien aiheuttama satohävikki vähenee. Runsaampi ja terveempi sato saadaan samalta pinta-alalta, samoilla vesi-, lämmitys-, valo- ja lannoiteresursseilla.

Nanohapen lisäämisen vaikutus ympäristöön

Happinanokuplien saattaminen kasville kasteluveden välityksellä vähentää kasvitautipainetta, sillä kasvipatogeeneille (esim. pythium, phytophora, fusarium, ym.) suotuisa vähähappinen elintila vähenee. Tällä on positiivisia vaikutuksia mm. ympäristölle, työntekijöille ja kasvatusympäristön toimintavarmuudelle.

• Kasvinsuojeluaineiden tarve ja kulutus vähenee
  • Positiivinen ympäristövaikutus
    • Kasvinsuojeluaineita päätyy ympäristöön vähemmän
    • Kasvinsuojeluaineiden valmistuksesta, pakkauksesta, varastoinnista, ja kuljetuksista aiheutuvat päästöt vähenevät
  • Positiivinen vaikutus terveysturvallisuuteen
    • Kasvihuoneiden työntekijät eivät altistu kasvinsuojeluaineille
    • Kuluttajat eivät altistu kasvinsuojeluainejäämille
• Kasteluveden kierrättämisen riskit vähenevät (esim. kontaminaatio taimesta toiseen veden välityksellä, mikrobien rikastuminen kastelujärjestelmiin ja kasvualustaan)
• Kasvin vastustuskyky muita stressitekijöitä kohtaan paranee, kun tautipaine vähenee

Kirjoittaja DI Henna Niskakoski, EOD

Lähdeviitteet

1 Cultivate attractive lettuce with no more tipburn, Acniti case-tutkimus, 2017, https://www.acniti.com/blog/cultivate-attractive-lettuce-with-no-more-tipburn/

2 The role of nanobubbles in lettuce growth in New Zealand, Acniti case-tutkimus, 2023, https://www.acniti.com/blog/the-role-of-nanobubbles-in-lettuce-growth-test-results-in-new-zealand/

3 Oxygen stress reduces zoospore survival of Phytophthora species in a simulated aquatic system, P. Kong ja C. Hong, 2014, https://bmcmicrobiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/1471-2180-14-124

4 Metastable Nanobubbles, T. Vehmas ja L. Makkonen, 2021, https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsomega.0c05384

5 Nanohappivettä kokeillaan kasvihuoneviljelyssä, Kehittyvä elintarvike, SAMK Wander Minna Sundelin, 9.6.2022, https://kehittyvaelintarvike.fi/artikkelit/teemajutut/tuotanto-kunnossapito/nanohappivetta-kokeillaan-kasvihuoneviljelyssa/