1- تأثیر اکسیژن محلول در آب در رشد گیاه:
اکسیژن محلول در آب آبیاری، برای سلامت گیاهان پارامتری حیاتی محسوب میشود. سطوح بالای اکسیژن محلول در آب در صورتی که بتواند به ناحیه ریشه گیاه برسد، می تواند توانایی گیاه را در استفاده از مواد مغذی، دفاع از خود در برابر عوامل بیماری زا و افزایش عملکرد تولید محصول به شدت افزایش دهد.
گیاهان برای زندگی به اکسیژن نیاز دارند. حفظ سطح اکسیژن محلول کافی در آب آبیاری، سادهترین راه برای افزایش سلامت کلی گیاه است.
افزایش سطح اکسیژن محلول، باعث بهبود مقاومت گیاهان در برابر تنشهای ناشی از بیماری ها، رژیم های آبیاری نامناسب، تغذیه و شرایط آب و هوایی شده و جذب مواد مغذی و راندمان تبدیل را افزایش میدهد. این ویژگی‌ها باعث افزایش رشد و نمو ریشه ها، ویژگی‌های رویشی و گلدهی میشود. مزایای این مسأله در کشت سبزیجات، گیاهان، پیاز، گیاهان زینتی، گلهای شاخه بریده و درختکاری اعمال میشود. همچنین سطوح مناسب اکسیژن حل شده در آب در منطقه ریشه با کاهش استرس گیاه و بهبود بنیه و مقاومت گیاه در کاهش تهدید عوامل بیماری‌زای مختلف مؤثر است.
حفظ سطح اکسیژن محلول در آب اغلب در روشهای کشاورزی صنعتی (گلخانه‌ای) کاربرد دارد؛ زیرا کنترل سطح اکسیژن و کنترل عوامل دیگر که بر رشد گیاه موثر هستند، نوع لوله کشی‌ها و نیز استفاده کنترل شده از مواد مصرف کننده اکسیژن، راحت‌تر و کاربردی‌تر است و این کنترل و تکرارپذیری در کشاورزی سنتی تقریبا امکانپذیر نمیباشد.
برای رشد و نمو گیاه، اگر سطح اکسیژن محلول در آب در ناحیه ریشه بیش از ppm 5 باشد، کیفیت آب در محدوده قابل قبول قرار می‌گیرد و در صورتی که این میزان به بیش از ppm8 برسد، مرحله رشد سالم گیاه به آن اطلاق میشود. در پرورش گلخانه‌ای مشکل اساسی قرار گرفتن سطح اکسیژن محلول در آب زیر ppm 4 بوده و گیاه در ناحیه کم اکسیژن (hypoxic) قرار می‌گیرند. در صورتی که این مقدار به کمتر از ppm5/0 برسد، وارد ناحیه بدون اکسیژن (anoxic) شده که برای حیات گیاه و جانوران خطرناک است. به همین دلیل، افزایش سطح اکسیژن محلول در آب در بهبود سلامت گیاه موثر است. البته اعداد بالا ممکن است متناسب با نوع گیاه تغییر کند؛ ولی محدوده‌های تعیین شده برای اغلب گیاهان صادق است.
دلایل مختلفی می‌توان برای پایین بودن سطح اکسیژن محلول در آب بیان کرد که به عنوان مثال استفاده از تانکرهای ذخیره آب (راکد بودن آب)، وجود منابع معدنی مانند بعضی از کودها (به دلیل فرمولاسیون شیمیایی مصرف کننده اکسیژن هستند و قبل از رسیدن به ریشه میزان اکسیژن محلول را کاهش می‌دهند) و … اشاره کرد.
2- روشهای متداول افزایش سطح اکسیژن در آب:
1-2- استفاده از آب اکسیژنه (H2O2):
در بعضی مزارع برای افزایش سطح اکسیژن محلول در آب از آب اکسیژنه استفاده می‌کنند و این ماده در اثر تجزیه، اکسیژن اضافی تولید می‌کند. این روش زیاد رایج و موثر نیست؛ زیرا اکسیژن با بار منفی تولید کرده که برای رشد اغلب گیاهان مناسب نیست.
2-2- استفاده از دستگاه‌های هوادهی و دمنده‌ها:
در بعضی از مزارع پیشرفته برای افزایش سطح اکسیژن محلول در آب، از دمنده‌های هوا استفاده میشود. این دمنده ها سطح اکسیژن را بالا می‌برند. اما نکته بسیار مهم در این است که از سیستمی استفاده شود تا تعداد حباب بیشتر و ریزتر تولید کند؛ زیرا برای رسیدن اکسیژن به ناحیه ریشه پایداری آن بسیار مهم است و حباب های ریزتر پایداری بیشتر و اتلاف کمتری دارند.
3-2- تزریق اکسیژن یا هوا به آب:
مشابه روش دوم است ولی به دلیل پایداری بیشتر اکسیژن حل شده در آب مفیدتر است. مشکل این روش این است که ظرفیت انحلال اکسیژن در آب پایین است و در صورت استفاده از هوا 80 درصد از هوای تزریق شده غیر مفید است. همچنین در صورت تزریق اکسیژن با دیفیوزرها، بخش زیادی از اکسیژن تزریق شده بصورت حباب از آب خارج شده و اتلاف اکسیژن بالایی وجود خواهد داشت و باید توجه کرد که تولید اکسیژن هزینه زیادی دارد و نباید اتلاف بالا باشد.
4-2- استفاده از ازون(O3):
ظرفیت انحلال ازون در آب 13 برابر اکسیژن بوده و همچنین ازون در شرایط جوی سطح زمین بسیار ناپایدار است. به همین دلیل بعضی از مجموعه‌های گلخانه‌ای از تزریق گاز ازون به آب استفاده می‌کنند؛ زیرا این گاز با ظرفیتی زیاد در آب حل شده و تا زمان رسیدن به موقعیت ریشه تخریب شده و میزان اکسیژن حل شده در آب به میزان فوق اشباع می‌رسد. اما باید توجه داشت که تولید ازون هزینهبر میباشد و در روشهای معمول تزریق ازون نیز بحث اتلاف بدلیل تشکیل حباب مطرح میباشد.
3- مزایای دستگاه تولید شده در مجموعه ستارگان نوآور سپهر پارس:
دستگاه تولید شده در مجموعه ستارگان نوآور سپهر با استفاده از روش نوین غشایی، توانایی رساندن میزان اکسیژن حل شده در آب تا 400 درصد اشباع (غلظت فوق اشباع) را دارد. همچنین پایداری آن اکسیژن فوق اشباع به دلیل استفاده از مکانیزم انحلال و عدم وجود حباب بسیار بالا است و سطح اکسیژن در فواصل زمانی بسیار زیادی (حداقل 2 ساعت) ثابت باقی می ماند. بعد از این زمان نیز غلظت اکسیژن با سرعت بسیار کم کاهش می‌یابد.
علاوه بر نکات فوق در استفاده از این روش بنابر ظرفیت گلخانه تحت کشت می‌توان از گازهای ورودی مختلفی مانند هوا، اکسیژن و ازون استفاده کرد. مزیت دیگر این دستگاه نیز امکان تنظیم و ارائه در ابعاد مختلف برای رسیدن به دبی‌های مختلف از چند لیتر بر ساعت تا چند صد متر مکعب بر ساعت در هر دستگاه میباشد. علاوه بر این در هر دستگاه با توجه به ظرفیت موجود در بازه ای مشخص قابلیت تنظیم دبی را داشته و آن را برای کشت محصولات مختلف و وسعت مختلف مناسب می‌سازد.
شکل 1- تصویر سیستم صنعتی اکسیژن دهی غشایی به آب با ظرفیت 50-100 متر مکعب بر ساعت
