توفر الزراعة المائية ذات الحلقة المغلقة ، حيث يتم التقاط تصريف محلول المغذيات وإعادة تطبيقه على المحصول ، مزايا على أنظمة التدفق من خلال أو الممر الفردي عن طريق كفاءة استخدام المياه وموارد المغذيات. تؤدي زيادة كفاءة استخدام الموارد إلى تقليل تكاليف الإنتاج وفي النهاية تمنع التأثيرات البيئية المرتبطة بتصريف المغذيات إلى المسطحات المائية المستقبلة.
على الرغم من وجود العديد من المزايا ، إلا أن هناك أيضًا مخاطر إنتاج تظهر عند استخدام نهج الالتقاط وإعادة الاستخدام ، أي انتشار العوامل الممرضة. هناك أنواع عديدة من الأنظمة المستخدمة حاليًا في الصناعة لمعالجة مياه الري (مياه الري بالأسمدة). تشمل الأمثلة على سبيل المثال لا الحصر ترشيح الرمل ، ضوء الأشعة فوق البنفسجية، والكلور ، والأوزون [O3 (aq)] ، وعمليات الأكسدة المتقدمة ، وحمض فوق الخليك (C2H4O3) ، وبيروكسيد الهيدروجين (H(O2).
في هذه التجربة ، تمت معالجة المحاليل المغذية المعاد تدويرها باستخدام أنود مستقر الأبعاد (DSA) على أساس نقص الكلور الكهروكيميائي المتجدد في الموقع (RisEHc) في نظام إنتاج الخس المائي (Lactuca sativa) في المياه العميقة. لوحظت التأثيرات السامة للنبات وعُزيت إلى تكوين الكلورامين في محاليل المغذيات المعالجة المحتوية على الأمونيوم. أظهرت الدراسة أنه يمكن منع التأثيرات السامة للنبات باستخدام نقص الكلور المتجدد في الموقع من خلال تقنيات الإدارة والمراقبة المناسبة في إعادة تدوير أنظمة الزراعة المائية.
بينما تمت دراسة السمية النباتية الناتجة عن الكلورة التقليدية جيدًا ، لا توجد معلومات بخصوص تأثير نظام RisEHC الجديد ، مع DSA ، الذي تم فحصه هنا ، حيث يتم تجديد عامل التطهير باستمرار. كان الهدف من البحث المقدم هو تقييم استجابات النبات والتأثيرات السامة للنبات المحتملة الناتجة عن معالجة مختلف المحاليل المغذية المعاد تدويرها عبر RisEHC. علاوة على ذلك ، تم فحص فعالية استخدام تطبيق الأشعة فوق البنفسجية بعد الكهروكيميائية لتقليل تأثيرات السمية النباتية ، وكذلك تغيير مصدر النيتروجين للأسمدة.
يعتبر علاج محلول التسميد الفعال أمرًا أساسيًا في تحقيق الإمكانات الكاملة لأنظمة الزراعة المائية على المدى الطويل. ثبت أن نظام RisEHC الذي تم تقييمه هنا فعال في تقليل التجمعات الميكروبية في تجارب نمو الزراعة المائية على نطاق المختبر ؛ ومع ذلك ، فإن إنتاج الكلورامين في وجود مركبات الأمونيا / الأسمدة أدى إلى تسمم نباتي في بعض السيناريوهات.
في الدراسة الحالية ، تمت معالجة السمية النباتية للكلورامين إما عن طريق استبعاد الأسمدة الأمونيا ، أو من خلال التحلل باستخدام الأشعة فوق البنفسجية بعد المعالجة الكهروكيميائية ، وهي ممارسة من شأنها أن تزيد من التعطيل الميكروبي. RisEHC هي أداة فعالة لمعالجة محلول التسميد عندما يتم تجنب إنتاج الكلورامين أو تخفيفه.
وفقًا للمؤلف الرئيسي ، "إذا كانت الزراعة البيئية الخاضعة للرقابة (CEA) تغلق تمامًا حلقة المياه (أي ، عدم وجود تصريف) ، فستكون هناك حاجة إلى تقنيات تضمن بقاء الحلول خالية من مسببات الأمراض دون تراكم المطهرات أو المنتجات الثانوية الضارة للتطهير. لقد طورنا طريقة RisE HC بهدف توفير تقنية من شأنها القضاء على أكبر عدد ممكن من القيود المفروضة على الكلورة البستانية. يتزايد انعدام الأمن الغذائي في جميع أنحاء العالم ، ونأمل أن تتمكن تقنيات مثل RisE HC من تحسين استدامة إنتاج المحاصيل الغذائية (والزهرية) لـ CEA ".
تم نشر الورقة في المجلة HortScience.