به گزارش ایرنا، ، به گفته محققان مرکز تحقیقات کشاورزی استان، پایداری نانوحبابها و توانایی آنها در اکسیژنرسانی مستمر، این تکنولوژی را به یک ابزار راهبردی برای ارتقای امنیت غذایی، افزایش بهرهوری و عبور از روشهای سنتی در بخشهای آبزیپروری و گلخانهای بدل کرده است.
فناوری نانوحباب بهعنوان یکی از نوظهورترین دستاوردهای علمی در بخش کشاورزی و آبزیپروری، سالهای اخیر جایگاه ویژهای در نظام تولید کشور یافته است، فناوریای که با اتکا به اصول فیزیکی و شیمیایی پیشرفته، توانسته است چالشهای دیرینهای همچون کمبود اکسیژن، ناپایداری محیط زیست آبزیان و افت بهرهوری در گلخانهها را بهصورت بنیادین برطرف کند.
استان مرکزی، بهواسطه ظرفیتهای علمی و زیرساختی خود، اکنون در صف نخست پذیرندگان این تکنولوژی قرار گرفته و مسیر تازهای را برای توسعه کشاورزی هوشمند در کشور گشوده است.
بررسیهای میدانی و نتایج پژوهشهای مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی نشان میدهد که نانوحبابها با پایداری کمنظیر و توان اکسیژنرسانی مستمر، نه تنها راندمان تولید ماهی را از حدود ۱۷ تن به بیش از ۳۰ تن افزایش دادهاند، بلکه با کاهش مصرف آب و برق، زمینهساز جهشی قابل توجه در بهرهوری شدهاند.
این فناوری در بخش گلخانهای نیز با رفع معضل کمبود اکسیژن در محیط ریشه و تقویت ساختار گیاهی، چشمانداز تازهای برای افزایش تولید و ارتقای کیفیت محصولات فراهم کرده است.
استان مرکزی که پیشتر نیز بهواسطه تولید نهادههای باکیفیت، بهویژه در بخش بچهماهی، در زمره استانهای پیشرو کشور قرار داشت، اکنون با ورود جدی به عرصه فناوریهای نانو، جایگاه خود را در زنجیره امنیت غذایی بیش از پیش تثبیت کرده است، همافزایی میان دانش بومی، ظرفیتهای تحقیقاتی و پذیرش فناوریهای نوین، این استان را به یکی از کانونهای امیدبخش در مسیر گذار کشور به کشاورزی علمی، پایدار و مبتنی بر فناوریهای پیشرفته تبدیل کرده است و در این خصوص با محمدمهدی رضایی استاد دانشگاه و محقق مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی به گفت و گو پرداختیم که در ادامه میخوانید.
ایرنا: فناوری نانوحباب چیست و چه تفاوت بنیادینی با روشهای هوادهی سنتی دارد؟
رضایی: فناوری نانوحباب یکی از مهمترین دستاوردهای علمی ۲ دهه اخیر است که توانسته است مفهوم اکسیژنرسانی در محیطهای آبی را بهطور بنیادین دگرگون کند.
در روشهای سنتی هوادهی، حبابهای درشت به دلیل اندازه بزرگ و وزن نسبی، به سرعت از سطح آب خارج میشوند و تنها بخش اندکی از اکسیژن واردشده در آب باقی میماند، این موضوع باعث میشود که اکسیژنرسانی در این روشها ناپایدار، مقطعی و وابسته به عملکرد لحظهای دستگاه باشد، اما نانوحبابها با قطر کمتر از ۱۰۰ نانومتر، رفتار کاملاً متفاوتی دارند و همین تفاوت، اساس تحول در صنعت آبزیپروری و کشاورزی است.
وی توضیح میدهد که نانوحبابها برخلاف حبابهای معمولی، دارای پتانسیل زتا هستند؛ یعنی بار الکتریکی خاصی که باعث میشود این حبابها یکدیگر را دفع کنند و تمایلی به ادغام و ترکیدن نداشته باشند.
این ویژگی باعث میشود که نانوحبابها برای مدتهای طولانی، گاهی تا چند روز، در ستون آب باقی بمانند و اکسیژن را بهصورت یکنواخت در تمام لایهها توزیع کنند، این پایداری، نهتنها کیفیت اکسیژنرسانی را افزایش میدهد، بلکه محیط زیست آبزیان را بهطور کامل متحول میکند.
رضایی تاکید میکند: این فناوری تنها یک ابزار هوادهی نیست، بلکه یک سیستم مدیریت اکسیژن است، نانوحبابها علاوه بر اکسیژنرسانی، به دلیل بار الکتریکی خود، ذرات معلق، آلایندهها و مواد آلی را جذب کرده و باعث شفافیت بیشتر آب میشوند، این موضوع مصرف دارو، ضدعفونیکنندهها و مواد شیمیایی را کاهش میدهد و سلامت آبزیان را افزایش میدهد.
این فناوری در بسیاری از کشورها از جمله آمریکا، ژاپن و چین، در حال تبدیل شدن به یک استاندارد تولید است و ایران نیز با سرعت قابل توجهی در حال پیوستن به این جریان جهانی است.
ایرنا: این فناوری چگونه باعث افزایش راندمان تولید در مزارع پرورش ماهی میشود؟
رضایی: افزایش راندمان تولید در مزارع پرورش ماهی، نتیجه مجموعهای از اثرات همزمان نانوحبابها است، نخستین اثر، افزایش پایدار اکسیژن محلول در آب است، ماهیها برای رشد، متابولیسم، هضم غذا و دفع مواد زائد نیازمند اکسیژن کافی هستند.
در روشهای سنتی، اکسیژنرسانی ناپایدار است و نوسانات شدید اکسیژن باعث استرس تنفسی، کاهش اشتها و افت رشد میشود، اما نانوحبابها با ماندگاری طولانیمدت، اکسیژن را در تمام ساعات شبانهروز در سطح مطلوب نگه میدارند و این موضوع باعث افزایش رشد، کاهش بیماریها و بهبود کیفیت نهایی محصول میشود.
وی ادامه میدهد: اثر دوم، حذف تلاطم است، در روشهای هوادهی سنتی، تلاطم شدید آب باعث افزایش آمونیاک و نیتریت میشود که برای ماهیها بسیار خطرناک است، نانوحبابها بدون ایجاد تلاطم، اکسیژن را بهصورت آرام و یکنواخت وارد آب میکنند و این موضوع خطر مسمومیت آمونیاکی را بهطور کامل حذف میکند.
این موضوع بهویژه در مزارعی که تراکم ماهی بالا است، اهمیت حیاتی دارد، نانوحبابها به دلیل بار الکتریکی، ذرات معلق و آلایندهها را جذب کرده و باعث شفافیت بیشتر آب میشوند، این موضوع نهتنها سلامت ماهی را افزایش میدهد، بلکه مصرف دارو و ضدعفونیکنندهها را نیز کاهش میدهد.
رضایی تاکید میکند: این فناوری در برخی مزارع، راندمان تولید را از ۱۷ تن به بیش از ۳۰ تن افزایش داده است و این رقم در صورت مدیریت علمی، حتی میتواند بیشتر شود.
ایرنا: از نظر اقتصادی، آیا سرمایهگذاری روی نانوحباب برای تولیدکنندگان مقرونبهصرفه است؟
رضایی: اگرچه هزینه اولیه نصب سامانه نانوحباب نسبت به دستگاههای هواده سنتی بالاتر است، اما این اختلاف در میانمدت کاملا جبران میشو،. برای نمونه، تجهیز یک مزرعه ۳۰ تنی با هوادههای معمولی حدود ۱۰ میلیارد ریال هزینه دارد، در حالیکه سامانه نانوحباب نزدیک به ۱۵ میلیارد ریال است.
اما کاهش مصرف آب، کاهش مصرف برق، افزایش تولید، کاهش تلفات و بهبود کیفیت محصول، این اختلاف را بهطور کامل پوشش میدهد و او توضیح میدهد که در بسیاری از مزارع، هزینههای پنهان ناشی از تلفات، افت کیفیت آب، یا کاهش رشد ماهی بسیار بیشتر از هزینه اولیه تجهیزات است.
نانوحبابها با حذف تلاطم، کاهش خطر مسمومیت آمونیاکی و ایجاد محیط پایدار، این هزینههای پنهان را به حداقل میرسانند، به همین دلیل، این فناوری نهتنها توجیه اقتصادی دارد، بلکه در برخی واحدها سودآوری را تا چند برابر افزایش داده است.
رضایی همچنین به یک نکته مهم اشاره میکند: در بسیاری از مزارع، هزینههای ناشی از بحرانها مانند قطعی برق، بسیار بیشتر از هزینه خرید تجهیزات است، نانوحبابها با ایجاد یک ذخیره اکسیژن پایدار، این بحرانها را مدیریت میکنند و از خسارات سنگین جلوگیری میکنند.
ایرنا: این فناوری چه نقشی در مدیریت بحرانهایی مانند قطعی برق دارد؟
رضایی: قطعی برق یکی از بزرگترین چالشهای صنعت آبزیپروری در ایران است، در بسیاری از مزارع، حتی چند دقیقه افت اکسیژن میتواند به تلفات گسترده و خسارتهای جبرانناپذیر منجر شود، اما نانوحبابها به دلیل پایداری بالا، مانند یک ذخیرهساز اکسیژن عمل میکنند و حتی در زمان قطع برق، اکسیژن محلول در آب برای مدت طولانی در سطح مطلوب باقی میماند و از بروز بحران جلوگیری میکند.
وی یادآور میشود که در گذشته، حتی وجود ژنراتورهای اضطراری نیز تضمینکننده نبود؛ زیرا در برخی موارد نقص فنی یا تاخیر در راهاندازی ژنراتور باعث از بین رفتن کل محصول شده است، اما نانوحبابها با حفظ اکسیژن در شرایط بحرانی، نقش یک سیستم ایمنی حیاتی را ایفا میکنند و میتوانند از وقوع فجایع اقتصادی جلوگیری کنند.
رضایی همچنین به شواهد تجربی اشاره میکند و میگوید: در برخی آزمایشها مشاهده شده که حتی با تبخیر بخش قابلتوجهی از آب، نانوحبابها همچنان در آب باقی میمانند و فعالیت خود را ادامه میدهند، این پایداری، نانوحباب را به ابزاری بیبدیل برای مدیریت منابع آبی تبدیل کرده است.
ایرنا: کاربرد نانوحباب در گلخانهها چه دستاوردهایی به همراه داشته است؟
رضایی: در محیطهای گلخانهای، یکی از چالشهای اصلی، کمبود اکسیژن در ناحیه ریشه است، دمای آب در گلخانهها معمولاً به حدود ۲۰ درجه سانتیگراد میرسد و این موضوع میزان اکسیژن محلول را کاهش میدهد، ریشه گیاه در چنین شرایطی دچار اختلال در تنفس شده و رشد آن کند میشود که در این شرایط نانوحبابها با اکسیژنرسانی سریع و کامل، این مشکل را برطرف کرده و باعث افزایش بنیه گیاه میشوند.
وی توضیح میدهد: با استفاده از نانوحباب، ریشهها با سرعت بیشتری رشد میکنند، اندامهای جانبی تقویت میشوند و گیاه مقاومت بیشتری در برابر تنشها نشان میدهد، آزمایشهای اولیه نشان داده است که این فناوری میتواند تولید گلخانهای را بهطور قابلتوجهی افزایش دهد به همین دلیل، پروژهای برای شناسایی موانع نفوذ این فناوری در میان گلخانهداران استان مرکزی در حال اجرا است.
ایرنا: جایگاه استان مرکزی در پذیرش فناوریهای نوین و تولید نهادههای باکیفیت چگونه است؟
رضایی: استان مرکزی یکی از استانهای پیشرو کشور در پذیرش فناوریهای نوین کشاورزی است، اگرچه آمار ملی دقیق در دست نیست، اما شواهد نشان میدهد که این استان در میان نخستین استانهای کشور در استفاده عملیاتی از فناوریهای پیشرفته قرار دارد.
برای نمونه، در حالی که استفاده از نانوحباب در بسیاری از استانها محدود به چند واحد آزمایشی است، استان مرکزی گامهای عملیاتی و گستردهتری برداشته است.
وی همچنین به جایگاه بیرقیب استان مرکزی در تولید بچهماهی اشاره میکند و میگوید: کیفیت بالای تولید در این استان باعث شده است که تقریباً همه استانها برای تامین نیاز خود به استان مرکزی مراجعه کنند، این برتری ناشی از سطح بالای دانش فنی و تحصیلات فعالان این حوزه است که استانداردهای تولید را در سطح ملی تضمین میکند.
ایرنا: ایران در سطح جهانی چه جایگاهی در حوزه نانوحباب دارد؟
رضایی: ایران در کنار کشورهایی مانند آمریکا، ژاپن و چین، از معدود کشورهایی است که بهطور جدی وارد حوزه کاربردی نانوحباب شده و این پیشرفت با حمایت پارکهای علم و فناوری و تلاش متخصصان داخلی محقق شده است.
اگرچه این فناوری در سطح جهانی همچنان در حال توسعه است، اما ایران توانسته است با بومیسازی دانش و تجهیزات، در منطقه به یکی از پیشگامان این حوزه تبدیل شود.
وی تاکید میکند: این جایگاه استراتژیک، استان مرکزی را به یکی از قطبهای امیدبخش کشور در مسیر توسعه کشاورزی هوشمند و امنیت غذایی تبدیل کرده است.
نتیجهگیری:
فناوری نانوحباب، آنگونه که یافتههای علمی و تجربیات میدانی نشان میدهد، دیگر یک ابزار صرفا نوآورانه در بخش آبزیپروری یا گلخانهداری نیست؛ بلکه به یک زیرساخت حیاتی برای مدیریت منابع، افزایش بهرهوری و ارتقای امنیت غذایی کشور تبدیل شده است.
پایداری کمنظیر این حبابهای نانومتری، توانایی آنها در اکسیژنرسانی مستمر، حذف تلاطم و کاهش مخاطرات زیستی، مجموعهای از مزیتهای همافزا را ایجاد کرده که در نهایت به جهش تولید، کاهش هزینهها و افزایش ضریب ایمنی در واحدهای تولیدی منجر میشود.
این فناوری با تکیه بر اصول دقیق فیزیکی و شیمیایی، توانسته است یکی از بنیادیترین چالشهای تولید یعنی مدیریت اکسیژن را به شکلی علمی و پایدار حل کند و در کنار این دستاوردها، نقش استان مرکزی بهعنوان یکی از پیشگامان پذیرش فناوریهای نوین، جایگاهی ویژه در این تحول دارد.
این استان که پیشتر نیز بهواسطه تولید نهادههای باکیفیت، بهویژه بچهماهی، در کشور شناخته شده بود، اکنون با ورود جدی به عرصه نانوحباب، مسیر تازهای را برای توسعه کشاورزی هوشمند گشوده است.
همافزایی میان دانش بومی، ظرفیتهای تحقیقاتی و روحیه نوآوری فعالان این بخش، استان مرکزی را به یکی از کانونهای اثرگذار در گذار کشور از روشهای سنتی به فناوریهای پیشرفته تبدیل کرده است، از سوی دیگر، اهمیت این فناوری تنها به افزایش تولید محدود نمیشود؛ بلکه در مدیریت بحرانها، بهویژه بحران انرژی و قطعی برق، نقشی راهبردی ایفا میکند.
در نهایت، مجموعه شواهد علمی، تجربی و اقتصادی نشان میدهد که نانوحبابها نهتنها یک فناوری نوظهور، بلکه یک ضرورت راهبردی برای آینده کشاورزی و آبزیپروری کشور هستند، ایران که امروز در کنار قدرتهای علمی جهان همچون آمریکا، ژاپن و چین در مسیر توسعه این فناوری گام برمیدارد، میتواند با تداوم حمایتهای پژوهشی، رفع موانع اقتصادی و گسترش آموزشهای تخصصی، جایگاه خود را در منطقه تثبیت کرده و مسیر توسعه کشاورزی دقیق و پایدار را هموار سازد.
آینده این فناوری، آیندهای است که در آن بهرهوری، امنیت غذایی و پایداری محیطزیست در کنار یکدیگر قرار میگیرند و تصویری روشن از کشاورزی علمی در ایران ترسیم میکنند.
بیشتر بدانیم:
در سطح جهانی، فناوری نانوحباب طی پنج سال اخیر از مرحله آزمایشگاهی عبور کرده و به یکی از ابزارهای کلیدی در آبزیپروری دقیق (Precision Aquaculture) تبدیل شده است.
پژوهشهای مشترک دانشگاه توکیو، MIT و مراکز تحقیقاتی چین نشان میدهد که نانوحبابها قادرند میزان اکسیژن محلول را تا چهار برابر بیشتر از روشهای هوادهی مکانیکی افزایش دهند و این اکسیژنرسانی پایدار، ضریب تبدیل غذایی (FCR) را بین ۱۲ تا ۲۵ درصد کاهش میدهد.
در برخی مزارع صنعتی ژاپن، استفاده از نانوحبابها باعث کاهش ۶۰ درصدی تلفات ناشی از استرس حرارتی و بیماریهای باکتریایی شده است.
همچنین نانوحبابها بهعنوان یک فناوری تحولآفرین در مدیریت تنفس ریشه گیاه شناخته میشوند، پژوهشهای دانشگاه Wageningen هلند و مراکز تحقیقاتی کره جنوبی نشان داده است که نانوحبابها میتوانند میزان اکسیژن در ناحیه ریشه را تا هشت برابر افزایش دهند و این افزایش، رشد ریشههای جانبی، جذب عناصر غذایی و مقاومت گیاه در برابر تنشهای حرارتی و شوری را بهطور چشمگیری تقویت میکند.
در کشتهای هیدروپونیک و NFT، استفاده از نانوحبابها باعث افزایش ۲۰ تا ۴۵ درصدی عملکرد محصولاتی مانند گوجهفرنگی، فلفل دلمهای و توتفرنگی شده است.
در ایران نیز، آزمایشهای انجامشده در گلخانههای استان مرکزی، البرز و یزد نشان میدهد که این فناوری میتواند مشکل مزمن کمبود اکسیژن در محیط ریشه بهویژه در دماهای بالای ۱۸ تا ۲۰ درجه را برطرف کند و با تقویت بنیه گیاه، کیفیت و کمیت محصول را بهطور همزمان افزایش دهد، این نتایج، نانوحباب را به یکی از امیدبخشترین فناوریهای آینده کشاورزی هوشمند در کشور تبدیل کرده است.