آفتاب دهی خاک يك فرآيند طبيعی و هيدروترمال برای ضد عفونی كردن خاک است كه از طريق پوشاندن خاک و گرم كردن خاک توسط خورشيد انجام می شود. در این روش انرژی گرمایی خورشید در زیر پوشش های پلاستیکی یا پلی اتیلنی به دام می افتد و باعث بالا بردن درجه حرارت خاک می شود. سولاریزه کردن یا آفتابدهی خاک از طریق ترکیبی از مکانیسم های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی رخ می دهد و برای مدیریت یکپارچه آفات با بسیاری از روش های ضدعفونی خاک سازگار است.
از نظر تجاری، در مقیاس نسبتاً كوچك در سراسر جهان به عنوان جایگزینی برای سموم شیمیایی مصنوعی استفاده می شود. آفتابدهی خاک در حال حاضر یک روش مهم و ارگانیک برای ضدعفونی کردن خاک محسوب می شود. در کشاورزی آفتابدهی خاک بیشتر برای محصولات گلخانه ای بیشتر کاربرد دارد. کاربرد دیگر آن برای ضدعفونی کردن بسترهای بذر و محیط کاشت است. استفاده از این روش در سراسر جهان، در مزارع در حال افزایش است.
با اهمیتی که آفتابدهی در ضدعفونی کردن خاک دارد، در این مقاله می خواهیم این روش را مورد بحث قرار دهیم و مراحل انجام کار، مزایا و معایب آن را بررسی کنیم. بیایید شروع کنیم.
فواید آفتابدهی خاک
سولاریزه کردن خاک یا پوشاندن خاک روشی سازگار با محیط زیست با استفاده از انرژی خورشید برای کنترل آفات مانند باکتری ها، حشرات و علف های هرز در خاک محسوب می شود.
این فرآیند شامل پوشاندن خاک با یک پوشش پلاستیکی یا پلی اتیلن شفاف، برای به دام افتادن انرژی خورشیدی است. خورشید خاک را تا دمایی که باعث از بین رفتن باکتری ها، قارچ ها، حشرات، نماتدها، کنه ها، علفهای هرز و بذر علفهای هرز می شود، گرم می کند.
کنترل موثر پاتوژن های گیاهی خاکی (نماتد های انگلی گیاهان، قارچ ها، برخی از باکتری ها) و آفات و علف های هرز یک چالش جدی برای کشاورزان و باغداران است. استفاده از مواد شیمیایی برای کنترل آفات و علف های هرز، اغلب به دلیل سمیتی که برای گیاهان، خاک و اثرات نامطلوبی که روی انسان، حیوانات و محیط زیست دارد، در حال کاهش است. همچنین هزینه بالای مواد شیمیایی و افزایش علاقه و تقاضای کشاورزان به کشاورزی ارگانیک استفاده از سموم و مواد شیمیایی را پایین آورده است.
آفتابدهی خاک جایگزین ساده، بی خطر و مؤثر جهت کنترل بسیاری از عوامل بیماری زا و آفات آسیب رسان در خاک است. علاوه بر این، این روش باعث کنترل علف های هرز، بهبود سطح خاک و همچنین در دسترس بودن مواد مغذی اساسی گیاه می شود.
تأثیر بر پاتوژن های خاک
کارآیی آفتابدهی خاک برای کنترل عوامل بیماری زا و آفات خاک تابعی از روابط زمان و دما است. به عنوان مثال، ۲-۴ هفته لازم است خاک در دمای ۳۷ درجه سانتیگراد قرار بگیرد تا ۹۰٪ از جمعیت بیشتر قارچ های بیماریزا از بین بروند. در طول سولاریزه شدن خاک یا پوشاندن خاک، بسته به نوع خاک، فصل، مکان، عمق خاک و سایر عوامل، دما معمولاً تا ۹۵ درجه فارنهایت یا ۱۴۰ درجه فارنهایت (۶۰-۳۵ درجه سانتیگراد) می رسد.
این دماهای بالا باعث ایجاد تغییر در ترکیبات فرار خاک می شود که برای ارگانیسم هایی که در اثر درجه حرارت بالا ضعیف شده اند، سمی هستند. آفتابدهی خاک برای از بین بردن یا کاهش جمعیت پاتوژن های قارچی مانند پژمردگی ورتیسیلیومی و فوزاریومی، قارچ های فیتوفترا یا پوسیدگی ریشه، باکتری های اسپرتومایسس و باکتری گال طوقه یا Agrobacterium tumefaciens، شانکر باکتریایی گوجه فرنگی و نماتدهای انگلی مختلف می شود که یکی دیگر از فواید آفتابدهی خاک محسوب می شود.
تأثیر روی علف های هرز
تاثیر روی علف های هرز از مهمترین فواید آفتابدهی خاک است. سولاریزه کردن خاک در دمای ۳۷ درجه سانتی گراد به مدت ۲ تا ۴ هفته تقریبا از ظهور تمامی علف های هرز جلوگیری می کند. قبل از آن باید حداقل ۲ تا ۳ هفته قبل از شروع عملیات آفتابدهی، خاک را آبیاری کرد تا تمامی علف های هرز رشد کنند و کارایی آفتابدهی خاک برای کنترل علفهای هرز در مزرعه افزایش یابد.
تأثیر بر میکروب های مفید
افزایش دمای خاک با آفتابدهی در ابتدا ممکن است باعث کاهش جمعیت میکروارگانیسم های مفید (باکتری ها و قارچ های مفید) شود، اما جمعیت آن ها بعد از اتمام آفتابدهی به سرعت افزایش پیدا می کند. باکتری های ریزوبیوم که نیتروژن خاک را تثبیت می کنند نیز به دمای بالای خاک حساس هستند. کاهش غده زایی ریشه حبوبات مانند نخود فرنگی یا لوبیا در خاک های سولاریزه شده، نیز موقتی است. از دیگر فواید آفتابدهی خاک این است که باعث افزایش در دسترس بودن نیتروژن، کلسیم و منیزیم می شود.
اصلاحات خاک
افزودن انواع مختلف مواد آلی، به عنوان مثال، کودهای حیوانی و بقایای گیاهی، قبل از سولاریزه کردن خاک، باعث افزایش کارایی پاتوژن های خاک و کنترل و مدیریت علف های می شود. افزودن ماده آلی باعث افزایش سرعت تجزیه این مواد در خاک و در نتیجه سرعت تولید گرما در هنگام تجزیه می شود. همچنین باعث افزایش ظرفیت حمل گرمای خاک می شود. ترکیبات بیوتوکسین فرار هنگامی که ماده آلی در طی فرآیند سولاریزه شدن، گرم می شود، آزاد می شوند. بنابراین اصلاح ساختار خاک کارایی عملیات آفتابدهی خاک را افزایش می دهد.
اصلاحات ساختار خاک می تواند زیست توده میکروبی خاک و فعالیت های آنزیمی را از اثر مضر گرمایش محافظت کند. باقیمانده گیاه یا کود گنجانیده شده در خاک آفتابدهی شده، ممکن است مقادیر قابل توجهی از فرار مواد مانند آمونیاک، متانتیول، دی متیل سولفید و آلدهید جلوگیری کند. پوشاندن خاک می تواند این مواد را در خاک حفظ کند.
رطوبت خاک
اثر روی موجودات خاکزی در هنگام سولاریزه کردن خاک، بستگی به رطوبت و دمای خاک و زمان قرار گرفتن در معرض آفتاب دارد که به طور معکوس با یکدیگر ارتباط دارند. رطوبت خاک یک متغیر مهم در آفتابدهی خاک است. زیرا باعث می شود ارگانیسم ها نسبت به گرما حساس تر شوند و همچنین گرما را به موجودات زنده (از جمله علف های هرز) در خاک منتقل کنند. موفقیت آفتابدهی خاک به حداکثر انتقال حرارت توسط رطوبت بستگی دارد.
با افزایش رطوبت خاک گرما در خاک افزایش می یابد. رطوبت خاک از فعالیت سلولی و رشد میکروارگانیسم های حاصل از خاک و بذر علف های هرز جلوگیری می کند. از این طریق آنها را در برابر اثرات کشنده دمای بالای خاک آسیب پذیر می کند.
قرار دادن پوشش پلاستیکی روی خاک
برای سولاریزه کردن خاک، از یک پلاستیک شفاف و مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش (پلی اتیلن یا پلی وینیل کلرید) ضخیم به ضخامت ۰٫۵ تا ۳ میلی متر و انعطاف پذیر برای کشش در سطح خاک استفاده می کنند. دو لایه نازک از ورق های پلاستیکی که با یک لایه عایق نازک (۳-۵ سانتی متر) از هم جدا می شوند، دمای خاک و اثر کلی آفتابدهی را افزایش می دهد.
لبه های ورق ها باید به اندازه ۱۳ تا ۱۵ سانتی متر (۵ تا ۶ اینچ) در اعماق خاک دفن شوند تا از وزش باد یا پارگی و برآمدگی جلوگیری شود. ورق های نازک تر (۰٫۵ تا ۱ میلی لیتر) کم هزینه تر هستند، اما آن ها زودتر از بین می روند. پوشش های نازک توسط پرندگان و تابش اشعه ماورای بنفش زودتر از بین می روند.
از ورق های پلاستیکی ضخیم تر (۲ یا بیشتر از ۲ میلی متر) در جایی استفاده می شود که احتمال آسیب در اثر وزش باد شدید یا مشکلات مشابه وجود دارد. سوراخ ها باید بلافاصله پوشانده شوند تا از اتلاف گرما جلوگیری شود. برای یک عملیات سولاریزه کردن موفق، با قرار دادن خاک بر روی لبه های پوشش پلاستیکی و فشار دادن با پا، لبه های آن ها باید مستحکم شوند. مراقب باشید به دلیل آلودگی احتمالی خاک آفتابدهی شده با پاتوژن ها و بذر علف های هرز زنده، خاک های منطقه آفتابدهی نشده، را با خاک منطقه ضدعفونی شده، مخلوط نکنید.
زمان سنجی
هر چه خاک طولانی تر گرم شود، کنترل همه آفات و علف های هرز خاک بهتر و عمیق تر صورت می گیرد. بنابراین، روزهای طولانی، گرم و آفتابی، بهترین زمان برای از بین بردن پاتوژن های موجود در خاک و بذر علف های هرز است. در طی تابستان های گرم، یک دوره ۴ تا ۶ هفته ای باید انجام شود تا عوامل بیماریزای گیاهی موجود در خاک از جمله نماتدها و علف های هرز کنترل شوند.
با این حال، برای آفتابدهی موثر خاک بهاره یا پاییز، یک دوره ۶ تا ۸ هفته ای برای اطمینان از کنترل موثر آفات لازم است. آفتابدهی خاک می تواند اگر به درستی انجام شود، سطح خاک آلوده را کاهش می دهد. این ممکن است یک گزینه مدیریتی بالقوه برای بسیاری از پاتوژن ها و آفات موجود در خاک از جمله بسیاری از گونه های علف های هرز باشد. به ویژه هنگامی که با محصولات جانبی گیاهی و جانوری ترکیب شود.
با اصلاح خاک با مواد گیاهی سبز مانند گونه های Brassica یا کودهای حیوانی، به ویژه کود مرغی و سولاریزه کردن خاک در ماه های گرم تابستان، کارآیی آن به شدت افزایش می یابد. در صورت ترکیب با روش های دیگر، می توان از آن در مناطق سردتر استفاده کرد. اگر چه ممکن است یک راه حل مطلق نباشد، اما ممکن است گزینه بهتری برای تولیدکنندگان ارگانیک، دارندگان زمین های کوچک و مالکان مزرعه فراهم کند.
مراحل آفتابدهی خاک
بطور کلی برای سولاریزه کردن خاک یا پوشاندن خاک مراحل زیر را انجام می دهند:
• صاف و یکدست سطح زمین
• انجام آبیاری عمیق تا جایی که خاک کاملاً مرطوب شود.
• پوشاندن خاک با پلاستیک شفاف. از پلاستیک سفید یا سیاه استفاده نکنید. اجازه نمی دهند که گرمای کافی به خاک برسد.
• فرو کردن لبه های پلاستیکی در خاک بطوری که گرما به دام بیفتد و راه خروج نداشته باشد.
• باقی گذاشتن پوشش تا ۴ هفته. در گرم ترین قسمت تابستان، پلاستیک را حداقل ۴ هفته در محل خود بگذارید.
• برداشتن پوشش و پوشاندن خاک . بعد از مدت زمان تعیین شده، پلاستیک را بردارید.
آفتابدهی خاک بهتر است روی خاک های سنگین انجام شود. خاک هایی که حاوی درصد زیادی رس، لوم یا مخلوطی از این دو هستند. آن ها می توانند آب بیشتری از خاک سبک در خود نگه دارند. به اندازه ای که هر روز بخار تولید شود. بخار برای از بین بردن نماتد، بذر علف های هرز و تخم حشرات موجود در خاک لازم است. که در صورت رعایت نکردن پوشاندن خاک این موارد را تشدید میکند. سولاریزه شدن ممکن است در خاک شنی تأثیر کمتری داشته باشد. بدلیل خروج سریع آب در خاک و بخار کمتری که تولید می کند. برای به حداکثر رساندن مزیت سولاریزه کردن در خاک های شنی، خطوط آبیاری قطره ای را در زیر پوشش پلاستیکی شفاف قرار داده و به طور مرتب آب اضافه کنید.
به طور معمول، قطره های آب هر روز صبح در قسمت زیرین پلاستیک ظاهر می شوند و ظهر بعد از اینکه آب به بخار تبدیل شد، ناپدید می شوند. روز بعد، دانه های آب دوباره ظاهر می شوند. وقتی در صبح کمتر قطره آب ظاهر می شود، زمان آن رسیده که آبیاری را روشن کرده و میزان آب موجود در خاک را افزایش دهید.
علاوه فواید آفتابدهی خاک و بر مقرون به صرفه بودن آن، باید اثرات کوتاه مدت و طولانی مدت درمان بر روی اکوسیستم کشاورزی (مدیریت آفات ناشی از خاک، افزایش عملکرد، بهبود سطح مواد مغذی خاک و سایر خصوصیات خاک) را نیز در نظر بگیرید.
عملیات سولاریزه کردن خاک یا پوشاندن خاک در موارد زیر کارایی بالاتری دارد:
• در یک محصول که به سموم شیمیایی حساس است یا خطر استفاده از سموم شیمیایی برای آن محصول وجود دارد.
• در یک محصول که در آن مشکلات آفات وجود دارد و امکان استفاده از روش های دیگر کنترل برای آن وجود ندارد.
• در مواردی که همه آفات و علف های هرز با آفتابدهی خاک از بین می روند.
• جایی که یک محصول به صورت ارگانیک پرورش می یابد.
• در جايی كه آفتابدهی خاک می تواند توالی يا كشت را برای افزايش عملكرد در همان منطقه تغيير دهد يا بازدهی را در مناطق كوچک تر حفظ كند.
• در یک محصول که قدرت و رشد سریع نهال یک مزیت است.
• رقابت در بازارها، جایی که غذاهای “ارگانیک” در رقابت با محصولات تولید شده با سموم دفع آفات تولید می شوند.
• تأثیر محیطی بهتر.
با این حال، سولاریزه کردن خاک یا پوشاندن خاک شامل محدودیت ها و مشکلاتی است. این محدودیت ها عبارتند از:
• این روش فقط در مواقع معین و در آب و هوای گرم قابل استفاده است. ممکن است در مناطق سردتر اثر کمتری داشته باشد.
• کاربرد آن محدود به برخی محصولات، مثل سبزیجات است.
• برای کنترل آفات در محصولات زراعی که در مناطق خشک یا نیمه خشک هستند، کاربرد ندارد.
• نیاز به مزارع بدون محصول برای دوره های نسبتاً طولانی (حداقل ۱-۲ ماه) در ماه های تابستان است.
• کمبود آب آبیاری هنگام آفتابدهی خاک
• امکان بقای عوامل بیماری زا در لایه های عمیق تر خاک
• آلودگی احتمالی پسماندهای پلاستیکی پس از خاتمه عملیات آفتابدهی
• عدم وجود ماشین آلات کافی برای مالچ خاک در مقیاس بزرگ در کشورهای در حال توسعه.
• برخی از آفات با این روش کنترل نمی شوند.
• باد شدید و حیوانات و پرندگان ممکن است پلاستیک ها را پاره کنند.
باغداران و تولیدکنندگان محصولات زراعی می توانند از آفتابدهی خاک برای کاهش چشمگیر علف های هرز در طولانی مدت و کوتاه مدت استفاده کنند. با این حال، از آنجا که سولاریزه کردن خاک، پوشاندن خاک ، همه ارگانیسم ها – حتی موجودات مفید را نیز از بین می برد – کشاورزان و باغداران باید با افزودن کمپوست به خاک پس از عملیات آفتابدهی خاک، موجودات مفید را جایگزین کنند.