مقدمه :

بحران کمبود آب در جهان و نیاز روز افزون انسان به تولیدات بیشتر گیاهی با کیفیت بالا موجب گسترش کشت های گلخانه ای در جهان شده است.کشت مداوم و متراکم یک یا چند گیاه بطور ثابت ، رطوبت و دمای مناسب خاک بستر ، باعث بر هم خوردن تعادل طبیعی موجود زنده خاک شده و اکوسیستم ناپایدار و شکننده ای را بوجود می آورد که منجر به رشد و طغیان موجود زنده خاک شده و اکوسیستم ناپایدار و شکننده ای را بوجود می آورد که منجر به رشد و طغیان آفات و عوامل بیمارگر خاکزی می شود. بدیهی است چنین وضعیتی نه تنها بطور مستقیم تولیدات کشاورزی را تهدید می کند بلکه مخاطرات فراوانی را برای تولید کنندگان بدنبال خواهد داشت .تا قبل از سال 1950 تولیدکنندگان محصولات گلخانه ای برای مبارزه با امراض خاکزی پس از یک یا چند دوره کشت اقدام به تعویض خاک بستر نموده که هزینه های آن زیاد ، بسیار پر زحمت و وقت گیر بوده است . طی دهه 1950 روش های مختلف ضدعفونی خاک در گلخانه ها رایج و جایگزین تعویض خاک بستر شد .

روش های ضد عفونی خاک
به طور کلی می توان روش های ضد عفونی خاک را به دو گروه غیر شیمیایی و شیمیایی تقسیم نمود.

روشهای غیر شیمیایی

در این روش تنها عوامل بیمارگر بطور انتخابی از بین رفته و ارگانیزمهای مفید خاک زنده مانده و در برابر استقرار مجدد عوامل بیمارگر مقابله می کنند ، بنابراین ضد عفونی به معنی پاستوریزه کردن خاک است و نه استریل نمودن آن. ضد عفونی خاک گلخانه ها بصورت غیر شیمیایی با استفاده از بخار آب یا تابش خورشید انجام می گیرد. در ضد عفونی غیر شیمیایی با افزایش حرارت خاک در یک دمای معین باعث می شود عوامل بیمارگر بطور انتخابی حذف و تعداد زیادی از ارگانیزمهای مفید در خاک باقی مانده و در برابر استقرار مجدد عوامل بیمارگر مقاومت می نمایند . اکثر عوامل بیمارگر خاکزی مانند نماتدها ، قارچها و باکتریها در دمای کمتر از 60 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه ، قادر به فعالیت نبوده و از بین می روند ، در صورتیکه تعداد بیشماری از ارگانیزمها مفید در خاک در این دما زنده مانده و به فعالیت خود ادامه می دهند.

الف : ضد عفونی خاک توسط بخار آب
وقتی ملکول های گازی بخار آب دچار میعان می گردند و تبدیل به مایع می شوند حرارت بیشتری نسبت به آب داغ آزاد می کنند ( زمانی که یک گرم بخار آب به میزان یک درجه سانتیگراد سرد شود 540 کالری حرارت آزاد می کند در صورتی که یک گرم آب وقتی به میزان یک درجه سانتی گراد سرد می شود تنها یک کالری حرارت آزاد می گردد ).بطور معمول دمای هر متر مکعب خاک با صرف 480 کیلو کالری به اندازه یک درجه سانتیگراد افزایش می یابد، بنابراین هر چه دمای اولیه خاک پایین تر باشد مقدار انرژی برای رسیدن به دمای لازم برای ضد عفونی بیشتر خواهد بود. بنابراین ضد عفونی با بخار در فصول گرم سال انجام گیرد تا در مصرف انرژی صرفه جویی شود .قبل از ضد عفونی با بخار آب باید خاک بستر نه کاملا نرم و نه کلوخه ای درشت باشد. و مواد افزودنی مانند کود دامی و غیره به آن اضافه گردد رطوبت خاک در زمان ضد عفونی باید در حدود 50 درصد ظرفیت مزرعه باشد ، زیرا خاک خشک در مقابل هدایت گرما مانند عایق عمل می نماید و زمان ضد عفونی را افزایش می دهد . همچنین وجود رطوبت خاک باعث جوانه زدن بذر علف های هرز و اسپور بعضی از قارچها و باکتریها می شود که به افزایش دما حساس تر می باشند.

روشهای بخار دهی خاک :

1- بخار دهی زیرزمینی ( Drainage steaming)

بخار آب لازم توسط یک دیگ بخار تامین می گردد,که فشار بخار درون آن برابر با 100-70 کیلو پاسکال است.

بخار توسط لوله های پلی اتیلنی که با فاصله 60 سانتی متر از یکدیگر درون خاک و در عمق 30-20 سانتی متری قرار دارند با فشار 7 کیلو پاسکال فرستاده می شود.زمانی که دمای سردترین نقطه بستر به 60 درجه سانتیگراد رسید بعنوان زمان شروع ضد عفونی منظور می گردد و پس از 30 دقیقه,تزریق بخار قطع می گردد.برای تسریع در افزایش دمای خاک معمولا سطح بستر توسط پلاستیک پلی اتیلنی پوشانده می شود.زمانی که درجه حرارت خاک توسط بخار آب به 90 درجه سانتیگراد می رسد و در این دما باقی می ماند,غلظت بعضی از نمک ها خصوصا منگنز در خاک افزایش و خاک را مسموم می کند.علاوه بر آن میزان آمونیاک در خاک افزایش می یابد زیرا باکتریهای مولد آمونیاک که تولید اسپور می کنند نسبت به حرارت مقاوم بوده و در عوض باکتری های مولد نیترات مانند Nitrosomonas و Nitrobacter که فاقد اسپور می باشند به حرارت بیشتر از 70 درجه سانتیگراد حساس هستند و از بین می روند,بنابراین بر اثر فعالیت باکتری های مولد آمونیاک غلظت آمونیاک در خاک افزایش می یابد و موجب مسمومیت گیاه می شود.

2 -  هوا بخار ( Aerated steaming)

در این روش هوا توسط یک دستگاه دمنده با بخار آب مخلوط می گردد و بخار با سرعت بیشتری وارد خاک می گردد.از طرف دیگر با تنظیم میزان بخار و شدت سرعت باد می توان دمای بخار را در محدوده 60 تا 70 درجه سانتیگراد کنترل نمود.روش هوا بخار مزایای زیادی نسبت به بخار خالص دارد از جمله:بدلیل کنترل دمای بخار بخش اعظم موجودات مفید خاکزی صدمه ندیده و بدلیل فغالیت آنها در خاک از استقرار مجدد عوامل بیمارگر در خاک جلوگیری می کند,در صورتی که بخار تنها به دلیل دمای زیاد(90-80) درجه سانتیگراد موجب از بین رفتن موجودات مفید شده و باعث خلاء بیولوژیک (Biological vacuum)در خاک می گردد و بدین ترتیب عوامل بیمارگر می توانند براحتی در خاک استقرار یابند.بدلیل تسریع در عمل بخاردهی سرعت عمل بیشتر و هزینه سوخت کمتر می گردد.

3 - بخار زیر پوشش های عایق مخصوص sheet Steaming

این روش نسبت به روش بخاردهی در عمق خاک آسان تر و اقتصادی تر است.در این روش سطح خاک توسط پارچه مخصوص مقاوم به حرارت با وزن خیلی کم ( gr/m^2 500) و به ابعاد 45*8 متر پوشانده و سپس مخلوط بخار و هوا در زیر پوشش رها می گردد.بدین ترتیب دمای یک سطح 400 متری به آسانی ظرف مدت 5 - 4 ساعت و تا عمق 25 - 20 سانتی متری به 70 درجه سانتیگراد می رسد.این روش موجب 50 درصد صرفه جویی در مصرف انرژی و 30 درصد صرفه جویی در زمان می گردد.لبه های پارچه پوششی توسط کیسه های پلاستیکی با قطر 10 سانتی متر و طول یک متر که با ماسه پر شده اند و دارای وزنی برابر با 10 کیلوگرم هستنده در سطح خاک مستقر می گردند.

شرایط خاک بستر برای بخاردهی بسیار اهمیت دارد و بایستی خاک به اندازه کافی نفوذپذیر باشد.بدین منظور استفاده از رتیواتور به دلیل اینکه خاک بسیار نرم می گردد و نفوذپذیری را کاهش می دهد مناسب نیست اما استفاده از دستگاه پنجه غازی بدلیل کلوخه ای شدن خاک و نفوذپذیری بیشتر بخار مناسب تر است.رطوبت خاک نیز بسیار اهمیت دارد زیرا خاک خشک مانند یک جسم عایق عمل می نماید.جهت ممانعت از سوختگی پارچه پوشش,انزکتور تزریق بخار بایستی توسط پارچه پشمی بطول 2 متر و عرض 30 سانتی متر عایق بندی شود.

اگر عرض سطح پوشش داده شده بیش از 6 متر باشد بخار توسط دو لوله با فاصله مساوی در سطح خاک متقل می گردد.جهت تنظیم دمای بخار و سرعت بخشیدن و انتقال آن در زیر پوشش,بخار توسط یک دمنده با هوا