土壌の太陽光処理

土壌の太陽熱殺菌は、化学薬品を使わず環境に優しい害虫駆除法で、土壌温度を太陽光エネルギーで上昇させて、多くの土壌性植物病原菌が死滅するか、大幅に弱まるレベルまで高める。^{[1]土壌の太陽熱殺菌は、温暖な気候の庭園や}有機農場で比較的小規模に行われている。土壌の太陽熱殺菌は、土壌をマルチングして防水シートで覆い、通常は透明なポリエチレンカバーで覆って太陽エネルギーを閉じ込めることで、土壌中の菌類、細菌、線虫、害虫やダニ、雑草を弱めて殺す。このエネルギーは、土壌群集に物理的、化学的、生物学的な変化を引き起こす。^[2]土壌の太陽熱殺菌は、時間、温度、土壌水分に依存する。^[1]また、太陽光を利用して土壌を浄化したり、抑制土壌を作ったりする方法とも言える。 ^[要出典]

土壌の太陽熱殺菌法は、太陽エネルギー（初期の出版物では土壌の太陽熱加熱と呼ばれていた）によって行われる土壌害虫の熱水殺菌法であり、比較的新しい土壌消毒法で、1976年にカタンによって初めて広範囲にわたる科学的詳細が説明されました。^[3]土壌の太陽熱殺菌法の作用機序は複雑で、透明なポリエチレンシートを使用して土壌害虫の致死剤として熱を使用します。^[4]太陽熱加熱の効果を高めるには、最適な季節の温度、高温時のマルチングと太陽光照射、および土壌の湿潤状態が必要です。^[5]土壌温度は土壌深度が減少するにつれて低くなるため、病原体を制御するためにマルチングプロセスを継続する必要があります。土壌の太陽熱殺菌法では、土壌温度が35〜60 ℃（95〜140°F）に達し、土壌の上部30センチメートルの病原体が死滅する必要があります。^[6]太陽熱殺菌法では土壌が完全に殺菌されるわけではありません。土壌の太陽光処理は、土壌を強化して有益な微生物の増殖を促進します。^[1]土壌の太陽光処理は、最大 90% の病原菌を死滅させることで、有益な微生物群集を形成します。^[6]より具体的には、ある研究では、8 日間の太陽光処理の後、 25 センチメートルの深さでV. dabliae (農作物を枯らして死滅させる菌) が 100% 死滅したことが報告されています。^[4]土壌の太陽光処理は有益な微生物の減少を引き起こしますが、Bacillus属などの有益な細菌は、太陽光処理された土壌の高温下でも生存し、繁殖することができます。^[6]他の研究でも、太陽光処理後にTrichoderma harzianum (殺菌剤) が増加することが報告されています。^[6]土壌の太陽光処理は、好ましい環境条件を作り出すことで、競合する有益な微生物の再コロニー形成を可能にします。^[7]有益な微生物の数は時間の経過とともに増加し、太陽光処理された土壌は病原菌に対してより耐性があります。^[6]太陽熱殺菌の成功は、土壌病原菌の減少だけでなく、バ​​チルス、シュードモナス、タラロミセス・フラバスなどの有益な微生物の増加によるものです。^[1]土壌の太陽熱殺菌は土壌病原菌を抑制し、植物の成長を促進することが示されています。抑制された土壌は根圏細菌を促進し、テンサイの総乾燥重量を3.5倍に増加させることが示されています。^[8]また、この研究では、植物の成長を促進する根圏細菌が土壌の太陽熱処理を施したテンサイでは、根密度が4.7倍に増加した。^[8]土壌の太陽熱処理は、環境に優しい土壌病原菌抑制のための重要な農業慣行である。

2008年の研究では、太陽電池を使用して電界を発生させ、カドミウム汚染土壌の電気運動学的（EK）修復を行いました。太陽電池は汚染土壌中のカドミウムの電気的移動を促進し、太陽電池によって達成された除去効率は従来の電源で達成された効率と同等でした。^[9]

韓国では、汚染されたガソリンスタンドの敷地でベンゼンに汚染された土壌スラリーと地下水のさまざまな修復方法が評価されました。その中には、太陽光駆動の光触媒反応器システムとさまざまな高度酸化プロセス（ AOP ）が含まれていまし_{た。最も相乗効果のある修復方法は、太陽光プロセスとTiO2スラリーおよびH2O2システム}を組み合わせ、_ベンゼンの98％分解を達成し、ベンゼンの除去率を大幅に向上させました。^[10]

土壌や植物に含まれる病原菌を制御するために太陽エネルギーを使用する試みは、インドの古代文明ですでに行われていました^{[引用が必要]}。1939 年、グロアシェボイは「砂の消毒のための太陽エネルギー」という用語を使用し、直射日光にさらして砂を加熱することでThielaviopsis basicola を制御しました^{[引用が必要]}。

土壌の太陽熱殺菌は、土壌消毒の3番目の方法です。他の2つの主な方法である土壌の蒸気処理と燻蒸は、19世紀末に開発されました。太陽熱殺菌のアイデアは、暑いヨルダン渓谷の農業普及員と農民による、ポリエチレンでマルチングされた土壌の激しい加熱に気づいた観察に基づいています。病原体制御における生物学的制御メカニズムの関与とその可能性のある影響は、処理の非常に長い効果に注目した最初の出版物で示されました。1977年、カリフォルニア大学デービス校のアメリカ人科学者は、1976年に開始された研究に基づいて綿花畑でのバーティシリウムの制御を報告し、初めてこの方法の可能性のある広範な適用性を示しました。

土壌の太陽熱利用におけるポリエチレンの使用は、従来の農業での使用とは原理が異なります。太陽熱利用では、致死的な熱レベルに達するよう最大温度を上げるために、最も暑い月に土壌にマルチングを行います (作物の保護を目的とした従来のプラスチック栽培では最も寒い月に行います)。

1976年の影響力のある論文発表後10年間で、少なくとも24か国で土壌のソラリゼーションが調査され^[11]、現在では50か国以上で適用されており、いくつか重要な例外もあるものの、そのほとんどは暑い地域です。研究では、野菜、畑作物、観賞用植物、果樹などさまざまな作物でのソラリゼーションが、多くの病原体、雑草、土壌節足動物に対して有効であることが実証されています。ソラリゼーションでは制御できない病原体や雑草も検出されました。ソラリゼーション中およびソラリゼーション後にソラリゼーションされた土壌に生じる生物学的、化学的、物理的変化、およびソラリゼーションと他の制御方法との相互作用が調査されました。生物学的制御や成長反応の増加などの長期的影響がさまざまな気候地域や土壌で検証され、ソラリゼーションの一般的な適用性が実証されました。コンピューターによるシミュレーションモデルが開発され、研究者や栽培者が自分の地域の周囲条件がソラリゼーションに適しているかどうかを判断できるようにしています。

また、他の方法との統合や閉鎖型温室での太陽熱利用による太陽熱利用の改善に関する研究や、マルチング機の開発による商業的応用に関する研究も行われた。

既存の果樹園での太陽熱殺菌の使用（例：ピスタチオ農園でのバーティシリウムの制御）は、標準的な植え付け前の方法からの重要な逸脱であり、1979 年にはすでに報告されていました。

• カタン、ヤーコフ。デベイ、ジェームス E. (1991)。土壌ソラリゼーション。CRC を押します。ISBN 9780849368684。