土壌蒸気滅菌

表面蒸気処理にはいくつかの方法が用いられており、その中には、面積シート蒸気処理、蒸気フード、蒸気ハロー、蒸気プラウ、排水管または移動式配管システムを用いた真空蒸気処理などがある。

最適な蒸し方法を選択するためには、土壌構造、栽培植物の種類、栽培面積などの要素を考慮する必要があります。現在では、エネルギー消費量とそれに伴うコストを可能な限り最小限に抑えるため、サンドイッチ蒸しや部分統合型サンドイッチ蒸しといった、より高度な方法が開発されています。

深層土壌蒸気処理は、ノルウェーの企業Soil Steam International ASが採用したコンセプトです。同社は、 土壌の深さ30cmまで蒸気を届ける技術を開発しました。この処理は連続的に行われ、最新の試作機では1ヘクタールを20時間で処理することに成功しました。この深さまで土壌を蒸気処理することで、秋の耕起時に新たな種子、菌類、線虫が土壌表面から持ち出されるのを防ぐことができます。つまり、一度深層土壌蒸気処理を行えば、土壌は長年にわたって雑草、種子、菌類、線虫から守られるということです。

特殊シートを使用した表面蒸気処理（シート蒸気処理）は、 1回の作業で15 ～ 400 m ² (160 ～ 4,310 ft ² )の広い面積を蒸気処理するために、数十年にわたり確立されてきた方法です。適切に適用すれば、シート蒸気処理は簡単で非常に経済的です。耐熱性で分解しない断熱フリースを使用すると、エネルギーを最大 50% 節約し、蒸気処理時間を大幅に短縮し、浸透性を向上させます。1 回の作業で最大 400 m ^{2 の}面積を 4 ～ 5 時間で深さ25 ～ 30 cm (9.8 ～ 11.8インチ) 、温度90 °C (194 °F)まで蒸気処理できます。厚さ5 mm (0.20インチ)、密度 500 g/m ²の耐熱性で分解しない合成断熱フリースを使用すると、蒸気処理時間を約 30% 短縮できます。シートを広げて砂袋で重しをした後、蒸気噴射装置または穴の開いたパイプを通して、シートの下に蒸気を注入する。        

1回の作業工程における面積性能は、蒸気発生器（例：蒸気ボイラー）の容量に依存します。

蒸気処理時間は土壌構造と外気温によって異なり、蒸気処理深度10cmあたり1～ 1.5時間です。この間、土壌温度は約85 ℃に達します。土壌をほぐすための粉砕は、土壌構造が細かくなりすぎて蒸気の浸透性が低下する可能性があるため推奨されません。土壌をほぐすには、耕うん機の使用が最適です。土壌が深い部分では塊状で、浅い部分では粒状になっている場合に、最良の結果が得られます。    

実際には、少なくとも2枚のシートを同時に扱うことが非常に効果的であることが証明されています。1枚のシートを蒸気処理している間に、もう1枚のシートを蒸気注入用に準備しておくことで、不要な蒸気処理の中断を避けることができます。

蒸気処理対象エリアの深部に設置された移動式または固定式の配管システムを通して真空状態を作り出し、蒸気を注入する蒸気処理は、最も高い浸透性を実現する方法です。初期費用は高額になりますが、最大80cm （2.6フィート）の蒸気処理深度を達成できるため、使用頻度の高いエリアでは、排水システムの固定設置が合理的です。  

固定式の排水システムとは対照的に、移動式吸引システムの配管は地表に設置されます。亜鉛メッキされた高速接続パイプで構成された中央吸引パイプラインが1.50m （4.9フィート）間隔で接続され、ホースの先端は専用工具を用いて所定の深さまで土壌に押し込まれます。  

蒸気処理エリアは、シート蒸気処理と同様に、特殊な蒸気シートで覆われ、周囲全体に重りが付けられます。蒸気は、インジェクターと保護トンネルを通してシートの下に注入されます。長さが30 m (98 ft)までの短いエリアでは蒸気は正面から注入されますが、長いエリアでは、両側に分岐する T 接続を使用してシートの中央から蒸気が注入されます。蒸気圧によってシートが約1 m (3.3 ft)まで膨らむとすぐに、吸引タービンが作動します。まず、吸引ホースを通して土壌中の空気が除去されます。部分的な真空状態が形成され、蒸気が下方に引き込まれます。    

最終段階では、必要な蒸気深度に達すると、送風機が連続運転され、余剰蒸気が吹き出されます。この余剰蒸気が失われないように、シートの下に送り返されます。他のすべての蒸気処理システムと同様に、約20～30分の蒸気処理後の待機時間が必要です。蒸気処理時間は、 蒸気深度10cmあたり約1時間です。蒸気必要量は約7～8kg /m² ^（1.4～1.6lb /ft² ^）です。  

すべての蒸気処理システムと同様に、最も重要な要件は、最適な浸透を確保するために、蒸気処理前に土壌を十分にほぐしておくことです。

負圧技術は、深さ60 cm (2.0フィート)で適切な土壌温度を生成し、線虫、真菌、雑草を完全に防除します。この技術では、蒸気は蒸気シースの下に導入され、負圧によって土壌断面に押し込まれます。負圧は、埋設された穴あきポリプロピレンパイプを通して土壌から空気を吸い出すファンによって生成されます。このシステムでは、耕作から保護するために、少なくとも 60 cmの深さに穴あきパイプを土壌に恒久的に設置する必要があります。^{[ 12 ]}   

スチームフードは、アルミニウムなどの耐腐食性素材でできた移動式装置で、蒸気処理する場所に設置されます。シートの蒸気処理とは異なり、シートの敷設や計量といったコストのかかる作業工程は不要ですが、フードのサイズに応じて、1回の作業で蒸気処理できる面積は小さくなります。

屋外では、フードは手動または特殊なプレストレス付き4点式サスペンションアームを備えたトラクターによって設置されます。蒸気処理時間は、 深さ25cmまで浸透させるのに30分かかります。これにより、90℃の温度に達することができます。大型の安定した温室では、フードはレールに取り付けられます。フードは空気圧シリンダーによって持ち上げられ、移動されます。12m²まで^の 小型および中型のフードは、傾斜レバーを使用して手動で持ち上げるか、特殊なウインチを使用して電動で移動します。

DEIAFA、トリノ大学（イタリア、www.deiafa.unito.it）、およびFerrari Costruzioni Meccaniche（画像参照）の共同プロジェクトで開発されたサンドイッチ式蒸気処理は、深層蒸気処理と表面蒸気処理を組み合わせたもので、土壌に高温蒸気を効率的に注入する方法です。蒸気は表面と深層の両方から同時に土壌に注入されます。このため、深層蒸気注入システムを設置する必要があるエリアは、蒸気フードで覆われます。蒸気は上と下から同時に土壌に注入されます。シートは、 カバーの下に最大30mmの水柱の高圧が発生するため、適していません。

サンドイッチ式蒸しにはいくつかの利点があります。まず、エネルギー投入量を1平方メートルあたり1時間あたり最大120kg（260ポンド）の蒸気まで増やすことができます^。他の蒸し方法^と比較すると、最大30%のエネルギー節約が可能となり、燃料（例えば暖房油）の使用量もそれに応じて減少します。エネルギー投入量の増加により土壌が素早く加熱され、熱損失が低減されます。また、通常の蒸し時間の半分で済みます。    

サンドイッチ式蒸気調理と他の蒸気注入方式の蒸気出力およびエネルギー需要に関する比較(*)

(*)土壌中の水分含有量は最大30%

明らかに、サンドイッチ式蒸気調理は、最小限のエネルギー消費で最大の蒸気出力を実現できる。

部分統合型サンドイッチ式蒸気処理は、植栽予定区域のみを蒸気処理し、使用しない区域は意図的に蒸気処理しないという、高度な複合処理方法です。蒸気処理区域が未処理区域から害虫に再感染するリスクを回避するため、土壌活性剤（例えば特殊堆肥）を介して有益な微生物を蒸気処理した土壌に直接注入することができます。部分統合型サンドイッチ式蒸気処理は、蒸気処理工程におけるさらなるコスト削減の可能性を切り開きます。

スタックスチーム法は、堆肥や芝生などの基質を蒸気処理する際に用いられます。蒸気処理する材料は、量に応じて、蒸気ボックスまたは小型ダンプトレーラーに高さ70cm （2.3フィート）まで積み上げられます。蒸気はマニホールドを通して均一に注入されます。大量の場合は、蒸気処理効果を高めるために吸引システムを備えた蒸気コンテナや土壌ボックスが使用されます。少量の場合は、専用の小型蒸気処理装置で処理できます。  

土壌の下層部に大量の凝縮水が発生するのを避けるため、蒸す土壌の量は、蒸す時間が最大でも1.5時間になるように調整する必要がある。

芝生のような軽い基質では、時間当たりの性能が著しく向上する。

土壌を大量処理で殺菌することを目的とした機械にはいくつかの種類があり、

不要な生物、例えば侵入種を移動させる。通常、土壌は機械に投入され、土壌の温度を上げて混合する。閾値温度で十分な時間が経過すると、土壌は機械から排出される。処理能力は通常、毎時数トンである。^{[ 13 ]}