שם המו"פ: מופ רמת הנגב
שם תוכנית: שימוש באוזון לחיטוי קרקע בגידול עגבניות
חוקר ראשי ושותפים: מורן סגולי, עומר פרנקל, אביב דומברובסקי, סיגל בראון מיארה ושמעון פיבוניה
תקציר:
מחלות קרקע הן אחד מהגורמים העיקריים שמגבילים כיום את ייצור החקלאי. מאז שמתיל ברומיד הוצא משימוש, אין תכשיר בעל טווח פעולה רחב שיכול לחטא את הקרקע, בעיקר בחודשים הקרים שבהם התכשירים פחות יעילים. אוזון משמש כתכשיר חיטוי בתעשיית המזון, ולאחרונה גם בתחום הגידול החקלאי. לאוזון יש זמן מחצית חיים קצר (20 דקות) ולכן הוא אינו מצטבר ואינו פוגע בסביבה. זמן מחצית החיים הקצר של אוזון מונע בד"כ חיטוי קרקע עקב זמן חלחול המים לקרקע שהינו איטי. בנגב יש קרקע חולית שמאפשרת למים להגיע מראש המערכת עם מחולל אוזון לעומק של מעל 50 סמ בפחות מ 20 דקות. אי לכך, יש לאוזון פוטנציאל לחטא את הקרקע החולית בצורה יעילה, שאינה מזיקה וזולה.
השנה, עשינו ניסוי ראשוני לבדוק את ההשפעה של חיטוי בעזרת אוזון על הדבקת צמחים בחיידקי פוזריום, ונגיפי ToBRFV. חיטוי בעזרת אוזון, לפני שתילת הצמחים, הורידו את רמת ההדבקה ל 20%, לעומת הביקורת שבה היתה הדבקה ברמה של 100%. לצערינו, האילוח של פטריות הפוזריום לא היתה תקינה ולכן אין לנו תוצאות מניסוי האילוח בפוזריום.
תוצאות אלו מראות שיש פוטנציאל לחיטוי של קרקע חולית ע"י אוזון נגד לפחות נגיפי ToBRFV.
רקע קצר ותיאור הבעיה:
הגידול החקלאי האינטנסיבי, אשר במקרים רבים אינו מאפשר מחזור זרעים, דורש חיטוי של הקרקע בין מחזורי הגידול על מנת להפחית את רמת המדבק של גורמי מחלה בקרקע. כיום אחד מהגורמים המגבילים של ייצור חקלאי בעולם ובארץ בפרט הינם גורמי מחלה בקרקע. לדוגמא ייצור העגבניות באיזור הבשור, אשר מהווה 50% מגידול העגבניות לשוק הישראלי, סובל מפחת ביבול של 30% הנובע בעיקר מנמטודות עפצים בקרקע, מחלות קרקע כפוזריום ווירוסים אשר נשמרים בקרקע (כדוגמת TMV ו– ToMV). תפוצת הווירוסים הולכת ומתרחבת, ומשפיעה באופן משמעותי על גידול העגבניות וגורמת לפחיתה משמעותית ביבול ולצמצום במשך הגידול. בעבר, נעשה שימוש בתכשיר מתיל ברומיד אשר היה יעיל להפחתת מגוון רב של גורמי מחלה. אולם, תכשיר זה הוצע משימוש ב-1995 (Ristaino and Thomas 1996). כיום קיימים תכשירים חילופיים לחיטוי קרקע כדוגמת Metam Sodium, 1,3-Dichloropropene , ו– Dimethyl Disulfide. אולם תכשירים אלו אינם בעלי טווח פעולה רחב כמתיל ברומיד. בנוסף, נמצא כי קיים פירוק מואץ של חלק מהתכשירים (כדוגמת מתאם סודיום) על ידי מיקרואורגניזמים בקרקע ועקב כך יעילותם בקרקעות בעלות אוכלוסיות מיקרואורגניזמים אילו לא גבוהה (Di Primo et al. 2003). ולבסוף, חלק מהתכשירים בעלי השפעה בריאותית שלילית על האדם והסביבה ולכן יתכן כי בעתיד הקרוב גם הם יוצאו משימוש. עקב כך, גם כיום יש צורך גדול במציאת תחליף חיטוי קרקע למתיל ברומיד אשר יהיה יעיל וללא השפעה על האדם והסביבה.
שימוש באוזון בצורתו הגאזית (O3) מוכר בשימוש כתכשיר חיטוי בתעשיית המזון ולחיטוי מים (Guzel-Seydim et al. 2004). האוזון מיוצר באופן טבעי בסטרטוספירה ובאופן מכני על ידי מנורות UV ומתקני מתח גבוה אך אינו מצטבר בסביבה אלא מתפרק במהירות (Mustafa 1990). האוזון פוגע בחיידקים, פטריות ונגיפים על ידי חימצון חלבונים ואנזימים בתאים וגורם להרס ממברנת התאים, פגיעה בפעילות המטבולית התאית ומבנה הד.נ.א (Victorin 1992). על מנת להשתמש באוזון לחיטוי קרקע יש להחדיר את האוזון בצורתו המומסת אשר אינה יציבה לאורך זמן. יעילות ההחדרה בטווח הקרקעי תלויה בריכוז האוזון המומס, חומציות הקרקע, טמפ' הקרקע וכמות החומרים האורגניים הנקשרים אל האוזון (Ebihara et al. 2011).
יתרונות השימוש בשיטה זו, הינם שהאוזון אינו נאגר בקרקע אלא מתפרק כעבור מספר דקות לחמצן ולכן אינו פוגע בסביבה ואינו בעל שאריתיות בקרקע. בנוסף, אוזון ברמות השימוש לחיטוי קרקע אינו מסוכן לאדם וכל תופעות הלוואי שיכולים לקרות עקב חשיפה מוגברת (גירוי בעיניים, קוצר נשימה, צריבה בגרון וכאבי ראש) הינן זמניות (שעות או במקרים קיצוניים – ימים). גורמי הבריאות בארה"ב אינם מגדירים את האוזון כקרצינוגן, טרטוגן או מוטגן, וזאת בניגוד לחומרי החיטוי האחרים. כמו כן, זמן הפעולה של האוזון הוא מיידי ולכן ישנה אפשרות ליישום החיטוי גם בהפסקות קצרות בין מחזורי הגידול ללא צורך בחיפוי הקרקע לתקופה ממושכת. בנוסף, אוזון יעיל בטמפרטורות נמוכות שהתכשירים האחרים אינם יעילים. לבסוף, האוזון יכול להוות ביוסטימולטור מכיוון ששימוש באוזון מוריד pH ומעלה EC ואת פעילות הפירוק של החומר האורגני בקרקע באופן זמני, לפיכך ישנה הגדלה של כמות הנוטריאנטים הזמינים לצמח. אולם ייצור אוזון בשטח (in situ) נחשב היה ליקר בעבר ולכן שימוש זה לא היה פרקטי יחסית לשימוש בתכשירי החיטוי הקיימים. המחיר כיום ירד, וישנן מספר חברות המייצרות באופן תעשייתי מכשירי ייצור והמסה של אוזון למערכת המים.
בניסוי ראשוני, בדקנו את מהירות החלחול של הקרקע החולית באזור הנגב. בתוך 20 דקות (זמן פירוק מחצית החיים של אוזון) המים הגיעו מראש המערכת (היכן שמוזן האוזון), חלחלו לעומק של יותר מ 50 ס"מ, כלומר החיטוי האוזון הגיעה לעומק הרצוי.
מטרות המחקר
מטרת מחקר זה הינה לבחון האם יש התכנות של שימוש באוזון לחיטוי קרקע חולית נגד נגיפים, פטריות ונמטודות.
מהלך המחקר ושיטות העבודה
המחקר תוכנן לבדוק את ההשפעה של חיטוי בעזרת אוזון על נמטודות עפצים, נגיפי ToBRFV, ופטריות פוזריום.
לצערינו, לקראת תחילת הניסוי היתה בעיה במידבק של הנמטודות בוולקני, ועקב כך לא יכולנו לבדוק את ההשפעה של החיטוי על נמטודות.
קיבלנו מידבק של נגיפי ToBRFV נוזלי ומדבק פטריות פוזריום גרגרי (איור 1 ו-2).
איור 1. מדבק גרגרי של פוזריום
איור 2. מדבר נוזלי של נגיפי ToBRFV
את המדבק של הפוזריום, ערבבנו עם חול מקומי במערבל בטון, ומילאנו עשר עציצים בחול המעורבב עם המדבק ועשר עציצים בחול שלא אולח בפוזריום. שפכנו את המדבק של נגיפי ToBRFV לחורי השתילה בעציצים אחרים שמולאו בחול לא מאולח.
בתאריך 21/9/23 התחלנו את טיפולי האוזון בעזרת מכשיר אוזון EcoAgro של חברת ValdeOzono. מכשיר האוזונציה הוכנס למרסס של 200 ליטר והופעל עד להגעה ל-Redox של 700-800 (איור 3). כל עציץ בטיפול האוזון קיבל שלוש מנות של אוזון במשך היום. כל עציץ קיבל מנת אוזון עד שהעציץ הגיע לנקז. הטיפולים ללא אוזון קיבלו מנת מי השקייה דומה.
חמישה שתילי העגבניה נשתלו בכל עציץ, כשעה וחצי לאחר טיפול האוזון האחרון.
איור 3. מכשיר האוזונזציה הוכנס למרסס שמחובר לטרקטור
לאחר כחודש שלחנו דגימות עלים מכל צמח, למעבדה של פרופ' אביב דומברובסקי בוולקני, ולאחר כחודשיים שלחנו דגימות של צווארי שורש למעבדה של פרופ' עומר פרנקל בוולקני.
תוצאות ביניים לפי המשימות שהוגדרו בתוכנית המקורית
ToBRFV
בטיפול הביקורת שאולחה בנגיפי ToBRFV היה 100% הדבקה של הצמחים (איור 4). לאומת זאת, בטיפול האוזון רק 20% מהעציצים היו נגועים, כלומר האוזון הוריד את אחוז הצמחים החולים באופן מובהק (Chi-square(1)=9.6, p<0.01).
איור 4. אחוז העציצים שהיו נגועים ב ToBRFV, בביקורת ולאחר טיפול אוזון
כמו כן, עוצמת ההדבקה היתה גבוהה באופן משמעותי (Anova F(1, 14)=15.01, p<0.01)בטיפול הביקורת ונמוכה יחסית בטיפול האוזון (איור 5)
איור 5. עוצמת ההדבקה של צמחי העגבניה בנגיף ToBRFV. הנתונים מוצגים כממוצעים ושגיאות תקן
פוזריום
בטיפול הביקורת אחוז המצאות פוזריום היה מאוד נמוך, ולא שונה מטיפול האוזון (איור 6).
איור 6. אחוז המצאות פוזריום בעציצים בטיפול ביקורת ואוזון. הנתונים מוצגים כממוצעים וסטיות תקן
דיון
ביצענו אילוח של נגיפי ToBRFV ופוזריום בעציצים שנשתלו בהם עגבניות.
את הסימפטומים של מחלת ToBRFV ראינו בצמחים אחרי כשבועיים ובבדיקות שנעשו חודש לאחר שתילה קיבלנו הפחתה משמעותית של מחלת ToBRFV (איור 4) ועוצמת המחלה (איור 5). בניסוי הנוכחי – האוזון הצליח להוריד את אחוז ההדבקה בוירוס ToBRFV מ-100% ל-20%. אנו מאמינים שעל ידי ייעול שיטת ההגמעה של האוזון – נוכל לחטא את הקרקע החולית ולאפשר גידול עגבניות כמעט ללא מחלת ToBRFV.
לאחר כחודשיים לא ראינו סימפטומים של פוזריום בצמחים, ובבדיקות שנעשו במעבדה ראינו רמות נמוכות של המצאות פוזריום, שהיו דומים בשני הטיפולים (איור 6). הדבר מרמז לכך שהיתה בעיה באילוח של הקרקע, או ששלחנו את הדגימות למעבדה מוקדם מדי. לאור העובדה שבביקורת היה כ-14% המצאות פוזריום, הניסוי הזה אינו יכול לספק תשובה על יעילות אוזון בחיטוי נגד פוזריום. יש צורך לעשות מחקר נוסף, לייעל את שיטת האילוח והבדיקה של הפוזריום.
