Ηλιοαπολύμανση – Υπολογιστής LD90 για ορισμένα εδαφογενή παθογόνα

Υπολογιστικό Μοντέλο Θανάτωσης του 90 % ορισμένων εδαφογεννών παθογόνων, βασισμένο στη μελέτη Pullman, G. S., DeVay, J. E., Garber, R. H. Soil Solarization and Thermal Death: A Logarithmic Relationship Between Time and Temperature for Four Soilborne Plant Pathogens

 

Σημαντικό: Το παρόν λογισμικό αποτελεί υπολογιστικό μοντέλο στηριζόμενο στον λογαριθμικό υπολογισμό βιβλιογραφικών τιμών. Δεν έχει πραγματοποιηθεί εργαστηριακή επιστημονική διασταύρωση των δεδομένων ώστε να θεωρείται ακριβές. Για τον λόγο αυτό, παρακαλούμε χρησιμοποιήστε το μόνο ως εργαλείο προβληματισμού και όχι ως εργαλείο λήψης κρίσιμων αποφάσεων.

Λίγα λόγια για το μοντέλο πρόγνωσης:

Με αφορμή διάφορες δημοσιεύσεις όπως:⁣

  1. Katan, J. “Solar Heating (Solarization) of Soil for Control of Soilborne Pests.” Annual Review of Phytopathology, 1981.⁣
  2. Feinstein, A., Katan, J. “High-Temperature Inactivation of Fungal Pathogens in Soil.” Phytopathology, 1976.⁣
  3. Katan, J. “Control of Plant Diseases by Heating the Soil.” Phytopathology, 1980.⁣
  4. Olsen, C.M., Baker, K.F. “Selective Heat Treatment of Soil and its Effect on Soilborne Pathogens.” Phytopathology, 1968.⁣
  5. Crossan, D.F. “Selective Isolation of Soil Microorganisms.” Sourcebook of Laboratory Exercises in Plant Pathology, 1967.⁣
  6. Pullman, G. S., DeVay, J. E., Garber, R. H.⁣ Soil Solarization and Thermal Death: A Logarithmic Relationship⁣ Between Time and Temperature for Four Soilborne Plant Pathogens.⁣
αποφασίσαμε να αναπτύξουμε ένα toolbox, ένα προγνωστικό εργαλείο που ο παραγωγός θα δίνει τη ΜΕΣΗ θερμοκρασία από αρχή έως και τέλος της ηλιοαπολύμανσης (χρειάζεται ακρίβεια και κάποιο θερμόμετρο καταγραφής) που επιτυγχάνει στο επιθυμητό βάθος (στη φράουλα επιθυμούμε τουλάχιστον 20 cm) και το λογισμικό να επιστρέφει μια πρόβλεψη για τον χρόνο που απαιτείται ώστε να θανατωθεί το 90 % του παθογόνου (LD90).⁣
Για να αναπτυχθεί το εργαλείο αυτό, αρχικά έγινε ανάγνωση και εξαγωγή δεδομένων από τις παραπάνω δημοσιεύσεις και στη συνέχεια επιστρατεύτηκε η HTML καθώς και η Python. Με την Python και τις παρακάτω βιβλιοθήκες καταφέραμε να εκφράσουμε τις λογαριθμικές συναρτήσεις που αφορούν το κάθε παθογόνο, συναρτήσει της θερμοκρασίας και του χρόνου θανάτωσης, επιτυγχάνοντας Confidence Interval 95 % (διάστημα εμπιστοσύνης).⁣
Ένα διάστημα εμπιστοσύνης είναι ένα εύρος τιμών, το οποίο προκύπτει από στατιστικά δείγματα και πιθανόν να περιέχει την πραγματική παράμετρο του πληθυσμού. Παρέχει μια εκτίμηση της παραμέτρου με ένα συγκεκριμένο επίπεδο εμπιστοσύνης. Για παράδειγμα, αν εκτιμάτε τον μέσο όρο ενός πληθυσμού, το διάστημα εμπιστοσύνης δίνει ένα εύρος εντός του οποίου αναμένετε να βρίσκεται ο πραγματικός μέσος όρος.⁣
Τι σημαίνει το διάστημα εμπιστοσύνης 95% ?⁣
Ένα διάστημα εμπιστοσύνης 95% σημαίνει ότι αν παίρνατε 100 διαφορετικά δείγματα και υπολογίζατε το διάστημα εμπιστοσύνης για κάθε δείγμα, περίπου 95 από τα 100 διαστήματα εμπιστοσύνης θα περιείχαν την πραγματική παράμετρο του πληθυσμού. Προσοχή: Αυτό δεν σημαίνει ότι υπάρχει 95% πιθανότητα η παράμετρος να βρίσκεται εντός του διαστήματος που υπολογίστηκε από ένα μόνο δείγμα· αντίθετα, αντανακλά την αξιοπιστία της διαδικασίας εκτίμησης σε πολλά δείγματα.⁣
Python Libraries που χρησιμοποιήσαμε για την ανάπτυξη του Toolbox:⁣
  1. Pandas: Used for data manipulation and analysis, including the creation and handling of DataFrames.⁣
  2. Math: Used for mathematical operations, particularly logarithmic calculations.⁣
  3. Numpy: Used for numerical operations, such as calculating logarithms.⁣
  4. Plotly: Used for creating interactive plots and visualizations, particularly heatmaps.
ΠΡΟΣΟΧΗ:
  1. ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ ΣΤΗ ΧΡΗΣΗ: Οι προγνώσεις που δίνει το toolbox γίνονται βάση μαθηματικών λογαριθμικών συναρτήσεων τις οποίες δεν έχουμε επαληθεύσει με πειραματικά δεδομένα. Οπότε αυτό το εργαλείο παρακαλούμε να μη χρησιμοποιηθεί για λήψη αποφάσεων, αλλά για έναν αρχικό προβληματισμό.
  2. Το Lethality (θανάτωση) των εδαφογενών παθογόνων ως προς τη θερμοκρασία και τον χρόνο σχετίζεται λογαριθμικά. Αυτό σημαίνει πως ακόμα και διαφοροποίηση στον 1 (ένα) βαθμός κελσίου που θα δώσετε στο toolbox, οδηγεί σε σημαντικότατη διαφορά στον χρόνο που απαιτείται για τη θανάτωση του 90 % (LD90).

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ:
Με βάση το λογαριθμικό μοντέλο για τη Rhizoctonia solani
ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ 1: Αν επιτυγχάνουμε μέση θερμοκρασία εδάφους: 35°C
Predicted duration at 35°C: 521582.77 minutes (8693.05 hours / 362.21 days)

ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ 2:Αν επιτυγχάνουμε μέση θερμοκρασία εδάφους: 40°C
Predicted duration at 40°C: 8724.80 minutes (145.41 hours / 6.06 days)

Πραγματικά είναι λογαριθμικές οι διαφορές !!!

Γενικά περί της ηλιοαπολύμανσης στην Φράουλα Θερμοκηπίου

 
Ηλιοαπολύμανση εδάφους σε σαμάρια φράουλας…

Κάθε έτος, με αφορμή την προετοιμασία των παραγωγών για τη διενέργεια ηλιοαπολύμανσης, δεχόμαστε πολλά τηλεφωνήματα για το ποια θεωρούμε βέλτιστη θερμοκρασία που πρέπει να πετύχουμε στα “σαμάρια” της φράουλας, σε ποιο βάθος, ποια η διάρκεια που πρέπει να έχει η ηλιοαπολύμανση καθώς και διάφορες λεπτομέρειες για τη βέλτιστη μεθοδολογία.
Ας δούμε ορισμένα tips:
 
1. Υγρασία. Ήδη γνωρίζετε πως το νερό μεταφέρει τη θερμότητα και ουσιαστικά αυτό αποτελεί το θερμοχωρητικό μέσο για τη μεταφορά της θερμότητας (ηλιακής και επαγόμενης θερμικής από τον κλειστό χώρο του θερμοκηπίου) στο έδαφος. Οπότε πρέπει να προκαλέσουμε απόλυτο κορεσμό νερού. Αυτό που ίσως δεν ξέρουμε είναι πως η κατανομή του νερού παίζει σπουδαίο ρόλο. Θα πρέπει και τα πλευρικά τοιχώματα στα σαμάρια να είναι υγρά. Γι’ αυτό κάνουμε το εξής απλό Tip που πάντα πετυχαίνει. Δεν ποτίζουμε ποτέ απότομα. Ξεκινάμε με σταδιακά ποτίσματα για 3-4 ημέρες, πρωί και βράδυ, για περίπου 45 λεπτά έκαστο (δηλαδή περίπου 12,85 κυβικά νερό / στρέμμα / άρδευση με διπλή σταγόνα 2 lt/h). Θα παρατηρήσουμε ήδη λίγες ώρες μετά το 3ο πότισμα καλή κατανομή νερού στα πλευρικά τοιχώματα. Αφήστε το να πάρει αρκετό χρόνο μεταξύ των ποτισμάτων, ώστε να “σουπώσει” όπως λέμε στα πλευρικά. Στη συνέχεια, αφού πετύχουμε αυτή την υγρασια, προχωράμε σε πότισμα κορεσμού, αρκετών ωρών, ανάλογα και με τον τύπο του εδάφους. Προσοχή στον συντελεστή εξάτμισης του εδάφους ανάλογα με την εναλλακτική του ικανότητα CEC ώστε ΝΑ ΜΗΝ ΧΑΝΕΤΕ ΥΓΡΑΣΙΑ εξαιτίας της εξάτμισης (δες Πίνακα 1). Όταν πετύχετε την υγρασία που θέλετε, σκεπάσετε αμέσως με το VIF πλαστικό. Αν η εναλλακτική ικανότητα του εδάφους είναι < 6 meq/100 gr όπως πχ στα αμμώδη εδάφη, καλό είναι να σφραγίσετε τα πλευρικά με περισσότερες σακούλες ή χώμα ώστε να περιορίσετε την απώλεια υγρασίας εξαιτίας εξάτμισης. Αυτό είναι κρίσιμο !!!
 
 
2. Ποιότητα νερού. Επιλέγουμε όσο το δυνατόν νερό με το λιγότερο Νάτριο. Ιδιαίτερα σε αγροτεμάχια τα οποία έχουν ιλυώδες αδιαπέραστο στρώμα σε κάποιο βάθος, το Νάτριο εξαιτίας της υπερ-άρδευσης θα σωρευτεί στα κατώτερα στρώματα και θα επιστρέψει με τα μικρά ποτίσματα τον χειμώνα. Μην επαναπαύεστε σε μέτρηση μόνο της αγωγιμότητας του νερού. Ενδεχομένως να υπάρχουν τα επιθυμητά (σε πολλές περιπτώσεις) άλατα ασβεστίου που την αυξάνουν. Αν πχ έχουμε αδιαπέραστο στρώμα στο έδαφος και Νάτριο στο νερό άρδευσης > 50-60 ppm, τότε ενδεχομένως να αντιμετωπίσουμε προβλήματα τον χειμώνα χωρίς να αντιλαμβανόμαστε εύκολα την αιτία τους. Το πρόβλημα αυτό δεν το έχουν τα βαθειά εδάφη.
 
 
3. Επανάλληψη ποτίσματος ανά τύπο εδάφους, λίγες ημέρες μετά κι εφόσον δούμε πως χρειάζεται. Αν δούμε πως η υγρασία στα σαμάρια περιορίζεται, είναι κρίσιμο να επαναλάβουμε την άρδευση κορεσμού. Κρατάμε κλειστά τα θερμοκήπια για να επιταχύνουμε επαγούμενη μεταφορά θερμοκρασία από τον χώρο του θερμοκηπίου στο έδαφος, που μόλις παγώσαμε αφού ξαναποτίσαμε. Η προσωπική μας εμπειρία από τα Loggers που εγκαταστήσαμε, μας έδειξαν πως η επαγωγή θερμότητας από τον κλειστό χώρο του θερμοκηπίου μειώνει μόλις στις 2 ημέρες την επαναφορά της μέγιστης που είχαμε πετύχει πριν χαθεί η υγρασία για πρώτη φορά. Σφραγίζουμε καλά τα πλευρικά του πλαστικού. Γι αυτό δεν ξεχνάμε τις επισκέψεις μας ώστε να αξιολογούμε τα επίπεδα υγρασίας στο έδαφος.
 
 
4. Ποια είναι η άριστη θερμοκρασία και σε ποιο βάθος ? Γενικά μεταξύ των παραγωγών επικρατεί η λογική όσο υψηλότερη θερμοκρασία γίνεται και όσο βαθύτερα. Υπάρχουν πολλές μελέτες που αξιολογούν πραγματικά τα δεδομένα ως προς τα παθογόνα εδάφους. Σε όλες τις μελέτες όμως η θανάτωση των παθογόνων εδάφους γίνεται σε λογαριθμική κλίμακα της θερμοκρασίας έναντι του χρόνου. Έτσι, αν πετύχουμε 50 βαθμούς, αρκούν 10 λεπτά για τη θανάτωση της Ριζοκτόνιας, ενώ στους 39 βαθμους χρειάζονται τουλαχιστον 14 ημέρες για να επιτευχθεί θανάτωση κατά 90 % (LD90), Δείτε στο Σχεδιάγραμμα, από τη δημοσίευση Soil Solarization and Thermal Death: A Logarithmic Relationship between Time and Temperature for Four Soilborne Pathogens (G.S.Pullman, J.E.DeVay, R.H.Garber). ΠΡΟΣΟΧΗ: Ενώ όλα τα παθογόνα (φουζάριο-βερτυσιλλιο-Φυτόφθορα-Ριζοκτόνια), έδειξαν να αναπτύσσονται στους 30-33 βαθμούς κελσίου, η Ριζοκτόνια ΚΑΙ ΜΟΝΟ ΑΥΤΗ, έδειξε να αναπτύσσετε και στους 36 βαθμούς. Αντίθετα κανένα παθογόνο εξ αυτών δεν αναπτύσσετε σε θερμοκρασία > 39 βαθμούς. Επομένως, για να έχουμε μια πετυχημένη ηλιοαπολύμανση θα πρέπει να πετύχουμε κατ’ ελάχιστο > 39 βαθμούς σε βάθος 20-25 cm για αρκετές ημέρες, αφού για την 90 % θανάτωση σε αυτή τη θερμοκρασία θέλουμε τουλάχιστον 14 ημέρες. Γι αυτό στα αμμώδη εδάφη, η επιτυχία κρίνεται από μια λεπτή ισορροπία. Θα πρέπει να προσέχουμε πάρα πολύ τα επίπεδα υγρασίας μας !!!!