פרופסור יעקב קטן, חתן פרס ישראל בחקר החקלאות ומדעי הסביבה לשנת 2014, פיתח שיטה ידידותית לסביבה לחיטוי קרקעות בעזרת השמש
שופט בית המשפט העליון האמריקני לואיס ברנדייס, כתב כבר ב-1913, במאמר שהתפרסם בעיתון הארפֶּרְס ויקלי, שאור השמש הוא חומר החיטוי הטוב ביותר. הוא התכוון לכך שחשיפה לציבור על ידי אמצעי התקשורת היא האמצעי הטוב ביותר להילחם בשחיתות ודבריו צוטטו מאז במאות פסקי דין. אבל פרופסור יעקב קטן, מן המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה בפקולטה לחקלאות מזון וסביבה של האוניברסיטה העברית, השתמש בפתגם כפשוטו ופיתח ב-1976, יחד עם תלמידיו ועמיתיו, שיטה סולרית לחיטוי קרקעות. מאז, החיטוי הסולרי והמחקר עליו נפוצו ביותר מ-70 מדינות בכל רחבי העולם. בנוסף לישראל, שיטה זו התבססה היטב בארצות שטופות שמש, כמו ירדן, עיראק, מרוקו, טורקיה, איטליה, יוון, ארצות הברית ומקסיקו. זוהי, לעת עתה, השיטה היחידה לחיטוי קרקע שלא באמצעים כימיים שמיושמת בקנה מדה רחב. על מחקריו ועל תרומתו לחקלאות ברחבי העולם זכה פרופ’ קטן בפרס ישראל בתחום חקר החקלאות וחקר מדעי הסביבה לשנת 2014.
שורש הבעיה
שדה חקלאי אינו אמור להיות מקום סטרילי, אז בשביל מה בכלל יש לחטא קרקעות? הסיבה, מסביר קטן, היא שבקרקע יש מחוללי מחלות (פתוגנים) רבים כגון חיידקים, נגיפים, פטריות ואף תולעים נימיות (נמטודות), הגורמים למחלות שורש ולנזקים כבדים ליבול החקלאי. בקרקע יש גם זרעים של עשבים שוטים המתחרים בגידולים. אחת השיטות הטובות ביותר להילחם בכל המזיקים האלה היא חיטוי הקרקע טרם זריעת היבול. השיטה הנפוצה ביותר לחיטוי הקרקע, אפילו כיום, היא השימוש בכימיקלים, אבל השיטה הזאת גורמת לזיהום סביבתי ניכר. למשל, החומר העיקרי ששימש לחיטוי קרקע עד 2005 היה מתיל-ברומיד (CH3Br), שהתברר שהוא גורם נזק לשכבת האוזון ולכן השימוש בו הופסק לגמרי ועד היום אין לו חלופות מספקות. חיסרון נוסף של החיטוי הכימי הוא שהוא פוגע גם במיקרואורגניזמים המועילים שבקרקע, שמדבירים בכוחות עצמם חלק ניכר מן הפתוגנים, ולכן יכול אף לגרום לפעמים לשגשוגם של פתוגנים מסוימים.
דרך חיטוי נוספת היא בעזרת קיטור, אך מדובר בשיטה יקרה ומסובכת המיועדת בעיקר לחלקות קטנות. אפשרות חדשנית יותר היא לפתח זנים עמידים למחלות מסוימות, או להשתמש בהדברה ביולוגית, אך על אף היתרונות הברורים של האסטרטגיות הגנטיות והביולוגיות, הפיתוח שלהן יקר ואִטי, וחסרונן העיקרי הוא שהן אינן משמשות פתרון כללי אלא מטפלות בצמח מסוים ובפתוגן מסוים.
קטן ותלמידיו פיתחו אפוא דרך שלישית לחטא את הקרקע ממזיקים ומזרעי עשבים, בעזרת השמש. הרעיון הראשוני היה של אביחי גרינברגר, מתלמידיו של קטן, ששם לב כי כשיריעות הפוליאתילן המשמשות לחימום ולהגנה על היבולים נשארות בשטח בטעות לאורך זמן, הקרקע מתחממת במידה ניכרת. תחילה סבר קטן שהשיטה לא תהיה יעילה, משום שחישובים ראשוניים שערך, שהסתמכו על הידע שהיה מצוי באותה עת, העלו שהחימום הסולרי יצליח לחמם את הקרקע לטמפרטורות הנדרשות רק לעומק של 10 ס”מ, ואילו חיטוי מוצלח צריך להשפיע על הקרקע עד לעומק של 40-50 ס”מ.
ואף על פי כן, קטן ערך בדיקות היתכנות והעלה שהשיטה אכן מצליחה לחטא את הקרקע עד לעומק הנדרש. כיצד קורה הדבר? מתברר שהחימום הסולרי לא זו בלבד שהוא מחמם את הקרקע אלא אף מעודד תהליכים ביולוגיים והתרבות של מיקרואורגניזמים מועילים, כלומר משלב למעשה הדברה בחום עם הדברה ביולוגית. הדבר מתאפשר משום שהחימום מתון. חימום סולרי כרוך בחיפוי קרקע לחה ביריעות פוליאתילן שקופות למשך חודש שלם, במהלכו הטמפרטורה של שכבת הקרקע העליונה עולה בהדרגה ב-5-10 מעלות. ככל שמעמיקים בקרקע נוצר מפל טמפרטורות המעודד התפתחות תהליכים ביולוגיים מועילים. הפעילות האִטית של החימום הסולרי היא גם אחד החסרונות המרכזיים של השיטה – משום שהיא כרוכה בהשבתת השדה למשך חודש.
מזרח תיכון חדש
מאפיין נוסף של החיטוי הסולרי הוא, כמובן, שהוא מתאים בעיקר לארצות חמות. הוא נפוץ בכל חלקי הארץ, בעיקר לגידולים אינטנסיביים כמו ירקות ופרחים, שלגביהם השיטה כלכלית. למשל, כל מגדלי הכלניות בארץ משתמשים בחיטוי סולרי. השיטה מתאימה ביותר, מן הסתם, גם לארצות ערב השכנות, ואכן אחת הארצות הראשונות שאימצה את השיטה וחקרה אותה הייתה מצרים. למעשה, קטן, שנולד בבגדד, היה הישראלי הראשון שהעביר, ב-1981, סמינר במכון המצרי המוביל למחקר חקלאי, המכון הלאומי לחקר החקלאות בגיזה. סמינר זה הביא לשיתוף פעולה פורה שנמשך 10 שנים. כיום השיטה נפוצה ברבות מארצות ערב, בייחוד בעיראק ובירדן, וכנסים בין-לאומיים בנושא חיטוי סולרי נערכו בירדן ובסוריה בחסות ארגון המזון והחקלאות של האו”ם (FAO).
המשך המחקר על חיטוי סולרי העלה תכונות חיוביות נוספות של השיטה. למשל, התברר שחיטוי סולרי של הקרקע מגדיל במידה ניכרת את כמות היבול, ולא רק בשל הדברת המזיקים. הגידול המואץ בקרקעות מחוטאות קשור גם לעידוד מיקרואורגניזמים מועילים, פירוק או נטרול חומרים אורגניים רעילים המצטברים בקרקע ושחרור מוגבר של חומרי מזון מינרליים.
אפשר לשלב את החיטוי עם שיטות הדברה נוספות להגברת היעילות. אפשרות אחת היא לשלב את החיטוי הסולרי עם קוטלי מזיקים במינון מופחת, כך שזיהום הסביבה קטן. לחלופין, אפשר לבצע הדברה משולבת בעזרת חיטוי סולרי וקומפוסט, המשמש גם להשבחת הקרקע וגם למניעת צמיחה של עשבים שוטים. עם זאת, יש פתוגנים ועשבים שוטים שאינם נקטלים על ידי החיטוי הסולרי, לכן, מסביר קטן, מומלץ להחליף מפעם לפעם את שיטת חיטוי הקרקע, כדי להימנע מטיפוח מזיקים מסוימים.
ניסוי בשטח: שדה גזר מוריק שעבר חיטוי סולרי ובו חלקה שלא עברה חיטוי (בקדמת התמונה מימין) ונפגעה בידי העשב הטפילי עַלֶקֶת.
שיטה להדברת השיטה
אחד הצמחים בישראל שזרעיו נפגעים בחיטוי הסולרי הוא הצמח הפולש שיטה כחלחלה. רבים מכירים את העצים האלה הנפוצים מאוד בצִדי הדרכים, שעל אף שמם (שניתן להם בשל הגוון הכחלחל של העלים), הם עמוסים פריחה צהובה באביב. הצמח הובא לארץ מאוסטרליה בתחילת המאה ה-20 למטרות ייעור ועצירת חולות נודדים. כיום, זהו הצמח הפולש האלים והבעייתי ביותר בישראל. אי אפשר להשמיד אותו בעזרת כריתה או שרֵפה, משום שלא רק שהוא מתחדש בקלות, אלא שזרעיו מותאמים לנביטה לאחר שרֵפות, כפי שהיה אפשר לראות בהרי יהודה לאחר השרֵפה הגדולה ב-1995. המלחמה בשיטה העמידה באמצעות חומרי הדברה יקרה ותגרום לזיהום סביבה בלתי סביר. למרבה המזל, מתברר שזרעי החיטה הכחלחלה רגישים לחיטוי סולרי, על אף שהם עמידים לחום. זאת, משום שהחיטוי הסולרי מוציא אותם ממצב תרדמה, והנבטים שצומחים רגישים לקטילה על ידי חום. השילוב של חיטוי סולרי לפגיעה בזרעים עם כריתה והדברה של הצמחים הבוגרים בשיטות אחרות משיג תוצאות טובות.
מחקרים עדכניים על חיטוי סולרי מתמקדים בכמה היבטים. אין הם עוסקים רק בהבנה טובה יותר של המנגנונים המופעלים בקרקע בעקבות החיטוי, אלא גם בבדיקת יעילות ההדברה בתנאים שונים ובפיתוח מודלים מתמטיים, שיחזו היטב את התחממות הקרקע בתנאים השונים. מחקרים אלו, שקטן שותף לחלקם, מעמידים את הבסיס לפיתוח חומרי פלסטיק מתוחכמים יותר לחיפוי הקרקע, שעליהם יהיה אפשר לרשום פטנטים.
מחקרים כאלו הוליכו לכך שבשנים האחרונות שיטת החיטוי הסולרי משמשת לחיטוי של מצעים שונים, ולא רק של קרקע חקלאית. למשל, ד”ר יעל הלמן מן המחלקה למחלות צמחים ומיקרוביולוגיה, בפקולטה לחקלאות של האוניברסיטה העברית, ופרופ’ אברהם גמליאל ממכון וולקני, חוקרים את השימוש בחיטוי סולרי לצורך חיטוי של מים מוּשבים, כלומר מי קולחים שעברו החדרה לאקוויפר והפקה מחדש. חיטוי סולרי משמש גם לחיטוי זבל אורגני מחיידקי אי קולי, ובמרוקו משתמשים בו לסניטציה של עמודי הדליה.
החיטוי הסולרי נעשה חלק בלתי נפרד מן החקלאות במקומות רבים ברחבי העולם, הוא נעשה לאחת משיטות היסוד בחקלאות בכלל ובחקלאות האורגנית בפרט, והשימושים בו גדלים ומתגוונים מדי שנה. אין ספק שבעולם רווי שיטות תעשייתיות שאינן בנות קיימא, השיטה שפיתחו פרופ’ קטן ותלמידיו חיונית לעתיד החקלאות.
