(57)【要約】【課題】人体、環境に安全で容易な士壌病害虫の制御方法【解決手段】３０Ｖ以下で種々の周期性を持つ交流電気を連続的、もしくは断続的に土壌に通電する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
３０Ｖ以下の交流電気を用いる土壌病害虫の制御方法及び装置。
【請求項２】
３０Ｖ以下の交流電気の断続通電による土壌病害虫の制御方法及び装置。
【請求項３】
直流電気を低周波交流電気に変換して３０Ｖ以下で通電する土壌病害虫の制御方法及び装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、農業もしくは園芸における土壌病害虫の制御法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作物の連作による土壌病害虫の防除は、地上部の病害虫に比べ困難である。多くの場合、強力な農薬を多量に使用して病害虫を殺滅する方法が採られている。
その他、大量の堆肥や有機質資材を投入して土壌中の生物間拮抗作用を利用して対応する方法や、寄生性が低い、もしくは病害虫に強い抵抗性品種を導入する方法が採用されている。また、大規模農業地帯では分類上全く異なった種類の作物を栽培する輪作によって対応している。
【０００３】
また、マツノザイセンチュウの防除に高周波、高電圧を松の樹幹に付加することも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在農耕地における土壌病害虫防除の主体は、クロルピクリン、臭化メチル、１，３−ジクロロプロペン、メチルイソチオシアネートなどの農薬である。しかし、これらの薬剤は何れも気化しやすく、強い刺激性を有しており、また大量に使用されるため地下水や大気を汚染する恐れがある。更に臭化メチルはオゾン層を破壊する物質として２００５年以降、世界の農耕地で使用が禁止される。
【０００５】
有機農業においてはこれらの農薬の代わりに１０アール当たり数トンの堆肥等の有機質素材を投下して土壌内の微生物を増加、多様化させることによって被害の回避を図っている。しかし、一方でこれらの大量有機質素材の投入は土壌塩類の濃度を上昇させ、地下水に肥料成分が溶出する等問題を生じている。その他、抵抗性品種の導入は、嗜好に対する優良形質が失われたり、抵抗性を打破する系統の微生物が発生したりして満足しうる病害虫の対抗手段になり得ていない。輪作は、栽培面積が狭小で、経済性を重視せざるを得ない集約農業においては利用することが困難である。
【０００６】
また、マツノザイセンチュウの防除に検討されている高周波、高電圧を付加する方法を一般農耕地に導入することは、コストはもとより安全性を確保する上からも難しい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
直接電気を利用して生物活動を制御する事例は、農業における加温機や照明による作物の生育促進、光による害虫の誘引などの一般的な方法がある。その他、次のようなことが知られている。例えば、化学と生物（２０００，Ｖｏｌ．３８，ＮＯ．８，５０３−５０７）には、電気刺激によって細胞機能の制御ができることが記されている。また、ネマトロジー（Ｎｅｍａｔｏｌｏｇｙ，２００１，Ｖｏｌ．３（１），３１−３４）には化学物質に接触した土壌線虫が一定の電位差パルスを発生することが記載されている。
【０００８】
本発明者による、平板寒天上のサツマイモネコブセンチュウへの交流電気５０Ｖ以下の付加は、行動や生存に影響を与えなかった。また、１００Ｖの電圧を付加した場合は、激しく痙攣して数分以内に全ての個体が死亡した、この死亡原因は発熱によるものと推測された。一方、直流を流した場合は、電極に用いた銅の溶出など系内のイオン分布に変化を生じ死亡個体の発生が認められた。
【０００９】
開放系の農耕地土壌に電気を用いる場合、そこに入る人間や動物に対する安全の確保や作物に対する影響を回避する必要がある。既存の報告から、直流電気ではやや許容度が高いとされるが、交流電気で生命に対して殆ど影響がないとされるのは、電圧３０Ｖ以下、電流０．０５Ａ以下である。また、３０Ｖ以上の土壌への電圧付加は発熱を起こし、土壌温度が３０℃を越える環境下の作物栽培においては高温障害を生じて使用出来ないことが明らかになった。一方、土壌に直流電気を連続的に通電した場合、電気化学反応により土壌中の水素イオン濃度等、物質濃度を不均一化して作物の生育を大きく阻害し利用できないことを見いだした。また、土壌病害虫の発生を抑制する他、電圧の付加によって作物の葉が濃緑化し肥料吸収量の増加が示唆された。
【００１０】
以上のような課題を回避し、同時に、土壌病害虫の発生を抑制する方法として、３０Ｖ以下の交流電気を連続的もしくは断続的に土壌に通電することで解決しうることを見いだした。また、電気化学反応によって土壌内の物質濃度を不均質化させる直流電気は、一定時間毎に電流の方向を逆転させる回路により低周波交流電気に変換して通電する方法を見いだした。
【００１１】
電源は配線されている交流電源を利用するのが最も簡単であるが、風力発電装置、太陽電池を用いることもできる。電圧は変圧器を用いることにより容易に変えることができる。断続電圧付加は、タイマーを使うことによって自由な断続時間が得られる。またサイリスタ等の電流をカットする器具を使うことによって極短時間の断続も可能である。電圧の付加は栽培の全期間に及ぶ必要はない。一般に土壌病害虫は作物の生育段階、気候、季節によって消長があり、費用削減のためにも適期の通電が望ましい。
【００１２】
直流を自由な周期を持つ交流に変換するには、タイマーを用いて電磁リレーを設定時間毎に開閉させ、リレーに組み込んだ直流回路の陽極と陰極を交互に入れ替えることによって得ることができる。電極材料としては腐食しにくい銅製やステンレススチール製の板、網、もしくはこれらの切削屑など螺旋状、毛状のもの、アルミニウムコーティングフィルムなど埋設が容易で表面積を大きくとることが可能なものが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき説明する。
【００１４】
【実施例１】シャーレ内電圧付加による線虫の行動
水道水１リッターに食塩５ｇ、及び寒天１２ｇを加熱溶解し、その約２０ｍｌを９ｃｍガラスシャーレに流して平板を作成した。このシャーレの中心部に約２０頭のサツマイモネコブセンチュウ（Ｍｅｌｏｉｄｏｇｙｎｅ  ｉｎｃｏｇｎｉｔａ）のＩＩ期幼虫を含む懸濁水２００マイクロリッターを滴下した。シャーレの両端に７ｃｍの距離をおいて平行になるように銅製電極を深さ０．７ｃｍ、幅１．５ｃｍ埋設させた。可変変圧器（山菱電気社製  Ｓ−１３０−１）、可変整流器（Ｓｋｙｎｉｅ社製  ＢＡ−１６３）、及びテスター（アロー電子工業社製ＥＴＵ−１０２Ａ）を用いて電圧を各レベルに調整して、交流電気、もしくは直流電気を流した。通電から５分間、顕微鏡を用いて線虫の行動を観察した。一部はその後の状態を継続観察した。その結果を表１に示す。
【００１５】
【表１】
2004187656.tif 000002
上表のように、交流の１００Ｖ電圧付加は寒天の発熱により全個体が死亡したが、５０Ｖ以下では致死的影響を与えなかった。また、直流の通電は走化性を示す結果が得られた。直流による線虫の致死効果は電気化学反応によるものと判断された。
【００１６】
【実施例２】電圧付加によるセンチュウ寄生度への影響
直径１８ｃｍの素焼鉢にサツマイモネコブセンチュウに汚染されたクロボク土壌（２４７±８０頭／２０ｇ土壌、３反復、ベルマン法）８５０ｍｌを詰め、１０ｃｍの距離をおいて平行になるように幅５ｃｍ長さ１０ｃｍの銅板を埋設した。電極間に３葉期のトマト苗（品種  タイニーティム）を５本定植して潅水した。１００Ｖ交流電源を変圧器（豊澄電源機器社製  Ｐ−４１０６及びＨＴ−１２０３）を用いて測定値７Ｖの連続、測定値１４Ｖの断続通電を行った。また、調光用サイリスタ（太洋電機産業社製  ＰＣ−３０）を調整して土壌に埋設した電極間電圧の測定値を１５Ｖに設定して通電した。交流１４Ｖの断続通電はタイマー（オムロン社製  Ｈ３ＣＲ）を変圧器の前に接続し、０．０５秒毎にオンオフして得た。１週間後に５００倍に希釈した液肥（ハイポネクスジャパン社製  微粉ハイポネクス）を散布した。４週間後にトマトを堀上げ、ネコブ寄生度、茎葉重、及びｐＨメータ（堀場製作所社製  Ｂ−２１１）を用いて土壌ｐＨを調査した。ネコブ寄生度は０（ネコブを認めない）から１，２，３，４（根系のほぼ７５％以上にネコブが認められる）の４段諧として、各段階は中間位を設けた。実験は無加温ハウス内で行った。実験期間中の平均温度は２７．６℃であった。結果の平均値を表２に示す。
【００１７】
【表２】
2004187656.tif 000003
以上のように交流電気の連続、もしくは断続付加はネコブ寄生度を低下させた。
使用電力量を等しくした７Ｖ連続と１４Ｖ断続間でネコブ寄生度に大きな差は認められなかった。サイリスタを用いた断続付加のネコブ寄生度はやや低い傾向を示した。一方、通電した全ての区で線虫対照区に比べて茎葉重の低下が認められ、高温時の電圧付加は作物に対して生育を阻害する可能性が示唆された。
【００１８】
【実施例３】電圧付加とセンチュウ寄生度及びトマト斑点病の抑制
直径１８ｃｍの素焼鉢にクロボク土壌８５０ｍｌを詰め、１０ｃｍの距離をおいて平行になるように幅５ｃｍ長さ１０ｃｍの銅板を埋設した。電極間に２葉期のトマト苗（品種  タイニーティム）を５本定植した。サツマイモネコブセンチュウのＩＩ期幼虫約１００００頭を含む懸濁液１０ｍｌを土壌表面に均一になるよう接種して潅水した。潅水直後の電極間の抵抗値は２５０Ωであった。可変変圧器と可変整流器を用いて、交流、直流をそれぞれ６Ｖに変換して通電した。交流はタイマーを用いて０．０５秒毎にオンオフして断続的に通電した。１週間後に５００倍に希釈した液肥（ハイポネクスジャパン社製  微粉ハイポネクス）を散布した。１週間経過前後からトマト斑点病の発症が全体に認められた。２週間後にトマト第１、第２本葉の斑点病発症葉数を調査した。発病葉数の調査後殺菌剤（マンゼブ水和剤）５００倍液を散布した。３週間後に土壌ｐＨを測定した。６週間後にトマトを堀上げてネコブ寄生度、茎葉重、卵嚢形成状況、電極の状態を調査した。ネコブ寄生度は０（ネコブを認めない）から１，２，３，４（根系のほぼ７５％以上にネコブが認められる）の４段階として、各段階は中間位を設けた。実験は無加温ハウス内で行った。実験期間中の平均温度は２３．３℃であった。結果の平均値を表３に示す。
【００１９】
【表３】
2004187656.tif 000004
以上のように６Ｖの断続交流電圧、もしくは直流電圧の付加は、トマト斑点病（Ｓｔｅｍｐｈｙｌｉｕｍ  ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｉ）の発症、及びサツマイモネコブセンチュウのトマト根への侵入を抑制した。同時に交流を付加した区はトマト葉の濃緑化現象が認められた。一方、直流の付加は殆どの株が枯死し、茎葉重も低下して通電によるトマトの生育阻害は顕著であった。原因はｐＨの変化によるものと推測された。また、卵嚢の形成阻害は認められず次世代に影響を与えないと判断された。
【００２０】
【実施例４】上限電圧の付加とセンチュウ寄生度
直径１８ｃｍの素焼鉢にサツマイモネコブセンチュウに汚染されたクロボク土壌（２１±６頭／２０ｇ土壌、３反復、ベルマン法）８５０ｍｌを詰め、１０ｃｍの距離をおいて平行になるように幅５ｃｍ長さ１０ｃｍの銅板を埋設した。電極間に４葉期のトマト苗（品種  タイニーティム）を５本定植して潅水した。１００Ｖ交流電源を変圧器（豊澄電源機器社製  ＨＴ−３００２）により３０Ｖに変換して断続通電した。また、調光用サイリスタを用い、電極間電圧の測定値を１５Ｖ、及び３０Ｖに設定して通電した。交流３０Ｖ断続通電はタイマーを変圧器の前に接続し、０．０５秒毎にオンオフした。１週間後に５００倍に希釈した液肥（ハイポネクスジャパン社製  微粉ハイポネクス）を散布した。定植直後の日中及び翌朝、通電による地温変化を測定した。７週間後にトマトを堀上げてネコブ寄生度、線虫密度、茎葉重を調査した。ネコブ寄生度は０（ネコブを認めない）から１，２，３，４（根系のほぼ７５％以上にネコブが認められる）の４段階として、各段階は中間位を設けた。実験は無加温ハウス内で行った。実験期間中の平均温度は２２．９℃であった。結果の平均値を表４に示す。
【００２１】
【表４】
2004187656.tif 000005
以上のように１５Ｖ以上の電圧を付加した場合、いずれも地温上昇が認められ、サイリスタの測定電圧値３０Ｖの場合は、地温が４０℃を越えて１日後にトマトが萎凋枯死したため最終調査までいたらなかった。３０Ｖ断続通電、及びサイリスタの測定電圧値１５Ｖ通電は約３℃の地温上昇が認められたが、トマトの生育に影響を与えなかった。いずれも通電によりネコブ寄生度、及び第二世代線虫密度を低下させた。しかし、サイリスタの１５Ｖ通電区はネコブ寄生度の低下にも関わらずトマト茎葉重の減少が認められた。
【００２２】
【実施例５】低周波交流付加とネコブ寄生度及びトマトの立ち枯れ率
直径１８ｃｍの素焼鉢にサツマイモネコブセンチュウに汚染されたクロボク土壌（６３±２１頭／２０ｇ土壌、３反復、ベルマン法）８５０ｍｌを詰め、１０ｃｍの距離をおいて平行になるように幅５ｃｍ長さ１０ｃｍの銅板を埋設した。電極間に３葉期のトマト苗（品種  タイニーティム）を５本定植し、サツマイモネコブセンチュウのＩＩ期幼虫約１５０００頭を接種して潅水した。１００Ｖ交流電源を可変変圧器と整流器（東洋計器社製  Ａ２０６４０ｊ）を用いて０．７Ｖの直流に変換した後、更に電磁リレー（オムロン社製  ＬＹ２）回路に組み込んで１時間、１日、１週間毎に陽極と陰極を交互に入れ替える低周波交流を調整して通電した。また、１週間交互０．０５秒断続通電は１週間ごとに陽極、陰極を入れ替えると同時にタイマーを変圧器の前に接続して０．０５秒毎にオンオフした。１週間交互１週間断続通電は１週間毎に通電を断続し、通電毎に陽極、陰極を入れ替えた。対照として０．７Ｖ直流の連続通電区を設けた。１週間後に５００倍に希釈した液肥（ハイポネクスジャパン社製  微粉ハイポネクス）を散布した。４週間後に本葉の数を調査した。立ち枯れ病による萎凋株は随時抜き取りネコブ寄生度を調査した。８週間後にトマトを堀上げてネコブ寄生度、茎葉重を調査した。また、試験紙（東洋濾紙社製  万能ｐＨ１−１１）でｐＨを測定した。ネコブ寄生度は０（ネコブを認めない）から１，２，３，４（根系のほぼ７５％以上にネコブが認められる）の４段階として、各段階の中間位を設けた。実験は加温ハウス内で行った。実験期間中の平均温度は１６．８℃であった。結果の平均値を表５に示す。
【００２３】
【表５】
2004187656.tif 000006
上表中、ネロブ寄生度に枯死株を含み、茎葉重に枯死株を含まない。
以上のように低電圧の直流を長い周期を有する交流に変換することによって直流を連続通電した場合に発生する作物の生育阻害作用を防止することが可能になった。同時に、立ち枯れ病の発生やネコブ寄生度を低下させることが認められた。また、サツマイモネコブセンチュウ密度が高く、かつ栽培温度が低い本条件下においては、全ての個体でリン酸欠乏症状である茎葉の赤紫色化が認められた。
【００２４】
【発明の効果】
人体、作物に安全な３０Ｖ以下で種々の周期性を持った交流電気を土壌に連続的、もしくは断続的に通電することによって土壌病害虫の被害を抑制する。