ベンチュリ効果は、私たちの木を治す助けることができる

Environment

Your institution must subscribe to JoVE's Environment section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Summary

木が掘削されている必要がありそのほとんどは、より伝統的なホールベースの​​方法と比較すると、レンチキュラーブレードとツールがendotherapyの基本は、創傷の閉鎖を容易にし、解決策の自然な取り込みを可能にする変換。

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Montecchio, L. A Venturi Effect Can Help Cure Our Trees. J. Vis. Exp. (80), e51199, doi:10.3791/51199 (2013).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

木本植物では、木部樹液は、葉への地下水からの水ポテンシャルの減少勾配に血管を通って上方に移動します。これらの因子およびそれらの力学によれば、樹液互換少量の液体( すなわち、殺虫剤)は、内側から、それらの標的に到達し、木部系に注入することができる。 「トランク注入」または「トランク注入」(ユーザが外圧を供給するか否かに応じて)と呼ばれるこのendotherapic方法は、それによって都市の状況では、特に有用なもののみターゲットツリー内で適用化学物質を閉じ込める。従来の掘削方法のより広い使用を制限する主な要因は、樹皮、木部の下の血管へのアクセスを得るために、胴周囲に穿孔されなければならない穴の負の副作用に関連している。

パドヴァ大学(イタリア)は、最近、小さなごとにマニュアル、ドリルのない測定器を開発しました最小限の摩擦で木質繊維を分離することにより、トランクに入りforatedブレード。また、レンチキュラー状の羽根は蒸散速度が充実している船舶の断面は、SAPの速度を増加し、葉の外部の液体までの自然な取り込みを可能にし、削減します。すぐに起因する植物組織の自然な弾力性と腫れ、ブレードを除去した後に部分的に閉じるポート、および形成層活動は数週間で治癒プロセスを完了します。

Introduction

最近では、トランクendotherapyは徐々木本植物1-6の伝統的なエアスプレー法に取って代わっているが、これは、最近の考えではありません。 15 世紀にレオナルド·ダ·ヴィンチは、彼がキリ7で作られた深い穴にリンゴの木の幹にヒ素溶液を注入してリンゴを酔わせることができたかを詳細に記述。少ししてから変更されている:自然の中で簡単に利用できる化学物質が徐々に、より効率的な合成の活性成分(殺虫剤、殺菌剤、殺菌剤、肥料、植物成長調節および乾燥剤)に置き換えられました。高圧へと進化気圧注射、手主導のgimletsは、現代のバッテリードリル8月10日に置き換えられました。残念ながら、最も鋭いドリルビット涙と穴の閉鎖を担当する形成層組織を過熱。その結果、創傷閉鎖が遅れ、隣接する木質組織の大部分は彼らの楽しみを失うされているctionality 11の上下に数フィートに注射部位から(「変色木」)。さらに、プラグを抜か穴が簡単に出血SAPによって引き寄せられ、木の強度と安定性12,13の結果的な損失で、長期的な内部崩壊につながる細菌や真菌がコロニーを形成することができます。

実現その1)縦の繊維グループは、レンチキュラー両凸ジオメトリ( 図1a)に応じて分離して、2)血管への樹液の動きは、流体力学にベルヌーイの定理を果たし、2011年にパドヴァ大学は、新しい14のドリルフリーendotherapicをデザインその繊維を分離する木材に入る必要不可欠レンチキュラー、両凸レンズと中空ブレード楽器。このようにして、内側xylematic容器は、最小限の摩擦( 図1b)で到達され、その部分の一時的な低下は、外部の液体の自然な取り込みを促進する、樹液速度を増加させる( 図1c、ビデオ1)15,16。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

  1. ツリーendotherapy 17の一般的なルールに従って、晴れたさわやかな日であり、好ましくは芽のブレークと夏の終わりの間で治療を行う。
  2. 力の規制に従って手袋、保護メガネや他の安全装置を着用してください。
  3. それを分解し、再組み立て、楽器に慣れる。その主な構成要素を図2に報告する
  4. 次の手順でとビデオ2に記載の方法に精通して取得します。滑らかな樹皮、完全に開発キャノピーと非常に広い葉( すなわちプラタナス属コナラ属)で、未剪定木に水を使用して注入技術を練習を開始。
  5. 有毒な液体(殺虫剤、殺菌剤、乾燥剤など )のみを使用して、地域または国の規則に従ってツリー注入のために認可され、(ラベルを参照)生産者情報に応じて希釈した。
  6. Bの木の周り(CRF =直径X 3.14)を測定reast高さと(CFR 190センチと投与量は0.7ミリリットル/ cmであるすなわち場合には、希釈された液体の133ミリリットルの総量が挿入されます)液体のプロデューサーが提供する技術的な情報に従って、溶液の量を計算する。
  7. 1 port/25-30センチCRFを想定し、胸高直径(直径)または周り(CRF)に応じてなされるべきポートの数を計算し、次のユニットに結果を丸める( すなわち 190センチメートルCRF = = 7 6.3ポート)。
  8. ポートの最終的な数に応じてポート間の距離を再計算( つまり 190センチメートル/ 7ポート= 27 CM)
  9. 液体/ポート(合計/ 7ポート= 19ミリリットル/ポート、 すなわち 133 CC)の最終体積を計算する。
  10. 予め充填されたカプセルを使用する場合は、製造元の説明書に従ってポートの数を計算する。
  11. 軽く凸、smooを好む、地上から最初の150センチ円周に沿って等間隔の挿入部位(IE 7)を選択します根フレア上記番目の位置。
  12. 挿入部位( すなわちノット、木材腐朽、剪定カット)の上または下、樹液のダイナミクスと干渉することが可能な異常を持つ任意の部分を避けてください。
  13. 必要に応じて、表面的に外部ガスケットは樹皮との完璧なシールを作ることができるようにナイフで皮を滑らか。サイトがあまりにもラフすぎたり湾曲している場合は、一方の側に数cm移動します。
  14. 樹皮の厚さと木の直径の両方に対応して長さのブレードを選択し、体にそれをねじ込みます。広葉樹では、少なくとも2つのCMは、木質組織を入力する必要があります。針葉樹やヤシの木に、長いブレードは、樹脂容器を克服することが好ましいため、または単子葉解剖の、それぞれ。
  15. つまり、20ミリリットルの注射器)の深さ3cm以上のためにプランジャーを保ち、単一の挿入( すなわち 17.14ミリリットル)に必要な溶液を用いて適切な容量の使い捨て医薬品注射器(最も安価で効果的な解決策を)埋める。
  16. ALTERなど注射器へのネイティブ、円錐孔(メス皮下注射針の規格)またはツールの腕に位置1/8 "スレッドにフィットツリー注射( すなわち点滴バッグ、再充填可能なシリンジ充填済みカプセル、外部タンク)のための任意のコンテナを使用する。
  17. 木の中心に刃を向け、手でしっかりと体を持ってください。ブレードのエッジは、繊維( すなわち垂直方向)に平行に向けなければなりません。
  18. 外部ラテックスガスケットが完全に絞られるまで、もう一方の手で本体にスライドハンマーを打つ。
  19. 円錐形の開口部に注射器を差し込んで、静かにプランジャーを引き出す:打楽器中に測定器に入った空気は液体を通って流れます。プランジ​​ャの抵抗は、ブレードの完全な挿入を示している。注:別のカップリングと空気が引き出すことができず、治療が遅くなります。
  20. 総摂取を待つ。
  21. 注入はdecreaに、( つまり、10ミリリットル/ 1分)迅速である場合SEは、ポートの合計数は、それが空になる前に、容器を再充填した後、ポートの数を再計算します。注:少なくとも1つのポート/円周に沿って40センチメートルが示唆され、キャノピーへの液体の良好な分布を確実にする。
  22. 注入は時間がかかりすぎる場合(以上1ミリリットル/分、すなわち曇りの日にか、針葉樹や手のひらでの)プランを再挿入し、親指で低い圧力をかけること、または加するツールを接続し、光注入モードに向けるタンク( 1.5バール、 図3a及びb)。
  23. 注入が起こらない場合は、適切な生理学的および気候条件が優先されるまで、治療を延期。
  24. 容器が空になると、残りの液体は、ブレード(8〜10秒)を終了し、注射器を取り外し、反対方向にハンマーを打つことによって、ブレードを抽出するために、待ちます。
  25. 次のポートに移動します。
  26. 傷の保護が望ましいか、または強制的であれば、不活性ワックスやガムを使用してください。いいえTE:殺虫剤を含んだガム剪定や移植すると、創傷閉鎖を遅く、形成層のための植物毒性することができます。
  27. 送信可能な疾患によって影響を受ける植物の場合では、治療後の刃と本体の両方を消毒。ここで、局所的に許容可能な、アルコールや過酸化水素を使用しています。熱消毒の場合には、外部と内部の2ゴムガスケットの両方を削除し、それらを別々に扱うか、またはそれらに置き換えてください。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

、その小さい寸法とユニークな形状に、レンチキュラー刃が形成層と木質組織を削除せず、伝統的なドリル穴と比較した場合、傷が( 図4a)目に見えて小さくなっている。通常、穴の縁は徐々にしばしば穿孔中過熱、形成層組織( 図4B1)によって区画されている。逆に、レンチキュラー刃で同じツリーを処理した後、木質繊維は、その前の形状に戻して、形成層は、数日後に分裂組織を生成するために開始されます。主に広葉樹では、これは樹皮( 図4B2およびc)を取り外した後に表示されている。通常、数ヶ月後、創傷は完全にツリーは、高品質の木材のために使用されていない場合、さらなる処理を可能にする、基礎となる木材変色し図5)少量の、癒される。

その形状のため、刃は「ベンチュリEFを生成ダクト内の流体の速度は、( ビデオ1)、およびSAP速度に影響する主な変数は、葉の蒸散に関連しているツリーに充実しているときfect "はこの物理現象が起きる。私たちの予備的な結果によると、注入は、広葉樹の種で迅速である環状の有無木材気孔率を減少させ、液体をベースに近い凸状または平らな表面やルートのフレア( ビデオ2、図6)に印加されたとき。最高性能の環境条件は、60%に近い土壌水分量で、日中であるそして微風(図7)。通常の状態では、例えば、ロンドンプレーン( プラタナスのacerifolia)が自然に1分未満では、10分間18中1のLの周りの理想的な条件で殺虫剤abamectineの10ミリリットルを取り込むことができます。

樹液速度は(次善の環境条件、intrinsicalと樹種が低すぎるとLY遅いSAPは、針葉樹やヤシの木)のように、アップテイクを静かに外からのいくつかのわずかな圧力(注入)を適用することによって強制することができます。

ツリーendotherapyの一般的なルールとして、体幹に沿って液体の局所的な注入は、葉への迅速な移行を保証するものではありません。 図8は、花柄のあるオーク( コナラオウシュウナラ )外圧が印加され、ことを実証し、水中の葉までのテイクの時間を報告します葉に到達するために少なくとも6時間を必要とし、endotherapy用に製剤が、その取り込み時間は、活性成分を使用して倍にすることができる。ただし、速度としない配送方法が制限要因である。図9のアップテイク注入により葉には非常に遅いSAPダイナミクスによって特徴づけられる、ヤシの木にも起こることを示している。この場合には、 約かかる。24時間後に、同じ結果が、約ドリル穴を介して到達される。3時間、50psiの圧力を加える。

WIDEは、単一の害虫に対して注入された化学物質の有効性に関する統計的に基づいたテストが行われていなかった多くの変数( つまり、樹種、生理学的状態、蔓延度、有効成分および製剤)に関連しているが、予備試験は、コントロールにabamectine 6%を使用したサクラ属にアブラムシ。そしてヒマラヤのlibani、トチノキのhyppocastanumCamerariaのohridella、両方のヒマラヤ属Thaumetopoeaのpityocampa。マツ属 、肯定的な結果に19を与えた。

図1
図1。レンチキュラーブレードの利点は、繊維のグループに任意の形状のオブジェクトを導入することにより、それらは、レンチキュラー両凸幾何学的形状の(a)に従って分離する。別々に既存の針から、別々のレンチキュラーブレード最小限の摩擦や損傷の繊維(B)。樹液圧力が減少し、その速度が上昇する:ブレード形状」とは、ベンチュリ効果」を生成する、船舶の断面の一時的な低下を引き起こす。樹液の自然な速度はかなりのものである場合には、外部からの液体は、受動的に、ツリー(C)に吸収される。 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください

図2
図2。コンポーネント。楽器は完全に手動で、異なる長さ、液体容器に接続するため、本体、軸挿入し、ツリーへの最小の損傷(16から変更図)のための抽出のためのスライディングハンマーの交換可能なブレードを持っています。/ files/ftp_upload/51199/51199fig2highres.jpg "ターゲット=" _blank ">拡大画像を表示するにはここをクリックしてください。

図3
図3。低圧注入。親指の圧力は、通常、天然の樹液速度(a)が遅すぎる場合に点滴注入からオンにするのに十分である。加圧タンクへの複数の接続が治療をスピードアップする(B)。 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください

図4
図4。治療前の伝統的な直径4mmのドリル穴とブレード傷の間閉鎖時間の比較(A カバノキのモウソウチク )。 4週間治療後樹皮の除去、穴の縁は小さいが著しく、壊死(B1)、大きな刃が、あまり外傷性創傷ながら、完全に分裂組織(B2、同じポプラ中2正反対の治療法)によって閉鎖されている。フル閉鎖後1ヶ月(C、 トチノキのhyppocastanum)。 abamectine 6%と芽の破断すべての治療;バー:5ミリメートルで拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください

図5
図5。変色木材治療、変色木材( ポプラ、バーの延長から12ヶ:5ミリメートル、B、 シダレカンバ ; potassium)は25%をリン酸塩である。 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください

図6
図6。注入時間は、注入位置と木の気孔率を変更してください。予備的な結果によると、最も迅速な注入は(基地があり、凸や平らな表面やルートのフレアでは、環状または減少木材気孔率と健全な広葉樹種でabamectineのmin/10ミリリットルが起こる0.1%、土壌湿度60%、風4ノット、完全に開発された葉)。 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください

図7 図7。環境変数は、スピードアップテイクに影響します。予備的な結果によると、最高のパフォーマンス変数は、日中、60%に近い土壌湿度、弱風(abamectine 0.1%、0 PSI、十分に発達した葉の10ミリリットルを取り込み分)です。 こちらをクリック拡大画像を表示します

図8
図8。アップ取る葉回。マーカーとして赤いサフラニンを使用して、花柄のあるオーク( コナラオウシュウナラ )に注入された液体は圧力に応じて、葉の葉柄に検出することが大幅に異なる時間がかかるが適用され、活性液体の特徴(液体のhr/10ミリリットル、土壌湿度60%、風4ノット、完全に開発された葉、ABAM = abamectine、TBZ =チアベンダゾール、H 3 PO 3 =ポット assiumのphosphytes;市販のトランク注射用に処方するすべての製 ​​品) 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください

図9
図9。手のひらに時間がかかりアップ。ヤシの木は、その非常に遅い樹液速度で知られています。二つの絵は、(a)および葉(b)は 、約葉柄で染色した殺虫剤の存在を示す。注入から24時間後( シュロ 、0.1%abamectineとサフラニン、0 PSI;バー:5ミリメートル)。 拡大画像を表示するには、ここをクリックしてください


ビデオ1。1.wmv "ターゲット=" _blank ">ムービー1を見るにはここをクリックしてください。「ベンチュリ効果」アクション1:水の速度はかなりのものであるときに一度断面積を減少させ、この物理現象が起きるアクション2:自然SAPによると速度は、同じ効果が一時的に船舶のセクション(;桜、 サクラ属cerasifera、リン酸カリウム25パーセントビデオスピードアップ8X)を低減レンチキュラーブレードで発生します。


ビデオ2 作品2を見るにはここをクリックしてください。インフュージョン桜( サクラ属cerasifera、リン酸カリウム25%)の自然の取り込み

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

を通じてこれまで、このメソッドのより広い普及を制限する主な要因は、伝統的な圧力の方法で使用されるドリル穴の負の副作用と関係している木のendotherapyの認知環境上の利点( すなわち遅れ創傷閉鎖、寄生虫感染にもかかわらず、穴、非アクティブな変色木材の製造)。

他の方法とは対照的に、記載されたものは、治療の成功のためにあまり重要のような送達速度を考慮すると、宿主の生理機能に準拠して動作するように想定された。

専門のオペレータの観点から、これは技術の限界である。実際には、外部からの圧力に基づく方法と、配信時間は、サブ最適条件においても予測可能であり、一日あたり処理されるべき植物の数を容易に計画することができる。記載された技術では、代わりに、取り込み速度は、水simultanの容積に直接関係するeously葉の蒸散に分散し、サブ最適な条件では、所望のものより遅くなる可能性があります。この場合、取り込みは1.5バールを超えない、穏やかに低い外部圧力を適用することによって促すことができる。葉の蒸散が最適でないとき、プロジェクトのアプローチによれば、より良い条件を待っていることは示唆され選択です。

一つの重要な点は、木本植物の内部の液体分配に関するものである。科学的データの膨大な量が圧力注射で提供されていながら、実際には、ほとんど現在の注入によって適用されたときにツリー全体に化学物質の最高の循環につながるダイナミクスについて理解されている。パドヴァ大学で進行中の調査は、製剤、樹種やポートの位置に応じて、液体のpHのわずかな変化が大きく、自然の取り込みを加速することができ、仮説を強化する。

現代の樹木栽培の11,17,20の新しいトレンドによると、これはPAPERは木に殺虫剤やその他のSAP互換性の液体を分配する別の方法を示唆している。この方法は、配送方法の副作用は、操作者の毎日の生産性よりも重要である適切な選択肢である。レンチキュラー羽根付きの機器は、その生理的状態に応じて液体を吸収する木を可能にすることにより、低侵襲endotherapicトリートメントを開発する上で新たな一歩を表しています。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

記載され、機器の特許文献はPD2011A000245、EP2012/063680、WIPO WO/2013/010909です。

Acknowledgments

彼の種類の協力的、言語的改訂、ポンテの自治体への感謝パドヴァ大学の特許庁は、TeSAF部門とVitzaniは、機器の開発を可能にし、金融·技術支援のためにsrlの著者、ジョナサンコッキング(英国)サンニコロビデオ撮影中に一種のおもてなしのため、PD、および彼らの意図的な、詳細な提案のための匿名査読。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
BITE Vitzani srl, Perarolo di Cadore, Italy  

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kielbaso, J. J., Ed, Proc. of the Symposium on Systemic Chemical Treatments in Tree Culture. Michigan State University, MI. (1978).
  2. Miller, K. Symposium on Systemic Chemical Treatments in Tree Culture. Second, Michigan State University, MI. (1991).
  3. Chen, R. F., Wang, H. H., Wang, C. Y. Translocation and metabolism of injected glyphosate in lead tree (Leucaena leucocephala). Weed Science. 57, 229-234 (2009).
  4. Gentile, S., Valentino, D., Tamietti, G. Effectiveness of potassium phosphyte in the control of Chestnut ink disease. Acta Hort. 866, 417-424 (2010).
  5. Poltronieri, Y., Martinez, H. E. P., Cecon, P. R. Effect of zinc and its forms of supply on production and quality of coffee beans. J. Sci. Food Agric. 91, 2431-2436 (2011).
  6. Zuo, Y., Zhang, F. Soil and crop management strategies to prevent iron deficiency in crops. Plant and Soil. 339, 83-95 (2011).
  7. Da Vinci, L. Codex Atlanticus. 12-76 (1478-1519).
  8. Helton, A. W., Rohrbach, K. G. Translocation of twelve fungicidal compounds injected into trees of Prunus domestica. Phytopathology. 56, 933-939 (1966).
  9. Jones, T. W., Gregory, G. F. An apparatus for pressure injection of solutions into trees. USDA Forest Service Reserch Paper. 233, 1-9 (1971).
  10. Reil, W. O., Beutel, J. A. A pressure machine for injecting trees. Calif. Agric. 30, 4-5 (1976).
  11. Perry, T. O., Santamour, F. S., Stipes, R. J., Shear, T., Shigo, A. L. Exploring alternatives to tree injection. J. Arb. 17, 217-226 (1991).
  12. Shigo, A. L., Campana, R. J. Discolored and decayed wood associated with injection wounds in American elm. J. Arb. 3, 230-235 (1977).
  13. Neely, D. Wound closure rates on trees. J. Arb. 14, 250-254 (1988).
  14. Study on Structure of Needle Head and Seal Mechanism of Tree Trunk Injection. Shang, Q., Liao, K., Liu, H., Zhao, B. Proc. of 2011 International Conference on Transportation, Mechanical, and Electrical Engineering (TMEE), Changchun, China, (2011).
  15. BITE: a low impact tool for xylematic injections. Montecchio, L. Proc. of Towards Future-proof Crop Protection in Europe, Wageningen, NL, (2012).
  16. Antonini, E. BITE, un nuovo strumento per i trattamenti endoterapici agli alberi. Giardini e ambiente. 3, 70-73 (2013).
  17. Chaney, W. R. Anatomy and physiology related to chemical movement in trees. J. Arb. 12, 85-91 (1988).
  18. Cocking, J. Report on the 22nd AGM of the European Arboricultural Council. The ARB Magazine. 158, 27 (2012).
  19. Strazzabosco, L., Klaudatos, C. Separa non buca. Acer. 2, 33-37 (2013).
  20. Shigo, A. L. Modern Arboriculture. Shigo and Trees Associates. Snohomish, WA. (1991).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics