Um Efeito Venturi pode ajudar a curar nossas árvores

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Summary

Em comparação com os métodos baseados em buracos mais tradicionais, a maioria dos que exigem a árvore a ser perfurado, ferramentas com lâminas lenticulares transformar os conceitos básicos de endoterapia facilitando o fechamento da ferida e permitindo a absorção natural das soluções.

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

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Abstract

Em plantas lenhosas, seiva se move para cima através dos vasos devido a um gradiente decrescente de potencial de água do lençol freático para a folhagem. De acordo com esses fatores e suas dinâmicas, pequenas quantidades de líquidos seiva compatível (isto é, pesticidas) pode ser injetada no sistema xilema, atingindo seu alvo de dentro. Este método endotherapic, chamado "injecção tronco", ou "infusão tronco" (dependendo se o utilizador fornece uma pressão externa ou não), limita as substâncias químicas aplicadas apenas dentro da árvore de destino, tornando-o particularmente útil em situações urbanas. Os principais factores que limitam o uso mais alargado dos métodos tradicionais de perfuração estão relacionados com os efeitos secundários negativos de os buracos que devem ser perfurados em torno da circunferência do tronco, a fim de ter acesso aos vasos do xilema debaixo da casca.

A Universidade de Pádua (Itália), desenvolvido recentemente, um instrumento manual livre-broca com um pequeno, porlâmina forated que entra no tronco, separando as fibras lenhosas com o mínimo de atrito. Além disso, a lâmina em forma lenticular reduz seção transversal dos vasos, aumentando a velocidade de seiva e permitindo a absorção natural de um líquido up externo para as folhas, quando a taxa de transpiração é substancial. Portas parcialmente fechar logo após a remoção da lâmina, devido à elasticidade natural e turgescência dos tecidos de plantas, e a actividade cambial completa o processo de cura em poucas semanas.

Introduction

Nos últimos tempos, tronco endoterapia substituiu progressivamente os métodos tradicionais de pulverização aérea em plantas lenhosas 1-6, mas esta não é uma idéia recente. No século 15 Leonardo Da Vinci descreveu em detalhes como ele foi capaz de intoxicar maçãs através da injeção de solução de arsênico no tronco de uma árvore de maçã através de buracos profundos feitos com uma verruma 7. Pouco mudou desde então: produtos químicos facilmente disponíveis na natureza têm sido gradualmente substituídos por ingredientes ativos sintéticos mais eficientes (inseticidas, fungicidas, bactericidas, fertilizantes, reguladores de crescimento de plantas e dessecantes). Injeções de pressão atmosférica evoluíram para alta pressão, e gimlets impulsionado mão foram substituídas por modernas baterias brocas 8-10. Infelizmente, mesmo a broca mais afiada mordeu lágrimas e superaquece o tecido cambial responsável pelo fechamento do buraco. Consequentemente, fechamento da ferida é atrasada e grandes seções de tecidos lenhosos adjacentes perder a sua diversãoctionality ("madeira descolorida") a partir do local da injecção a vários metros acima e abaixo de 11. Além disso, os buracos desconectado pode facilmente ser colonizada por bactérias e fungos atraídos pela seiva sangramento e que levam a decadência interna de longo prazo, com a conseqüente perda de força e estabilidade madeira 12,13.

Percebendo que 1) um grupo de fibras longitudinais separa de acordo com uma geometria lenticular lenticular (Figura 1a), e 2) os movimentos da seiva em vasos cumprir o princípio de Bernoulli em dinâmica de fluidos, em 2011, a Universidade de Pádua desenhou um novo 14 sem broca endotherapic instrumento com uma lâmina essencial lenticular, lenticular e oco que entra na madeira que separa suas fibras. Desta maneira, os navios xilemático interiores são atingidos com o mínimo de atrito (Figura 1b), e a redução temporária da sua secção aumenta a velocidade de seiva, acelerar a absorção natural de um líquido externo(Figura 1c, Vídeo 1) 15,16.

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Protocol

  1. Realizar tratamento de preferencia entre brotação e final do verão, em dias ensolarados e arejados, de acordo com regras gerais em árvore endoterapia 17.
  2. Use luvas, óculos de proteção e qualquer outro dispositivo de segurança de acordo com a regulamentação em vigor.
  3. Familiarize-se com o instrumento, desmontar e remontar ele. Os seus componentes principais são apresentados na Figura 2.
  4. Familiarize-se com o método, descrito nas etapas a seguir e em Video 2. Comece a praticar a técnica de infusão com água em uma árvore não-podadas com casca lisa, copa totalmente desenvolvido e folhas muito grandes (ou seja, Platanus spp., Quercus spp.).
  5. Utilize apenas líquidos tóxicos (inseticidas, fungicidas, herbicidas dessecantes, etc) autorizadas para injeção de árvore de acordo com as regras locais ou nacionais, e diluído de acordo com as informações do produtor (ver rótulo).
  6. Meça a circunferência (IRC = diam x 3,14) da árvore em breast altura e calcular a quantidade de solução de acordo com a informação técnica fornecida pelo produtor do líquido (ou seja, se é cfr 190 centímetros ea dosagem é de 0,7 ml / cm, uma quantidade total de 133 ml de líquido diluído será injetado).
  7. Calcule o número de portas a ser feita de acordo com o diâmetro (diam) ou circunferência (IRC) à altura do peito, que prevê um port/25-30 cm crf e arredondando o resultado para a unidade seguinte (ou seja, 190 centímetros crf = 6,3 = 7 portos).
  8. Recalcular a distância entre as portas de acordo com o número final de portas (ou seja, 190 cm / 7 portas = 27 cm)
  9. Calcule o volume final de líquido / porta (ou seja, 133 cc no total / 7 Portas = 19 ml / porta).
  10. Ao utilizar cápsulas pré-cheias, calcular o número de portas de acordo com as instruções do fabricante.
  11. Escolha locais de inserção eqüidistantes (ou seja, 7) ao longo da circunferência nos primeiros 150 cm do solo, preferindo levemente convexa, smooª locais acima flares raiz.
  12. Evite qualquer parte com anomalias capazes de interferir com a dinâmica de seiva, acima ou abaixo do local de inserção (ou seja, nós, deterioração da madeira, cortes de poda).
  13. Se necessário, superficialmente suavizar a casca com uma faca para permitir que a junta externa para fazer uma vedação perfeita com a casca. Se o site é muito áspero ou muito curvo, mover alguns centímetros para o lado.
  14. Escolha uma lâmina com um comprimento compatível com espessura de casca e diâmetro da árvore e aperte-o para o corpo. Em folhosas, pelo menos, 2 cm devem entrar nos tecidos lenhosos, em coníferas, palmeiras, pás mais longas são preferíveis para superar os vasos de resina ou por causa da anatomia monocotyledonae, respectivamente.
  15. Encher uma seringa descartável farmacêutica (solução mais barato e mais eficaz) de um volume adequado com a solução necessária para uma única inserção (isto é, 17,14 ml), mantendo-se o êmbolo para, pelo menos, 3 cm de profundidade (isto é, uma seringa de 20 ml).
  16. Como um alternativas da seringa, usar qualquer recipiente para injectáveis ​​de árvores (ou seja, sacos de gotejamento, seringas reutilizáveis, cápsulas pré-cheias, tanques externos) Montagem com o furo cônico (fêmea padrão agulha hipodérmica) ou o fio de 1/8 ", localizado no braço do instrumento .
  17. Segure o corpo firmemente com uma mão, direcionando a lâmina para o centro da árvore. O fio da lâmina deve ser dirigido paralelamente às fibras (ou seja, verticalmente).
  18. Com a outra mão atacar o martelo deslizar sobre o corpo até que a junta de látex externo é completamente espremido.
  19. Insira a seringa na abertura cônica e suavemente tirar o êmbolo: ar que entrou no instrumento durante a percussão fluirá através do líquido. A resistência do êmbolo indica a inserção perfeita da lâmina. Nota: com diferentes acoplamentos ar não pode ser retirado eo tratamento será mais lento.
  20. Espere para a absorção total.
  21. Se é infusão rápida (ou seja, 10 ml / 1 min), a dimise o número total de portas encher o recipiente antes de ele está vazio e, em seguida, recalcular o número de portas. Nota: para assegurar uma boa distribuição do líquido para a copa, pelo menos, uma porta / 40 cm ao longo do perímetro é sugerido.
  22. Se infusão leva demasiado tempo (mais do que 1 ml / min, ou seja, nos dias nublados ou em coníferas, palmeiras) passará para o modo de injecção de luz, re-inserir o êmbolo e a aplicação de uma pressão de baixo com o polegar, ou ligar a ferramenta para uma pressurizada tanque (cerca de 1,5 bar; Figuras 3a e b).
  23. Se a injeção não acontecer, adiar o tratamento até que prevalecem as condições fisiológicas e climáticas adequadas.
  24. Quando o recipiente está vazio, aguardar o líquido remanescente para sair da lâmina (8-10 segundos), remover a seringa e extrair a lâmina pela remoção do martelo na direcção oposta.
  25. Mover para a próxima porta.
  26. Use uma cera inerte ou goma se a proteção da ferida é desejável ou obrigatório. Nãote: poda ou enxertia gengivas que contenham pesticidas pode ser fitotóxico para o câmbio, retardando o fechamento da ferida.
  27. No caso de plantas que sofrem de doenças transmissíveis, desinfectar tanto da lâmina e do corpo após o tratamento. Onde localmente aceitável, use álcool ou peróxido de hidrogênio. Em caso de desinfecção de calor, remover o externo e duas juntas de borracha internos e tratá-los separadamente, ou substituí-los.

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Representative Results

Devido à sua pequena dimensão e forma original, a lâmina lenticular não remove cambial e Woody tecidos, e quando em comparação com os furos de perfuração tradicional, a ferida é visivelmente menor (Figura 4a). Normalmente, as extremidades do furo são lentamente compartimentado por tecidos cambiais (Figura 4B1), muitas vezes por causa do sobreaquecimento durante a perfuração. Por outro lado, após o tratamento da mesma árvore com uma lâmina lenticular, as fibras lenhosas reverter para a sua forma anterior, o câmbio e começa a produzir tecidos meristemáticos em poucos dias. Principalmente em folhosas, isso é visível depois de retirar a casca (Figuras 4b2 e c). Normalmente, depois de alguns meses, a ferida é perfeitamente curado, com uma pequena quantidade de madeira descolorida subjacente (Figura 5), permitindo a tratamentos adicionais, se a árvore não é utilizado para a madeira de alta qualidade.

Devido à sua forma, a lâmina produz um "ef Venturifect ". Este fenômeno físico ocorre quando a velocidade do fluido no interior de um duto é substancial (Vídeo 1), e em uma árvore as principais variáveis ​​que afetam a velocidade de seiva estão associados com a transpiração foliar. acordo com nossos resultados preliminares, as infusões são mais rápidos em espécies folhosas com anular ou diminuir a porosidade da madeira, e quando o líquido é aplicado em superfícies convexas ou apartamento perto da base ou em flares raiz (Video 2; Figura 6). As condições ambientais são melhor desempenho durante o dia, com umidade do solo cerca de 60% e ligeira brisa (Figura 7). Em condições normais, por exemplo, um avião Londres (Platanus acerifolia) são capazes de absorver espontaneamente 10 ml da abamectine insecticida em menos de 1 min, e, em condições ideais de cerca de 1 L em 10 min 18.

Quando a velocidade seiva é muito baixo (condições ambientais, espécies sub-ótimas de árvores com intrínsecaseiva ly lenta, como as coníferas e as palmas das mãos), a adoção pode ser suavemente forçada, aplicando uma leve pressão de fora (injeção).

Como regra geral, em endoterapia árvore, localizada infusão de líquidos ao longo do tronco não garantem rápida translocação para as folhas. Figura 8 relatórios a água para cima ter tempo para as folhas em Pedunculate carvalho (Quercus robur), demonstrando que, sem nenhuma pressão externa aplicada, precisa de pelo menos 6 horas para alcançar folhas, e que os tempos de absorção pode ser duplicada usando ingredientes ativos, embora formulado para endoterapia. No entanto, a velocidade e não o método de entrega é o factor limitante: A Figura 9 demonstra que se-ter para as folhas, por meio de infusão também acontece em palmeiras, caracterizado por seiva dinâmica muito lentas. Neste caso, leva-se ca. 24 horas, enquanto que o mesmo resultado é alcançado através de furos em ca. De 3 horas, a aplicação de uma pressão de 50 psi.

Wide, testes baseados estatisticamente sobre a eficácia dos produtos químicos injetados contra pragas individuais não foram realizados, sendo relacionada a muitas variáveis ​​(por exemplo, espécies de árvores, estado fisiológico, grau de infestação, ingredientes ativos e formulações), mas testes preliminares usando abamectine 6% para controlar pulgões em Prunus spp. e Cedrus libani, Cameraria ohridella em Aesculus hyppocastanum e Thaumetopoea pityocampa tanto Cedrus spp. e Pinus spp., deram resultados positivos 19.

Figura 1
Figura 1. Vantagens de lâminas lenticulares. Ao introduzir um objecto de qualquer forma a um grupo de fibras, que se separam de acordo com uma geometria biconvexos lenticular (a). Diferentemente de agulhas existentes, uma lâmina lenticular separar s as fibras com atrito mínimo e danos (b). A forma de lâmina provoca uma redução temporária da seção transversal dos vasos, produzindo um "efeito Venturi": a pressão diminui seiva e sua velocidade aumenta. Quando a velocidade natural de seiva é substancial, líquidos de uma fonte externa são passivamente absorvidos pela árvore (c). Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 2
Figura 2. Componentes. O instrumento é totalmente manual e tem lâminas substituíveis de comprimentos diferentes, um corpo de ligação com o recipiente de líquido, e um martelo para a inserção deslizante axial e extracções para o mínimo de danos para a árvore (figura modificado a partir de 16)./ Files/ftp_upload/51199/51199fig2highres.jpg "target =" _blank "> Clique aqui para ver imagem ampliada.

Figura 3
Figura 3. Pressão injeções de baixa pressão. Thumb geralmente é suficiente para transformar a partir de infusão para injeção quando a velocidade seiva natural é muito lento (a). Várias conexões para tanques pressurizados acelerar o tratamento (b). Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 4
Figura 4. Vezes encerramento. Comparação entre um tradicional 4 milímetros furo de diâmetro e lâmina ferida antes do tratamento (uma Pubescens bétula). A remoção da casca de 4 semanas após o tratamento, o bordo do orifício é menor, mas visivelmente necróticas (b1), enquanto que a lâmina maior, mas menos ferida traumática, é perfeitamente fechado por tecidos meristemáticos (b2; dois tratamentos diametralmente opostas na mesma Populus nigra) . Fechamento completa após 1 mês (c, Aesculus hyppocastanum). Todos os tratamentos no inchamento das gemas com abamectine 6%; barra: 5 milímetros. Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 5
Figura 5. Madeira descolorida Doze meses de tratamento, a extensão da madeira descolorida (a, Populus nigra, bar:. 5 mm; b, Betula pendula; Potassium fosfatos 25%). Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 6
Figura 6. Tempos de injeção mudam com a posição de injeção e porosidade da madeira. Acordo com os resultados preliminares, as infusões mais rápidas acontece em espécies folhosas saudáveis ​​com anular ou diminuir a porosidade da madeira, em superfícies convexas ou apartamento perto da base ou em flares raiz (min/10 ml de abamectine 0,1%, umidade do solo de 60%, vento 4 nós, folhas completamente desenvolvidas). Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 7 Figura 7. As variáveis ​​ambientais afetam o up-take velocidade. Acordo com os resultados preliminares, as variáveis ​​de melhor desempenho são o dia, a umidade do solo perto de 60% ​​e vento fraco (minutos para absorção 10 ml de abamectine 0,1%, 0 psi, folhas completamente desenvolvidas). Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 8
Figura 8. Up-take vezes para folhas. Usando safranina vermelho como um marcador, líquidos infundidos em Pedunculate carvalho (Quercus robur) leva muito diferentes épocas para ser detectado em pecíolos de folhas, de acordo com a pressão aplicada e os recursos líquidos ativos (hr/10 ml de líquido, umidade do solo de 60%, vento 4 nós, folhas completamente desenvolvidas, Abam = abamectine, TBZ = tiabendazol, H 3 PO 3 = pote phosphytes assium,. todos os produtos comercialmente formulados para injeção tronco) Clique aqui para ver a imagem ampliada .

Figura 9
Figura 9. Up-take vezes em palmas. Palmeiras são conhecidos por sua velocidade seiva muito lento. As duas fotos mostram a presença de inseticida coradas em pecíolos (a) e folhas (b) ca. 24 horas de infusão (Trachycarpus fortunei, abamectine 0,1% e safranina, 0 psi; bar: 5 mm). Clique aqui para ver a imagem ampliada .


Video 1.1.wmv "target =" _blank "> Clique aqui para ver filme 1 A." Efeito Venturi "Acção 1:. Uma vez que reduziu a área de corte, quando a velocidade da água é substancial desse fenômeno físico ocorre Acção 2:. Acordo com a seiva natural, velocidade, o mesmo efeito acontece com uma lâmina lenticular reduzindo temporariamente a seção do navio (velocidade de até 8x de vídeo; Cerejeira, Prunus cerasifera; fosfato de potássio 25%).


. Vídeo 2 Clique aqui para ver filme 2. Infusion absorção natural em Cerejeira (Prunus cerasifera; fosfato de potássio 25%)..

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Discussion

Apesar das vantagens ambientais reconhecidos de endoterapia árvore, até agora o principal fator limitante uma maior divulgação deste método tem sido relacionada com os efeitos colaterais negativos dos furos utilizados nos métodos tradicionais de pressão (o fechamento da ferida ou seja, atraso, infecções parasitárias através o furo, a produção de madeira inactivo descolorido).

Em contraste com outros métodos, previa a descrita para trabalhar de acordo com a fisiologia de acolhimento, considerando a taxa de entrega como de menor importância para o sucesso do tratamento.

Do ponto de vista de um operador profissional, esta é uma limitação da técnica. Na verdade, com os métodos baseados na pressão externa, os tempos de entrega são previsíveis também em condições óptimas sub, e o número de plantas a serem tratadas por dia pode ser facilmente prevista. Com a técnica descrita, em vez disso, a captação de velocidade está diretamente relacionada com o volume de água Simultaneously dispersos através de transpiração foliar, e em ótimas condições sub pode ser mais lento do que o desejado. Neste caso, a absorção pode ser estimulada através da aplicação de uma pressão externa suavemente baixa, não superior a 1,5 bar. De acordo com a abordagem do projecto, à espera de melhores condições é a escolha sugerida quando a transpiração foliar não é o ideal.

Um ponto crítico diz respeito à distribuição de líquidos dentro de plantas lenhosas. De fato, enquanto uma enorme quantidade de dados científicos disponíveis sobre as injeções de pressão, pouco se sabe sobre a dinâmica que conduz à melhor circulação de produtos químicos em toda a árvore, quando aplicado por meio de infusão. Inquéritos em curso na Universidade de Padova fortalecer a hipótese de que, de acordo com a formulação, espécies de árvores e localização da porta, pequenas alterações no pH do líquido pode acelerar significativamente a absorção natural.

De acordo com as novas tendências da moderna 11,17,20 arboricultura, este paper sugere uma forma diferente de distribuir pesticidas e outros líquidos compatíveis seiva em árvores. Este método é uma opção adequada quando os efeitos secundários do método de entrega é mais importante do que a produtividade diária do operador. Instrumentos de lâmina lenticular, permitindo que árvores para absorver líquidos de acordo com seu estado fisiológico, representam um novo passo em frente no desenvolvimento de tratamentos endotherapic menos invasivos.

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Disclosures

Referências de patente do aparelho descrito são PD2011A000245, EP2012/063680, a OMPI WO/2013/010909.

Acknowledgments

O autor agradece o Escritório de Patentes da Universidade de Pádua, o Departamento TeSAF e Vitzani srl por seu apoio técnico e financeiro que permitiu o desenvolvimento do instrumento, Dr. Jonathan Cocking (Reino Unido), por sua cooperação amável e revisão linguística, o Município de Ponte San Nicolò PD para generosa hospitalidade durante a gravação de vídeo, e os revisores anônimos por suas sugestões detalhadas, proposital.

Materials

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

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