Un Efecto Venturi puede ayudar a curar nuestros árboles

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Summary

En comparación con los métodos basados ​​en los agujeros más tradicionales, la mayoría de los cuales requieren el árbol a ser perforado, herramientas con cuchillas lenticulares transforman los conceptos básicos de endoterapia facilitar el cierre de la herida y permitir la absorción natural de las soluciones.

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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

En las plantas leñosas, la savia del xilema se mueve hacia arriba a través de los vasos debido a un gradiente decreciente de potencial hídrico de las aguas subterráneas en el follaje. De acuerdo con estos factores y su dinámica, pequeñas cantidades de líquidos compatibles con SAP (es decir, pesticidas) pueden ser inyectados en el sistema de xilema, de llegar a su objetivo desde el interior. Este método endotherapic, llamado "inyección en el tronco" o "infusión tronco" (dependiendo de si el usuario proporciona una presión externa o no), limita los productos químicos aplicados sólo dentro del árbol de destino, haciendo por ello particularmente útil en situaciones urbanas. Los principales factores que limitan el uso más amplio de los métodos de perforación tradicionales están relacionados con efectos secundarios negativos de los agujeros que deben ser perforados alrededor de la circunferencia del tronco con el fin de obtener acceso a los vasos del xilema debajo de la corteza.

La Universidad de Padova (Italia) ha desarrollado recientemente un instrumento sin taladro manual con una pequeña, porla cuchilla perforada que entra en el tronco mediante la separación de las fibras leñosas con una fricción mínima. Además, la hoja con forma lenticular reduce la sección transversal de los buques, lo que aumenta la velocidad de la savia y permitiendo la captación natural de un líquido externo hasta las hojas, cuando la tasa de transpiración es sustancial. Puertos parcialmente cerrar pronto después de la eliminación de la hoja debido a la elasticidad natural y turgencia de los tejidos de la planta, y la actividad cambial completa el proceso de curación en pocas semanas.

Introduction

En los últimos tiempos, endoterapia tronco ha reemplazado progresivamente métodos tradicionales de pulverización con aire en plantas leñosas 1-6, pero esto no es una idea reciente. En el siglo 15 th Leonardo Da Vinci se describe en detalle la forma en que fue capaz de intoxicar a las manzanas mediante la inyección de una solución de arsénico en el tronco de un manzano a través de agujeros profundos hechos con una barrena 7. Poco ha cambiado desde entonces: los productos químicos fácilmente disponibles en la naturaleza han sido reemplazados gradualmente con ingredientes activos sintéticos más eficientes (insecticidas, fungicidas, bactericidas, fertilizantes, reguladores del crecimiento de las plantas y los desecantes). Inyecciones presión atmosférica evolucionado en alta presión y barrenas impulsada mano han sido sustituidos por los taladros de batería modernos 8-10. Por desgracia, incluso el taladro mordió aguda lágrimas y se recalienta el tejido cambial responsable del cierre del agujero. En consecuencia, el cierre de la herida se retrasa y grandes secciones de los tejidos leñosos adyacentes pierden su diversiónctionality ("madera descolorida") del sitio de la inyección a varios metros por encima y por debajo de 11. Además, los agujeros unplugged fácilmente pueden ser colonizados por bacterias y hongos, atraídos por la savia sangrado y que conducen a la decadencia interna a largo plazo, con la consiguiente pérdida de resistencia de la madera y la estabilidad 12,13.

Al darse cuenta de que: 1) un grupo de fibras longitudinales separa según una geometría lenticular lenticular (Figura 1a), y 2) los movimientos de savia en los vasos cumplir el principio de Bernoulli en la dinámica de fluidos, en 2011 la Universidad de Padova diseñado un nuevo 14-drill libre endotherapic instrumento con una hoja lenticular esencial, biconvexos y hueco que penetra en la madera que separa sus fibras. De esta manera, los vasos xilemático interiores se alcanzan con una fricción mínima (Figura 1b), y la reducción temporal de su sección aumenta la velocidad de SAP, la aceleración de la absorción natural de un líquido externo(Figura 1c, Video 1) 15,16.

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Protocol

  1. Lleve a cabo los tratamientos de preferencia entre la brotación y finales del verano, en días soleados y ventosos, de acuerdo con las reglas generales de la endoterapia árbol 17.
  2. Use guantes, gafas de protección y cualquier otro dispositivo de seguridad de acuerdo a la normativa vigente.
  3. Familiarizarse con el instrumento, el montaje y desmontaje ella. Sus principales componentes son reportados en la Figura 2.
  4. Familiarizarse con el método, que se describe en los siguientes pasos, y en Video 2. Empieza a practicar la técnica de infusión de uso de agua en un árbol podado sin con corteza lisa, canopy plenamente desarrollado y hojas muy grandes (es decir, Platanus spp., Quercus spp.).
  5. Utilice sólo líquidos tóxicos (insecticidas, fungicidas, desecantes, etc) autorizados para inyección árbol de acuerdo a las normas locales o nacionales, y diluido según la información productor (vea la etiqueta).
  6. Mida la circunferencia (crf = diámetro x 3,14) del árbol en b(si cfr es 190 cm y la dosis es de 0,7 ml / cm, se inyectará una cantidad total de 133 ml de líquido diluido es decir) Altura reast y calcular la cantidad de disolución de acuerdo con la información técnica facilitada por el productor del líquido.
  7. Calcular el número de puertos que hacerse de acuerdo con el diámetro (Ø) o la circunferencia (crf) a la altura del pecho, previendo 1 port/25-30 cm crf y redondeando el resultado a la unidad siguiente (es decir, 190 cm crf = 6,3 = 7 puertos).
  8. Volver a calcular la distancia entre los puertos de acuerdo con el número final de los puertos (es decir 190 cm / 7 puertos = 27 cm)
  9. Calcular el volumen final de líquido / puerto (es decir, 133 cc en total de puertos / 7 = 19 ml / puerto).
  10. Al utilizar cápsulas precargadas, calcule el número de puertos de acuerdo con las instrucciones del fabricante.
  11. Seleccionar los sitios de inserción equidistantes (es decir, 7) a lo largo de la circunferencia en los primeros 150 cm del suelo, prefiriendo ligeramente convexa, smoolugares th anteriores bengalas raíz.
  12. Evite cualquier parte con anomalías que puedan interferir con la dinámica de la savia, por encima o por debajo del punto de inserción (es decir, nudos, descomposición de la madera, los cortes de poda).
  13. Si es necesario, superficialmente suavizar la corteza con un cuchillo para permitir que la junta externa para hacer un sellado perfecto con la corteza. Si el sitio es demasiado duro o demasiado curva, mueva unos pocos centímetros a un lado.
  14. Elija una cuchilla con una longitud compatible tanto con grosor de la corteza y el diámetro de los árboles y el tornillo al cuerpo. En las frondosas, por lo menos 2 cm deben entrar en los tejidos leñosos; en coníferas y palmáceas, hojas más largas son preferibles a superar las embarcaciones de resina o debido a la anatomía Monocotyledonae, respectivamente.
  15. Llene una jeringa desechable farmacéutica (la solución más barata y más eficaz) de volumen adecuado con la solución requerida para una sola inserción (es decir, 17,14 ml), manteniendo el émbolo en por lo menos 3 cm de profundidad (es decir, una jeringa de 20 ml).
  16. Como alternativa a la jeringa, use un contenedor para las inyecciones de árbol (es decir, bolsas de goteo, jeringas reutilizables, cápsulas precargadas, tanques externos) encajan con el orificio cónico (estándar aguja hipodérmica hembra) o el hilo de 1/8 "que se encuentra en el brazo de la herramienta .
  17. Mantenga el cuerpo firmemente con una mano, la dirección de la cuchilla al centro del árbol. Borde de la cuchilla debe estar dirigida paralela a las fibras (es decir, verticalmente).
  18. Con la otra mano golpear el martillo deslizante en el cuerpo hasta que la junta de látex externa está completamente exprimido.
  19. Inserte la jeringa en la abertura cónica y suavemente extraer el émbolo: aire que entró en el instrumento durante la percusión fluirá a través del líquido. La resistencia del émbolo indica la inserción perfecta de la cuchilla. Nota: con diferentes acoplamientos de aire no se puede dibujar y el tratamiento será más lenta.
  20. Espere a que la absorción total.
  21. Si la infusión es rápida (es decir, 10 ml / 1 min), a dismiSE el número total de puertos de rellenar el recipiente antes de que sea vacío y luego volver a calcular el número de puertos. Nota: para asegurar una buena distribución del líquido a la cubierta, se sugiere al menos un puerto / 40 cm a lo largo de la circunferencia.
  22. Si la infusión tarda demasiado tiempo (más de 1 ml / min, es decir, en los días nublados o en coníferas y palmáceas) cambia al modo de inyección de la luz, volviendo a colocar el émbolo y la aplicación de una baja presión con el pulgar, o conectar la herramienta a una presión tanque (ca. 1,5 bar; las figuras 3a y b).
  23. Si la inyección no sucede, posponer el tratamiento hasta que las condiciones fisiológicas y climáticas adecuadas prevalecen.
  24. Cuando el recipiente está vacío, esperar a que el líquido restante para salir de la cuchilla (8-10 segundos), retire la jeringa y extraer la cuchilla al golpear el martillo en la dirección opuesta.
  25. Mover al siguiente puerto.
  26. Utilice una cera inerte o goma si es deseable o no consentido protección de la herida. Note: la poda o el injerto de las encías que contienen plaguicidas puede ser fitotóxico para el cambium, lo que frena el cierre de la herida.
  27. En el caso de las plantas afectadas por enfermedades transmisibles, desinfectar tanto la cuchilla y el cuerpo después del tratamiento. Dónde aceptables a nivel local, utilice alcohol o agua oxigenada. En el caso de la desinfección térmica, eliminar tanto el externo y dos juntas de goma internos y tratarlos por separado, o sustituirlos.

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Representative Results

Debido a su pequeña dimensión y forma única, la hoja lenticular no elimina cambial y Woody tejidos, y en comparación con los agujeros de perforación tradicionales, la herida es visiblemente más pequeño (Figura 4a). Por lo general, los bordes del agujero están compartimentados lentamente por los tejidos del cambium (Figura 4b1), a menudo debido a un sobrecalentamiento durante la perforación. Por el contrario, después de tratar el mismo árbol con una hoja lenticular, las fibras leñosas vuelven a su forma anterior, y el cambium comienza a producir tejidos meristemáticos en unos pocos días. Principalmente en las frondosas, esto es visible después de separar la corteza (figuras 4b2 y c). Por lo general, después de unos meses, la herida se curó perfectamente, con una pequeña cantidad de madera descolorida subyacente (Figura 5), lo que permite a otros tratamientos, si el árbol no se utiliza para la madera de alta calidad.

Debido a su forma, la cuchilla produce un "EF Venturiperfecta ". Este fenómeno físico se lleva a cabo cuando la velocidad del fluido en el interior de un conducto es sustancial (vídeo 1), y en un árbol de las principales variables que afectan a la velocidad de SAP se asocian con la hoja de la transpiración. De acuerdo con nuestros resultados preliminares, infusiones son más rápidos en especies frondosas con anular o disminuir la porosidad de madera, y cuando se aplica el líquido en las superficies convexas o planas cerca de la base o en las llamaradas de raíz (Video 2, Figura 6). Las condiciones ambientales de mejor desempeño son durante el día, con un contenido de humedad del suelo cerca del 60% y ligera brisa (Figura 7). En condiciones normales, por ejemplo, un plano de Londres (Platanus acerifolia) puede absorción espontáneamente 10 ml de la abamectina insecticida en menos de 1 min, y en condiciones ideales alrededor de 1 L en 10 min 18.

Cuando la velocidad de savia es demasiado baja (condiciones ambientales, especies sub-óptimos de árboles con intrinsicalsavia mente lenta, como las coníferas y palmeras), la asimilación se puede forzar suavemente aplicando una ligera presión desde el exterior (inyección).

Como regla general en endoterapia árbol, infusión localizada de líquidos a lo largo del tronco, no garantizan la rápida translocación a las hojas. Figura 8 informes del agua para arriba-tomar tiempo para hojas de roble común (Quercus robur) que demuestra que, sin la presión externa aplicada, necesita por lo menos 6 horas para llegar a las hojas, y que los tiempos de captación pueden duplicarse usando ingredientes activos, aunque formulado para endoterapia. Sin embargo, la velocidad y no el método de entrega es el factor limitante: la Figura 9 demuestra que para arriba-salir a las hojas mediante infusión sucede también en las palmeras, que se caracteriza por la dinámica de la savia muy lentos. En este caso, se tarda aprox. 24 horas, mientras que el mismo resultado se llega a través de los agujeros de perforación en aprox. 3 horas, aplicar una presión de 50 psi.

WNo se realizaron IDE, pruebas de base estadística sobre la eficacia de los productos químicos inyectados en contra plagas individuales, está relacionada con muchas variables (es decir, especies de árboles, estado fisiológico, grado de infestación, ingredientes activos y formulaciones), pero los ensayos preliminares utilizando abamectina 6% para controlar pulgones en Prunus spp. y Cedrus libani, Cameraria ohridella en Aesculus hyppocastanum y Thaumetopoea pityocampa tanto Cedrus spp. y Pinus spp., dio resultados positivos 19.

Figura 1
Figura 1. Ventajas de hojas lenticulares. Mediante la introducción de un objeto de cualquier forma en un grupo de fibras, se separan de acuerdo con una geometría biconvexa lenticular (a). A diferencia de las agujas existentes, una hoja lenticular separar s de las fibras con una mínima fricción y el daño (b). La forma de la hoja causa una reducción temporal de la sección transversal de los buques, produciendo un "efecto Venturi": disminuye la presión de la savia y su velocidad aumenta. Cuando la velocidad natural de la savia es sustancial, los líquidos desde una fuente externa se pasivamente absorbidos por el árbol (c). Haga clic aquí para ver la imagen más grande .

Figura 2
Figura 2. Componentes. El instrumento es totalmente manual y tiene cuchillas intercambiables de diferentes longitudes, un cuerpo para la conexión al recipiente de líquido, y un martillo deslizante para la inserción axial y extracciones para el menor daño al árbol (figura modificado a partir de 16)./ Files/ftp_upload/51199/51199fig2highres.jpg "target =" _blank "> Haga clic aquí para ver la imagen más grande.

Figura 3
Figura 3. Presión inyecciones de baja presión. Pulgar generalmente es suficiente para convertir de infusión para la inyección cuando la velocidad savia natural es demasiado lento (A). Múltiples conexiones a tanques presurizados acelerar el tratamiento (b). Haga clic aquí para ver la imagen más grande .

Figura 4
Figura 4. Horas de construcción. Comparación entre un mm agujero tradicional 4 diámetro de la broca y la cuchilla de la herida antes del tratamiento (a Betula pubescens). Extracción de la corteza de 4 semanas después del tratamiento, el borde del orificio es más pequeña, pero notablemente necrótico (B1), mientras que la hoja más grande, pero la herida menos traumática, está perfectamente cerrada por los tejidos meristemáticos (B2; dos tratamientos diametralmente opuestas en la misma Populus nigra) . Cierre completo después de 1 mes (c, Aesculus hyppocastanum). Todos los tratamientos en la brotación con abamectina 6%; bar: 5 mm. Haz click aquí para ver la imagen más grande .

La figura 5
Figura 5. Madera descolorida doce meses del tratamiento, la extensión de la madera decolorada (a, Populus nigra, bar:. 5 mm, b, Betula pendula; potassium fosfatos 25%). Haga clic aquí para ver la imagen más grande .

La figura 6
Figura 6. Tiempos de inyección cambian con la posición de la inyección y de la porosidad de la madera. Según los resultados preliminares, las infusiones más rápidas que sucede en las frondosas saludables con porosidad madera anular o disminuir, en superficies convexas o planas cerca de la base o raíz de las erupciones (min/10 ml de abamectina 0,1%, la humedad del suelo 60%, viento 4 nudos, hojas completamente desarrolladas). Haz click aquí para ver la imagen más grande .

La figura 7 Figura 7. Las variables ambientales afectan a la velocidad de arriba-tomar. Según los resultados preliminares, las variables con mejores rendimientos son el día, la humedad del suelo cerca de un 60% y un viento débil (minutos a la absorción de 10 ml de abamectina 0,1%, 0 psi, hojas completamente desarrolladas). Haga clic aquí para ver la imagen más grande .

Figura 8
Figura 8. Up-tomar los tiempos a las hojas. Usando safranina roja como marcador, líquidos infundidos en roble común (Quercus robur) lleva significativamente diferentes momentos para ser detectados en pecíolos de las hojas, de acuerdo con la presión aplicada y las características de activos y líquidos (hr/10 ml de líquido, humedad del suelo 60%, viento 4 nudos, hojas completamente desarrolladas, abam = abamectina, TBZ = tiabendazol, H 3 PO 3 = pot phosphytes assium;. todos los productos formulados comercialmente para inyección en el tronco) Haz click aquí para ver la imagen más grande .

Figura 9
La Figura 9. Up-tomar los tiempos en las palmas. Las palmeras son conocidos por su velocidad de savia muy lento. Las dos imágenes muestran la presencia de insecticidas manchado en los pecíolos (a) y las hojas (b) ca. 24 horas de la infusión (Trachycarpus fortunei, abamectina 0,1% y safranina, 0 psi; bar: 5 mm). Haga clic aquí para ver la imagen más grande .


Video 1.1.wmv "target =" _blank "> Haga clic aquí para ver la película 1 La." Efecto Venturi "Acción 1:. Vez reducido el área de la sección, cuando la velocidad del agua es importante este fenómeno físico se lleva a cabo la acción 2:. Según la savia natural de la velocidad, el mismo efecto que ocurre con una hoja lenticular reducir temporalmente la sección del buque (la velocidad de vídeo de hasta 8x; Cerezo, Prunus cerasifera, fosfato de potasio 25%).


. Video 2 Haga clic aquí para ver la película 2. Infusión captación natural de Cerezo (Prunus cerasifera, fosfato de potasio 25%)..

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Discussion

A pesar de las ventajas ambientales reconocidos de endoterapia árbol, hasta ahora el principal factor que limita un margen más amplio de este método se ha relacionado con los efectos secundarios negativos de los agujeros de perforación utilizados en los métodos de presión tradicionales (es decir, retraso en el cierre de heridas, infecciones parasitarias a través el agujero, la producción de madera descolorida inactivo).

A diferencia de otros métodos, el que se describe se contempló la posibilidad de trabajar en el cumplimiento de la fisiología de acogida, teniendo en cuenta la tasa de ejecución como de menor importancia para el éxito del tratamiento.

Desde el punto de vista de un operador profesional, esta es una limitación de la técnica. De hecho, con los métodos basados ​​en la presión externa, los plazos de entrega son predecibles incluso en condiciones subóptimas, y el número de plantas a tratar por día pueden ser fácilmente planificadas. Con la técnica descrita, en vez, la velocidad de absorción está directamente relacionada con el volumen de agua SIMULTANconsolidara dispersa a través de la hoja de la transpiración, y en condiciones óptimas sub que puede ser más lenta de lo deseado. En este caso, la absorción se puede alentar aplicando suavemente una presión externa baja, no superior a 1,5 bar. De acuerdo con el enfoque del proyecto, a la espera de mejores condiciones es la opción sugerida cuando la hoja de la transpiración no es óptima.

Un punto crítico se refiere a la distribución de los líquidos en el interior de las plantas leñosas. De hecho, mientras que una gran cantidad de datos científica es disponible en inyecciones de presión, se sabe poco actualmente acerca de la dinámica que conducen a la mejor circulación de los productos químicos en todo el árbol cuando se aplica por medio de infusión. Investigaciones en curso en la Universidad de Padova refuerzan la hipótesis de que, de acuerdo con la formulación, las especies de árboles y ubicación del puerto, pequeños cambios en el pH líquido puede acelerar significativamente la absorción natural.

De acuerdo con las nuevas tendencias de la moderna 11,17,20 arboricultura, este paper sugiere una forma diferente para distribuir los pesticidas y otros líquidos compatibles savia en los árboles. Este método es una opción adecuada cuando los efectos secundarios de la forma de entrega son más importantes que la productividad diaria del operador. Instrumentos palas lenticulares, al permitir a los árboles para absorber líquidos de acuerdo a su estado fisiológico, representan un nuevo paso adelante en el desarrollo de tratamientos endotherapic menos invasivos.

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Disclosures

Las referencias de patentes del instrumento descrito son PD2011A000245, EP2012/063680, la OMPI WO/2013/010909.

Acknowledgments

El autor agradece a la Oficina de Patentes de la Universidad de Padova, el Departamento TeSAF y Vitzani srl por su apoyo financiero y técnico que permitió el desarrollo del instrumento, el Dr. Jonathan Cocking (Reino Unido) por su amable cooperación y la revisión lingüística, el municipio de Ponte San Nicolò PD de amable hospitalidad durante la grabación de vídeo, y los revisores anónimos por sus sugerencias, detalladas con propósito.

Materials

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

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