Un effet Venturi peut aider à guérir nos arbres

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Summary

Par rapport aux méthodes basées sur des trous plus traditionnelles, dont la plupart nécessitent l'arbre à percer, outils à lames lenticulaires transformer les bases de endothérapie faciliter la fermeture de la plaie et permettant l'absorption naturelle des solutions.

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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

Dans les plantes ligneuses, sève brute se déplace vers le haut à travers les vaisseaux à cause d'un gradient décroissant de potentiel de l'eau de la nappe phréatique au feuillage. Selon ces facteurs et de leur dynamique, de petites quantités de liquides de sève compatible (par exemple pesticides) peuvent être injectés dans le système de xylème, pour atteindre leur cible à partir de l'intérieur. Cette méthode endotherapic, appelée "injection faisceau" ou "infusion faisceau" (selon que l'utilisateur fournit une pression externe ou pas), confine les produits chimiques appliqués seulement à l'intérieur de l'arbre cible, ce qui le rend particulièrement utile dans des situations urbaines. Les principaux facteurs limitants plus large utilisation des méthodes de forage classiques sont liés à des effets secondaires négatifs des trous qui doivent être percés autour de la circonférence du tronc de manière à obtenir un accès aux vaisseaux du xylème sous l'écorce.

L'Université de Padoue (Italie) a récemment développé un instrument manuel, sans perçage avec un petit, parlame perforée qui pénètre dans le tronc en séparant les fibres ligneuses avec un minimum de friction. En outre, la lame en forme lenticulaire permet de réduire la section transversale des récipients, ce qui augmente la vitesse de la sève et de permettre l'absorption d'un liquide naturel jusqu'à l'extérieur de la feuille, lorsque le taux de transpiration est importante. Fermer partiellement les ports de temps après le retrait de la lame en raison de l'élasticité naturelle et la turgescence des tissus de la plante, et l'activité cambiale termine le processus de guérison en quelques semaines.

Introduction

Ces derniers temps, le tronc endothérapie a progressivement remplacé les méthodes de pulvérisation d'air traditionnels dans les plantes ligneuses 1-6, mais ce n'est pas une idée récente. Dans le 15 e siècle Leonardo Da Vinci décrit en détail comment il a réussi à intoxiquer les pommes en injectant une solution de l'arsenic dans le tronc d'un pommier à travers des trous profonds faits avec une vrille 7. Peu de choses ont changé depuis lors: les produits chimiques facilement disponibles dans la nature ont été progressivement remplacés par des ingrédients actifs synthétiques plus efficaces (insecticides, fongicides, bactéricides, engrais, régulateurs et desséchants de croissance végétale). Injections de pression atmosphérique évolué en haute pression, et vrilles entraîné à la main ont été remplacés par des exercices de batterie modernes 8-10. Malheureusement, même la plus forte foret larmes et la surchauffe cambium responsable de la fermeture de trou. Par conséquent, la fermeture des plaies est retardée et grandes sections des tissus ligneux adjacents perdent leur plaisirctionality (le «bois décoloré") à partir du site d'injection à plusieurs pieds au-dessus et en dessous de 11. En outre, les trous peuvent être facilement débranchés colonisés par des bactéries et des champignons, attirés par la sève de saignement et conduisant à la désintégration interne à long terme, avec une perte conséquente de résistance du bois et de la stabilité 12,13.

Réalisant que 1) un groupe de fibres longitudinales sépare selon une géométrie biconvexe lenticulaire (figure 1a), et 2) les mouvements de la sève dans les vaisseaux remplir le principe de Bernoulli sur la dynamique des fluides, en 2011 l'Université de Padoue a conçu un nouveau endotherapic 14 sans perçage instrument avec un lenticulaire, biconvexe et creux lame essentiel qui entre dans le bois séparant ses fibres. De cette manière, les navires xylematic intérieures sont atteints avec un minimum de friction (Figure 1b), et la réduction temporaire de leur section augmente la vitesse de la sève, ce qui accélère l'absorption naturelle d'un liquide externe(Figure 1c, Vidéo 1) 15,16.

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Protocol

  1. Effectuer des traitements de préférence entre le débourrement et la fin de l'été, dans les jours ensoleillés et venteux, selon les règles générales dans l'arbre endothérapie 17.
  2. Porter des gants, des lunettes de protection et tout autre dispositif de sécurité conformément à la réglementation en vigueur.
  3. Familiarisez-vous avec l'instrument, le démontage et le remontage. Ses principaux composants sont reportés sur la figure 2.
  4. Familiarisez-vous avec la méthode décrite dans les étapes suivantes et en vidéo 2. Commencez à pratiquer la technique de perfusion avec de l'eau dans un arbre non élagué avec écorce lisse, couvert entièrement développé et très larges feuilles (c.-à-Platanus spp., Quercus spp.).
  5. Utilisez uniquement des liquides toxiques (insecticides, fongicides, desséchants, etc) autorisées pour l'injection d'arbre selon les règles locales ou nationales, et dilué selon les informations du producteur (voir étiquette).
  6. Mesurez la circonférence (crf = diam x 3,14) de l'arbre à bhauteur reast et calculer la quantité de solution selon les informations techniques fournies par le producteur du liquide (c'est à dire si cfr est de 190 cm et la posologie est de 0,7 ml / cm, un montant total de 133 ml de liquide dilué seront injectés).
  7. Calculer le nombre de ports à être faite selon le diamètre (diamètre) ou de la circonférence (CRF) à hauteur de poitrine, d'envisager une port/25-30 cm crf et en arrondissant le résultat à l'unité (c. 190 cm crf = 6,3 = 7 suivante ports).
  8. Recalculer la distance entre les ports en fonction du nombre final de ports (c'est à dire 190 cm / 7 ports = 27 cm)
  9. Calculer le volume final de liquide / port (c. 133 cc au total ports / 7 = 19 ml / port).
  10. Lors de l'utilisation de capsules pré-remplis, calculer le nombre de ports selon les instructions du fabricant ".
  11. Choisir des sites d'insertion équidistants (soit 7) le long de la circonférence dans les 150 premiers cm du sol, préférant légèrement convexe, smooe emplacements ci-dessus fusées profondes.
  12. Éviter une partie des anomalies susceptibles d'interférer avec la dynamique de la sève, au-dessus ou au-dessous du site d'insertion (c.-à-noeuds, la pourriture du bois, des coupes d'élagage).
  13. Si nécessaire, lisser superficiellement l'écorce avec un couteau pour permettre le joint externe pour faire une parfaite étanchéité à l'écorce. Si le site est trop rugueux ou trop courbée, déplacer de quelques centimètres de côté.
  14. Choisissez une lame d'une longueur compatible avec épaisseur de l'écorce et le diamètre de l'arbre et visser sur le corps. En feuillus, au moins 2 cm doivent entrer dans les tissus ligneux; dans les conifères et de palmiers, des lames plus longues sont préférables à surmonter les navires de résine ou en raison de l'anatomie de monocotylédones, respectivement.
  15. Remplir une seringue jetable pharmaceutique (la solution la moins coûteuse et la plus efficace) de volume approprié de la solution nécessaire pour une insertion unique (à savoir 17,14 ml), en maintenant le piston dans au moins 3 cm en profondeur (à savoir une seringue de 20 ml).
  16. Comme une alternativeoriginaire de la seringue, utilisez un récipient pour les injections d'arbres (par exemple des sacs de goutte à goutte, des seringues réutilisables, des capsules pré-remplis, les réservoirs externes) ajustés avec le trou conique (standard de l'aiguille hypodermique femelle) ou le fil 1/8 "situé sur le bras de l'outil .
  17. Maintenir le corps fermement avec une main, diriger la lame vers le centre de l'arbre. Le bord de la lame doit être dirigé parallèlement aux fibres (c.-à la verticale).
  18. Avec l'autre main frapper le marteau glissant sur le corps jusqu'à ce que le joint de latex externe est complètement serré.
  19. Insérer la seringue dans l'ouverture conique et tirer doucement sur le piston: l'air qui est entré dans l'appareil lors de la percussion s'écoule à travers le liquide. La résistance du plongeur indique l'insertion parfaite de la lame. Remarque: avec différents raccords air ne peut être tiré et le traitement sera plus lente.
  20. Attendre l'absorption totale.
  21. Si la perfusion est rapide (soit 10 ml / 1 min), à dimisoi le nombre total de ports remplir le réservoir avant qu'il ne soit vide et de recalculer le nombre de ports. Remarque: pour assurer une bonne répartition du liquide à l'auvent, au moins un orifice / 40 cm le long de la circonférence est suggéré.
  22. Si la perfusion est trop long (plus de 1 ml / min, c'est à dire les jours nuageux ou dans des conifères et de palmiers), tourner en mode d'injection de lumière, de réinsérer le piston et l'application d'une faible pression avec le pouce, ou de connecter l'outil à une pression réservoir (env. 1,5 bar; figures 3a et b).
  23. Si l'injection ne se fait pas, de reporter le traitement jusqu'à ce que les conditions physiologiques et climatiques favorables l'emportent.
  24. Lorsque le conteneur est vide, attendez que le liquide restant pour sortir la lame (8-10 sec), retirez la seringue et extraire la lame en frappant le marteau dans la direction opposée.
  25. Déplacer vers le prochain port.
  26. Utilisez une cire ou de gomme inerte si la protection de la plaie est souhaitable ou obligatoire. Aucunte: l'élagage ou le greffage gommes contenant des pesticides peut être phytotoxique pour le cambium, ce qui ralentit la fermeture de la plaie.
  27. Dans le cas de plantes atteintes par les maladies transmissibles, à désinfecter la fois la lame et le corps après le traitement. Où acceptable localement, consommer de l'alcool ou le peroxyde d'hydrogène. Dans le cas de la désinfection thermique, supprimer à la fois l'extérieur et deux joints en caoutchouc internes et de les traiter séparément, ou les remplacer.

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Representative Results

En raison de sa petite dimension et forme unique, la lame lenticulaire ne supprime pas cambium et boisé tissus, et par rapport aux trous de forage traditionnelles, la plaie est visiblement plus petite (figure 4a). Habituellement, les bords du trou sont lentement compartimentés par les tissus du cambium (figure 4b1), souvent en raison de la surchauffe en cours de forage. À l'inverse, après le traitement de la même arbre avec une lame lenticulaire, les fibres ligneuses reviennent à leur forme précédente, et le cambium commence à produire des tissus méristématiques dans quelques jours. Principalement dans les feuillus, cela est visible après avoir détaché l'écorce (figures 4b2 et c). Habituellement, après quelques mois, la plaie est guérie parfaitement, avec une petite quantité de bois décoloré sous-jacente (figure 5), ce qui permet des traitements ultérieurs si l'arbre n'est pas utilisé pour le bois de haute qualité.

En raison de sa forme, la lame produit un "ef Venturiparfaite ". Ce phénomène physique a lieu lorsque la vitesse du fluide à l'intérieur d'un conduit est importante (vidéo 1), et dans un arbre les principales variables qui influent sur ​​la vitesse de la sève sont associés à la transpiration foliaire. Selon nos résultats préliminaires, les perfusions sont plus rapides dans les feuillus avec annulaire ou en diminuant la porosité du bois, et lorsque le liquide est appliqué sur les surfaces convexes ou plats à proximité de la base ou sur les éruptions profondes (Vidéo 2; la figure 6). Les conditions environnementales les plus performantes sont pendant la journée, avec l'humidité du sol près de 60% et une légère brise (figure 7). Dans des conditions normales, par exemple, un plan de Londres (Platanus acerifolia) peut spontanément absorption de 10 ml de l'abamectine insecticide en moins de 1 min, et dans des conditions idéales autour de 1 L en 10 min 18.

Lorsque la vitesse de la sève est trop faible (conditions environnementales, les espèces sous-optimales arbre avec intrinsèquesève ment lente, comme les conifères et les palmiers), le haut-prise peut être légèrement forcé en appliquant une légère pression de l'extérieur (injection).

En règle générale dans l'arbre endothérapie, perfusion localisée de liquides le long du tronc ne garantit pas la translocation rapide de feuilles. Figure 8 rapports de l'eau jusqu'au-prendre le temps de feuilles de chêne pédonculé (Quercus robur) démontrant que, sans pression externe appliquée, besoin d'au moins 6 heures pour atteindre les feuilles, et que les temps d'absorption peuvent être doublées en utilisant des ingrédients actifs, bien que formulée pour endothérapie. Cependant, la vitesse et non la méthode de livraison est le facteur limitant: la figure 9 montre que la mise à prendre les feuilles à l'aide d'une perfusion se produit également dans les palmiers, caractérisé par la dynamique de la sève très lents. Dans ce cas, il faut env. 24 h, alors que le même résultat est obtenu grâce à des trous de forage dans ca. 3 heures, en appliquant une pression de 50 psi.

Wide, les tests basés sur les statistiques sur l'efficacité des produits chimiques injectés contre simples parasites n'ont pas été réalisées, étant lié à de nombreuses variables (c.-à-espèces d'arbres, l'état physiologique, le degré d'infestation, des ingrédients actifs et des formulations), mais des essais préliminaires en utilisant abamectine 6% à contrôler pucerons sur Prunus spp. et Cedrus libani, Cameraria ohridella sur Aesculus hyppocastanum, et Thaumetopoea pityocampa à la fois sur Cedrus spp. et Pinus spp., a donné des résultats positifs 19.

Figure 1
Figure 1. Avantages des pales lenticulaires. Par l'introduction d'un objet de forme quelconque dans un groupe de fibres, ils se séparent selon une géométrie lenticulaire biconvexe (a). Différemment des aiguilles existantes, une lame lenticulaire séparer s les fibres avec un minimum de friction et les dommages (b). La forme de la lame provoque une réduction temporaire de la section des vaisseaux, produisant un «effet Venturi»: la pression diminue sève et sa vitesse augmente. Lorsque la vitesse naturelle de la sève est importante, liquides provenant d'une source externe sont absorbés passivement par l'arbre (c). Cliquez ici pour agrandir l'image .

Figure 2
Figure 2. Composants. L'instrument est totalement manuelle et comporte des lames interchangeables de différentes longueurs, un organe de liaison avec le conteneur de liquide, et un marteau coulissant pour l'insertion et l'extraction axiale pour le moins de dommages à l'arbre (figure modifiée à partir de 16)./ Files/ftp_upload/51199/51199fig2highres.jpg "target =" _blank "> Cliquez ici pour agrandir l'image.

Figure 3
Figure 3. Pression injections à basse pression. Pouce est habituellement suffisante pour détourner de perfusion à l'injection lorsque la vitesse de la sève naturelle est trop lent (un). Plusieurs connexions à réservoirs sous pression accélérer le traitement (b). Cliquez ici pour agrandir l'image .

Figure 4
Figure 4. les temps de fermeture. Comparaison entre un trou traditionnel 4 mm de diamètre de forage et de la lame enroulée avant le traitement (a Betula pubescens). Retrait de l'écorce de 4 semaines après le traitement, le bord du trou est plus petit mais sensiblement nécrotique (b1), tandis que la lame mais plus grande plaie moins traumatisante, est parfaitement fermé par les tissus méristématiques (b2; deux traitements diamétralement opposées dans la même Populus nigra) . Fermeture complète après 1 mois (c, Aesculus hyppocastanum). Tous les traitements au débourrement avec abamectine 6%; bar: 5 mm. Cliquez ici pour agrandir l'image .

Figure 5
Figure 5. Bois décoloré Douze mois de traitement, l'extension de bois décoloré (a, Populus nigra, bar. 5 mm, b, Betula pendula; potassium Phosphates 25%). Cliquez ici pour agrandir l'image .

Figure 6
Figure 6. temps d'injection changent avec la position d'injection et de la porosité du bois. Selon les résultats préliminaires, les perfusions rapides qui se passe dans les feuillus sains avec annulaire ou en diminuant la porosité du bois, des surfaces convexes ou plats à proximité de la base ou sur des fusées éclairantes profondes (min/10 ml d'abamectine 0,1%, l'humidité du sol 60%, vent de 4 noeuds, des feuilles complètement développées). Cliquez ici pour agrandir l'image .

Figure 7 Figure 7. Les variables environnementales affectent la vitesse qui en est faite. Selon les résultats préliminaires, les variables les plus performants sont le jour, l'humidité près de 60% ​​et vent faible sol (minutes à l'absorption de 10 ml d'abamectine 0,1%, 0 psi, feuilles complètement développées). Cliquez ici pour agrandir l'image .

Figure 8
Figure 8. Mis à prendre à temps les feuilles. Utilisation safranine rouge comme un marqueur, liquides infusés dans le chêne pédonculé (Quercus robur) prend significativement différents moments pour être détectés dans les pétioles des feuilles, selon la pression appliquée et les caractéristiques liquides actifs (hr/10 ml de liquide, l'humidité du sol 60%, vent de 4 noeuds, des feuilles complètement développées, abam = abamectine, TBZ = thiabendazole, H 3 PO 3 = pot phosphytes de assium;. tous les produits de formulation commerciale pour injection dans le tronc) Cliquez ici pour agrandir l'image .

Figure 9
Figure 9. Mis à relever des temps dans les paumes. Palmiers sont connus pour leur vitesse de sève très lent. Les deux images montrent la présence d'insecticide teinté pétioles (a) et les feuilles (b) ca. 24 heures de perfusion (Trachycarpus fortunei, abamectine 0,1% et safranine, 0 psi; bar: 5 mm). Cliquez ici pour agrandir l'image .


Vidéo 1.1.wmv "target =" _blank "> Cliquez ici pour voir le film 1 L'." Effet Venturi "Action 1:. Une fois réduit la superficie de la section, lorsque la vitesse de l'eau est importante ce phénomène physique se déroule l'action 2:. Selon la sève naturelle vitesse, le même effet se produit avec une lame lenticulaire réduire temporairement la section du navire (vitesse de la vidéo jusqu'à 8x; Cerisier, Prunus cerasifera, phosphate de potassium 25%).


. Video 2 Cliquez ici pour voir le film 2. Infusion d'absorption naturelle de cerisier (Prunus cerasifera de; phosphate de potassium 25%)..

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Discussion

En dépit des avantages environnementaux reconnus de l'arbre endothérapie, jusqu'à présent le principal facteur limitant une propagation plus large de cette méthode a été associée à des effets secondaires négatifs des trous de forage utilisés dans les méthodes de pression traditionnels (fermeture de la plaie à savoir retardé, les infections parasitaires par le trou, la production de bois décoloré inactif).

Contrairement à d'autres méthodes, celle décrite a été envisagé de travailler dans le respect de la physiologie de l'hôte, compte tenu du taux de livraison, d'une importance mineure pour la réussite du traitement.

Du point de vue d'un opérateur professionnelle, il s'agit d'une limitation de la technique. En fait, avec des méthodes basées sur la pression extérieure, les délais de livraison sont prévisibles aussi dans des conditions optimales sous, et le nombre de plantes à traiter par jour peuvent être facilement planifiées. Avec la technique décrite, au contraire, la vitesse absorption est directement liée au volume de l'eau simultanément dispersé à travers la feuille transpiration, et dans des conditions optimales sous elle peut être plus lente que souhaité. Dans ce cas, l'absorption peut être encouragé en appliquant doucement une faible pression externe, ne dépassant pas 1,5 bar. Selon l'approche du projet, en attendant de meilleures conditions est le choix proposé quand la transpiration foliaire n'est pas optimale.

Un point essentiel concerne la distribution des liquides à l'intérieur des plantes ligneuses. En effet, si une grande quantité de données scientifiques sont disponibles sur les injections de pression, on en a entendu sur la dynamique menant à la meilleure circulation de produits chimiques dans l'ensemble de l'arbre lorsqu'il est appliqué par perfusion. Enquêtes en cours à l'Université de Padoue renforcer l'hypothèse que, selon la formulation, les espèces d'arbres et l'emplacement du port, des changements mineurs dans le pH de liquide peuvent accélérer de façon significative l'absorption naturelle.

Selon les nouvelles tendances de l'arboriculture 11,17,20 moderne, cette paper suggère une autre façon de distribuer les pesticides et autres liquides compatibles de sève dans les arbres. Cette méthode est une option appropriée lorsque les effets secondaires de la méthode de distribution est plus importante que la productivité journalier de l'opérateur. Instruments à lames lenticulaires, en permettant aux arbres pour absorber les liquides en fonction de leur état physiologique, représentent une nouvelle étape dans le développement de traitements moins invasifs endotherapic.

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Disclosures

références de brevets de l'instrument décrit sont PD2011A000245, EP2012/063680, l'OMPI WO/2013/010909.

Acknowledgments

L'auteur remercie l'Office des brevets de l'Université de Padoue, le ministère TeSAF et Vitzani srl pour leur soutien financier et technique qui a permis le développement de l'instrument, le Dr Jonathan armement (Royaume-Uni) pour son aimable collaboration et de révision linguistique, la municipalité de Ponte San Nicolò PD pour aimable hospitalité pendant le tournage de la vidéo, et les évaluateurs anonymes pour leurs suggestions, motivantes détaillées.

Materials

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

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