林业科学  2009, Vol. 45 Issue (6): 92-97   PDF    
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田鹏鹏, 冯超, 唐光辉, 冯俊涛, 张兴.
Tian Pengpeng, Feng Chao, Tang Guanghui, Feng Juntao, Zhang Xing
树干自流式注药法中影响药剂吸收因子研究
Factors on Absorption of Trees to Imidacloprid Liquid Formulation with Auto Flowing Trunk Injection
林业科学, 2009, 45(6): 92-97.
Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(6): 92-97.

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收稿日期:2008-02-27

作者相关文章

田鹏鹏
冯超
唐光辉
冯俊涛
张兴

树干自流式注药法中影响药剂吸收因子研究
田鹏鹏1, 冯超1, 唐光辉1,2, 冯俊涛1, 张兴1     
1. 西北农林科技大学无公害农药研究服务中心 陕西省生物农药工程技术研究中心 杨凌 712100;
2. 西北农林科技大学林学院 杨凌 712100
摘要: 采用4%吡虫啉注干液剂,研究自流式注药过程中注药孔孔径、注药器通气孔孔径、树种、树干基径及季节等因素对药剂吸收的影响。结果表明:注药孔孔径及树种对药剂吸收影响较大,其次为树干基径和季节,注药器通气孔孔径对药剂吸收的影响不显著。5 mm注药孔孔径下树体对药剂的吸收显著高于2,3 mm注药孔,注药后10 h树体对药剂的吸收一般可达6~8 mL;两种通气孔孔径(0.5,1 mm)下树体对药剂吸收的速度差异较小;9种树种对药剂的吸收能力依次为:毛白杨>白梨>李>侧柏>水杉>悬铃木、国槐、垂柳>合欢;树干基径对药剂吸收的影响因树种而异,国槐表现为基径较大的树体对药剂的吸收能力较强,侧柏与之相反,毛白杨不同基径树体对药剂吸收的差异不显著;5月份树体对药剂的吸收能力高于9月份。
关键词:树干注药    注药孔孔径    通气孔孔径    树种    药剂吸收    
Factors on Absorption of Trees to Imidacloprid Liquid Formulation with Auto Flowing Trunk Injection
Tian Pengpeng1, Feng Chao1, Tang Guanghui1,2 , Feng Juntao1, Zhang Xing1    
1. Research and Development Center of Biorational Pesticide, Northwest A & F UniversityShaanxi Research Center of Biopesticide Technology and Engineering Yangling 712100;
2. College of Forestry, Northwest A & F University Yangling 712100
Abstract: Factors, such as diameter size of injection holes on trees, diameter size of injector blowholes, trees species, trunk basal diameter and season changes, which might affect the absorption to 4% Imidacloprid liquid formulation (ILF) by trees, were analyzed with auto flowing trunk injection. The results showed that the most important factors were diameter size of injection holes on trees and trees species, followed by trunk basal diameter and season, however, the diameter size of injector blowholes had no significant effect on absorbing efficiency. The amount of absorbed ILF reached to 6~8 mL in 10 h after injection with 5 mm diameter of injection holes on trees, which was much greater than that with 2 mm and 3 mm diameters. There were no significant differences in ILF absorbing efficiency between 0.5 mm and 1.0 mm diameters of injector blowholes. The absorbability for nine tree species were in turn as: Populus tomentosa > Pyrus bretschneideri > Prunus salicina > Platycladus orientalis > Metasequoia glyptostroboides > Platanus acerifolia, Sophora japonica and Salix babylonica > Albizia julibrissin. The trunk basal diameters had different effects on absorbability according to different tree species. For Sophora japonica the bigger trunk basal diameter had the higher absorbability whereas for Platycladus orientalis the smaller trunk basal diameter had the higher absorbability. There was no obvious difference in the absorbability over different trunk basal diameters for Populus tomentosa. As to the season factor, the absorbability in May was higher than that in September.
Key words: trunk injection    injection holes    blowhole    tree species    absorbability of pesticide    

树干注药技术是一种理想的、与环境相容的农药使用技术(王慧瑜等, 2005)。依据药液输入方式可以归纳为2种:加压式和自流式。加压式注药是指药液在外力的作用下快速进入并贮存在林木木质部中,之后随蒸腾流传输到树体各部位(Navarro et al., 1992Joseph et al., 2003Cowles et al., 2006)。自流式注药是依据流体力学和树木内蒸腾作用, 利用药液与树体内蒸腾液流存在一定压力差的情况下,使存储于相对密闭,具有与外界连通的通气孔的容器中的药液进入树体内,并随树木蒸腾液流分布于树体各部位(罗都强等,2001唐光辉,2007)。

自流式注药的核心之一是注药器的研制,由西北农林科技大学无公害农药研究服务中心研制的树干自流式注药器(李刚等,1998),因具有药器合一、使用方便、不受环境条件限制等特点(罗都强等,2001),已广泛用于树木病虫害及缺素症的防治,尤其对喷粉、喷雾施药难以防治的蛀干类害虫有良好的防效(张怡等,2001李义龙等,2002张秋香等,2004张朝红等,2003)。田间试验表明:天牛敌以0.5 mL·cm-2胸断面积的注药量一次注药对杨树光肩星天牛(Anoplophora glabripennis)幼虫的防效达80%以上(张怡等,2001)。14%吡虫啉·敌敌畏注干液剂注药后30天对椰心叶甲(Brontispa longissima)的防效高达95.10%(唐光辉等,2006a)。目前,自流式注药技术涉及的注药器(李刚等,1997)、注干药剂(陈安良等,2000唐光辉等,2006a)、药剂的传导(戴建昌等,2001唐光辉等,2007a)及防效(张怡等,2001唐光辉等,2006b2006c2007b)等方面已有相关研究报道,但对注干过程中影响药剂吸收的因素尚未见报道。

本文就注药孔孔径、注药器通气孔孔径、树木种类、树干基径及季节等因素对药剂吸收的影响进行了探讨。为进一步丰富树干注药理论研究,正确、合理使用自流式树干注药技术提供依据。

1 材料与方法 1.1 供试药械

药剂:4%吡虫啉注干液剂(西北农林科技大学无公害农药研究服务中心提供)。

药械:不同注药孔孔径的自流式注药器(西北农林科技大学无公害农药研究服务中心提供);可充电式手电钻(上海日立电动工具有限公司制造)。

1.2 供试树种

9种供试树种分别为:毛白杨(Populus tomentosa)、垂柳(Salix babylonica)、悬铃木(Platanus acerifolia)、合欢(Albizia julibrissin)、国槐(Sophora japonica)、侧柏(Platycladus orientalis)、水杉(Metasequoia glyptostroboides)、白梨(Pyrus bretschneideri)、李(Prunus salicina),前7种为杨凌示范区公路行道树,后2种选自杨凌示范区杨村乡农户果园。所选供试树木生长良好、树势旺盛,树径均一。

1.3 试验方法 1.3.1 试验设计

注药过程主要涉及注药器、树种、季节等因素,本试验设计:3种孔径的注药孔(2,3,5 mm);2种孔径的注药器通气孔(0.5,1 mm);9种常见的园林绿化、经济林树种;同一树2种不同粗细的树干基径;及不同的注药时间(5月和9月)。通过测定不同条件下树体对药剂的吸收,明确自流式注药过程中这几种因素对药剂吸收的影响。

1.3.2 实施

在树干自流式注药器上标记刻度。方法为:将注药瓶斜向下45°放置,通过加入不同体积药剂量,在注药瓶正下方标记相应刻度,标记范围0~10 mL,刻度单位为0.5 mL。

于2007年5月和9月选择在晴朗无风的天气条件下注药,起始时间为早上8—9时,终止时间为注药后10 h或注药后10 h内药剂全部吸收时间。

采用自流式注药技术施药(张怡等,2001)。将4%吡虫啉注干液剂装入树干自流式注药器,装药量为每瓶8 mL。用可充电式电钻在树干基部同一方位距地面30 cm处斜向下45°打相应直径、深3 cm的孔,剪开注药管前端,用相应直径(0.5,1 mm)的大头针刺穿注药器通气孔,将自流式注药器插入已打好的树孔中即可。每处理注药5株(重复5次),每株注药1瓶。根据瓶中药液水平面及刻度线,于注药后1,2,3,5,7,10 h测量树体的药剂吸收量。

1.3.3 数据分析

试验数据采用DPS软件、Duncan新复极差法进行差异显著性分析。

2 结果与分析 2.1 注药孔孔径和注药器通气孔孔径对药剂吸收的影响

3种不同注药孔孔径条件下,9种供试树种均表现出随注药孔孔径增大树体对药剂的吸收能力增强(表 1)。在2,3,5 mm 3种注药孔孔径(1 mm通气孔孔径)下,注药后1 h侧柏对药剂的吸收量分别为2.5,4.8,8.0 mL,注药后10 h垂柳对药剂的吸收量分别为2.6,5.7,7.3 mL,均存在极显著差异。合欢注药初期不同注药孔孔径下树体对药剂的吸收差异不明显,5 mm注药孔孔径下注药后5 h树体对药剂的吸收显著高于2,3 mm注药孔。

表 1 9种树木树干注药注药孔孔径与注药器通气孔孔径对药剂吸收的影响 Tab.1 Effect of injection hole-diameter and injector blowhole-diameter on the uptake of ILF in 9 tree species

表 1可知,注药孔孔径相同,不同注药器通气孔孔径下树体对药剂的吸收差异不显著。2 mm注药孔孔径(0.5,1 mm通气孔孔径)下,注药后1 h毛白杨对药剂的吸收量分别为6.7,6.6 mL,注药后10 h侧柏的药剂吸收量分别为7.9,7.8 mL。5 mm注药孔孔径(0.5,1 mm通气孔孔径)下,注药后10 h国槐对药剂的吸收量分别为7.7,7.6 mL。

2.2 树木种类及树干基径对药剂吸收的影响

表 1可知,9种树种对4%吡虫啉注干液剂的吸收能力(以注药后10 h 3种注药孔孔径(1 mm通气孔孔径)下树体的药剂吸收量或处理时间内药剂全部吸收时间比较)依次为:毛白杨>白梨>李>侧柏>水杉>悬铃木、国槐、垂柳>合欢。毛白杨对药剂的吸收能力最强,注药后2 h各处理药剂即可全被吸收;合欢吸收能力最弱,注药后10 h各处理的药剂吸收量均不足4 mL;悬铃木、国槐、垂柳对药剂的吸收能力相近。

树干基径对药剂吸收的影响因树种而异。从表 2可知,国槐表现为树体基径较大对药剂的吸收能力较强,在2,3 mm注药孔孔径下存在显著差异。2 mm注药孔孔径下注药后10 h,平均基径28.3 cm树体的药剂吸收量是平均基径13.4 cm树体的2.04倍。侧柏则相反,小基径树体对药剂的吸收能力更强,2 mm注药孔孔径下注药后10 h,平均基径14.8 cm树体的药剂吸收量为8.0 mL,平均基径26.0 cm树体的药剂吸收量仅为4.0 mL。毛白杨2种基径树体对药剂的吸收差异不显著。

表 2 树干注药树干基径对药剂吸收的影响 Tab.2 Effect of tree basal diameter on the uptake of ILF in 3 tree species
2.3 不同季节对药剂吸收的影响

不同季节注药树体对药剂的吸收见表 3。由表 3知,5月份(春季)3种树种对药剂的吸收能力均高于9月份(秋季)。2 mm注药孔孔径下注药后1 h,5月份毛白杨树体的药剂吸收量为6.6 mL,高于9月份的5.3 mL。国槐2 mm注药孔孔径下注药后10 h,5,9月份树体的药剂吸收量分别为6.3、4.7 mL,存在显著差异。2,3 mm注药孔孔径下,侧柏5月份树体对药剂的吸收能力强于9月份。

表 3 树干注药不同季节对药剂吸收的影响 Tab.3 Effect of season factors on the uptake of ILF in 3 tree species
3 结论与讨论

本研究表明:注药孔孔径及树种对药剂吸收的影响最大,其次为树干基径和季节因素,注药器通气孔孔径对药剂吸收的影响最小。

注药孔孔径对药剂吸收具有显著影响。5 mm注药孔孔径下树体对药剂的吸收显著高于2,3 mm注药孔。该结论与Sánchez-Zamora等(20002004)利用低压注射法在3,4,6 mm 3种注药器孔径下测定的树体对药剂吸收的结论相似。药剂在树体中的传导主要是通过树体木质部输导组织的蒸腾流向上传导(Dale,1983)。随着注药孔孔径的增大,药剂与树体木质部输导组织的接触面积相应增加,加快了药剂的向上输导,提高树体对药剂的吸收率。据此,在树木有害生物的防治中,可以针对不同的防治对象选择不同孔径的注药孔以达到理想的防治效果。如防治蛀干类害虫可采用小孔径注药孔,以延长药剂在树干中的输导时间,增加药剂与害虫初期接触的时间以提高防效;对于叶部虫害可采用较大孔径的注药孔,提高树体对药剂的吸收传导,使药剂在短时间内以较大浓度传输至叶部。笔者田间调查发现:在供试的多数树种中,注药孔孔径越大伤口愈合越慢。以伤口愈合较慢的悬铃木为例,5月份注药3个月以后,2,3 mm注药孔的愈合率分别为80%,70%,而5 mm注药孔的愈合率仅为20%,对此宜采用小孔径注药孔注药以降低对树体的伤害,促进伤口愈合。另外注药器在相同注药孔孔径条件下,通气孔孔径的大小对药剂的吸收无显著的影响。这主要是由于自流式树干注药时,采用类似给人打吊针的原理,依据流体力学和树木内蒸腾作用,通过注药器与树体的紧密接触,借助通气孔,药液、树体内的蒸腾液流与大气之间形成了一个相互连通的连续体系。由于大气与树体内的蒸腾液流存在着一定的压力差,在蒸腾拉力的作用下,注药器内的药液进入到树体内,并随树木蒸腾液流分布于树体的各个部位。与压力式注射相比,药剂进入树体的速度相对较慢,同一时间内通过0.5,1 mm通气孔进入注药器内用于弥补药液进入树体时所留下的空间的空气量,均能满足维持体系稳定的需要,使得在相同注药孔孔径条件下,通气孔孔径的大小对药剂的吸收无显著的影响。

春季注药有利于树体对药剂的吸收。从表 3可以看出,5月份(春季)3种树种对药剂的吸收能力均强于9月份(秋季)。春季树木进入快速生长期,树体边材液流速率相对较高,形成层分裂木质部细胞加剧,树体组织生理活力强,提高了药剂的输导能力,促进树体对药剂的吸收;秋季树体逐渐进入休眠期,边材液流速率减小,营养物质流动缓慢,组织生理活力逐渐减弱,输导能力下降,致使对药剂的吸收能力减弱(Sánchez-Zamora et al., 2000王华田等,2006殷亚方等,2002赵文飞等,2007)。

树干基径对药剂吸收的影响因树种而异。杀虫剂主要在树干木质部的边材和形成层附近的输导组织中输运(戴建昌等,2001吴春笃等,1994),随树干基径的增大树干边材面积增加(王华田等,2006),故树体木质部边材对蒸腾液流的输导面积随树干基径的增大而增加,而致树体对药剂的吸收能力增强。毛白杨对药剂的吸收速度较快,田间调查发现:注药后0.5 h,2,3,5 mm 3种注药孔孔径下平均基径为34.2 cm树体的药剂吸收量分别为5.8,6.7,8.0 mL,平均基径为11.5 cm树体的药剂吸收分别为4.7,6.0,8.0 mL。同国槐一样也表现出随树干基径增大树体对药剂的吸收能力增强。侧柏则相反,在2,3 mm注药孔孔径下小胸径树体对药剂的吸收能力更强,具体原因有待进一步探讨。

本研究以树体对药剂的吸收速率为指标初步探讨了自流式树干注药过程中几种可控因素对药剂吸收的影响。有关其他因素对药剂吸收的影响,如注射物质类型、土壤水分含量、风速、光照强度、树龄、树体健康状况等,以及树体对药剂的吸收机制等,均有待进一步研究。

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