Tradycyjne metody stosowania chemicznych środków ochrony roślin w postaci opryskiwania są w praktyce możliwe do zastosowania najczęściej w przypadku drzew o mniejszych rozmiarach. Opryskiwanie wysokich koron zawsze wiąże się z dodatkowymi kosztami związanymi z zastosowaniem podnośników, wydajnych wysokociśnieniowych pomp oraz specjalnych węży. Niekiedy zabiegi takie wymagają wręcz karkołomnych wyczynów alpinistycznych odpowiednio przygotowanych osób. Ponadto wiele preparatów nie przenika łatwo poprzez woskowe warstwy ochronne na powierzchni liści i niejednokrotnie są one słabo transportowane z miejsca naniesienia do innych organów rośliny. W trakcie wykonywania opryskiwania dużych drzew ciecz robocza może być również narażona na znoszenie przez wiatr co stwarza konieczność stosowania zabiegów grubokroplistych lub użycia odpowiednich antyznoszeniowych dysz. To wszystko prowadzi do zmniejszenia efektywności zabiegu oraz zwiększa zużycie środków ochrony roślin, których nadmiar dostaje się do środowiska.
Istnieją co prawda metody wprowadzania preparatów do gleby w obręb systemu korzeniowego chronionej rośliny jednak często wiążą się one z koniecznością zastosowania specjalistycznego sprzętu. Wchłanianie określonych substancji jest uwarunkowane zarówno możliwościami fizykochemicznymi form użytkowych preparatów jak również możliwością ich rozmieszczenia w pobliżu korzeni bądź w okolicy strefy wzrostu systemu korzeniowego. Nierzadko wymaga to ich zastosowania pod odpowiednim ciśnieniem.
Skuteczność aplikacji doglebowej zależy od możliwości adsorpcji tych związków przez system korzeniowy roślin. Również właściwości fizykochemiczne niektórych rodzaj gleby wpływają na wiązanie pewnych preparatów w taki sposób, że stają się one słabo dostępne dla roślin.
Trochę historii….
W poszukiwaniu alternatywnych metod ochrony wysokich drzew przed chorobami i szkodnikami zwrócono uwagę na metodę iniekcji czyli aplikacji preparatów bezpośrednio do pnia. Wprowadzone w ten sposób substancję dostają się do „strumienia transpiracyjnego” i wraz z wodą są rozprowadzane po całej roślinie
Do najistotniejszych zalet metody iniekcji należą
- większa skuteczność użytych ś.o.r
- zmniejszenie ryzyka skażenie środowiska
- alternatywa dla mało skutecznych i kosztownych oprysków liści bądź iniekcji doglebowych
- możliwość zastosowania w środowiskach zurbanizowanych
- bardziej przewidywalne rezultaty
Przypuszczalnie pierwszym naukowcem, który odkrył efektywność metody iniekcji był nie kto inny jak sam Leonardo da Vinci choć w świetle dzisiejszych standardów cel zastosowanych przez niego zabiegów może wydawać się dość kontrowersyjny. Do pni jabłoni eksperymentalnie zdecydował się bowiem wprowadzić arszenik, który rozchodząc się po roślinie dostawał się do owoców i w ten sposób chronił je przed potencjalnymi złodziejami. Jakie były dalsze losy skażonych owoców historia postanowiła przemilczeć.
…i trochę teraźniejszości
Obecnie stosowane różne metody iniekcji są intensywnie opracowywane od około 100 lat a skuteczność określonej metody jest uzależniona od bardzo wielu elementów. Do tych najistotniejszych czynników, od których zależy przemieszczanie się wprowadzanych substancji należą:
TECHNICZNE I TECHNOLOGICZNE
- ciśnienie stosowane do wprowadzania aplikowanych substancji
- high-pressure system (0,7 - 1,4 Mpa)
- low-pressure system (Navarro, Chemjet, Mauget, Sidewinter)
- rodzaj aplikowanych substancji
- średnica nawiercanych otworów
- liczba otworów oraz ich głębokość
- prędkość obrotowa oraz typ użytej wiertarki
- strona drzewa po której zostały wykonanie nawierty pni bądź gałęzi
POZOSTAŁE
- rodzaj rośliny
- rodzaj organizmu szkodliwego
- poziom transpiracji
- wpływ warunków stresowych dla rośliny
- prędkość wiatru
- zawartość wody w glebie
- rozmiar drzewa
- zdrowotność drzewa (stopień zaawansowania choroby lub uszkodzenia przez szkodniki)
- faza fenologiczna drzewa
Jeżeli z drzewa zedrze się martwą korę to pierwszą żywą tkanką pod kora jest łyko. Łyko stanowi kanał wzdłuż, którego transportowane są różne substancje pokarmowe powstałe w procesie fotosyntezy jak również hormony oraz niektóre organiczne pestycydy. Ruch w obydwu kierunkach to znaczy w górę i w dół drzewa ma podstawowe znaczenie dla dystrybucji tych substancji. Komórki łyka są połączone razem przez żywą protoplazmę i rozciągają się od nowych pędów aż do korzeni. W wyniku procesu transportu komórki mają odpowiednie ciśnienie osmotyczne czego najlepszym dowodem są mszyce. Ciśnienie panujące wewnątrz komórek łyka wciska na zasadzie osmozy bardziej scukrzony roztwór do wnętrza ich ciał w wyniku czego powstaje tzw. rosa miodowa, która często skapuje na chodniki i samochody znajdujące się poniżej zaatakowanego drzewa
Wszystkie substancje nanoszone na liście albo absorbowane w glebie przez korzenie mogą być rozprowadzane w łyku wraz z substancjami pokarmowymi o ile mają budowę cząsteczkową umożliwiającą im przenikanie przez żywe błony komórkowe. Wszystkie substancje charakteryzujące się tą właściwością nazywane są „phloem mobile”. Niejednokrotnie są to związki biologicznie czynne preparatów określanych w ochronie roślin jako preparaty o działaniu układowym (systemicznym). Ich aktywność nie ogranicza się jedynie do możliwości przemieszczania w obrębie floemu. Mogą być również dostarczane naczyniami z wodą przemieszczająca się w ksylemie.
Niestety stosowanie preparatów w postaci iniekcji bezpośrednio do floemu nie jest możliwe. Panujące dodatnie ciśnienie osmotyczne powoduje wypływanie soku ze zniszczonych komórek w wyniku czynności związanych z wykonywaniem niezbędnych odwiertów. Ponadto komórki łyka stosunkowo szybko odpowiadają na zranienia tworząc kallusowe zatyczki i odcinając w ten sposób uszkodzone komórki. W związku z tym elementem struktury drzewa, który wykorzystuje się w metodzie iniekcji jest drewno (ksylem) a w szczególności jego część, tzw. biel. Biel jest fizjologicznie czynna częścią ksylemu przez, którą woda i substancje w niej rozpuszczone poruszają się od korzeni do pędów.
Drewno powstaje w wyniku działalności naczyniowej miazgi twórczej (kambium), formującej się tuż poniżej łyka w postaci grupy zdolnych do dzielenia się komórek Kambium produkuje corocznie nową warstwę łyka w kierunku na zewnątrz drzewa oraz nową warstwę ksylemu ku wewnątrz. Aktywność tej warstwy komórek prowadzi do dużego zróżnicowania w proporcjach floemu i ksylemu. W przeciwieństwie do łyka, którego tkanki są usuwane wraz z martwą korą w rezultacie ich wzrostu na obwodzie drzewa większość tkanek ksylemu ulega usztywnieniu oraz lignifikacji i gromadzi się do wnętrza drzewa, a część z nich może transportować wodę nawet przez kilka lat.
Od budowy anatomicznej drzewa, a w szczególności jej części czyli drewna (ksylemu), w zasadniczy sposób zależy transport wody i rozprowadzanych wraz z nią substancji a więc i sposób wykonywania iniekcji. Wyróżniamy trzy podstawowe typy budowy anatomicznej ksylemu nieporowaty, rozpierzchło-naczyniowy oraz pierścieniowo-naczyniowy. W nieporowatym typie budowy występującym u roślin nagonasiennych (m.in. iglaste) w system przewodzenia włączony jest tylko jeden typ komórek – cewki. W drzewach z takim typem anatomii ksylemu aktywny transport wody może odbywać się aż do trzeciego albo czwartego pierścienia przyrostu rocznego. Transport wody odbywa się jednak stosunkowo wolno z uwagi na budowę anatomiczną cewek zaopatrzonych w drobne jamki w ścianach bocznych.
W przypadku gatunków o rozpierzchłonaczyniowym typie budowy ksylemu czyli brzóz, olch, topoli czy grabów nie ma wyraźnej różnicy pomiędzy drewnem wczesnym i późnym a do przewodzenia wodę wykorzystywane są naczynia kilku przyrostów mniej więcej do trzeciego czwartego pierścienia przyrostu rocznego bielu.
Wykaz niektórych rodzajów drzew rodzimych i introdukowanych klasyfikowanych z uwagi na typ budowy ksylemu
Zróżnicowanie sposobów pionowej dystrybucji wody i substancji w niej rozpuszczonych komplikuje efektywność transportu preparatów wprowadzanych droga iniekcji. Znajomość anatomi ksylemu i rozmieszczenia spiralnych pierścieni w drzewach może mieć w przypadku tej metody duży wpływ na ilość wykonywanych nawiertów ich liczbę a także głębokość. Dla przykładu liczba otworów wymagana przy iniekcji substancji do pni takich drzew jak wiązy może być mniejsza z uwagi na występujące u tego gatunku skręcone pierścienie. Przeciwnie wprowadzenie efektywnej dawki substancji do pni klonów o prostych pierścieniach wymaga wykonania większej liczby iniekcji.
Trudno szczegółowo opisać wszystkie skomplikowane zależności pomiędzy budową anatomiczna a transportem wody i substancji w niej rozpuszczonych. Warto jednak chociażby wspomnieć, że na transport wody w obrębie drzewa istotny wpływ może mieć jeszcze kilka innych mniej oczywistych ale nie mniej istotnych czynników jak: obecność tzw. „fałszywych” słoi wywołanych warunkami stresowymi (susza, obniżenie temperatury, pożar czy powódź) lub chociażby różnicą w budowie pomiędzy tzw. drewnem młodocianym tworzonym w koronie na młodych gałęziach, w bliskim sąsiedztwie liści a drewnem dorosłym kształtującym się w oddaleniu od aparatu asymilacyjnego.
Metoda iniekcji wymyka się ściśle ustalonemu podziałowi na środki o działaniu powierzchniowym, wgłębnym i systemicznym. W tej sytuacji nawet te substancje , które nie mogą aktywne przenikać przez warstwy ochronne na powierzchni rośliny, i które nie są transportowane poprzez floem mogą włączać się w obieg i działać w miejscu znacznie oddalonym od miejsca ich zastosowania. Co prawda szybkość ich transportu jest z reguły mniejsza ale akurat ta właściwość może niejednokrotnie okazać się zaletą. Bardzo mobilne preparaty, silnie włączane w prąd transpiracyjny, potrafią niekiedy pomijać dolne partie korony drzew. W przypadku zwalczania chociażby szrotówka kasztanowcowiaczka jest to zjawisko bardzo niekorzystne ponieważ pierwsze pokolenie tego gatunku atakuje właśnie dolną część korony. Omijanie tej partii drzewa przez insektycydy częściowo zmniejsza skuteczność zabiegu. Dlatego w celu zwiększenia efektywności stosowanych zabiegów prowadzi się intensywne badania nad wykorzystaniem mieszanek substancji szybko transportowanych i charakteryzujących się długim okresem aktywności oraz substancji wolno transportowanych o krótkiej aktywności owadobójczej.
W rozumieniu nowego podejścia do chirurgii drzew rozwijanej intensywnie w wielu krajach europejskich, a przede wszystkim w USA celowe wykonywanie ran niezbędnych do aplikacji środków chemicznych stanowi kość niezgody dla wielu wybitnych ośrodków naukowych. Według najnowszych przeprowadzonych badań, każda rana to blokowanie transportu podłużnego i poprzecznego w drewnie oraz w łyku. Ponadto w drewnie otaczającym ranę następuje obumieranie komórek miękiszowych i zmniejsza się pojemność magazynowania materiałów zapasowych. Należy również pamiętać, że metoda iniekcji jest stosowana najczęściej w przypadku starszych okazów drzew zlokalizowanych z reguły w trudnym dla roślin środowisku zurbanizowanym. Dla drzew które i tak muszą borykać się z różnymi przeciwnościami, i które dużą część swoich zapasów energetycznych poświęcają na obronę przed czynnikami zarówno biotycznymi (choroby i szkodniki) jak i abiotycznymi dodatkowy wydatek energetyczny poświęcony na zainicjowanie procesów prowadzących do ograniczania negatywnych skutków wielokrotnych zranień może być „ponad ich siły”. Dlatego zawsze przed dokonaniem wyboru metody leczenia powinno przyjąć się zasadę znaną z medycyny czyli „przede wszystkim nie szkodzić”. W praktyce oznacza to, że przed podjęciem ostatecznej decyzji co do zastosowania metody iniekcji należy rozważyć wiele czynników jak: stopień szkodliwości choroby lub szkodnika, kondycja drzewa, stopień odporności na zranienia, wiek drzewa czy wreszcie środowisko, w którym żyje. Obecnie znamy już wiele metod iniekcji intensywnie rozwijanych zarówno w kierunku zwiększenia efektywności jak i zminimalizowania negatywnych skutków ich oddziaływania na drzewa.
Opracowano na podstawie:
- William R. Chaney. Water and Chemical Movement Beneath the Bark. http://www.agriculture.purdue.edu/fnr/html/faculty/Chaney/BeneathBark.html
- Chaney W.R. 1985. Anatomy and physiology releated to chemical movement in Trees, Presented at the annual conference of the International Society of Arboriculture in Milwaukee in August 1985. Artykuł obecnie niedostępny w internecie. Tekst u autora tego opracowania.
- Czaplewska J., Kulikowska-Gulewska H. 1999. Wstęp do anatomii i morfologii roślin naczyniowych. Wydawnictwo Uniwersytetu Mikołaja Kopernika. Toruń. ISNB 83-231-1120-0
- Hejnowicz Z. 2002. Anatomia i histogeneza roślin naczyniowych. Organy wegetatywne. PWN Warszawa. ISBN 83-01-13825-4
- Siewniak M. Pielęgnowanie drzew ozdobnych. Międzynarodowe Towarzystwo Uprawy i Ochrony Drzew. Skład komputerowy i druk: ZPP „Klucz-Druk”, 46-200 Kluczbork, ul. Zamkowa 8