בקרה וסילוק של ארכובית יפנית פולשנית Reynoutria japonica Houtt. שימוש בטיפול במיקרוגל

פרוטוקול זה מספק שיטה להדברת מיקרוגל של ארכובית יפנית בשטח וסילוק קני שורש חפורים בתנאי מעבדה. היתרונות והחסרונות של שתי השיטות נדונים. כיווני מחקר עתידיים מוצעים גם לייעל את השימוש במיקרוגל להדברת ארכובית יפנית.

מטרת המחקר היא להעריך את יעילות הטיפול במיקרוגל (MWT) בתדר של 2.45 ג'יגה הרץ והספק של 800 וואט להדברת ארכובית יפנית (Reynoutria japonica Houtt.) באמצעות מכשיר מתנייע שנבנה במתקן הפנימי. ה-MWT הוחל באוכלוסיית השדה של ארכובית ביולי 2022. ראשית, צמחים הועברו מכנית מאזור של 1 מ^"ר, ולאחר מכן, הקלעים החתוכים בגובה של כ -4 ס"מ טופלו במיקרוגל למשך 25 דקות, 20 דקות ו -15 דקות. טיפולי הבקרה היו: 1) צמחים חתוכים בלבד ו-2) קני שורש שנחפרו לעומק של 30 ס"מ. יעילות טיפולי המיקרוגל נצפתה במשך 11 החודשים הבאים על ידי ספירת מספר הנבטים החדשים שגדלו. התוצאות הראו כי MWT של 25 דקות היה יעיל ב-100% באובדן החיוניות של הארכובית היפנית, בעוד שטיפול במיקרוגל של 15 דקות MWT עורר את צמיחת הצמח בכ-50%, בהשוואה לביקורת. קני שורש נחפרו בניסוי נפרד במבחנה לבדיקות מעבדה. קני השורש סווגו לפי עובי ועברו MWT של 60 שניות באמצעות מיקרוגל מסחרי, ולאחר מכן הוערכו הטמפרטורה והחיוניות שלהם. הטמפרטורה של קני שורש לאחר MWT הייתה תלויה בעובי שלהם. אותם קני שורש שהתחממו לטמפרטורות מעל 42 מעלות צלזיוס נהרסו ביעילות. לסיכום, הזמן שבו צמחים נחשפים למיקרוגל ממלא תפקיד מרכזי ביעילות של שיטה זו. ככל שהחשיפה ל-MWT ארוכה יותר, כך השליטה טובה יותר. ככל שקני השורש דקים יותר, כך סילוק קני שורש MWT במבחנה יעיל יותר.

ארכובית יפנית (Reynoutria japonica Houtt.) היא אחד משבעת מיני הצמחים הפולשים המאיימים על הסביבה הטבעית בפולין¹. צמח זה, מחוץ לתפוצתו המקורית, מציג קשת רחבה של בתי גידול החל מבתי גידול אנתרופוגניים, כולל סוללות רכבת, צידי דרכים, פארקים, בתי קברות, גינות ביתיות, סוגים שונים של שממה עירונית ופוסט-תעשייתית ועד לבתי גידול טבעיים, כגון שולי יערות, גדות נהרות, סבך. לפעמים ניתן למצוא אותו גם באזורים חקלאיים. הוא מתמודד היטב עם סוגים שונים של קרקעות עם pH שונה, מחומצי ועד מעט אלקליין ^2,3. הוא מפגין סבילות גבוהה לטמפרטורה גבוהה, מליחות, שיטפונות תקופתיים ובצורת². הוא גם עמיד מאוד בפני זיהום קרקע, כולל תרכובות גופרית⁴. ארכובית מאיימת קשות על הטבע ותורמת לירידה בעושר מיני הצמחים. הם מתחרים ביעילות עם מינים מקומיים, מונעים את התחדשותם באמצעות צמיחה מהירה ומגבילים את הגישה לאור⁵. הם משפיעים על צמחים אחרים באופן אלאופתי וגורמים לשינויים בתכונות הפיזיקליות והכימיות של האדמה. בנוסף, הם משפיעים לרעה על הכלכלה האנושית על ידי הגבלת הראות לאורך הכבישים, הרס ההגנה מפני שיטפונות, הפחתת האטרקטיביות של אזורי השקעה ותיירות וגרימת הפסדים כלכליים הקשורים לשליטתם ^6,7.

נעשו ניסיונות רבים לשלוט בארכובית יפנית, בעיקר באמצעות קוטלי עשבים סינתטיים כמו גלייפוסט או 2,4-D⁸. עם זאת, בשל השפעות סביבתיות שליליות, שיטה זו אינה מומלצת לרוב האתרים שנכבשו על ידי ארכובית. מצד שני, שיטות מכניות כוללות כיסוח קבוע של צמחים, שאינם יעילים בשל מערכת קני השורש העמוקה שממנה יוצאים יורה חדשים⁹. פיתרון מעניין הוא שימוש ברשתות צפופות המגבילות את צמיחת הארכובית, אך לשיטה זו יש גם מגבלות עקב נזק אפשרי לרשת או יורה הגדלים מחוץ לשטחה. לכן מחפשים שיטות רוחביות להדברת מין זה. שיטה אחת כזו עשויה להיות שימוש במיקרוגל¹⁰.

מיקרוגל הם גלים אלקטרומגנטיים עם תדרים מ-0.3 ג'יגה הרץ עד 300 ג'יגה הרץ ואורכי גל מ -1 מ 'עד 0.001 מ'. קרינת מיקרוגל אינה נראית לעין האנושית. הספקטרום האלקטרומגנטי של תנור מיקרוגל נופל בטווח של קרינת אינפרא אדום ותדרי רדיו¹¹. מתוך המגוון הרחב של תדרי מיקרוגל, רק מעטים מיועדים ליישומים רפואיים או תעשייתיים. תקנות ועדת התקשורת הפדרלית מציינות את השימוש בתדרי מיקרוגל ספציפיים. מיקרוגל מועבר באמצעות חומרים ניטרליים מבחינה חשמלית כגון נייר, זכוכית, קרמיקה ורוב הפלסטיק ומשתקף על ידי מתכות. בחומר הסופג הם גורמים ליצירת חום¹². השדה האלקטרומגנטי בתדרי מיקרוגל מספק בעיקר אנרגיה לאורגניזמים חיים בתחומו. ההשפעה התרמית מורכבת מהעלאת טמפרטורת הגוף עקב ספיגת אנרגיה מסוימת בגוף. התדירות המתאימה, עוצמת השדה ויכולתו של האורגניזם לווסת חום נדרשים כדי להעלות את טמפרטורת הרקמה. זה תלוי גם בזמן החשיפה ובסוג הרקמה. כאשר חורגים מרמת חום קריטית של רקמות, מתרחשת דנטורציה של חלבון¹³.

קרינת מיקרוגל משמשת במדעי הטבע מזה שנים רבות. הוא משמש, למשל, לחימום אוויר בחממות¹⁴, חיטוי אדמה 15,16,17 וייבוש פירות וירקות 18,19,20. מיקרוגל יכול גם להשמיד מזיקי חרקים של צמחי יבול 21,22,23 או עשבים שוטים בשלב שתיל²⁴. מחקרים אחרונים מצביעים גם על היעילות הגבוהה של שיטת המיקרוגל במאבק בחזיר הפולש של סוסנובסקי^10,25.

המכשיר HOGWEED נבנה בפקולטה ליערנות של האוניברסיטה לחקלאות בקרקוב²⁶. יש לו את ההנעה שלו והוא נע על שלדת זחל, שניתן להשתמש בה באזורים עם גישה קשה. מערכת הנעה כזו אינה פוגעת בקרקע מכיוון שפסי הגומי מפעילים לחצים נמוכים על השטח. שלט רחוק רדיו שולט מרחוק ברכב. המכשיר נבנה כדי לחקור את השפעת גלי המיקרו על עשבים פולשים במערכות אקולוגיות טבעיות.

המחקר נועד לקבוע את היעילות של קרינת מיקרוגל בגל של 2.45 ג'יגה הרץ, הספק של 800 וואט וזמן פעולה משוער (בין 15-25 דקות) לשליטה בגידול צמחי ארכובית יפנית (Reynoutria japonica Houtt.) בשטח באמצעות מכשיר HOGWEED. המחקר נועד גם לקבוע את סילוק קני שורש בתנאי מעבדה באמצעות מכשיר מיקרוגל מסחרי. סילוק חשוב בניהול בטוח של פסולת צמחית פולשנית כך שהיא לא מאיימת על בטיחות הסביבה.

ערכנו את ניסוי השדה באמצעות אוכלוסיית שדה של ארכובית יפנית פולשת (Reynoutria japonica Houtt.) הממוקמת בקרקוב (50.04 N, 19.63 E) תחת הסכם כתוב ופיקוח של מועצת הצמחייה העירונית של קרקוב, המנהלת את האזור הזה.

1. בקרת שטח של ארכובית יפנית באמצעות מכשיר מיוחד הפולט מיקרוגל

1. בנה את פולט המיקרוגל באמצעות מגנטרון, המייצר גלים בתדר של 2.45 GHz והספק של 800 W. שמור על שטח הצמצם של אנטנת הצופר על 0.024254 מ"^ר (134 מ"מ x 181 מ"מ) ועל צפיפות הספק המיקרוגל על 32.8 קילוואט/מ^"ר. הכינו את מוליך הגל והאנטנה מארבעה יריעות פליז בעובי 1 מ"מ והצטרפו אליהם עם הלחמה רכה. ודא שהצד הפנימי של לוחית הגיליון מצופה כסף כדי להגביר את המוליכות של משטח המתכת²⁶.
2. בצע בקרת מיקרוגל של ארכובית יפנית בתקופת הגידול האינטנסיבית שלה כאשר הצמחים בגובה של כ-0.5-1.0 מ '.
3. ספרו את מספר יורה הארכובית מעל הקרקע לכל 1 מ"ר. חותכים את כל חלקי הצמחים מעל הקרקע בעזרת מכסחת ידנית כ -4 ס"מ מעל פני הקרקע.
4. הסר מכנית עלים יבשים מפני השטח באמצעות מפוח עלים למניעת שריפה במהלך הטיפול במיקרוגל.
5. רשום את טמפרטורת המשטח המוכן לפני הטיפול במצלמה התרמית.
6. הניחו את פולט המיקרוגל על המשטח המוכן על הקלעים שבמרכזו ודחפו אותו מעט כדי להיצמד היטב לקרקע. יש לפלוט מיקרוגל על ידי לחיצה על כפתור במכונה ולבצע את הטיפול למשך 25 דקות, 20 דקות ו-15 דקות עבור משטח בגודל 268 מ"מ על 362 מ"מ.
7. רשום את הטמפרטורה של המשטח המטופל באמצעות המצלמה התרמית.
8. לצורך בקרות, השתמש במשטחים עליהם החלקים מעל הקרקע מנותקים מכנית רק באמצעות מכסחת יד בגובה של כ -4 ס"מ מעל פני הקרקע (בקרה 1 - כיסוח), וקני השורש נחפרים לעומק משוער של 30 ס"מ (בקרה 2 - לחפור). כדי לעזור לחפור את קני השורש, השתמש תחילה במדחס נייד עם זרבובית זרם צר ואז שלף את קני השורש הגלויים בעזרת חותך מתכת.
9. בדוק את גידול הצמחים באזור המחקר מדי חודש והשווה אותו לשני אזורי הביקורת במהלך החודשים הקרובים עד לחודש הגידול האינטנסיבי של הצמחים, למשל מיולי עד מאי. ספר ידני ותעד באופן צילומי את מספר יורה הארכובית החדשה.

2. סילוק חוץ גופי של קני שורש ארכובית יפנית באמצעות מיקרוגל

1. כמקור מיקרוגל, השתמש במכשיר תא מסחרי בתדר של 2.45 ג'יגה הרץ והספק של 800 וואט, עם קיבולת מבוקרת חשמלית של 28 ליטר.
2. חופרים קני שורש ארכובית יפניים מעומק של עד 30 ס"מ וחותכים אותם לקטעים של 28 ס"מ בעזרת מספריים.
3. חלקו את קנה השורש לשלוש מחלקות עובי, בעזרת קליפר כדי למדוד את הקוטר הגדול ביותר של קנה השורש. תן את תוצאת המדידה בסנטימטרים לשני מקומות עשרוניים. השתמש בסרגל ציור כדי לחשב את התוצאה בסנטימטרים למקום עשרוני אחד. מחלקה I עד 1.00 ס"מ; מחלקה II 1.01-2.00 ס"מ; דרגה III מעל 2.01 ס"מ.
4. בחר עשרה קני שורש מייצגים לכל דרגת עובי. שקלו את המסה הטרייה של קני השורש באיזון. בטא את התוצאות ב- g עד שני מקומות עשרוניים.
5. מכניסים את קני השורש למיקרוגל ומכניסים אותם למיקרוגל למשך 60 שניות. מיד לאחר טיפול במיקרוגל, קח תרמוגרמה עם מצלמת ההדמיה התרמית כדי לקבוע את הטמפרטורה שאליה התחמם קנה שורש נתון.
6. שקלו שוב את קני השורש במיקרוגל לאחר טיפול במיקרוגל כשהם מתקררים לטמפרטורת החדר.
7. קח שמונה קני שורש נוספים כדי לקבוע את הלחות והמסה היבשה שלהם. שקלו קני שורש לפני הכנסתם למייבש המעבדה בטמפרטורה של 105 מעלות צלזיוס למשך יומיים. לאחר זמן זה, שקלו אותם שוב.
8. קבע את הטמפרטורה של קני השורש על סמך התרמוגרמות של מצלמת ההדמיה התרמית. קבע את הטמפרטורה הממוצעת, המקסימלית והמינימלית של אזור או קטע מסומן. בניסוי זה, כל קנה שורש חולק ל-5 נקודות-אליפסות במרווחים שווים של שטח של כ-2 ס"מ שלא השתרע מעבר לקווי המתאר של קנה השורש. לאחר מכן, חשב את הטמפרטורה הממוצעת, המקסימלית והמינימלית של כל קנה שורש מ-5 הנקודות.
9. מניחים את קני השורש במיקרוגל בנפרד על מגשים מרופדים בצמר גפן סטרילי. ודא שמגש אחד מכיל קני שורש מאותה דרגת עובי. השתמש במגשים נפרדים עבור קני שורש הבקרה.
10. השקה את המגשים במי ברז. מכסים בנייר כסף חסר צבע כדי להפחית את אובדן המים. הנח את המגשים באזור מוצל, עקוב אחריהם ומעל מים בעת הצורך. בצע ניטור עד שנצפו יורה חדשים או שמתרחשת ריקבון גלוי של רקמות, למשל למשך 14 יום.
11. עבור קני שורש ששורדים ומפתחים יורה חדשים, בצע ניתוח נוסף של הטמפרטורה שלהם לאורך כל קנה השורש.

בקרת שטח של ארכובית יפנית באמצעות מכשיר מיוחד הפולט מיקרוגל
המספר הממוצע של יורה לכל 1 מ"^ר מהשטח שטופל במיקרוגל היה 27. איור 1 מציג את המספר הממוצע של יורה לכל 1 מ"^ר שגדל לאחר טיפול במיקרוגל במשך 11 חודשים לאחר חשיפה למיקרוגל. לא הופיעו י...

הוכחה היעילות של הדברת ארכובית יפנית (Reynoutria japonica Houtt.) באמצעות המכשיר שנבנה וסילוק קני שורש ארכובית באמצעות תנור מיקרוגל מסחרי. שני המכשירים פלטו מיקרוגל בתדר של 2.45 ג'יגה הרץ והספק של 800 וואט.

נצפה כי ככל שהחשיפה של צמחי ארכובית לקרינת מיקרוגל ארוכה יות...

כל המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים.

מחקר זה מומן על ידי משרד המדע וההשכלה הגבוהה של הרפובליקה הפולנית.