我国高压树干注射机研发的现状与发展方向

                              秦旦仁 [1]         李祥[2]

               ( 1．徐州市林业指导站 2.徐州市惠通生态园林科技工程有限公司)

一。树干注射技术概述

1。 关于名称

  英语称树干、树身为tree trunk、trunk或stem。树干注射，在美国大多被称为trunk inject，在欧洲被称为tree inject。Injection一词与人医、兽医之‘打针’‘注射’同义，树干注射机在美国多称为trunk injector system, 在欧洲则多被称为tree injector system。曾有人以为应该把树干注射机称之为注药机。树干注射技术起源于欧美，因此，还是沿用起源的称呼好些。再则，用于向树干注水、注肥的器械就不必改称注肥注水机了。

  树干注射是一个总的称谓，根据其主要技术特征可以分为高压注射（injection）——注射压力大于大气压；灌注（infusion）——进药压力小于大气压和植入（implantation）——将固态xx塞（或嵌）入树干[参看树干注射技术文件之五]。把以高于大气压的力把药液注入树干的注射方法或技术称之为‘高压注射’，是合理的。与灌注和植入相比，高压注射更为主动，效率也高，发展成实用技术的可能性{zd0}[参看五]。

2。起源与沿革

（1）起源：树干注射这一观念起源于人们‘从内部xx植物病虫’的想法。在这种想法引导下，一个方向是研究开发‘内吸剂’-Systemic，另一方向就是开发出了把药剂导入植物内部的施药技术。植物保护受医药科技发展的影响直接而巨大。1835年法国外科医生夏乐﹒加布里埃尔﹒普拉瓦发明医用注射器以来，在这不到150年的时间里，人和动物的注射技术及其产品和服务（各种注射器、注射剂）已经发展成了多么巨大的产业，而且对人类的生存和发展已经产生了多么巨大的作用。就这么简单地想一下，你就可以理解人们为什么在不断地研究往树干里注射药剂了。

在《内吸xx剂-Systemic fungicides》一书里，编著者把树干注射的鼻祖推算到了文艺复兴时代的名人达﹒芬奇身上。早在十二世纪，他就在笔记本里写下了把毒药注入果树树干以弄出毒果子的方法了。当然，真正的肇始者是Müller,他于1926年在发表的专著《植物的内部xx》中提出把化合物导入植物以控制病虫的理论和方法[《内吸xx剂》P8]，因此后人评论，这才是具有里程碑意义的‘植物内部xx’理论和技术的起源。由此可知，树干注射技术肇始于欧洲，甚至源逆文艺复兴时代。

（2）本世纪之前高压树干注射机研发概况

    树干注射总是与那些树木的‘疑难杂症’联系在一起的。当那些橡树、栎树、榆树的维管束萎蔫病；李树、苹果的银叶病；松树的墨天牛-线虫病；松干蚧；杨、柳天牛、柳树瘿蚊等等为人们所注目的时候，由于传统的喷洒技术无法有效防治，注射技术才被选作防治试验的施药技术。树干注射技术就是这样在对付这些‘疑难杂症’的防治试验中艰难地发展起来的。

    到20世纪中叶，内吸剂农药实用于植物保护后，树干注射的发展才稍见起色。在七十年代，美国和加拿大对榆树荷兰病进行了较大规模的防治研究，这才为这种技术的发展提供了机遇。在美国，一个从1956年开始到1978年结束，历时20多年的‘东北部树木枯萎病研究项目’针对荷兰榆树病展开了长期的、较大规模的研究和防治试验。由于这种由榆小蠹传播，在榆树新生导管中蔓延的毁灭性xx病害是无法用常规的化防技术预防性或xx的，这使得内吸xx剂和树干注射技术的应用成为了当时树木保护业界，甚至植物保护业界的一大亮点。这方面的资料集中在《内吸xx剂-Systemic fungicides》这一专著和《荷兰榆树病防治60年之回顾》-‘Dutch Elm Disease Perspectives After 60 years’这一专刊中。这两本书中有关树干注射的资料都是由美国威斯康星大学教授Eugene B. Smally综述的。因此，《内吸xx剂》编著者称Smally先生是美国树干注射的奠基人[《内吸xx剂》二版序言]。即使如此，高压树干注射技术还是没有发展成为树木保护的实用技术。1990年，当时的xx德国生命科学院在对树干注射机的使用效果进行测试之后在论文中对树干注射技术提出了否定的评价意见：“由于这种注射方法会导致木质部变色、树皮和形成层的裂缝,以及在伤口区产生其他副作用，而且，愈伤组织隆肿和木质部变色造成的木材失去使用价值，即使尚未估计xx侵害，因此，方法至少来说,在用于有较高使用价值的森林树木是有问题的。尤其是，如果这种注射方法在林业上大规模推广使用很昂贵的话。（注射造成树干伤害  防治费用高）

树干注射处理是缺点在于：药剂在树冠中的分布并不均匀.人们错误的认为,药剂通过注射即可直接在导管中上升,然而事实是树木导管的伤口[注射造成]往往在涉及到的导管单元中导致蒸腾流的中断。因此,必需输入较大剂量的有生理毒性的药剂 ,才能确保有足够高浓度的药剂,沿着扩散途径到达靶标部位。（药剂分布不匀  用药剂量大）

    注射机的使用只有在这种情况下才是有益的，即，一次性处理能够对致命危害的树木病害起到持久的抑制作用，这或许在防治由Ophiostoma也即Ceratocystis（维管束萎蔫病）造成的病害是可以想象的。针对这类病害,即使是在研究,十年恐怕也还是没有专利性解决办法。目前看,尚不知道哪些病害和虫害是通过用注射机一次性处理而被抑制了的。由此看来,注射处理的危险在上升,而作为植物保护措施，其潜在的益处则可想而知了”。（不实用）

    国外，特别是美国，1970年代高压树干注射机研究和应用情况参看[九上世纪末国外的高压树干注射机]。

 二。 我国的高压树干注射器械的研究和开发

（1）   概况

   上世纪七十年代，我国应用‘树干施药’方法防治林木和果树病虫害的技术水平虽然停留在手工阶段，但已积累了相当数量的试验研究经验。出现了刮皮涂药、毒环施药、深孔灌注、根系插瓶、窄刃空心斧给药以及稍后出现的浅孔滴注等等多种在树干上施用氧化乐果等内吸剂，防治松干蚧、天牛、大袋蛾、栗瘿蜂、丛枝病等多种林木和果树病虫的技术。

   到上世纪八十年代，随着森林病虫防治专业队伍的扩大、平原绿化成果的扩大和林木虫害病害的较大规模发生，研制树干施药机械的呼声开始出现。先有刮皮涂药机的研究动向，以后就出现了树干注射机。

   1987年月日2月，锦州市林业科学研究所黄奎才、张连奎等研制出一种用工农-7型喷雾器向树干上的蛀孔中注药的注射器。与江苏省林业科学研究所汪永俊等早在六十年代就用552-丙型喷雾器改装用以防治光肩星天牛的装置一样，它们体现了人们向树干内施药的愿望，但还不是真正的注射器。

   1988年中国农业科学研究院周厚基、西南交大马世骏等在《中国果树》（第三期P39-41）发表了共同研制的主要用于注射营养液矫治果树缺素症的“CZ-I型和SZ-1型果树强力树干注射机”。CZ-1是瓶装高压氮气作加压气源的‘气动型’注射机，SZ-1是以踏板式喷雾机为主体的‘手动型’注射机。在我国，这是最早公布的高压注射机；用这种这种装置向梨树注射‘酸化硫酸亚铁’防治缺铁性黄化病的理论和方法的论述，是最早发表的树干注射技术论文。

   稍后，天津国营农场管理局，研制出了一款‘手动式注射机’。

   1990年林业部立项研制树干注射机，当时的南京林学院林机系与徐州市林业技术指导站合作在林业部90-07-04号项目支持下，开始研制“便携式高压、快速、定量树干注射机”以来，我国高压树干注射机的研制出现了一个短暂的高潮：

   1991年5月，林业部森林病虫防治总站缪恩雪研制了一套‘手动、杠杆加压的唧筒式’注射器，试推广了一次。

   1992年，徐州州光学仪器二厂生产品一种号称专利产品的，油压千斤顶加压的‘强力树木注射器’。附图：

   1993年，徐州伊克赛产品开发所展示过一种手摇伞齿轮组传动旋进式SMZ-1型注射机。附图：

   1995年内蒙古自治区农科院附属的一个林发公司研发了一套‘手提撞击式’注射器。

   1998 年南京林业大学教授赵博光研制了一套注射机。

   所有上述这些产品都是于6HZ‘便携式高压、快速、定量树干注射机’系列产品平行发展的。但是大多数没能和6HZ一样坚持下来。

（2）。6NZ树干注射机系列产品的发展过程于现状

   6HZ是林木保护用树干注射机的标准化序列号（6-林业机械；H-营林（保护）机械；Z-注射机）。这是1995年末，在林业部90-07-04号研究项目鉴定时，主管小型林业机械的标准化机构给出的命名。从1990年开始研制的原型机——自重12Kg的6HZ1型‘背负式油压蓄能罐型注射机’（即曾称之为YBZ-1型[油压Y，便携式B，注射机Z]的注射机）到当前自重仅1kg的6HZ-1015b、1015c型xx式注射机，已经历时近20年了。在这么漫长的时日里，这一系列的树干注射机大体经历了研究、中试和改进三个阶段。

1.1990-1995年为研究期

   到1995年项目鉴定时，供鉴定的两种机型是：①手提油压泵式注射机——6HZII型。②手持枪形直压式注射器——6HZIII型。

附图：

 这两套装置的原理、结构xx不同：6HZIII是手压泵直接向药液加压使之注入树干，因此称为‘直压式’；注射头是自攻式旋进针头，可见研制者已决心摒弃油压驱动方式和直杆铲口锤进式针头了。

2.中试阶段的6HZ-2020A型机

   国家林业局将便携式高压树干注射机列入1995年的‘新技术、新产品中试、推广项目（95-014号）’，此项目由徐州市森林病虫防治站主持，并于2000年顺利完成了中试项目。自重2.0Kg的 6HZ-2020A型‘手持枪形旋转进针孔内密封式树干注射机’顺利通过国家林业局组织的验收。直径14mm的“旋进孔内自密封式针头”于2001年1月申报了国家专利（申请号01217006.2）.6HZ-2020A型机是6HZIII的延伸，其首要特点是明确提出了以防止树干伤害为目标的注射头孔内密封设计。

3.中试后的改进阶段

   受6HZ-2020A机初步成功的激励，也因对其严重缺陷的担忧，研制者很快就设计出2020A的{dy}轮两种改进机型：1020型、1015型注射机。主要改进点是：①注射头改进为直杆状、插入、柔性材料孔内膨胀自密封式,树干伤害率下降至1%以下，注射阻力下降50%,注射孔直径从14mm缩小至mm;注射孔当年愈合率提高至90%以上；②单向阀由球阀改为柔性材料平面密封阀，密封性能可靠故障率大大下降；③自重下降至1Kg,工效较大幅度提高。1020 型机由研制者于2002申报了国家专利，1015型机在徐州市林业开发中心支持下有小批量推广。

    2008年由其发明者秦旦仁先生研制的第二轮改进型机6HZ-1015b与北京市园林研究所合作投入使用，这一轮改进仍然是针对注射头、单向阀的改动。

    以上叙述表明，6HZ这一序列的树干注射机在将近20年的发展过程中不断地在注射头、单向阀和便携性这三个方面进行研究改进，使我国的高压树干注射技术逐步个接近实用化：①注射头，是影响注射质量的关键部件。6HZ-2020A型机开始设计孔内密封，到1020、1015型机孔内密封性稳定，我国的高压注射技术开始实现有控制注射，即，可以有目的地把药液注射到树干内的设定深度并按设定的状态分布。在完善测试技术并积累多树种测试资料之后会有能力制定高压树干注射技术技术标准的。

②单向阀，是必不可少的液流控制部件。6HZ高压树干注射机不断改进到第18个年头才脱出了喷雾机械的巢臼，使6HZ-1015b型树干注射机的液流控制设计不仅独具特色、性能优越、十分可靠，而且为奠定了进发展新构思的基础。

③便携性及操作方便，是实用性的重要指标。6HZ-1015a、b两型自重都已下降到了1Kg，操作方便，轻便便携，实用性是突出的。与国外的高压注射机相比较，我国的高压树干注射机是具备相当优势，也是独具特色的。

                 三，我国高压权树干干注射机的发展趋向

    各类树干注射技术目前的市场都已在开发之中。灌注技术中的掛瓶、插瓶法技术，例如西安均利公司的“树大夫”自流注射瓶，四川国光农药公司的‘大树移得活’吊水袋等等。有些产品已经在果树栽培、大树移植和树木病虫防治方面占有了一定的市场。

    胶囊、多层胶囊植入技术早在上世纪70年代由美国的Mauget公司（这一公司现仍活跃于树干注射产品研发）研制出来并应用于荷兰榆树病的防治，近来在日本松材线虫病防治中得到较广泛的应用：我国上海园林研究所也曾研究硫酸亚铁植入树干用以矫治樟树缺铁性黄化病。1993年时，在日本，仅用于松材线虫防治的注射剂销售额就从1983年的7483万日元猛升到30.1亿日元。

与灌注和植入相比，高压注射技术相对主动，而且容易与机电技术匹配，历来的研究和开发的强度也不谓不高，似乎市场开发景况也应相对看好一些。然而，恰恰相反，目前高压注射技术的市场景况却相对暗淡。原因何在呢？

   古人云‘工欲差其事必先利其器’。旁观6HZ系列树干注射机的发展历程，我们认为，高压注射技术停滞不前的原因在其本身，其中，高压注射机不过关是首要原因。那么，高压树干注射有无成功希望呢？有！我公司最近研制成功的6HZ-1015b型袖珍式高压树干注射机已经取得了成功[详见产品介绍]。6HZ-1015b的成功，标志着我国独立研制的高压树干注射机已经接近实用.

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