湖北工业大学湖北武汉430068
目的和意义
1.课题研究的必要性（意义、存在的主要问题及影响）
架空输电线路植被隐患是影响线路安全运行的主要因素，针对电网架空线路树障危害严重、清除技术粗放、“树电矛盾”突出等问题，本课题研究架空输电线路树障发生规律与形成机制，研制树障树体无害化功能性树体生长复合调控剂、施用技术及装备，开发线路架空输电线路树障防控管理系统，以期实现既降低树障形成频率和提高树障防控效率，又最大限度减少对树木经济价值和生态环境的损害、减少停电带来的负荷损失及社会经济损失，提高用电满意度，有效化解“树电矛盾”。
近年来，随着社会经济发展，各地用电负荷持续攀升，以广东省为例2017年最高用电负荷高达10800万千瓦，10kV以上架空线路已超过33万千米，电网规模不断扩大，电网密度逐年增大，“树电矛盾”问题日益突出，每年因树障造成的直接经济损失越来越大，安全问题愈发突出。2017年7月，某电网500kV线路因树障两次跳闸，某供电局输电管理所在线路故障巡线过程中，发生一起运维人员擅自增加工作，违章砍伐超高树木，导致电弧灼伤2名砍树员工，造成1人重伤，1人轻伤的一般人身事故。另一方面加上国家免征农业税、退耕还林等政策的出台，围绕电力设施建设林地征用、电网线路廊道植被产生的纠纷也越来越多。而无论是林地征用、修剪、砍伐或迁移重植，都难以从根本上解决“树电矛盾”。
用电需求的快速增长，必然伴随着电网建设的快速投入，而又适逢习近平主席提出“绿水青山就是金山银山”科学论断的历史条件下，在建设阶段的架空线路青苗补偿工作矛盾变得尤为突出，成为妨碍工程建设实施以及青赔费用增加的关键因素之一。每个项目都存在因架空线路廊道植被与建设后导线安全距离不够，从而要付出高额青苗赔偿金额的支出。更甚者，有因青赔问题不能有效解决而被迫更改线行路径，甚至需取消工程实施。
目前树障清理成本高，难度大，随着我国对民生问题和环境问题的日益重视，成本会越来越高，难度会越来越大。架空线路树障清理工作占输电运维人员工作总量的60%以上，许多输电所负责人称自己为砍树队长。因此，如何有效控制架空输电线路走廊的树木生长，即不损害生态景观和林农利益，又不造成树障威胁，成为今后我国电力运行的重点研究和发展方向。
2.课题研究的可行性
2.1政策法规风险评估
《电力法》第五十三条规定：电力管理部门应当按照国务院有关电力设施保护的规定，对电力设施保护区设立标志。任何单位和个人不得在依法划定的电力设施保护区内修建可能危及电力设施安全的建筑物、构筑物，不得种植可能危及电力设施安全的植物，不得堆放可能危及电力设施安全的物品。在依法划定电力设施保护区前已经种植的植物妨碍电力设施安全的，应当修剪或者砍伐。所以该研究对架空输电线路树障树体进行绿色防控符合《电力法》的规定。
2.2植物激素使用生态环保及食品安全风险评估
植物激素亦称植物天然激素或植物内源激素。是指植物体内产生的一些微量而能调节（促进、抑制）自身生理过程的有机化合物。已知植物体内产生的激素有六大类，即生长素、赤霉素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯和油菜素甾醇。从影响细胞的分裂、伸长、分化到影响植物发芽、生根、开花、结实、性别决定、休眠和脱落等。所以，植物激素对植物的生长发育有重要的调控作用。
目前我国已登记允许使用的植物激素共55种，使用过植物激素的农产品对消费者来说是安全的。本项目植物激素用量微小，基本无土壤残留。本项目使用的均为常规植物激素，已广泛应用于果树和蔬菜，经权威部门鉴定均不构成对人畜的伤害。
2.3就使用植物生长调节剂项目可行性综合分析
本课题研究的生长调节剂，均为国家批准允许使用的常规植物激素，如脱落酸、细胞分裂素、生长素、赤霉素，主要目的是抑制树障的高生长速度，调节桉树等主要树障树种的生长方式，使其由纵向高生长转变为横向粗生长，在果树矮化栽培方面的诸多研究显示抑制高生长，不仅不会减弱植物的生物量，反而由于叶片组织的改变，而增加植物的生物量，进而提高其同化能力和生态效益，所以对于可能形成树障的树种，使用植物生长调节剂会增加其生态效益，符合国家的“绿水青山就是金银山”的生态发展政策。桉树等树障树种由于其速生性，主要用于造纸产业，使用生长调节剂，可能会改变其材质，进而拓宽其可能的使用途径。部分生长生长调节剂本身也是杀菌剂，例如细胞分裂素本身对侵染性病害疫病、灰霉病、赤霉病、轮纹病病原菌有抑制作用，所以通过生长调节剂的使用可以减少农药的使用，更利于生态和环境的保护。
3.课题的总体目标（成果所能达到的水平、应用价值等）
3.1预期成果
研制新型功能性复合调控剂配方及剂型2个，树障防控管理系统1套，申请国家发明专利3项、实用新型专利1项，提供课题总研究报告1份、子研究报告3份。
3.2成果预期应用场合和应用效果
通过本课题研究，明确架空输电线路树障发生规律与形成机制，研制架空输电线路树障树体无害化功能性树体生长复合调控剂配方、施用技术及装备，开发树障防控管理系统，预期使树障树体长高速度降低30%以上，对树木经济价值和生态环境的损害（如砍伐等）减少15%-30%；进而降低树障形成频率、减少电力运维人员因树木砍伐造成的人身伤亡风险、提高树障防控效率，有效化解“树电矛盾”。
3.3成果推广后的直接和间接效益
课题成果在电网推广后将每年减少树障清理费用约20%，4000万人民币；减少因树障导致的停电次数（500kV线路1条次，220kV线路2-3条次，110kV线路5-10条次，35kV线路10-15条次，10kV线路20-30条次），减少经济损失约6000万元/年；减少因线路维护产生的人工费约1000万元/年。
电网典型树障品种与电网相似，该项目成果推广至各电网企业，可创造更大社会经济价值。
二.项目研究分析
1.国内外研究水平的现状和发展趋势
1.1整体情况
架空输电线路树障清除是全球电力行业的共同难题，世界各国均相当重视。目前，国内外研究多集中在树障隐患监测评估和人工物理清除方面，在树障清除新技术方法的研究方面极少。传统清除方法为砍除、修枝和移除等人工方法，砍伐主要用于清理廊道内树木，移植主要用于实验林、母树林、名木古树等特种用途树木，修枝主要用于不宜砍伐和移植的环境保护林、风景林、纪念林等特种用途树木。这些方法虽然可有效清除树障，但何时清除、清除哪些、清除多少、如何清除等技术问题基本上是凭经验，科学依据不足，很少考虑树木生长和生态保护，且存在工作量大、成本高、有安全隐患、“树线矛盾”突出等问题。
桉树、松树等典型树障通常属速生用材树种，高生长越快经济价值越大，因此，国内外鲜见抑制其高生长的报导，致矮机理及应用技术研究几近空白。国内外有少量采用化学方法调控树木生长防止树障隐患的试验报导，可以在一定程度上控制树高，但相应地也影响了树木生物量和用材林材积，导致生态效益和经济效益损失，加之这类技术的保密性强和各地树障种类具有明显的地域性等原因，难以直接借鉴和推广应用。
1.2国内研究机构对本课题的研究情况
国内研究了重庆地区林木分布及对架空输电线路的影响，确定速生桉类已经成为威胁高压输电线路安全运行的主要隐患；开展了架空输电线路走廊树障隐患动态管理及预警分析，提出基于贝叶斯估计法的树高生长预测模型，并建立输电线路走廊树障隐患动态管理及预警分析系统，实现树障风险的动态评估和及时预警（黄维，2017）；研究了架空输电线路走廊树障在线监测关键技术，利用相位信息检测等技术，实时监测树与导线间距离；研究了基于机载激光雷达智能测距输电线路树障的方法（毛强，2017）。
化学清除可用于小杂木、小灌木的全面清理，通过喷施草甘膦等无残留灭生性除草剂彻底清除杂灌木，但生态环境危害风险极高。植物生长调节剂化学调控方法为树障清理提供了新的途径。其技术原理是：树体生长（树高、枝粗等）与生长素、细胞分裂素、赤霉素等内源激素水平关系密切，通过施加多效唑、矮壮素等植物生长抑制剂，可抑制内源激素合成，从而抑制树体生长。果树的树体大小受到多种激素控制。刘魁英等（1993）对苹果砧木的研究证明ABA可以提高IAA氧化酶的活性，减轻IAA刺激树体生长的作用；赵大中等（1998）对柑桔的研究也证明，随株高的增加，ABA的含量下降；邵开基等（1987）研究苹果砧木中ABA含量与树体矮化程度显著正相关，与幼树树高、新梢长度显著负相关。研究结果表明，树体内相关激素的含量与生长和矮化密切相关。这一方法多用于果树等经济植物的树体调控，以实现矮化密植栽培。
1.3国外研究机构对本课题的研究情况
国外有尝试应用多旋翼无人机搭载电锯进行输电线路树障清理的方法，但成熟度不高，设备要求高。国外在果树矮化技术及致矮机理方面有较深入研究。关于树体内源激素含量与树体调控的研究多在苹果、葡萄、核桃等经济植物上进行，以实现矮化密植栽培。Faust等（1994）把GA作为控制树体大小的最重要的激素，Faust等（2002）和王丽琴等（1993）对苹果的研究发现，GA是紧凑型品种矮化机制中最重要的激素，高CTK/GA是紧凑型品种的特征；Lockard等（1981）认为IAA是传递信息的主要物质，倒贴皮和矮化中间砧可以降低经韧皮部的IAA及其代谢物的量使树体矮化，CTK可以促进侧芽萌发，削弱顶端优势，有利于营养生长向生殖生长的转化；Kamboj（1997）认为GA和IAA运输受阻也是导致树体矮化的一个原因，ABA对营养生长有明显的抑制作用；Yabava等（1972）和Tubbs（1973）都发现苹果矮化砧嫁接树ABA含量比乔砧树的ABA含量高。
1.4课题研究的技术关键和难点
如何通过使用生长调节剂方法有效控制树木生长，建立绿色防控技术，既减少树障威胁，又减少对廊道植被的生态景观价值和林农利益损害，是国内外研究的重点方向。技术难点主要体现在两个方面：一是典型树障树体生长影响因子的确定。影响树高、径粗、冠幅大小、材积及成熟与衰老的因子极其复杂，包括内部因子（内源激素、营养水平、树龄等）和外部条件（温、光、水、气、肥等），树体生长相关因子并非单独发挥作用，而是协同调控树体生长，因此，探明调控高生长与粗生长的内源激素及其他生长因子的种类及水平，明确典型树障树体生长影响因子，是实现树障绿色控制的技术基础。二是典型树障功能性复合调控剂的研制，不同生长调节剂对不同的树体生长调控效果不同，同时不同形式的剂型产品对同一树体调控效果也不同，因此，拟针对不同种类的树体研发试制不同类型的功能性树体生长调控剂和不同形式的剂型产品（如针剂、片剂、粉剂、液剂、气雾剂）是技术难点。
本课题根据广东架空输电线路树障生长发育特点，以抑制树高生长、促进冠幅和径粗生长为关键目标，研制典型树障新型功能性复合调控剂，并建立架空线路树障绿色防控技术体系，提高作业效果，降低作业成本，最大限度减少对树木经济价值和生态环境的损害，有效化解“树电矛盾”。
2.电网公司对本课题解决问题的过往研究情况及存在的技术瓶颈
为防止输电线路树障隐患，电网公司采取的主要技术措施有：（1）砍伐：主要用于清理廊道内树木。对于非经济用途的杂灌木，根据当地气候情况确定清理树障“集中整治月”，依法砍伐廊道内全部杂灌木；对于用材林、工业原料林和经济林等具有经济用途的林木，视对线路的威胁程度合理安排砍伐顺序，依据各地市测算出的相关标准进行适当经济补偿。（2）移植：主要用于实验林、母树林、名木古树等特种用途树木，向各地林业部门申请，依法迁地移植；对华南各地的风水林，严格按当地风俗对风水树木进行迁移。（3）修枝：主要用于不宜砍伐和移植的环境保护林、风景林、纪念林等特种用途树木，向各地林业部门申请，依法修枝控冠。（4）化学清除：可用于小杂木、小灌木的全面清理，通过喷施草甘膦等无残留灭生性除草剂彻底清除杂灌木。
虽然技术上简便、有效，但在实际清理树障工作过程中，成本高、工作难度和阻力大：一是绿化建设等国家政策与电力设施相关保护条例冲突，导致电力企业与地方政府、林业部门及土地承包者之间的矛盾时有发生；二是相关部门缺乏执法协调机制及可操作性，供电企业缺乏有效解决手段；三是树障清理客观上影响了生态景观和林农利益，常常要耗费大量的人力、物力和财力。
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