農(nóng)藥劑型及表面活性劑對農(nóng)藥在植物葉片上的持留及鋪展行為的影響

農(nóng)藥劑型及表面活性劑對農(nóng)藥在植物葉片上的持留及鋪展行為的影響

在農(nóng)藥噴藥過程中，將有害藥物滴在靶面后，應(yīng)進(jìn)行濕潤和鋪展，以分散農(nóng)藥的效果。在藥液中加入噴霧表面活性劑會影響藥液粘度、表面張力等理化性質(zhì),從而改變霧滴的潤濕展布狀況,最終影響農(nóng)藥有效成分在靶標(biāo)表面的分布。顧中言等針對表面張力對藥液沉積的影響進(jìn)行了研究,認(rèn)為大多數(shù)藥劑在推薦濃度下藥液的表面張力值都大于水稻、小麥和甘藍(lán)的臨界表面張力值,藥液中的表面活性劑濃度未達(dá)到臨界膠束濃度,是導(dǎo)致大多數(shù)藥劑難以在這些植物表面潤濕展布的原因所在;盧向陽等研究了噴霧表面活性劑對幾種除草劑藥效的影響,發(fā)現(xiàn)加入表面活性劑后藥劑與葉片的接觸面積增大,有利于觸殺性藥劑藥效的發(fā)揮;周璐研究了加入有機(jī)硅系列表面活性劑后藥液在靶標(biāo)上的潤濕行為,界定了有機(jī)硅助劑的臨界膠束濃度;龐宏宇等從動態(tài)角度研究了表面活性劑對藥液在靶標(biāo)上潤濕行為的影響,發(fā)現(xiàn)動態(tài)表面張力也可以很好地解釋藥液在靶標(biāo)上的鋪展行為。同一種農(nóng)藥有效成分可被加工成不同劑型,而不同劑型藥液的流變性質(zhì)可能不同。目前尚未見關(guān)于不同劑型影響農(nóng)藥霧滴在靶標(biāo)葉片上潤濕和鋪展行為的研究報道。本研究選用懸浮劑、可濕性粉劑和乳油3種農(nóng)藥劑型,以及Silwet408、NF100、AgroSpred7303種表面活性劑,探討了不同劑型、不同表面活性劑類型和質(zhì)量分?jǐn)?shù)對藥液在親水和疏水靶標(biāo)葉片上的潤濕和鋪展行為的影響。1材料和方法1.1試劑、儀器和測量方法植物葉片:疏水性葉片選用中花14號水稻長至五葉期時的葉片,親水性葉片選用GK44棉花苗期的葉片,均由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)上莊實(shí)驗(yàn)站提供。藥劑:25%三唑酮可濕性粉劑(triadimefon250WP,江蘇省農(nóng)墾生物化學(xué)有限公司);20%三唑酮乳油(triadimefon200EC,江蘇七州綠色化工股份有限公司);5%氯蟲苯甲酰胺懸浮劑(chlorantrani-liprole50SC,杜邦公司市售)。表面活性劑:Silwet408,基于烷氧基改性的聚三硅氧烷;NF100,糖基改性有機(jī)硅表面活性劑;AgroSpred730,非離子型表面活性劑與有機(jī)硅超級展擴(kuò)劑的混合物。均購自諾農(nóng)北京國際生物技術(shù)有限公司。主要儀器:JK99B全自動表面張力儀(上海中晨數(shù)字技術(shù)有限公司);Dino-liteDigitalMicroscope數(shù)碼顯微鏡(ANMO電子公司)。1.2表面活性劑的篩選供試農(nóng)藥按照大田常用劑量先用蒸餾水稀釋,再分別加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表面活性劑Silwet408、NF100和AgroSpred730(見表1)。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1靜態(tài)表面張力測試采用全自動表面張力儀測定表1中各藥液的靜態(tài)表面張力(EST),重復(fù)3次,重復(fù)測定結(jié)果誤差應(yīng)在1mN/m以內(nèi)。1.3.2水稻葉片的液滴鋪展測試平臺如圖1所示。將葉片正面向上固定在工作臺上,數(shù)碼顯微鏡固定于葉片正上方,設(shè)置拍攝頻率為30張/s,放大倍數(shù)為35倍。用2mL注射器產(chǎn)生直徑約1.5cm的藥液液滴,零速度放置在葉片上,分別記錄水平放置的棉花、水稻葉片以及與水平面傾斜成77°角(接近水稻自然生長狀態(tài)下葉片傾角)放置的水稻葉片上不同液滴的鋪展過程,記錄時間為從液滴滴落時開始至完全展布時停止。由于自然生長時棉花葉片與水平面的夾角基本小于10°,且葉片親水,因此只選做了其水平放置的情況。1.3.3液滴鋪展面積測量利用圖像分析軟件將實(shí)驗(yàn)視頻分幀解壓為圖片。先量取標(biāo)定物尺寸,以確定圖片中藥液液滴尺寸與實(shí)際液滴尺寸的比例,用軟件測量圖片中液滴的鋪展面積,按比例換算成液滴的實(shí)際鋪展面積。計(jì)算藥液液滴鋪展面積變化率R(公式1),并以R為因變量、鋪展時間為應(yīng)變量,建立回歸方程,統(tǒng)計(jì)斜率。R=St/S0(1)R=St/S0(1)式中,St—t時刻液滴鋪展面積;S0—液滴初始面積。2結(jié)果與分析2.1表面活性劑種類對水溶液表面張力的影響顧中言等測得水稻葉片的臨界表面張力值為36.7mN/m。表2中的數(shù)據(jù)顯示,加入表面活性劑前,供試藥液的表面張力值超過或接近水稻葉片的臨界表面張力,而加入表面活性劑后藥液的表面張力值均低于水稻葉片的臨界表面張力。對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)表面活性劑對藥液表面張力影響顯著,而不同農(nóng)藥劑型間表面張力差異并不顯著(表3、表4)。表2中的數(shù)據(jù)顯示,加入Silwet408、AgroSpred730和NF100后,藥液液滴表面張力顯著降低,其中加入Silwet408后降低最明顯,其次分別是AgroSpred730和NF100。分析比較同種表面活性劑不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響,發(fā)現(xiàn)表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)與藥液表面張力的降低并非呈線性關(guān)系。表3中數(shù)據(jù)說明,劑型類別對表面張力的影響不顯著,而表4中數(shù)據(jù)表明,表面活性劑種類卻對藥液表面張力影響顯著。當(dāng)Silwet408質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.01%時就可顯著降低藥液表面張力,且不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間差異不顯著;AgroSpred730質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.05%時可顯著降低藥液表面張力,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02%與0.01%時對表面張力影響的顯著性較0.05%時差,并且相互間差異不顯著;NF100質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.02%和0.05%時對表面張力的降低也有顯著影響,且2個質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間差異不顯著,而NF100質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01%時對表面張力降低的影響不顯著。2.2該公司2.2.1甲酰胺sc農(nóng)藥對水稻葉片的鋪展行為結(jié)果表明,各供試藥液液滴在水稻葉片上的鋪展行為基本相似,僅鋪展速率不同,因此以加入0.02%Silwet408的氯蟲苯甲酰胺SC藥液在水平及傾斜77°放置的水稻葉片上的鋪展情況(圖2)為例,說明不同劑型農(nóng)藥在水稻葉片上的鋪展行為,并統(tǒng)計(jì)水平及傾斜水稻葉片上藥液鋪展面積的變化率。由于水稻葉片的超疏水結(jié)構(gòu),藥液在其上的鋪展速率較慢,因此可通過液滴在水稻葉片上1s內(nèi)的鋪展面積變化率及時間關(guān)系作圖(見圖3),得到各藥液在水稻葉片上的鋪展速率與時間的回歸方程,統(tǒng)計(jì)得全部藥液的回歸方程斜率(見表5)。2.2.1.表面活性劑對水稻鋪展行為的影響農(nóng)藥液滴以零速度放置于水稻葉片上(圖2a),1s后液滴由圓球形稍變?yōu)闄E球形,長軸方向平行于葉脈,鋪展較快,短軸方向垂直于葉脈,鋪展較慢,49s時液滴完全鋪展開。結(jié)合表5中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn):未加入表面活性劑以及加入AgroSpred730和NF100的液滴在水稻葉片上不鋪展或者鋪展速率非常慢;而加入0.02%和0.05%的Silwet408的液滴可在水稻葉片上完全鋪展,且Silwet408對不同劑型農(nóng)藥鋪展行為的影響不同,其中對懸浮劑影響最大,其次是可濕性粉劑,對乳油影響最小;NF100只有達(dá)到0.05%時才會對乳油和懸浮劑的鋪展行為產(chǎn)生微弱影響。由此表明,Silwet408的鋪展性能以及對藥液鋪展性的影響優(yōu)于AgroSpred730和NF100。2.2.1.對傾斜的水稻葉片的影響農(nóng)藥液滴在傾斜葉片上的鋪展行為同水平放置時類似(圖2b),但沿著葉脈方向由于受重力影響鋪展速率較水平放置時快,液滴達(dá)到完全鋪展的時間較水平放置時短。結(jié)合表5中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn):未加入表面活性劑和加入AgroSpred730的液滴在傾斜的水稻葉片上均會直接滾落;而加入0.02%和0.05%的Silwet408后,液滴可在傾斜的水稻葉片上持留并很好地鋪展,其對不同劑型的影響規(guī)律與水平放置的葉片相似;加入0.05%的NF100時,液滴可在傾斜的水稻葉片上持留并緩慢鋪展。結(jié)果表明,NF100和Silwet408有利于增加藥液液滴在傾斜葉片上的持留,結(jié)合表2中的數(shù)據(jù),加入NF100后藥液的表面張力大于加入AgroSpred730的處理,可見表面張力并非影響持留和鋪展的唯一因素。2.2.2藥劑液滴鋪展的影響實(shí)驗(yàn)表明,各供試藥液液滴在棉花葉片上的鋪展行為基本相似,僅鋪展速率不同。因此以加入0.02%Silwet408的氯蟲苯甲酰胺SC液滴在水平放置的棉花葉片上的鋪展情況(圖4)為例,說明不同藥液在棉花葉片上的鋪展行為,并統(tǒng)計(jì)各處理中藥液鋪展面積的變化率。圖4中,藥液液滴零速度放置在棉花葉片上瞬間即鋪展成為一個較大的球冠,之后隨著時間推移鋪展面積逐漸變大,但變化不明顯,25s后液滴完全鋪展開。研究表明,藥液可在棉花葉片上直接鋪展,加入Silwet408后鋪展速率變快,且隨著Silwet408質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加鋪展速率加快,而加入AgroSpred730和NF100后的鋪展速率較未加入表面活性劑的藥液鋪展速率快但慢于加入Silwet408的處理。由于藥液在棉花葉片上鋪展迅速,因此對0.1s內(nèi)液滴在棉花葉片上的鋪展面積變化率與時間作圖(圖5),得到各藥液在棉花葉片上的鋪展速率與時間的回歸方程,統(tǒng)計(jì)全部藥液的回歸方程斜率(見表6)。表6中數(shù)據(jù)顯示,各供試藥液液滴均在到達(dá)棉花葉片的瞬間(<30ms)即直接鋪展,不同劑型農(nóng)藥的鋪展速率有所差異,懸浮劑的鋪展性最好,其次是可濕性粉劑,乳油較差。加入表面活性劑后,各藥液的鋪展速率均變快,且加入Silwet408后鋪展速率最快,其次是AgroSpred730,影響最小的是NF100;同一質(zhì)量分?jǐn)?shù)Silwet408、AgroSpred730和NF100對不同劑型農(nóng)藥鋪展性能的影響相似:對懸浮劑影響最大,其次是可濕性粉劑,對乳油的影響最小。3表面活性劑的影響1)不同農(nóng)藥劑型對藥液表面張力的影響不顯著,而加入3種表面活性劑則對藥液表面張力影響顯著,且降低表面張力的能力與3種表面活性劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈正相關(guān),但并非線性關(guān)系。供試3種表面活性劑降低藥液表面張力及對藥液鋪展性影響的能力從大到小