农药剂型及表面活性剂对农药在植物叶片上的持留及铺展行为的影响

农药剂型及表面活性剂对农药在植物叶片上的持留及铺展行为的影响

在农药喷药过程中，将有害药物滴在靶面后，应进行湿润和铺展，以分散农药的效果。在药液中加入喷雾表面活性剂会影响药液粘度、表面张力等理化性质,从而改变雾滴的润湿展布状况,最终影响农药有效成分在靶标表面的分布。顾中言等针对表面张力对药液沉积的影响进行了研究,认为大多数药剂在推荐浓度下药液的表面张力值都大于水稻、小麦和甘蓝的临界表面张力值,药液中的表面活性剂浓度未达到临界胶束浓度,是导致大多数药剂难以在这些植物表面润湿展布的原因所在;卢向阳等研究了喷雾表面活性剂对几种除草剂药效的影响,发现加入表面活性剂后药剂与叶片的接触面积增大,有利于触杀性药剂药效的发挥;周璐研究了加入有机硅系列表面活性剂后药液在靶标上的润湿行为,界定了有机硅助剂的临界胶束浓度;庞宏宇等从动态角度研究了表面活性剂对药液在靶标上润湿行为的影响,发现动态表面张力也可以很好地解释药液在靶标上的铺展行为。同一种农药有效成分可被加工成不同剂型,而不同剂型药液的流变性质可能不同。目前尚未见关于不同剂型影响农药雾滴在靶标叶片上润湿和铺展行为的研究报道。本研究选用悬浮剂、可湿性粉剂和乳油3种农药剂型,以及Silwet408、NF100、AgroSpred7303种表面活性剂,探讨了不同剂型、不同表面活性剂类型和质量分数对药液在亲水和疏水靶标叶片上的润湿和铺展行为的影响。1材料和方法1.1试剂、仪器和测量方法植物叶片:疏水性叶片选用中花14号水稻长至五叶期时的叶片,亲水性叶片选用GK44棉花苗期的叶片,均由中国农业大学上庄实验站提供。药剂:25%三唑酮可湿性粉剂(triadimefon250WP,江苏省农垦生物化学有限公司);20%三唑酮乳油(triadimefon200EC,江苏七州绿色化工股份有限公司);5%氯虫苯甲酰胺悬浮剂(chlorantrani-liprole50SC,杜邦公司市售)。表面活性剂:Silwet408,基于烷氧基改性的聚三硅氧烷;NF100,糖基改性有机硅表面活性剂;AgroSpred730,非离子型表面活性剂与有机硅超级展扩剂的混合物。均购自诺农北京国际生物技术有限公司。主要仪器:JK99B全自动表面张力仪(上海中晨数字技术有限公司);Dino-liteDigitalMicroscope数码显微镜(ANMO电子公司)。1.2表面活性剂的筛选供试农药按照大田常用剂量先用蒸馏水稀释,再分别加入不同质量分数的表面活性剂Silwet408、NF100和AgroSpred730(见表1)。1.3实验方法1.3.1静态表面张力测试采用全自动表面张力仪测定表1中各药液的静态表面张力(EST),重复3次,重复测定结果误差应在1mN/m以内。1.3.2水稻叶片的液滴铺展测试平台如图1所示。将叶片正面向上固定在工作台上,数码显微镜固定于叶片正上方,设置拍摄频率为30张/s,放大倍数为35倍。用2mL注射器产生直径约1.5cm的药液液滴,零速度放置在叶片上,分别记录水平放置的棉花、水稻叶片以及与水平面倾斜成77°角(接近水稻自然生长状态下叶片倾角)放置的水稻叶片上不同液滴的铺展过程,记录时间为从液滴滴落时开始至完全展布时停止。由于自然生长时棉花叶片与水平面的夹角基本小于10°,且叶片亲水,因此只选做了其水平放置的情况。1.3.3液滴铺展面积测量利用图像分析软件将实验视频分帧解压为图片。先量取标定物尺寸,以确定图片中药液液滴尺寸与实际液滴尺寸的比例,用软件测量图片中液滴的铺展面积,按比例换算成液滴的实际铺展面积。计算药液液滴铺展面积变化率R(公式1),并以R为因变量、铺展时间为应变量,建立回归方程,统计斜率。R=St/S0(1)R=St/S0(1)式中,St—t时刻液滴铺展面积;S0—液滴初始面积。2结果与分析2.1表面活性剂种类对水溶液表面张力的影响顾中言等测得水稻叶片的临界表面张力值为36.7mN/m。表2中的数据显示,加入表面活性剂前,供试药液的表面张力值超过或接近水稻叶片的临界表面张力,而加入表面活性剂后药液的表面张力值均低于水稻叶片的临界表面张力。对数据进行统计分析,发现表面活性剂对药液表面张力影响显著,而不同农药剂型间表面张力差异并不显著(表3、表4)。表2中的数据显示,加入Silwet408、AgroSpred730和NF100后,药液液滴表面张力显著降低,其中加入Silwet408后降低最明显,其次分别是AgroSpred730和NF100。分析比较同种表面活性剂不同质量分数的影响,发现表面活性剂质量分数与药液表面张力的降低并非呈线性关系。表3中数据说明,剂型类别对表面张力的影响不显著,而表4中数据表明,表面活性剂种类却对药液表面张力影响显著。当Silwet408质量分数达到0.01%时就可显著降低药液表面张力,且不同质量分数之间差异不显著;AgroSpred730质量分数达到0.05%时可显著降低药液表面张力,其质量分数为0.02%与0.01%时对表面张力影响的显著性较0.05%时差,并且相互间差异不显著;NF100质量分数达到0.02%和0.05%时对表面张力的降低也有显著影响,且2个质量分数之间差异不显著,而NF100质量分数为0.01%时对表面张力降低的影响不显著。2.2该公司2.2.1甲酰胺sc农药对水稻叶片的铺展行为结果表明,各供试药液液滴在水稻叶片上的铺展行为基本相似,仅铺展速率不同,因此以加入0.02%Silwet408的氯虫苯甲酰胺SC药液在水平及倾斜77°放置的水稻叶片上的铺展情况(图2)为例,说明不同剂型农药在水稻叶片上的铺展行为,并统计水平及倾斜水稻叶片上药液铺展面积的变化率。由于水稻叶片的超疏水结构,药液在其上的铺展速率较慢,因此可通过液滴在水稻叶片上1s内的铺展面积变化率及时间关系作图(见图3),得到各药液在水稻叶片上的铺展速率与时间的回归方程,统计得全部药液的回归方程斜率(见表5)。2.2.1.表面活性剂对水稻铺展行为的影响农药液滴以零速度放置于水稻叶片上(图2a),1s后液滴由圆球形稍变为椭球形,长轴方向平行于叶脉,铺展较快,短轴方向垂直于叶脉,铺展较慢,49s时液滴完全铺展开。结合表5中数据可以发现:未加入表面活性剂以及加入AgroSpred730和NF100的液滴在水稻叶片上不铺展或者铺展速率非常慢;而加入0.02%和0.05%的Silwet408的液滴可在水稻叶片上完全铺展,且Silwet408对不同剂型农药铺展行为的影响不同,其中对悬浮剂影响最大,其次是可湿性粉剂,对乳油影响最小;NF100只有达到0.05%时才会对乳油和悬浮剂的铺展行为产生微弱影响。由此表明,Silwet408的铺展性能以及对药液铺展性的影响优于AgroSpred730和NF100。2.2.1.对倾斜的水稻叶片的影响农药液滴在倾斜叶片上的铺展行为同水平放置时类似(图2b),但沿着叶脉方向由于受重力影响铺展速率较水平放置时快,液滴达到完全铺展的时间较水平放置时短。结合表5中数据发现:未加入表面活性剂和加入AgroSpred730的液滴在倾斜的水稻叶片上均会直接滚落;而加入0.02%和0.05%的Silwet408后,液滴可在倾斜的水稻叶片上持留并很好地铺展,其对不同剂型的影响规律与水平放置的叶片相似;加入0.05%的NF100时,液滴可在倾斜的水稻叶片上持留并缓慢铺展。结果表明,NF100和Silwet408有利于增加药液液滴在倾斜叶片上的持留,结合表2中的数据,加入NF100后药液的表面张力大于加入AgroSpred730的处理,可见表面张力并非影响持留和铺展的唯一因素。2.2.2药剂液滴铺展的影响实验表明,各供试药液液滴在棉花叶片上的铺展行为基本相似,仅铺展速率不同。因此以加入0.02%Silwet408的氯虫苯甲酰胺SC液滴在水平放置的棉花叶片上的铺展情况(图4)为例,说明不同药液在棉花叶片上的铺展行为,并统计各处理中药液铺展面积的变化率。图4中,药液液滴零速度放置在棉花叶片上瞬间即铺展成为一个较大的球冠,之后随着时间推移铺展面积逐渐变大,但变化不明显,25s后液滴完全铺展开。研究表明,药液可在棉花叶片上直接铺展,加入Silwet408后铺展速率变快,且随着Silwet408质量分数的增加铺展速率加快,而加入AgroSpred730和NF100后的铺展速率较未加入表面活性剂的药液铺展速率快但慢于加入Silwet408的处理。由于药液在棉花叶片上铺展迅速,因此对0.1s内液滴在棉花叶片上的铺展面积变化率与时间作图(图5),得到各药液在棉花叶片上的铺展速率与时间的回归方程,统计全部药液的回归方程斜率(见表6)。表6中数据显示,各供试药液液滴均在到达棉花叶片的瞬间(<30ms)即直接铺展,不同剂型农药的铺展速率有所差异,悬浮剂的铺展性最好,其次是可湿性粉剂,乳油较差。加入表面活性剂后,各药液的铺展速率均变快,且加入Silwet408后铺展速率最快,其次是AgroSpred730,影响最小的是NF100;同一质量分数Silwet408、AgroSpred730和NF100对不同剂型农药铺展性能的影响相似:对悬浮剂影响最大,其次是可湿性粉剂,对乳油的影响最小。3表面活性剂的影响1)不同农药剂型对药液表面张力的影响不显著,而加入3种表面活性剂则对药液表面张力影响显著,且降低表面张力的能力与3种表面活性剂的质量分数呈正相关,但并非线性关系。供试3种表面活性剂降低药液表面张力及对药液铺展性影响的能力从大到小