2021-07-02 16:08:20
2019年,我國糧食作物農(nóng)藥利用率不足40%。農(nóng)藥利用率低一直是業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)問題。研究表明,目前廣為采用的莖葉噴霧技術(shù),約60%的農(nóng)藥藥液在向靶標(biāo)作物葉面?zhèn)鬏數(shù)倪^程中因蒸發(fā)飄移、彈跳、飛濺等流失而進(jìn)入周圍環(huán)境。
近年來,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所化學(xué)農(nóng)藥應(yīng)用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)致力于研究農(nóng)藥藥液的理化特性,解決了造成農(nóng)藥利用率低的三大瓶頸問題。
識別技術(shù)分清親水、疏水葉面
該團(tuán)隊(duì)研究員董豐收介紹,霧滴蒸發(fā)、飄移等空間傳遞約造成20%的農(nóng)藥藥液劑量損失;而霧滴彈跳、破碎、飛濺等界面?zhèn)鬟f約造成35%的劑量損失。
其中,造成葉面藥液流失和利用率低的原因主要有三個:農(nóng)藥霧滴在親水作物葉面容易潤濕鋪展,有效沉積,但在疏水作物葉面容易彈跳滾落,目前對葉面特性認(rèn)識不深入;影響農(nóng)藥霧滴在葉面沉積的主控因子不明確;親水作物葉面和疏水作物葉面對制劑和助劑的要求不一致,導(dǎo)致助劑和制劑研發(fā)不對靶。
“只有當(dāng)農(nóng)藥霧滴有效沉積在植物葉面,才能對有害生物發(fā)揮防控作用。”董豐收說,農(nóng)藥霧滴在靶標(biāo)植物葉面的沉積是一個復(fù)雜的液—固界面相互作用的動態(tài)過程,與霧滴和靶標(biāo)植物葉面的理化特性密切相關(guān)。
對于靶標(biāo)植物葉面,只能認(rèn)知不能改變。為此,他們探明了藥液對靶標(biāo)作物表面的潤濕規(guī)律,創(chuàng)建了“臨界表面張力+接觸角”雙因子藥液對靶潤濕識別新技術(shù):當(dāng)靶標(biāo)植物葉面的臨界表面張力小于30N/m以及接觸角大于90°的作物為難潤濕的疏水作物;當(dāng)靶標(biāo)植物葉面的臨界表面張力大于40N/m以及接觸角小于90°的作物為易潤濕的親水作物。
這項(xiàng)識別技術(shù)為改善藥液對靶劑量傳遞效率、減少農(nóng)藥藥液流失提供了理論支持。董豐收說,對于親水作物,添加功能助劑容易造成藥液的流失,對于疏水作物葉面,需要添加功能助劑增加藥液在靶標(biāo)植物葉面的潤濕鋪展。
把藥液從“玻璃球”變成“泥巴球”
國內(nèi)外研究表明,噴霧功能助劑是實(shí)現(xiàn)化學(xué)農(nóng)藥減施增效的關(guān)鍵技術(shù)。然而,由于缺乏科學(xué)依據(jù),目前的農(nóng)藥功能助劑存在濫用和錯用現(xiàn)象,導(dǎo)致藥液浪費(fèi)和流失,同時對環(huán)境造成污染。
經(jīng)過研究,他們首次提出,藥液與靶標(biāo)作物葉面之間的黏附力是決定藥液是否發(fā)生彈跳的主控因素。
由此,他們建議,針對典型的疏水作物,如水稻和甘藍(lán),可利用陰離子表面活性劑改變農(nóng)藥懸浮體系的性質(zhì),實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥霧滴的有效沉積。
董豐收介紹,這就好像玻璃球和泥巴球分別投擲到墻上,玻璃球一定會反彈或破裂,但泥巴球會粘在墻上。通過調(diào)控農(nóng)藥霧滴的性質(zhì),讓它變成像泥巴球那樣的黏性表面,農(nóng)藥霧滴與靶標(biāo)植物葉面的黏附力越大,農(nóng)藥霧滴碰撞靶標(biāo)植物葉面后越容易黏附。這為農(nóng)藥助劑的科學(xué)篩選和合理應(yīng)用提供了重要依據(jù)。
開發(fā)環(huán)境友好型產(chǎn)品
當(dāng)前來源于石油化工的通用功能助劑產(chǎn)品對環(huán)境不友好,作物易產(chǎn)生藥害問題。
董豐收介紹,通過研究,他們發(fā)現(xiàn)一種生物表面活性劑——十二烷基麥芽糖苷,對甘藍(lán)的疏水葉面潤濕效果極好,藥液不發(fā)生彈跳,可提高農(nóng)藥藥液葉面沉積率20%左右。重要的是,這種功能助劑綠色可降解,對環(huán)境友好。“除了功能助劑應(yīng)用可提高農(nóng)藥對靶沉積率,還可通過研制新型制劑來實(shí)現(xiàn)。”董豐收表示,他們創(chuàng)先發(fā)展了葉酸/鋅超分子水凝膠載藥制劑體系,增強(qiáng)了農(nóng)藥霧滴與植物葉面之間的相互作用,實(shí)現(xiàn)了農(nóng)藥霧滴的有效沉積。
該體系是一種原料來源豐富、結(jié)構(gòu)簡單,且生物相容性較好的農(nóng)藥載體,為今后農(nóng)藥劑型設(shè)計(jì)提供了新的思路,為提高農(nóng)藥霧滴在靶標(biāo)作物葉面的沉積率提供了新的方法。
李晨