藥液表面張力和黏度對草甘膦藥效的影響及其機理研究

張利斌， 張慶賀， 韓玉軍， 陶 波

（東北農業(yè)大學農學院，哈爾濱 150030）

藥液表面張力和黏度對草甘膦藥效的影響及其機理研究

張利斌， 張慶賀， 韓玉軍， 陶 波＊

（東北農業(yè)大學農學院，哈爾濱 150030）

通過添加有機硅助劑和丙三醇調節(jié)草甘膦藥液的表面張力和黏度，測定其對草甘膦藥液液滴的物理性狀及生物活性的影響。結果表明：降低藥液的表面張力，霧滴的鋪展直徑增加，干燥時間縮短，藥液的黏度以及在雜草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量沒有顯著性變化；草甘膦對雜草的防效表現(xiàn)為先升高后降低，對闊葉雜草最高目測防效和鮮重防效可提高42%和41%，對禾本科雜草防效可提高37%和37%。增加草甘膦的藥液黏度，藥液在雜草葉片上的最大穩(wěn)定持留量增加，表面張力降低，對霧滴的干燥時間和鋪展直徑影響很小；草甘膦對闊葉雜草最高目測防效和鮮重防效可提高42%和41%，對禾本科雜草的防效可提高42%和42%。適當降低草甘膦藥液的表面張力或增加其黏度均可提高其對雜草的防除效果。

表面張力； 黏度； 鋪展直徑； 干燥時間； 最大穩(wěn)定持留量； 草甘膦； 生物活性

除草劑藥液理化性狀的優(yōu)劣與藥效有著密切的關系。表面張力、接觸角、黏度、鋪展直徑、干燥時間、最大穩(wěn)定持留量都是藥液物理性狀的直觀表現(xiàn)。Tann等研究認為，除草劑藥液表面張力和葉面接觸角的變化與其藥效間有著密切的關系［1］。表面張力、接觸角、鋪展直徑是決定藥液能否在靶標表面鋪展和滲透的重要因素，降低表面張力可以增加霧滴與葉表面的接觸面積［2］，當藥液的表面張力低于植物葉表面潤濕臨界值（約25mN／m），能由氣孔直接滲透進入表皮，提高除草劑使用的可靠性［3］。蘇少泉等認為延長干燥時間，植物對藥液的吸收時間越長，吸收量越大［4］。黏度、最大穩(wěn)定持留量是決定藥液在植物體表面沉積的重要因素，是提高農藥的附著量和附著率的關鍵，增加農藥的黏著，以利于雜草對藥液的吸收。

以上幾種因素對除草劑的生物活性相互影響、相互制約。Bateman R P曾報道，藥液表面張力降低后，能增加其在難被潤濕葉片豌豆和大麥上的沉積量，而會減少在向日葵和油菜上的沉積量［5］。Sharma S D、袁會珠等認為不能僅僅從表面張力來評價一種制劑的好差［6－7］。因此，不能單獨提高某一種理化性狀而提高除草劑的藥效。

草甘膦因其高效、殺草譜廣、成本低、對人畜低毒、低殘留、不破壞生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點而成為全球銷售最好的除草劑品種之一，在防除多年生雜草及惡性雜草方面有其獨特的優(yōu)勢。目前，草甘膦主要劑型為水劑。雖然水劑具有低藥害、低毒性、易稀釋、不易燃易爆、易使用、易計量和對環(huán)境保護有利的優(yōu)點［8］，但由于除草劑水劑表面張力大，黏度低，不易在葉表面展布，通過植物葉片的角質層擴散和滲透困難，阻礙對除草劑的吸收。因此，可通過降低水劑的表面張力或增加黏度提高其生物活性。

本文主要討論改變草甘膦藥液的表面張力和黏度對霧滴的鋪展直徑、干燥時間、在雜草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量及除草劑生物活性的影響，從而明確提高草甘膦活性各物理指標的最佳范圍，為優(yōu)化草甘膦劑型提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 藥劑及儀器

41%草甘膦水劑（glyphosate，美國孟山都公司）；有機硅噴霧助劑（聚醚改性三硅氧烷，東北農業(yè)大學農藥與雜草教研室合成）；丙三醇（分析純，市售）；DT-102型全自動界面張力儀（淄博華坤電子儀器有限公司）；DNJ-1旋轉式黏度計（上海昌吉地質儀器有限公司）。

1.1.2 施藥器械

施藥器械為背負式手動噴霧器（山東衛(wèi)士），噴嘴型號為TEEJET80015VS。

1.2 試驗方法

1.2.1 草甘膦藥液表面張力調節(jié)

在20mL草甘膦水劑中加入0、0.01、0.02、0.1、0.13、0.15、0.16mL有機硅噴霧助劑調節(jié)表面張力后，按草甘膦有效量1 230g／hm2，噴液量為300L／hm2配制草甘膦藥液，采用全自動界面張力儀測定表面張力。此時，草甘膦藥液的表面張力為36、33、30、27、24、22、21mN／m。

1.2.2 草甘膦藥液黏度調節(jié)

向20mL草甘膦水劑中加入0、5、7、8、10、11、12mL丙三醇調節(jié)黏度。采用NDJ-1黏度計測量調節(jié)后制劑的黏度。重復5次，取平均值，并計算出相對黏度。此時，草甘膦制劑黏度為6.5、8.5、10.5、12.5、14.5、16.5、18.5mPa·s。按草甘膦有效量1 230g／hm2，噴液量為300L／hm2配制草甘膦藥液，待用。

1.2.3 草甘膦藥液液滴直徑測定［9］

用微量移液槍取各藥液5μL滴在石蠟表面，過5min后用顯微鏡測定上述調節(jié)后的草甘膦藥液液滴的最大和最小直徑，兩者均值即為液滴直徑，每個處理重復3次。

1.2.4 草甘膦藥液液滴干燥時間測定［10］

采用液滴干燥法，用微量注射器吸取上述調節(jié)后的草甘膦藥液2.5μL，滴在涂有石蠟的玻片上，然后在同一環(huán)境條件下（溫度17℃、相對濕度75%），通過顯微鏡觀察、計時，記錄液滴完全干燥所需的時間，每個處理重復3次。

1.2.5 草甘膦藥液在雜草上最大穩(wěn)定持留量測定

采用浸漬法［11］，將上述調節(jié)后的草甘膦藥液分別倒入100mL的燒杯中，剪取植物葉片，用萬分之一天平稱重（W0），然后用鑷子夾持，垂直放入藥液中10s，迅速把葉片拉出液面，垂直懸置，待其不再有液滴流淌時稱重（W1），用葉面積儀測定葉片的面積（S），計算葉片的最大穩(wěn)定持留量RM（mg／cm2）。重復5次，取平均值。計算公式如下：

1.2.6 草甘膦生物活性測定

采用盆栽法。盆栽土壤為黑土（有機質含量4%～5%，pH＝6.75），在盆（24cm×30cm）中播種闊葉雜草龍葵（Solanum nigrumLinn.），禾本科雜草稗草（Echinochloa crusgalliLinn.）。將上述調節(jié)后的除草劑在雜草4～5葉期進行莖葉噴霧處理。草甘膦有效用量1 230g／hm2，噴液量為300L／hm2。另設不施藥清水對照，每個處理重復4次，施藥后正常管理。處理后14d調查目測防效，28d調查鮮重防效。

鮮重防效＝（對照區(qū)存活雜草鮮重－處理區(qū)存活雜草鮮重）／對照區(qū)存活雜草鮮重×100%。

2 結果與分析

2.1 表面張力對草甘膦藥液其他物理性狀及生物活性的影響

隨著表面張力的降低，草甘膦藥液黏度沒有明顯變化，干燥時間逐漸降低，最大穩(wěn)定持留量先升高，再降低，霧滴的鋪展直徑逐漸升高（圖1）。當表面張力由36mN／m 降到21mN／m 時，黏度由6.51mPa·s升高到6.73mPa·s；干燥時間由23.17min降低到13.97min；在表面張力33mN／m時，藥液在龍葵和稗草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量最高值分別為為21.08mg／cm2和21.94mg／cm2；霧滴的鋪展直徑由4.4mm增加到8.61mm。

圖1 表面張力對草甘膦藥液其他物理性狀的影響

降低草甘膦藥液的表面張力可以明顯提高草甘膦對龍葵和稗草的防除效果。隨著表面張力的降低，草甘膦的生物活性逐漸升高后降低；當表面張力降低到22mN／m時，草甘膦的生物活性最高（圖2）。對龍葵的目測防效和鮮重防效分別增加了42%和41%，對稗草的目測防效和鮮重防效均增加了37%。當表面張力下降到更低時，草甘膦的生物活性反而降低。

圖2 表面張力對草甘膦生物活性的影響

2.2 黏度對草甘膦藥液其他物理性狀及生物活性的影響

隨著草甘膦藥液黏度的增加表面張力緩慢降低，霧滴的鋪展直徑無明顯變化，干燥時間先升高再降低，在雜草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量逐漸升高（圖3）。當黏度由6.5mPa·s升高到18.5mPa·s，表面張力從35.4mN／m降低到30.6mN／m；霧滴的鋪展直徑無顯著性變化；干燥時間由23.17min先升到24.24min，最后降低到21.17min；最大穩(wěn)定持留量由19.75mg／cm2增加到28.07mg／cm2。因此，黏度對最大穩(wěn)定持留量影響最大，其次是表面張力，對干燥時間、鋪展直徑影響很小。

圖3 黏度對草甘膦藥液其他物理性狀的影響

草甘膦對龍葵和稗草的防效隨著藥液黏度的增加而逐漸升高，當黏度升高至14.5mPa·s，目測防效和鮮重防效達到最大（圖4），對龍葵的目測防效和鮮重防效均增加了42%，對稗草的目測防效和鮮重防效分別增加了42%和41%。

圖4 黏度對草甘膦藥液生物活性的影響

3 結論與討論

改變草甘膦藥液的表面張力，其生物活性最佳區(qū)間是表面張力在22～24mN／m，藥液的黏度在6.58～6.7mPa·s之間，液滴的鋪展直徑在7～7.4mm，干燥時間在14.52～14.98min，龍葵和稗草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量分別在19.23～19.86、18.72～19.16mg／cm2之間，對龍葵和稗草的目測防效最高可增加42%和37%左右，鮮重防效最高可增加41%和37%。通過改變草甘膦藥液的黏度，其最佳活性區(qū)間為黏度超過14.5mPa·s，表面張力低于31.5mN／m，液滴的鋪展直徑達到4.83mm，干燥時間低于21.49min，龍葵的最大穩(wěn)定持留量超過23.18mg／cm2，稗草的最大穩(wěn)定持留量超過25.10mg／cm2，對龍葵和稗草的目測防效都可提高42%，鮮重防效可提高42%和41%。

通過試驗結果可以發(fā)現(xiàn)藥液物理性狀的改變與藥效間存在著某些相關性，與魯梅研究結果相一致［12］。降低藥液表面張力，鋪展直徑增加，干燥時間縮短，此結果與姜詠芳研究結果一致［13］。表面張力對黏度、最大穩(wěn)定持留量沒有顯著性影響。劉支前曾報道展布性與藥效似乎無直接關系［14］，草甘膦的葉面吸收與藥液的展布性有負相關關系［15］；而本研究中鋪展直徑與草甘膦的生物活性成正相關，只有在液滴的鋪展直徑極大的情況下，展布性才與生物活性成負相關。增加草甘膦制劑的黏度，最大穩(wěn)定持留量增加，表面張力降低，對干燥時間和鋪展直徑影響很小；草甘膦的生物活性也逐漸增加，達到最大值后趨于平穩(wěn)。

通過本研究可以說明適當?shù)亟档筒莞熟⒅苿┑谋砻鎻埩蛟黾羽ざ染商岣叱輨┑纳锘钚浴３輨┗钚阅芊癯浞职l(fā)揮往往決定于霧滴在雜草葉表面的黏著、展布、濕潤、滲透與傳導。不同雜草的葉片結構及生理機制往往對藥液理化性狀和藥液敏感性不同［16］，本研究中液滴的鋪展直徑、干燥時間均采用石蠟模擬植物葉片蠟質層結構，僅能體現(xiàn)藥液理化性狀的相對變化趨勢，而不同類型的雜草對藥液物理性狀和藥液敏感性需進一步研究。

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Influences of surface tension and liquid viscosity on the efficacy of glyphosate and its mechanism

Zhang Libin， Zhang Qinghe， Han Yujun， Tao Bo
（College of Agriculture，Northeast Agricultural University，Harbin150030，China）

This study was aimed to regulate the surface tension and viscosity of glyphosate by the organosilicone and glycerol，and measure the influence of physical characters of liquid droplets and biological activity.The results showed that，by reducing the surface tension of liquid，spreading diameter of the droplet was increased，and the drying time was shortened，but the viscosity of liquid and maximum retention on weed blade surface were not significantly changed.The inhibition rate to weeds firstly increased and then decreased，and the maximum control of visual and fresh weight of broadleaf weeds were increased by 37%and 37%，and those of grass weeds were increased by 42%and 41%.By increasing the viscosity，the maximum retention on weed blade surface was increased，and the surface tension was reduced，but the drying time of droplets and the spreading diameter were not significantly changed.The maximum control of visual and fresh weight of broadleaf weeds were increased by 42%and 41%，and those of grass weeds were increased by 42%and42%.Moderate reduction of surface tension or increase of the viscosity of glyphosate could increase inhibition rate of weeds.

surface tension； viscosity； spreading diameter； drying time； maximum retention； glyphosate；biological activity

S 482.4

A

10.3969／j.issn.0529-1542.2011.05.031

2010-08-23

2010-09-27

國際科技合作項目（WB09A203）

＊ 通信作者 Tel：0451-55190990；E-mail：botaol＠163.com