桶混助劑的研發應用與發展趨勢

張宗儉，張春華，李小龍

（1.中化化工科學技術研究總院有限公司，北京 100083；2.北京廣源益農化學有限責任公司，北京 100083）

為了提高農藥施藥的對靶性和防治效果，在農藥使用時與農藥制劑配伍使用的助劑一般稱為桶混助劑或噴霧助劑，目前市場上最常見的是植物油或礦物油類增效劑和利于提高農藥的抗雨水沖刷、增加潤濕和鋪展等作用的有機硅助劑等[1]。桶混助劑一直是農藥健康發展與高效應用的“幕后英雄”。隨著農藥化肥零增長、鄉村振興、綠色農業、航空植保等國家農業戰略和新政策的持續縱深推進，桶混助劑開始走向臺前[2]。筆者就農藥桶混助劑的應用、研發及未來發展趨勢進行介紹。

1 桶混助劑應用現狀

1.1 桶混助劑種類

桶混助劑有多種不同的分類方法，如按化學成分（主要指活性成分）分類、按作用（功能）分類、按原料來源分類。我國桶混助劑的分類主要有按活性成分和按功能分類2種方式。其中，按照活性成分分類主要有植物油類、礦物油類、有機硅類、表面活性劑類、肥料類等。按照功能分類主要有以下4類：①增進藥液的潤濕、滲透和黏著性能助劑，如展著劑、潤濕劑、滲透劑等；②具有活化或一定生物活性的助劑，如活化劑、某些表面活性劑和油類；③改進藥液理化性能，有助安全和經濟施藥的助劑，如防飄移劑、發泡劑、抗泡劑、沉降劑等；④其他特種功能的桶混助劑，如pH調節劑。

近幾年桶混助劑發展迅速，應用量大幅增長，為便于使用者選擇合適的助劑，根據施藥器械或施藥方式的不同，桶混助劑還可以分為飛防（航空噴霧）專用助劑、噴霧增效助劑、水面擴散劑、土壤處理助劑等。

1.2 桶混助劑作用

減施增效。桶混助劑可以通過改善藥液的表面張力，防飄移，抗光解，提高復配藥液穩定性，改善藥液在靶標上的附著、展布、滲透（吸收），提高抗雨水沖刷的能力等達到提高農藥藥效，減少農藥使用量或使用次數。常規施藥過程中加入桶混助劑，主要目的是提高防治效果，減少農藥用量。這類桶混助劑主要有植物油型增效劑、滲透劑T、氮酮、有機硅、表面活性劑等。卜訓武[3]通過室內盆栽試驗研究表明，34.5%丙炔惡草酮SC與桶混助劑GY-Tmax混用，對稗草和碎米沙草有顯著增效作用。Rone等[4]研究表明，助劑增加除草劑2,4-D膽堿在鴨跖草葉面的持留量，提高除草效果。曹詩涵等[5]研究了2種桶混助劑NF-100和GY-T1602在水稻田除草劑滅草松、氯氟吡氧乙酸、五氟磺草胺對稻稗、雨久花和矮慈姑有不同程度增效作用，且提高除草劑對水稻的安全性。在特殊施藥方式中，如土壤施藥、沖施藥肥、滴灌、地膜覆蓋等施藥過程中加入桶混助劑也具有明顯的增效作用。Xiao等[6]在新疆研究表明，植物油助劑能顯著提高棉花脫葉劑在棉花葉片上的液滴覆蓋率和沉積率。使用飛機噴灑棉花脫葉劑時，添加植物油型噴霧助劑后，棉花的落葉率提高了3.12%～34.62%，吐絮率提高了6.67%～29.56%，而有機硅助劑被酸性乙烯利分解，高分子聚合物助劑受環境濕度低的影響，均無協同增效作用。

筆者與東北農業大學在黑龍江省玉米田莖葉處理防除雜草試驗中，添加3種桶混助劑后減藥20%，均能達到常規用量下對闊葉雜草和禾本科雜草的防除效果（表1）。

減輕藥害。桶混助劑還能滿足一些特殊需要，比如降低除草劑藥害，尤其是玉米田苗后施用除草劑，加入桶混助劑可提高對玉米的安全性。我國部分地區在作物播種和生長初期，干旱少雨，土壤水分不足，空氣相對濕度降至65%以下，導致植物莖葉上茸毛發育并形成較厚的角質層，降低莖葉表面的可濕潤性和對除草劑的吸收、傳導，嚴重影響苗后除草劑的藥效，而加入植物油類桶混助劑，可克服高溫、干旱等不良環境因素影響，獲得穩定的藥效，而不影響除草劑對作物的安全性。

柑橘清園。柑橘園使用礦物油型增效劑，在達到增效的同時，還能兼有殺蟲、殺卵作用。冬季使用礦物油清園可減少果園蟲害，病原菌基數，減輕中后期病蟲害防治的壓力。選用礦物油對果樹進行春季清園比傳統銅制劑、硫磺制劑等具有顯著優勢：①不僅對病害及螨類、介殼蟲、粉虱等蟲害有很好的防效，且對春梢蚜蟲發生也有很好的趨避作用；②持效期長達2個月；③安全性好，萌芽前后都能使用；④效果穩定，不受溫濕度影響[7]。

表1 黑龍江省玉米一次性莖葉處理助劑對除草劑的減量效果

與新型高效施藥技術和施藥器械的發展互相促進。新型高效施藥技術和施藥器械的發展對桶混助劑的應用起到明顯促進作用，尤其是超低容量噴霧（機械、飛機、無人機等）、熱霧施藥、省力化施藥（水稻田甩施劑或漂浮顆粒劑）等新型對靶精準施藥技術的發展，促使桶混助劑的種類和用量都隨之迅速增加，如飛防增效劑、水田擴散劑等都是隨著新型施藥方式而產生的新產品。反之，由于桶混助劑的使用，也改善了商品制劑性能的缺陷，促進常規農藥制劑在新的施藥方式下充分發揮防治效果，二者互相促進，共同發展。

農藥霧滴飄移是莖葉噴霧施藥過程中普遍存在的問題，Allan等[8]指出霧滴飄移不能完全避免，但通過調整噴霧助劑的種類、使用合適的噴嘴類型、防護罩、噴霧壓力、噴灑面積、拖拉機速度，設置不施藥緩沖區和僅在氣候條件適宜時噴灑等措施，可將飄移降到最小化。由此可見，助劑、施藥技術和施藥器械的有機結合對提高噴霧效率意義重大。

Cody等[9]利用空氣感應噴嘴和防飄移助劑對玉米和大豆冠層噴灑除草劑，以減少非靶標除草劑的移動。Fabiano等[10]研究結果表明，桶混助劑的使用與twinjet噴嘴結合可降低噴霧漂移。桶混助劑使噴霧飄移減小39%，而噴嘴模型減小74%。這2種技術結合在一起可以減少80%飄移。

減水、減藥，降低飄移影響。農藥噴灑進入高濃度低噴液量的時代。在施藥過程中，降低用水量同時加入桶混助劑才能有利于藥效的充分發揮。噴液量大，助劑用量大，成本高，大噴液量使作物冠層葉面噴到流失點導致徑流損失；噴液量小，助劑用量小，成本低，并能保證農藥使用效果。Collin等[11]研究表明助劑和減飄噴嘴均可有效降低藥液飄移，減少對環境和非靶標生物的危害。Diego等[12]發現，助劑與低飄移噴嘴搭配使用，提高殺蟲劑藥效，還可有效降低對螨類等有益昆蟲的環境風險。Gaskin等[13]研究了助劑在釀酒葡萄上的應用，結果表明，有機硅助劑的使用，可以使釀酒葡萄使用農藥的噴液量大幅度降低，噴液量降到200 L/hm2以下，但不影響農藥使用效果。不同類型噴霧助劑對農藥沉積量的影響不同（表2）。

表2 不同助劑對嘧霉胺在葡萄果穗上的沉積量比較

目前，在生產上，每公頃推薦常規噴液量因藥劑和施藥器械的不同而有所差異，如觸殺型除草劑的人工噴霧量為300～500 L/hm2，拖拉機擔架式噴霧量為150～200 L/hm2，航空噴霧量為40～50 L/hm2。內吸型除草劑噴霧量為150～200 L/hm2、拖拉機噴霧量為75～150 L/hm2、航空噴霧量為20～30 L/hm2。某些揮發性強，易造成飄移的除草劑，如2甲4氯、百草敵等噴霧量不能太小，噴霧量為300～500 L/hm2，拖拉機噴霧量為150～200 L/hm2，航空噴霧量為50 L/hm2。植物油類噴霧助劑在除草劑上應用較多，使用技術也比較成熟。除草劑中加入植物油類噴霧助劑，噴霧量為100～150 L/hm2，拖拉機噴霧量為100 L/hm2比較適宜，可節省助劑用量。

2 桶混助劑研發

2.1 產品設計與開發

桶混助劑的研發是一個系統性的復雜工程，涉及到配方設計、活性組分篩選、性能測試與技術應用等。配方開發首先要明確產品功能：潤濕、滲透、黏附、保濕、抗蒸發、沉降、防飄移、pH調節、控制泡沫、兼容等。根據產品功能選擇合適的原料，如有機硅、植物油、礦物油、高分子、表活，肥料、生物刺激素、抗逆誘導物質等。通過一種或幾種原料的選擇，達到預期效果，嚴禁在助劑配方中添加有農藥生物活性的組分或其他禁限用的有毒有害物質。

以多功能噴霧增效劑GY-T1602“邁潤”的開發為例，我們首先明確了“邁潤”的功能，其具備良好的潤濕、滲透、黏附、抗蒸發性能，因此在原料選擇上通過大量試驗篩選，最終配方以具有黏附、保濕、抗蒸發效果的植物油類為主，同時添加具有潤濕和滲透性的多種表面活性劑成分（表3，圖1）。

表3 多功能噴霧增效劑GY-T1602＋25%嘧菌酯SC性能測試結果

圖1 GY-T1602 動態表面張力圖

植物葉片角質層是葉內農藥擴散的最主要障礙，且植物角質層是一種片狀、多孔、高度非均質性的結構，其厚度、化學成分、近軸和遠軸角質層表面、各種植物物種之間的水性孔隙等結構的豐度和排列方式都會發生變化。在桶混助劑的研發中要注重區分靶標作物的角質層結構特點，利用植物種類、環境條件（如相對濕度）和噴霧配方（包括桶混助劑添加），建立適當的機械數學模型來模擬所涉及的多種復雜過程[14]，才能極大地提高有效成分生物活性的發揮，有針對性地開發出好的桶混助劑產品。

2.2 產品性能測試與質量控制

首先要開展理化穩定性測試。測試項目包括產品的外觀、pH值、熱貯穩定性、冷貯穩定性、稀釋穩定性等；其次是噴霧性能評價，測試指標有潤濕性（葉面類型和噴霧液的理化性質決定了噴霧液的潤濕面積）[4]、抗飄移性能（通過測量霧滴大小來表征飄移性,大霧滴比細霧滴更不容易飄移）[4,11]、抗蒸發性能、田間沉積量等；最后通過室內生物活性測定與大田應用效果評價后，方可確定產品是否能夠上市。關于噴霧助劑的應用效果評價方法，建議評級方法以田間評價為主，室內評價僅做參考，同時指出農藥用量以登記注冊為準，且要選擇不同的氣候條件，農藥減量試驗設計中不同氣候條件下農藥減量程度也不同。

產品推廣應用過程中還需要對兼容性能進行測試（農藥活性成分、劑型、葉面肥、水質）；混配藥劑間協同性測試（拮抗、加和、增效）；調整機械與施藥參數（噴頭、壓力、速度、噴液量、距離作物冠層高度、霧滴密度）；合理選擇氣象條件（風、溫度、光照、相對濕度、土壤濕度、水質、有機質含量）；防治對象、作業時間等（表4）。

表4是邁飛在推廣應用過程中所做的兼容性試驗，通過試驗可以看出添加邁飛后對藥劑的稀釋穩定性無影響。

表4 邁飛與不同農藥的兼容性試驗

2.3 產品推廣應用

在產品推廣應用過程中，要建立產品應用技術指南或手冊，這利于產品的科學使用和推廣，使其效果充分發揮。標簽中涉及產品性能、用途、使用技術、使用方法的內容盡量詳細說明。中國農藥工業協會已組織完成“農藥桶混助劑標簽規范”團體標準，對標簽格式、內容提出了詳細要求：產品性能，包括產品作用原理簡介、所具有的明顯特點以及所起的主要功能，如潤濕、鋪展、滲透、促進吸收、抗飄移等；產品用途，應注明該產品可以與哪些農藥或哪些類型的農藥混用，主要適用的農作物或場所，與農藥桶混使用后功效等變化；使用技術、方法應注明該產品的使用方式、使用劑量、與農藥或水的加入順序等信息。

當農藥活性組分結構、劑型變化時，與之配伍的噴霧助劑和施藥技術也需要相應調整。在產品應用技術研究中需要廣泛測試與試驗驗證。大量研究表明，沉積量、液滴大小、液滴覆蓋率和總液滴數與飄移距離、防治效果或助劑類型高度相關。添加噴霧助劑可顯著降低霧滴的飄移，與不含防飄移劑的配方相比可降低50%以上。Guler等[15]在風洞試驗中發現3種不同的飄移延緩劑（聚乙烯醇聚合物、非離子膠體聚合物和聚丙烯酰胺聚合物）在不同氣象條件和噴嘴參數下表現不同，聚丙烯酰胺聚合物的霧滴粒徑（VMDs）增加最大。也有研究發現植物油助劑在減少飄移方面更有效。

Collin等[11]評價了農藥噴施飄移造成的經濟和生態后果。實際田間施藥狀態下測試了殺蟲劑的不同制劑類型懸浮劑（SC）和可濕性粉劑（WP），搭配2種桶混助劑，在地面噴霧時產生的飄移，并在風洞中測量了液滴粒徑，以確定是否可以用間接方法代替現場試驗來量化這些技術產生的噴霧飄移。結果表明，與WP配方相比，SC的噴霧飄移降低了37%。通過加入某些噴霧助劑，可減少多達63%的飄移，但這取決于配方/助劑組合[11]。華南農業大學研究發現，在不同類型的航空噴霧助劑對棉花脫葉的影響試驗中，植物油助劑（倍達通、邁飛）對環境變化的適應性強，不受pH值的限制，有可能是最佳的脫葉劑配伍助劑，對照處理的脫葉效果優于有機硅助劑（Y-20079）和高分子聚合物助劑（農建飛和明星瓜爾膠）。

為保護水生生態系統和人類健康，有研究建議使用低飄移噴嘴和抗飄移助劑以及防冰雹網、設置無噴霧緩沖區或樹籬等減少飄移的措施。低飄移噴嘴和抗飄移助劑2種防飄移技術對蘋果和葡萄的主要害蟲都有很好的控制效果，因為兩者在處理過的樹冠上的沉積量符合標準，并且不會對有益的螨類產生負面影響[12]。這表明作物本身是一項重要的飄移緩解措施，其有效性是通過低飄移設備或適當的設備設置來實現的，特別是根據樹冠發育情況選擇噴嘴和風量設置。

另外，在產品使用推廣過程中，采用植保無人機或有人機進行航空作業時添加助劑；使用防飄移或低飄移噴嘴，控制施藥時的作業參數；制定詳細的作業指導書；設置不施藥緩沖區或利用綠籬、防風林等有效阻隔霧滴飄移，這些措施均可有效提高藥效，減少對環境的危害。

助劑應用技術不僅關系到助劑產品本身的特性和質量控制，更是與配伍使用農藥的有效成分、施藥器械、氣象條件、防治對象的發生危害方式等緊密相關。同一助劑產品因配伍藥劑、劑型、施藥設備參數條件、防治對象、作物和周圍環境等因素均影響助劑的應用效果，因此必須通過大量試驗測試，制訂差異化的助劑應用技術指南，才能真正達到合理、科學、減量、增效的目的。

3 桶混助劑相關法規

國外對桶混助劑注冊、應用有比較成熟的經驗，如美國、澳大利亞和歐盟等。一般對助劑涉及的組分以及用于桶混增效的助劑，需要提供相應的數據資料，注冊后推薦使用[16]。

美國是世界上最早開始對助劑管理的國家。20世紀80年代初，美國環境保護署（EPA）根據各種化合物的毒性和暴露危害性對農藥助劑進行分類列表（共分為4類）管理。2007年美國實施了《食品質量保護法》，EPA在助劑再評估的基礎上，將農藥助劑分為：用于食用（包括用于作物收獲前后使用和僅用于作物收獲前使用的2類）和非食用作物（包括香料）助劑2類，并分別對其中部分助劑制定了限量、使用范圍、方法以及助劑質量要求等。這種管理模式提高了對助劑的要求，比早期助劑分類管理更為嚴格，以確保農產品的安全。食用和非食用農藥助劑名單在互聯網上及時發布和更新，以便查詢。2014年10月，EPA在接受公眾對提案的意見后采取行動，刪除了已公布的371種助劑成分名單中的72種助劑，EPA批準使用的惰性成分列表將在聯邦登記名單公布后更新[1,16]。

澳大利亞農藥獸藥管理局（APVMA）發布了《澳大利亞農藥助劑產品登記管理指南》，并已于2009年2月9日起對單獨使用或銷售的農藥助劑實施登記管理。其指出將分2類管理：一類是促進農藥藥效的，另一類是改善農藥使用性能的。前者對登記數據和評估要求多于后者。這種分類管理模式細化了影響產品性能和藥效的因素，由此決定登記要求與管理的差異。當助劑為可以促進農藥產品藥效的單獨產品時，需要進行登記。根據要求，APVMA必須保證助劑產品按照標簽說明使用是安全和有效的。安全要求是指產品對使用者、消費者、環境和澳大利亞國際貿易無任何不良影響。產品在取得登記前，申請登記者必須提供資料或有效論據，供APVMA及其咨詢機構做獨立評估，確定其助劑產品按照標簽說明使用是安全和有效的。對桶混助劑還需要表述或列出與助劑相容使用的農藥名稱，如涉及多元混配，還應確定與每種化合物的相容性數據[16]。

我國實行農藥登記管理以來，主要側重于農藥有效成分的管理，對助劑的安全性研究和管理才剛起步，大部分僅限于一些單項管理的探索，如2013年工信部頒布了農藥乳油中有害溶劑限量標準。2015年農藥檢定所在中國農藥信息網公開征求意見《禁限用農藥助劑名單》（征求意見稿）。新的《農藥管理條例》發布后，《農藥登記管理辦法》提出將根據農藥助劑的毒性和危害性，適時公布和調整禁用、限用助劑名單及限量，并要求在申請農藥登記時，若需要添加專用助劑的，應當提交相應的試驗資料。

我國在桶混助劑的管理上尚未出臺相關法規，但桶混助劑的發展應用已經受到社會廣泛關注。《農藥桶混助劑標簽規范》、《植物油類植保無人機農藥噴灑專用助劑》、《防飄移桶混助劑施用限量及評價方法》等相關團體標準正在制定，這些標準的發布與實施對于規范桶混助劑產品，提升農藥桶混助劑使用的有效性和安全性起到積極的推動作用。

4 桶混助劑未來發展趨勢

4.1 發展空間

農業現代化、機械化的推進，對施藥技術的要求有所提高。桶混助劑因其優異的增效作用和靈活多變的搭配方式，便于與新型施藥技術、綜合防治、田間管理和氣候條件等結合，以提升藥劑防治效果，達到精準施藥、減量增效，推進科學合理安全用藥，如有機硅、氮酮、植物油類、礦物油類以及表面活性劑類桶混助劑都曾在農藥增效和減量使用方面有過突出表現，尤其是農業規模化、專業合作社、專業化防治組織以及農藥登記制度變革、施藥器械和精準施藥技術的快速推進，為桶混助劑的發展提供了巨大的空間。

另外，農藥行業與助劑企業的整合、重組、合作越來越多，制劑企業由生產型向服務型的轉型，滴灌、水肥藥一體化和配肥配藥體系建設加快，農藥制劑的單一性難以應對病蟲草害等有害生物發生危害的復雜性、多樣性和施藥方式、防治時期以及施藥時氣象條件變化。噴霧助劑的選擇和應用為新型施藥技術的快速推廣和應用提供了更靈活的選擇。

植保無人機噴霧（簡稱“飛防植保”）是一種新興的施藥技術，在我國發展迅速，防治面積從2014年430萬畝次發展到2019年的8.5億畝次[17]。飛防助劑以其優越的抗蒸發、抗飄移和增效性能在飛防植保中得到廣泛應用，實現了植保無人飛機病蟲害防治的高效性和低風險性，生態、經濟和社會效益顯著。飛防植保面積的飛速擴大為飛防助劑的發展提供了巨大發展空間。

4.2 未來市場

綜上所述，桶混助劑的應用已經是一種全球趨勢。種植者越來越需要差異化制劑配方和使用桶混助劑，以提高其噴霧方案的功效[10]。農業施藥飄移造成的農藥損失具有經濟和生態影響。Gaskin等[13]研究表明，通過添加桶混助劑和改善農藥配方，對噴霧溶液進行改性是減輕這些影響的一種重要減飄策略。Fornasiero等[12]指出，農藥的噴霧飄移對水生生態系統和環境有負面影響，包括對非靶標生物的危害，特別是一些殺蟲劑的飄移會對有益的節肢動物如捕食性螨蟲產生有害影響。根據歐盟最近的一項指令，減少噴霧飄移是農藥可持續使用的必要條件。Gaskin等[13]指出，葡萄種植者用于控制病蟲害的產品有限，而且該行業所代表的市場太小，無法保證專門用于其用途的主要農化產品的開發。

2020年，在我國種植業工作要點中明確提出大力推廣綠色生產方式，促進種植業持續發展。持續推進農藥、化肥減量增效，深入開展農藥、化肥減量增效行動，確保農藥、化肥利用率提高到40%以上。隨著“綠色植保”理念在全球的廣泛傳播和我國“藥肥雙減”行動的開展，桶混助劑在農藥減量增效中扮演重要角色。據專家推測，從2018年到2023年桶混助劑市場需求量為50萬噸，市值達300億元[18]，桶混助劑的需求量和增長量將會迎來一個爆發式增長的時代。