4種增效助劑對煙草常用化學農藥表面張力的影響

夏鵬亮,任曉紅,高加明,李錫宏,孔凡玉,方 松,林櫻楠*

(1.湖北省煙草公司恩施州公司,湖北恩施 445000;2.中國煙草總公司湖北省公司,湖北武漢 430030;3.湖北省煙草科學研究院,湖北武漢 430030;4.中國農業科學院煙草研究所,山東青島 266101)

施用化學農藥因具有成本低、防效快、效果好等優勢,目前仍是煙草病蟲害防治的重要措施之一[1-3]。在常規噴霧施藥條件下,藥液首先要黏附在煙草葉片表面,才能起到較好的防治效果。表面張力是影響藥液能否在煙草葉片上有效黏附的重要因素[4-5]。如藥液的表面張力過大,從而明顯高于煙草葉片表面張力,會使葉片難以濕潤;而表面張力過小又易導致藥液從葉片邊緣滴落,進而影響農藥的有效利用效率。

增效助劑具有降低藥液的表面張力,改善藥液的潤濕、展布、分散等性能,減少藥液隨風漂移,提高藥效的作用[6-7]。近年來,增效助劑已廣泛應用于葉面肥和各類農藥的施用中[8-9],但目前有關增效助劑在煙草化學農藥中的應用鮮有報道。筆者在明確煙草葉片臨界表面張力的基礎上,研究了4種增效助劑對煙草常用化學農藥表面張力的影響,進而篩選適宜的增效助劑,并明確最佳施用劑量,以期為增效助劑在煙草常用化學農藥減量增效中的應用提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與主要儀器供試煙草品種為云煙87。供試煙草常用化學農藥見表1。蔗糖脂肪酸酯(國藥集團化學試劑有限公司);植物源增效助劑GY-Tmax、植物源脂肪醇增效助劑007、聚醚改性三硅氧烷類增效助劑S903(北京廣源益農化學有限責任公司),甲酯化植物油型增效助劑GY-T1602(中化化工科學技術研究總院);434型接觸角測試儀(山東龍煤工礦機械有限公司),GDZL503全自動張力測定儀(武漢國電西高電氣有限公司)。

表1 供試農藥信息

1.2 煙草葉片臨界表面張力測定煙草葉片臨界表面張力采用接觸角法測定[10]。采集煙草旺長后期植株中部新鮮葉片,在不破壞葉面結構的條件下剪取2 cm × 1 cm的小塊葉面(盡量避開葉脈、病斑等),將其平整固定在載玻片上,平放于樣品臺。用單通道可調移液槍滴加2 μL不同濃度蔗糖脂肪酸酯水溶液在煙草葉片正反表面,使用接觸角測試儀測定液滴在煙草葉面上的接觸角(θ),每組重復6次。以不同表面張力液體接觸角的cosθ與液體表面張力值繪制線性回歸直線,計算cosθ= 1時液體的表面張力值即為煙草葉片的臨界表面張力值。

1.3 增效助劑臨界膠束濃度測定采用拉起液膜法測定不同種類、不同濃度增效助劑的表面張力[11]。用超純水將供試增效助劑稀釋配制系列質量濃度的溶液,并使用全自動張力測定儀測定表面張力。每個處理設6次重復。繪制不同濃度增效助劑表面張力(V)與質量濃度對數(logC)的關系曲線,曲線拐點處的質量濃度即為增效助劑臨界膠束濃度(CMC),對應的表面張力為臨界膠束濃度表面張力(γcmc)。

1.4 農藥表面張力測定根據煙草常用化學農藥登記信息中農藥推薦使用高劑量和施藥指導意見,用超純水將農藥稀釋到一定倍數。根據GB/T 5549—2010采用全自動張力測定儀測定農藥推薦劑量稀釋倍數下的表面張力。每處理重復6次。

1.5 增效助劑最佳使用濃度研究將一定濃度的增效助劑加入化學農藥中,測定增效助劑加入后農藥推薦使用劑量下表面張力變化情況,以煙草葉片臨界表面張力為指標,最終確定不同增效助劑的最佳使用濃度。每處理重復6次。

2 結果與分析

2.1 煙草葉片臨界表面張力隨著蔗糖脂肪酸酯水溶液濃度增大,液滴在煙草葉片上的接觸角增大。線性擬合結果表明,液滴在煙草葉片表面接觸角的cosθ值與表面張力呈良好的線性關系(圖1),線性方程為Y=-0.016 8X+1.512 8,相關系數R2=0.975 0。根據方程計算當cosθ=1時,煙草葉片的臨界表面張力為30.52 mN/m。

圖1 不同表面張力的液體在煙草葉片表面的接觸角余弦值Fig.1 Contact angle cosine values of liquids with different surface tensions on the surface of tobacco leaves

2.2 增效助劑臨界膠束濃度與臨界表面張力4種增效助劑不同濃度下表面張力見圖2。由圖2可知,隨著4種增效助劑濃度的增加,溶液的表面張力均逐漸下降。但當增效助劑濃度下降到一定程度,溶液的表面張力不再發生明顯變化,并出現明顯拐點。根據拐點判斷,4種增效助劑GY-Tmax、007、GY-T1602和S903的臨界膠束濃度分別為500、200、200、200 mg/L,對應的增效助劑溶液臨界表面張力分別為32.38、27.62、26.82、20.77 mN/m。除S903的臨界表面張力略高于煙草葉片臨界表面張力外,其他3種增效助劑的臨界表面張力均低于煙草葉片臨界表面張力。此外,相同濃度下4種增效助劑的表面張力基本表現為GY-Tmax>007>GY-T1602>S903。

圖2 4種增效助劑的臨界膠束濃度Fig.2 Critical micelle concentration of four synergists

2.3 煙草主要化學農藥表面張力煙草常用化學農藥推薦劑量稀釋藥液的表面張力見圖3。由圖3可知,除5%高氯甲維鹽微乳劑和10%溴氰蟲酰胺可分散油懸浮劑2種藥液的表面張力與煙草葉片臨界表面張力接近外,其余7種供試藥液的表面張力值均明顯大于煙草葉片的臨界表面張力。

圖3 煙草常用化學農藥推薦劑量濃度藥液的表面張力Fig.3 Surface tension of recommended dosage concentrations of commonly used chemical pesticides in tobacco

2.4 增效助劑最佳使用濃度根據不同增效助劑臨界膠束濃度和煙草葉片臨界表面張力值,分別選擇3個增效助劑濃度加入農藥藥液中,研究增效助劑對農藥藥液表面張力的影響。4種增效助劑加入能降低農藥藥液的表面張力值,但不同增效助劑降低效果不同。007、T1602、S903加入后,隨著增效助劑濃度的增加,農藥藥液的表面張力下降,且能降低到煙草葉片的臨界表面張力以下。而Tmax助劑的臨界表面張力值與煙草葉片臨界表面張力值接近,因此達到臨界表面張力值后,農藥藥液的表面張力值不能隨Tmax助劑濃度的增加繼續降低。綜合考慮藥液表面張力降低效果和增效助劑成本,4種增效助劑在不同農藥中的最佳使用濃度見表2。

表2 4種增效助劑對常用化學農藥表面張力的影響

3 結論與討論

農藥藥液在煙草葉面上的濕潤展布程度直接關系化學農藥的施用效率,而影響藥液在煙葉上濕潤展布性的重要因素除藥液本身的表面張力外,還與煙葉表面的臨界表面張力有關。當農藥藥液在煙草葉片上的表面張力大于煙草葉片臨界表面張力時,藥液很難在煙草葉片上濕潤展布[4]。該研究采用接觸角法測得煙草葉片臨界表面張力為30.52 mN/m,與陳海濤等[12]研究測得的煙草葉片臨界表面張力值29.46 mN/m基本一致。研究表明,煙草常用化學農藥推薦劑量稀釋藥液表面張力在32.73～66.74 mN/m,均高于煙草葉片的臨界表面張力值,此時藥液在煙葉表面容易以液滴的形式滾落,不符合施藥需求。增效助劑的加入能夠降低農藥藥液的表面張力,增大藥液在作物葉片上的覆蓋面[12-15]。該研究中007、T1602、S903這3種增效助劑在推薦稀釋濃度下能顯著降低農藥藥液的表面張力值,明顯低于煙草葉片的臨界表面張力值,有助于增強農藥藥液在煙草葉片表面的濕潤展布程度,提高農藥利用率。而不同增效助劑在不同農藥的最佳使用劑量不同,這可能與農藥和助劑本身的理化性質有關。此外,相對于其使用效果,增效助劑的使用成本問題需要進一步考慮,其對煙草生產的安全性和穩定性也需要進一步研究。