2021-06-09 15:01:54
2019年我國糧食作物農藥利用率不足40%。農藥利用率低一直是業(yè)界關注的熱點問題。研究表明，目前廣為采用的莖葉噴霧技術，約60%的農藥藥液在向靶標作物葉面?zhèn)鬏數(shù)倪^程中因蒸發(fā)飄移、彈跳、飛濺等流失而進入周圍環(huán)境。
近年來，中國農業(yè)科學院植物保護研究所化學農藥應用創(chuàng)新團隊致力于研究農藥藥液的理化特性，解決了造成農藥利用率低的三大瓶頸問題。
識別技術分清親水、疏水葉面
該團隊研究員董豐收告訴《中國科學報》，霧滴蒸發(fā)、飄移等空間傳遞約造成20%的農藥藥液劑量損失；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，目前對葉面特性認識不深入；影響農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，導致助劑和制劑研發(fā)不對靶。
“只有當農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，農藥霧滴在靶標植物葉面的沉積是一個復雜的液—固界面相互作用的動態(tài)過程，與霧滴和靶標植物葉面的理化特性密切相關。
對于靶標植物葉面，只能認知不能改變。為此，他們探明了藥液對靶標作物表面的潤濕規(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：當靶標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；當靶標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。
這項識別技術為改善藥液對靶劑量傳遞效率、減少農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植物葉面的潤濕鋪展。
把藥液從“玻璃球”變成“泥巴球”
國內外研究表明，噴霧功能助劑是實現(xiàn)化學農藥減施增效的關鍵技術。然而，由于缺乏科學依據(jù)，目前的農藥功能助劑存在濫用和錯用現(xiàn)象，導致藥液浪費和流失，同時對環(huán)境造成污染。
經過研究，他們首次提出，藥液與靶標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，可利用陰離子表面活性劑改變農藥懸浮體系的性質，實現(xiàn)農藥霧滴的有效沉積。
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。通過調控農藥霧滴的性質，讓它變成像泥巴球那樣的黏性表面，農藥霧滴與靶標植物葉面的黏附力越大，農藥霧滴碰撞靶標植物葉面后越容易黏附。這為農藥助劑的科學篩選和合理應用提供了重要依據(jù)。
開發(fā)環(huán)境友好型產品
當前來源于石油化工的通用功能助劑產品對環(huán)境不友好，作物易產生藥害問題。
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，對甘藍的疏水葉面潤濕效果極好，藥液不發(fā)生彈跳，可提高農藥藥液葉面沉積率約20%左右。重要的是，這種功能助劑綠色可降解，對環(huán)境友好。
“除了功能助劑應用可提高農藥對靶沉積率，還可通過研制新型制劑來實現(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，增強了農藥霧滴與植物葉面之間的相互作用，實現(xiàn)了農藥霧滴的有效沉積。
該體系是一種原料來源豐富、結構簡單，且生物相容性較好的農藥載體，為今后農藥劑型設計提供了新的思路，為提高農藥霧滴在靶標作物葉面的沉積率提供了新的方法。（李晨）
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