4种增效助剂对烟草常用化学农药表面张力的影响

夏鹏亮,任晓红,高加明,李锡宏,孔凡玉,方 松,林樱楠*

(1.湖北省烟草公司恩施州公司,湖北恩施 445000;2.中国烟草总公司湖北省公司,湖北武汉 430030;3.湖北省烟草科学研究院,湖北武汉 430030;4.中国农业科学院烟草研究所,山东青岛 266101)

施用化学农药因具有成本低、防效快、效果好等优势,目前仍是烟草病虫害防治的重要措施之一[1-3]。在常规喷雾施药条件下,药液首先要黏附在烟草叶片表面,才能起到较好的防治效果。表面张力是影响药液能否在烟草叶片上有效黏附的重要因素[4-5]。如药液的表面张力过大,从而明显高于烟草叶片表面张力,会使叶片难以湿润;而表面张力过小又易导致药液从叶片边缘滴落,进而影响农药的有效利用效率。

增效助剂具有降低药液的表面张力,改善药液的润湿、展布、分散等性能,减少药液随风漂移,提高药效的作用[6-7]。近年来,增效助剂已广泛应用于叶面肥和各类农药的施用中[8-9],但目前有关增效助剂在烟草化学农药中的应用鲜有报道。笔者在明确烟草叶片临界表面张力的基础上,研究了4种增效助剂对烟草常用化学农药表面张力的影响,进而筛选适宜的增效助剂,并明确最佳施用剂量,以期为增效助剂在烟草常用化学农药减量增效中的应用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料与主要仪器供试烟草品种为云烟87。供试烟草常用化学农药见表1。蔗糖脂肪酸酯(国药集团化学试剂有限公司);植物源增效助剂GY-Tmax、植物源脂肪醇增效助剂007、聚醚改性三硅氧烷类增效助剂S903(北京广源益农化学有限责任公司),甲酯化植物油型增效助剂GY-T1602(中化化工科学技术研究总院);434型接触角测试仪(山东龙煤工矿机械有限公司),GDZL503全自动张力测定仪(武汉国电西高电气有限公司)。

表1 供试农药信息

1.2 烟草叶片临界表面张力测定烟草叶片临界表面张力采用接触角法测定[10]。采集烟草旺长后期植株中部新鲜叶片,在不破坏叶面结构的条件下剪取2 cm × 1 cm的小块叶面(尽量避开叶脉、病斑等),将其平整固定在载玻片上,平放于样品台。用单通道可调移液枪滴加2 μL不同浓度蔗糖脂肪酸酯水溶液在烟草叶片正反表面,使用接触角测试仪测定液滴在烟草叶面上的接触角(θ),每组重复6次。以不同表面张力液体接触角的cosθ与液体表面张力值绘制线性回归直线,计算cosθ= 1时液体的表面张力值即为烟草叶片的临界表面张力值。

1.3 增效助剂临界胶束浓度测定采用拉起液膜法测定不同种类、不同浓度增效助剂的表面张力[11]。用超纯水将供试增效助剂稀释配制系列质量浓度的溶液,并使用全自动张力测定仪测定表面张力。每个处理设6次重复。绘制不同浓度增效助剂表面张力(V)与质量浓度对数(logC)的关系曲线,曲线拐点处的质量浓度即为增效助剂临界胶束浓度(CMC),对应的表面张力为临界胶束浓度表面张力(γcmc)。

1.4 农药表面张力测定根据烟草常用化学农药登记信息中农药推荐使用高剂量和施药指导意见,用超纯水将农药稀释到一定倍数。根据GB/T 5549—2010采用全自动张力测定仪测定农药推荐剂量稀释倍数下的表面张力。每处理重复6次。

1.5 增效助剂最佳使用浓度研究将一定浓度的增效助剂加入化学农药中,测定增效助剂加入后农药推荐使用剂量下表面张力变化情况,以烟草叶片临界表面张力为指标,最终确定不同增效助剂的最佳使用浓度。每处理重复6次。

2 结果与分析

2.1 烟草叶片临界表面张力随着蔗糖脂肪酸酯水溶液浓度增大,液滴在烟草叶片上的接触角增大。线性拟合结果表明,液滴在烟草叶片表面接触角的cosθ值与表面张力呈良好的线性关系(图1),线性方程为Y=-0.016 8X+1.512 8,相关系数R2=0.975 0。根据方程计算当cosθ=1时,烟草叶片的临界表面张力为30.52 mN/m。

图1 不同表面张力的液体在烟草叶片表面的接触角余弦值Fig.1 Contact angle cosine values of liquids with different surface tensions on the surface of tobacco leaves

2.2 增效助剂临界胶束浓度与临界表面张力4种增效助剂不同浓度下表面张力见图2。由图2可知,随着4种增效助剂浓度的增加,溶液的表面张力均逐渐下降。但当增效助剂浓度下降到一定程度,溶液的表面张力不再发生明显变化,并出现明显拐点。根据拐点判断,4种增效助剂GY-Tmax、007、GY-T1602和S903的临界胶束浓度分别为500、200、200、200 mg/L,对应的增效助剂溶液临界表面张力分别为32.38、27.62、26.82、20.77 mN/m。除S903的临界表面张力略高于烟草叶片临界表面张力外,其他3种增效助剂的临界表面张力均低于烟草叶片临界表面张力。此外,相同浓度下4种增效助剂的表面张力基本表现为GY-Tmax>007>GY-T1602>S903。

图2 4种增效助剂的临界胶束浓度Fig.2 Critical micelle concentration of four synergists

2.3 烟草主要化学农药表面张力烟草常用化学农药推荐剂量稀释药液的表面张力见图3。由图3可知,除5%高氯甲维盐微乳剂和10%溴氰虫酰胺可分散油悬浮剂2种药液的表面张力与烟草叶片临界表面张力接近外,其余7种供试药液的表面张力值均明显大于烟草叶片的临界表面张力。

图3 烟草常用化学农药推荐剂量浓度药液的表面张力Fig.3 Surface tension of recommended dosage concentrations of commonly used chemical pesticides in tobacco

2.4 增效助剂最佳使用浓度根据不同增效助剂临界胶束浓度和烟草叶片临界表面张力值,分别选择3个增效助剂浓度加入农药药液中,研究增效助剂对农药药液表面张力的影响。4种增效助剂加入能降低农药药液的表面张力值,但不同增效助剂降低效果不同。007、T1602、S903加入后,随着增效助剂浓度的增加,农药药液的表面张力下降,且能降低到烟草叶片的临界表面张力以下。而Tmax助剂的临界表面张力值与烟草叶片临界表面张力值接近,因此达到临界表面张力值后,农药药液的表面张力值不能随Tmax助剂浓度的增加继续降低。综合考虑药液表面张力降低效果和增效助剂成本,4种增效助剂在不同农药中的最佳使用浓度见表2。

表2 4种增效助剂对常用化学农药表面张力的影响

3 结论与讨论

农药药液在烟草叶面上的湿润展布程度直接关系化学农药的施用效率,而影响药液在烟叶上湿润展布性的重要因素除药液本身的表面张力外,还与烟叶表面的临界表面张力有关。当农药药液在烟草叶片上的表面张力大于烟草叶片临界表面张力时,药液很难在烟草叶片上湿润展布[4]。该研究采用接触角法测得烟草叶片临界表面张力为30.52 mN/m,与陈海涛等[12]研究测得的烟草叶片临界表面张力值29.46 mN/m基本一致。研究表明,烟草常用化学农药推荐剂量稀释药液表面张力在32.73～66.74 mN/m,均高于烟草叶片的临界表面张力值,此时药液在烟叶表面容易以液滴的形式滚落,不符合施药需求。增效助剂的加入能够降低农药药液的表面张力,增大药液在作物叶片上的覆盖面[12-15]。该研究中007、T1602、S903这3种增效助剂在推荐稀释浓度下能显著降低农药药液的表面张力值,明显低于烟草叶片的临界表面张力值,有助于增强农药药液在烟草叶片表面的湿润展布程度,提高农药利用率。而不同增效助剂在不同农药的最佳使用剂量不同,这可能与农药和助剂本身的理化性质有关。此外,相对于其使用效果,增效助剂的使用成本问题需要进一步考虑,其对烟草生产的安全性和稳定性也需要进一步研究。