蔬菜病虫害防治中农药减量增效的影响因素及改进措施

程 玲，薛光山，刘永杰，张安盛

（1山东农业大学植物保护学院，山东泰安271018；2山东省农业科学院植物保护研究所，济南250100；3商河县植物保护站，济南251600）

0 引言

农药利用率是指农药喷施后，沉积在靶标作物上的药量占总施药量的百分比。农药利用率越高，施药水平越好，对病虫害防治效果越高。2015年2月农业部制定了《到2020年农药使用量零增长行动方案》，规定到2020年，科学用药水平明显提升，力争实现农药使用总量零增长，主要农作物农药利用率达到40%以上。而相关文献研究表明，当前国内农药在蔬菜上的有效利用率大约在30%左右，70%以上的农药则以挥发、飘移等形式散失到非靶标环境中，农药有效利用率低下，对蔬菜病虫害防控效果偏低，环境污染加重[1]，距离农业部要求尚有较大差距。笔者分析蔬菜病虫害防治中影响农药利用率的因素，提出改进措施，以期为蔬菜病虫害防治中农药的科学施用提供理论参考。

1 影响农药利用率的因素

1.1 农药本身特性

国内农药加工起步晚、起点低，农药剂型有50余种，但常用剂型为乳油、可湿性粉剂、粉剂和颗粒剂等，约占国内农药总产量的75%[2]，但此类剂型农药利用率低，环境污染重[3]，成为影响农药利用率的重要因素。

助剂能够改善药液在蔬菜叶片上的附着、湿润、展布、穿透性能，同时可以降低由于大风大雨天气等造成的药液在叶片上的流失，增加药液在靶标蔬菜上的沉积量，降低在田间施药的过程中对水源、土壤以及大气的污染[4]。在乳油、微乳剂等液体剂型农药中，乳化剂直接影响药液的稳定性和分散性，乳化剂性能越好，其稳定性越好，分散越均匀，田间利用率越高；在颗粒剂、粉剂等固体剂型的农药中，药液的沉积量和覆盖率受粉粒细度的影响。粒径越细，单位体积内颗粒数越多，田间利用率就越高；同时，润湿剂润湿性能好，可以在一定程度上减少由于不良的天气因素造成蔬菜叶片上药液的流失，降低化学药剂对环境的污染。Holloway提出针对不同靶标的生物特性的差异，在喷雾的过程中使用不同种类的喷雾助剂及用量来改善农药的润湿性、展布性能、提高田间药效[5]。顾中言等[6-7]研究表明，在不影响农药制剂稳定性的前提下，选用适当的表面活性剂，可以降低药液的表面张力，使药液的表面活性剂的浓度达到临界胶束浓度，使其低于蔬菜叶片临界表面张力值，有利于药液在叶片上的湿润与展布。雨水较多的季节通常是农药使用的高峰期，研究表明，在使用的药液中加入一定量的喷雾助剂，可以明显改善药液耐雨水的冲刷能力，提高药液在植株上的沉积量[8]。徐广春等[9]研究表明，在三唑磷药液中分别添加表面活性剂silwet408和B-102，随着添加量的增大，药液在靶标植物叶片上的最大持流量也相应提高，在临界胶束浓度值附近达到最大值。因此，农药助剂可以提高农药对靶标叶片上的沉积量，减少施药量，提高农药利用率，减少作物中农药残留，降低环境污染。

1.2 施药器械性能

药液在蔬菜植株上的沉积量受雾滴粒径和雾滴密度的影响，雾滴粒径通常用体积中径(VMD)和数量中径(NMD)表示[10]。不同的靶标对象能够捕获的粒径范围不同；如果实际的雾滴粒径大于需要值，雾滴受重力影响易与叶片撞击后被弹落，造成农药流失；如果雾滴粒径太小，则易受气流的影响而发生雾滴漂移，沉积效果也会受到影响。在相同药液浓度和雾滴粒径条件下，药剂的药效随雾滴密度的增加而升高[11]。

药液的雾滴粒径和雾滴密度受施药器械的直接影响。多功能静电喷雾器能在高压静电场的作用下，使雾滴快速吸附到作物的正反面，可提高农药在作物上的沉积量及沉积均匀性。朱小荣[12]研究表明，多功能静电喷雾器能使雾滴在黄瓜叶片上分布更加均匀细密，防治效果比手动喷雾器显著提高。Nuyttens等[13]研究结果表明，在温室大棚中采用竖杆喷雾的方式，农药在番茄株冠层的沉积量显著高于传统喷枪的效果。Sánchez-Hermosilla等[14]研究发现，使用手推式喷雾车可以明显增加雾滴在温室番茄上的沉积量，药液流失量比常规喷枪低54%。杨爱宾[15]研究表明，应用静电喷雾器防治日光温室茄子白粉虱，比手动喷雾器减少1/3用药量和至少1/3用水量，省工节本增效显著。喷雾器械喷嘴对药液的流量、喷雾角度、雾滴大小等指标亦有较大影响[16]，试验结果表明，使用小雾滴的喷头喷雾在甘蓝上的沉积量大于使用大喷头喷雾时的沉积量[17]。

1.3 蔬菜植株冠层结构和叶片表面特性

药液在蔬菜植株上的沉积量受其冠层结构的影响，而蔬菜植株冠层结构与蔬菜种类和生长期密切相关。植株冠层茂密、叶片数量多，叶片面积系数就大，药液雾滴与叶片表面接触的机会就较多，药液就不易流失，农药的利用率就高；反之，如果植株冠层稀疏、叶片稀少且开放式生长，药液就不易与叶片接触，药液就容易流失，农药利用率就会降低[1]。通常以黄瓜为代表的阔叶型蔬菜，叶片与雾滴之间容易出现屏蔽效应，窄叶型的蔬菜，如韭菜等，药液容易在叶尖端沉积，此外，药液的沉积量还与叶片的倾斜角度有关。相对于直立型叶片，平展的叶片沉积量较多[18]。药液在蔬菜植株上的沉积量受其叶片表面特征的影响。不同蔬菜叶片的临界表面张力值有一定差异。例如黄瓜等易润湿叶片的临界表面张力较大，药液易展着在上面，不容易流失；甘蓝能难浸润叶片的临界表面张力较小，药液常以水珠形式直接从叶片滴落，较容易流失。韩君[3]的试验结果表明，药液在黄瓜叶片表面最容易润湿展布，其次是番茄，甘蓝最难润湿展布,这与作物叶片表面的微结构有关。另外，大部分蔬菜叶片表面有各种形状的毛、刺、凸起物或其他附着物等，这些叶表面装饰构造对于农药雾滴的沉积和黏附行为有重要的影响，叶表面硬的疏水性茸毛和突起会阻碍药液在叶表面的润湿，而亲水性的茸毛则有利于药液附着，并且茸毛密度比茸毛长度对农药雾滴的覆盖面积的影响更大[19-20]。如番茄、茄子等蔬菜叶片表面被有大量的亲水软毛，药液容易在这些叶片的表面粘着、润湿，提高了叶片对药液的持流能力；黄瓜等蔬菜叶片的表面被有大量的刚毛状的茸毛，药液在叶片的表面难以浸润，药液难以在叶片表面附着。

1.4 环境条件

农药的施用效果受环境条件如温度、湿度、光照、风速等影响较大,在不同的环境条件下选择合适的施药技术[21]。高温条件下害虫生理活动性强，农药作用速度快，但也容易产生药害；高湿条件下施药会进一步增加田间小环境湿度，湿度的增加会导致病害发生加重；不同的农药种类在光照条件下会产生不同的药效，根据药剂在光照条件下的不同反应，选择恰当的施药技术；风速则直接导致农药药液的飘移，从而影响药液在蔬菜植株表面的沉积量。

2 提高农药利用率相关措施

2.1 加强农药新剂型的研发，减少高毒、高残农药的使用

目前，国内农药剂型的研发必须从可持续发展战略出发，向水性、粒型、缓释、功能化、省力化的方向发展，开发高效、安全、经济的农药新剂型，微乳剂等水基性制剂正逐步取代乳油制剂，水分散粒剂、悬浮剂是具有良好发展前景的剂型，功能全面的缓释剂将成为农药剂型中的主力军[22]。这些剂型适应了化学农药发展的客观要求，使高毒农药低毒化，降低了农药对环境的污染，延缓了有害生物的抗药性，能够控制有效成分的释放速度，在蔬菜病虫害防治中显示了良好的防控效果，具有广阔的发展前途[23-24]。

2.2 加快喷雾机械的更新，逐步淘汰老式施药器械

蔬菜种类众多，在不同生长期冠层结构差异性大，这对喷雾药械的使用提出了较高的要求。对此，国内正针对性开发农药喷雾器械，大力发展静电喷雾器等新兴喷雾器械，以适应不同蔬菜种类的施药要求；同时，通过对气喷喷嘴角度、喷嘴盘芯尺寸、喷嘴数量、喷雾的速度进行不同的组合[25-27]，以及增加喷杆的多样性，减少施药过程中的“跑冒滴漏”现象。通过施药机械的更新换代，提高农药的利用率。

2.3 喷雾新技术的应用，普及科学施药方法

近年来，随着精准农业的发展，精准施药技术成为提高农药利用率的有效手段。精准施药技术因其显著提高农药利用率，降低环境污染等优势，得到了广泛的发展与应用。

对靶变量喷雾控制技术主要使用传感器进行靶标探测，主要使用红外传感器、超声波传感器、图像传感器(CCD)等[28]，实现精准用药。李丽红[29]研究表明，利用颜色传感器和单片机设计的红外靶标自动探测器，能够正确地识别绿色作物，减少了非作物靶标在施药过程中的干扰，可以有效控制施药量，避免浪费农药，为病虫害防控过程中精准施药的智能控制提供了新的思路及方法。

静电喷雾技术是指在高压静电作用下，喷嘴与目标农作物间形成一个静电场，通过静电喷嘴雾化后的药液因静电场作用而形成带有正负电荷的群体雾滴。该技术具有药液雾滴沉积率高、散布均匀、散失飘逸少、节约成本等特点而被广泛应用于药液喷洒中[30-31]。李海强[32]研究表明，与手动喷雾器相比，应用静电喷雾技术防治西红柿蚜虫的药效和工作效率分别提高30%以上，是一种具有应用前景的施药技术。

无人机低空喷雾技术是以轻小型无人机为载体，在飞行机身上搭载特定的农药喷雾设备，以解决施药时雾滴合理沉积分布问题，并在施药的过程中将GPS系统引入作业中，实现精准化用药[33-34]。无人机低空施药作为一种新型防治病虫害的手段，可以减少农药对工作人员产生的化学伤害，利用导航系统提高对靶标作物喷雾时的精确度，提高药效的利用率，减轻环境污染[35-37]。

2.4 加强施药人员培训，提高用药水平

出于对农药喷施人员生命安全、环境保护和食品安全等方面的考虑，许多西方发达国家都已经建立了完善的农药使用技术培训体系[38]。通过培训，施药人员不但要掌握对作物病虫害的发生特点，同时对于药剂的特性、药械的选择、施药技术、中毒症状以及解救技术等也要进行相应的培训及了解。在国内，农药使用技术培训工作虽然已经开展，但是该工作尚处于初级阶段，亟需对广大农药喷施人员开展全面、系统的农药科学施用技术培训[39-40]。

3 展望

人们应该重新思考过多地使用农药，和因施药方法不当造成的病、虫抗药性增强、天敌减少和环境污染等问题。过于传统和常规的喷药方法显然已不能满足现有的植保工作的需要，在农药的使用过程中需要对农药的施药方法和各种影响因素进行重新的理解和认识，加强农药的使用和技术的研究，建立适合国内农作物的农药使用技术系统，减轻化学防治带来的不利影响，全面提高农药的利用率。

化学防治是现代农业中病虫害防治的重要手段，农药作为重要的生产资料在现代农业的生产中有着不可替代的作用，而其利用效率的高低是植保工作人员较为关心的一个问题。由于国内农药施药技术落后，农药的科学使用知识普及不到位，施药机械发展的速度与农药生产加工速度不一致，导致农药利用效率低下，农药残留超标，环境污染。因此，优化喷雾过程中一系列的技术措施显得尤为重要。比如，在大田农作物中，以喷杆喷雾技术代替背负式手动喷雾技术，在节省劳动力的同时，改善了农药沉积的均匀性，提高了作业效率。根据农作物叶片的表面特征，研究不同种类农作物的叶片与药液行为的相关性，优化农药药液的理化性质，提高药液在叶片上的沉积率，减少农药的流失；根据植株的冠层结构，病虫害的不同种类，确定最佳的雾滴粒径以及沉积分布密度，变量喷洒与变粒径喷洒相结合；农药使用的过程中制定合适的喷雾标准，加强对施药人员的培训，及时掌握病虫害的发生规律，根据病虫危害特点选择合适农药种类及施药器械，逐步减少大雾滴、大容量的喷雾方式。随着喷雾技术不断优化研究和大力推广，逐步采用喷雾新技术，如对靶变量喷雾技术、静电喷雾技术、无人机低空喷雾技术，且相关部门制定一定的田间喷雾施药标准，不断开发高效、低毒、低残留农药，以实现精准化用药，提高农药的利用率。

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