20种甲酯化植物油助剂对二氯喹啉酸的增效作用

郭红霞，纪明山，王维静，李 京

（沈阳农业大学 植物保护学院，沈阳 110161）

化学除草剂的大量使用，为农业生产带来众多好处的同时，也造成了药害加重、杂草抗性增强和农药残留超标等一系列问题，对农业生产和生态环境构成严重威胁[1]。目前为了减少化学农药的使用，一种方法是研制新型的生物农药，但是由于目前技术和材料的制约，新型农药的研发需要很长的周期，成本较高，且存在一定的风险，短期内无法实现[2]。另一种方法是使用助剂，达到降低用药量，节约成本，减少环境污染的目的[3]。为了使杂草表面更容易吸收药剂的有效成分并将其运输到作用位点上[4]，减少农药的用量，普遍的方法是在施药前向喷雾器中添加桶混助剂[5]，现在应用较多的桶混助剂主要是植物油类助剂和酯化植物油助剂[6]。但是，植物油类助剂会存在溶解性差、易挥发、粘度大的缺点[7]，难以达到减量增效的目的；而酯化后的植物油更加稳定，挥发性和渗透性增强，适应性更广，可以使不同类型的除草剂药效增强[8]。因此，把酯化植物油作为除草剂助剂将成为研发的热点之一[9]。二氯喹啉酸是一种激素型除草剂，具有持效期长和对作物安全等特点被广泛用于水稻田防治稗草[10]；但是，长期高量的使用使稗草产生了较强的抗药性[11-12]，严重制约了水稻产量的提高。因此，高效桶混助剂的研发显得颇为重要。

近年来，将甲酯化植物油助剂作为除草剂桶混助剂使用越来越受到关注[13]，但大多数是将其用于旱田除草剂中，而在水稻田上的应用研究较少。因此，本研究以此为切入点，选择7种植物油合成甲酯化植物油并将其复配成20种助剂后与二氯喹啉酸混用，通过温室盆栽法考察其对二氯喹啉酸的增效作用，筛选出增效作用最佳的助剂，以期提高二氯喹啉酸对稻稗的防效，为稻田农药新型助剂的研发提供数据支持和理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试植物油助剂GY-Tmax为北京广源益农化学有限责任公司生产，在各种溶液中的体积分数为0.5%；25%二氯喹啉酸（quinclorac，悬浮剂）为江苏绿利来股份有限公司生产。供试稻稗（Echinochloa oryzicola Vasing）为东北水稻田常见杂草。供试植物油均为市场上零售成品油，各植物油基础信息见表1。

表1 供试植物油基础信息Table 1 Basic information of vegetable oil for testing

试验采用的主要仪器：旋转蒸发仪（Retavapor OSB-2000，上海爱朗仪器有限公司）、磁力搅拌器（梅颖浦98-2，上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司）、BZY-B系列自动表面张力仪（上海方瑞仪器有限公司）、电子天平（北京赛多利斯仪器系统有限公司）、SZ-CAM系列接触角测量仪（上海轩准仪器有限公司）、SpectraMax190 光吸收酶标仪（美谷分子仪器有限公司）和Agilent 1260型液相色谱仪（美国Agilent公司）。

供试无水氯化钙（分析纯）、六水合氯化镁（分析纯）为国药集团化学试剂有限公司生产；氢氧化钾（分析纯）为天津市永大化学试剂有限公司生产；无水甲醇（分析纯）为北京化工厂生产；丽春红-2R为上海金穗生物科技有限公司生产；油酸甲酯标准品、亚油酸甲酯标准品、硬脂酸甲酯标准品和棕榈酸甲酯标准品（纯度为99%）为北京勤诚亦信科技开发有限公司生产；甲醇（色谱纯）为天津博纳艾杰尔科技有限公司生产；乳化剂OP-7、PEG-400和ZR-5为江苏省海安石油化工生产。

1.2 方法

1.2.1 甲酯化植物油合成及成分检测 在装有磁力搅拌器的三口圆底烧瓶中，按比例投入植物油，升温至设定的温度后，加入催化剂KOH-甲醇溶液，迅速搅拌均匀，控制反应时间与反应温度。待反应结束后，用旋转蒸发仪去除过量甲醇，冷却，将反应产物于分液漏斗中静置分层，上层即为甲酯化植物油，根据下式计算产率。

式中：Y 为产率（%）；M1为上层甲酯质量（g）；M0为投入植物油质量（g）。

标准样品配制：分别称取0．01g（精确至0．0001g）油酸甲酯、亚油酸甲酯、硬脂酸甲酯和棕榈酸甲酯标准品，用色谱纯甲醇溶解并定容至10mL，配制成1000mg·L-1的混合标准样品。分别用色谱纯甲醇逐级稀释，配成5，10，50，100，250mg·L-1的系列混合标准样品。

检测条件：进样量10μL，柱温40℃，流量为1mL·min-1，检测波长为202nm，流动相为甲醇，等度洗脱。

1.2.2 甲酯化植物油的复配方法 将合成的各甲酯化植物油按一定比例复配，并加入不同种类、不同比例的乳化剂，即得20种复配甲酯化植物油助剂。配方见表2。

1.2.3 甲酯化植物油助剂乳化分散性及低温稳定性的测定 标准硬水配置：称取氯化钙0．304g和氯化镁0．139 g于1000mL的容量瓶中，用蒸馏水溶解稀释至刻度。用注射器将1mL乳化剂含量分别为0、5%、10%、15%、20%、25%、30%的甲酯化植物油助剂在距离水面2cm高处，慢慢加入装有200mL硬水的250mL三角瓶中，观察乳化分散性状态[14]。

根据GB/T19137-2003测定助剂低温稳定性，取80mL的试样置于100mL烧杯中，在（0±2）℃的冰箱中放置7d后取出，观察是否有固体析出物沉降。固体析出物不超过0．3mL为合格。

1.2.4 表面张力和接触角的测定 将20种甲酯化植物油助剂分别加入到二氯喹啉酸有效剂量300g·hm-2的溶液中，加入的甲酯化植物油助剂体积分数为0．5%，以不添加助剂溶液为对照，在室温条件下，用BZY-B系列自动表面张力仪测定各溶液的表面张力大小，用SZ-CAMA系列接触角测量仪测定各溶液的接触角的大小。

1.2.5 甲酯化植物油助剂对丽春红-2R在叶表面沉积量的影响 采用紫外分光光度法测定[15]。用蒸馏水按梯度配制0，5，15，25，35，45mg·L-1的丽春红-2R溶液， 用SpectraMax190光吸收酶标仪在505nm的波长下测定各浓度下的吸光值（OD值）。以浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，绘制丽春红-2R标准曲线。

用蒸馏水配制20g·L-1的丽春红-2R溶液，每份2mL，共20份，加入甲酯化植物油助剂，使其体积分数为0．5%。用直径为7．5mm的打孔器在稻稗叶面上打孔，每5个叶片为一个处理，分别放入20份甲酯化植物油助剂与丽春红-2R的混合溶液中，30s后取出，待药液停止滴落后，将叶片放入蒸馏水中冲洗3遍，定容至10mL。用SpectraMax190光吸收酶标仪在505nm的波长下测定各处理的吸光值（OD值），从标准曲线中求得各处理叶片丽春红-2R的浓度，计算出叶表面沉积量，公式为：

式中：ω 为沉积量（μg·cm-2）；C 为样品洗脱液浓度（μg·L-1）；V 为洗脱液体积（L）；S 为叶片总面积（cm2）。

1.2.6 不同甲酯化植物油助剂对二氯喹啉酸药效的影响 采用温室盆栽法测定稻稗防效[16]。每盆土（棕壤）表面积为132．6cm2，播种已催芽的稻稗种子，每盆10株，在温室内培养。温室内白天温度为28℃，晚上为23℃；相对湿度为75%。于稻稗2～3叶期进行喷药，二氯喹啉酸有效剂量93．75g·hm-2，喷液量为450L·hm-2，甲酯化植物油助剂体积分数均为喷液量的0．5%，每个处理3次重复。根据GB/T 17980．40-2000标准，药后30d调查株死亡率，称量稻稗地上部分鲜重，计算鲜重抑制率。

表2 20种甲酯化植物油助剂配方Table2 Formula of 20 kinds of methylated vegetable oil adjuvants

表3 乳化分散状态评价标准Table 3 Evaluation criteria of emulsion and dispersion state

式中：R 为株死亡率或鲜重抑制率（%）；X0为对照区活草数（株）或鲜重（g）；X1为处理区活草数（株）或鲜重（g）。

1.2.7 数据处理 所有试验数据经MSOffice 2013 Excel软件处理后，用SPSS软件进行统计分析，采用Duncan检验比较各参数间的差异，显著性水平设定为p＜0．05。

2 结果与分析

2.1 甲酯化植物油助剂的最佳合成工艺条件

7种甲酯化植物油的最佳合成工艺见表4。经过多次试验，确定7种植物油酯交换反应产率最高的工艺条件，降低了脂肪酸皂化物引起的皂化效果，实现甘油与甲酯的快速分离，使甲酯化植物油的产率均达到了92．00%以上。其中甲酯化菜籽油、甲酯化葵花籽油、甲酯化花生油和甲酯化玉米油的产率达到了95．00%以上。

表4 甲酯化植物油的最佳合成工艺Table 4 Optimal synthesis process of methylated vegetable oil

2.2 标准样品与甲酯化植物油成分分析

混合标准样品和甲酯化植物油的色谱分析见图1和图2。由图1可知，亚油酸甲酯、棕榈酸甲酯、油酸甲酯和硬脂酸甲酯的保留时间分别为 5．82，6．77，8．20，10．64min。由图 2 可知，以甲酯化蓖麻油液相色谱图为例，本分析方法可以很好地分离亚油酸甲酯、棕榈酸甲酯、油酸甲酯和硬脂酸甲酯。

图2 甲酯化蓖麻油液相色谱图Figure 2 Liquid chromatogram of methylated castor oil

图1 混合标准样品液相色谱图Figure 1 Liquid chromatogram of mixed standard samples

先用KOH催化7种植物油与甲醇进行酯交换，分析产物中亚油酸甲酯、棕榈酸甲酯、油酸甲酯和硬脂酸甲酯的含量。由表5可知，7种甲酯化植物油中均含有亚油酸甲酯、棕榈酸甲酯、油酸甲酯和硬脂酸甲酯；其中，甲酯化菜籽油中脂肪酸甲酯总含量高达91．44%，甲酯化玉米油中脂肪酸甲酯总含量为88．32%。

表5 7种甲酯化植物油中脂肪酸甲酯的含量Table 5 Content of fatty acid methyl in 7 kinds of methylated vegetable oil

2.3 甲酯化植物油助剂乳化分散性及其低温稳定性

由表6可知，20种甲酯化植物油助剂均具有良好的乳化分散性，均达到三级以上标准。经低温处理后稳定性合格，甲酯化植物油助剂均保持澄清透明状态，既无浮油出现，也无固体析出物。

表6 20种甲酯化植物油助剂乳化分散性和低温稳定性Table 6 Emulsifying dispersibility and low temperature stability of 20 methylated vegetable oil adjuvants

2.4 甲酯化植物油助剂的添加对二氯喹啉酸表面张力和接触角的影响

以二氯喹啉酸有效剂量300g·hm-2药液为试验对照，通过表面张力仪和接触角测量仪分别测定添加20种甲酯化植物油助剂后各溶液表面张力和接触角大小，见表7。结果表明：添加20种甲酯化植物油助剂后二氯喹啉酸药液表面张力和接触角均显著降低。

与二氯喹啉酸药液相比，添加20种甲酯化植物油助剂的处理表面张力降低率均达到差异显著水平 （p＜0．05），降低的范围为 11．63%～28．97%；其中降低效果较好的甲酯化植物油助剂为 JZ-12、JZ-29、JZ-35、JZ-38 和JZ-44，降低的幅度分别为 26．25%、25．92%、28．97%、25．48%和 27．06%。同时，添加 20 种甲酯化植物油助剂处理的接触角降低率也均达到差异显著水平（p＜0．05），降低的范围为17．78%～49．77%；其中降低效果较好甲酯化植物油助剂为 JZ-12、JZ-13、JZ-21、JZ-35 和 JZ-42，降低的幅度分别为 36．54%、43．80%、38．33%、44．67%和 49．77%。

表7 添加助剂对二氯喹啉酸表面张力和接触角的影响Table 7 Effect of adjuvant on surface tension and contact angle of quinclorac

2.5 甲酯化植物油助剂对丽春红-2R在叶表面沉积量的影响测定

根据既定的丽春红-2R浓度梯度，利用SpectraMax190光吸收酶标仪在505nm的波长下测得的OD值，得到丽春红-2R 回归直线方程为 y=0．0401x+0．015，相关系数 r=0．9998。

由图3可知，与蒸馏水（CK）相比，添加20种甲酯化植物油助剂后，丽春红-2R在稻稗叶面上沉积量均达到差异显著水平（p＜0．05）。丽春红-2R在稻稗叶面上沉积量增加率提高的范围为11．71%～143．60%。其中，提高效果较好的甲酯化植物油助剂为 JZ-12、JZ-14、JZ-15、JZ-25 和 JZ-35， 增加的幅度分别为 143．60%、102．26%、87．96%、75．49%和 75．22%。

图3 添加助剂对稻稗叶面沉积量的影响Figure 3 Effect of adjuvant on the retention of Echinochloa oryzicola Vasing

2.6 不同甲酯化植物油助剂对二氯喹啉酸药效的影响

由表8分析可知，与二氯喹啉酸有效剂量93．75g·hm-2药液相比，添加甲酯化植物油助剂的处理株死亡率提高的范围为1．00%～38．67%。其中，除甲酯化植物油助剂 JZ-10、JZ-11、JZ-20、JZ-25 和 JZ-42 外， 其他处理的株死亡率均达到差异显著水平（p＜0．05）；其中，增效作用较好的处理为 JZ-9、JZ-12、JZ-13、JZ-23 和JZ-35， 增加的幅度分别为 26．67%、38．67%、22．00%、26．33%和22．47%。添加甲酯化植物油助剂的处理鲜重抑制率提高的范围为1．01%～22．98%。其中，除甲酯化植物油助剂 JZ-10、JZ-11、JZ-20、JZ-29、JZ-38、JZ-40和JZ-42外，其他处理的鲜重抑制率均达到了差异显著水平（p＜0．05）；其中，增效作用较好的处理为 JZ-9、JZ-12、JZ-15、JZ-35 和 JZ-36， 增加的幅度分别为15．48%、22．98%、15．15%、21．26%和 11．11%。

3 讨论与结论

本试验以二氯喹啉酸有效剂量300g·hm-2为对照药液，添加20种甲酯化植物油助剂后二氯喹啉酸药液表面张力和接触角均显著降低。这与王秋霞[16]利用甲酯化大豆油在旱田杂草上的研究一致，但是药液表面张力和接触角降低的幅度由于供试材料的不同而存在差异。其研究结果表明，甲酯化大豆油助剂能够有效的降低磺草酮药液的表面张力，当助剂体积分数为2%时，磺草酮药液的表面张力最低，比不添加助剂的处理表面张力降低47．65%；添加2%的甲酯化大豆油助剂后，杀草灵对阔叶杂草的防效达到98．3%，比不添加助剂处理的防效提高78．3%。杨利[17]的研究也发现将体积分数为30%的甲酯化玉米油助剂加入到5%高效氯氟氰菊酯1000倍液中，表面张力降低25．56%，同时药液在甘蓝叶片上的干燥时间比未加助剂的处理延长3～18min。而在本研究中，由于二氯喹啉酸药剂本身已含有表面活性剂等物质，其自身的表面张力和接触角已经较低；因此在加入甲酯化植物油助剂后，二氯喹啉酸药液的表面张力和接触角降低的幅度较小。

使用助剂的其中一个目的就是提高药剂在植物叶片上的沉积量[18]，本研究结果表明，添加20种助剂均可显著提高丽春红-2R在稻稗叶面上沉积量。这与ROBERT[19]等人的研究结果一致，其研究结果表明，在甲酰胺磺隆和碘甲磺隆混用中添加2种甲酯化菜籽油助剂（MSO1和MSO2）均可显著地增加药剂在叶面上的沉积量；与不添加助剂相比，分别提高6%和12%。李亦松[20]在氯虫苯甲酰胺中添加5种自制的甲酯化动/植物油助剂的研究结果表明：当助剂的体积分数为0．2%时，表面张力降低35．41%；当体积分数为0．025%时，甲酯化花生油助剂的增效作用最好，在甘蓝叶片上的沉积量比不添加助剂的处理增加了5倍。

本研究结果表明，与二氯喹啉酸有效剂量93．75g·hm-2处理相比，添加20种甲酯化植物油助剂后二氯喹啉酸的药效均有增强作用，即施药后杂草出现受害症状较早，且受害程度也较严重。关于酯化植物油类助剂在除草剂上增效作用的研究较多[20-21]，但由于除草剂的种类和用量等因素不同而增效幅度不尽相同。例如李会芹[6]研究发现，二甲戊灵有效剂量1237．5g·hm-2对杂草的总防效为95．4%，而在二甲戊灵有效剂量990g·hm-2中加入甲酯化棉籽油助剂后，对杂草的总防效仍可以达到95．2%，二者无显著性差异。张锦伟[22]在研究苯唑草酮对杂草的防除效果时也发现，与不添加助剂的处理相比，添加甲酯化大豆油助剂处理可以显著增加狗尾草和苘麻的鲜重抑制率，分别达到5．15%和35．31%。本研究综合分析后筛选出对二氯喹啉酸防除稻稗增效较好的助剂为JZ-12和JZ-35。

表8 甲酯化植物油助剂对二氯喹啉酸防除稻稗的增效作用Table 8 The enhancement effect of methylated vegetable oil adjuvants on quinclorac controlling Echinochloa oryzicola Vasing

本试验以7种植物油为原材料，采用碱催化酯交换的原理合成7种甲酯化植物油，将其按一定比例复配并添加乳化剂得到20种甲酯化植物油助剂，通过温室盆栽法测定了20种助剂对二氯喹啉酸的增效作用。结果表明：20种甲酯化植物油助剂均具有良好的乳化分散性和稳定性；当甲酯化植物油助剂的体积分数为喷液量的0.5%时，能显著降低二氯喹啉酸药液的表面张力和接触角大小，增加二氯喹啉酸药液在稻稗叶面上的沉积量，进而提高二氯喹啉酸对稻稗的防效。其中，增效作用最显著的助剂为JZ-12[配方为：m（甲酯化花生油）∶m（甲酯化玉米油）=2∶1，乳化剂 m（OP-7）∶m（PEG-400）∶m（ZR-5）=1∶1∶0.5，含量为甲酯化植物油质量的 20%]和 JZ-35[配方为：m（甲酯化玉米油）∶m（甲酯化蓖麻油）=1∶1，乳化剂 m（OP-7）∶m（PEG-400）∶m（ZR-5）=1∶2∶1.5，含量为甲酯化植物油质量的20%]，与二氯喹啉酸有效剂量93.75g·hm-2相比，株死亡率分别提高38.67%和22.47%，鲜重抑制率分别提高22.98%和21.26%。