張利斌， 張慶賀， 韓玉軍， 陶 波

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030）

藥液表面張力和黏度對(duì)草甘膦藥效的影響及其機(jī)理研究

張利斌， 張慶賀， 韓玉軍， 陶 波＊

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，哈爾濱 150030）

通過(guò)添加有機(jī)硅助劑和丙三醇調(diào)節(jié)草甘膦藥液的表面張力和黏度，測(cè)定其對(duì)草甘膦藥液液滴的物理性狀及生物活性的影響。結(jié)果表明：降低藥液的表面張力，霧滴的鋪展直徑增加，干燥時(shí)間縮短，藥液的黏度以及在雜草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量沒(méi)有顯著性變化；草甘膦對(duì)雜草的防效表現(xiàn)為先升高后降低，對(duì)闊葉雜草最高目測(cè)防效和鮮重防效可提高42%和41%，對(duì)禾本科雜草防效可提高37%和37%。增加草甘膦的藥液黏度，藥液在雜草葉片上的最大穩(wěn)定持留量增加，表面張力降低，對(duì)霧滴的干燥時(shí)間和鋪展直徑影響很??；草甘膦對(duì)闊葉雜草最高目測(cè)防效和鮮重防效可提高42%和41%，對(duì)禾本科雜草的防效可提高42%和42%。適當(dāng)降低草甘膦藥液的表面張力或增加其黏度均可提高其對(duì)雜草的防除效果。

表面張力； 黏度； 鋪展直徑； 干燥時(shí)間； 最大穩(wěn)定持留量； 草甘膦； 生物活性

除草劑藥液理化性狀的優(yōu)劣與藥效有著密切的關(guān)系。表面張力、接觸角、黏度、鋪展直徑、干燥時(shí)間、最大穩(wěn)定持留量都是藥液物理性狀的直觀表現(xiàn)。Tann等研究認(rèn)為，除草劑藥液表面張力和葉面接觸角的變化與其藥效間有著密切的關(guān)系［1］。表面張力、接觸角、鋪展直徑是決定藥液能否在靶標(biāo)表面鋪展和滲透的重要因素，降低表面張力可以增加霧滴與葉表面的接觸面積［2］，當(dāng)藥液的表面張力低于植物葉表面潤(rùn)濕臨界值（約25mN／m），能由氣孔直接滲透進(jìn)入表皮，提高除草劑使用的可靠性［3］。蘇少泉等認(rèn)為延長(zhǎng)干燥時(shí)間，植物對(duì)藥液的吸收時(shí)間越長(zhǎng)，吸收量越大［4］。黏度、最大穩(wěn)定持留量是決定藥液在植物體表面沉積的重要因素，是提高農(nóng)藥的附著量和附著率的關(guān)鍵，增加農(nóng)藥的黏著，以利于雜草對(duì)藥液的吸收。

以上幾種因素對(duì)除草劑的生物活性相互影響、相互制約。Bateman R P曾報(bào)道，藥液表面張力降低后，能增加其在難被潤(rùn)濕葉片豌豆和大麥上的沉積量，而會(huì)減少在向日葵和油菜上的沉積量［5］。Sharma S D、袁會(huì)珠等認(rèn)為不能僅僅從表面張力來(lái)評(píng)價(jià)一種制劑的好差［6－7］。因此，不能單獨(dú)提高某一種理化性狀而提高除草劑的藥效。

草甘膦因其高效、殺草譜廣、成本低、對(duì)人畜低毒、低殘留、不破壞生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)而成為全球銷(xiāo)售最好的除草劑品種之一，在防除多年生雜草及惡性雜草方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。目前，草甘膦主要?jiǎng)┬蜑樗畡?。雖然水劑具有低藥害、低毒性、易稀釋、不易燃易爆、易使用、易計(jì)量和對(duì)環(huán)境保護(hù)有利的優(yōu)點(diǎn)［8］，但由于除草劑水劑表面張力大，黏度低，不易在葉表面展布，通過(guò)植物葉片的角質(zhì)層擴(kuò)散和滲透困難，阻礙對(duì)除草劑的吸收。因此，可通過(guò)降低水劑的表面張力或增加黏度提高其生物活性。

本文主要討論改變草甘膦藥液的表面張力和黏度對(duì)霧滴的鋪展直徑、干燥時(shí)間、在雜草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量及除草劑生物活性的影響，從而明確提高草甘膦活性各物理指標(biāo)的最佳范圍，為優(yōu)化草甘膦劑型提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 藥劑及儀器

41%草甘膦水劑（glyphosate，美國(guó)孟山都公司）；有機(jī)硅噴霧助劑（聚醚改性三硅氧烷，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)藥與雜草教研室合成）；丙三醇（分析純，市售）；DT-102型全自動(dòng)界面張力儀（淄博華坤電子儀器有限公司）；DNJ-1旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)（上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司）。

1.1.2 施藥器械

施藥器械為背負(fù)式手動(dòng)噴霧器（山東衛(wèi)士），噴嘴型號(hào)為T(mén)EEJET80015VS。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 草甘膦藥液表面張力調(diào)節(jié)

在20mL草甘膦水劑中加入0、0.01、0.02、0.1、0.13、0.15、0.16mL有機(jī)硅噴霧助劑調(diào)節(jié)表面張力后，按草甘膦有效量1 230g／hm2，噴液量為300L／hm2配制草甘膦藥液，采用全自動(dòng)界面張力儀測(cè)定表面張力。此時(shí)，草甘膦藥液的表面張力為36、33、30、27、24、22、21mN／m。

1.2.2 草甘膦藥液黏度調(diào)節(jié)

向20mL草甘膦水劑中加入0、5、7、8、10、11、12mL丙三醇調(diào)節(jié)黏度。采用NDJ-1黏度計(jì)測(cè)量調(diào)節(jié)后制劑的黏度。重復(fù)5次，取平均值，并計(jì)算出相對(duì)黏度。此時(shí)，草甘膦制劑黏度為6.5、8.5、10.5、12.5、14.5、16.5、18.5mPa·s。按草甘膦有效量1 230g／hm2，噴液量為300L／hm2配制草甘膦藥液，待用。

1.2.3 草甘膦藥液液滴直徑測(cè)定［9］

用微量移液槍取各藥液5μL滴在石蠟表面，過(guò)5min后用顯微鏡測(cè)定上述調(diào)節(jié)后的草甘膦藥液液滴的最大和最小直徑，兩者均值即為液滴直徑，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.4 草甘膦藥液液滴干燥時(shí)間測(cè)定［10］

采用液滴干燥法，用微量注射器吸取上述調(diào)節(jié)后的草甘膦藥液2.5μL，滴在涂有石蠟的玻片上，然后在同一環(huán)境條件下（溫度17℃、相對(duì)濕度75%），通過(guò)顯微鏡觀察、計(jì)時(shí)，記錄液滴完全干燥所需的時(shí)間，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.2.5 草甘膦藥液在雜草上最大穩(wěn)定持留量測(cè)定

采用浸漬法［11］，將上述調(diào)節(jié)后的草甘膦藥液分別倒入100mL的燒杯中，剪取植物葉片，用萬(wàn)分之一天平稱(chēng)重（W0），然后用鑷子夾持，垂直放入藥液中10s，迅速把葉片拉出液面，垂直懸置，待其不再有液滴流淌時(shí)稱(chēng)重（W1），用葉面積儀測(cè)定葉片的面積（S），計(jì)算葉片的最大穩(wěn)定持留量RM（mg／cm2）。重復(fù)5次，取平均值。計(jì)算公式如下：

1.2.6 草甘膦生物活性測(cè)定

采用盆栽法。盆栽土壤為黑土（有機(jī)質(zhì)含量4%～5%，pH＝6.75），在盆（24cm×30cm）中播種闊葉雜草龍葵（Solanum nigrumLinn.），禾本科雜草稗草（Echinochloa crusgalliLinn.）。將上述調(diào)節(jié)后的除草劑在雜草4～5葉期進(jìn)行莖葉噴霧處理。草甘膦有效用量1 230g／hm2，噴液量為300L／hm2。另設(shè)不施藥清水對(duì)照，每個(gè)處理重復(fù)4次，施藥后正常管理。處理后14d調(diào)查目測(cè)防效，28d調(diào)查鮮重防效。

鮮重防效＝（對(duì)照區(qū)存活雜草鮮重－處理區(qū)存活雜草鮮重）／對(duì)照區(qū)存活雜草鮮重×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 表面張力對(duì)草甘膦藥液其他物理性狀及生物活性的影響

隨著表面張力的降低，草甘膦藥液黏度沒(méi)有明顯變化，干燥時(shí)間逐漸降低，最大穩(wěn)定持留量先升高，再降低，霧滴的鋪展直徑逐漸升高（圖1）。當(dāng)表面張力由36mN／m 降到21mN／m 時(shí)，黏度由6.51mPa·s升高到6.73mPa·s；干燥時(shí)間由23.17min降低到13.97min；在表面張力33mN／m時(shí)，藥液在龍葵和稗草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量最高值分別為為21.08mg／cm2和21.94mg／cm2；霧滴的鋪展直徑由4.4mm增加到8.61mm。

圖1 表面張力對(duì)草甘膦藥液其他物理性狀的影響

降低草甘膦藥液的表面張力可以明顯提高草甘膦對(duì)龍葵和稗草的防除效果。隨著表面張力的降低，草甘膦的生物活性逐漸升高后降低；當(dāng)表面張力降低到22mN／m時(shí)，草甘膦的生物活性最高（圖2）。對(duì)龍葵的目測(cè)防效和鮮重防效分別增加了42%和41%，對(duì)稗草的目測(cè)防效和鮮重防效均增加了37%。當(dāng)表面張力下降到更低時(shí)，草甘膦的生物活性反而降低。

圖2 表面張力對(duì)草甘膦生物活性的影響

2.2 黏度對(duì)草甘膦藥液其他物理性狀及生物活性的影響

隨著草甘膦藥液黏度的增加表面張力緩慢降低，霧滴的鋪展直徑無(wú)明顯變化，干燥時(shí)間先升高再降低，在雜草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量逐漸升高（圖3）。當(dāng)黏度由6.5mPa·s升高到18.5mPa·s，表面張力從35.4mN／m降低到30.6mN／m；霧滴的鋪展直徑無(wú)顯著性變化；干燥時(shí)間由23.17min先升到24.24min，最后降低到21.17min；最大穩(wěn)定持留量由19.75mg／cm2增加到28.07mg／cm2。因此，黏度對(duì)最大穩(wěn)定持留量影響最大，其次是表面張力，對(duì)干燥時(shí)間、鋪展直徑影響很小。

圖3 黏度對(duì)草甘膦藥液其他物理性狀的影響

草甘膦對(duì)龍葵和稗草的防效隨著藥液黏度的增加而逐漸升高，當(dāng)黏度升高至14.5mPa·s，目測(cè)防效和鮮重防效達(dá)到最大（圖4），對(duì)龍葵的目測(cè)防效和鮮重防效均增加了42%，對(duì)稗草的目測(cè)防效和鮮重防效分別增加了42%和41%。

圖4 黏度對(duì)草甘膦藥液生物活性的影響

3 結(jié)論與討論

改變草甘膦藥液的表面張力，其生物活性最佳區(qū)間是表面張力在22～24mN／m，藥液的黏度在6.58～6.7mPa·s之間，液滴的鋪展直徑在7～7.4mm，干燥時(shí)間在14.52～14.98min，龍葵和稗草葉片表面的最大穩(wěn)定持留量分別在19.23～19.86、18.72～19.16mg／cm2之間，對(duì)龍葵和稗草的目測(cè)防效最高可增加42%和37%左右，鮮重防效最高可增加41%和37%。通過(guò)改變草甘膦藥液的黏度，其最佳活性區(qū)間為黏度超過(guò)14.5mPa·s，表面張力低于31.5mN／m，液滴的鋪展直徑達(dá)到4.83mm，干燥時(shí)間低于21.49min，龍葵的最大穩(wěn)定持留量超過(guò)23.18mg／cm2，稗草的最大穩(wěn)定持留量超過(guò)25.10mg／cm2，對(duì)龍葵和稗草的目測(cè)防效都可提高42%，鮮重防效可提高42%和41%。

通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)藥液物理性狀的改變與藥效間存在著某些相關(guān)性，與魯梅研究結(jié)果相一致［12］。降低藥液表面張力，鋪展直徑增加，干燥時(shí)間縮短，此結(jié)果與姜詠芳研究結(jié)果一致［13］。表面張力對(duì)黏度、最大穩(wěn)定持留量沒(méi)有顯著性影響。劉支前曾報(bào)道展布性與藥效似乎無(wú)直接關(guān)系［14］，草甘膦的葉面吸收與藥液的展布性有負(fù)相關(guān)關(guān)系［15］；而本研究中鋪展直徑與草甘膦的生物活性成正相關(guān)，只有在液滴的鋪展直徑極大的情況下，展布性才與生物活性成負(fù)相關(guān)。增加草甘膦制劑的黏度，最大穩(wěn)定持留量增加，表面張力降低，對(duì)干燥時(shí)間和鋪展直徑影響很?。徊莞熟⒌纳锘钚砸仓饾u增加，達(dá)到最大值后趨于平穩(wěn)。

通過(guò)本研究可以說(shuō)明適當(dāng)?shù)亟档筒莞熟⒅苿┑谋砻鎻埩蛟黾羽ざ染商岣叱輨┑纳锘钚浴３輨┗钚阅芊癯浞职l(fā)揮往往決定于霧滴在雜草葉表面的黏著、展布、濕潤(rùn)、滲透與傳導(dǎo)。不同雜草的葉片結(jié)構(gòu)及生理機(jī)制往往對(duì)藥液理化性狀和藥液敏感性不同［16］，本研究中液滴的鋪展直徑、干燥時(shí)間均采用石蠟?zāi)M植物葉片蠟質(zhì)層結(jié)構(gòu)，僅能體現(xiàn)藥液理化性狀的相對(duì)變化趨勢(shì)，而不同類(lèi)型的雜草對(duì)藥液物理性狀和藥液敏感性需進(jìn)一步研究。

［1］ Tann R S，Berger P D，Berger C H.Applications of dynamic surface tension to adjuvants and emulsion systems［J］.Pesticide For-mulations and Application Systems，2002，21（4）：158-172.

［2］ 盧向陽(yáng)，徐筠，陳莉.幾種除草劑藥液表面張力、葉面接觸角與藥效的相關(guān)性研究［J］.農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2002，4（3）：67-69.

［3］ Frederick B R，Edward W D，James Jr S W.Surfactant blends containing organosilicone surfactants and diphenyl oxide sulfonate surfactants useful as agricultural adjuvants：Europe，1064844［P］.2001-01-03.

［4］ 蘇少泉，耿賀利.莖葉除草劑的吸收與助劑的使用［J］.農(nóng)藥，2002，41（4）：9-14.

［5］ Bateman R P，Douro-kpindou O P，Kooyman C，et al.Some observation on the dose transfer of mycoinsecticide sprays to desert locusts［J］.Crop Protection，1998，17：151-158.

［6］ Sharma S D，Singh M.Optimizing foliar activity of glyphosate onBidens frondosaandPanicum maximumwith different adjuvants types［J］.Weed Research，2000（6）：523-53.

［7］ 袁會(huì)珠.農(nóng)藥?kù)F滴沉積流失規(guī)律以及降低容量噴霧技術(shù)研究［D］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2000.

［8］ 華乃震.水基性農(nóng)藥制劑的開(kāi)發(fā)和前景［J］.農(nóng)藥，2006，45（12）：805-809.

［9］ 李紅軍，何雄奎，曾愛(ài)軍，等.用鋪展系數(shù)和干燥時(shí)間來(lái)選擇草甘膦助劑［J］.安徽農(nóng)業(yè)科技，2007，35（12）：3590-3592.

［10］牛永玲.用滴體積法測(cè)定泡沫液表面張力的試驗(yàn)研究［J］.煤礦安全，1996（12）：13-15.

［11］袁會(huì)珠，齊淑華，楊代斌.藥液在作物葉片的流失點(diǎn)和最大穩(wěn)定持留量研究［J］.農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2000，2（4）：66-71.

［12］魯梅，王金信，王云鵬，等.除草劑助劑對(duì)藥液物理性狀及對(duì)磺草酮藥效的影響［J］.農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2004，6（4）：78-82.

［13］姜詠芳.有機(jī)硅助劑對(duì)煙嘧磺隆增效作用及其增效機(jī)理初步研究［D］.泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

［14］劉支前.農(nóng)藥桶混助劑的選擇原理［J］.農(nóng)藥，2002，43（9）：1-3.

［15］Liu Z.Influence of surfactants on foliar uptake of herbicides［C］.Proc 18th Asian Pacific Weed Science Society Conference.Beijing：2001：561-566.

［16］武菊英，Mathiassen S，Per Kudsk.雜草種類(lèi)、葉齡及藥后降水時(shí)間對(duì)煙嘧磺隆藥效的影響［J］.農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2003，5（1）：77-80.

Influences of surface tension and liquid viscosity on the efficacy of glyphosate and its mechanism

Zhang Libin， Zhang Qinghe， Han Yujun， Tao Bo
（College of Agriculture，Northeast Agricultural University，Harbin150030，China）

This study was aimed to regulate the surface tension and viscosity of glyphosate by the organosilicone and glycerol，and measure the influence of physical characters of liquid droplets and biological activity.The results showed that，by reducing the surface tension of liquid，spreading diameter of the droplet was increased，and the drying time was shortened，but the viscosity of liquid and maximum retention on weed blade surface were not significantly changed.The inhibition rate to weeds firstly increased and then decreased，and the maximum control of visual and fresh weight of broadleaf weeds were increased by 37%and 37%，and those of grass weeds were increased by 42%and 41%.By increasing the viscosity，the maximum retention on weed blade surface was increased，and the surface tension was reduced，but the drying time of droplets and the spreading diameter were not significantly changed.The maximum control of visual and fresh weight of broadleaf weeds were increased by 42%and 41%，and those of grass weeds were increased by 42%and42%.Moderate reduction of surface tension or increase of the viscosity of glyphosate could increase inhibition rate of weeds.

surface tension； viscosity； spreading diameter； drying time； maximum retention； glyphosate；biological activity

S 482.4

A

10.3969／j.issn.0529-1542.2011.05.031

2010-08-23

2010-09-27

國(guó)際科技合作項(xiàng)目（WB09A203）

＊ 通信作者 Tel：0451-55190990；E-mail：botaol＠163.com