摘要:為探究油類助劑對(duì)農(nóng)藥傳遞過程以及對(duì)殺蟲劑藥效的影響,選用植物油、植物油脂肪酸和酯化植物油為原料,驗(yàn)證油類助劑的理化指標(biāo)、葉面滯液量、霧滴沉積效果以及對(duì)吡蟲啉、阿維菌素的殺蟲效果。結(jié)果表明,油類助劑均能不同程度減少霧滴漂移、促進(jìn)藥液附著、提高吡蟲啉殺蟲劑藥效。其中,大豆油助劑的抗漂移效果最佳;椰子油甲酯助劑可有效提高藥液的葉片附著力;椰子油甲酯助劑及大豆油脂肪酸助劑對(duì)吡蟲啉藥效的提高最大,苜蓿蚜校正死亡率均達(dá)到100%;油類助劑對(duì)胃毒型殺蟲劑的藥效影響較小,僅椰子油甲酯能有效提高阿維菌素藥效,小菜蛾的校正死亡率為93.33%。
關(guān)鍵詞:油類助劑;脂肪酸甲酯;吡蟲啉;阿維菌素
中圖分類號(hào):S482.92文獻(xiàn)識(shí)別碼:A文獻(xiàn)編號(hào):1005-6114(2024)05-025-05
近10多年來,高效施藥和農(nóng)藥減量增效已成為植保技術(shù)發(fā)展的主要方向,但對(duì)靶劑量傳遞過程中的損失和脫靶現(xiàn)象制約了農(nóng)藥的高效利用[1]。農(nóng)藥在靶劑量傳遞過程中會(huì)受到多種因素的影響,藥劑損耗主要發(fā)生在霧滴從噴霧器械到作物冠層或有害生物的空間傳遞過程中,其次是從冠層向葉表面沉積和持留的界面劑量傳遞過程,沉積到靶標(biāo)作物葉面或有害生物為害部位的農(nóng)藥,最后被有害生物攝入體內(nèi)或滲透到靶標(biāo)作物內(nèi)部并完成傳輸過程[1]。農(nóng)藥在空間傳遞過程中的飄移是由于氣流作用霧滴被帶出靶標(biāo)區(qū)的現(xiàn)象,容易導(dǎo)致環(huán)境污染、生物健康風(fēng)險(xiǎn)等[2]。在霧滴傳遞過程中,有20%以上的霧滴會(huì)發(fā)生漂移,影響漂移的溶液特性,包括粘度、表面張力和均一穩(wěn)定性等[3-5]。
改變?nèi)芤禾匦允寝r(nóng)藥噴霧的重要手段,例如添加噴霧助劑。噴霧助劑包括礦物油類、表面活性劑類、有機(jī)硅、植物油類等[6]。其中,植物油類助劑作為一種環(huán)境友好助劑,可以提高潤濕性、提高粘附性,增強(qiáng)耐雨水沖刷能力,其中酯化后的植物油因其親脂性增強(qiáng),活性要高于植物油,且油類助劑原料不同,其性能也所有不同[7-9]。甲酯化植物油對(duì)磺草酮等除草劑有明顯的增效作用,且不同植物源的甲酯效果差異明顯[10];20種甲酯油助劑對(duì)二氯喹啉酸的增效作用表明,甲酯化玉米油與甲酯化花生油/蓖麻油的組合效果最佳[11],但上述研究多為甲酯化植物油對(duì)除草劑效果的影響評(píng)估。為進(jìn)一步探究各類植物油衍生物改變?nèi)芤禾匦缘臋C(jī)理以及對(duì)殺蟲劑的效果影響,本項(xiàng)目以大豆油及其衍生物、不同原料的脂肪酸甲酯為供試原料,分析其制備成油類助劑后對(duì)噴霧藥液理化特性、抗漂移效果、葉片粘附效果、殺蟲劑藥效的影響,以期為油類助劑的應(yīng)用提供參考。
1材料與方法
1.1儀器與材料
主要試驗(yàn)儀器包括電子天平(PTY-2202/3202,華志(福建)電子科技有限公司)、表面張力儀(DCAT 21,德國Dataphysics公司)、光照培養(yǎng)箱(LHP-250E,常州潤華電器有限公司)、運(yùn)動(dòng)粘度儀(SYD-265B,上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司)、無人機(jī)(T40,DJI大疆農(nóng)業(yè))。
供試脂肪酸甲酯、大豆油、大豆油脂肪酸均為蘇州豐倍生物科技股份有限公司提供,乳化劑505由南通德益化工有限公司提供,BY110由南京太化化工有限公司提供,S80由江蘇省海安石油化工廠提供;98.3%吡蟲啉TC由江蘇豐山生化科技有限公司提供,95%阿維菌素TC由山東新勢(shì)立生物科技有限公司提供。
1.2供試靶標(biāo)昆蟲
苜蓿蚜(Aphis craccivora)為3日齡若蚜,均為室內(nèi)累代飼養(yǎng)種群;小菜蛾(Plutella xylostella)為3齡幼蟲,室內(nèi)累代飼養(yǎng)種群。
1.3試驗(yàn)方法
1.3.1樣品制備
亞麻籽油甲酯助劑(ZXJ-1)、大豆油甲酯助劑(ZXJ-2)、米糠油甲酯助劑(ZXJ-3)、椰子油甲酯助劑(ZXJ-4)、大豆油助劑(ZXJ-5)、大豆油脂肪酸助劑(ZXJ-6)由油類原料與乳化劑混合制備,比例為4∶1。
1.3.2性能評(píng)價(jià)與指標(biāo)測(cè)定
乳化分散性:在100 mL具塞比色管中加入98 mL標(biāo)準(zhǔn)硬水,距水面2 cm高處將0.5 mL助劑慢慢加入,觀察乳化分散狀態(tài)。能迅速自動(dòng)均勻分散,稍加攪動(dòng)呈熒光色或淡藍(lán)色透明乳狀液為一級(jí);能自動(dòng)均勻分散,稍加攪動(dòng)呈藍(lán)色半透明乳狀液為二級(jí);呈白色云霧狀或絲狀分散,攪動(dòng)后呈藍(lán)色不透明乳狀液,持續(xù)攪拌或者稀釋液放置后可以自動(dòng)乳化分散為三級(jí);攪動(dòng)后呈白色不透明乳狀液或者不乳化,燒杯壁有油珠或者油層為四級(jí);呈油珠狀下沉或者漂浮,攪動(dòng)時(shí)不乳化為五級(jí)[12]。
表面張力測(cè)定:將油類助劑稀釋200倍混合均勻,在25℃環(huán)境下,采用吊片法測(cè)定表面張力,每個(gè)樣品重復(fù)3次。
滲透時(shí)間測(cè)定:油類助劑稀釋200倍混合均勻,在25℃環(huán)境下,參考HG/T2575-1994測(cè)定方法,記錄帆布片滲透時(shí)間,每個(gè)樣品重復(fù)3次。
運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定:參考GB/T 265-1988方法,測(cè)定油類助劑在25℃環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)粘度,每個(gè)樣品重復(fù)3次。
1.3.3空間傳遞性能測(cè)定
無人機(jī)霧滴覆蓋率測(cè)定參照方治豪[12]的方法,對(duì)無人機(jī)噴霧時(shí)的漂移情況進(jìn)行模擬測(cè)定。油類助劑用清水稀釋200倍作為噴霧藥液,清水為對(duì)照,進(jìn)行噴霧。施藥時(shí)環(huán)境溫度為25~31℃,風(fēng)力東南風(fēng)1級(jí),施藥期間無降水。施藥前在植保無人機(jī)航線上布置3個(gè)霧滴信息采樣點(diǎn),并在距航線6 m處布置3個(gè)采樣點(diǎn)。噴霧藥液混合均勻后加入到無人機(jī)中,無人機(jī)以5 m/s的速度、3.5 m的高度、2 L/min的流量進(jìn)行飛行噴霧,待水敏紙干燥后回收,用ImageJ軟件分析霧滴覆蓋率。
1.3.4界面?zhèn)鬟f性能測(cè)定
滯液量以油類助劑稀釋0.1%、0.2%濃度待測(cè),清水為對(duì)照,利用吊環(huán)法測(cè)量固-液界面黏附力,粘附力測(cè)定后殘留在靶標(biāo)表面的液滴質(zhì)量即為滯液量,吊環(huán)直徑為4.85 mm。固體靶標(biāo)表面為甘藍(lán)葉片,吊環(huán)上液滴體積為8 μL,平臺(tái)靠近吊環(huán)速度為0.1 mm/s,離開速度為1 mm/s。測(cè)試溫度為25℃,每個(gè)至少測(cè)量3次。
1.3.5殺蟲劑室內(nèi)生測(cè)方法
吡蟲啉室內(nèi)生測(cè)試驗(yàn):參考NY/T1154.6-2006試驗(yàn)方法。稱取適量吡蟲啉原藥,加入DMF,配制成10 000 mg/L母液,用0.05%吐溫水將母液稀釋至0.5 mg/L,并分別加入0.1%助劑,混合均勻備用,以0.05%吐溫水為空白對(duì)照,0.5 mg/L母液稀釋液為藥劑對(duì)照。采用蠶豆單葉、帶柄,插入加滿清水的青霉素瓶中,每葉接入苜蓿蚜成蚜4頭,用打過孔的塑料杯罩住。接蟲16 h后去除成蚜,選取大于15頭若蚜的單葉用于試驗(yàn)。將蠶豆單葉浸入藥液中10 s、晾干,3次重復(fù)。藥后3 d調(diào)查死蟲數(shù)和活蟲數(shù)。計(jì)算公式:
死亡率(%)=(死蟲數(shù)/(死蟲數(shù)+活蟲數(shù)))×100
校正死亡率(%)=(處理組死亡率-空白對(duì)照死亡率)/(1-空白對(duì)照死亡率)×100
阿維菌素室內(nèi)生測(cè)試驗(yàn):參考NY/T1154.14-2008試驗(yàn)方法。稱取適量阿維菌素原藥,加入DMF,配制成10 000 mg/L母液,用0.05%吐溫水將母液稀釋至0.1 mg/L,分別加入0.1%油類助劑,混合均勻備用,以0.05%吐溫水為空白對(duì)照,0.1 mg/L母液稀釋液為藥劑對(duì)照。將甘藍(lán)葉葉碟浸入藥液中10 s,取出在陰涼處晾干后,置于培養(yǎng)皿中,每皿10葉。向培養(yǎng)皿內(nèi)接入3齡小菜蛾幼蟲,每皿10頭,培養(yǎng)皿放潤濕濾紙保濕,每處理重復(fù)3次。處理后1 d、2 d、3 d記錄活蟲數(shù)量。計(jì)算公式:
死亡率(%)=(死蟲數(shù)/供試蟲數(shù))×100
校正死亡率(%)=(處理組死亡率-空白對(duì)照死亡率)/(1-空白對(duì)照死亡率)×100
1.4數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用WPS Excel 2019軟件進(jìn)行整理與分析,采用Jamovi軟件進(jìn)行方差分析,對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行Turkey事后檢驗(yàn),顯著性水平α=0.05。
2結(jié)果與分析
2.1油類助劑乳化分散性及理化指標(biāo)
觀察油類助劑的入水狀態(tài),所有助劑都能自主乳化分散,且攪拌后有熒光,均達(dá)到一級(jí),符合助劑基本要求。
通過表面張力儀分別測(cè)定油脂類助劑稀釋液的表面張力,以清水為對(duì)照計(jì)算出表面張力降低率,結(jié)果見表1??梢钥闯?,供試的6種助劑與清水相比都能顯著降低表面張力,降低率都在50%以上。差異性分析結(jié)果表明,ZXJ-4表面張力降幅達(dá)61%,高于其他甲酯。從滲透時(shí)間看,ZXJ-4助劑滲透較快,僅2.73 min,ZXJ-1、ZXJ-5、ZXJ-6時(shí)間較長,都超過60 min。25℃測(cè)定各助劑的運(yùn)動(dòng)粘度,脂肪酸甲酯助劑運(yùn)動(dòng)粘度都較低,在5~8 mm2/s,大豆油助劑粘度最大,達(dá)到45.46 mm2/s。
2.2油類助劑的空間覆蓋率
對(duì)回收的水敏紙進(jìn)行分析,覆蓋率結(jié)果見圖1。在航線上,加入油類助劑的處理覆蓋率都要顯著高于清水對(duì)照,其中ZXJ-5、ZXJ-6、ZXJ-2覆蓋率較高,分別為21.40%、17.07%、18.67%;而在距航線6 m處,ZXJ-4的覆蓋率顯著高于對(duì)照,其他處理都顯著低于對(duì)照,其中ZXJ-5、ZXJ-2、ZXJ-6覆蓋率較低,為2.87%、4.65%、5.62%。
2.3油類助劑的藥液界面?zhèn)鬟f
葉片滯液量模擬霧滴沉積到葉片之后的傳遞狀態(tài)檢測(cè)結(jié)果見圖2。可見油類助劑均能提高霧滴在葉片上的滯液量,添加量越高,滯液量越高。在0.1%濃度下,ZXJ-4滯液量最高,達(dá)到6.03 mg,ZXJ-6滯液量最低,僅4.47 mg。在0.2%濃度下,ZXJ-4滯液量最高,整體趨勢(shì)與0.1%濃度的變化一致。
2.4油類助劑對(duì)吡蟲啉的殺蟲效果
通過室內(nèi)生測(cè)試驗(yàn),驗(yàn)證了油類助劑對(duì)吡蟲啉殺蟲效果的影響,結(jié)果見表2。與吡蟲啉對(duì)照處理相比,加入油類助劑都能提高藥效;其中,除添加ZXJ-3的處理外,其他都達(dá)到顯著性差異水平(Plt;0.05)。ZXJ-1、ZXJ-4、ZXJ-6處理的苜蓿蚜死亡率分別達(dá)到74.48%、100.00%、100.00%。
2.5油類助劑對(duì)阿維菌素的殺蟲效果
在樣品處理后1 d、2 d、3 d分別統(tǒng)計(jì)小菜蛾的校正死亡率,結(jié)果見表3。處理2 d后,加入油脂助劑的處理小菜蛾校正死亡率在30.00%~66.67%,均與阿維菌素處理的校正死亡率接近或更高,但未表現(xiàn)出顯著性差異;在3 d時(shí),加入油類助劑的處理小菜蛾校正死亡率均明顯升高,在76.67%~93.33%,其中加ZXJ-4的處理與阿維菌素對(duì)照相比有顯著性差異,但處理之間無顯著差異。
3結(jié)論與討論
根據(jù)6種油類助劑的理化指標(biāo),椰子油甲酯助劑表面張力降低率要顯著高于其他原料,且滲透能力更強(qiáng),相比于其他原料的脂肪酸甲酯,椰子油甲酯碳鏈較短,組成以辛酸、癸酸、月桂酸為主[13],更有利于藥液的鋪展及滲透。大豆油和大豆油脂肪酸滲透時(shí)間較慢,可能與其較大的運(yùn)動(dòng)粘度、較高的分子量有關(guān)。本研究通過大田飛機(jī)噴霧,用航線上的覆蓋率數(shù)據(jù)模擬反應(yīng)藥液在空間傳遞過程中的沉積效果,距航線6 m的覆蓋率反應(yīng)藥液漂移情況。與對(duì)照相比,所有處理在航線上的覆蓋率都較高,說明油類助劑能有效提高霧滴的沉降水平,從而降低藥液在空間傳遞過程中的損失。椰子油甲酯在距航線6 m處的霧滴覆蓋率顯著高于對(duì)照,說明其未能減少霧滴的漂移,抗漂移效果較差。與脂肪酸甲酯相比,大豆油在距航線6 m處的覆蓋率較低,有較好的促沉降效果以及抗漂移效果,與表面張力成反相關(guān),與粘度成正相關(guān)。推測(cè)過低的表面張力并不利于霧滴沉降,而較高的粘度能有效減少漂移,與黃啟良等的研究結(jié)果一致[1]。
通過測(cè)定霧滴在作物葉片的滯液量,發(fā)現(xiàn)加入油類助劑均能提高藥液在葉片上的附著,說明油類助劑能有效減少藥液在界面?zhèn)鬟f過程中的損失,其中椰子油甲酯的滯液量最大,推測(cè)與其較低的表面張力有關(guān)。
本研究以吡蟲啉和阿維菌素作為代表藥劑,以探究油類助劑對(duì)觸殺及胃毒兩類殺蟲劑藥效的影響。在吡蟲啉藥液中添加0.1%油類助劑,苜蓿蚜的校正死亡率都較高,除米糠油甲酯助劑的處理之外,均表現(xiàn)出顯著性差異,說明油類助劑有助于提高觸殺型殺蟲劑的藥效,與油類助劑具有較強(qiáng)的親脂性,對(duì)靶標(biāo)害蟲有一定的物理封閉作用特性相對(duì)應(yīng)[14]。對(duì)比大豆油、大豆油甲酯、大豆油脂肪酸3種相同原料的不同衍生物助劑處理,大豆油脂肪酸死亡率最高,其次為大豆油,可能是因?yàn)橹舅釋?duì)昆蟲體壁的溶解滲透性更強(qiáng),大豆油對(duì)靶標(biāo)昆蟲的封閉性效果更好。對(duì)比不同原料的脂肪酸甲酯,椰子油甲酯及亞麻籽油甲酯助劑校正死亡率為100%和74.48%,而大豆油甲酯及米糠油甲酯僅為2511%和11.84%,推測(cè)與椰子油甲酯短碳鏈組分較多,且亞麻籽油甲酯不飽和程度較高有關(guān)。
從阿維菌素的生測(cè)結(jié)果看,處理3 d后僅椰子油甲酯助劑表現(xiàn)出顯著性差異,小菜蛾校正死亡率達(dá)到93.33%,其他油類助劑的處理校正死亡率都與阿維菌素單劑處理接近,說明油類助劑對(duì)胃毒型殺蟲劑的藥效影響較小。
綜上所述,油類助劑在空間傳遞和界面?zhèn)鬟f過程中都能減少藥液的損失,同時(shí)對(duì)觸殺型殺蟲劑都有較好的增效作用,但不同的油類助劑之間效果差異顯著。在空間傳遞過程中,高粘度的大豆油助劑最能有效減少藥液在空間傳遞過程的損耗;在界面?zhèn)鬟f過程中,表面張力較低、滲透力較快的椰子油甲酯助劑更有利于藥液在葉片上的附著;對(duì)于觸殺型藥劑吡蟲啉,椰子油甲酯助劑及大豆油脂肪酸助劑更有利于提高藥效。
參考文獻(xiàn)
[1]黃啟良,杜鳳沛. 農(nóng)藥對(duì)靶高效傳遞與調(diào)控[M].北京:科學(xué)出版社,2023:69-90.
[2]劉秀娟,周宏平,鄭加強(qiáng). 農(nóng)藥霧滴飄移控制技術(shù)研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2005,(1):186-190.
[3]袁會(huì)珠,楊代斌,閆曉靜,等. 農(nóng)藥有效利用率與噴霧技術(shù)優(yōu)化[J].植物保護(hù),2011,37(5):14-20.
[4]蘭玉彬,王國賓. 中國植保無人機(jī)的行業(yè)發(fā)展概況和發(fā)展前景[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2018,38(9):17-27.
[5]華乃震. 油類助劑及油類在農(nóng)藥中的應(yīng)用和前景(Ⅰ)[J].農(nóng)藥,2013,52(1):7-10+23.
[6]張春華,張宗儉,劉寧,等. 農(nóng)藥噴霧助劑的作用及植物油類噴霧助劑的研究進(jìn)展[J].農(nóng)藥科學(xué)與管理,2012,33(11):16-18.
[7]魯梅,王金信,劉鈺,等. 甲酯化植物油助劑對(duì)除草劑的藥效增強(qiáng)作用[J].植物保護(hù)學(xué)報(bào),2005(3):295-299.
[8]韓鵬,崔宗胤,閆曉靜,等. 三類噴霧助劑在植保無人飛機(jī)精準(zhǔn)果樹作業(yè)模式下對(duì)丘陵柑橘霧滴沉積分布的影響[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào),2020,22(6):1076-1084.
[9]張春華,張宗儉,劉寧,等. 農(nóng)藥噴霧助劑的作用及植物油類噴霧助劑的研究進(jìn)展[J].農(nóng)藥科學(xué)與管理,2012,33(11):16-18.
[10]郭紅霞,紀(jì)明山,王維靜,等. 20種甲酯化植物油助劑對(duì)二氯喹啉酸的增效作用[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2020,51(1):87-95.
[11]任天瑞,戴權(quán),張雷,等. 農(nóng)藥制劑與加工[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2019:204-210.
[12]方治豪,竇澤晨,韓小強(qiáng),等. 飛防助劑和施藥液量對(duì)植保無人飛機(jī)噴施霧滴沉積和棉花薊馬防效的影響[J].植物保護(hù),2023,49(2):143-151.
[13]咼興陽,殷嬌嬌,王澍,等. 椰子油中的化學(xué)組成及其功效評(píng)價(jià)[J].中國油脂,DOI:10.19902/j.cnki.zgyz.1003-7969.240205
[14]馬承鑄,顧真榮. 脂肪酸類化合物對(duì)昆蟲致死作用和菜蟲田間防治試驗(yàn)[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2003(3):101-104.
作者簡介:馬敏(1983-),女,本科學(xué)歷,助理農(nóng)藝師,主要研究方向?yàn)橹舅峒柞ピ谵r(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。E-mail:mamin@fzybio.com
*通訊作者:任莉(1994-),女,碩士學(xué)歷,農(nóng)藝師,主要研究方向?yàn)橹舅峒柞ピ谵r(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。E-mail:964189466@qq.com