水稻叶片表面特性与农药雾滴润湿行为的关系研究

近年来，稻田农药利用率的低下以及农药使用不当造成的农药污染问题日益突出。本项目拟以稻田常用农药的雾滴在水稻叶面上的润湿行为为着手点，比较不同大小的农药雾滴在稻叶表面、除蜡的稻叶表面、人工模拟的稻叶蜡板上润湿行为的差异性，并通过氯仿提取法和GC-MS来测定和分析不同生育期、不同品种水稻叶片中的蜡质含量和蜡质成分，寻求蜡质与农药雾滴润湿行为的内在关联性，同时利用电镜对水稻叶面附着物形态、数目等进行观察，进一步探明叶表附着物对农药雾滴润湿行为的影响，并借助表面活性剂的合理使用，改善农药雾滴在稻叶上的润湿性能以增加药液的持留量，进而提高药效。本项目的研究结果可揭示农药雾滴在稻叶上难以很好润湿的内在机理，为稻田农药利用率的提高或农药制剂的研制提供新途径、新依据。

稻田农药利用率的低下以及农药使用不当造成的农药流失是导致稻田农药污染的关键因素。为提高农药利用率，减少稻田农药用量，研究了稻叶表面特性与农药雾滴润湿行为的关系。结果发现，农药雾滴在稻叶上的润湿性测量的最佳时间为液滴接触叶面后的40~60s，测量的最佳体积为1~5 μL。水稻叶片疏水性极强，Zisman法测定的不同品种和生育期的稻叶的临界表面张力值为29.9~36.7 mN•m-1，远小于100.0 mN•m-1，属于低能叶面。SEM观察发现其表面存在3种类型的绒毛和气孔，同时表面布满了乳头状的突起且包被着蜡质。蜡质去除后稻叶的疏水性变弱，采用氯仿浸渍法提取的水稻叶片蜡质含量为10.8~14.8 mg•m-2；蜡质成分经GC-MS分析后发现主要为疏水性的长链烷烃，约占90%，其次是疏水性的不饱和长链酯类物质（C18）。因此稻叶的强疏水性主要归因于其表面布满了包被着蜡质的乳头状突起，同时这还可能与其叶表面的毛长和气孔密度密切相关。在对稻田常用的52种农药田间使用浓度下药液的表面张力值分析中发现只有药液的表面张力小于稻叶的临界表面张力且药液中的表面活性剂浓度达到临界胶束浓度，才能在靶标稻叶上润湿展布；绝大多数农药药液在稻叶上的润湿性差。从剂型来看，常用的可湿性粉剂、水分散粒剂、可溶性粉剂和水剂等在稻叶上的润湿性差，乳油的润湿性相对较好。故绝大多数药剂在稻田喷雾时，需要添加喷雾助剂。以表面张力降低的效率、初始接触角以及微量称重法测定的最大稳定持留量为依据从有机硅、烷基酚聚氧乙烯醚和氮酮3大类10种助剂中筛选出适宜稻田喷雾使用的5种助剂，其中以Silwet408 125.0 mg•L-1的添加浓度下药液的粘附性和润湿性能好、持留量高且对稻叶安全。在此基础上，于2012年和2013年在苏州望亭项路生态农场进行试点示范，利用“粘着展布效果比对卡”来判断是否添加助剂以及合理添加助剂量，在确保防效的前提下，减少农药用量20%~30%，每年每亩稻田节省药费43.42~60.00元，具有一定的经济效益和生态效益。本项目参加会议3次，大会报告1次；发表文章5篇，其中2篇会议论文；申请专利2项，获得授权专利3项，其中1项专利签订转化协议；获得江苏省农科院院科技进步二等奖1项。