一種基于Photoshop的表面活性劑潤(rùn)濕性測(cè)定方法

伍智華，李洪浩，王秀瓊，彭山英

(1.四川國(guó)光農(nóng)化股份有限公司，四川 簡(jiǎn)陽(yáng) 641400；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，四川 成都610066)

一種基于Photoshop的表面活性劑潤(rùn)濕性測(cè)定方法

伍智華1，李洪浩2，王秀瓊1，彭山英1

(1.四川國(guó)光農(nóng)化股份有限公司，四川 簡(jiǎn)陽(yáng) 641400；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，四川 成都610066)

利用Photoshop軟件獲得表面活性劑在葉片上的潤(rùn)濕面積，以潤(rùn)濕面積比較表面活性劑的潤(rùn)濕性能。利用固定相機(jī)，拍下表面活性劑液滴在葉片上的擴(kuò)展區(qū)域，用Photoshop軟件摳出液滴擴(kuò)展面積，并獲取準(zhǔn)確的像素，以該像素值除以水的像素值獲得相對(duì)擴(kuò)展比例。通過(guò)兩次試驗(yàn)，分別在芋葉和芭蕉葉上對(duì)SILWET408和BQ-100進(jìn)行潤(rùn)濕性比較，結(jié)果SILWET408潤(rùn)濕性均優(yōu)于BQ-100。該方法能直觀地反應(yīng)表面活性劑的潤(rùn)濕擴(kuò)展性能，為農(nóng)藥制劑開(kāi)發(fā)研究和田間應(yīng)用提供更加直接的參考數(shù)據(jù)。

Photoshop；潤(rùn)濕性；SILWET408；BQ-100

表面活性劑的潤(rùn)濕性其測(cè)量方法很多，其中最重要的一個(gè)方法是采用表面張力儀來(lái)測(cè)定表面張力值，以表面張力值來(lái)表示其潤(rùn)濕性能。但表面張力值只是針對(duì)表面活性劑本身的一個(gè)值，而對(duì)于不同的作物，其潤(rùn)濕性的表現(xiàn)不同，具體使用量也存在差異。另一種方法是測(cè)試液滴的潤(rùn)濕角，潤(rùn)濕角越小，說(shuō)明潤(rùn)濕性越好，但這種方法需要專業(yè)設(shè)備，價(jià)格也比較高。國(guó)標(biāo)對(duì)潤(rùn)濕性的測(cè)量有相關(guān)推薦標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 11983-2008)，其主要方法是采用浸沒(méi)法，將棉布圓片浸沒(méi)于被測(cè)表面活性劑溶液，或已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)潤(rùn)濕劑溶液中，記錄潤(rùn)濕時(shí)間，對(duì)相應(yīng)的濃度繪制潤(rùn)濕時(shí)間曲線，可評(píng)價(jià)表面活性劑的潤(rùn)濕力。該方法需要標(biāo)準(zhǔn)的帆布、浸沒(méi)夾，實(shí)際操作很難把握，誤差也很大。同時(shí)該方法也僅僅表示表面活性劑對(duì)帆布的潤(rùn)濕能力。

基于Photoshop在農(nóng)業(yè)科學(xué)上的研究也較多，主要用于葉片面積測(cè)量。其測(cè)量方法是先將葉片掃描成圖片，在Photoshop中用“套索”或“魔棒”工具選擇需要計(jì)算面積的區(qū)域，在“直方圖”窗口中查看選擇區(qū)域的像素值，將像素值按實(shí)際比例換算成面積[1-5]。在Photoshop CS5版本中，Photoshop提供相關(guān)面積分析功能，在“分析”菜單中，設(shè)定測(cè)量比例，然后點(diǎn)“記錄測(cè)量”，系統(tǒng)可以自動(dòng)計(jì)算出面積、周長(zhǎng)等數(shù)據(jù)，還可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出[6]。這些數(shù)字化技術(shù)都可以為農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的研究提供便利性。

1 材料與方法

1.1 材料

新鮮芋葉和芭蕉葉；邁圖有機(jī)硅潤(rùn)濕劑SILWET408(南京捷潤(rùn)科技有限公司提供)；鋪展有機(jī)硅BQ-100(廣州佰謙化工有限公司)將SILWET408和BQ-100分別稀釋1000倍配成母液，再用母液分別配制成2500倍液、5000倍液、10000倍液、15000倍液稀釋液保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 測(cè)量?jī)x器及軟件

1.2.1 儀器 Sony TX-10數(shù)碼相機(jī)(帶固定三腳架)、電腦、電子天平。

1.2.2 工具 20μL微量進(jìn)樣器(液相色譜儀用)、剪刀、燒杯、玻璃棒。

1.2.3 軟件 Adobe Photoshop CS5、Microsoft Office。

1.3 拍攝測(cè)量

將數(shù)碼相機(jī)固定在三腳架上，鏡頭垂直向下，三腳架下放一平面，平面離相機(jī)鏡頭垂直距離約10～20cm；在數(shù)碼相機(jī)液晶屏中心位置標(biāo)記一點(diǎn)，測(cè)試時(shí)將液滴中心位置與該點(diǎn)對(duì)齊；設(shè)置好數(shù)碼相機(jī)拍攝參數(shù)，盡量使用最高像素，使用微距模式拍攝；將表面活性劑配制成不同濃度的液體備用；用剪刀剪一小塊新鮮干凈的葉片，放置在平面上展平，用微量進(jìn)樣器吸取10μL表面活性劑試樣，注射在葉片上，1min后拍照；將照片導(dǎo)入電腦，用photoshop進(jìn)行摳圖處理，主要方法是先采用“套索”或“魔棒”工具將液滴區(qū)域選擇，復(fù)制和粘貼后，在圖層窗口中可以看見(jiàn)軟件自動(dòng)新建了一個(gè)圖層，而該圖層即為摳出來(lái)的液滴；在菜單欄“窗口”中點(diǎn)擊“直方圖”，在打開(kāi)窗口的右上角點(diǎn)擊菜單圖標(biāo)，選擇“擴(kuò)展視圖”，直方圖會(huì)加載詳細(xì)信息(見(jiàn)圖1)，其中“源”項(xiàng)選擇“選中的圖層”，“像素”數(shù)值即為我們需要的值。

圖1 直方圖詳細(xì)信息

1.4 樣品測(cè)試

按照1.3的測(cè)量步驟分別在芋葉和芭蕉葉上進(jìn)行測(cè)試，比較兩種潤(rùn)濕劑的潤(rùn)濕鋪展性能。

1.5 數(shù)據(jù)處理

1個(gè)濃度重復(fù)測(cè)3次，計(jì)算3次平均值。

相對(duì)擴(kuò)展比例=處理像素/清水對(duì)照像素

2 結(jié)果與分析

2.1 SILWET 408和BQ-100在芋葉片上的潤(rùn)濕性比較

從表1可以看出，兩種表面活性劑隨著稀釋倍數(shù)的增加，相對(duì)擴(kuò)展比例在逐漸減小。BQ-100稀釋倍數(shù)在2500～15000倍時(shí)，相對(duì)擴(kuò)展比例在1.78～32.51；SILWET408稀釋倍數(shù)在2500～15000倍時(shí)，

表1 SILWET 408和BQ-100在芋葉片上的潤(rùn)濕性數(shù)據(jù)

相對(duì)擴(kuò)展比例在2.13～42.43。在相同稀釋倍數(shù)下，SILWET408相對(duì)擴(kuò)展比例值均大于BQ-100，說(shuō)明在芋葉上SILWET408比BQ-100更加優(yōu)秀。而B(niǎo)Q-100在5000倍時(shí)相對(duì)擴(kuò)展比例僅4.02，說(shuō)明BQ-100想有更好的效果需要稀釋倍數(shù)低于5000倍。

圖2 芋葉試驗(yàn)比較

2.2 SILWET 408和BQ-100在芭蕉葉片上的潤(rùn)濕性比較

在芭蕉葉上，表2試驗(yàn)結(jié)果與表1類似，BQ-100稀釋倍數(shù)在2500～15000倍時(shí)，相對(duì)擴(kuò)展比例在1.90～25.86；SILWET408稀釋倍數(shù)在2500～15000倍時(shí)，相對(duì)擴(kuò)展比例在3.37～47.71。同樣稀釋倍數(shù)下，SILWET408比BQ-100相對(duì)擴(kuò)展比例值更大，在2500倍時(shí)，SILWET408的相對(duì)擴(kuò)展比例值幾乎是BQ-100的2倍。同樣說(shuō)明在芭蕉葉上SILWET408比BQ-100更優(yōu)秀。

表2 SILWET 408和BQ-100在芭蕉葉片上的潤(rùn)濕性數(shù)據(jù)

3 結(jié)論

從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，SILWET408的潤(rùn)濕擴(kuò)展性能比BQ-100更好。表面活性劑在不同的葉片上潤(rùn)濕性表現(xiàn)不一樣，SILWET 408明顯對(duì)芭蕉葉潤(rùn)濕性更好，擴(kuò)展區(qū)域更大，對(duì)芋葉潤(rùn)濕性相對(duì)差一些；而B(niǎo)Q-100在5000倍及以上對(duì)芋葉潤(rùn)濕性非常差，達(dá)到2500倍后潤(rùn)濕性急劇增加， 而對(duì)芭蕉葉隨稀釋倍數(shù)減少，潤(rùn)濕性逐漸增加。兩種表面活性劑田間桶混使用時(shí)，想要獲得好的潤(rùn)濕性能，稀釋倍數(shù)應(yīng)該在10000倍以下。

圖3 芭蕉葉試驗(yàn)比較

本方法的誤差主要有以下方面：一是摳圖區(qū)域?qū)儆谌藶閯澏?，不存在絕對(duì)準(zhǔn)確，但采用高分辨率(或高像素)的相機(jī)可以減小誤差，因?yàn)榉直媛蚀?，圖片可以放大進(jìn)行摳圖，同時(shí)獲取的像素值更大，更準(zhǔn)確；二是拍攝的材料(葉片)影響液滴擴(kuò)展，即使同一張葉片，不同區(qū)域的葉片狀態(tài)也不一樣，因此擴(kuò)散面積也不一樣；三是相機(jī)固定高度和液滴位置也影響拍攝面積，因此相機(jī)必須固定統(tǒng)一的高度，拍攝液滴最好在圖像正中，并且以清水作為對(duì)照來(lái)表示相對(duì)擴(kuò)展比例。某些潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕性非常好，隨時(shí)間推移面積不停在擴(kuò)大，而擴(kuò)大到一定程度后會(huì)由于風(fēng)干而面積減少，造成試驗(yàn)誤差，因此需要限定擴(kuò)散時(shí)間，以上試驗(yàn)僅限定1min，實(shí)際田間應(yīng)用擴(kuò)散面積可能遠(yuǎn)大于1min擴(kuò)散的面積。

[1] 陳圣林,吳志華,馬生健. 基于數(shù)字圖像處理的桉樹(shù)葉面積分析[J]. 桉樹(shù)科技,2006,01:6-10.

[2] 陳偉祥,黃佳佳. 兩種植物葉面積測(cè)定方法的比較研究[J]. 吉林農(nóng)業(yè),2010,10:50-51.

[3] 白由路,楊俐蘋(píng). 基于圖像處理的植物葉面積測(cè)定方法[J]. 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息,2004,01:36-38.

[4] 崔華威,楊艷麗,黎敬濤,等. 一種基于Photoshop的葉片相對(duì)病斑面積快速測(cè)定方法[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,22:10760-10762,10805.

[5] 張仁祖,徐為根,黃文杰. 一種新的基于圖像處理的作物葉面積測(cè)量方法[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2008,04:117-119.

[6] 于守超,張秀省,冀蘆莎. 基于Photoshop CS5的植物葉面積測(cè)定方法[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,15:3340-3342.