霧滴大小和覆蓋密度與農(nóng)藥防治效果的關(guān)系

袁會(huì)珠, 王國(guó)賓

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,農(nóng)業(yè)部農(nóng)作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193)

霧滴大小和覆蓋密度與農(nóng)藥防治效果的關(guān)系

袁會(huì)珠*, 王國(guó)賓

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,農(nóng)業(yè)部農(nóng)作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100193)

農(nóng)藥的霧滴粒徑大小、覆蓋密度、藥液配制濃度對(duì)殺蟲劑、殺菌劑和除草劑等的藥效均有顯著影響。根據(jù)農(nóng)藥?kù)F滴粒徑大小,可以將霧滴分為極細(xì)霧、細(xì)霧、中等霧、粗霧等。一定范圍內(nèi),對(duì)于觸殺作用的農(nóng)藥,采用細(xì)小霧滴噴霧對(duì)農(nóng)作物病蟲草害能取得更好的防治效果。霧滴粒徑與農(nóng)藥藥效之間存在生物最佳粒徑的關(guān)系,農(nóng)藥噴霧技術(shù)理論研究認(rèn)為,防治飛行的害蟲適合使用10～50μm的細(xì)小殺蟲劑霧滴,防治作物葉面爬行類害蟲幼蟲則適合采用30～150μm的殺蟲劑霧滴,噴灑殺菌劑防治植物病害時(shí)適合采用30～150μm的霧滴,而噴灑除草劑時(shí),則適合采用100～300μm的較粗大霧滴。在農(nóng)藥噴霧中,一定的霧滴覆蓋密度就可以達(dá)到理想的防治效果,并不需要采用大容量淋洗式的噴霧方式,這是因?yàn)槊總€(gè)農(nóng)藥?kù)F滴類似“炸彈”,都有其“殺傷范圍”,稱之為霧滴殺傷面積/殺傷半徑(biocide area/biocide radius),且殺傷面積/殺傷半徑與霧滴致死中密度(LN50)有關(guān)。本文論述了霧滴粒徑大小、覆蓋密度與殺蟲劑、殺菌劑和除草劑藥效之間的關(guān)系,進(jìn)而分析農(nóng)藥?kù)F滴致死中密度以及霧滴殺傷面積/殺傷半徑,以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、精準(zhǔn)化施藥提供參考。

生物最佳粒徑; 覆蓋密度; 霧滴殺傷半徑; 致死中密度; 防治效果

農(nóng)藥的使用是防治病蟲草害的重要手段。然而,農(nóng)藥噴霧作業(yè)雖有效卻效率低下。我國(guó)每年有數(shù)以億噸的藥液噴灑到農(nóng)田,在提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的同時(shí),也讓環(huán)境承受著巨大的壓力。如何合理有效地使用農(nóng)藥,使有限的農(nóng)藥發(fā)揮更大的作用,同時(shí)減少農(nóng)藥浪費(fèi)及環(huán)境污染是我們密切關(guān)注的問題。2015年,國(guó)家提出了農(nóng)藥減施的目標(biāo),該目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),必然以提高農(nóng)藥利用效率為前提,這就需要我們分析一下目前農(nóng)藥使用環(huán)節(jié)存在的問題。

農(nóng)藥?kù)F滴經(jīng)過植保機(jī)械噴施,沉積到作物靶標(biāo)上,通過與作物以及病蟲害相互作用而起到防治效果。農(nóng)藥使用的最佳效率是將正好足夠的農(nóng)藥劑量輸送到靶標(biāo)上以獲得預(yù)期的生物效果[1]。而農(nóng)藥?kù)F滴在噴施后如何達(dá)到最佳的防治效果一直是人們關(guān)注的問題。

農(nóng)藥?kù)F滴的沉積結(jié)構(gòu)以及對(duì)病蟲害的防治效果受到農(nóng)藥?kù)F滴粒徑、霧滴密度以及藥劑濃度綜合因素的影響[2]。

在農(nóng)藥使用中,液滴經(jīng)過噴霧器械霧化部件的作用而分散。然而從噴頭噴出的農(nóng)藥?kù)F滴并非均勻一致,而是有大有小,呈一定的分布,霧滴直徑通常稱為霧滴粒徑,用μm作為單位[3]。霧滴粒徑是衡量藥液霧化程度和比較各類噴頭霧化質(zhì)量的重要指標(biāo)。

對(duì)于某種特定的生物體或生物體上某一特定部位,只有一定細(xì)度的霧滴才能被捕獲并產(chǎn)生有效的致毒作用。20世紀(jì)70年代中期由Himel和Uk[4]提出了生物最佳粒徑理論(簡(jiǎn)稱BODS理論),即最易被生物體捕獲并能取得最佳防治效果的農(nóng)藥?kù)F滴直徑或尺度稱為生物最佳粒徑。殺蟲劑、殺菌劑、除草劑的最佳生物粒徑范圍不同。對(duì)于飛行昆蟲而言,生物最佳粒徑為10～50μm,對(duì)作物葉面爬行類害蟲幼蟲,生物最佳粒徑為30～150μm,對(duì)植物病害和雜草生物最佳粒徑分別為30～150μm和100～300μm。

霧滴直徑常用的表示方法有：體積中值中徑(volume median diameter,VMD)、數(shù)量中值中徑(number median diameter,NMD)。其中,在一次噴霧中,將全部霧滴的體積從小到大順序累加,當(dāng)累加值等于全部霧滴體積的50%時(shí),所對(duì)應(yīng)的霧滴直徑為體積中值直徑,簡(jiǎn)稱體積中徑;將全部霧滴從小到大順序累加,當(dāng)累加的霧滴數(shù)目為霧滴總數(shù)的50%時(shí),所對(duì)應(yīng)的霧滴直徑為數(shù)量中值直徑,簡(jiǎn)稱數(shù)量中徑。聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)對(duì)于霧滴細(xì)度進(jìn)行了劃分,參見圖1。

圖1 累積體積與霧滴直徑曲線圖Fig.1 Plot of the cumulative volume and the diameter of droplets

霧滴覆蓋密度和霧滴大小、施藥液量有著密切的關(guān)系。在施藥量一定的情況下,霧滴數(shù)目與霧滴直徑呈立方關(guān)系。霧滴粒徑減小一半,霧滴數(shù)目則增加8倍。田間施藥時(shí),霧滴密度不宜過大,過大容易造成流失,也不宜過小,過小由于漂移以及不易沉積等問題而不能達(dá)到良好的防治效果。

為實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的減量化目標(biāo),本文從霧滴密度、施藥液量、霧滴粒徑大小等角度,分析殺蟲劑、殺菌劑、除草劑的最佳霧滴密度以及霧滴粒徑情況,同時(shí)為單個(gè)霧滴殺傷半徑理論做出解釋。

1 霧滴大小和覆蓋密度與殺蟲劑藥效的關(guān)系

殺蟲劑施用以后,必須進(jìn)入昆蟲體內(nèi)到達(dá)作用部位才能發(fā)揮毒效。害蟲主要通過口器取食為害農(nóng)作物,其口器類型主要分為咀嚼式口器和刺吸式口器。其中棉鈴蟲、小菜蛾、黏蟲等鱗翅目害蟲以及蝗蟲均為典型的咀嚼式口器害蟲,蚜蟲、葉蟬、飛虱等均屬于刺吸式口器害蟲。

1.1 刺吸式口器害蟲

對(duì)于刺吸式口器害蟲,2012年高圓圓等研究了小型無人機(jī)攜帶不同噴頭,低空噴灑藥劑進(jìn)行小麥吸漿蟲防治。試驗(yàn)結(jié)果表明,小型無人機(jī)采用離心式轉(zhuǎn)盤噴頭進(jìn)行2.5%聯(lián)苯菊酯超低容量液劑1.5 L/hm2兌水6.0 L/hm2噴霧,在小麥上部的霧滴覆蓋密度為7.1～20.3個(gè)/cm2,中部(倒三葉)的霧滴覆蓋密度為4.3～7.7個(gè)/cm2,下部(倒二葉)的霧滴覆蓋密度為0.8～6.3個(gè)/cm2,其對(duì)小麥吸漿蟲的防治效果達(dá)到81.6%[5]。

田間試驗(yàn)采用機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)噴施氧樂果,當(dāng)藥液濃度為4.0 g/L,霧滴中徑為173μm時(shí),小麥蚜蟲死亡率幾率值對(duì)霧滴密度對(duì)數(shù)值的回歸直線為y= 1.067 x+3.982,LN50(致死50%時(shí)的霧滴密度)和LN90(致死90%時(shí)的霧滴密度)分別為9.0個(gè)/cm2和142.5個(gè)/cm2[6]。室內(nèi)低量噴霧試驗(yàn),霧滴體積中徑為85μm,氧樂果藥劑濃度1.0、1.5、2.0、3.0 g/L條件下,小麥蚜蟲致死90%時(shí)霧滴覆蓋密度LN90分別為336.1、237.6、208.8、115.3個(gè)/cm2[6]。采用機(jī)動(dòng)噴霧器常量噴施70%吡蟲啉水分散粒劑,施藥量為150 L/hm2,有效成分為0.3 g/L,霧滴密度在54、133、280個(gè)/cm2條件下,施藥7 d后對(duì)麥蚜的防效分別為83.3%、88.7%、93.7%,而采用低量噴霧,施藥液量為75 L/hm2,有效成分為0.6 g/L時(shí),霧滴密度在75、142、291個(gè)/cm2條件下,7 d后對(duì)麥蚜防效分別為88.1%、94.5%、96.5%[7]。室內(nèi)采用行走式噴霧塔模擬水稻田噴施48%毒死蜱乳油防治褐飛虱,當(dāng)?shù)讓屿F滴密度分別在10.4～49.0個(gè)/cm2和12.3～55.4個(gè)/cm2范圍內(nèi),且48%毒死蜱乳油有效劑量分別在41.2～82.4 mg/m2和72.1～82.4 mg/m2區(qū)間內(nèi)對(duì)褐飛虱的防治效果均高于80%[8]。試驗(yàn)結(jié)果表明,在噴施相對(duì)少量的農(nóng)藥?kù)F滴時(shí),對(duì)害蟲的防效就能達(dá)到80%以上,而增加霧滴數(shù)量?jī)H僅提高了較少的防治效果,更多的是導(dǎo)致藥液的流失和浪費(fèi)。

根據(jù)殺蟲劑是否可被植物吸收傳導(dǎo),可分為觸殺性殺蟲劑和內(nèi)吸性殺蟲劑。而由于作用方式的不同,觸殺劑與內(nèi)吸劑對(duì)霧滴密度的要求也明顯不同。在使用不同濃度的噠螨靈藥液噴霧的研究中發(fā)現(xiàn),高濃度藥液,在低霧滴密度時(shí),棉蚜的校正死亡率很低,說明在使用觸殺劑噴霧時(shí),即使高濃度的藥劑也需要一定的霧滴密度;而對(duì)于啶蟲脒的研究表明,對(duì)于內(nèi)吸性藥劑,高濃度低霧滴密度的情況下,仍能達(dá)到較高的防治效果[9]。

1.2 咀嚼式口器害蟲

對(duì)于咀嚼式口器害蟲,Bryant等[10]研究蘇云金芽胞桿菌霧滴粒徑以及霧滴密度對(duì)舞毒蛾幼蟲防效的影響,試驗(yàn)結(jié)果表明,相對(duì)于噴施體積中徑≥150μm的霧滴,噴施更低劑量的50～150μm的霧滴,對(duì)舞毒蛾造成相同的殺傷效果;同時(shí)試驗(yàn)表明,致死劑量與霧滴粒徑之間具有線性回歸關(guān)系[10]：

從上述公式中可以發(fā)現(xiàn),隨著霧滴中徑的減小,LD50也會(huì)隨之減小,即小霧滴更有利于對(duì)舞毒蛾的防治。不同霧滴粒徑條件下,劑量對(duì)數(shù)與死亡率對(duì)數(shù)之間的試驗(yàn)結(jié)果參見圖2。

Maczuga等[11]進(jìn)一步試驗(yàn)研究表明,對(duì)于舞毒蛾2、3齡幼蟲,霧滴粒徑為100μm,霧滴密度為5個(gè)/cm2和10個(gè)/cm2時(shí),死亡率大于90%,而對(duì)于4齡幼蟲,霧滴粒徑為200μm和300μm時(shí),防治效果較100μm更為顯著,當(dāng)霧滴密度為1個(gè)/cm2,霧滴粒徑為100μm時(shí),對(duì)于控制3、4齡幼蟲是無效的。此結(jié)果表明最佳霧滴粒徑不僅隨病蟲害種類而變化,也會(huì)因病蟲害的不同時(shí)期而異。

圖2 蘇云金芽胞桿菌對(duì)2齡舞毒蛾致死劑量與霧滴粒徑之間的關(guān)系[10]Fig.2 Relationships between Bacillus thuringiensis doses and mortality of second-instar gypsy moths at three different size classes

國(guó)內(nèi)針對(duì)無人機(jī)噴施農(nóng)藥防治玉米螟做了詳細(xì)的研究,在夏玉米生長(zhǎng)中后期噴施10%毒死蜱超低量液劑防治玉米螟試驗(yàn)中,施藥液量為6.3 L/hm2,當(dāng)霧滴在雌穗上的霧滴密度達(dá)到15.6個(gè)/cm2時(shí),防治效果達(dá)到了80.7%[11];噴施3%苯氧威乳油,施藥液量為12 L/hm2,霧滴在雌穗上的覆蓋密度為(20.4± 3.0)個(gè)/cm2,防治效果為79.6%±3.1%[12]。室內(nèi)通過自走式噴霧塔模擬噴施氯蟲苯甲酰胺防治稻縱卷葉螟,當(dāng)制劑含量為2.0 mg/m2,體積中徑為200μm,霧滴密度增加到82.0個(gè)/cm2時(shí),防治效果與氯蟲苯甲酰胺劑量4.0 mg/m2的效果相當(dāng),說明增加霧滴密度是減少藥劑用量的有效途徑[13]。Cadogan的研究也支持上述觀點(diǎn),航空噴施蟲酰肼防治云杉卷葉蛾的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),盡管噴施高劑量70 g/hm2可以減少卷葉蛾的數(shù)量以及保護(hù)寄主樹木,并且顯著好于50 g/hm2,但是后者的防治效果基本能滿足田間的要求,起到良好的控制作用,而較少的施藥量可以減少環(huán)境負(fù)擔(dān)[14]。曹源等的試驗(yàn)指出,當(dāng)甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽藥液質(zhì)量濃度從80 mg/L提高至640 mg/L時(shí),其LN50值從148個(gè)/cm2下降至3個(gè)/cm2;霧滴密度從23個(gè)/cm2提高至131個(gè)/cm2時(shí),其LC50(致死中濃度)值則從1.66×102mg/L下降至78.9 mg/L[15]。試驗(yàn)結(jié)果也說明了提高霧滴密度是減少施藥量的有效途徑。

1.3 害螨

Munthali室內(nèi)試驗(yàn)表明,即使在實(shí)驗(yàn)室條件下,噴施霧滴密度為200個(gè)/cm2,也僅有＜10%的靶標(biāo)被霧滴所擊中,但是螨蟲蟲卵的死亡率卻隨著霧滴密度的增加而呈明顯增加趨勢(shì)[16],參見圖3。

圖3 噴施粒徑53μm的三氯殺螨醇藥液(1 g/L)對(duì)二斑葉螨蟲卵的防治效果[16]Fig.3 Bioassay of Tetranychus urticae eggs sprayed with 53μm droplets of dicofol solution(1 g/L)

英國(guó)科學(xué)家Munthali詳細(xì)研究了噴施不同粒徑(18～146μm)以及不同濃度(0.5～40 g/L)的三氯殺螨醇霧滴對(duì)防治二斑葉螨蟲卵的影響。研究發(fā)現(xiàn)霧滴粒徑D與產(chǎn)生50%死亡率的霧滴間距(LS50)具有正曲線相關(guān)關(guān)系：

b值在0.65～1.44范圍內(nèi),并與濃度具有U型關(guān)系[17]。羅德島大學(xué)的Alm采用噴施聯(lián)苯菊酯防治二斑葉螨,進(jìn)一步指出,蟲卵在霧滴粒徑為120μm、霧滴密度為41個(gè)/cm2與霧滴粒徑為200μm、霧滴密度為18個(gè)/cm2時(shí)的死亡率都為80%。而120μm 41個(gè)/cm2的施藥量為3.7 L/hm2,200μm 18個(gè)/cm2的施藥量則需要7.5 L/hm2[18]。

袁會(huì)珠等對(duì)農(nóng)藥?kù)F滴在吊飛昆蟲上不同部位的沉積分布研究表明,農(nóng)藥?kù)F滴在吊飛昆蟲上的沉積量一半在翅上,同時(shí)霧滴粒徑對(duì)沉積量有較大影響,吹霧法噴霧(43μm)藥劑在黏蟲上的沉積量是常規(guī)噴霧法(181μm)的1.49倍[19]。

盡管眾多研究表明,在一定施藥液量的情況下,小霧滴相比于大霧滴具有更好的防治效果,但這僅僅是在一定霧滴粒徑范圍之內(nèi)的結(jié)果。Masaaki Sugiura指出霧滴過大過小都不利于對(duì)飛行昆蟲的防治,只有當(dāng)霧滴粒徑與霧滴數(shù)達(dá)到一定的最優(yōu)組合才會(huì)產(chǎn)生最好的防治效果。過小霧滴會(huì)受到昆蟲表面的空氣氣流影響而改變運(yùn)動(dòng)軌跡,以及受到昆蟲表面剛毛影響而不能有效地沉積到昆蟲體表,進(jìn)而影響防治效果。文中指出,粒徑為33.4μm的霧滴在蒼蠅體表的黏附率為72.1%,而粒徑為14.4μm的霧滴黏附率僅為35%[20]。

Matthews曾指出白粉虱主要生活在葉片的反面,而田間往往從上部噴霧,霧滴不能達(dá)到作用靶標(biāo)上,防治效果會(huì)比較差[21]。所以說,較好防治效果不僅僅與霧滴密度以及施藥液量相關(guān),還受到操作者操作方式、藥劑抗性、環(huán)境條件等多種因素的影響。

綜上試驗(yàn)結(jié)果表明：小霧滴相對(duì)更容易在昆蟲體表附著,噴施小霧滴會(huì)增加霧滴在靶標(biāo)上的沉積量;而對(duì)于觸殺性藥劑,在一定施藥液量的情況下,減小霧滴粒徑,增加霧滴密度,是提高防治效果、減少施藥液量的有效途徑。同時(shí)在噴施過程中,防治效果與霧滴密度具有正相關(guān)性,但霧滴密度不宜過大,過大的霧滴密度容易導(dǎo)致藥液流失,污染環(huán)境且不能顯著提高防治效果。對(duì)于內(nèi)吸性藥劑,由于農(nóng)藥?kù)F滴可被作物吸收,所以較高的藥劑濃度、較低的霧滴密度仍能夠起到較好的防治效果。

2 霧滴大小和覆蓋密度與殺菌劑藥效的關(guān)系

2.1 保護(hù)作用殺菌劑

與治療性殺菌劑不同,保護(hù)性殺菌劑噴霧時(shí),必須在病原菌侵入之前使用才有效,而霧滴僅僅沉積到植物表面,不能被植物所吸收[22]。

Washington[23]評(píng)估兩種保護(hù)性殺菌劑,百菌清和代森錳鋅不同霧滴粒徑以及不同霧滴密度情況下對(duì)香蕉黑條葉斑病菌的防治情況。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)霧滴中徑為250μm時(shí),兩種藥劑的霧滴密度為30個(gè)/cm2,香蕉黑條葉斑病菌的萌發(fā)率均小于1%,起到非常好的防治效果。不同霧滴密度情況下,百菌清和代森錳鋅對(duì)香蕉黑條葉斑病的防治效果,參見圖4。

2.2 內(nèi)吸性殺菌劑

由于內(nèi)吸性殺菌劑與保護(hù)性殺菌劑作用差別很大,所以對(duì)霧滴密度以及沉積情況的要求也具有較大的差別。捷克共和國(guó)科學(xué)家Prokop等[24]研究了保護(hù)性殺菌劑與內(nèi)吸性殺菌劑對(duì)馬鈴薯晚疫病的影響。當(dāng)噴霧霧滴中徑從183μm變化到939μm時(shí),對(duì)于內(nèi)吸性殺菌劑而言,差別不明顯,然而對(duì)于保護(hù)性殺菌劑而言,防治效果隨著霧滴譜的減小而增加;添加助劑(松脂二烯,96%)以后,保護(hù)性殺菌劑的防治效果隨著霧滴譜的變化不再顯著。Grinstein等對(duì)玫瑰上灰霉病使用具有內(nèi)吸作用的嘧霉胺以及無內(nèi)吸作用的咪鮮胺進(jìn)行試驗(yàn),試驗(yàn)表明,嘧霉胺霧滴粒徑(80～1 000μm)以及覆蓋率對(duì)防治病蟲害沒有影響,而咪鮮胺的防效則隨著霧滴密度的增加而增加[25]。

圖4 百菌清和代森錳鋅霧滴密度與香蕉黑條葉斑病菌子囊孢子萌發(fā)率之間的關(guān)系[23]Fig.4 Relationships between the spray droplet deposit density of mancozeb and chlorothalonil and Mycosphaerella fijiensis ascospore germination on banana leaves

國(guó)內(nèi)對(duì)殺菌劑霧滴密度與防效關(guān)系的研究較少。楊帥等研究八旋翼無人機(jī)噴施6%戊唑醇超低容量液劑防治小麥白粉病,結(jié)果表示在小麥上、中、下部的霧滴密度分別是24.9、11.2、7.6個(gè)/cm2時(shí),對(duì)小麥白粉病的防治效果達(dá)到了70.9%[26]。

王金鳳研究10%環(huán)丙唑醇懸浮劑、3%三唑酮可濕性粉劑相同藥液濃度不同霧滴密度對(duì)小麥白粉菌初生芽管形成、附著胞畸形率、吸器原體形成、長(zhǎng)度及菌落發(fā)育等的影響,試驗(yàn)結(jié)果表明,環(huán)丙唑醇、三唑酮對(duì)附著胞畸形率增加、吸器原體形成、指狀吸器的抑制都有明顯作用,且隨著霧滴密度的增加,抑制作用增強(qiáng)[27]。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于殺菌劑的最佳霧滴密度以及霧滴粒徑的試驗(yàn)相對(duì)較少,但從已知的試驗(yàn)結(jié)果可知,單個(gè)殺菌劑霧滴也具有控制一定范圍內(nèi)真菌生長(zhǎng)的能力,即具有一定的殺傷半徑或者殺傷面積。具有內(nèi)吸作用和非內(nèi)吸作用的殺菌劑其對(duì)霧滴密度的要求不同,內(nèi)吸性殺菌劑由于其本身具有的內(nèi)吸作用,霧滴粒徑與防治效果的關(guān)系不顯著,只要達(dá)到一定的施藥量就能起到較好的防治效果;而對(duì)于非內(nèi)吸性殺菌劑,則需要達(dá)到一定的霧滴密度,才會(huì)產(chǎn)生較好的防效,并且防治效果與霧滴密度具有正相關(guān)關(guān)系,同時(shí)防治效果與霧滴譜的關(guān)系密切,在一定霧滴譜范圍內(nèi),防治效果隨霧滴譜的減小而增加。

3 霧滴大小和覆蓋密度與除草劑藥效的關(guān)系

浙江大學(xué)的朱金文等研究用體積中徑為149.5～233.7μm的霧滴噴霧,草甘膦在空心蓮子草葉片上的沉積量在體積中徑為157.3μm時(shí)最多,田間噴霧時(shí)宜采用小霧滴和低施藥液量噴霧,可提高沉積量[28]。

Merritt 1982年研究中發(fā)現(xiàn)2甲4氯、百草枯在給定劑量情況下,不同的濃度對(duì)其防效影響不大,但草甘膦的防效卻隨著濃度的增加而增加。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)3種除草劑的活性受到施藥位置的影響要遠(yuǎn)大于霧滴粒徑影響,霧滴在200～400μm之間對(duì)防效影響不顯著[29]。

Douglas探究了百草枯以及敵草快不同霧滴粒徑對(duì)除草效果的影響,發(fā)現(xiàn)除草劑的霧滴粒徑在250μm以上時(shí),除草效果隨著霧滴粒徑的增加而增加,最佳的霧滴粒徑為400～500μm,而當(dāng)霧滴粒徑大于1 000μm時(shí),防效則會(huì)明顯降低[30]。

Knoche[31]針對(duì)莖葉噴霧處理的除草劑,霧滴粒徑以及施藥量對(duì)最佳防效的影響做出了詳細(xì)介紹。文中指出在一定施藥液量的情況下,不論在何種霧滴粒徑范圍之內(nèi),防治效果都會(huì)隨著霧滴粒徑的降低而增加。但對(duì)于不同類型的除草劑(觸殺性與內(nèi)吸性除草劑),作用于不同類型的雜草靶標(biāo)(單子葉植物與雙子葉植物),以及潤(rùn)濕性不同的植物葉片,防治效果隨霧滴粒徑降低的表現(xiàn)又都不同。相對(duì)于霧滴密度,施藥液量與防效之間的關(guān)系相關(guān)性則比較差。在低施藥液量時(shí)(100 L/hm2)噴霧效果隨著噴霧量的降低而降低。然而,在高施藥液量(400 L/hm2)時(shí),這個(gè)趨勢(shì)恰好相反。例如對(duì)于草甘膦而言,施藥液量降低防效反而會(huì)增加,而對(duì)于其他的除草劑一般為防效隨施藥液量降低而降低[31],具體幾種除草劑在靶標(biāo)作物上最合適的霧滴粒徑參見表1。

除草劑由于其作用靶標(biāo)是與作物生理生化相似的雜草,所以在使用過程之中應(yīng)當(dāng)不僅僅考慮最佳的防治霧滴粒徑,尤其是在小地塊或是在航空噴施除草劑中,應(yīng)當(dāng)將霧滴漂移風(fēng)險(xiǎn)考慮在內(nèi)。除草劑在使用過程中的漂移受到霧滴譜、噴施高度、天氣情況(風(fēng)速以及氣流波動(dòng))等多種因素的影響[32]。而不同噴頭類型是影響霧滴譜的主要因素。馬來西亞Eng研究相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)噴霧,添加控制閥裝置可以有效地增加噴霧沉積以及雜草控制效果,同時(shí)可以減少施藥者的職業(yè)暴露[33]。

農(nóng)藥的噴施是一個(gè)系統(tǒng)工程,不僅要考慮到最佳的防治效果,還應(yīng)當(dāng)考慮噴霧漂移、施藥者安全、環(huán)境污染等各個(gè)方面,以求更好地發(fā)揮農(nóng)藥?kù)F滴的作用,使其精準(zhǔn)地噴施到作用靶標(biāo)上,起到最佳的防治效果。

4 霧滴的殺傷半徑與殺傷面積

田間防治病蟲害時(shí),常常以大容量、淋洗式噴霧為主,不僅造成了藥液的流失、環(huán)境污染,還大大降低了藥劑的作用效果。非常多的試驗(yàn)都已經(jīng)證明單個(gè)霧滴所產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)大于其本身的粒徑范圍[34],每個(gè)霧滴都有其控制范圍,或稱為殺傷面積/殺傷半徑,尤其是對(duì)于觸殺性藥劑。所以在一定面積內(nèi),只要霧滴數(shù)達(dá)到一定值時(shí),即可實(shí)現(xiàn)較好的防治效果。

1982年,Muntahli等提出用LN50來表示二斑葉螨卵致死50%時(shí)三氯殺螨醇霧滴的覆蓋密度[16],并用LN50計(jì)算出單個(gè)霧滴的作用范圍,即殺傷面積或是殺傷半徑(biocidal area)。

Washington在評(píng)估百菌清與代森錳鋅對(duì)香蕉黑條葉斑病菌的防治效果時(shí)指出,當(dāng)霧滴粒徑為250μm時(shí),百菌清霧滴在香蕉葉片上的抑菌區(qū)域/殺傷半徑為1.02 mm(見圖5),代森錳鋅的抑菌區(qū)域/殺傷半徑為1.29 mm[23]。

英國(guó)學(xué)者Hewitt和Meganasa[35]研究發(fā)現(xiàn),噴施2.4%擬除蟲菊酯超低容量液劑,當(dāng)霧滴體積中徑為55μm,數(shù)量中徑為25μm,霧滴密度達(dá)到9個(gè)/cm2時(shí),霧滴對(duì)莎草上黏蟲幼蟲的防效即可達(dá)到50%,即LN50為9;當(dāng)霧滴密度為28個(gè)/cm2時(shí),防效可達(dá)到95%。同時(shí),Hewitt等指出,單個(gè)霧滴所產(chǎn)生的作用遠(yuǎn)大于其本身霧滴粒徑,殺傷面積等于霧滴周圍至少50%的幼蟲死亡時(shí)的面積值,即一半的處理面積除以LN50值。可用以下公式表示：

同時(shí)殺傷面積數(shù)值本身也會(huì)隨著幼蟲的齡期、農(nóng)藥類別、沉積均勻性、霧滴粒徑的變化而改變[35]。

圖5 250μm百菌清霧滴的霧滴殺傷半徑示意圖[23]Fig.5 Sketch of the biocidal radius of 250μm chlorothalonil

5 結(jié)束語(yǔ)

環(huán)境問題越來越受到人們的重視,2015年農(nóng)業(yè)部啟動(dòng)了實(shí)施農(nóng)藥、化肥零增長(zhǎng)行動(dòng),合理使用農(nóng)藥噴霧技術(shù),將農(nóng)藥?kù)F滴更精準(zhǔn)地噴施到靶標(biāo)部位變得尤為重要。

眾多試驗(yàn)表明,農(nóng)藥在噴施過程中受到眾多因素的影響。霧滴粒徑、藥劑濃度、霧滴密度等綜合因素影響著霧滴對(duì)病蟲害的防治效果。

一般而言,在一定施藥量的情況下,小霧滴能夠顯著提高藥劑防治效果,同時(shí)噴施小霧滴,可以在相同霧滴密度的情況下,顯著減少施藥量,降低環(huán)境壓力,減少環(huán)境污染。眾多試驗(yàn)表明,當(dāng)單位面積內(nèi)達(dá)到一定的霧滴密度時(shí),即可產(chǎn)生較好的防治效果,即每個(gè)霧滴都有其殺傷半徑,單位面積一定量的霧滴數(shù)即可以產(chǎn)生良好的防治效果,而沒有必要采用大容量、淋洗式噴霧,這對(duì)環(huán)境以及資源都是巨大的浪費(fèi)。

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(責(zé)任編輯：田 喆)

專論與綜述

Reviews

Effects of droplet size and deposition density on field efficacy of pesticides

Yuan Huizhu, Wang Guobin

(Key Laboratory of Integrated Pest Management in Crops,Ministry of Agriculture,Institute of Plant Protection,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100193,China)

The size,number and concentration of droplets have an important influence on the field efficacy of pesticides,including insecticides,fungicides and herbicides.Depending on the diameter of droplets,we can divide droplets into four classes,including very fine,fine,medium and coarse.In a certain range,field efficacy increased with the decrease of droplet size.Too small or too large droplets were not efficacious,and the most efficacious diameter of the droplets was called biological optimum droplet size.By the research of the pesticide application technology,the diameter of 10-50μm of fine droplets had a good efficacy against flying insect pest.Foliage-applied pesticides had a good effect on the size of 30-150μm for the larvae of pests.When spraying fungicides to control plant disease,the optimum droplet diameter was reported to be 30-150μm,while the relative coarse droplets,with a diameter of 100-300μm,were more suitable for controlling weeds.In the pesticide application,there was no need to use a large amount of solution,as a certain number of droplets could achieve a good efficacy.Every droplet was similar to a“bomb”,which had its“explosion range”,called the biocide area/biocide radius.In this study,three aspects,including insecticides,fungicides and herbicides,were reviewed with the biological optimum droplet size and LN50,expecting to provide reference for agricultural production and accurate spraying.

biological optimum droplet size; deposition density; biocide area; LN50; field efficacy

S 481

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.06.002

2015-09-11

2015-09-20

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31371969);公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203025)

*通信作者 E-mail：hzhyuan@ippcaas.cn