田間藥液用量影響農(nóng)藥單位劑量防治效果的原因分析

顧中言，徐德進(jìn)，徐廣春

?

田間藥液用量影響農(nóng)藥單位劑量防治效果的原因分析

顧中言，徐德進(jìn)，徐廣春

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，南京 210014）

【目的】分析藥液用量與水稻植株持液量的關(guān)系，探索稻田藥液用量影響農(nóng)藥單位劑量防治效果的機(jī)制，為科學(xué)使用農(nóng)藥提供依據(jù)?！痉椒ā吭趪婌F狀態(tài)下計量水稻單位面積的持液量變化，明確液體在水稻葉片上的流失點和穩(wěn)定持液量。依照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5549-2010測定液體表面張力，利用表面活性溶液的表面張力隨表面活性劑濃度變化的規(guī)律，測定表面活性劑溶液的臨界膠束濃度；用Zisman的方法測定水稻葉片的臨界表面張力，分析影響水稻葉片持液量的關(guān)鍵因子。在噴霧塔內(nèi)模擬用氯蟲苯甲酰胺防治稻縱卷葉螟、用吡蚜酮和毒死蜱防治褐飛虱的試驗，分析藥液用量與霧滴密度的關(guān)系及農(nóng)藥單位劑量對防治效果的影響?！窘Y(jié)果】隨著噴液量的增加，水稻葉片的持液量經(jīng)歷增加、達(dá)到最大值后開始流失、隨之下降到穩(wěn)定值并不再隨噴液量而變化，與最大值比，穩(wěn)定值減少持液量約50%。供試水稻的臨界表面張力為29.90—31.22 mN·m-1，為低能表面，清水的表面張力為71.8 mN·m-1，大于水稻的臨界表面張力，限制了水稻葉片的持液量；助劑TX-10和Silwet-408可使液體的表面張力小于水稻臨界表面張力，增加水稻葉片的持液量，當(dāng)助劑達(dá)到臨界膠束濃度時，增加持液量的效果最好；噴液量影響霧滴密度，從而影響農(nóng)藥單位劑量的防治效果。霧滴體積中徑為200 μm時，藥液量150 L·hm-2的霧滴少于10滴/cm2，20、25和30 g 3個有效劑量的氯蟲苯甲酰胺對稻縱卷葉螟的防治效果不足60%；藥液量450 L·hm-2的霧滴少于40滴/cm2，氯蟲苯甲酰胺3個有效劑量對稻縱卷葉螟的防治效果分別為56.92%、62.86%和65.07%；藥液量900 L·hm-2的霧滴為82滴/cm2，氯蟲苯甲酰胺3個有效劑量對水稻縱卷葉螟的防治效果最好，達(dá)到70%以上。減小霧滴體積中徑，增加單位體積液體的霧滴數(shù)量，可以適量減少噴液量。霧滴體積中徑為75 μm、藥液量450 L·hm-2時，霧滴為140滴/cm2，氯蟲苯甲酰胺防治稻縱卷葉螟的效果與霧滴體積中徑為200 μm、藥液量900 L·hm-2的防治效果無顯著差異。由于水稻冠層的阻擋，葉面噴霧時冠層下的霧滴極少，霧滴體積中徑200 μm噴藥液量900 L·hm-2和霧滴體積中徑75 μm噴藥液量450 L·hm-2，冠層下的霧滴不足20滴/cm2，農(nóng)藥對褐飛虱防治效果差。冠層下噴霧，直接將農(nóng)藥噴灑到褐飛虱棲息危害的部位，顯著提高了吡蚜酮和毒死蜱單位劑量對褐飛虱的防治效果?！窘Y(jié)論】藥液用量影響農(nóng)藥在水稻植株上的沉積量和水稻單位面積上的霧滴密度，從而影響農(nóng)藥單位劑量對害蟲的防治效果。當(dāng)?shù)咎锼幰河昧吭?50 L·hm-2（霧滴體積中徑75 μm）或900 L·hm-2（霧滴體積中徑200 μm），冠層上下噴霧均勻，能確保藥液在水稻最大持液量范圍內(nèi)并使植株表面有足夠的霧滴密度，可取得良好的防治效果。

農(nóng)藥；藥液用量；流失點；持液量；霧滴密度；防治效果

0 引言

【研究意義】水稻是我國最重要的糧食作物之一，由于全生育期處于高溫高濕的氣候條件下，水稻生長過程中頻遭病蟲害的侵襲，病蟲發(fā)生面積16億畝次/年以上，損失稻谷500萬噸/年以上，水稻病蟲的防控技術(shù)，特別是化學(xué)防治技術(shù)，是有效控制和減輕病蟲危害、保障糧食豐收的重要措施，水稻已成為我國病蟲防治用藥量最多的作物[1]。明確藥液用量對稻田農(nóng)藥使用效率的影響機(jī)制，可為稻田科學(xué)用藥提供依據(jù),減少稻田農(nóng)藥用量?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】農(nóng)藥的作用對象是危害農(nóng)作物的有害生物。因此農(nóng)藥劑量確定后，最大限度地將農(nóng)藥沉積在靶標(biāo)作物表面并發(fā)揮最佳生物效果，是農(nóng)藥田間應(yīng)用追求的目標(biāo)。病蟲防治中的不同藥液量，使得藥液的表面張力、噴灑后在靶標(biāo)植物表面的沉積量及農(nóng)藥的沉積結(jié)構(gòu)等方面存在差異，直接或間接地影響了農(nóng)藥對有害生物的防治效果[2-4]。農(nóng)藥的田間用量確定后，被分配到噴灑的霧滴中，即噴灑到田間的霧滴數(shù)、霧滴體積及藥液濃度乘積的總和等于被噴灑的農(nóng)藥劑量[5-7]。而藥液用量不僅關(guān)系到藥液濃度，并且與霧滴粒徑一起決定了霧滴數(shù)量，同時還影響著農(nóng)藥在靶標(biāo)植株上的沉積量，這是因為植物表面所能承載的藥液量有飽和點，藥液用量超過飽和點，就會自動流失，導(dǎo)致植物表面的藥劑沉積量大幅減少[8-9]。除靶標(biāo)植物本身的特性外，藥液的表面張力也影響著藥液的沉積，高施液量使得藥液的表面張力偏大，易滾落流失到環(huán)境中去，降低了農(nóng)藥沉積量[10-15]。分布在靶標(biāo)植物表面的不同大小的霧滴數(shù)和組成霧滴的藥劑濃度，被稱為農(nóng)藥的沉積結(jié)構(gòu)[5-6]，它決定了單位面積上的農(nóng)藥沉積量。相同的農(nóng)藥沉積量、不同的沉積結(jié)構(gòu)影響害蟲與藥劑的接觸機(jī)率和對植物的保護(hù)效果[16]，導(dǎo)致了明顯的防治效果差異，如Ebert等用相同劑量的氟蟲腈防治粉紋夜蛾（），在全部12個處理中由于沉積結(jié)構(gòu)不同，粉紋夜蛾的死亡率為8.9%—69.6%；用相同量的蘇云金桿菌（Bt）、不同的沉積結(jié)構(gòu)處理相同面積的甘藍(lán)葉片后喂養(yǎng)小菜蛾，2 d后小菜蛾的死亡率為1.8%—88.0%[5-6]。藥液量的改變將直接影響農(nóng)藥沉積結(jié)構(gòu)的三要素，如何確保因藥液量變化后霧滴大小、霧滴密度和藥劑濃度之間的平衡，進(jìn)而獲得較好的生物效應(yīng)，對于節(jié)約農(nóng)藥成本、提高農(nóng)藥的使用效率具有現(xiàn)實意義。【本研究切入點】我國稻田施用農(nóng)藥的方式雜亂，多種施藥器械共存，噴頭種類多樣、霧滴大小各異，田間藥液用量從彌霧機(jī)的225 L·hm-2至擔(dān)架式機(jī)動噴霧機(jī)2 250 L·hm-2不等；甚至一些農(nóng)民施藥時卸除手動噴霧器的噴頭，以“噴雨”的方式將少量藥液灑入稻田。存在要么為確保農(nóng)藥在水稻植株表面全覆蓋，觸殺或驅(qū)趕有害生物，過量使用農(nóng)藥；要么將稻田作為施藥對象，只用很少的藥液將農(nóng)藥均勻的施入稻田，不考慮農(nóng)藥在靶標(biāo)植物表面的沉積分布狀態(tài)以及與病蟲的接觸機(jī)率的現(xiàn)象。本文通過計量不同噴液量下水稻葉片單位持液量的變化，噴霧塔內(nèi)模擬稻縱卷葉螟（）和褐飛虱（）的藥效試驗，從藥液表面張力、葉面持液量、霧滴密度、霧滴體積中徑等角度分析藥液量對防治效果的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】揭示稻田藥液用量影響農(nóng)藥單位劑量防治效果的機(jī)制，為科學(xué)使用農(nóng)藥提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗于2014 年7月至2017年11月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所農(nóng)藥應(yīng)用技術(shù)項目組實驗室（室內(nèi)試驗）和溧水試驗基地（田間試驗）完成。

1.1 試驗材料

水稻品種：南粳44。殺蟲劑：200 g·L-1氯蟲苯甲酰胺（chlorantraniliprole）懸浮劑，美國杜邦公司；48%毒死蜱（chlorpyrifos）乳油，美國陶氏益農(nóng)公司；25%吡蚜酮（pymetrozine）可濕性粉劑，江蘇安邦電化有限公司。表面活性劑：辛烷基苯酚聚氧乙烯醚（TX-10），南京金陵石化化工廠；Silwet 408，邁圖高新材料（南通）有限公司提供。水敏紙（watersensitive paper，WSP），Quantifoil Instruments GmbH。

1.2 供試儀器及軟件

噴霧藥液在植物葉片表面滯留量變化的計量裝置，自制（ZL 2011 1 0032409.8）；接觸角測量儀JC2000C1B，上海中晨數(shù)字技術(shù)設(shè)備有限公司；表面張力儀DCAT11EC，德國dataphysics公司。3WP-2000 型行走式噴霧塔，農(nóng)業(yè)部南京機(jī)械化研究所研制。扇形霧噴頭（霧滴體積中徑（VMD）約200 μm，流量390 ml·min-1，0.3 MPa）；實心錐形霧噴頭（VMD約75 μm，流量140 ml·min-1，0.3 MPa），農(nóng)業(yè)部南京機(jī)械化研究所提供。

1.3 試驗方法

1.3.1 不同濃度下表面活性劑的表面張力及其臨界膠束濃度測定 在250 mL三角瓶中分別將上述表面活性劑配制成系列濃度，依照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5549-2010[17]，用界面張力儀測定相應(yīng)濃度溶液的表面張力。同一樣品連續(xù)測量3次，且3次測得的表面張力值相差不超過0.2 mN·m-1，取其平均值后乘以校正因子獲得實際表面張力值，測定時的溫度為（28±2）℃。當(dāng)溶液中的表面活性劑濃度低于臨界膠束濃度時，表面張力隨表面活性劑濃度的增高急劇下降，當(dāng)表面活性劑達(dá)到臨界膠束濃度后，溶液的表面張力不隨表面活性劑濃度的增高而改變或改變甚小。利用這一性質(zhì)，將測得的表面張力與對應(yīng)的濃度對數(shù)作圖，得到一條曲線，曲線拐點為表面活性劑的臨界膠束濃度[18]。

1.3.2 水稻葉片臨界表面張力的估值 參照顧中言等[19]和Zisman圖[20]的方法測定水稻葉片的臨界表面張力。即將不含表面活性劑的、不同表面張力的液體點滴在水稻葉片正、反面上，表面張力大的液體在稻葉上的接觸角大，表面張力小的液體接觸角小，以接觸角的cos對液體表面張力作圖，得到接觸角與表面張力的回歸直線，直線外延至cos=1（即接觸角為0）處，對應(yīng)的液體表面張力值即為水稻葉的臨界表面張力值。

1.3.3 水稻藥液流失點和穩(wěn)定持液量測定 采用噴霧藥液在植物葉片表面滯留量變化的計量裝置（ZL 2011 1 0032409.8）[21]測定藥液在葉片上的滯留量。具體為自制30°、45°、60°的載物臺，用雙面膠把水稻葉片粘在載物臺上，載物臺通過鋁合金連接桿與天平托盤相連，用玻璃罩把連接桿與噴霧器噴出的霧滴隔開，避免霧滴沉積在載物臺、連接桿和天平內(nèi)，確保電子天平讀數(shù)準(zhǔn)確反映沉積在水稻葉片上的霧滴質(zhì)量。葉片放好后，用帶壓力表的衛(wèi)士牌手動噴霧器（噴霧壓力保持在0.3 MPa，噴孔直徑為2.2 mm）開始噴霧，噴孔距離載物臺約40 cm，以降低吹出來的氣流給載物臺施加壓力，噴霧過程中看到藥液從葉片上開始滴淌時，記錄此過程中天平的最大讀數(shù)（g）；繼續(xù)噴霧，待天平顯示穩(wěn)定讀數(shù)時，記錄天平讀數(shù)。用葉面積儀測定葉片面積（cm2），然后分別根據(jù)公式（1）和（2）計算葉片的流失點POR（mg·cm-2）和最大穩(wěn)定持液量Rm（mg·cm-2）。

流失點（POR）=噴霧過程中天平最大讀數(shù)×1000/葉片面積 （1）

最大穩(wěn)定持液量（Rm）=停止滴淌時的天平讀數(shù)×1000/葉片面積 （2）

1.3.4 噴霧塔模擬試驗 首先將常規(guī)育秧30 d秧齡的南粳44秧苗移栽至高15 cm、直徑20 cm的塑料盆中，每盆栽插1穴，每穴5株，備用。在稻縱卷葉螟成蟲遷入高峰時，用捕蟲網(wǎng)捕捉其成蟲，在防蟲網(wǎng)籠內(nèi)放置30盆孕穗期水稻，每網(wǎng)籠內(nèi)接入稻縱卷葉螟抱卵雌蟲90頭，48 h后移除。每天檢查卵孵化情況，卵孵化高峰時選擇相應(yīng)的藥劑在噴霧塔中進(jìn)行噴霧模擬試驗。另外，在無蟲卵的孕穗期水稻按每盆水稻接人工飼養(yǎng)3日齡褐飛虱若蟲80—100頭，在接入蟲源穩(wěn)定后的第2天移入噴霧塔選擇相應(yīng)藥劑進(jìn)行噴霧試驗。噴霧塔試驗參數(shù)為噴霧壓力0.3 MPa，噴頭行走有效距離110 cm，噴幅30 cm，有效噴霧面積0.33 m2。噴頭設(shè)在噴霧塔頂部進(jìn)行葉面噴霧，扇形霧噴頭和實心錐形霧噴頭分別在水稻冠層上方25和30 cm處時，噴幅為30 cm。將噴頭置于噴霧塔側(cè)面進(jìn)行冠層下噴霧，噴頭位于距離水稻植株25 cm、高出水稻盆缽內(nèi)水面10 cm處。扇形霧噴頭（VMD 200 μm）噴液量按150、300、450、600、750、900、1 050、1 200、1 350和1 500 L·hm-2設(shè)置；錐形霧噴頭(VMD 75 μm）噴液量按為75、150、225、300、375、450、600、750、900、1 050、1 200和1 350 L·hm-2設(shè)置。將藥液量折算成噴霧塔中的用液量，并調(diào)整噴頭行走速度。用100 mg·L-1的TX-10水溶液配制供試藥劑的系列濃度，確保噴施藥液的表面張力小于水稻葉片的臨界表面張力。

2 結(jié)果

2.1 水稻植株單位面積持液量及影響因子

2.1.1 水稻植株單位面積的流失點和穩(wěn)定持液量 從圖1可以看到，將清水噴灑到水稻表面，隨著噴水量的增加，水稻單位面積上的持液量隨之增加，過流失點（拐點1）后，持液量開始下降并趨于穩(wěn)定（拐點2）量。因此，拐點1是水稻單位面積持液量的飽和點，也是水稻葉片單位面積的最大持液量，繼續(xù)增加噴水量，水稻單位面積上的持液量因超出飽和點而溢出，并隨著液體從水稻葉片上流失的慣性，持液量持續(xù)下降至水稻葉片上沒有多余的液體可以自動流失止，所以自拐點2起，水稻單位面積的持液量不再隨噴水量的增加而變化，因此，自拐點2起為水稻葉片單位面積的穩(wěn)定持液量。由圖1可知，在與地面成30°、45°和60°夾角的水稻葉片上，最大持液量分別為7.4、6.1和4.8 mg·cm-2，穩(wěn)定持液量為4.1、1.9和1.5 mg·cm-2，與最大持液量比，分別減少了3.3、4.2和3.3 mg·cm-2。

圖1 清水在水稻葉片上的流失點和最大穩(wěn)定持液量

2.1.2 影響水稻葉片持液量的關(guān)鍵因子 以不同表面張力的溶液在水稻葉面的接觸角余弦值與溶液表面張力作圖2，結(jié)果表明南粳44水稻葉片正、反面的臨界表面張力分別為29.90和31.22 mN·m-1，為低能表面。

圖2 南粳44水稻葉片的臨界表面張力值

圖3表明表面活性劑Silwet 408的臨界膠束濃度為78.49 mg·L-1，對應(yīng)的表面張力為20.77 mN·m-1，TX-10的臨界膠束濃度為31.25 mg·L-1，對應(yīng)的表面張力為29.01 mN·m-1。

兩種表面助劑Silwet 408和TX-10，當(dāng)液體中的用量達(dá)到臨界膠束濃度時，水稻單位面積的最大持液量和穩(wěn)定持液量最大，大于或小于臨界膠束濃度都將減少持液量[22]。清水的表面張力為71.8 mN·m-1，大于水稻的臨界表面張力。表面活性劑Silwet 408和TX-10溶液的表面張力小于水稻的臨界表面張力。從圖4可以看到，使用Silwet 408后，在與地面成30°、45°和60°夾角的水稻葉片上，最大持液量分別為14.3、12.7和10.3 mg·cm-2，穩(wěn)定持液量分別為8.0、6.8和5.2 mg·cm-2；使用TX-10后，在與地面成30°、45°和60°夾角的水稻葉片上，最大持液量分別為11.0、9.9和7.3 mg·cm-2，穩(wěn)定持液量分別為5.7、4.0和3.2 mg·cm-2。與清水相比，使用Silwet 408和TX-10可大幅增加水稻單位面積的持液量。

2.2 藥液用量與霧滴密度的關(guān)系及對害蟲防治效果的影響

2.2.1 藥液用量與農(nóng)藥單位劑量對稻縱卷葉螟的防治效果 藥液用量與水稻表面單位面積上的霧滴密度有直接的關(guān)系，從而影響防治效果。由表1可以看出，霧滴體積中徑為200 μm，藥液用量150 L·hm-2時，霧滴密度＜10滴/cm2，3個劑量的氯蟲苯甲酰胺對稻縱卷葉螟的防治效果＜60%，隨著藥液量的增加，增加了霧滴密度，藥劑對稻縱卷葉螟的防治效果逐漸提高，當(dāng)藥液用量為900 L·hm-2時，霧滴密度增至82滴/cm2，對稻縱卷葉螟的防治效果提高到70%以上，顯著好于藥液用量＜600 L·hm-2的防治效果。霧滴體積中徑為75 μm，藥液用量75 L·hm-2時，霧滴密度＜30滴/cm2，3個劑量的氯蟲苯甲酰胺對稻縱卷葉螟的防治效果約為60%，當(dāng)藥液用量增加到450 L·hm-2時，霧滴密度為140滴/cm2，3個劑量對稻縱卷葉螟的防治效果提高到80%左右，顯著好于藥液用量＜300 L·hm-2的防治效果。同時可以發(fā)現(xiàn)，藥液用量不足、單位面積霧滴密度低的情況下，僅靠增加農(nóng)藥劑量并不能有效提高防治效果，而當(dāng)藥液用量使得霧滴密度達(dá)到合理的區(qū)間時，過多的農(nóng)藥劑量便是一種浪費。

圖3 Silwet-408、TX-10的表面張力值和臨界膠束濃度

圖4 Silwet-408和TX-10增加液體在水稻葉片上的持留量

通過減小霧滴粒徑增加單位體積藥液的霧滴數(shù)，可以在確保單位面積上的霧滴密度時減小藥液用量。由表2可以看出，霧滴體積中徑為200 μm時，藥液用量減少一半，水稻單位面積上的霧滴數(shù)減少50%以上，對稻縱卷葉螟的防治效果下降，甚至是顯著下降，當(dāng)霧滴體積中徑為75 μm時，藥液量同樣減少一半，但確保了水稻單位面積上的霧滴密度，從而也確保了對水稻縱卷葉螟的防治效果。

2.2.2 藥液用量與農(nóng)藥單位劑量對褐飛虱的防治效果 從表3看，由于水稻冠層的阻擋作用，葉面噴霧后抵達(dá)冠層下方的霧滴大大減少，霧滴在水稻表面的覆蓋率極低，因而影響了農(nóng)藥對基部褐飛虱的防治效果。

在相同藥量的情況下，將藥液直接噴灑到水稻基部的側(cè)面噴霧對褐飛虱的防治效果顯著好于葉面噴霧的防治效果。霧滴粒徑75 μm、藥液量450 L·hm-2，側(cè)面噴霧時毒死蜱和吡蚜酮對褐飛虱的防治效果達(dá)到90%左右，顯著好于葉面噴霧1 500 L·hm-2藥液量的防治效果；霧滴粒徑200 μm、藥液量900 L·hm-2時，側(cè)面噴霧對褐飛虱的防治效果在90%以上，顯著好于葉面噴霧不足60%的防治效果（圖5）。葉面噴霧時，增加藥液量可以增加水稻基部的霧滴密度，顯著提高了以觸殺為主的毒死蜱對褐飛虱的防治效果，對于具有觸殺和內(nèi)吸作用的吡蚜酮，提高藥效的程度不如毒死蜱。但過多的增加藥液量還會導(dǎo)致水稻上部葉片的藥液流失量。

表1 不同藥液用量對氯蟲苯甲酰胺防治稻縱卷葉螟效果的影響

數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著。下同Data with different letters mean significantly different (DMRT,＜0.05). The same as below

表2 霧滴粒徑-藥液用量-霧滴密度對氯蟲苯甲酰胺防治稻縱卷葉螟效果的影響

表3 葉面噴霧的霧滴在水稻冠層和基部的分布

圖5 兩種噴霧方式對褐飛虱防治效果的影響

3 討論

害蟲獲得致死劑量而死亡[23-24]。在水稻植株上的害蟲能否獲得致死劑量，涉及到農(nóng)藥在水稻植株上的沉積量以及害蟲與沉積劑量的接觸機(jī)率[25]。農(nóng)藥劑量確定后，通過用水稀釋、噴霧，然后沉積到水稻植株上。當(dāng)藥液量超出了水稻植株的最大持液量，就會自動流失至穩(wěn)定持液量，農(nóng)藥有效劑量隨著藥液一起流失，沉積在水稻植株上的劑量就會減少，并且噴灑的藥液量越多，藥劑流失的越多，沉積量越少，除非增加農(nóng)藥用量，否則害蟲必然難以獲得致死劑量。因此藥液用量必須在水稻植株的最大持液量以內(nèi)，才能確保農(nóng)藥劑量盡可能多沉積在水稻植株上。當(dāng)藥液的表面張力大于水稻的臨界表面張力時，使用表面活性劑Silwet 408或者TX-10，并使得表面活性劑的達(dá)到臨界膠束濃度，可以降低藥液的表面張力，增加水稻的持液量。徐德進(jìn)等[26]報道，用手動噴霧器葉面噴霧時，表面張力大于水稻臨界表面張力的清水在水稻分蘗期、孕穗期、揚花期的沉積率為20.24%、34.25%和39.46%，在清水中添加100 mg·L-1的TX-10，使溶液的表面張力小于水稻的臨界表面張力及溶液中的表面活性劑達(dá)到臨界膠束濃度，沉積率升至35.56%、43.87%和46.10%。

當(dāng)藥液用量太少，沉積在水稻單位面積上的農(nóng)藥霧滴就少[26-28]，降低了病蟲與藥劑的接機(jī)率，影響藥劑對水稻的保護(hù)作用。Ebert等[16]以咀嚼式口器害蟲為例，假設(shè)害蟲在一定區(qū)域內(nèi)隨機(jī)活動和取食，當(dāng)區(qū)域內(nèi)只有一個農(nóng)藥霧滴時，害蟲可在剛?cè)∈硶r就接觸霧滴并獲取致死劑量，也可在取食完該區(qū)域的最后才接觸霧滴，也可在這之間的任何時間接觸霧滴，但概率相等，當(dāng)很多害蟲在很多的區(qū)域內(nèi)隨機(jī)活動并取食時，平均而言將有約50%的葉片被食。如果一些害蟲的活動區(qū)域內(nèi)沒有農(nóng)藥霧滴，那么藥劑對植物的保護(hù)效果更差。因此，在水稻的最大持液量范圍內(nèi)，確保害蟲活動區(qū)域內(nèi)有充足的霧滴，使害蟲能在極短的時間接觸農(nóng)藥并獲得致死劑量才能既殺死害蟲，對靶標(biāo)植物又起到很好保護(hù)作用。從試驗結(jié)果可以看到，當(dāng)霧滴體積中徑為200 μm時，霧滴密度為80滴/cm2，藥液量約為900 L·hm-2；或霧滴體積中徑為75 μm時，霧滴密度為140滴/cm2，藥液量約為450 L·hm-2對稻縱卷葉螟的防治效果最好，減少藥液量顯著降低了對水稻的保葉效果。

徐德進(jìn)等[29]報道，用麗春紅-G作指示劑，采用手動噴霧器葉面噴霧，在水稻孕穗期和揚花期沉積在水稻被動冠層部位的麗春紅-G分別占82.58%和82.33%，由于冠層的阻擋，在水稻基部的只占了17.42%和17.67%，這與葉面噴霧后水稻基部的低霧滴密度一致。霧滴體積中徑為75 μm，450 L·hm-2藥液量，直接將霧滴噴灑到水稻基部，可獲得良好的防治效果，而葉面噴霧，即使兩倍的藥液量，甚至更多，也不能取得較好的效果，同樣霧滴體積中徑為200 μm，900 L·hm-2藥液量，直接將霧滴噴灑到基部，可獲得良好的防治效果，葉面噴霧的效果同樣很差。所以防治水稻基部病蟲時，增加藥液量并不是提高農(nóng)藥單位劑量防治效果的好方法，尤其是兼治在冠層部位和在基部危害的病蟲時，增加藥液用量會導(dǎo)致防治冠層病蟲的藥劑大量流失，降低單位農(nóng)藥劑量對冠層病蟲的防治效果。實際上農(nóng)民在增加藥液量的同時，通過增加農(nóng)藥用量來達(dá)到防治效果，農(nóng)藥的實際用量往往比推薦劑量多出1—2倍甚至更多[30]。改變施藥方式，或改良施藥器械，如采用氣流輔助的下傾噴霧，將更多的農(nóng)藥霧滴送至基部，可有效提高農(nóng)藥對水稻基部病蟲的防治效果。

4 結(jié)論

藥液用量多于水稻最大持液量（流失點），導(dǎo)致藥劑流失；藥液用量太少，將減少水稻植株上的霧滴密度，減少害蟲與藥劑的接觸機(jī)率，影響防治效果。霧滴體積中徑為200 μm時藥液量900 L·hm-2；霧滴體積中徑為75 μm時藥液量450 L·hm-2，合理使用助劑，并通過改變施藥方式，或改良施藥器械，使得農(nóng)藥霧滴在水稻植株上均勻分布，能取得理想的防治效果。

[1] 張帥, 邵振潤, 沈晉良, 龍麗萍. 加強(qiáng)水稻主要病蟲科學(xué)用藥防控的原則和措施. 農(nóng)藥, 2011, 50(11): 855-857.

Zhang S, Shao Z R, Shen J L, Long L P. Emphasis on fundamental principle and measures of scientific control towards main pests and diseases of rice., 2011, 50(11): 855-857. (in Chinese)

[2] Wirth W, Storp S, Jacobsen W. Mechanisms controlling leaf retention of agricultural spray solutions., 1991, 33(4): 411-420.

[3] Foqué D, Pieters J G, Nuyttens D. Effect of spray angle and spray volume on deposition of a medium droplet spray with support in ivy pot plants., 2014, 70(3): 427-439.

[4] Garcerá C, Moltó E, Chueca P. Factors influencing the efficacy of two organophosphate insecticides in controlling California red scale,(Maskell). A basis for reducing spray application volume in Mediterranean conditions., 2014, 70(1): 28-38.

[5] Ebert T A, Taylor R A J, Downer R A, Hall F R. Deposit structure and efficacy of pesticide application. 1: Interactions between deposit size, toxicant concentration and deposit number., 1999, 55(8): 783-792.

[6] Ebert T A, Taylor R A J, Downer R A, Hall F R. Deposit structure and efficacy of pesticide application. 2:control on cabbage with fipronil., 1999, 55(8): 793-798.

[7] Ebert T A, Downer R A. A different look at experiments on pesticide distribution., 2006, 25(4): 299-309.

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

Yuan H Z, Qi S H, Yang D B. Study on the point of run-off and the maximum retention of spray liquid on crop leaves., 2000, 2(4): 66-71. (in Chinese)

[9] 袁會珠, 楊代斌, 閆曉靜, 張琳娜. 農(nóng)藥有效利用率與噴霧技術(shù)優(yōu)化. 植物保護(hù), 2011, 37(5): 14-20.

Yuan H Z, Yang D B, Yan X J, Zhang L N. Pesticide efficiency and the way to optimize the spray application., 2011, 37(5): 14-20. (in Chinese)

[10] Xu L Y, Zhu H P, Ozkan H E, Thistle H W. Evaporation rate and development of wetted area of water droplets with and without surfactant at different locations on waxy leaf surfaces., 2010, 106: 58-67.

[11] TaylorP. The wetting of leaf surface., 2011, 16(4): 326-334.

[12] Shih F F, Daigle K W, Champagne E T. Effect of rice wax on water vapour permeability and sorption properties of edible pullulan films., 2011, 127(1): 118-121.

[13] Kolyva F, Stratakis E, Rhizopoulou S, Chimona C, Fotakis C. Leaf surface characteristics and wetting inL., 2012, 207(8): 551-556.

[14] Zheng Q S, Lü C J. Size effects of surface roughness to superhydrophobicity., 2014, 10: 462-475.

[15] Sikorska D, Papierowska E, Szatylowicz J, Sikorski P, Suprun K, Hopkins R J. Variation in leaf surface hydrophobicity of wetland plants: the role of plant traits in water retention., 2017, 37(5): 997-1002.

[16] Ebert T, Derksen R. A geometric model of mortality and crop protection for insects feeding on discrete toxicant deposits., 2004, 97(2): 155-162.

[17] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 表面活性劑——用拉起液膜法測定表面張力: GB/T 5549-2010[S]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, (2011-12-01)[2018-01-15].

General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China. Surface active agents determination of surface tension by drawing up liquid films: GB/T 5549-2010[S]. Beijing: Standards Press of China, (2011-12-01)[2018- 01-15]. (in Chinese)

[18] 劉程, 張萬福, 陳長明. 表面活性劑應(yīng)用手冊. 2版. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1996: 28-43.

Liu C, Zhang W F, Chen C M.. Beijing: Chemical Industrial Press, 1996: 28-43. (in Chinese)

[19] 顧中言, 許小龍, 韓麗娟. 幾種植物臨界表面張力值的估測. 現(xiàn)代農(nóng)藥, 2002(2): 18-20.

Gu Z Y, Xu X L, Han L J. Study on the method of measure of the critical surface tension of plants., 2002(2): 18-20. (in Chinese)

[20] 屠豫欽, 李秉禮. 農(nóng)藥應(yīng)用工藝學(xué)導(dǎo)論. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006: 33-36.

Tu Y Q, Li B L.. Beijing: Chemical Industry Press, 2006: 33-36. (in Chinese)

[21] 顧中言, 徐德進(jìn), 徐廣春, 許小龍. 噴霧藥液在植物葉片表面滯留量變化的計量裝置: ZL 2011 1 0032409.8 [P]. (2011-10-05) [2018- 01-15].

Gu Z Y, Xu D J, Xu G C, Xu X L. Metering device for the change of spray liquid on the surface of plant leaves: ZL 2011 1 0032409.8[P]. (2011-10-05)[2018-01-15]. (in Chinese)

[22] 徐廣春, 顧中言, 徐德進(jìn), 許小龍. 促進(jìn)稻田農(nóng)藥利用效率的表面活性劑篩選. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(7): 1370-1379.

Xu G C, Gu Z Y, Xu D J, Xu X L. Screening of surfactants for promoting the efficiency of pesticide used in paddy field.2013, 46(7): 1370-1379. (in Chinese)

[23] Pedibhotla V K, Hall F R, Holmsen J. Deposit characteristics and toxicity of fipronil formulations for tobacco budworm (Lepidoptera: Noctuidae) control on cotton., 1999, 18(8): 493-499.

[24] Qin W C, Qiu B J, Xue X Y, Chen C, Xu Z F, Zhou Q Q. Droplet deposition and control effect of insecticides sprayed with an unmanned aerial vehicle against plant hoppers., 2016, 85: 79-88.

[25] Martini X, Kincy N, Nansen C. Quantitative impact assessment of spray coverage and pest behavior on contact pesticide performance., 2012, 68(11): 1471-1477.

[26] 徐德進(jìn), 顧中言, 徐廣春, 許小龍, 范鵬. 藥液表面張力與噴霧方法對霧滴在水稻植株上沉積的影響. 中國水稻科學(xué), 2011, 25(2): 213-218.

Xu D J, Gu Z Y, Xu G C, Xu X L, Fan P. Effects of solution surface tension and spray methods on deposition of droplets on rice plants., 2011, 25(2): 213-218. (in Chinese)

[27] Wang S L, Song J L, He X K, Song L, Wang X N, Wang C L, Wang Z C, Ling Y. Performances evaluation of four typical unmanned aerial vehicles used for pesticide application in China., 2017, 10(4): 22-31.

[28] Armstrong-Cho C, Wolf T, Chongo G, Gan Y, Hogg T, Lafond G, Johnson E, Banniza S. The effect of carrier volume on ascochyta blight () control in chickpea., 2008, 27(6): 1020-1030.

[29] 徐德進(jìn), 顧中言, 徐廣春, 許小龍. 噴霧方式對農(nóng)藥霧滴在水稻群體內(nèi)沉積分布的影響.中國農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47(1): 69-79.

Xu D J, Gu Z Y, Xu G C, Xu X L. Influence of spray method on the deposit and distribution of spray droplets in rice field.2014, 47(1): 69-79. (in Chinese)

[30] JIN S Q, BLUEMLING B, MOL A P J. Information, trust and pesticide overuse: Interactions between retailers and cotton farmers in China., 2015, 72/73: 23-32.

（責(zé)任編輯 岳梅）

The Cause of Influence of Spray Volume on Control Effect of Pesticide Unit Dose in Rice Fields

GU ZhongYan, XU DeJin, XU GuangChun

(Institute of Plant Protection, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014)

【Objective】The objective of this study is to analyze the relationship between the spray volume in rice fields and retention on rice plants, understand the mechanism affecting the control effect of pesticide unit dose, and to provide a basis for the scientific use of pesticides. 【Method】the liquid retention on unit area of ??rice was measured under spraying conditions, the change of the liquid retention indicated the point of run-off and maximum retention of the liquid on rice leaves. The surface tension of the liquid was measured by the method according to the GB/T 5549-2010, and the critical micelle concentration of the surfactant solution was determined by using the law of the surface tension varying with the concentration of the surfactant. The zisman method was used to measure the critical surface tension of rice leaves. The key factors affecting the leaf capacity of rice leaves were analyzed. By simulating chlorantraniliprole control of rice leaf roller(), pymetrozine and chlorpyrifos control of brown planthopper () in a spray tower, the relationship between spray volume and droplet density and the effect of pesticide unit dosage on control effect against pests were also investigated. 【Result】With the increase of the spray volume, the liquid holding capacity of rice leaves increased. After reaching the maximum value, the liquid began to lose and then it decreased to a stable value and no longer changed. The final liquid holding capacity was only 50% of the maximum value. The critical surface tension of the tested rice leaves was 29.90-31.22 mN·m-1, which meant the tested surface was a low-energy surface. The surface tension of clear water was 71.8 mN·m-1, which was greater than the critical surface tension of the tested surface. The surface tension of tested rice leaves limited the liquid holding capacity of the leaves. With the additives TX-10 and Silwet-408, the surface tension of the liquid was less than the critical surface tension of rice, which increased the liquid holding capacity of the rice leaves. When the auxiliary agent reached the critical micelle concentration, TX-10 and Silwet-408 provided the best results. The amount of liquid spray affected the density of spray droplets, thus affecting the control effect of pesticide unit dose. When the droplet volume median diameter was 200 μm, the amount of liquid medicine 150 L·hm-2was less than 10 drops/cm2. The control effect of three effective doses 20, 25 and 30 g of chlorantraniliprole againstwas less than 60%. The liquid droplet volume 450 L·hm-2had less than 40 drops/cm2. The control effect of three effective doses againstwas 56.92%, 62.86% and 65.07%, respectively. The liquid droplet volume 900 L·hm-2was 82 drops/cm2, the three effective doses of chlorantraniliprole had the best control effect on, which was over 70%. Reducing the droplet volume median diameter and increasing the amount of droplets of unit volume of liquid could reduce the amount of liquid spray. When the diameter of droplets was 75 μm and the liquid volume was 450 L·hm-2, the droplets were 140 drops/cm2and the control effect of chlorantraniliprole againsthad no significant difference with 200 μm droplet diameter and 900 L·hm-2liquid volume. Because of the barrier of rice canopy, the droplets number under the canopy was very few when spraying on the longitudinal surface of rice. When the droplet volume median diameter was 200 μm and the spray liquid volume was 900 L·hm-2or the droplet volume median diameter was 75 μm and the spray liquid volume was 450 L·hm-2, the amount of droplets under the canopy were less than 20 drops/cm2, the pesticides had poor control effect on the. Under the canopy spray, pesticides were sprayed directly on the infestation sites of the, and the control effect of the pymetrozine and chlorpyrifos unit doses on thewas significantly improved. 【Conclusion】 The amount of liquid used affects the amount of pesticides deposited on rice plants and the density of droplets per unit area of rice, thus affecting the control effect of pesticide unit doses on pests. When the liquid volume was 450 L·hm-2(droplet diameter 75 μm) or 900 L·hm-2(droplet diameter 200 μm), the canopy was evenly sprayed up and down in rice fields, which ensured that the liquid retention on rice plant was within the range of the point of run-off and had a sufficient density of droplets, the control effect of pesticide against pests was good.

pesticide; spraying volume; point of run-off; retention; droplet density; control effect

2018-01-15；

2018-04-12

國家重點研發(fā)計劃（2017YFD0200305）、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金（cx(16)1001）

顧中言，Tel：025-84390951；E-mail：guzy@jaas.ac.cn

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.13.007