川楝素乳油在3種作物上的最佳噴霧條件

周一萬，吳麗媛，張 興,2，馮俊濤,2

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 無公害農(nóng)藥研究服務(wù)中心，陜西 楊凌 712100；2. 陜西省生物農(nóng)藥工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100)

為保障我國食品安全，降低農(nóng)藥對環(huán)境的污染，保護(hù)我國生態(tài)環(huán)境，近年來，我國大力推進(jìn)實施農(nóng)藥減量增效戰(zhàn)略。在提高施藥過程中，藥劑在靶標(biāo)上的原始沉積量和減少藥劑流失是保障農(nóng)藥減量增效戰(zhàn)略順利實施的重要途徑之一。植物源農(nóng)藥是農(nóng)藥的重要組成部分，也是降低農(nóng)藥殘留和環(huán)境污染，保障食品安全，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要手段之一。提高植物源農(nóng)藥在施藥過程中，在作物表面的沉積量，減少流失，可以有效地提高其有效利用率，提高防治效果，降低用藥成本。施藥過程中，農(nóng)藥在植物表面的沉積受施藥器械[1-5]、作物葉片表面特性[6-10]、藥劑特點[11-15]、噴霧參數(shù)[16-18]及環(huán)境條件等多種因素影響，在確定了藥劑和施藥器械的前提下，噴霧參數(shù)和作物葉片表面特性就成為了藥劑在作物表面的沉積量的決定性影響因素。川楝素(Toosendanin)是從楝科植物川楝(MeliatoosendanSieb.et zucc.)和苦楝(MeliaazedarachL.)樹皮及果實中提取出來的四環(huán)三萜類化合物，具有廣泛的藥理作用和殺蟲活性[19-23]，對昆蟲天敵等非靶標(biāo)生物及環(huán)境較為安全[24-25]，是一種極具開發(fā)和應(yīng)用前景的植物源農(nóng)藥。2%川楝素乳對菜青蟲、蚜蟲等害蟲具有較好防治效果[26-27]，為提高其田間藥劑利用率，減少藥液流失，筆者開展了施藥條件對川楝素在3種作物葉片上沉積量影響的研究，旨在為2%川楝素乳油的高效使用提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 藥劑及供試植物供試藥劑：2%川楝素乳油(西北農(nóng)林科技大學(xué)無公害農(nóng)藥研究服務(wù)中心研制)。供試作物：甘藍(lán)(百甘8A-5)、黃瓜(前鋒)、小白菜(綠冠)，均來自永清縣豐瑞果蔬農(nóng)民專業(yè)合作社。當(dāng)供試植株長至5～6葉時，將其移栽在直徑15 cm的花盆內(nèi)，栽種在溫室里，當(dāng)植株長到7～8葉時，進(jìn)行試驗。主要試劑：檸檬色(69%檸檬黃，天津多福源實業(yè)有限公司)。

1.2 儀器噴霧天車(3WD-8，德國溫特施特公司)，選用ST110-03，ST110-04，ST110-05 ，ST110-06 4種扇形霧噴頭(德國 Lechler公司生產(chǎn))；紫外可見分光度計(日立3310型)；電子天平(FA1004N)。

1.3 霧滴粒徑大小對川楝素乳油在3種作物上沉積量的影響將噴霧天車的噴頭高度定位距離作物表面60 cm，固定噴頭壓力為0.2 MPa，實測當(dāng)時風(fēng)速風(fēng)向(室內(nèi)條件)及溫濕度(溫度28 ℃，濕度85%)。將2%川楝素乳油用2 g·L-1檸檬黃水溶液稀釋800倍，分別用ST110-03(VMD151.7 μm)，ST110-04(VMD162.1 μm)，ST110-05(VMD180 μm)，ST110-06(VMD215.3 μm)噴施在供試小白菜、甘藍(lán)和黃瓜3種植物上，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)處理4株供試植物，試驗結(jié)果采用LSD法進(jìn)行差異顯著性比較。

1.4 噴液量、稀釋倍數(shù)、碰頭高度對川楝素在作物葉片上沉積量的影響選取噴液量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度為試驗可變因素，采用中心組合試驗設(shè)計，開展了上述因素對2%川楝素乳油在小白菜、甘藍(lán)和黃瓜3種植物葉片上的沉積量影響研究。試驗的因素、水平設(shè)計見表1 。利用Design-Expert8.0.6軟件進(jìn)行中心組合設(shè)計(central composite design，CCD)，以噴液量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度為變量，共生成20個試驗處理，每個處理重復(fù)3次，具體試驗處理組合見表2。用2 g·L-1檸檬黃水溶液將2%川楝素乳油稀釋至表1所需濃度，在室內(nèi)條件(28 ℃，濕度85%)，選用ST110-03(VMD151.7 μm)噴頭固定噴頭壓力為0.2 MPa條件下，對小白菜、甘藍(lán)和黃瓜3種植物進(jìn)行噴霧，同種植物每重復(fù)4株，每個處理重復(fù)3次。葉片表面藥液自然風(fēng)干2 h后，采樣測定供試植物葉片表面川楝素沉積量。試驗數(shù)據(jù)采用標(biāo)準(zhǔn)多項式回歸法進(jìn)行二次回歸擬合以后，得到平方項和交互項的二次方程，分析各因素的主效應(yīng)和負(fù)效應(yīng)，進(jìn)一步找到最適因子的水平，最后在一定水平范圍內(nèi)求得響應(yīng)值的最佳值。

表1 響應(yīng)面分析的水平與因素Tab.1 The factors and levels of the response surface analysis

注：各因素濃度與對應(yīng)變量的編碼轉(zhuǎn)化公式：a=(A-334)/72；b= (B-800)/200；c=(C-60)/10
Note：Transformation formulation of various factors against corresponding variables: a=(A-334)/72; b= (B-800)/200; c=(C-60)/10

表2 中心組合試驗設(shè)計Tab. 2 The central composite design of the experiment

續(xù)表2 Continued Tab.2

1.5 植物表面川楝素沉積量測定方法在各處理葉片表面藥液自然風(fēng)干2 h以后，從每株植物上采取面積最大的2片葉，平展用葉面積測定儀測定葉片面積后裝入同一自封袋(12 cm×18 cm)中，接著加入10 mL超純水，將葉片表面的檸檬黃全部洗入袋中，取3 mL洗脫液用紫外可見分光度計在426 nm波長下測定檸檬黃的濃度，用下式計算植物葉片單位面積上川楝素的沉積量(μg·cm-2)。

2 結(jié)果與分析

2.1 霧滴大小對川楝素乳油在3種作物上沉積量的影響采用ST110-03(151.7 μm)、ST110-04(162.1 μm)，ST110-05(180 μm)和ST110-06(215.3 μm)4種扇形噴頭，將2%川楝素乳油按要求噴施處理在小白菜、甘藍(lán)和黃瓜3種作物上，藥液自然晾干后采集葉片測定川楝素在作物上的沉積量。各處理川楝素在植物葉片上沉積量測定結(jié)果見表3。

表3 霧滴大小對2%川楝素乳油在小白菜、黃瓜和甘藍(lán)葉面原始沉積量的影響Tab.3 The effect of droplet size on the deposition of 2% toosendanin EC on Pakchoi, cucumber and cabbage leaves

注：表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)平均值，同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示在P<0.05水平上差異顯著(LSD法)
Note:all data in table are the average of 3 replicates, different lowercase in the same column mean significant difference at P<0.05 level by LSD test

由表3可知，霧滴粒徑大小對2%川楝素乳油在3種供試作物上的沉積均有一定的影響，噴霧靶標(biāo)不同，霧滴大小對川楝素乳油在靶標(biāo)葉片上沉積量的影響不同。在供試粒徑范圍內(nèi)，霧滴粒徑大小對于川楝素乳油在小白菜和黃瓜葉片上的沉積量沒有顯著影響；而當(dāng)靶標(biāo)植物為甘藍(lán)時，單位葉面積的川楝素沉積量隨著粒徑的增大顯著降低。

2.2 噴液量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度對2%川楝素乳油在小白菜、甘藍(lán)和黃瓜葉面上的沉積量的影響

2.2.1 噴液量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度對2%川楝素乳油在小白菜葉面上的沉積量的影響選取不同的噴藥量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度為試驗因素，按照中心組合試驗設(shè)計的方法確定試驗方案，具體的Central Composite Design試驗方案以及響應(yīng)值沉積量(R1)見表4。根據(jù)表4中的試驗結(jié)果，借助design expert 8.0.6軟件進(jìn)行模擬，得到計算川楝素乳油在小白菜葉片上單位面積沉積量的回歸方程為：

Y=2.87+0.24a-0.80b-0.33c，

式中：Y表示單位沉積量，a,b,c表示不同的噴藥量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度的值。

表4 噴霧條件對川楝素在小白菜上沉積量影響中心組合試驗設(shè)計及結(jié)果Tab.4 The central composite design and results of the effect of spray condition on toosendanin deposition on Pakchoi leaves

噴霧條件對2%川楝素乳油在小白菜葉片上沉積量影響中心組合設(shè)計試驗預(yù)測模型的方差分析結(jié)果見表5。該模型達(dá)到顯著的水平(P<0.05)，顯示該擬合預(yù)測模型方程在α=0.05概率水平上回歸顯著，方程為一次方程，各因素間無交互作用。

表5 川楝素在小白菜上沉積量預(yù)測模型的ANOVA分析結(jié)果Tab.5 ANOVA results of the Deposition of toosendanin on Pakchoi leaves

結(jié)合表5與回歸方程可以看出，因素之間交互作用可以忽略不計，從單個因素對響應(yīng)值的影響來看，B-藥液稀釋倍數(shù)對沉積量的影響最為明顯，為負(fù)效應(yīng)；C-噴頭高度對沉積量較小，也為負(fù)效應(yīng)，A-噴液量對沉積量的影響最小，為正效應(yīng)。方程為一次方程，在一定范圍內(nèi)有最大值。

軟件計算結(jié)果表明，當(dāng)噴藥量為406 L·hm-2，稀釋倍數(shù)為600，噴頭高度為50 cm時，2%川楝素乳油在小白菜葉片上的沉積量最大，此時，小白菜葉片上川楝素沉積量是0.42426 μg·cm-2。

2.2.2 噴液量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度對2%川楝素乳油在甘藍(lán)葉面上的沉積量的影響 選取不同的噴藥量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度為試驗因素，按照中心組合試驗設(shè)計的方法確定試驗方案，具體的Central Composite Design試驗方案以及響應(yīng)值沉積量(R1)見表6。根據(jù)表6中的試驗結(jié)果，借助design expert 8.0.6軟件進(jìn)行模擬，得到計算單位面積沉積量的回歸方程為：

Y=1.46+0.17a-0.38b+0.067c ，

式中：Y表示單位沉積量，a, b, c表示不同的噴藥量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度的值。

表6 噴霧條件對川楝素在甘藍(lán)上沉積量影響中心組合試驗設(shè)計及結(jié)果Tab.6 The central composite design and results of the effect of spray condition on toosendanin deposition on cabbage leaves

中心組合設(shè)計試驗預(yù)測模型的方差分析結(jié)果(表7)表明，該模型達(dá)到極顯著的水平(P<0.01)，顯示該擬合預(yù)測模型方程在α=0.01概率水平上回歸顯著，方程為一次方程，各因素間無交互作用。

結(jié)合表7與回歸方程可以看出，因素之間交互作用可以忽略不計。從單個因素對響應(yīng)值的影響來看，B-藥液稀釋倍數(shù)對沉積量的影響最為明顯，為負(fù)效應(yīng)；A-噴液量對沉積量較小，為正效應(yīng)，C-噴頭高度對沉積量的影響最小，也為正效應(yīng)。方程為一次方程，在一定范圍內(nèi)有最大值。

表7 川楝素在甘藍(lán)上沉積量預(yù)測模型的ANOVA分析結(jié)果Tab.7 ANOVA results for the Deposition of toosendanin on cabbager leaves

軟件計算結(jié)果表明，當(dāng)噴藥量為694 L·hm-2，稀釋倍數(shù)為600，噴頭高度為70 cm時，2%川楝素乳油在甘藍(lán)葉片上的沉積量最大，此時甘藍(lán)葉片上川楝素積沉積量是0.273 85 /μg·cm-2。

表8 噴霧條件對川楝素在黃瓜上沉積量影響中心組合試驗設(shè)計及結(jié)果Tab.8 The central composite design and results of the effect of spray condition on toosendanin deposition on cucumber leaves

2.2.3 噴液量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度對2%川楝素乳油在黃瓜葉面上的沉積量的影響選取不同的噴藥量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度為試驗因素，按照中心組合試驗設(shè)計的方法確定試驗方案，具體的Central Composite Design試驗方案以及響應(yīng)值沉積量(R1)見表8。根據(jù)表8中的試驗結(jié)果，借助design expert 8.0.6軟件進(jìn)行模擬，得到計算單位面積沉積量的回歸方程為：

Y=3.06+0.43a-0.37b-0.44c，

式中：Y表示單位面積沉積量，a,b,c表示不同的噴藥量、稀釋倍數(shù)和噴頭高度的值。

中心組合設(shè)計試驗預(yù)測模型的方差分析結(jié)果(表9)表明，該模型達(dá)到顯著的水平(P<0.05)，顯示該擬合預(yù)測模型方程在α=0.05概率水平上回歸顯著，方程為一次方程，各因素間無交互作用。結(jié)合表9與回歸方程可以看出，因素之間交互作用可以忽略不計。從單個因素對響應(yīng)值的影響來看，C-噴頭高度對沉積量的影響最為明顯，為負(fù)效應(yīng)；A-噴液量對沉積量影響較小，為正效應(yīng)，B-藥液稀釋倍數(shù)對沉積量的影響最小，為負(fù)效應(yīng)。方程為一次方程，在一定范圍內(nèi)有最大值。

表9 川楝素在黃瓜上沉積量預(yù)測模型的ANOVA分析結(jié)果Tab. 9 ANOVA results for the Deposition of toosendanin on cucumber leaves

軟件計算結(jié)果表明，當(dāng)噴藥量是406 L·hm-2，稀釋倍數(shù)是600，噴頭高度為50 cm時，2%川楝素乳油在黃瓜葉片上的沉積量最大，此時黃瓜葉片上川楝素沉積量是0.430 03 μg·cm-2。

3 討 論

3.1 噴霧霧滴粒徑對藥劑在作物葉片上的沉積與作物葉片結(jié)構(gòu)特性密切相關(guān)噴霧霧滴粒徑對藥劑在作物葉片上的沉積量有較大影響，較小的噴霧霧滴有助于藥劑在作物葉片上的沉積。本試驗結(jié)果表明，噴霧霧滴大小對2%川楝素乳油在作物葉片表面的沉積有較大影響，但霧滴大小對藥劑沉積量的影響與作物葉片結(jié)表面特性密切相關(guān)，作物葉片結(jié)構(gòu)特性不同，噴霧霧滴變化對藥劑在作物葉片表面的原始沉積量影響也不盡相同。盡管差異不顯著，但在VMD151.7～215.3 μm范圍內(nèi)，隨噴霧霧滴的增加，2%川楝素乳油在小白菜和黃瓜上的沉積量也隨之增加；而當(dāng)供試作物為甘藍(lán)時，噴霧霧滴粒徑增加會顯著降低川楝素乳油在甘藍(lán)葉片表面的原始沉積量。因此，建議在黃瓜和小白菜上施藥時，選擇VMD215.3 μm的噴頭，而在甘藍(lán)上施藥時，選擇VMD151.7 μm的噴頭。

3.2 噴液量、噴頭高度和藥液稀釋倍數(shù)對2%川楝素乳油在作物葉片表面的沉積有較大影響，各因素對川楝素乳油在作物葉片表面沉積量的影響權(quán)重與葉片結(jié)構(gòu)特性有關(guān)本試驗結(jié)果表明，當(dāng)供試作物為小白菜時，噴液量、噴頭高度和藥液稀釋倍數(shù)3個影響因素中，影響最大的為藥劑的稀釋倍數(shù)，為負(fù)效應(yīng)，即隨著藥液稀釋倍數(shù)的增加，川楝素在葉片表面的原始沉積量減??；次要影響因素為噴頭高度，亦為負(fù)效應(yīng)，即噴頭高度越高，沉積量越小；影響最小的噴液量，隨著噴液量的增加，葉片表面的單位沉積量也增加。當(dāng)供試作物為甘藍(lán)時，噴液量、噴頭高度和藥液稀釋倍數(shù)3個影響因素中，影響最大的均為藥劑的稀釋倍數(shù)，為負(fù)效應(yīng)，即隨著藥液稀釋倍數(shù)的增加，3種作物表面單位面積川楝素均減?。慌c在小白菜葉面不同的是，次要影響因素為噴液量，噴液量為正效應(yīng)，隨著噴液量的增加，葉片表面的單位沉積量也增加；影響最小為噴頭高度，也為正效應(yīng)。當(dāng)供試作物為黃瓜時，噴頭高度對沉積量的影響最為明顯，為負(fù)效應(yīng)；其次為噴液量，為正效應(yīng)；藥液稀釋倍數(shù)對沉積量的影響最小，為負(fù)效應(yīng)。綜合以上試驗結(jié)果可以得出，較小的稀釋倍數(shù)、適當(dāng)?shù)脑黾訃娨毫亢洼^小的噴頭高度有利于2%川楝素乳油在作物表面的沉積。