基于劑量傳輸過程分析的草甘膦可溶液劑配方研究

郭勇飛，張晨輝，高玉霞，杜鳳沛

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，北京 100193）

農(nóng)藥作為全球重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，是防治病蟲草害最主要的手段。由于有害生物發(fā)生與為害相對(duì)隱蔽和分散，農(nóng)藥有效成分必須加工成適宜制劑，并通過一定的施藥技術(shù)作用于靶標(biāo)表面，形成“微毒力空間”，于定時(shí)、定點(diǎn)、定量釋放而發(fā)揮效果[1-2]。因此，農(nóng)藥制劑研發(fā)已從理化性質(zhì)穩(wěn)定的階段，發(fā)展為以劑量傳輸為導(dǎo)向的功能化、精準(zhǔn)化、綠色化的新階段[3-4]。

在農(nóng)藥對(duì)靶劑量傳輸過程中，霧滴撞擊靶標(biāo)表面后，一部分藥液發(fā)生彈跳滾落、聚合并滑落而流失，另一部分藥液則發(fā)生黏附、潤(rùn)濕、鋪展而持留；沉積的藥液在靶標(biāo)表面通過吸收、滲透，使農(nóng)藥有效活性成分作用于靶標(biāo)，從而減少病蟲草害發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，靶標(biāo)界面結(jié)構(gòu)特性和藥液性質(zhì)是影響劑量傳輸效率的關(guān)鍵因素[5]。大多數(shù)情況下，靶標(biāo)界面結(jié)構(gòu)特性可通過固體表觀表面自由能（表面化學(xué)成分和表面微觀形貌）來(lái)表征。與親水靶標(biāo)相比，疏水靶標(biāo)（水稻、小麥、稗草、狗尾草等）因具有較厚蠟質(zhì)層和精細(xì)三維立體結(jié)構(gòu)造成較低的固體表觀表面自由能，使藥液難于附著，從而降低了劑量傳輸效率。

在農(nóng)藥制劑中添加適宜的配方助劑或噴霧助劑是提高劑量傳輸效率的有效手段。研究表明，在農(nóng)藥藥液中加入合適濃度的籽油（MSO）、非離子表面活性劑（NIS）或混合油表面活性劑（OSB）均能夠有效提高噴霧藥液的均勻性，增大液滴在蠟質(zhì)和絨毛狀靶標(biāo)植物葉片表面的鋪展面積，從而減少農(nóng)藥使用量[6]。黃桂珍等[7]選擇功能高分子助劑G-100A制備得到40%苯醚甲環(huán)唑·吡唑醚菌酯水乳劑，研究發(fā)現(xiàn)較高的空間位阻能提高體系穩(wěn)定性，同時(shí)具有良好抗蒸發(fā)性能，延緩內(nèi)吸性農(nóng)藥的作用時(shí)間。劉迎等[8]通過對(duì)比5種噴霧助劑對(duì)磺草酮防治雜草的增效作用發(fā)現(xiàn)油酸甲酯的株防效和鮮重防效最好。當(dāng)添加0.5%甲酯化植物油時(shí)，能有效降低藥液的表面張力，顯著提高唑酰草胺藥液在稗草上的沉積量，提高室內(nèi)藥效[9]。在氟磺胺草醚中添加十二烷基苯磺酸鈉，可降低藥液在雜草葉面接觸角，增加鋪展面積，而添加有機(jī)硅表面活性劑同樣可起到實(shí)現(xiàn)藥液增效的作用[10-11]。

究其原因，筆者發(fā)現(xiàn)藥液理化性質(zhì)與劑量傳輸過程息息相關(guān)，同時(shí)決定了農(nóng)藥的防治效果。Song等[12]研究發(fā)現(xiàn)，添加1%多庫(kù)酯鈉（AOT）可有效增強(qiáng)藥液附著，原因是其具有較低的動(dòng)態(tài)表面張力，形成的囊泡可攜帶更多表面活性劑分子從體相遷移至表面，從而增強(qiáng)沉積；而十二烷基硫酸鈉（SDS）與三乙胺在靜電相互作用下形成的超分子低聚物，表面張力在100 ms內(nèi)降至32 mN/m，完全抑制霧滴在超疏水表面的彈跳[13]。Cao等[14]研究發(fā)現(xiàn)黏附力與彈跳行為呈反比，即黏附力越大，霧滴彈跳高度越低。利用非離子表面活性劑EL-80和Span 60復(fù)配，體系較高的擴(kuò)張損耗模量抑制液滴的彈跳和回縮。與市售農(nóng)藥相比，其霧滴在石蠟板表面不易碎裂，具有良好的沉積能力和鋪展性能，有利于藥液在靶標(biāo)表面的附著，提高劑量傳遞效率[15]。高分子聚合物具有較大空間位阻，添加藥液后可提高液體層流間的摩擦（表觀黏度）以及改變聚合物鏈形態(tài)（拉伸黏度），增加霧滴能量損耗進(jìn)而減緩其回縮和彈跳[16]。Bergeron等[17]研究發(fā)現(xiàn)，高分子聚合物聚氧乙烯（PEO）在質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.01%時(shí)可抑制水滴在疏水表面彈跳。在農(nóng)藥藥液中添加功能高分子助劑，研究發(fā)現(xiàn)，隨著濃度（大于臨界膠束濃度）的升高，高分子助劑在氣-液界面淺表層形成吸附勢(shì)壘，其分子間相互作用形成的自組裝結(jié)構(gòu)使水分子被束縛，從而抑制了液滴的蒸發(fā)[18]。

草甘膦作為一種滅生性有機(jī)磷類除草劑，經(jīng)莖葉噴霧后通過葉面吸收傳導(dǎo)，抑制雜草體內(nèi)氨基酸的合成，從而達(dá)到除草效果[19-20]。因此，抑制藥液彈跳、提高霧滴沉積是篩選草甘膦可溶液劑配方助劑的關(guān)鍵。通常情況下，配方研究需通過室內(nèi)生物測(cè)定后進(jìn)行田間藥效試驗(yàn)，但與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件可控相比，田間試驗(yàn)受季節(jié)和氣候影響較大，因此無(wú)法完全預(yù)測(cè)實(shí)際應(yīng)用效果，匹配性和重復(fù)性不佳，導(dǎo)致較高的經(jīng)濟(jì)成本和研發(fā)周期[21]。筆者基于劑量傳輸過程研究草甘膦霧滴與雜草葉片的固-液界面作用，將沉積量、黏附力、表面張力和接觸角等界面作用參數(shù)綜合考察，通過調(diào)控藥液理化性質(zhì)制備41%草甘膦異丙胺鹽可溶液劑，簡(jiǎn)便快速篩選出較優(yōu)配方，進(jìn)行田間藥效試驗(yàn)，旨在探討實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥減量增效的方法，供農(nóng)藥制劑配方研究開發(fā)人員參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

（1）試劑。62%草甘膦異丙胺鹽母液，浙江新安集團(tuán)化工股份有限公司；功能高分子助劑G-801（聚季銨鹽類），汕頭大千高新科技研究中心有限公司；牛脂胺聚氧乙烯醚NE-1815，海安石油化工廠；GreenAPG 0810（烷基糖苷類），上海發(fā)凱化工有限公司；硫酸銨（化學(xué)純），福臣化學(xué)試劑有限公司；市售草甘膦農(nóng)藥制劑，跨國(guó)公司商業(yè)化產(chǎn)品；超純水，實(shí)驗(yàn)室自制。

（2）儀器。AL204萬(wàn)分之一電子天平，瑞士梅特勒-托利多公司；EUROSTAR 60頂置式攪拌器，德國(guó)艾卡公司；HH系列恒溫水浴，金壇市科析儀器有限責(zé)任公司；Agilent 1220 Infinity高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司；Orion 4 Star pH計(jì)，賽默飛世爾科技有限公司；GSP-9080 MBE隔水式恒溫培養(yǎng)箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；西門子BCD-186直流壓縮機(jī)冰箱，博西華電器有限公司；低溫恒溫槽，上海平軒科學(xué)儀器有限公司；DCAT 21表面界面張力儀、OCA 20接觸角測(cè)量?jī)x，德國(guó)Dataphysics公司；Milli-Q超純水制備機(jī)，德國(guó)默克-密理博公司；WS-18D電動(dòng)噴霧器，山東衛(wèi)士植保機(jī)械有限公司；AGROLEX HD 400噴霧器，新加坡利農(nóng)私人有限公司。

1.2 草甘膦可溶液劑的制備

（1）制備方法。按照配方稱取所需物料，將超純水、草甘膦異丙胺鹽母液、功能高分子助劑G-801、表面活性劑（NE-1815或GreenAPG 0810）依次加入至250 mL三口燒瓶中，置于30℃恒溫水浴，機(jī)械攪拌（330 r/min）30 min至均勻透明。向溶液中加入5 g硫酸銨，繼續(xù)攪拌10 min，制備得到41%草甘膦異丙胺鹽可溶液劑1～9#。

（2）理化性質(zhì)測(cè)定。依據(jù)GB/T 20684—2017《草甘膦水劑》，測(cè)定自制的41%草甘膦異丙胺鹽可溶液劑控制技術(shù)指標(biāo)，包括pH值、稀釋穩(wěn)定性（稀釋20倍）、熱貯穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性及持留起泡性等。

1.3 劑量傳輸性能評(píng)價(jià)

（1）表面張力測(cè)定。利用DCAT 21表面界面張力儀，采用吊片法測(cè)定草甘膦可溶液劑稀釋200倍后藥液的表面張力。每次測(cè)量前用無(wú)水乙醇和超純水清洗鉑金片，用酒精燈灼燒至發(fā)紅后放置室溫再進(jìn)行測(cè)定，每次測(cè)量5次，取平均值。實(shí)驗(yàn)溫度控制在（298.0±0.2）K，濕度控制在65%。

（2）平衡接觸角測(cè)定。利用OCA 20接觸角測(cè)量?jī)x，采用微量注射器形成2 μL稀釋200倍藥液。調(diào)節(jié)工作臺(tái)，使液滴與石蠟表面接觸，經(jīng)過SCA 20軟件處理得到液滴在石蠟表面接觸角。實(shí)驗(yàn)過程中選擇60 s時(shí)的接觸角為平衡接觸角，每次測(cè)量10次，取平均值。實(shí)驗(yàn)溫度控制在（298.0±0.2）K，濕度控制在65%。

（3）黏附力測(cè)定。利用DCAT 21表面界面張力儀，采用微量注射器將10 μL稀釋200倍藥液固定在金屬環(huán)上，將石蠟表面固定在升降臺(tái)。隨著平臺(tái)逐漸上升，固體表面無(wú)限接近液滴，當(dāng)兩者接觸后，平臺(tái)逐漸下降直至固-液分離，通過倒置天平測(cè)量質(zhì)量變化來(lái)監(jiān)測(cè)黏附力的變化過程，每次測(cè)量5次，取平均值。實(shí)驗(yàn)溫度控制在（298.0±0.2）K，濕度控制在65%。

（4）沉積量測(cè)定。利用WS-18D電動(dòng)噴霧器，采用噴霧法將稀釋200倍藥液噴灑在石蠟表面（傾斜角度為45°），通過測(cè)量石蠟板噴霧前后質(zhì)量變化，計(jì)算得到單位面積藥液的沉積量，每次測(cè)量10次，取平均值。

1.4 田間藥效試驗(yàn)評(píng)價(jià)

1.4.1 施藥方法

采用莖葉噴霧方式，選擇適宜配方的41%草甘膦異丙胺鹽可溶液劑配置成675 g/hm2噴霧量；利用AGROLEX HD 400噴霧器（標(biāo)準(zhǔn)扇形噴頭、最大工作壓力45 psi），在雜草處于旺盛生長(zhǎng)期至開花結(jié)實(shí)期施藥1次，用于防治田間雜草。

1.4.2 調(diào)查方法

采用隨機(jī)取樣的方式，每個(gè)處理區(qū)取3個(gè)樣點(diǎn)，樣方0.5 m×0.5 m，面積為0.25 m2，調(diào)查存活雜草株數(shù)或鮮重生物量。調(diào)查共進(jìn)行5次，分別于藥后5 d觀察雜草葉色變化，藥后7、14 d分別調(diào)查各處理區(qū)存活雜草株數(shù)，藥后21 d調(diào)查各處理區(qū)存活雜草株數(shù)及存活植株鮮重生物量。按式（1）計(jì)算防效。

式中：P為防效；NPT為藥劑處理區(qū)存活雜草株數(shù)或鮮重生物量；NCK為空白對(duì)照區(qū)存活雜草株數(shù)或鮮重生物量。

使用IBM SPSS V.25.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 草甘膦可溶液劑配方設(shè)計(jì)

在傳統(tǒng)草甘膦異丙胺鹽可溶液劑中，常添加牛脂胺聚氧乙烯醚作為配方助劑使用，其不僅能促進(jìn)草甘膦在植株體內(nèi)的吸收和傳導(dǎo)，同時(shí)可提高藥效的低溫穩(wěn)定性和制劑理化穩(wěn)定性，具有明顯增效作用。但諸多研究發(fā)現(xiàn)，牛脂胺聚氧乙烯醚對(duì)皮膚和眼睛有較大刺激性，對(duì)魚類等水生生物具有較高毒性，故亟需選擇合適配方助劑減少或代替牛脂胺聚氧乙烯醚的使用量[22]。烷基糖苷類表面活性劑因其良好的環(huán)境相容性，常用于替代牛脂胺聚氧乙烯醚作為草甘膦配方助劑使用，但其增效作用不強(qiáng)，包裝時(shí)易產(chǎn)生泡沫，建議與其他助劑復(fù)配使用[23]。同時(shí)，加入適量硫酸銨能夠消除噴施用水中、植物莖葉上乃至植物內(nèi)部組織中Ca2＋、Mg2＋等金屬離子對(duì)除草劑的拮抗作用，并促進(jìn)草甘膦的吸收[24]。

功能高分子助劑因其良好的生物安全性和環(huán)境相容性，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥制劑配方研發(fā)，不僅能增強(qiáng)制劑的理化穩(wěn)定性，同時(shí)能提高藥液劑量傳輸效率。研究表明，季銨鹽類表面活性劑可通過與草甘膦形成絡(luò)合物增強(qiáng)其滲透吸收能力，而其較高的HLB值（親水親油平衡值）和EO數(shù)（聚氧乙烯聚合度），可以達(dá)到更高防效。因此，筆者選擇親水性聚季銨鹽類功能高分子助劑G-801作為草甘膦異丙胺鹽可溶液劑的配方助劑，與NE-1815、GreenAPG 0810和硫酸銨進(jìn)行復(fù)配，得到農(nóng)藥制劑配方1～9#，與市售制劑進(jìn)行對(duì)比，并對(duì)其理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。

依據(jù)GB/T 20684—2017《草甘膦水劑》，41%草甘膦異丙胺鹽可溶液劑的pH值4.0～8.5為合格；稀釋穩(wěn)定性為稀釋20倍后，稀釋液均一且無(wú)析出物為合格；熱貯穩(wěn)定性為熱貯后，草甘膦質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于熱貯前的95%且稀釋穩(wěn)定性符合標(biāo)準(zhǔn)為合格；低溫穩(wěn)定性為貯存后，析出固體或油狀物的體積不超過0.3 mL為合格。從表1可知，1～9#配方制劑均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，彼此之間無(wú)顯著性差異，且與市售產(chǎn)品相比無(wú)顯著性差異。結(jié)果表明，1～9#草甘膦可溶液劑均具有良好物理化學(xué)穩(wěn)定性，若全部進(jìn)行室內(nèi)生物測(cè)定或田間藥效試驗(yàn)必然會(huì)增加研發(fā)成本。因此，筆者基于藥液劑量傳輸過程，提出一種農(nóng)用化學(xué)品的快速評(píng)價(jià)方法，用于篩選較優(yōu)配方。

表1 草甘膦可溶液劑理化性質(zhì)

2.2 劑量傳輸性能評(píng)價(jià)

通過OWRK法可知，石蠟表觀表面自由能約為27.28 mJ/m2，以色散分量為主，水在其表面接觸角約為110°，表現(xiàn)為低能疏水表面。顧中言等[25]通過Zisman法測(cè)量雜草葉片表面臨界表面張力，發(fā)現(xiàn)牛筋草、狗尾草（禾本科雜草），馬齒莧、空心蓮子草（闊葉類雜草）的臨界表面張力為35～40 mN/m，高表面張力液體在其表面接觸角大于130°，均為低能疏水表面。因此，在室內(nèi)劑量傳輸性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)中，一般選取石蠟表面進(jìn)行測(cè)定。

由圖1（a）中可知，草甘膦可溶液劑配方1#、2#、5#在石蠟表面的沉積量分別為9.706、9.888、9.588 mg/cm2，與市售產(chǎn)品沉積量（9.722 mg/cm2）相比無(wú)顯著性差異。前人研究表明，增強(qiáng)藥液在疏水表面的沉積，一般通過添加表面活性劑（降低動(dòng)態(tài)表面張力）或高分子化合物（增加黏度）來(lái)實(shí)現(xiàn)。功能高分子助劑G-801具有良好表面活性并適當(dāng)增加藥液黏度，可以使藥液在石蠟表面有效附著。值得注意的是，黏附力的變化趨勢(shì)與沉積量的變化趨勢(shì)基本一致，說(shuō)明較強(qiáng)的固-液界面相互作用可以顯著增加藥液沉積。當(dāng)液滴無(wú)限接近石蠟表面，液滴中吸附于氣-液界面的表面活性物質(zhì)通過分子間弱相互作用（疏水相互作用、洛倫茲-范德華力等）作用于固體表面，并試圖從液滴表面遷移至固體表面；當(dāng)兩者接觸時(shí)，體相中表面活性劑分子吸附于固-液界面，進(jìn)一步使黏附力增強(qiáng)，提高藥液沉積量[26]。Cao等[14]研究發(fā)現(xiàn)黏附力與藥液在甘藍(lán)葉片的彈跳高度呈負(fù)相關(guān)（P=0.000 3），黏附力越大，彈跳高度越低。當(dāng)黏附力超過90 μN(yùn)時(shí)，藥液可沉積于甘藍(lán)葉片；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，靜態(tài)表面張力和彈跳高度、接觸角隨濃度的變化趨勢(shì)相同，說(shuō)明靜態(tài)表面張力降低有利于藥液的沉積和鋪展。然而，本實(shí)驗(yàn)中靜態(tài)表面張力較低時(shí)藥液沉積量較少，說(shuō)明靜態(tài)表面張力并非是影響劑量傳輸性能的主要因素。

從圖1（b）中可知，平衡接觸角的變化趨勢(shì)與靜態(tài)表面張力的變化趨勢(shì)一致，即表面張力較低時(shí)接觸角較小，說(shuō)明表面張力與潤(rùn)濕狀態(tài)息息相關(guān)。在植物葉片表面，實(shí)現(xiàn)從低黏附的Cassie-Baxter狀態(tài)向高黏附的Wenzel狀態(tài)轉(zhuǎn)變是提高藥液潤(rùn)濕能力的關(guān)鍵。當(dāng)表面張力較高時(shí)，藥液不能突破疏水葉片表面三維立體結(jié)構(gòu)中存在的釘扎效應(yīng)而處于Cassie-Baxter狀態(tài)，易于從葉片彈跳和滾落；當(dāng)表面張力逐漸降低，藥液逐步取代了葉片三維立體結(jié)構(gòu)中存在的空氣層而處于Wenzel狀態(tài)，易于在葉片附著；當(dāng)表面張力繼續(xù)降低，藥液在葉片三維立體結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)半滲透過程，逐漸達(dá)到葉片所承載藥液量的飽和點(diǎn)，易于流失和滑落[27]。因此，一味追求農(nóng)藥稀釋藥液較低的靜態(tài)表面張力并不能提高農(nóng)藥劑量傳輸效率。從圖1可知，當(dāng)藥液靜態(tài)表面張力低于40 mN/m、接觸角低于80°時(shí)，附著在石蠟表面（傾斜角度為45°）的藥液因達(dá)到飽和而不斷流失，造成沉積量降低。

當(dāng)藥液附著在石蠟表面后，固-氣界面不斷被氣-液界面和固-液界面取代，表面活性劑分子從體相吸附于新形成的氣-液界面和固-液界面，使表面張力和固-液界面張力不斷降低。根據(jù)潤(rùn)濕方程可知，接觸角不斷減少，從而實(shí)現(xiàn)藥液的潤(rùn)濕鋪展。藥液在靶標(biāo)的潤(rùn)濕狀態(tài)和鋪展面積與蒸發(fā)過程密切相關(guān)，從而影響農(nóng)藥有效成分的吸收和傳導(dǎo)。一般而言，接觸角越小、鋪展面積越大，則蒸發(fā)時(shí)間越短。Ramsey等[28]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)霧滴完全蒸發(fā)后，植物將停止吸收農(nóng)藥有效成分。草甘膦作為內(nèi)吸傳導(dǎo)型除草劑，適當(dāng)增加液滴粒徑大小和降低鋪展面積，可有效延長(zhǎng)蒸發(fā)時(shí)間，提高劑量傳輸效率。對(duì)比配方2#和市售藥劑稀釋200倍時(shí)在石蠟表面的蒸發(fā)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)當(dāng)藥液（2 μL）體積減少90%時(shí)，配方2#的蒸發(fā)時(shí)間為1 592±62 s，高于市售藥劑的蒸發(fā)時(shí)間1 372±48 s，可有效延長(zhǎng)農(nóng)藥有效成分的吸收傳導(dǎo)。

圖1 草甘膦可溶液劑劑量傳輸性能評(píng)價(jià)

基于41%草甘膦異丙胺鹽可溶液劑劑量傳輸性能的評(píng)價(jià)結(jié)果，應(yīng)從沉積量和黏附力出發(fā)，綜合參考靜態(tài)表面張力和平衡接觸角，篩選出黏附力高、沉積量大、靜態(tài)表面張力和平衡接觸角適中的配方，進(jìn)行田間藥效試驗(yàn)評(píng)價(jià)。因此，選擇配方1#、2#、5#進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.3 田間藥效試驗(yàn)評(píng)價(jià)

將配方1#（164.80 μN(yùn)、42.728 mN/m、83.09°）、配方2#（166.80 μN(yùn)、42.774 mN/m、84.12°）、配方5#（163.60 μN(yùn)、42.696 mN/m、83.13°）及市售產(chǎn)品（165.90 μN(yùn)、42.751 mN/m、84.08°）通過田間藥效試驗(yàn)進(jìn)一步篩選制劑配方。表2為草甘膦可溶液劑用藥7、14 d后株防效。

由表2可見，施藥后14 d，所有處理的雜草葉片均變褐，根部變干、變褐。配方2#對(duì)雜草防效效果最好，為98.9%；其次是市售產(chǎn)品，防效為97.7%；配方1#、配方5#效果相對(duì)較差，防效分別為92.9%、90.5%。因此，選擇配方2#繼續(xù)進(jìn)行田間藥效試驗(yàn)評(píng)價(jià)。

表2 草甘膦可溶液劑用藥7、14 d 后株防效

與市售產(chǎn)品相比，配方2#具有較好的田間實(shí)際應(yīng)用效果。在有效使用劑量為900～2 250 g/hm2時(shí)，藥劑處理5 d后，各處理區(qū)中的碎米莎草絕大多數(shù)變黃干枯，其他雜草有不同程度變黃，其中處理3和處理4雜草變黃程度大于對(duì)照處理5。

2.3.1 藥后7 d對(duì)非耕地雜草防效

由表3可見，草甘膦可溶液對(duì)非耕地雜草用藥7 d后，處理1～4為配方2#在有效成分用量900～2 250 g/hm2時(shí)的株防效，處理5為市售藥劑的株防效（下同）。在低劑量處理下，闊葉類雜草皺果莧、苦蘵葉片變黃，大部分葉片脫落，但莖稈仍保持綠色；莎草類雜草絕大部分葉片變黃。在高劑量處理下，皺果莧、苦蘵干枯死亡；禾本科雜草馬唐、稗草葉片大部分變黃；莎草類雜草絕大部分均已干枯，株防效趨于100%。對(duì)于難除雜草牛筋草，處理1和2、對(duì)照處理5植株大部分保持綠色，隨著配方2#處理劑量增加，植株葉片逐漸變黃，處理4大部分牛筋草變黃，防效達(dá)到89.9%，高于市售產(chǎn)品。

表3 草甘膦可溶液劑對(duì)非耕地雜草用藥7 d 后防效

2.3.2 藥后14 d對(duì)非耕地雜草防效

由表4可見，各處理劑量下，皺果莧、苦蘵、馬唐、稗草和碎米莎草均干枯死亡，株防效達(dá)到100%。對(duì)于難除雜草牛筋草，處理1有部分牛筋草保持綠色，株防效為80.6%；處理2有少量植株存活，株防效為95.6%；處理3和處理4的株防效較高，分別可達(dá)到98.7%、99.4%。

表4 草甘膦可溶液劑對(duì)非耕地雜草用藥14 d 后防效

2.3.3 藥后21 d對(duì)非耕地雜草防效

藥后處理21 d后，株防效結(jié)果見表5。各處理劑量下，除牛筋草外其余雜草均干枯死亡，防效達(dá)到100%。對(duì)于牛筋草，處理1和對(duì)照處理5的株防效相當(dāng)，均較低；在處理2、3中株防效分別為94.7%、96.1%，能達(dá)到理想防效；處理4對(duì)牛筋草的株防效較高，可達(dá)99.7%。

表5 草甘膦可溶液劑對(duì)非耕地雜草用藥21 d 后株防效

表6 草甘膦可溶液劑對(duì)非耕地雜草用藥21 d 后鮮重防效

由表6可見，藥后處理21 d后，各處理劑量下，皺果莧、苦蘵、馬唐、稗草和碎米莎草均干枯死亡，鮮重防效達(dá)到100%。對(duì)牛筋草處理2、3、4的鮮重防效較高，可達(dá)97.1%～99.9%，顯著高于對(duì)照處理5。

3 結(jié) 論

本文選擇功能高分子助劑G-801作為配方助劑，得到41%草甘膦異丙胺鹽可溶液劑配方1-9#，均表現(xiàn)出較好的物理化學(xué)穩(wěn)定性。為便于篩選較優(yōu)配方，基于藥液劑量傳輸過程，考慮雜草低能疏水的界面結(jié)構(gòu)特性和草甘膦內(nèi)吸傳導(dǎo)的作用方式，對(duì)于較高黏附力、適中靜態(tài)表面張力，可增加藥液在葉片表面附著，減少?gòu)椞土魇В玫捷^高沉積量。同時(shí)，適度的潤(rùn)濕鋪展能力，可有效延長(zhǎng)蒸發(fā)時(shí)間，提高農(nóng)藥有效成分的滲透和吸收。選擇劑量傳輸效率較高的配方1#、2#、5#進(jìn)行田間藥效試驗(yàn)驗(yàn)證，在各處理劑量下，配方2#對(duì)闊葉類、莎草類、禾本科雜草的株防效和鮮重防效均顯著優(yōu)于對(duì)照處理市售產(chǎn)品。其結(jié)果與根據(jù)界面作用參數(shù)預(yù)測(cè)結(jié)果基本一致，并成功開發(fā)了一種與市售產(chǎn)品藥效相當(dāng)?shù)?1%草甘膦異丙胺鹽可溶液劑。

結(jié)果表明，基于劑量傳輸?shù)牟莞熟⒖扇芤簞┡浞皆O(shè)計(jì)方法，可從大量配方中快速篩選出較優(yōu)配方。本研究提出的農(nóng)藥制劑配方的快速評(píng)價(jià)方法有助于降低產(chǎn)品開發(fā)成本、縮短研發(fā)周期，同時(shí)提升制劑研發(fā)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，有利于促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。