农药兑水茎叶喷施对靶沉积剂量传递与调控研究进展

农药兑水茎叶喷施对靶沉积是一个复杂的剂量传递与分布过程，涉及制剂形成、药液配制、雾化分散、空间运行、叶面沉积和稳态持留等动态过程，受到药剂特性、环境因素、为害规律、植株形态和叶面结构等多因素影响，在水稻、小麦和玉米三大粮食作物上对靶沉积率为40.6%。其中，对不同区域、不同靶标作物种植体系中农药损失规律和高效利用机理研究与认识不足，是农药对靶沉积剂量传递效率低的主要原因之一。本文以农药向靶标作物及有害生物传递的过程行为为主线，将农药兑水茎叶喷施对靶沉积的剂量传递过程分解为雾滴空间运行、叶面动态沉积和稳态持留3个过程，从空间维度综述了各过程中的表观现象与行为、损失规律及其调控机制途径与技术等；从技术发展与进步角度，分析了农药对靶沉积剂量传递与调控研究和认知的发展思路，概述了典型代表性成果，提出了未来研究与发展建议。期望客观认知农药高效对靶沉积的损失规律与调控机制，探析主控过程与影响因子，提出农药减量施用调控方法、控制技术指标及功能助剂施用限量标准等，为农药减施增效关键技术与产品研发提供理论与技术支持。     

国家重点研发计划“化学农药对靶高效传递与沉积机制及调控”项目专刊 引言

农药对靶高效传递是一个复杂的剂量传递过程,期间受到农药药剂特性、环境气象因素、有害生物为害规律、靶标作物叶面结构等多种因素的影响,导致农药的脱靶和流失,是农药过量使用的主因。国家重点研发计划项目"化学农药对靶高效传递与沉积机制及调控"以我国主要粮食作物、经济作物、蔬菜和果树等靶标作物种植体系中典型有害生物防控为核心,重点开展了:①不同种植体系中环境因子影响农药对靶高效传递及飘移流失的规律,②不同作物界面结构特性影响农药对靶润湿铺展与沉积持留的规律及机制,③功能助剂调控农药对IB动态沉积及静态持留的作用原理,④基于不同粑标作物、施药场景与不同助剂协同作用下化翔药纖关键参数与流失酸途縫方面的研究,并取得阶展。     

不同类型界面液滴蒸发特性与农药利用效果研究进展

农药液滴在靶标植物叶片表面的蒸发是农药对靶沉积后的重要过程,也是影响农药利用率和对有害生物防控效果的关键。液滴蒸发过程存在多种模式:接触半径恒定的CCR（Constant contact radius）模式、接触角恒定的CCA（Constant contact angle）模式以及混合模式（Mixed mode）等,不同蒸发模式下液滴的形态变化及蒸发时间均有一定差异。文章综述了液滴在光滑固体界面、人工修饰后具有不同微观结构的粗糙界面以及不同植物界面上的蒸发动力学研究进展。现有研究表明:在光滑固体界面上,液滴蒸发速率随蒸发时间呈线性变化趋势;在不同微观结构修饰后的粗糙界面上,液滴蒸发速率和蒸发模式受固体表面特性的影响;在不同植物界面上,叶片表面的微观结构与组分特性是影响农药液滴在叶片上沉积、持留、铺展及药液渗透过程的重要因素,富含蜡质层以及微纳米结构的叶片,一般不易被农药液滴润湿,液滴铺展面积小,蒸发相对较慢。通过加深对靶标植物叶片表面农药液滴蒸发行为的认知,可以根据有害生物为害特性与有效防控剂量需求,合理调控农药液滴在靶标植物叶面的蒸发时间,同时可为指导农药制剂中表面活性剂的合理应用及提高农药有效利用率提供理论依据。     

“化学农药对靶高效传递与沉积机制及调控”项目进展

项目启动以来,已取得以下主要研究进展:一、研究了主要作物上农药茎叶喷雾施用的"全剂量分布谱",明确了影响农药对靶沉积的主控因素:目前广泛使用的茎叶喷雾方式,所施用的农药约60%在向作物冠层运行和叶面沉积的过程中脱靶损失,而且主要受环境因子和作物特性等不可控因素制约。二、研究了农药在不同靶标作物不同生长期的"冠层沉积结构",阐明了农药损失规律:因不同作物及其不同生长时期株型结构及叶面特性的不同,农药在作物冠层的沉积结构与有害生物未形成"时空与剂量"的有效匹配,是农药有效利用率低的主因。     

喷雾助剂对不同剂型吡虫啉药液理化性能与沉积的影响

为明确4种不同类型喷雾助剂对吡虫啉5种剂型的增效效果，测定了助剂与农药混用后药液的表面张力、接触角、干燥时间、扩展直径与叶面持留量，之后根据上述试验结果，选择增效作用较好的2种助剂与吡虫啉各剂型混用，对枸杞木虱进行大田防效试验，最终得到喷雾助剂与农药剂型的最优搭配。试验结果表明，添加喷雾助剂可降低药液表面张力、接触角与干燥时间，增加药液在枸杞叶片上的扩展直径与叶面持留量。其中，强力源对5%吡虫啉SL、70%吡虫啉WP的增效效果较好，矿物油对5%吡虫啉SL、70%吡虫啉WG的增效效果较好，迈润与步锐丝效果相对较差。田间试验结果表明，强力源分别与70%吡虫啉WP和5%吡虫啉SL混用防治枸杞木虱，药后7、10 d的防效较好。表面活性剂类助剂强力源可有效改善5%吡虫啉SL、70%吡虫啉WP药液物理性能，增加药液在叶片上的沉积量，并有效防治枸杞木虱，故生产上推荐使用该搭配。     

采用果园喷雾施药机械施药时农药有效沉积率的计算方法

针对传统农药沉积率测算方法无法精确反映果园中农药实际利用率的问题,提出一种结合果树冠层特征与叶面沉积量直接测算农药药液在果树靶标上有效沉积率的方法,以期建立一种适用于不同栽种模式的果园通用农药沉积率计算方法。首先采用传统方法计算采用风送式自走喷雾机喷雾后农药在乔化稀植型果园的地面流失率,将其结果与采用果树冠层特征与叶面沉积量相结合的方法计算的有效沉积率进行比较,再通过计算采用风送式自走喷雾机喷雾后农药在矮砧密植型果园的有效沉积率以及采用担架柱塞泵式喷雾机和植保无人飞机喷雾后农药的有效沉积率,验证本研究所提出的将果树冠层特征与叶面沉积量相结合计算农药有效沉积率方法的准确性及适用性。结果表明:基于叶面沉积量结合果树冠层特征方法计算得到的农药有效沉积率与采用传统方法计算得到的农药地面流失率结果基本一致,均能体现施药机械的农药利用率,但比较而言,本研究所提出的方法在果园植保机械喷雾施药有效利用率的影响因素方面考虑更全面,兼顾了叶面沉积量和果树冠层结构的影响,且对于不同栽种模式下的果园更具适应性。将果树冠层特征与叶面沉积量相结合进行果园农药有效沉积率的计算,可以更加真实地反映出果园农药的实际利用情况,同时通过将果树冠层结构量化为叶面积指数、冠层阴影面积等指标,可以为不同栽种模式下的果园选择适宜的植保机械,结合地面流失率的测量,计算出果园农药的飘移量,从而通过调整喷雾角度、雾滴大小、喷雾流量等参数,实现对植保机械的优化,达到精准施药的目的。     

论农药雾滴的剂量及分布对害虫防治效果的影响及其与农药损失的关系

为了明确农药雾滴在剂量传递中的作用方式,本文就雾滴的农药剂量和分布形式在保护作物和杀死害虫过程中的作用模式、以及由此产生的剂量损失进行了论述。农药剂量确定后,雾滴作为农药剂量的载体降落在水稻表面形成沉积点,害虫获得致死剂量后死亡。当雾滴在叶片表面呈连续的均匀分布时,害虫极易接触到药剂。如果害虫在第一时间获得致死剂量,则害虫死亡,其他剂量被浪费;如果第一时间未获得致死剂量,则害虫将继续为害,直至获得致死剂量,导致叶片受损。当雾滴累积的药液量超出叶片的流失点时,药液沉积量将减少约50%,药剂随药液流失,药液用量越多,药剂流失越多,与未流失者相比,需要2倍以上的农药剂量才能确保害虫获得致死剂量。当雾滴在叶片表面呈不连续的点状分布时:①若沉积点大小合适并含有致死剂量,则害虫接触沉积点后死亡,但若沉积点数量太少,则害虫在接触沉积点前会对水稻叶片造成伤害;②若沉积点太小并不足致死剂量,则害虫接触沉积点后仍继续为害叶片直至获得致死剂量;③若沉积点太大,虽含有致死剂量,但害虫只能接触该沉积点的小部分,不能获得致死剂量,则害虫可能在沉积点的范围内继续为害,也可能在几个沉积点的缝隙间为害直至获得致死剂量;④当沉积点的剂量超出致死剂量,则害虫接触沉积点后死亡,超出致死剂量的那部分农药被浪费。总之杀死害虫和保护作物需要有足够多的农药沉积点,而单位面积上沉积点的数量、大小和剂量即可组成农药的沉积结构,不同的沉积结构会产生不同的杀虫效果,最终影响农药利用率。     

纳米农药及载体材料的增效机理研究现状

农药的不科学使用容易引发一系列生态环境安全问题，严重制约着我国农业的可持续发展。纳米科技的长足进步推动了现代植物保护学科在交叉领域的不断深化和发展。以纳米科技为依托的药剂递送系统，可有效减少农药使用量，提升农药利用率，具有广阔的应用前景。该文结合最新的纳米农药研究进展，重点论述纳米农药的概念，介绍纳米农药的载体种类，分析纳米农药扩大靶标接触面积、促进植物内吸作用、提升叶面附着能力和调控药剂精准释放的增效机理，并对纳米农药的前沿应用进行展望。     

吡虫啉和啶虫脒在两种叶菜上残留的原始沉积行为及其影响因素

叶菜上农药原始沉积行为受作物形态、农药种类及其剂型、施用方式等多种因素的影响,是评估农药残留的重要指标。以吡虫啉和啶虫脒为目标农药,以菠菜和生菜作为靶标作物,通过农药施用后的原始沉积行为,以及兑水量、叶面积指数和农药剂型对农药沉积的影响,初步揭示了农药原始沉积规律。结果表明：施药后0.5～8 h内其沉积量无显著差异,综合考虑,选择施药后2 h时测定其原始沉积量;两种农药在菠菜和生菜中主要沉积在叶片表面,沉积量占比均在87%以上,在根和土壤中的沉积量较少;农药施药剂量相同而兑水量不同,则原始沉积量存在显著差异,随着兑水量的增加,沉积量逐渐减少;菠菜和生菜中农药沉积量与叶面积指数呈负相关;原始沉积量与剂型也有相关性,在施药剂量相同时,吡虫啉在菠菜、生菜中原始沉积量最高均为可湿性粉剂,沉积量分别为0.66和0.77 mg/kg;啶虫脒在菠菜中原始沉积量最高为乳油和可湿性粉剂,沉积量均为0.65 mg/kg,生菜中原始沉积量最高为可湿性粉剂,沉积量为0.37 mg/kg。研究结果认为,农药剂型、兑水量和叶面积指数均会影响叶菜表面农药原始沉积量,该结果可为叶菜中农药合理安全施用和农药残留管控提供...     

喷雾助剂对氟啶虫胺腈在富士苹果叶片表面润湿和持留的影响

为明确喷雾助剂在苹果园化学防治中的作用，采用表面张力、接触角和最大稳定持留量等分析了GY-T12、NF-100和迈润等3种喷雾助剂在达到临界胶束浓度 (CMC) 时对22%氟啶虫胺腈悬浮剂药液的表面张力及其在苹果叶片表面润湿性能和持留量的影响。结果显示:当添加的3种喷雾助剂达到其CMC时，氟啶虫胺腈药液表面张力降低至27.64~35.64 mN/m；根据水滴在苹果叶片表面的接触角小于或大于90°判定苹果叶片近轴面为亲水性表面、远轴面为疏水性表面，添加助剂使药液在近轴面和远轴面30 s的静态接触角分别降低23.2°~41.3°和68.0°~93.5°，同时使亲水性近轴面黏附功降低5.36~12.56 mJ/m2，而黏附张力增大9.27~11.26 mN/m，在疏水性远轴面黏附功与黏附张力分别增大27.45~36.66 mJ/m2和47.55~53.28 mN/m，对改善远轴面的黏附润湿性更显著；药液表面张力和最大稳定持留量存在抛物线状函数关系，当表面张力为40.89 mN/m时，持留量达最大值12.53 mg/cm2；3种助剂中，NF-100和GY- T12可显著增加药液持留量，且GY-T12对靶标害虫苹果黄蚜有显著增效作用。本研究结果表明，在苹果园应用时应依据预期目标选择适当的喷雾助剂，并通过调节药液表面张力使其处于适宜范围以增加药液持留量、提高对靶标害虫的毒力。     

农药有效利用率与喷雾技术优化

提高农药的有效利用率是植保工作者非常关心的问题。本文阐述了农药有效利用率的广义和狭义涵义,并分析了农药使用中存在的药剂浪费、有效利用率低的问题。根据喷雾技术中的“剂量传递”过程,分析了农药有效利用率的狭义涵义,在春季果园和作物苗期,常规喷雾法的农药有效利用率只有20%~30%;在夏秋季果园和作物中后期,随着作物叶面积系数（LAI）的增加,农药的有效利用率可达到50%~60%。论文分析了造成农药有效利用率低的原因,提出喷雾技术的优化措施：（1）大田喷雾时采用机动喷杆喷雾替代背负式手动常规喷雾,可以改善雾滴沉积分布的均匀性;（2）添加喷雾助剂可以提高药液在靶标表面的润湿性;（3）优化雾滴粒径,采用细雾滴替代粗雾滴可以提高雾滴的中靶率;（4）降低施药液量可以减少药液流失;（5）加装挡板可以减少雾滴飘失等。通过以上技术的优化,可以大幅度提高农药的有效利用率,达到减量增效的目的。     

纳米农药剂型与其减施增效机理研究进展

传统农药剂型利用率不高，进而引发了一系列生态环境安全问题。发展高效、安全的农药新剂型对于农业可持续发展具有重要意义。纳米技术的迅猛发展为现代植物保护开辟了新的应用前景。利用纳米材料与技术构建纳米载药系统，可有效提高农药利用率，减施增效，降低农药残留与环境污染。本文对纳米农药的主要剂型和增效机理进行综述，对目前纳米农药存在的问题与应用前景进行了探讨。纳米农药能够显著改善农药有效成分的分散性和稳定性，促进对靶沉积与剂量转移，减少流失和降解，进而降低农药施用剂量和施药频率。目前纳米农药的研究仍处于初期阶段，在规模化制备、定性与定量检测以及相关评估法规等方面仍需进一步研究完善。     

Challenges and opportunities of unmanned aerial vehicles as a new tool for crop pest control

The application of pesticides is not simply delivering chemicals to the target area. It also involves considering the negative aspects and developing strategies to deal with them during the application process, to ensure the maximization of pesticides use efficiency and the maintenance of the ecosystem. Unmanned aerial vehicle (UAV) sprayers demonstrate unique advantages compared to traditional ground sprayers, particularly in terms of maneuverability and labor intensity reduction, showed great potential for chemical application in pest control. It is undeniable that there exist challenges in the practice of UAV spraying, such as higher potential risks of pesticide drift or pathogen transmission, uncertainty canopy deposition for different crops, and unexpected leaf breakage induced by downwash flow. Maximizing the utilization of downwash flow while avoiding lateral air movement outside the intended target crop area is a major issue for chemical application with UAV sprayers, particularly in light of the increasingly apparent consensus on the need for enhanced environmental protection during the chemical application process. It must be considered that the operation strategy in different scenarios and for different crop targets is not the same, unique requirements should be given on nozzle atomization, flight parameters, adjuvants and aircraft types in specific working situations. In future, the implementation of spray drift prediction, technical procedures development, and other solutions aimed at reducing pesticide drift and improving deposition quality, is expected to promote the adoption of UAV sprayers by more farmers. © 2023 Society of Chemical Industry.     

降解残留有机农药的微生物资源研究进展

有机农药污染已成为一个世界性问题,微生物在环境农药残留修复中起着重要作用。对降解有机磷、有机氯、拟除虫菊酯类和有机氮等农药的微生物种属资源以及相关酶资源和基因资源的研究进展进行了综述,分析了近年来该领域中对微生物资源的开发和利用状况,并讨论了在环境修复、生物防治和生物肥料等方面多功能化应用微生物资源,同时保障转基因生物安全,避免对环境造成二次污染等应成为该领域重要的研究方向。     

天然高分子材料在农药控释剂中的应用研究进展

基于传统农药剂型存在理化性质不稳定、利用率低、持效期短以及环境问题凸显等不足,开发释放剂量可控、安全性高的农药控释剂已成为目前农药研究的热点。天然高分子材料因具有无毒无害、来源丰富、廉价易得且生物降解性好等特点而成为农药控释剂的理想载体。本文综述了淀粉、纤维素、壳聚糖和木质素4种自然界中含量丰富的天然高分子材料在农药控释剂中应用的研究进展,并展望了其发展前景。