空心莲子草Alternanthera philoxerordes (Mart.) Griseb是一种生态适应性极强的外来入侵宿根杂草，可对生态环境、农牧渔业、居民健康和水上运输等造成严重威胁，已列入《国家重点管理外来入侵名录(第一批)》，是当前农村危害最为严重、亟待解决的恶性环境杂草之一^[1]。化学防除是防治空心莲子草的主要方式，但目前大多数化学防除方法均通过加大除草剂剂量或大容量茎叶喷雾来提高防效，药液流失严重，且对地下根茎的控制效果差，除草效益不明显^{[2, 3, 4]}。一般情况下，农药药液经施药器械喷洒后在靶标植物叶面上的沉积量仅有20%～30%，资源浪费及生态污染严重^{[5, 6]}。因此，探寻不依赖增大除草剂使用量而提高防效的方法对科学防除空心莲子草、保护生态环境具有重要意义。

大量研究表明：添加适宜的助剂可降低除草剂药液表面张力和接触角，促进药液在靶标表面的润湿展布，改善除草剂的湿润性能，增加沉积量，从而在不增加除草剂用量的情况下提高药效^{[7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]}。笔者等前期的室内生测结果表明：添加氮酮、油酸甲酯或聚三硅氧烷可显著提高20%氯氟吡氧乙酸乳油(EC)对空心莲子草地上部分鲜重及地下部分再生分枝数和茎长的的抑制作用，其中以聚三硅氧烷的增效作用最为明显^[14]。但助剂能否提高氯氟吡氧乙酸对空心莲子草的田间防效尚待试验验证。本研究通过田间小区试验，进一步验证了助剂对20%氯氟吡氧乙酸EC防除空心莲子草效果的影响，测定了助剂对药液在空心莲子草叶片上润湿性能的影响，探讨了助剂提高氯氟吡氧乙酸对空心莲子草防效的原因，旨在为空心莲子草的防除提供科学依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

采集新鲜的空心莲子草叶片(空心莲子草8～9对复叶时中间部位叶片)供试。20%氯氟吡氧乙酸(fluroxypyr)乳油(EC)，美国陶氏益农公司；氮酮(azone，分析纯)，开封天地高科化学技术有限公司；油酸甲酯(methyl oleate，分析纯)，苏州福邦生物科技有限公司；聚三硅氧烷(trisiloxane，分析纯)，江苏省激素研究所股份有限公司。

AB135-S电子天平(精确到0.000 1 g)，广州君达仪器公司；JZHY-180型界面张力仪，承德大华试验机有限公司；0～50 μL微量注射器，上海高鸽工贸有限公司；JC2000C1B接触角测量仪，上海中晨数字技术设备有限公司；市下牌SX-MD15DA电动喷雾器(扇形喷头，压力0.2 MPa，流量0.6～1.1 L/min，雾滴直径180～220 μm)；雾滴测试卡，中国农业科学院植物保护研究所。

20%氯氟吡氧乙酸乳油设计剂量为有效成分 45 g/hm²(喷液量450 L/hm²，即氯氟吡氧乙酸有效成分质量浓度为0.1 g/L)。所选助剂为氮酮、油酸甲酯和聚三硅氧烷，添加体积分数均为喷液量的0.026%(即120 mL/hm²)。

试验于江苏省农业科学院内常年空心莲子草发生严重的空茬旱地进行。除草剂剂量设计见表 1，兑水量450 L/hm²，小区面积30 m²(6 m×5 m)，每处理重复4次，随机区组排列。于2013年8月10日采用电动喷雾器均匀扇形喷雾，施药时天气晴朗。每小区4点，每点0.22 m²，固定插牌。于施药后25 d 剪取空心莲子草地上部分茎叶，称取鲜重；药后 50 d 再次剪取该部分地下根茎再生出的新茎叶，称取鲜重，根据公式(1)计算鲜重抑制率。采用SPSS 13.0 统计分析软件分析不同处理间鲜重抑制率的差异显著性。试验设清水对照和未添加助剂的20%氯氟吡氧乙酸EC药剂对照，分析添加助剂前后20%氯氟吡氧乙酸EC药液润湿性能及药效的变化。

表 1(Table 1)

表 1 添加不同助剂对20%氯氟吡氧乙酸乳油防除空心莲子草的增效作用 Table 1 Synergistic effect of 20% fluroxypyr EC mixed with different adjuvants on A.philoxerordes 处理 Treatments 鲜重抑制率Inhibition rate of the fresh weight/% 药后25 d 25 days after treatment 药后50 d 50 days after treatment 20%氯氟吡氧乙酸乳油 45 g a.i./hm2 20% fluroxypyr EC 45 g a.i./hm2 70.38 c 60.24 c 20%氯氟吡氧乙酸乳油45 g a.i./hm2+氮酮 120 mL/hm2 20% fluroxypyr EC 45 g a.i./hm2+azone 120 mL/hm2 76.50 b 68.51 b 20%氯氟吡氧乙酸乳油45 g a.i./hm2+油酸甲酯120 mL/hm2 20% fluroxypyr EC 45 g a.i./hm2+ methyl oleate 120 mL/hm2 79.47 b 72.30 b 20%氯氟吡氧乙酸乳油45 g a.i./hm2+聚三硅氧烷120 mL/hm2 20% fluroxypyr EC 45 ga.i./hm2+trisiloxane 120 mL/hm2 86.95 a 81.66 a 注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。药后25 d，清水对照鲜重为783.95 g/m2;药后50 d，清水对照再生茎叶鲜重为294.18 g/m2。 Note: Different lowercase letters in same column in the data table indicated significantly different,DMRT,P < 0.05. The fresh weight of shoots of A.philoxerordes was 783.95 g/m2 after treated with pure water 25 days later; The fresh weight of regenerative shoots of A.philoxerordes was 294.18 g/m2 after treated with pure water 50 days later.

表 1 添加不同助剂对20%氯氟吡氧乙酸乳油防除空心莲子草的增效作用 Table 1 Synergistic effect of 20% fluroxypyr EC mixed with different adjuvants on A.philoxerordes

采用Zisman图法^{[15, 16]}测定药液在空心莲子草叶片表面的临界表面张力。将不含助剂且已知表面张力的苯、丙二醇、乙二醇、甲酰胺及水分别滴在空心莲子草叶片正、反面上，以接触角的cosθ对液体表面张力作图，得到接触角与表面张力的回归直线，将该直线外延至cosθ=1(即接触角为零)处，所对应的液体表面张力值即为空心莲子草叶片的临界表面张力。

将新鲜空心莲子草叶片(不破坏叶面结构，保持自然状态)平整固定在接触角测量仪载物台上，用微量注射器分别加注5 μL药液于叶片正、反面，采用接触角测量仪CCD 摄像头摄下液滴接触叶面瞬间所形成的接触角，通过拟合分析法计算药滴在空心莲子草叶面的接触角^{[17, 18]}。每处理4次重复。

参照徐广春等^[18]的方法测定。用微量注射器分别加注5 μL药液于空心莲子草叶片正、反面，采用接触角测量仪每隔10 s摄下液滴的叶面接触角。同一样品重复4次，取平均值，分析药液的润湿展布动态。

参照GB/T 5549—90 ^[19]方法，采用JZHY-180型界面张力仪测定各浓度溶液的表面张力。同一样品连续测4次，且4次所得表面张力值相差应不超过0.2 mN/m，取其平均值乘以校正因子获得实际表面张力值。测定时环境温度为24 ℃±1 ℃，相对湿度38%。

采用液滴干燥法^[9]测定。吸取2.5 μL药液，滴于空心莲子草叶片和分别覆有127 μm Parafilm膜或未覆Parafilm膜的玻片上，在同一环境条件下(温度24 ℃±1 ℃、相对湿度38%)进行显微观察，记录液滴完全干燥所需的时间。同一样品重复4次。

采用AB135-S电子天平称量直径为7 mm的新鲜空心莲子草叶片质量(m₁，g)后，将其在药液中浸泡10 s，迅速拉出，垂直悬置，待不再有液滴流下时称其质量(m₂，g)，重复4次，计算平均值。根据公式(2)计算单位面积叶片上药液的滞留量(R，g/cm²)。

式中S为空心莲子草叶片正、反面的总面积(cm²)。

2 结果与分析 2.1 助剂对除草剂防除空心莲子草的增效作用

结果见表 1。药后25 d，添加聚三硅氧烷组20%氯氟吡氧乙酸乳油对空心莲子草地上部分鲜重的抑制率为86.95%，显著高于添加氮酮或油酸甲酯的处理，而添加氮酮或油酸甲酯组的抑制率也均显著高于未添加助剂的对照处理。

药后50 d，添加氮酮或油酸甲酯组20%氯氟吡氧乙酸乳油对空心莲子草再生茎叶鲜重的抑制率均显著高于未添加助剂的对照组，但仍显著低于添加聚三硅氧烷的处理。

不同表面张力液体在空心莲子草叶片正、反面接触角的cosθ值与表面张力的关系如图 1所示。通过Zisman图法，将图 1中的直线外延至cosθ=1处，求得空心莲子草叶片正、反面的临界表面张力估值分别为29.71和32.09 mN/m。

图 1

图 1 空心莲子草叶片正面(A)及反面(B)的Zisman图 Fig. 1 Zisman figtures of adaxial surface(A) and abaxial surface(B) of A.philoxerordes leaves

接触角(θ)是评判药液润湿性能的重要指标之一。本研究以接触叶片180 s内液滴接触角的变化动态判断药液在空心莲子草叶面润湿性的好坏。结果发现：各处理组药液在空心莲子草叶片正、反面的接触角均随时间的推移而逐渐变小。20%氯氟吡氧乙酸乳油可降低清水的接触角，添加氮酮或油酸甲酯后，20%氯氟吡氧乙酸乳油药液在空心莲子草叶片正、反面的接触角进一步减小，但其初始接触角均大于50°，180 s时接触角均大于40°，药液在叶面的润湿性依然较差；而添加聚三硅氧烷后，药液在空心莲子草叶片正、反面的初始接触角小于50°，180 s时接触角均小于15°，药液可在空心莲子草叶面完全润湿展布(图 2)。

图 2

a. 清水对照；b. 20%氯氟吡氧乙酸乳油；c. 20%氯氟吡氧乙酸乳油+氮酮； d. 20%氯氟吡氧乙酸乳油+油酸甲酯；e. 20%氯氟吡氧乙酸乳油+聚三硅氧烷。 a. Control；b. 20% fluroxypyr EC; c. 20% fluroxypyr EC+azone; d. 20% fluroxypyr EC+methyl oleate; e. 20% fluroxypyr EC+trisiloxane.图 2 添加助剂后氯氟吡氧乙酸乳油在空心莲子草叶片正面(A)及反面(B)的接触角变化 Fig. 2 Dynamic change of contact angle of 20% fluroxypyr EC on the adaxial(A) and abaxial(B) surface of A.philoxerordes leaves

从表 2可知：20%氯氟吡氧乙酸乳油可显著降低清水的表面张力，而添加氮酮、油酸甲酯或聚三硅氧烷则进一步降低了20%氯氟吡氧乙酸乳油药液的表面张力，其中添加聚三硅氧烷组表面张力最小，为25.09 mN/m。

表 2中数据还表明，添加助剂改变了药液在空心莲子草叶面的滞留量。其中，添加氮酮减少了20%氯氟吡氧乙酸乳油的滞留量，而添加油酸甲酯和聚三硅氧烷则增加了药液的滞留量，添加聚三硅氧烷的处理增加作用显著。

表 2(Table 2)

表 2 添加助剂后氯氟吡氧乙酸乳油的表面张力及在空心莲子草叶面的滞留量 Table 2 The surface tension and retention amount of 20% fluroxypyr EC mixed with different adjuvants 处理 Treatments 表面张力 Surface tension/(mN/m) 滞留量 Retention amount/(g/cm2) 20%氯氟吡氧乙酸乳油 45 g a.i./hm2 20% fluroxypyr EC 45 g a.i./hm2 52.53 b 1.245 b 20%氯氟吡氧乙酸乳油45 g a.i./hm2+氮酮 120 mL/hm2 20% fluroxypyr EC 45 g a.i./hm2+azone 120 mL/hm2 42.00 c 1.143 c 20%氯氟吡氧乙酸乳油45 g a.i./hm2+油酸甲酯120 mL/hm2 20% fluroxypyr EC 45 g a.i./hm2+ methyl oleate 120 mL/hm2 42.72 c 1.272 b 20%氯氟吡氧乙酸乳油45 g a.i./hm2+聚三硅氧烷120 mL/hm2 20% fluroxypyr EC 45 ga.i./hm2+trisiloxane 120 mL/hm2 25.09 d 1.891 a 清水对照Pure water control 71.80 a 0.728 d 注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。 Note: Different lowercase letters in the same column in the data table indicated the significant difference,DMRT,P < 0.05.

表 2 添加助剂后氯氟吡氧乙酸乳油的表面张力及在空心莲子草叶面的滞留量 Table 2 The surface tension and retention amount of 20% fluroxypyr EC mixed with different adjuvants

从表 3可知：添加油酸甲酯后，20%氯氟吡氧乙酸乳油药液在空心莲子草叶片正、反面及覆Parafilm膜或未覆膜玻片上的干燥时间均显著延长，而添加聚三硅氧烷或氮酮后药液的干燥时间均显著缩短。

表 3(Table 3)

表 3 添加助剂后氯氟吡氧乙酸乳油在空心莲子草叶面的干燥时间 Table 3 Drying time of different herbicide drops on the surface of A.philoxerordes leaves 处理 Treatments 干燥时间Drying time/min 空心莲子草叶片 Leaf of A.philoxerordes 玻片 Slide 正面 Adaxial surface 反面 Abaxial surface 覆Parafilm膜 Coated with Parafilm 未覆膜 No Parafilm 20%氯氟吡氧乙酸乳油 45 g a.i./hm2 20% fluroxypyr EC 45 g a.i./hm2 31.63 b 29.91 b 49.31 b 31.28 b 20%氯氟吡氧乙酸乳油45 g a.i./hm2+氮酮 120 mL/hm2 20% fluroxypyr EC 45 g a.i./hm2+azone 120 mL/hm2 24.67 c 26.09 c 46.69 b 21.16 c 20%氯氟吡氧乙酸乳油45 g a.i./hm2+油酸甲酯120 mL/hm2 20% fluroxypyr EC 45 g a.i./hm2+ methyl oleate 120 mL/hm2 34.51 a 34.39 a 54.77 a 36.95 a 20%氯氟吡氧乙酸乳油45 g a.i./hm2+聚三硅氧烷120 mL/hm2 20% fluroxypyr EC 45 ga.i./hm2+trisiloxane 120 mL/hm2 6.32 d 10.88 d 29.23 c 15.18 d 清水对照Pure water control 32.00 b 30.19 b 53.04 a 33.52 ab 注：表中同列数据后不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。 Note: Different lowercase letters in the same column in the data table indicated the significant difference,DMRT,P < 0.05.

表 3 添加助剂后氯氟吡氧乙酸乳油在空心莲子草叶面的干燥时间 Table 3 Drying time of different herbicide drops on the surface of A.philoxerordes leaves

空心莲子草叶片正、反面的临界表面张力值分别为 29.71和32.09 mN/m，属低能表面^[20]。当农药液滴的表面张力小于叶片的临界表面张力时，药液可以在空心莲子草叶片表面完全湿润展布。研究表明，20%氯氟吡氧乙酸乳油药液的表面张力为52.53 mN/m，显著高于空心莲子草叶片的临界表面张力，因此药液难以在空心莲子草叶面完全润湿展布。

田间小区试验结果表明，添加氮酮、油酸甲酯或聚三硅氧烷后，20%氯氟吡氧乙酸乳油对空心莲子草地上部分鲜重及地下部分再生新茎叶鲜重的抑制率均得到了显著的提高，其中以聚三硅氧烷的增效作用最为明显。前人研究发现，改善农药药液的润湿性能是助剂提高农药防效的主要原因之一^{[21, 22, 23]}。添加助剂的作用主要包括以下几方面：一是降低药液的表面张力，表面张力越小，药液的润湿展布性越好^[8]；二是降低药液的接触角，接触角越小，药液雾滴与靶标表面的接触面积越大，越有利于靶标对药液的吸收^[18]；三是增加药液在靶标表面的滞留量，有利于靶标对药液的吸收^{[24, 25]}。本研究发现，添加油酸甲酯或聚三硅氧烷后，20%氯氟吡氧乙酸乳油药液在空心莲子草叶片上的表面张力和接触角均显著降低，滞留量增加，其润湿展布性能得到了显著提高，其中聚三硅氧烷的改善效果最佳。添加助剂改善了20%氯氟吡氧乙酸乳油在空心莲子草叶面的润湿展布性能可能是其对空心莲子草防效提高的主要原因之一。

一般情况下，延长药液的干燥时间有利于靶标对农药的吸收^[26]。鲁梅等^[9]研究发现，助剂降低了磺草酮液滴的表面张力，增大了滞留量，但缩短了其干燥时间。本研究中添加氮酮或聚三硅氧烷后，20%氯氟吡氧乙酸乳油的干燥时间缩短，结果与鲁梅等的报道相似。药液干燥时间的缩短可能是由于添加助剂后药液扩散面积增大，加快了其挥发速度所致。