提高农药有效利用率是农药应用研究的重要部分,其关键是提高药液的润湿性,增加药液在靶标上的润湿或沉积[1]。一般情况下,药液在靶标上的润湿性能由农药的性质和靶标的表面性质共同决定,通常用表面张力、接触角等参数衡量[2],通过添加助剂降低药液的表面张力和接触角来提高药液在靶标上的润湿性,是目前改善农药性质常用的方法之一[3, 4, 5]。
阿维菌素是重要的生物源农药,随着其大量应用,已出现害虫抗性增加、药效降低等问题[6, 7, 8, 9]。目前有关阿维菌素原药提取、剂型研制、防治对象及防治措施等已有大量研究报道[10, 11],关于在阿维菌素制剂中添加功能性助剂以提高其防效及在靶标作物上的沉积量等方面也已有报道[12],但添加功能性助剂显著改变制剂性质及在靶标作物上的附着性能后,能否有效提高其对害虫的防治效果,目前尚未见相关报道。笔者通过在阿维菌素微乳剂中添加有机硅表面活性剂Silwet 408,研究了其对制剂表面张力及在靶标作物上接触角的影响,以及添加助剂对阿维菌素微乳剂对苹果红蜘蛛和苹果绣线菊蚜的室内毒力和田间防效的影响,以期为阿维菌素及其他农药制剂的高效利用和研发提供参考。
1 材料与方法1.1 药剂及主要仪器3%阿维菌素微乳剂(ME,山西科锋农药科技有限公司);有机硅表面活性剂Silwet 408 [诺农(北京)国际生物技术有限公司,纯度≥99.6%]。 OCA20光学视频接触角测量仪(德国德菲仪器有限公司);万分之一电子天平(艾德姆衡器有限公司);LX-52三缸柱塞泵喷雾机(浙江欧森机械有限公司)。
1.2 供试昆虫及作物苹果红蜘蛛Panonychus ulmi和苹果绣线菊蚜Aphis citricola;红富士苹果的成熟叶片及幼嫩叶片。昆虫与植物试材均采自山西省运城市万荣王亚农业科技示范园红富士苹果园中。
1.3 试验方法1.3.1 药液表面张力及在苹果叶片上接触角的测定在3%阿维菌素微乳剂中分别添加质量分数(下同)为3%、5%、7%和10%的Silwet 408,用自来水逐步稀释成2 000、3 000、4 000和6 000倍药液,在光学视频接触角测量仪上采用悬滴法[13] 测定表面张力,采用坐滴法[14] 测定药液在叶片上60 s时的静态接触角。各处理重复10次,结果取平均值。以自来水为空白对照。
1.3.2 室内毒力测定在预试验基础上,将3%阿维菌素微乳剂和其中添加了3%~10% Silwet 408的药剂分别用自来水稀释成5~7 个系列浓度,以添加相同量Silwet 408但不含阿维菌素的微乳剂作为空白对照。
采用浸叶法[15]测定供试药液对苹果绣线菊蚜的毒力。采摘带有苹果绣线菊蚜的嫩梢,于室内常温下,将嫩梢或嫩叶连同试虫一起浸入供试药液中5 s,取出后吸去多余药液。挑选个体一致的无翅健康成蚜放入培养皿中,以嫩叶饲养,12 h后检查死虫数,计算死亡率和LC50值。每处理重复4次,每重复30头试虫。
采用玻片浸渍法[16]测定药液对苹果红蜘蛛的毒力。2 h 后在双目解剖镜下检查有无死亡和异常者,剔除死亡和异常者;24 h后分别在双目解剖镜下检查死虫数,计算死亡率和LC50值。每处理重复4次,每重复30头试虫。
1.3.3 田间防效试验在3%阿维菌素微乳剂中分别添加质量分数为5%和7%的Silwet 408,并用自来水稀释至3 000倍,施药量为4 L/株。于苹果树上红蜘蛛和绣线菊蚜分布均匀、虫口密集且数量不断增加时,选择两种试虫发生严重的果园各1个,试验区域面积不小于1/3 hm2。每10株苹果树为1个处理,于施药前随机选择其中4株调查苹果绣线菊蚜和苹果红蜘蛛的虫口基数,每处理苹果绣线菊蚜基数不少于500 头,苹果红蜘蛛基数不少于200 头。分别于施药后1、3和7 d调查虫口数。以每株苹果树喷施4 L清水为空白对照,试验重复3次。根据公式(1)和(2)计算防治效果。
结果见表 1。在质量分数3% ~10%范围内,随着Silwet 408添加量的增加,3%阿维菌素微乳剂药液的表面张力不断减小;同时随着药液稀释倍数增大,其表面张力逐渐增大。当药液稀释至2 000~3 000倍时,添加3%~10% Silwet 408后其表面张力显著低于未添加助剂的药液,且5%~10%助剂添加量之间差异不显著;当稀释至4 000~6 000倍时,则不同Silwet 408添加量之间差异显著。表明添加Silwet 408可显著降低阿维菌素微乳剂的表面张力,可能有利于促进药液在靶标上的润湿[1]。
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表 1 添加不同量Silwet 408后3%阿维菌素微乳剂药液表面张力变化情况 Table 1 Effects of Silwet 408 on surface tension of abamectin 3% ME |
结果见表 2。当Silwet 408添加量在3%~10%范围内时,3%阿维菌素微乳剂药液在苹果嫩叶近轴面的60 s静态接触角随助剂添加量的增加而显著减小,其中除添加3% Silwet 408、4 000倍稀释液外,其余各处理的静态接触角均显著小于空白对照。药液稀释2 000~4 000倍时,除添加3% Silwet 408、4 000倍稀释液外,其余各处理在苹果嫩叶远轴面的静态接触角也均随助剂添加量的增加而显著减小;当稀释至6 000倍时,可能是由于受药液表面张力增大和嫩叶远轴面表皮上大量绒毛的影响,导致所测静态接触角变化幅度较大,变化规律不再明显。
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表 2 添加不同量Silwet 408后3%阿维菌素微乳剂药液在苹果嫩叶片上的 60 s静态接触角 Table 2 Effects of Silwet 408 on static contact angle of abamectin 3% ME on apple tender leaves at 60 s |
添加Silwet 408可显著改变3%阿维菌素微乳剂药液在苹果成熟叶片近轴面的静态接触角。其中,稀释2 000~4 000倍时,添加Silwet 408后阿维菌素微乳剂药液在成熟叶片近轴面的静态接触角在17.68~55.16 °之间,均显著低于未添加Silwet 408时的静态接触角(39.03~ 64.25 °)(表 3)。与嫩叶相比,药液在成熟叶片上的静态接触角更小,说明药液更易润湿成熟叶片;同时,与苹果嫩叶上的变化规律相同,随着药液稀释倍数增加,其静态接触角呈增大趋势。
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表 3 添加不同量Silwet 408后3%阿维菌素微乳剂药液在苹果成熟叶片近轴面的60 s静态接触角 Table 3 Effects of Silwet 408 on static contact angle of abamectin 3% ME on apple mature leaves at 60 s |
研究表明,添加Silwet 408后,3%阿维菌素微乳剂药液在苹果叶片不同位置及不同发育期叶片上的静态接触角均存在一定差异,这可能与不同状态叶片表皮上蜡质层、粗糙度、绒毛分布及密度等不同有关,这些因素可能会使叶片的表面能及其分量发生变化,使叶片的亲水、疏水性与添加Silwet 408的阿维菌素微乳剂的性质不匹配,从而影响药液对叶面的润湿程度[1]。
2.4 添加不同量Silwet 408后阿维菌素微乳剂对供试两种害虫的毒力从表 4中数据可看出:添加Silwet 408可明显提高阿维菌素微乳剂对苹果红蜘蛛的毒力,且随助剂添加量的增加,药剂LC50值降低;但添加Silwet 408对阿维菌素微乳剂对苹果绣线菊蚜的毒力并无明显影响。说明Silwet 408虽能降低药液的表面张力及在靶标叶面的接触角,促进药液在叶片上的润湿性,但并不一定能提高其对害虫的毒力。
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表 4 添加不同量Silwet 408后3%阿维菌素微乳剂对苹果绣线菊蚜和苹果红蜘蛛的毒力 Table 4 Toxicity of abamectin 3% ME added with Silwet 408 against A.citricola and P.ulmi |
综合表面张力、接触角及室内毒力测定结果,选择Silwet 408添加量分别为5%和7%的阿维菌素微乳剂药液进行了田间防效试验。结果(表 5)与室内毒力试验结果规律基本一致:添加Silwet 408对提高阿维菌素微乳剂对苹果红蜘蛛田间防治效果作用显著,而对苹果绣线菊蚜防效的影响则不明显,再次证明Silwet 408虽可有效降低阿维菌素微乳剂的表面张力和接触角,但却未必一定能提高其对不同害虫的防效。
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表 5 添加不同量Silwet 408后3%阿维菌素微乳剂对苹果绣线菊蚜及苹果红蜘蛛的田间防治效果 Table 5 Control efficacy of abamectin 3% ME added with Silwet 408 against A.citricola and P.ulmi |
理论上讲,药液表面张力的降低有利于其在靶标上的润湿[1],而对靶标来讲,其表面性质通常用固体表面自由能及其分量来表征。苹果红蜘蛛和苹果绣线菊蚜分属不同纲,体表结构差异较大[17, 18],两者的表面自由能及其分量可能相差也较大。从室内毒力和田间防效试验结果看,可能苹果叶片、苹果红蜘蛛的表面自由能及其分量与添加Silwet 408后的阿维菌素微乳剂药液相匹配,而苹果绣线菊蚜则与之不太匹配,此外,可能还与两种害虫表面微观结构的差异有关[19],具体尚待进一步研究确定。
3 结论与讨论本研究表明,3%阿维菌素微乳剂中添加Silwet 408可显著降低药液表面张力及其在苹果叶片上的接触角,且表面张力和接触角的变化与助剂添加量和叶片的状态相关。因此在实际生产中,应根据害虫为害的部位及叶片状态等,有针对性地选择适宜的表面活性剂及其添加量。
添加一定量的Silwet 408可显著降低阿维菌素微乳剂药液的表面张力及其在苹果不同叶片上的接触角,从而提高药液在叶片上的润湿性,但其变化规律与对害虫的毒力和防效变化趋势是否一致还需进一步研究验证。在本试验中,药剂在叶片表面润湿性的增强,并不表明一定会增强其对叶片上靶标害虫的防效。阿维菌素微乳剂中添加Silwet 408后,其对靶标植物润湿性的增强与对苹果红蜘蛛的毒力和田间防效提高之间具有明显的相关性,而与对苹果绣线菊蚜的毒力和田间防效的相关性则不强。这可为阿维菌素制剂的研发及田间不同害虫的高效防治提供参考和依据。
在试验过程中,曾通过显微镜观察到添加Silwet 408后药液渗入苹果红蜘蛛体表的时间比未添加Silwet 408的对照药液快,而添加Silwet 408与否对药液渗入苹果绣线菊蚜体表的时间则影响不大,这可能与所添加助剂的性质和两种害虫的体表结构及性质的匹配性有关。因而,开展制剂性质与靶标害虫体表性质或微观结构关系的进一步研究,将有可能为农药制剂的高效研发提供新的思路或途径。
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