蔬菜病蟲害防治中農(nóng)藥減量增效的影響因素及改進(jìn)措施

程 玲，薛光山，劉永杰，張安盛

（1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東泰安271018；2山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，濟(jì)南250100；3商河縣植物保護(hù)站，濟(jì)南251600）

0 引言

農(nóng)藥利用率是指農(nóng)藥噴施后，沉積在靶標(biāo)作物上的藥量占總施藥量的百分比。農(nóng)藥利用率越高，施藥水平越好，對病蟲害防治效果越高。2015年2月農(nóng)業(yè)部制定了《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動方案》，規(guī)定到2020年，科學(xué)用藥水平明顯提升，力爭實現(xiàn)農(nóng)藥使用總量零增長，主要農(nóng)作物農(nóng)藥利用率達(dá)到40%以上。而相關(guān)文獻(xiàn)研究表明，當(dāng)前國內(nèi)農(nóng)藥在蔬菜上的有效利用率大約在30%左右，70%以上的農(nóng)藥則以揮發(fā)、飄移等形式散失到非靶標(biāo)環(huán)境中，農(nóng)藥有效利用率低下，對蔬菜病蟲害防控效果偏低，環(huán)境污染加重[1]，距離農(nóng)業(yè)部要求尚有較大差距。筆者分析蔬菜病蟲害防治中影響農(nóng)藥利用率的因素，提出改進(jìn)措施，以期為蔬菜病蟲害防治中農(nóng)藥的科學(xué)施用提供理論參考。

1 影響農(nóng)藥利用率的因素

1.1 農(nóng)藥本身特性

國內(nèi)農(nóng)藥加工起步晚、起點低，農(nóng)藥劑型有50余種，但常用劑型為乳油、可濕性粉劑、粉劑和顆粒劑等，約占國內(nèi)農(nóng)藥總產(chǎn)量的75%[2]，但此類劑型農(nóng)藥利用率低，環(huán)境污染重[3]，成為影響農(nóng)藥利用率的重要因素。

助劑能夠改善藥液在蔬菜葉片上的附著、濕潤、展布、穿透性能，同時可以降低由于大風(fēng)大雨天氣等造成的藥液在葉片上的流失，增加藥液在靶標(biāo)蔬菜上的沉積量，降低在田間施藥的過程中對水源、土壤以及大氣的污染[4]。在乳油、微乳劑等液體劑型農(nóng)藥中，乳化劑直接影響藥液的穩(wěn)定性和分散性，乳化劑性能越好，其穩(wěn)定性越好，分散越均勻，田間利用率越高；在顆粒劑、粉劑等固體劑型的農(nóng)藥中，藥液的沉積量和覆蓋率受粉粒細(xì)度的影響。粒徑越細(xì)，單位體積內(nèi)顆粒數(shù)越多，田間利用率就越高；同時，潤濕劑潤濕性能好，可以在一定程度上減少由于不良的天氣因素造成蔬菜葉片上藥液的流失，降低化學(xué)藥劑對環(huán)境的污染。Holloway提出針對不同靶標(biāo)的生物特性的差異，在噴霧的過程中使用不同種類的噴霧助劑及用量來改善農(nóng)藥的潤濕性、展布性能、提高田間藥效[5]。顧中言等[6-7]研究表明，在不影響農(nóng)藥制劑穩(wěn)定性的前提下，選用適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?，可以降低藥液的表面張力，使藥液的表面活性劑的濃度達(dá)到臨界膠束濃度，使其低于蔬菜葉片臨界表面張力值，有利于藥液在葉片上的濕潤與展布。雨水較多的季節(jié)通常是農(nóng)藥使用的高峰期，研究表明，在使用的藥液中加入一定量的噴霧助劑，可以明顯改善藥液耐雨水的沖刷能力，提高藥液在植株上的沉積量[8]。徐廣春等[9]研究表明，在三唑磷藥液中分別添加表面活性劑silwet408和B-102，隨著添加量的增大，藥液在靶標(biāo)植物葉片上的最大持流量也相應(yīng)提高，在臨界膠束濃度值附近達(dá)到最大值。因此，農(nóng)藥助劑可以提高農(nóng)藥對靶標(biāo)葉片上的沉積量，減少施藥量，提高農(nóng)藥利用率，減少作物中農(nóng)藥殘留，降低環(huán)境污染。

1.2 施藥器械性能

藥液在蔬菜植株上的沉積量受霧滴粒徑和霧滴密度的影響，霧滴粒徑通常用體積中徑(VMD)和數(shù)量中徑(NMD)表示[10]。不同的靶標(biāo)對象能夠捕獲的粒徑范圍不同；如果實際的霧滴粒徑大于需要值，霧滴受重力影響易與葉片撞擊后被彈落，造成農(nóng)藥流失；如果霧滴粒徑太小，則易受氣流的影響而發(fā)生霧滴漂移，沉積效果也會受到影響。在相同藥液濃度和霧滴粒徑條件下，藥劑的藥效隨霧滴密度的增加而升高[11]。

藥液的霧滴粒徑和霧滴密度受施藥器械的直接影響。多功能靜電噴霧器能在高壓靜電場的作用下，使霧滴快速吸附到作物的正反面，可提高農(nóng)藥在作物上的沉積量及沉積均勻性。朱小榮[12]研究表明，多功能靜電噴霧器能使霧滴在黃瓜葉片上分布更加均勻細(xì)密，防治效果比手動噴霧器顯著提高。Nuyttens等[13]研究結(jié)果表明，在溫室大棚中采用豎桿噴霧的方式，農(nóng)藥在番茄株冠層的沉積量顯著高于傳統(tǒng)噴槍的效果。Sánchez-Hermosilla等[14]研究發(fā)現(xiàn)，使用手推式噴霧車可以明顯增加霧滴在溫室番茄上的沉積量，藥液流失量比常規(guī)噴槍低54%。楊愛賓[15]研究表明，應(yīng)用靜電噴霧器防治日光溫室茄子白粉虱，比手動噴霧器減少1/3用藥量和至少1/3用水量，省工節(jié)本增效顯著。噴霧器械噴嘴對藥液的流量、噴霧角度、霧滴大小等指標(biāo)亦有較大影響[16]，試驗結(jié)果表明，使用小霧滴的噴頭噴霧在甘藍(lán)上的沉積量大于使用大噴頭噴霧時的沉積量[17]。

1.3 蔬菜植株冠層結(jié)構(gòu)和葉片表面特性

藥液在蔬菜植株上的沉積量受其冠層結(jié)構(gòu)的影響，而蔬菜植株冠層結(jié)構(gòu)與蔬菜種類和生長期密切相關(guān)。植株冠層茂密、葉片數(shù)量多，葉片面積系數(shù)就大，藥液霧滴與葉片表面接觸的機(jī)會就較多，藥液就不易流失，農(nóng)藥的利用率就高；反之，如果植株冠層稀疏、葉片稀少且開放式生長，藥液就不易與葉片接觸，藥液就容易流失，農(nóng)藥利用率就會降低[1]。通常以黃瓜為代表的闊葉型蔬菜，葉片與霧滴之間容易出現(xiàn)屏蔽效應(yīng)，窄葉型的蔬菜，如韭菜等，藥液容易在葉尖端沉積，此外，藥液的沉積量還與葉片的傾斜角度有關(guān)。相對于直立型葉片，平展的葉片沉積量較多[18]。藥液在蔬菜植株上的沉積量受其葉片表面特征的影響。不同蔬菜葉片的臨界表面張力值有一定差異。例如黃瓜等易潤濕葉片的臨界表面張力較大，藥液易展著在上面，不容易流失；甘藍(lán)能難浸潤葉片的臨界表面張力較小，藥液常以水珠形式直接從葉片滴落，較容易流失。韓君[3]的試驗結(jié)果表明，藥液在黃瓜葉片表面最容易潤濕展布，其次是番茄，甘藍(lán)最難潤濕展布,這與作物葉片表面的微結(jié)構(gòu)有關(guān)。另外，大部分蔬菜葉片表面有各種形狀的毛、刺、凸起物或其他附著物等，這些葉表面裝飾構(gòu)造對于農(nóng)藥霧滴的沉積和黏附行為有重要的影響，葉表面硬的疏水性茸毛和突起會阻礙藥液在葉表面的潤濕，而親水性的茸毛則有利于藥液附著，并且茸毛密度比茸毛長度對農(nóng)藥霧滴的覆蓋面積的影響更大[19-20]。如番茄、茄子等蔬菜葉片表面被有大量的親水軟毛，藥液容易在這些葉片的表面粘著、潤濕，提高了葉片對藥液的持流能力；黃瓜等蔬菜葉片的表面被有大量的剛毛狀的茸毛，藥液在葉片的表面難以浸潤，藥液難以在葉片表面附著。

1.4 環(huán)境條件

農(nóng)藥的施用效果受環(huán)境條件如溫度、濕度、光照、風(fēng)速等影響較大,在不同的環(huán)境條件下選擇合適的施藥技術(shù)[21]。高溫條件下害蟲生理活動性強(qiáng)，農(nóng)藥作用速度快，但也容易產(chǎn)生藥害；高濕條件下施藥會進(jìn)一步增加田間小環(huán)境濕度，濕度的增加會導(dǎo)致病害發(fā)生加重；不同的農(nóng)藥種類在光照條件下會產(chǎn)生不同的藥效，根據(jù)藥劑在光照條件下的不同反應(yīng)，選擇恰當(dāng)?shù)氖┧幖夹g(shù)；風(fēng)速則直接導(dǎo)致農(nóng)藥藥液的飄移，從而影響藥液在蔬菜植株表面的沉積量。

2 提高農(nóng)藥利用率相關(guān)措施

2.1 加強(qiáng)農(nóng)藥新劑型的研發(fā)，減少高毒、高殘農(nóng)藥的使用

目前，國內(nèi)農(nóng)藥劑型的研發(fā)必須從可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略出發(fā)，向水性、粒型、緩釋、功能化、省力化的方向發(fā)展，開發(fā)高效、安全、經(jīng)濟(jì)的農(nóng)藥新劑型，微乳劑等水基性制劑正逐步取代乳油制劑，水分散粒劑、懸浮劑是具有良好發(fā)展前景的劑型，功能全面的緩釋劑將成為農(nóng)藥劑型中的主力軍[22]。這些劑型適應(yīng)了化學(xué)農(nóng)藥發(fā)展的客觀要求，使高毒農(nóng)藥低毒化，降低了農(nóng)藥對環(huán)境的污染，延緩了有害生物的抗藥性，能夠控制有效成分的釋放速度，在蔬菜病蟲害防治中顯示了良好的防控效果，具有廣闊的發(fā)展前途[23-24]。

2.2 加快噴霧機(jī)械的更新，逐步淘汰老式施藥器械

蔬菜種類眾多，在不同生長期冠層結(jié)構(gòu)差異性大，這對噴霧藥械的使用提出了較高的要求。對此，國內(nèi)正針對性開發(fā)農(nóng)藥噴霧器械，大力發(fā)展靜電噴霧器等新興噴霧器械，以適應(yīng)不同蔬菜種類的施藥要求；同時，通過對氣噴噴嘴角度、噴嘴盤芯尺寸、噴嘴數(shù)量、噴霧的速度進(jìn)行不同的組合[25-27]，以及增加噴桿的多樣性，減少施藥過程中的“跑冒滴漏”現(xiàn)象。通過施藥機(jī)械的更新?lián)Q代，提高農(nóng)藥的利用率。

2.3 噴霧新技術(shù)的應(yīng)用，普及科學(xué)施藥方法

近年來，隨著精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，精準(zhǔn)施藥技術(shù)成為提高農(nóng)藥利用率的有效手段。精準(zhǔn)施藥技術(shù)因其顯著提高農(nóng)藥利用率，降低環(huán)境污染等優(yōu)勢，得到了廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。

對靶變量噴霧控制技術(shù)主要使用傳感器進(jìn)行靶標(biāo)探測，主要使用紅外傳感器、超聲波傳感器、圖像傳感器(CCD)等[28]，實現(xiàn)精準(zhǔn)用藥。李麗紅[29]研究表明，利用顏色傳感器和單片機(jī)設(shè)計的紅外靶標(biāo)自動探測器，能夠正確地識別綠色作物，減少了非作物靶標(biāo)在施藥過程中的干擾，可以有效控制施藥量，避免浪費農(nóng)藥，為病蟲害防控過程中精準(zhǔn)施藥的智能控制提供了新的思路及方法。

靜電噴霧技術(shù)是指在高壓靜電作用下，噴嘴與目標(biāo)農(nóng)作物間形成一個靜電場，通過靜電噴嘴霧化后的藥液因靜電場作用而形成帶有正負(fù)電荷的群體霧滴。該技術(shù)具有藥液霧滴沉積率高、散布均勻、散失飄逸少、節(jié)約成本等特點而被廣泛應(yīng)用于藥液噴灑中[30-31]。李海強(qiáng)[32]研究表明，與手動噴霧器相比，應(yīng)用靜電噴霧技術(shù)防治西紅柿蚜蟲的藥效和工作效率分別提高30%以上，是一種具有應(yīng)用前景的施藥技術(shù)。

無人機(jī)低空噴霧技術(shù)是以輕小型無人機(jī)為載體，在飛行機(jī)身上搭載特定的農(nóng)藥噴霧設(shè)備，以解決施藥時霧滴合理沉積分布問題，并在施藥的過程中將GPS系統(tǒng)引入作業(yè)中，實現(xiàn)精準(zhǔn)化用藥[33-34]。無人機(jī)低空施藥作為一種新型防治病蟲害的手段，可以減少農(nóng)藥對工作人員產(chǎn)生的化學(xué)傷害，利用導(dǎo)航系統(tǒng)提高對靶標(biāo)作物噴霧時的精確度，提高藥效的利用率，減輕環(huán)境污染[35-37]。

2.4 加強(qiáng)施藥人員培訓(xùn)，提高用藥水平

出于對農(nóng)藥噴施人員生命安全、環(huán)境保護(hù)和食品安全等方面的考慮，許多西方發(fā)達(dá)國家都已經(jīng)建立了完善的農(nóng)藥使用技術(shù)培訓(xùn)體系[38]。通過培訓(xùn)，施藥人員不但要掌握對作物病蟲害的發(fā)生特點，同時對于藥劑的特性、藥械的選擇、施藥技術(shù)、中毒癥狀以及解救技術(shù)等也要進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)及了解。在國內(nèi)，農(nóng)藥使用技術(shù)培訓(xùn)工作雖然已經(jīng)開展，但是該工作尚處于初級階段，亟需對廣大農(nóng)藥噴施人員開展全面、系統(tǒng)的農(nóng)藥科學(xué)施用技術(shù)培訓(xùn)[39-40]。

3 展望

人們應(yīng)該重新思考過多地使用農(nóng)藥，和因施藥方法不當(dāng)造成的病、蟲抗藥性增強(qiáng)、天敵減少和環(huán)境污染等問題。過于傳統(tǒng)和常規(guī)的噴藥方法顯然已不能滿足現(xiàn)有的植保工作的需要，在農(nóng)藥的使用過程中需要對農(nóng)藥的施藥方法和各種影響因素進(jìn)行重新的理解和認(rèn)識，加強(qiáng)農(nóng)藥的使用和技術(shù)的研究，建立適合國內(nèi)農(nóng)作物的農(nóng)藥使用技術(shù)系統(tǒng)，減輕化學(xué)防治帶來的不利影響，全面提高農(nóng)藥的利用率。

化學(xué)防治是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中病蟲害防治的重要手段，農(nóng)藥作為重要的生產(chǎn)資料在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中有著不可替代的作用，而其利用效率的高低是植保工作人員較為關(guān)心的一個問題。由于國內(nèi)農(nóng)藥施藥技術(shù)落后，農(nóng)藥的科學(xué)使用知識普及不到位，施藥機(jī)械發(fā)展的速度與農(nóng)藥生產(chǎn)加工速度不一致，導(dǎo)致農(nóng)藥利用效率低下，農(nóng)藥殘留超標(biāo)，環(huán)境污染。因此，優(yōu)化噴霧過程中一系列的技術(shù)措施顯得尤為重要。比如，在大田農(nóng)作物中，以噴桿噴霧技術(shù)代替背負(fù)式手動噴霧技術(shù)，在節(jié)省勞動力的同時，改善了農(nóng)藥沉積的均勻性，提高了作業(yè)效率。根據(jù)農(nóng)作物葉片的表面特征，研究不同種類農(nóng)作物的葉片與藥液行為的相關(guān)性，優(yōu)化農(nóng)藥藥液的理化性質(zhì)，提高藥液在葉片上的沉積率，減少農(nóng)藥的流失；根據(jù)植株的冠層結(jié)構(gòu)，病蟲害的不同種類，確定最佳的霧滴粒徑以及沉積分布密度，變量噴灑與變粒徑噴灑相結(jié)合；農(nóng)藥使用的過程中制定合適的噴霧標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對施藥人員的培訓(xùn)，及時掌握病蟲害的發(fā)生規(guī)律，根據(jù)病蟲危害特點選擇合適農(nóng)藥種類及施藥器械，逐步減少大霧滴、大容量的噴霧方式。隨著噴霧技術(shù)不斷優(yōu)化研究和大力推廣，逐步采用噴霧新技術(shù)，如對靶變量噴霧技術(shù)、靜電噴霧技術(shù)、無人機(jī)低空噴霧技術(shù)，且相關(guān)部門制定一定的田間噴霧施藥標(biāo)準(zhǔn)，不斷開發(fā)高效、低毒、低殘留農(nóng)藥，以實現(xiàn)精準(zhǔn)化用藥，提高農(nóng)藥的利用率。

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