2種農(nóng)藥助劑對3種農(nóng)藥藥液在藜麥葉片表面潤濕性能的影響

摘 要 利用光學(xué)接觸角測量儀和Owens-Wendt-Rabel & Kaelble法測定藜麥近分支端和分支頂端葉片的表面自由能，并研究2種農(nóng)藥助劑Silwet L-77和Triton X-100對3種農(nóng)藥藥液在藜麥葉片表面潤濕性能的影響。結(jié)果表明，藜麥分支頂端葉片的表面自由能低于近分支端葉片；分支頂端葉片遠(yuǎn)軸面鹽囊的存在進(jìn)一步降低其表面自由能，與近軸面相比更疏水。分支頂端葉片近軸面的表面自由能為25.37 mJ/m2，遠(yuǎn)軸面為21.89 mJ/m2，并以此建立藜麥分支頂端葉片表面潤濕性包絡(luò)圖。Silwet L-77在其臨界膠束濃度（1.0 × 10-3 g/mL）下使3種農(nóng)藥藥液在藜麥分支頂端葉片的接觸角降至30°～40°，與未添加相比，農(nóng)藥藥液的潤濕效果得到顯著改善，且其性能優(yōu)于臨界膠束濃度下的Triton X-100。

關(guān)鍵詞 藜麥葉片；表面潤濕性；潤濕性包絡(luò)圖；農(nóng)藥助劑

藜麥（Chenopodium quinoa Willd.）是莧科藜亞科藜屬1 a生雙子葉草本植物，起源于南美洲安第斯山脈中高海拔山區(qū)[1]。研究表明，藜麥谷粒中各種營養(yǎng)元素的含量比一般谷物的都要高；2013年聯(lián)合國規(guī)定為國際藜麥年，同時(shí)聯(lián)合國國際糧農(nóng)組織（FAO）認(rèn)為藜麥?zhǔn)俏ㄒ灰环N能滿足人體基本營養(yǎng)需求的單體植物，是最適宜人類的“全營養(yǎng)食品”[2-3]。藜麥的營養(yǎng)價(jià)值豐富全面，具有多種開發(fā)利用價(jià)值和良好的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)具有耐鹽、耐旱和耐貧瘠等特點(diǎn)，對環(huán)境的適應(yīng)范圍廣，促使各國開始商業(yè)化栽培藜麥[3]。中國從20世紀(jì)80年代開始在不同地區(qū)對藜麥進(jìn)行引種栽培試驗(yàn)，目前，在山西、陜西、青海、甘肅等地均已有小規(guī)模適應(yīng)性種植，并且種植面積呈逐年上升趨勢，已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中展露出舉足輕重的地位[4]。

伴隨著產(chǎn)量需求的增加，藜麥種植面積也不斷增加，藜麥田有害生物的發(fā)生發(fā)展成為影響藜麥生產(chǎn)的重要問題之一；特別是隨著藜麥的規(guī)?；斑B作化種植，其病害蟲發(fā)生程度日趨加重[5-6]。例如，已報(bào)道的藜麥主要病害有霜霉病和葉斑病等，蟲害有象甲、金龜子、豆芫菁和小菜蛾等，以及各類雜草[6]為害。但由于藜麥屬于小眾外來引種作物，因此尚無登記在此作物上的農(nóng)藥品種，目前用于防治藜麥病蟲害的藥劑多是登記在其他作物上的藥劑。雖然為同一農(nóng)藥品種的同種劑型，但在用于防治不同靶標(biāo)作物病蟲害時(shí)，其效果也不盡相同，這是由于靶標(biāo)性質(zhì)以及藥液在靶標(biāo)表面的潤濕性與沉積量不同等原因所致[7]。靶標(biāo)表面性質(zhì)以及藥液在靶標(biāo)表面上的潤濕、鋪展等行為的研究對提高農(nóng)藥在藜麥上的防治效果具有重要意義。目前，針對靶標(biāo)表面潤濕性能的研究主要集中在水稻、玉米、小麥、甘藍(lán)、黃瓜、蘋果等作物上[8-9]，而對藜麥葉面的研究尚未見報(bào)道。本研究擬利用Owens-Wendt-Rabel & Kaelble（OWRK）法對藜麥表面自由能進(jìn)行測定并建立藜麥葉片表面潤濕性包絡(luò)圖，進(jìn)一步研究2種農(nóng)藥助劑對農(nóng)藥藥液在藜麥葉片表面潤濕性能的影響。本研究結(jié)果可為提高農(nóng)藥在藜麥上的利用率、降低農(nóng)藥用量以及減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 供試材料與儀器

超純水（電導(dǎo)率為0.055 μS/cm）由UPR-I-10T型超純水機(jī)（鄭州優(yōu)爾普儀器設(shè)備有限公司）制備。乙二醇和N，N-二甲基甲酰胺（DMF）均為分析純，購自上海麥克林生化科技股份有限公司；Triton X-100（純度≥98%），購自北京索萊寶科技有限公司；Silwet L-77有機(jī)硅表面活性劑（純度≥99%），購自翌圣生物科技（上海）股份有限公司；吐溫80（化學(xué)純）和十二烷基硫酸鈉（SDS）（純度≥97%），購自上海麥克林生化科技股份有限公司。3種不同類型的農(nóng)藥制劑：2.5%高效氯氟氰菊酯微乳劑（海利爾藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司），70%吡蟲啉水分散粒劑（陜西美邦藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司），40%烯酰嗎啉懸浮劑（江蘇豐源生物工程有限公司）。

2022年6月于山西省太谷縣山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)場采摘定型期的藜麥葉片，品種為‘稼祺藜麥307’（圖1-a）。

OCA-20型視頻光學(xué)接觸角測量儀及配套SCAT表面自由能軟件和DCAT 9型表面張力儀（德國Dataphysics公司）；萬分之一天平（艾德姆衡器武漢有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 藜麥葉片表面鹽囊的觀察 將采得的新鮮藜麥葉片于奧林巴斯SZX16體視顯微鏡下觀察葉片近軸面（葉片正面）和遠(yuǎn)軸面（葉片背面）的表面形態(tài)，并拍照記錄葉片表面鹽囊。

1.2.2 藜麥葉片表面自由能的測定 參考已報(bào)道的方法[9]分別測定并計(jì)算藜麥葉片近軸面和遠(yuǎn)軸面的表面自由能。具體方法如下：在試驗(yàn)地小區(qū)采用5點(diǎn)取樣法確定5個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)選取5棵植物采集其上中下3部分的某個(gè)分支的近分支端葉片和分支頂端葉片各1片，將采得的新鮮藜麥葉片的主脈剪去后呈長方形葉片段，并分為近軸面和遠(yuǎn)軸面，用雙面膠將其固定在載玻片上，輕輕壓實(shí)，操作過程中均用鑷子夾住葉片邊緣，切勿用手接觸待測葉片表面。應(yīng)用OCA-20型視頻光學(xué)接觸角測量儀自帶注射器擠出3.0 μL探測液滴（超純水、乙二醇和DMF），當(dāng)葉片表面觸碰到液滴后，待液滴在葉片表面穩(wěn)定后（30 s），拍攝圖像，軟件自動(dòng)計(jì)算所測的接觸角。試驗(yàn)過程中使用恒溫循環(huán)器控制測量溫度在25 ℃±0.5 ℃，每種探測液體重復(fù)測量3次，取平均值。最后得到不同探測液滴在5個(gè)采樣點(diǎn)藜麥植株近分支端葉片和分支頂端葉片的近軸面和遠(yuǎn)軸面的接觸角（°），用“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

據(jù)Owens-Wendt-Rabel & Kaelble（OWRK）模型計(jì)算葉片的表面自由能。按此模型，液體表面張力γLV是色散分量（γDLV）和極性分量（γPLV）的和；同樣地，固體表面自由能γSV是色散分量（γDSV）和極性分量（γPSV）的和。則固液兩相的界面自由能γSL與液體表面張力γLV、固體表面自由能γSV的色散分量和極性分量的關(guān)系由OWRK方程[10]描述：

γSL=γLV+γSV-2（ γDSVγDLV+ γPSVγPLV）[JY]（1）

由楊氏方程得：

cosθ=（γSV-γSL）/γLV[JY]（2）

將（1）式帶入（2）式整理則得液體表面張力γLV、固體表面自由能γSV與液固接觸角θ之間的關(guān)系：

γLV（1+cosθ）2 γDLV= γDSV+ γPSV γPLVγDLV

[JY]（3）

使用一系列已知γDLV和γPLV的探測液體，測定其在固體表面接觸角θ，由（3）式可知使用γLV（1+cosθ）2 γDLV對 γPLVγDLV作圖，通過所得直線的斜率和截距分別求出固體表面的γPSV和γDSV，二者之和即為固體表面自由能γSV，以上數(shù)據(jù)可在SCAT表面自由能軟件中擬合得到。本試驗(yàn)所采用的探測液：超純水（γDLV=20.1 mJ/m2，γPLV=43.7 mJ/m2）、乙二醇（γDLV=29.29 mJ/m2，γPLV=18.91 mJ/m2）和DMF（γDLV=32.42 mJ/m2，γPLV=4.88 mJ/m2）。另外，乙醇（γDLV=18.8 mJ/m2，γPLV=3.6 mJ/m2）和甘油（γDLV=34.0 mJ/m2，γPLV=30.0 mJ/m2）用于“1.2.3”中表面潤濕性包絡(luò)線圖的繪制。以上數(shù)據(jù)由SCAT表面自由能軟件自帶 （25 ℃）。

1.2.3 藜麥葉片表面潤濕性包絡(luò)線圖的繪制 用極坐標(biāo)系繪制藜麥葉片表面潤濕性包絡(luò)線圖。選取橫坐標(biāo)為γLV，縱坐標(biāo)為其極性分量γPLV，則橫縱坐標(biāo)與極軸以及與橫坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)角度φ的關(guān)系為：

γPLV=Rsinφ[JY]（4）

γLV=γDLV+γPLV=Rcosφ[JY]（5）

將（4）和（5）式帶入（3）式，可得：

[HT5”SS]

Rφ=［21+cosθ（γDSV（cosφ-sinφ）+γPSV（sinφ）cosφ）］2

（0°≤φ≤90°）[JY]（6）

根據(jù)公式（6）可繪制一個(gè)給定的特定表面（γDSV與γPSV為固定值）在一個(gè)θ角度上的一條等值線，改變不同的θ可以利用軟件繪制出直觀可視化的藜麥葉片表面潤濕性包絡(luò)線圖。同時(shí)根據(jù)超純水、乙二醇、DMF、乙醇和甘油的γPLV數(shù)據(jù)繪制其在圖中的位置點(diǎn)。

1.2.4 表面活性劑溶液及藥液的表面張力和接觸角的測定 用超純水將吐溫80、SDS、Silwet L-77 和Triton X-100 分別配制成5×10-5 g/mL、 1×10-4 g/mL、2×10-4 g/mL、5×10-4 g/mL、 1×10-3 g/mL、5×10-3 g/mL的溶液。按照靜態(tài)平板法[11]，用界面張力儀測定上述配置好的表面活性劑溶液的表面張力。同一樣品的表面張力至少測量3次，且每次測得的值相差≤0.2 mN/m，[JP]取平均值。測量時(shí)的溫度為（25±2） ℃。用超純水將2.5%高效氯氟氰菊酯微乳劑、70%吡蟲啉水分散粒劑、40%烯酰嗎啉懸浮劑分別按照推薦使用劑量配制成4 000、8 000、和3 000倍液或用表面活性劑溶液按上述稀釋倍數(shù)稀釋，按上述方法測定混合液體的表面張力。接觸角測定方法如“1.2.2”所述，將其中探測液換成此處的待測液體。[JP]

2 結(jié)果與分析

2.1 藜麥葉片表面鹽囊的分布及對葉片表面潤濕性的影響

稼祺藜麥品種在供試的田間種植條件下鹽囊主要分布于分支頂端的嫩莖和嫩葉的遠(yuǎn)軸面，而近分支處較老的葉片和莖稈處均很少發(fā)現(xiàn)有鹽囊的存在，鹽囊大小約為100 μm，體視顯微鏡下呈透明狀球形，較為密集的分布于葉片背面（圖 1-b～1-e）。測量發(fā)現(xiàn)葉片遠(yuǎn)軸面有鹽囊時(shí)超純水的接觸角為134.4°，而用軟毛刷清理鹽囊后，接觸角變?yōu)?23.9°（圖1-f，1-g），表明鹽囊的存在會降低藜麥葉面的表面自由能，提高其疏水性。

2.2 藜麥葉片表面自由能及其表面潤濕性包絡(luò)線圖

由表1可知，藜麥近分支端葉片（較老葉片）的近軸面和遠(yuǎn)軸面表面自由能分別為31.43 mJ/m2和22.26 mJ/m2，色散分量分別為29.42 mJ/m2和20.69 mJ/m2，分別占比為93.6%和92.9%；而分支頂端葉片（較嫩葉片）的近軸面和遠(yuǎn)軸面表面自由能分別為25.37 mJ/m2和21.89 mJ/m2，色散分量分別為21.89 mJ/m2和17.50 mJ/m2，分別占比為86.3%和79.9%。對比發(fā)現(xiàn)，分支頂端葉片的近軸面和遠(yuǎn)軸面的表面自由能較近分支端葉片的小，表明其疏水性較近分支端葉片的強(qiáng)，這也能從3種探測液的接觸角的數(shù)據(jù)中看出；但是疏水性強(qiáng)的分支頂端葉片的近軸面和遠(yuǎn)軸面的表面自由能的極性分量占比較近分支端葉片有所提高，這可能是由于較嫩葉片組織極性物質(zhì)含量比較老葉片豐富所致。對于近分支端葉片，遠(yuǎn)軸面在沒有鹽囊存在的狀態(tài)下疏水性高于近軸面，且其表面自由能低于近軸面，這可能是由于葉片正反面組織差異所致；而在分支頂端葉片，遠(yuǎn)軸面在沒有鹽囊時(shí)，水的接觸角為 123.9°與近軸面124.2°相當(dāng)，當(dāng)有鹽囊存在時(shí)水的接觸角提高為134.4°，同時(shí)遠(yuǎn)軸面表面自由能低于近軸面，這說明在較嫩的葉片上，正反面的疏水性差異不大（無鹽囊時(shí)），正是遠(yuǎn)軸面鹽囊的存在可以提高其疏水性和降低表面自由能?？傮w來看，不論是分支端葉片還是分支頂端葉片均以色散分量占比為主，因此在有害生物防治時(shí)適合使用非極性溶液為主的農(nóng)藥藥液。

由藜麥葉片分支頂端近軸面和遠(yuǎn)軸面的表面潤濕性包絡(luò)線圖（圖2）可知，可以通過使用農(nóng)藥助劑降低農(nóng)藥藥液的表面張力或者調(diào)整藥液的γPLV/γLV的比值與γPSV/γSV（圖2中虛線所示）相近來提高農(nóng)藥藥液在藜麥葉片分支頂端的潤濕性能。同時(shí)，圖2-a中藍(lán)色陰影部分要大于圖2-b，表明分支頂端近軸面要比遠(yuǎn)軸面更易于被完全潤濕。

而減小。通過曲線的變化可知，由SDS、Triton X-100和Silwet L-77的臨界膠束濃度（CMC）分別為1×10-3 g/mL、5×10-4 g/mL和1×10-3 g/mL，吐溫80在所研究的濃度范圍內(nèi)未達(dá)到其CMC值。在高于CMC時(shí)，SDS和Triton X-100的表面張力高于30 mN/m，而SilwetL-77低于30 mN/m。

SDS、吐溫80、Triton X-100和Silwet L-77不同濃度溶液在藜麥分支頂端葉片近、遠(yuǎn)軸面接觸角的變化趨勢見圖3-b和3-c。由圖可知，SDS和Trion X-100溶液的接觸角隨濃度的升高而降低，在濃度接近CMC時(shí)迅速下降，當(dāng)超過CMC后，接觸角均保持不變。Trion X-100在近、遠(yuǎn)軸面接觸角的極限數(shù)值在60°左右；而SDS在近、遠(yuǎn)軸面接觸角的極限數(shù)值相差較大，分別為90°左右和120°左右。Silwet L-77溶液在超過CMC后，其接觸角隨著濃度的增加仍然持續(xù)下降，達(dá)到5×10-3 g/mL時(shí)，Silwet L-77溶液在近、遠(yuǎn)軸面呈完全鋪展?fàn)顟B(tài)，3 μL液滴在近、遠(yuǎn)軸面鋪展面積為（0.697±0.034） cm2和（0.523±0.059） cm2。在供試濃度范圍內(nèi)，吐溫80溶液在近、遠(yuǎn)軸面接觸角分別在120°～110°和140°～120°間變化。由圖2可知，當(dāng)γLV在20 mN/m～30 mN/m時(shí)，溶液在近、遠(yuǎn)軸面的接觸角可小于40°，這與上述Silwet L-77試驗(yàn)結(jié)果相吻合。

綜上可知，在供試濃度范圍內(nèi)，Silwet L-77和Triton X-100在達(dá)到其CMC后，溶液接觸角在60°及以下，可實(shí)現(xiàn)水對藜麥葉片表面較好的潤濕效果。

2.4 Silwet L-77與Triton X-100對3種不同農(nóng)藥制劑的推薦劑量藥液在藜麥葉片上潤濕性能的影響

進(jìn)一步測定“2.3”中篩選出的Silwet L-77和Triton X-100在CMC下對3種農(nóng)藥制劑藥液在藜麥葉片上潤濕性能的影響。由表2可知， 2.5%高效氯氟氰菊酯微乳劑、70%吡蟲啉水分散粒劑和50%烯酰嗎啉懸浮劑3種常用農(nóng)藥在推薦稀釋倍數(shù)下的混合液的表面張力均大于40 mN/m，測得它們的接觸角均大于110°，難以潤濕藜麥的葉片。Triton X-100在CMC下，可顯著降低上述3種農(nóng)藥制劑稀釋液的表面張力至31 mN/m～33 mN/m，使其在近軸面接觸角58°～66°以及在遠(yuǎn)軸面接觸角54°～61°，顯著提高農(nóng)藥藥液在藜麥葉片上的潤濕效果。而Silwet L-77在CMC下進(jìn)一步使農(nóng)藥藥液的表面張力低于30 mN/m，接觸角為30°～40°，所得農(nóng)藥藥液的潤濕效果進(jìn)一步得到顯著改善。由上述結(jié)果可知，在防治藜麥病蟲害時(shí)，可選用有機(jī)硅助劑Silwet L-77與藥液混合使用，以此降低固-液界面張力、提高藥液在藜麥葉片上的潤濕性，最終達(dá)到提高藥劑利用率的目的。

3 討 論

3.1 鹽囊的存在使藜麥葉片的疏水性增強(qiáng)

植物葉片是植物進(jìn)行光合作用的重要營養(yǎng)器官，同時(shí)也是農(nóng)藥噴霧液滴所作用的主要靶標(biāo)表面，其表面結(jié)構(gòu)特性對液滴在其表面的潤濕、粘附等行為具有重要影響[7]。研究表明，固體表面的化學(xué)組成、表面形貌以及表面自由能是影響其潤濕性的關(guān)鍵因素[12-13]。藜麥作為一種耐鹽堿的鹽生作物[14]，同時(shí)還耐貧瘠、耐旱和耐霜凍[3]，藜麥近分支端和分支頂端的葉片對水的接觸角數(shù)值表明藜麥葉片表面的疏水性，它的疏水性與對這些逆境環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)[15]。從微納米尺度來看，表面的微納米粗糙結(jié)構(gòu)會使表面超疏水，如發(fā)現(xiàn)荷葉表面微米尺度的粗糙結(jié)構(gòu)以及乳突微米結(jié)構(gòu)的乳突上存在著的納米結(jié)構(gòu)是其具有超疏水性（接觸角>150°）與自清潔功能的關(guān)鍵[16]。已有報(bào)道發(fā)現(xiàn)，藜麥葉片表皮細(xì)胞在微米尺度上程饅頭型突起的密集排列[17]，這可能是其疏水性的來源；同時(shí)，鹽囊細(xì)胞雖是植物表皮細(xì)胞的特化結(jié)構(gòu)[18]，但與表皮細(xì)胞不同，鹽囊細(xì)胞呈球形，分布于葉片之上，且直徑大小多在100 μm。本研究表明，即使在100 μm量級的尺度上，這些結(jié)構(gòu)仍然會提高藜麥葉片的疏水性，總體來看田間自然狀態(tài)下藜麥葉片超疏水性不明顯。另外，藜麥鹽囊上是否有納米尺度上的粗糙結(jié)構(gòu)及其對葉片疏水性的影響尚未見報(bào)道，有待進(jìn)一步研究。

3.2 潤濕性包絡(luò)線圖可作為研究農(nóng)藥藥液在藜麥葉片表面潤濕性的直觀的可視化輔助手段

當(dāng)一個(gè)性質(zhì)已確定的特定表面，其γDSV與γPSV已知，繪制出該表面的潤濕性包絡(luò)線圖可以更直觀地分析如何改變未知液體表面張力（γSV）的極性分量（γPLV）和色散分量（γDLV）以改變其在該性質(zhì)已確定的表面上的接觸角，同時(shí)也可以對已知表面張力（γSV）的液體來定性的預(yù)測在該表面的潤濕性。固體表面的潤濕性包絡(luò)線圖在研究高分子聚合物[19]、修飾電極[20]、無機(jī)復(fù)合材料[21]的表面潤濕性以及油墨對打印基材的潤濕性[22]等方面有重要應(yīng)用。然而在生物界面上應(yīng)用潤濕性包絡(luò)線圖對農(nóng)藥液滴在其表面的潤濕性進(jìn)行分析尚未見報(bào)道，本研究發(fā)現(xiàn)利用潤濕性包絡(luò)線圖定性預(yù)測表面活性劑溶液在藜麥葉片上的接觸角的結(jié)果較為可靠，然而在復(fù)雜的表面活性劑和農(nóng)藥制劑混合液體的體系中，由于表面活性劑在該液體中的行為變的復(fù)雜，會出現(xiàn)一定偏差，但也能滿足一定的趨勢預(yù)測期望。究其原因，與以上性質(zhì)可控的人工制備表面相比，生物界面因生物體自身的差異以及受環(huán)境變化的影響會呈現(xiàn)一定變異性，同時(shí)已有的文獻(xiàn)報(bào)道中多為純?nèi)軇┗騿我蝗苜|(zhì)溶液體系而非農(nóng)藥制劑的多組分混合液體系。

3.3 有機(jī)硅助劑Silwet L-77對藥劑利用率的影響

農(nóng)藥霧滴以一定動(dòng)量從農(nóng)藥施用器具離開以后，在空氣中發(fā)生飄移或蒸發(fā)，其中一部分與植物葉片碰撞發(fā)生粘附、潤濕等行為滯留于葉片表面，而另一部分則可能發(fā)生彈跳、聚并滾落或流失到環(huán)境中，造成農(nóng)藥在植物葉片有效沉積的損失[13]。研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)植物葉片特性選擇添加合適的農(nóng)藥助劑，能夠顯著控制藥液的蒸發(fā)、彈跳和流失，促進(jìn)藥液的有效潤濕、鋪展，而且有助于降低空氣中的飄移量[23-24]。從本試驗(yàn)結(jié)果可以看到，由于藜麥葉片表面有類似于荷葉表面的乳突狀微米結(jié)以及遠(yuǎn)軸端鹽囊的存在，水滴在其表面接觸角大于119°，近于Cassie-Baxter狀態(tài)。在所研究的濃度范圍內(nèi)，4種農(nóng)藥助劑僅Silwet L-77（在5 × 10-3 g/mL的濃度下）能使接觸角處于完全潤濕狀態(tài)（Wenzel狀態(tài)），其他3種助劑效率較低，液滴不能完全取代三維立體結(jié)構(gòu)中的空氣層，僅能實(shí)現(xiàn)Cassie-Baxter和Wenzel之間的過渡態(tài)。Song等[24]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)液滴在靶標(biāo)表面呈現(xiàn)Wenzel狀態(tài)、接觸角低于65°，可有效提高釘扎力，農(nóng)藥藥液可實(shí)現(xiàn)有效沉積。Silwet L-77在其CMC下能顯著降低3種不同農(nóng)藥制劑稀釋液在藜麥葉片表面的接觸角至40°以下。此外，有機(jī)硅類助劑多具有三硅氧烷接枝聚乙二醇型結(jié)構(gòu)，其不僅可快速降低溶液體系的表面張力，而且當(dāng)濃度超過其CMC時(shí)，其特殊的分子結(jié)構(gòu)還會對固體表面表現(xiàn)出較強(qiáng)的黏附性，因此還可用作農(nóng)藥的展著劑和滲透劑[25]?；谝陨涎芯浚蛇x擇Silwet L-77來降低噴霧霧滴在藜麥葉片的固-液界面張力、提高藥液在藜麥葉片上的潤濕性，最終達(dá)到提高藥劑利用率的目的。

4 結(jié) 論

本研究測定藜麥近分支端和分支頂端葉片的表面自由能，并建立分支頂端葉片的表面潤濕性包絡(luò)圖。研究發(fā)現(xiàn)Silwet L-77能夠顯著降低3種農(nóng)藥制劑稀釋液在藜麥葉片的固-液界面張力并提高藥液在藜麥葉片上的潤濕性。本研究對提升已有農(nóng)藥在藜麥上有害生物化學(xué)防治的水平，及后續(xù)針對藜麥的制劑、施藥等技術(shù)研究有參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn) Reference：

［1］ 楊發(fā)榮，黃 杰，魏玉明，等.藜麥生物學(xué)特性及應(yīng)用[J].草業(yè)科學(xué)，2017，34（3）：607-613.

YANG F R，HUANG J，WEI Y M，et al.A review of biological characteristics，applications，and culture of Chenopodium quinoa[J].Pratacultural Science，2017，34（3）：607-613.

[2]王黎明，馬 寧，李 頌，等.藜麥的營養(yǎng)價(jià)值及其應(yīng)用前景[J].食品工業(yè)科技，2014，35（1）：381-384，389.

WANG L M，MA N，LI S，et al.Nutritional properties of quinoa and its application prospects[J].Science and Technology of Food Industry，2014，35（1）：381-384，389.

[3]劉敏國，楊 倩，楊 梅，等.藜麥的飼用潛力及適應(yīng)性[J].草業(yè)科學(xué)，2017，34（6）：1264-1271.

LIU M G，YANG Q，YANG M，et al.Advances in the studies on feeding potential and adaptability of quinoa[J]. Pratacultural Science，2017，34（6）： 1264-1271.

[4]丁云雙，曾亞文，閔 康，等.藜麥功能成分綜合研究與利用[J].生物技術(shù)進(jìn)展，2015，5（5）：340-346.

DING Y SH，ZENG Y W，MIN K，et al.Comprehensive research and utilization of functional components in quinoa[J].Current Biotechnology，2015，5（5）：340-346.

[5]田 娟，魏黎明，冷廷瑞，等.藜麥盆栽除草劑安全性試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2021（4）：118-125.

TIAN J，WEI L M，LENG T R，et al. Safety test of herbicides on potted quinoa[J].Bulletin of Agricultural Science and Technology，2021（4）：118-125.

[6]王生萍，王建鵬，王 紅，等.我國藜麥主要病蟲害防控探究[J].南方農(nóng)業(yè)，2020，14（32）：27-30.

WANG SH P，WANG J P，WANG H，et al.Study on prevention and control of main diseases and insect pests of quinoa[J].South China Agriculture，2020，14（32）：27-30.

[7]張晨輝.表面活性劑對液滴在靶標(biāo)表面潤濕粘附行為的影響機(jī)制及調(diào)控[D].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.

ZHANG CH H.The influence and regulatory mechanism about wetting and adhesion behavior of droplet on target solid surfaces by adding surfactants[D].Beijing：China Agricultural University，2017.

[8]封云濤，郭曉君，李 婭，等.作物葉片表面自由能及噴霧助劑對農(nóng)藥藥液在5種作物葉片上潤濕性能的影響[J].農(nóng)藥學(xué)學(xué)報(bào)，2022，24（6）：1466-1472.

FENG Y T，GUO X J，LI Y，et al.Effects of surface free energy of crops leaves and spry adjuvants on the wettability of pesticide solution on five crop leaves[J].Chinese Journal of Pesticide Science，2022，24（6）：1466-1472.

[9]高 越，趙勁宇，史高川，等.基于葉片的表面自由能與分量明確4種經(jīng)濟(jì)作物的葉面潤濕性能[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（8）：1331-1334，1396.

GAO Y，ZHAO J Y，SHI G CH，et al.Analysis of leaf surface wettability for 4 kinds of industrial crop based on the leaves surface free energy and component[J].Journal of Shanxi Agricultural Sciences，2017，45（8）：1331-1334，1396.

[10] CLINT J H.Adhesion and components of solid surface energies[J].Current Opinion in Colloid & Interface Science，2001，6（1）：28-33.

[11]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.表面活性劑 表面張力的測定：GB/T 22237-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

General Administration of Quality Supervision， Inspection and Quarantine of the People’s Republic of China， China National Standardization Management Committee.Surface active agents—determination of surface tension： GB/T22237-2008[S].Beijing： China Quality and Standards Publishing，2008.

[12]宋麗華，宋 強(qiáng)，閻 杰，等.基于微觀形貌及表面自由能的煤塵潤濕性研究[J].煤炭轉(zhuǎn)化，2018，41（3）：12-18.

SONG L H，SONG Q，YAN J，et al.Study on wettability of coal dust based on its microtopography and surface free energy[J].Coal Conversion，2018，41（3）：12-18.

[13]汪家道，禹 營，陳大融.超疏水表面形貌效應(yīng)的研究進(jìn)展[J].科學(xué)通報(bào)，2006，51（18）：2097-2099.

WANG J D，YU Y，CHEN D R.Research progress of surface topography effect of superhydrophobic surfaces[J].Chinese Science Bulletin，2006，51（18）：2097-2099.

[14]LPEZ-MARQUS R L，NRREVANG A F，ACHEP，et al.Prospects for the accelerated improvement of the resilient crop quinoa[J].Journal of Experimental Botany，2020，71（18）：5333-5347.

[15]HINOJOSA H，GONZLEZ J A，BARRIOS-MASIAS FH，et al.Quinoa abiotic stress responses：A review[J].Plants，2018，7（4）：106.

[16]羅顯峰，張錫奇，江 雷.仿生超浸潤界面材料與界面化學(xué)[J].科學(xué)通報(bào)，2022，67（32）：3753-3765.

LUO X F，ZHANG X Q，JIANG L.Bioinspired superwettability： From interfacial materials to chemistry[J].Chinese Science Bulletin，2022，67：3753-3765.

[17]SHABALA S，BOSE J，HEDRICH R.Salt bladders： do they matter？[J].Trends in Plant Science，2014，19（11）：687-691.

[18]ZHANG Y，MUTAILIFU A，LAN H.Structure，development，and the salt response of salt bladders inChenopodium album L.[J].Frontiers in Plant Science，2022，13：989946.

[19]HAMDI M，POULIS J A.Effect of UV/ozone treatment on the wettability and adhesion of polymeric systems[J].The Journal of Adhesion，2021，97（7）：651-671.

[20]PATERSON AF，F(xiàn)ABER H，SAVVA A，et al. On the role of contact resistance and electrode modification in organic electrochemical transistors[J].Advanced Materials，2019，31（37）：1902291.

[21]JAC′IMOVIC′ J，F(xiàn)elberbaum L，GIANNINI E，et al.Electro-mechanical properties of composite materials for high-current contact applications[J].Journal of Physics D-Applied Physics，2014，47（12）：125501.

[22]MATAV A，BOBNAR V，MALIC B.Tailoring ink-substrate interactions via thin polymeric layers for high-resolution printing[J].Langmuir，2017，33：11893-11900.

[23]HE L，DING L，LI B，et al.Optimization strategy to inhibit droplets rebound on pathogen-modified hydrophobic surfaces[J].ACS Applied Materials & Interfaces，2021，13：38018-38028.

[24]SONG R，WU Y，BAO Z，et al.Machine learning to predict the interfacial behavior of pesticide droplets on hydrophobic surfaces for minimizing environmental risk[J].ACS Sustainable Chemistry & Engineering，2022，10：14034-14044.

[25]陳 杰，何 亮.有機(jī)硅表面活性劑在農(nóng)藥中的應(yīng)用[J].吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，29（9）：29-31.

CHEN J，HE L.Application of organosilicon surfactant in pesticides[J].Journal of Jilin Institute of Chemical Technology，2012，29（9）：29-31.

Effects of Two Pesticide Adjuvants on Wettability of Three Pesticide Solutions on Chenopodium quinoa Leaves

JIN Lin1，F(xiàn)ANG Yali2，ZHANG Zhijia2 and WANG Delong1，2

（1.College of Agriculture，Shanxi Agricultural University，Taigu Shanxi 030801，China; 2.College of Plant Protection，Shanxi

Agricultural University，Shanxi Key Laboratory of Integrated Pest Management in Agriculture，Taiyuan 030031，China）

Abstract In this study，the surface free energy （SFE） of quinoa leaves on branch tip and near branch positions was measured using the optical contact angle instrument and Owens-Wendt-Rabel & Kaelble method.In addition，the effects of Silwet L-77 and Triton X-100 on the wettability of three pesticide solutions on the surface of quinoa leaves were investigated.The results showed that the SFEs of branch tip leaves were lower than those of branch tip leaves.The presence of salt bladders on the abaxial surface of the branch tip leaves could reduce the SFE，rendering it more hydrophobic.The SFEs of the adaxial and abaxial surfaces of the branch tip leaves were 25.37 mJ/m2 and 21.89 mJ/m2.Visual surface wettability envelope diagrams of branch tip leaves were established.Silwet L-77 （1 × 10-3 g/mL） significantly reduced the contact angles of the three pesticide dilutions，ranging from 30° to 40°，which was superior over Triton X-100.

Key words Chenopodium quinoa leaves; Surface wettability; Wetting envelope diagram; Pesticide adjuvants

Received 2023-02-19 Returned 2023-03-27

Foundation item The Fundamental Research Program of Shanxi Province （No.201901D211367）.

First author JIN Lin，female，lecturer.Research area：cultivation of coarse grains crops.E-mail：sxaujl@163.com

Corresponding author WANG Delong，male，Ph.D，associate professor.Research area： pesticide preparation processing technology.E-mail：rizhaoalong@163.com

（責(zé)任編輯：郭柏壽 Responsible editor：GUO Baishou）

基金項(xiàng)目：山西省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃青年基金（201901D211367）。

第一作者：晉 琳，女，講師，研究方向?yàn)殡s糧作物栽培。E-mail：sxaujl@163.com

通信作者：王德龍，男，博士，副教授，研究方向?yàn)檗r(nóng)藥制劑加工。E-mail：rizhaoalong@163.com.