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| 減施增效農藥劑型設計與制劑研發策略 |
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來源: 發表于：2021/3/10 |
在可預見的將來,使用農藥仍然是有效防控農業有害生物的重要手段。目前普遍采用莖葉噴霧技術施用農藥,藥液自噴施器械噴出進入靶標作物生長的生態環境之后,便受到風、光、溫、濕等氣象因子以及靶標作物冠層與葉面特性等的影響,霧滴在空中蒸發變小而產生飄移,在葉片表面碰撞彈跳而濺落流失。1979年,Young提出農藥“劑量轉移”概念,指出農藥利用率(作物沉積率,下同)約為20%~30%,有效利用率不足0.1%。2015年,我國農業部提出農藥零增長行動方案,發布小麥、水稻、玉米三大主糧作物農藥利用率為36.6%；2016年再次部署,從4個方面推進農藥減施增效；2019年小麥、水稻、玉米三大主糧作物農藥利用率達到了39.8%。約60%的農藥在向靶標作物葉面沉積的過程中流失,不僅造成了農藥浪費,更為嚴重的是帶來了環境污染及農產品安全等問題,引起國內外普遍關注,并成為業界研究的熱點。
在這種形勢下,以農藥對靶劑量傳遞過程為主線,通過對劑量傳遞過程行為與流失規律的認知,探討減施增效農藥劑型設計與制劑研發策略；嘗試提出基于防控場景進行農藥適宜劑型設計,并賦予制劑優異的產品性能,保證藥液分散體系及霧滴分散體系中農藥有效成分的分散形貌及分散度,進而保證其對靶劑量傳遞的性能,以滿足當今國家對農藥減施增效的戰略需求。
1 農藥對靶劑量傳遞過程
目前施用農藥廣泛采用莖葉噴霧方式,農藥脫離噴霧器械后對靶高效傳遞是一個復雜的劑量傳遞過程,會受到農藥藥劑特性、環境氣象因素、有害生物為害規律、靶標作物葉面結構等多種因素的影響。首先是從農藥制劑稀釋成藥液,藥液再經施用器械霧化成霧滴,該過程受外界因素影響很小,劑量傳輸效率可達95%以上。其次是霧滴或霧化體系分散到靶標作物生態環境中,并向靶標作物冠層或有害生物為害部位運行,該過程中農藥完全暴露在開放的生態環境中,受風吹、日曬、雨淋等環境因素影響很大,劑量傳輸效率一般不足70%。第三是霧滴進入作物冠層并向葉片表面沉積和形成持留,該過程主要基于霧滴性能和葉片表面特性,受到葉片屏蔽和冠層微環境干擾,發生碰撞、彈跳以及聚并、滾落而流失,農藥沉積率一般不足40%。最后是沉積到靶標作物葉面或有害生物為害部位的農藥,被有害生物攝取進入有害生物體內或滲透到靶標作物內部,并在體內傳輸和分布,該過程主要受體內傳輸途徑和各種生理生化物質的影響,最終到達作用部位能發揮生物活性作用的劑量大多不足0.1%。
由此可見,農藥制劑、藥液和霧化分散體系是農藥劑量傳遞的3個載體；而且從劑量傳遞過程來講,這3個分散體系是一種劑量傳遞的串聯過程,任何一個分散體系的性能都會影響到農藥對靶劑量傳遞效率。霧滴在空間運行和界面沉積與持留是農藥損失的關鍵環節,期間農藥損失率累計高達約60%。究其原因,主要是霧滴從噴施器械進入空間環境后,其運行行為主要受大氣環境條件、作物冠層結構、作物葉面特性等人為不可控因素影響。就農藥使用者而言,對于特定地理環境條件下農藥的使用,這3個因素都不可改變。只有加強農藥霧滴空間運行行為及損失規律的研究和認知,從源頭上進行農藥減施增效劑型設計,改善制劑兌水稀釋形成藥液的霧化性能,才能從根本上調控霧滴的對靶劑量傳遞性能,從而提高農藥利用率。
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