蔬菜病蟲害防治中農藥減量增效的影響因素及改進措施

程 玲，薛光山，劉永杰，張安盛

（1山東農業大學植物保護學院，山東泰安271018；2山東省農業科學院植物保護研究所，濟南250100；3商河縣植物保護站，濟南251600）

0 引言

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

1 影響農藥利用率的因素

1.1 農藥本身特性

國內農藥加工起步晚、起點低，農藥劑型有50余種，但常用劑型為乳油、可濕性粉劑、粉劑和顆粒劑等，約占國內農藥總產量的75%[2]，但此類劑型農藥利用率低，環境污染重[3]，成為影響農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大雨天氣等造成的藥液在葉片上的流失，增加藥液在靶標蔬菜上的沉積量，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藥中，乳化劑直接影響藥液的穩定性和分散性，乳化劑性能越好，其穩定性越好，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藥中，藥液的沉積量和覆蓋率受粉粒細度的影響。粒徑越細，單位體積內顆粒數越多，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，降低化學藥劑對環境的污染。Holloway提出針對不同靶標的生物特性的差異，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，在不影響農藥制劑穩定性的前提下，選用適當的表面活性劑，可以降低藥液的表面張力，使藥液的表面活性劑的濃度達到臨界膠束濃度，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。雨水較多的季節通常是農藥使用的高峰期，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，藥液在靶標植物葉片上的最大持流量也相應提高，在臨界膠束濃度值附近達到最大值。因此，農藥助劑可以提高農藥對靶標葉片上的沉積量，減少施藥量，提高農藥利用率，減少作物中農藥殘留，降低環境污染。

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)和數量中徑(NMD)表示[10]。不同的靶標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，造成農藥流失；如果霧滴粒徑太小，則易受氣流的影響而發生霧滴漂移，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密，防治效果比手動噴霧器顯著提高。Nuyttens等[13]研究結果表明，在溫室大棚中采用豎桿噴霧的方式，農藥在番茄株冠層的沉積量顯著高于傳統噴槍的效果。Sánchez-Hermosilla等[14]研究發現，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，藥液流失量比常規噴槍低54%。楊愛賓[15]研究表明，應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、霧滴大小等指標亦有較大影響[16]，試驗結果表明，使用小霧滴的噴頭噴霧在甘藍上的沉積量大于使用大噴頭噴霧時的沉積量[17]。

1.3 蔬菜植株冠層結構和葉片表面特性

藥液在蔬菜植株上的沉積量受其冠層結構的影響，而蔬菜植株冠層結構與蔬菜種類和生長期密切相關。植株冠層茂密、葉片數量多，葉片面積系數就大，藥液霧滴與葉片表面接觸的機會就較多，藥液就不易流失，農藥的利用率就高；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屏蔽效應，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。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，甘藍最難潤濕展布,這與作物葉片表面的微結構有關。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，這些葉表面裝飾構造對于農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 環境條件

農藥的施用效果受環境條件如溫度、濕度、光照、風速等影響較大,在不同的環境條件下選擇合適的施藥技術[21]。高溫條件下害蟲生理活動性強，農藥作用速度快，但也容易產生藥害；高濕條件下施藥會進一步增加田間小環境濕度，濕度的增加會導致病害發生加重；不同的農藥種類在光照條件下會產生不同的藥效，根據藥劑在光照條件下的不同反應，選擇恰當的施藥技術；風速則直接導致農藥藥液的飄移，從而影響藥液在蔬菜植株表面的沉積量。

2 提高農藥利用率相關措施

2.1 加強農藥新劑型的研發，減少高毒、高殘農藥的使用

目前，國內農藥劑型的研發必須從可持續發展戰略出發，向水性、粒型、緩釋、功能化、省力化的方向發展，開發高效、安全、經濟的農藥新劑型，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展前景的劑型，功能全面的緩釋劑將成為農藥劑型中的主力軍[22]。這些劑型適應了化學農藥發展的客觀要求，使高毒農藥低毒化，降低了農藥對環境的污染，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，具有廣闊的發展前途[23-24]。

2.2 加快噴霧機械的更新，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構差異性大，這對噴霧藥械的使用提出了較高的要求。對此，國內正針對性開發農藥噴霧器械，大力發展靜電噴霧器等新興噴霧器械，以適應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、噴嘴數量、噴霧的速度進行不同的組合[25-27]，以及增加噴桿的多樣性，減少施藥過程中的“跑冒滴漏”現象。通過施藥機械的更新換代，提高農藥的利用率。

2.3 噴霧新技術的應用，普及科學施藥方法

近年來，隨著精準農業的發展，精準施藥技術成為提高農藥利用率的有效手段。精準施藥技術因其顯著提高農藥利用率，降低環境污染等優勢，得到了廣泛的發展與應用。

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

靜電噴霧技術是指在高壓靜電作用下，噴嘴與目標農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電荷的群體霧滴。該技術具有藥液霧滴沉積率高、散布均勻、散失飄逸少、節約成本等特點而被廣泛應用于藥液噴灑中[30-31]。李海強[32]研究表明，與手動噴霧器相比，應用靜電噴霧技術防治西紅柿蚜蟲的藥效和工作效率分別提高30%以上，是一種具有應用前景的施藥技術。

無人機低空噴霧技術是以輕小型無人機為載體，在飛行機身上搭載特定的農藥噴霧設備，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系統引入作業中，實現精準化用藥[33-34]。無人機低空施藥作為一種新型防治病蟲害的手段，可以減少農藥對工作人員產生的化學傷害，利用導航系統提高對靶標作物噴霧時的精確度，提高藥效的利用率，減輕環境污染[35-37]。

2.4 加強施藥人員培訓，提高用藥水平

出于對農藥噴施人員生命安全、環境保護和食品安全等方面的考慮，許多西方發達國家都已經建立了完善的農藥使用技術培訓體系[38]。通過培訓，施藥人員不但要掌握對作物病蟲害的發生特點，同時對于藥劑的特性、藥械的選擇、施藥技術、中毒癥狀以及解救技術等也要進行相應的培訓及了解。在國內，農藥使用技術培訓工作雖然已經開展，但是該工作尚處于初級階段，亟需對廣大農藥噴施人員開展全面、系統的農藥科學施用技術培訓[39-40]。

3 展望

人們應該重新思考過多地使用農藥，和因施藥方法不當造成的病、蟲抗藥性增強、天敵減少和環境污染等問題。過于傳統和常規的噴藥方法顯然已不能滿足現有的植保工作的需要，在農藥的使用過程中需要對農藥的施藥方法和各種影響因素進行重新的理解和認識，加強農藥的使用和技術的研究，建立適合國內農作物的農藥使用技術系統，減輕化學防治帶來的不利影響，全面提高農藥的利用率。

化學防治是現代農業中病蟲害防治的重要手段，農藥作為重要的生產資料在現代農業的生產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心的一個問題。由于國內農藥施藥技術落后，農藥的科學使用知識普及不到位，施藥機械發展的速度與農藥生產加工速度不一致，導致農藥利用效率低下，農藥殘留超標，環境污染。因此，優化噴霧過程中一系列的技術措施顯得尤為重要。比如，在大田農作物中，以噴桿噴霧技術代替背負式手動噴霧技術，在節省勞動力的同時，改善了農藥沉積的均勻性，提高了作業效率。根據農作物葉片的表面特征，研究不同種類農作物的葉片與藥液行為的相關性，優化農藥藥液的理化性質，提高藥液在葉片上的沉積率，減少農藥的流失；根據植株的冠層結構，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合；農藥使用的過程中制定合適的噴霧標準，加強對施藥人員的培訓，及時掌握病蟲害的發生規律，根據病蟲危害特點選擇合適農藥種類及施藥器械，逐步減少大霧滴、大容量的噴霧方式。隨著噴霧技術不斷優化研究和大力推廣，逐步采用噴霧新技術，如對靶變量噴霧技術、靜電噴霧技術、無人機低空噴霧技術，且相關部門制定一定的田間噴霧施藥標準，不斷開發高效、低毒、低殘留農藥，以實現精準化用藥，提高農藥的利用率。

[1]凌世海.農藥劑型加工工業現狀和發展趨勢[J].安徽化工,2006(3):3-11.

[2]韓君.加工劑型及施藥方式對吡蟲啉防治煙粉虱效果的影響[D].泰安:山東農業大學,2012.

[3]馮建國,張小軍,于遲,等.我國農藥劑型加工的應用研究概況[J].中國農業大學學報,2013,18(2):220-226.

[4]張靖.噴霧助劑提高農藥對靶沉積性能與增效作用研究[D].蘭州:甘肅農業大學,2015.

[5]Holloway P J.Physicochemical Factors Influencing the Adjuvant-Enhanced Spray Deposition and Coverage of Foliage-Applied AgroChemicals[J].Springer Berlin Heidelberg,1994,12:83-106.

[6]顧中言,許小龍,韓麗娟.一些藥液難在水稻、小麥和甘藍表面潤濕展布的原因分析[J].農藥學學報,2002,4(2):75-80.

[7]董玉軒.施藥方式、霧滴密度與農藥高效利用的相關性研究[D].揚州:揚州大學,2012.

[8]石伶俐.提高農藥沉積量的助劑增效技術研究[D].北京:中國農科院植物保護研究所,2006.

[9]徐廣春,顧中言,徐德進,等.常用農藥在水稻葉片上的潤濕能力分析[J].中國農業科學,2012,45(9):1731-1740.

[10]袁會珠,王國賓.霧滴大小和覆蓋密度與農藥防治效果的關[J].植物保護,2015,41(6):9-16.

[11]徐德進,徐廣春,許小龍,等.施液量、霧滴大小、葉片傾角及助劑對農藥在稻葉上沉積的影響[J].西南農業學報,2015,28(5):2056-2062.

[12]朱小榮,沈林芳,方水根,等.靜電噴霧機在大棚黃瓜細菌角斑病防治上的應用研究[J].上海農業科技,2010(2):92.

[13]Nuyttens D,Windey S,BraekmaP n,et al.vertical spray boom for greenhouse sprayin applications[J].Biosystems Engineering,2004,68(4):417-423.

[14]Sánchez-Hermosilla J,Rincón V J,Páez F,et al.Comparative spray deposits by manually pulled trolley sprayer and a spray gun in greenhouse tomato crops[J].Crop Protection,2012,31(1):119-124.

[15]楊愛賓.靜電噴霧器在設施蔬菜白粉虱防治的應用研究[J].天津農業科學,2013,19(9):94-96.

[16]朱金文,吳慧明,朱國念.霧滴大小與施藥液量對草甘膦在空心蓮子草葉沉積的影響[J].農藥學學報,2004,6(1):63-66.

[17]朱金文,石江,朱國念.霧滴直徑與施藥液量對毒死蜱在甘藍葉片上沉積量的影響[J]中國蔬菜,2003,1(6):3-5.

[18]許小龍,徐廣春,徐德進,等.植物表面特性與農藥霧滴行為關系的研究進展[J].江蘇農業學報,2011,27(1):214-218.

[19]顧中言.植物的親水疏水特性與農藥藥液行為的分析[J].江蘇農業學報,2009,25(2):276-281.

[20]袁會珠,齊淑華楊,代斌.藥液在作物葉片的流失點和最大穩定持留量究[J].農藥學學報,2000,2(4):66-71.

[21]洪曉燕,張天棟.影響農藥利用率的相關因素分析及改進措施[J].中國森林病蟲,2010,29(5):41-43.

[22]明亮,婁遠來.國內外農藥劑型研究進展及發展方向[J].江蘇農業科學,2007(6):2-10.

[23]程永,張杰,苗建強.農藥省力化劑型的研究進展[J].農業工程,2011,1(2):12-16.

[24]張琳娜,楊代斌,袁會珠.一種農藥藥液潤濕性測試卡的制備及其性能分析[J].植物保護2012,38(23):103-107.

[25]Holownicki R,Doruchowski G,Godyn A,et al.Variation of Spray Deposit and Loss with Air-jet Directions applied in Orchards[J].Journal ofAgricultural Engineering Research,2000,77(2):129-136.

[26]Ammons R,Thistle H,Barry J.Optimized Pesticide Application[J].Journal ofAgricultural Engineering Research,2000,75(2):155-166.

[27]Salyani M.Optimization of deposition efficiency for airblast sprayers[J].Transactions of theAsae,2000,43(2):247-253.

[28]張波,翟長遠,李瀚哲,等.精準施藥技術與裝備發展現狀分析[J].農機化研究,2016(41):1-4.

[29]李麗,李恒,何雄奎,等.紅外靶標自動探測器的研制及試驗[J].農業工程學報,2012,28(12):159-163.

[30]顧曉杰,秦雯,朱云峰,等.靜電噴霧技術在植保機械的開發與應用[J].農機市場,2013(8):25-28.

[31]王仰龍.果園風送靜電噴霧及施藥特性的研究[D].保定:河北農業大學,2015.

[32]李海強.靜電噴霧施藥防治西紅柿蚜蟲病害的試驗研究[J].綠色科技,2016(15):83-84.

[33]劉劍君,賈世通,杜新武,等.無人機低空施藥技術發展現狀與趨勢[J].農業工程,2014,4(5):10-14.

[34]陳天華,盧思翰.基于DSP的小型農用無人機導航控制系統設計[J].農業工程學報,2012,28(21):164-169.

[35]王林惠,甘海明,岳學軍,等.基于圖像識別的無人機精準噴霧控制系統的研究[J].華南農業大學學報,2016,37(6):23-30.

[36]周偉.對靶變量噴霧裝置及其控制系統研究[D].杭州:浙江大學,2013.

[37]司軍鋒,張玥,周鵬,等.植保機械變量噴藥控制系統研究進展[J].農業機械月刊,2015(3):89-93.

[38]曾世風.我國農藥及藥械使用技術培訓體系研究[D].南京:南京林業大學,2007:8-15.

[39]肖曉華.農藥利用率的影響因子及其應對措施[J].南方農業,2017(30):5-7.

[40]邵振潤.提高我國農藥利用率的主要措施與對策[J].農藥,2014,53(5):23-24.