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论农药雾滴的剂量及分布对害虫防治效果的影响及其与农药损失的关系

顾中言 徐德进 徐广春

引用本文:
Citation:

论农药雾滴的剂量及分布对害虫防治效果的影响及其与农药损失的关系

    通讯作者: 顾中言, guzy@jaas.ac.cn
  • 中图分类号: TQ453; S48

Effects of dose and distribution of pesticide droplets on pests control efficiency and its relationship with pesticide losses

    Corresponding author: Zhongyan GU, guzy@jaas.ac.cn ;
  • CLC number: TQ453; S48

  • 摘要: 为了明确农药雾滴在剂量传递中的作用方式,本文就雾滴的农药剂量和分布形式在保护作物和杀死害虫过程中的作用模式、以及由此产生的剂量损失进行了论述。农药剂量确定后,雾滴作为农药剂量的载体降落在水稻表面形成沉积点,害虫获得致死剂量后死亡。当雾滴在叶片表面呈连续的均匀分布时,害虫极易接触到药剂。如果害虫在第一时间获得致死剂量,则害虫死亡,其他剂量被浪费;如果第一时间未获得致死剂量,则害虫将继续为害,直至获得致死剂量,导致叶片受损。当雾滴累积的药液量超出叶片的流失点时,药液沉积量将减少约50%,药剂随药液流失,药液用量越多,药剂流失越多,与未流失者相比,需要2倍以上的农药剂量才能确保害虫获得致死剂量。当雾滴在叶片表面呈不连续的点状分布时:①若沉积点大小合适并含有致死剂量,则害虫接触沉积点后死亡,但若沉积点数量太少,则害虫在接触沉积点前会对水稻叶片造成伤害;②若沉积点太小并不足致死剂量,则害虫接触沉积点后仍继续为害叶片直至获得致死剂量;③若沉积点太大,虽含有致死剂量,但害虫只能接触该沉积点的小部分,不能获得致死剂量,则害虫可能在沉积点的范围内继续为害,也可能在几个沉积点的缝隙间为害直至获得致死剂量;④当沉积点的剂量超出致死剂量,则害虫接触沉积点后死亡,超出致死剂量的那部分农药被浪费。总之杀死害虫和保护作物需要有足够多的农药沉积点,而单位面积上沉积点的数量、大小和剂量即可组成农药的沉积结构,不同的沉积结构会产生不同的杀虫效果,最终影响农药利用率。
  • 图 1  药液在叶面的流失点和最大稳定持留量示意图

    Figure 1.  The point of run-off and maximum retention ability of the pesticide solution on plant leaf

    图 2  受不同沉积结构影响的害虫死亡率与叶片损耗面积[38]

    Figure 2.  Mortality and leaf area eaten influenced by deposit structure of pronil[38]

    图 3  相同剂量、不同沉积结构的苏云金杆菌 (Bt) 对小菜蛾的不同防治效果[37]

    Figure 3.  The effect of of diamondback moth by different deposit structure of Bt with the same dose[37]

    图 4  雾滴沉积结构在不同时间时对害虫死亡率的影响[37]

    Figure 4.  Effects of deposit structure on pest mortality at different treatment times[37]

    图 5  氯虫苯甲酰胺防治稻纵卷叶螟的保叶效果[44]

    Figure 5.  The control effect of chlorantraniliprole against Cnaphalocrocis medinalis (Guenée)[44]

    图 6  害虫常见的田间分布型[45]

    Figure 6.  The common field distribution pattern of pests[45]

    图 7  二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟在水稻冠层内的产卵部位和初孵幼虫的行为趋向[46]

    Figure 7.  The egg sites of C. suppressalis, T. incertulas and C. medinalis and behavior tendency of hatching larva in the rice canopy[46]

    表 1  农药药液在60° 夹角水稻叶面的流失点和最大稳定持留量[34]

    Table 1.  The run-off point (POR) and maximum retention ability (Rm) of pesticides solution on 60° angle rice leaves[34]

    药剂
    Pesticide
    质量浓度
    Concentration
    /(mg/L)
    药液
    Pesticides solution
    药液+ Silwet 408
    Pesticides solution + Silwet 408
    表面张力
    Surface tension/(mN/m)
    流失点
    POR/(mg/cm2)
    最大稳定持留量
    Rm/(mg/cm2)
    表面张力
    Surface tension/(mN/m)
    流失点
    POR/(mg/cm2)
    最大稳定持留量
    Rm/(mg/cm2)
    25% 吡蚜酮 WP
    25% pymetrozine WP
    100 55.6 5.1 2.5 22.8 9.8 4.7
    70% 吡虫啉 WDG
    70% imidacloprid WDG
    40 55.3 5.3 2.6 22.4 9.9 4.6
    5% 井岗霉素 AS
    5% validamycin AS
    250 43.1 4.9 2.5 22.4 10.0 5.6
    59% 多菌灵WP
    50% carbendazim WP
    1 000 51.7 4.8 2.6 23.4 10.0 5.5
    水 (对照) Water (CK) 71.8 4.8 1.5 22.8 9.9 4.7
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    表 2  不同沉积结构对氟虫腈防治粉纹夜蛾效果的影响[38]

    Table 2.  The effect of different deposit structure of pronil on cabbage looper (Trichoplusia ni)[38]

    处理
    Treatment
    雾滴粒径
    Droplet size/μm
    质量浓度
    Concentration/(g/L)
    雾滴数/个
    Droplet number
    死亡率
    Mortality/%
    标准差
    Standard deviation
    11600.5891 80037.50.236
    23970.30023221.40.184
    39880.300158.90.135
    42 4370.300123.20.122
    539769.583117.90.170
    69834.569121.40.130
    71601 059.723126.80.179
    816070.6501535.70.254
    91604.56823267.90.251
    102000.3001 80028.60.210
    111790.4201 80033.90.036
    123954.5161669.60.229
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    表 3  雾滴大小对氯虫苯甲酰胺防治稻纵卷叶螟效果的影响[44]

    Table 3.  Effect of droplet size on the control effect of chlorantraniliprole against C. medinalis[44]

    有效剂量
    Dose, ai./(g/hm2)
    雾滴中径
    VMD/μm
    喷液量
    Application rate/(kg/hm2)
    药剂质量浓度
    Concentration of chlorantraniliprole/(mg/L)
    雾滴密度
    Droplets density/
    (Droplets/cm2)
    保叶效果
    Control effect/%
    2020090022.282.0973.79 ± 1.42 a
    45044.338.0856.92 ± 1.51 b
    7545044.2140.0675.60 ± 1.33 a
    2520090027.882.0977.09 ± 1.95 a
    45055.738.0862.86 ± 1.98 b
    7545055.7140.0680.54 ± 1.30 a
    3020090033.382.0974.00 ± 1.10 ab
    45066.738.0865.07 ± 1.32 b
    7545066.7140.0681.33 ± 0.25 a
    注:数据后不同小写字母表示同一剂量内的显著差异 (P = 0.05)。Note: Different lowercase followed data mean significant differences at P = 0.05 level in same dose.
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    表 4  水稻二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟的防治指标[46]

    Table 4.  The control indexes of Chilo suppressalis (Walker), Tryporyza incertulas (Walker) and Cnaphalocrocis medinalis (Guenée)[46]

    害虫
    Pests
    世代
    Generation
    防治指标
    Control index
    二化螟 Chilo suppressalis 第 1 代 First eneration 秧田:7 500 卵块/hm2 Seedling bed: 7 500 eggs/hm2
    第 2 代 Second generation 大田:枯鞘率 1% 左右 Paddy fields: about 1% withered sheath rate
    三化螟 Tryporyza incertulas 第 1 代 First eneration 秧田:450 卵块/hm2 Seedling bed: 450 eggs/hm2
    第 2 代 Second generation 大田:450 个/hm2卵块,1 500 个/hm2 防 2 次
    Paddy fields: 450 eggs/hm2. When 1 500 eggs/hm2, control 2 times
    第 3 代 Third generation 水稻破口期,1 500 个/hm2 卵块防 2 次
    Preliminary stage of rice heading. When 1 500 eggs/hm2, control 2 times
    稻纵卷叶螟
    Cnaphalocrocis medinalis
    四 (2) 代 Fourth (2nd) generation 150~200 卵粒 (幼虫)/百穴 150-200 eggs (larvae)/100 rice clump
    五 (3) 代 Fifth (3rd) generation 100~150 卵粒 (幼虫) 百穴 100-150 eggs (larvae)/100 rice clump
    六 (4) 代 Sixth (4th) generation 100~150 卵粒 (幼虫)/百穴 100-150 eggs (larvae)/100 rice clump
    注:四、五、六代为中国国家划分代次,与之相应的代次在江苏省则分别为2、3、4代。Note: Fourth, Fifth, Sixth generations were the generation from a nation (China) perspective and the corresponding generations in Jiangsu Province were the 2nd, 3rd and 4th generation, respectively.
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  • [1]

    SOPP P I, GILLESPIE A T, PALMER A. Comparison of ultra-low-volume electrostatic and high-volume hydraulic application of Verticillium lecanii for aphid control on chrysanthemums[J]. Crop Prot, 1990, 9(3): 177-184. doi: 10.1016/0261-2194(90)90160-9
    [2]

    SOPP P I, PALMER A. Deposition patterns and biological effectiveness of spray deposits on pot plants applied by the Ulvafan and three prototype electrostatic sprayers[J]. Crop Prot, 1990, 9(4): 295-302. doi: 10.1016/0261-2194(90)90108-J
    [3]

    KNOCHE M. Effect of droplet size and carrier volume on performance of foliage-applied herbicides[J]. Crop Prot, 1994, 13(3): 163-178. doi: 10.1016/0261-2194(94)90075-2
    [4]

    TJOSVOLD S A, GREENE I D, COLBERT D. Effect of spray methods and miticides on control of two spotted spider mites infesting commercial greenhouse roses, 1995[J]. Arthropod Manag Tests, 1996, 21(1): 362-363. doi: 10.1093/amt/21.1.362a
    [5]

    RAMSDALE B K, MESSERSMITH C G. Drift-reducing nozzle effects on herbicide Performance1[J]. Weed Technol, 2001, 15(3): 453-460. doi: 10.1614/0890-037X(2001)015[0453:DRNEOH]2.0.CO;2
    [6] 陈万权, 袁会珠, 秦庆明, 等. 泰山-18BC 型机动喷雾机防治麦蚜效果与农药沉积分布的关系[J]. 植物保护学报, 2001, 28(4): 340-344. doi: 10.3321/j.issn:0577-7518.2001.04.011

    CHEN WQ, YUAN HZ, QIN Q M, et al. Relationship between distribution of insecticides and wheat aphid control effect applying with Taishan-18bc motorized mistblower[J]. Acta Phytophylacica Sinica, 2001, 28(4): 340-344. doi: 10.3321/j.issn:0577-7518.2001.04.011
    [7]

    ETHERIDGE R E, HART W E, HAYES R M, et al. Effect of venturi-type nozzles and application volume on postemergence herbicide efficacy1[J]. Weed Technol, 2001, 15(1): 75-80. doi: 10.1614/0890-037X(2001)015[0075:EOVTNA]2.0.CO;2
    [8]

    SILVA M T B, MOSCARDI F. Field efficacy of the nucleopolyhedrovirus of Anticarsia gemmatalis Hübner (Lepidoptera: Noctuidae): effect of formulations, water pH, volume and time of application, and type of spray nozzle[J]. Neotrop Entomol, 2002, 31(1): 75-83. doi: 10.1590/S1519-566X2002000100011
    [9] 朱金文, 吴慧明, 朱国念. 雾滴大小与施药液量对草甘膦在空心莲子草叶片沉积的影响[J]. 农药学学报, 2004, 6(1): 63-66. doi: 10.3321/j.issn:1008-7303.2004.01.012

    ZHU J W, WU H M, ZHU G N. Influence of droplet size and spray volume on deposition of glyphosate on Alligator weed leaves[J]. Chin J Pestic Sci, 2004, 6(1): 63-66. doi: 10.3321/j.issn:1008-7303.2004.01.012
    [10]

    GOSSEN B D, PENG G, WOLF T M, et al. Improving spray retention to enhance the efficacy of foliar-applied disease- and pest-management products in field and row crops[J]. Can J Plant Pathol, 2008, 30(4): 505-516. doi: 10.1080/07060660809507550
    [11] 崔丽, 王金凤, 秦维彩, 等. 机动弥雾法施用 70% 吡虫啉水分散粒剂防治小麦蚜虫的雾滴沉积密度与防效的关系[J]. 农药学学报, 2010, 12(3): 313-318. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2010.03.14

    CUI L, WANG J F, QIN W C, et al. Relationship between droplet density and field efficacy when appling imidacloprid 700 WG against wheat aphids with knapsack mist-blower[J]. Chin J Pestic Sci, 2010, 12(3): 313-318. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2010.03.14
    [12] 许姗姗, 郭萧, 彭萍, 等. 几种喷雾器在茶园中的使用性能与效果对比研究[J]. 西南农业学报, 2012, 25(6): 2311-2315. doi: 10.3969/j.issn.1001-4829.2012.06.071

    XU S S, GUO X, PENG P, et al. Comparison on performances of several knapsack sprayers in tea garden[J]. Southwest China J Agric Sci, 2012, 25(6): 2311-2315. doi: 10.3969/j.issn.1001-4829.2012.06.071
    [13] 程志, 高占林, 党志红, 等. 几种喷雾器械的雾滴沉积特性及其对麦蚜的田间药效评价[J]. 农药, 2013, 52(1): 63-66.

    CHENG Z, GAO Z L, DANG Z H, et al. Droplet deposition characteristics and its field efficacy evaluation against wheat aphids with several spray equipment[J]. Agrochemicals, 2013, 52(1): 63-66.
    [14] 袁会珠, 王国宾. 雾滴大小和覆盖密度与农药防治效果的关系[J]. 植物保护, 2015, 41(6): 9-16. doi: 10.3969/j.issn.0529-1542.2015.06.002

    YUAN H Z, WANG G B. Effects of droplet size and deposition density on field efficacy of pesticides[J]. Plant Prot, 2015, 41(6): 9-16. doi: 10.3969/j.issn.0529-1542.2015.06.002
    [15] 李鸿筠, 刘浩强, 冉春, 等. 不同喷雾器械对柑橘害虫的防治研究[J]. 农机化研究, 2015, 37(4): 150-154. doi: 10.3969/j.issn.1003-188X.2015.04.036

    LI H J, LIU H Q, RAN C, et al. Studies on the control of 4 type of sprayers against citrus insect pests[J]. J Agric Mech Res, 2015, 37(4): 150-154. doi: 10.3969/j.issn.1003-188X.2015.04.036
    [16] 兰玉彬, 彭瑾, 金济. 农药喷雾粒径的研究现状与发展[J]. 华南农业大学学报, 2016, 37(6): 1-9. doi: 10.7671/j.issn.1001-411X.2016.06.001

    LAN Y B, PENG J, JIN J. Research status and development of pesticide spraying droplet size[J]. J South China Agric Univ, 2016, 37(6): 1-9. doi: 10.7671/j.issn.1001-411X.2016.06.001
    [17] 秦维彩, 邱白晶, 顾伟, 等. 喷头类型对棚室黄瓜叶片的药液沉积和白粉病防治效果的影响[J]. 植物保护学报, 2016, 43(3): 501-506.

    QIN W C, QIU B J, GU W, et al. Influences of nozzle types on pesticide deposition on cucumber leaves and their inhibitive effects on Sphaerotheca fuliginea in greenhouses[J]. J Plant Prot, 2016, 43(3): 501-506.
    [18] 周奋启, 董红刚, 陈银凤, 等. 不同植保机械喷雾雾滴沉积分布对小麦病害的防治效果[J]. 湖北农业科学, 2017, 56(12): 2275-2279.

    ZHOU F Q, DONG H G, CHEN Y F, et al. Control effect of spray droplets deposition distribution of different plant protection machinery on wheat diseases[J]. Hubei Agric Sci, 2017, 56(12): 2275-2279.
    [19] 周奋启, 袁林泽, 康晓霞, 等. 不同植保机械施药对水稻病虫防治效果的研究[J]. 湖北农业科学, 2017, 56(2): 268-272, 287.

    ZHOU F Q, YUAN L Z, KANG X X, et al. Research on control effect of rice diseases and pests using different machinery spray pesticides[J]. Hubei Agric Sci, 2017, 56(2): 268-272, 287.
    [20] 陆邢峰, 周浩, 孙雪梅, 等. 不同施药器械防治褐飞虱效果评价[J]. 现代农药, 2017, 16(1): 55-56. doi: 10.3969/j.issn.1671-5284.2017.01.016

    LU X F, ZHOU H, SUN X M, et al. Study on control effects of different spray equipments on brown planthopper[J]. Mod Agrochem, 2017, 16(1): 55-56. doi: 10.3969/j.issn.1671-5284.2017.01.016
    [21] 苏小记, 王雅丽, 魏静, 等. 9种植保机械防治小麦穗蚜的农药沉积率与效果比较[J]. 西北农业学报, 2018, 27(1): 149-154. doi: 10.7606/j.issn.1004-1389.2018.01.020

    SU X J, WANG Y L, WEI J, et al. Pesticide deposition percentage and control effect of nine kinds of crop protection machineries against wheat aphid[J]. Acta Agric Boreali-Occidentalis Sin, 2018, 27(1): 149-154. doi: 10.7606/j.issn.1004-1389.2018.01.020
    [22] 程善闽, 樊中臣, 束永龙, 等. 不同施药器械防治小麦白粉病和赤霉病效果研究[J]. 现代农业科技, 2018(1): 101-102, 104. doi: 10.3969/j.issn.1007-5739.2018.01.065

    CHENG S M, FAN Z C, SHU Y L, et al. Control effiect of different plant protection instruments on wheat powdery mildew and wheat scab[J]. Mod Agric Sci Technol, 2018(1): 101-102, 104. doi: 10.3969/j.issn.1007-5739.2018.01.065
    [23]

    WIRTH W, STORP S, JACOBSEN W. Mechanisms controlling leaf retention of agricultural spray solutions[J]. Pestic Sci, 1991, 33(4): 411-420. doi: 10.1002/ps.2780330403
    [24]

    WEBB D A, WESTERN N M, HOLLOWAY P J. Modelling the impaction behaviour of agricultural sprays using monosized droplets[J]. Asp Appl Biol, 2000, 57: 147-154.
    [25]

    BOUKHALFA H H, MASSINON M, BELHAMRA M, et al. Contribution of spray droplet pinning fragmentation to canopy retention[J]. Crop Prot, 2014, 56: 91-97. doi: 10.1016/j.cropro.2013.11.018
    [26]

    DORR G J, KEMPTHORNE D M, MAYO L C, et al. Towards a model of spray-canopy interactions: interception, shatter, bounce and retention of droplets on horizontal leaves[J]. Ecol Model, 2014, 290: 94-101. doi: 10.1016/j.ecolmodel.2013.11.002
    [27]

    DONG X, ZHU H P, YANG X J. Characterization of droplet impact and deposit formation on leaf surfaces[J]. Pest Manag Sci, 2015, 71(2): 302-308. doi: 10.1002/ps.3806
    [28] 宋玉莹, 曹冲, 徐博, 等. 农药雾滴在植物叶面的弹跳行为及调控技术研究进展[J]. 农药学学报, 2019, 21(5-6): 895-907.

    SONG Y Y, CAO C, XU B, et al. Research progress on bouncing behavior and control technology of pesticide droplets at plant leaf surface[J]. Chin J Pestic Sci, 2019, 21(5-6): 895-907.
    [29] 袁会珠, 齐淑华, 杨代斌. 药液在作物叶片的流失点和最大稳定持留量研究[J]. 农药学学报, 2000, 2(4): 66-71. doi: 10.3321/j.issn:1008-7303.2000.04.012

    YUAN H Z, QI S H, YANG D B. Study on the point of Run-off and the maximum retention of spray liquid on crop leaves[J]. Chin J Pestic Sci, 2000, 2(4): 66-71. doi: 10.3321/j.issn:1008-7303.2000.04.012
    [30] 顾中言, 许小龙, 韩丽娟. 一些药液难在水稻、小麦和甘蓝表面润湿展布的原因分析[J]. 农药学学报, 2002, 4(2): 75-80. doi: 10.3321/j.issn:1008-7303.2002.02.013

    GU Z Y, XU X L, HAN L J. The cause of the difficulty in wet-spreading of some insecticides on rice, wheat and wild cabbage leaves[J]. Chin J Pestic Sci, 2002, 4(2): 75-80. doi: 10.3321/j.issn:1008-7303.2002.02.013
    [31] 顾中言. 植物的亲水疏水特性与农药药液行为的分析[J]. 江苏农业学报, 2009, 25(2): 276-281. doi: 10.3969/j.issn.1000-4440.2009.02.010

    GU Z Y. Analysis of the relationship between hydrophilic or hydrophobic property of plant and action of pesticides solution on plants leaves[J]. Jiangsu J Agric Sci, 2009, 25(2): 276-281. doi: 10.3969/j.issn.1000-4440.2009.02.010
    [32] 徐广春, 顾中言, 徐德进, 等. 常用农药在水稻叶片上的润湿能力分析[J]. 中国农业科学, 2012, 45(9): 1731-1740.

    XU G C, GU Z Y, XU D J, et al. Wettability analysis of pesticides on rice leaf[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2012, 45(9): 1731-1740.
    [33] 徐德进, 顾中言, 徐广春, 等. 药液表面张力与喷雾方法对雾滴在水稻植株上沉积的影响[J]. 中国水稻科学, 2011, 25(2): 213-218. doi: 10.3969/j.issn.1001-7216.2011.02.015

    XU D J, GU Z Y, XU G C, et al. Effects of solution surface tension and spray methods on deposition of droplets on rice plants[J]. Chin J Rice Sci, 2011, 25(2): 213-218. doi: 10.3969/j.issn.1001-7216.2011.02.015
    [34] 徐广春, 顾中言, 徐德进, 等. 促进稻田农药利用效率的表面活性剂筛选[J]. 中国农业科学, 2013, 46(7): 1370-1379. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.07.007

    XU G C, GU Z Y, XU D J, et al. Screening of surfactants for promoting the efficiency of pesticide used in paddy field[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2013, 46(7): 1370-1379. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.07.007
    [35]

    CAO C, SONG Y Y, ZHOU Z L, et al. The role of adhesion force in the bouncing height of pesticide nanoparticles on the rice (Oryza sativa) leaf surface[J]. J Mol Liq, 2018, 272: 92-96. doi: 10.1016/j.molliq.2018.09.086
    [36]

    EBERT T, DERKSEN R. A geometric model of mortality and crop protection for insects feeding on discrete toxicant deposits[J]. J Econ Entomol, 2004, 97(2): 155-162. doi: 10.1093/jee/97.2.155
    [37]

    EBERT T A, TAYLOR R A, DOWNER R A, et al. Deposit structure and efficacy of pesticide application. 1: Interactions between deposit size, toxicant concentration and deposit number[J]. Pestic Sci, 1999, 55(8): 783-792. doi: 10.1002/(SICI)1096-9063(199908)55:8<783::AID-PS973>3.0.CO;2-D
    [38]

    EBERT T A, TAYLOR R A, DOWNER R A, et al. Deposit structure and efficacy of pesticide application. 2: Trichoplusia ni control on cabbage with fipronil[J]. Pestic Sci, 1999, 55(8): 793-798. doi: 10.1002/(SICI)1096-9063(199908)55:8<793::AID-PS14>3.0.CO;2-0
    [39]

    EBERT T A, DOWNER R A. A different look at experiments on pesticide distribution[J]. Crop Prot, 2006, 25(4): 299-309. doi: 10.1016/j.cropro.2005.06.002
    [40] 朱金文, 周国军, 曹亚波, 等. 氟虫腈药液在水稻叶片上的沉积特性研究[J]. 农药学学报, 2009, 11(2): 250-254. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2009.02.018

    ZHU J W, ZHOU G J, CAO Y B, et al. Characteristics of fipronil solution deposition on paddy rice (Oryza sativa) leaves[J]. Chin J Pestic Sci, 2009, 11(2): 250-254. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2009.02.018
    [41] 朱金文, 吴慧明, 孙立峰, 等. 叶片倾角、雾滴大小与施药液量对毒死蜱在水稻植株沉积的影响[J]. 植物保护学报, 2004, 31(3): 259-263. doi: 10.3321/j.issn:0577-7518.2004.03.007

    ZHU J W, WU H M, SUN L F, et al. Influence of leaf incline angle, droplet size and spray volume on deposition of chlorpyrifos on rice plants[J]. Acta Phytophylacica Sinica, 2004, 31(3): 259-263. doi: 10.3321/j.issn:0577-7518.2004.03.007
    [42] 朱金文, 石江, 朱国念, 等. 雾滴直径与施药液量对毒死蜱在甘蓝叶片上沉积量的影响[J]. 中国蔬菜, 2003(6): 3-5. doi: 10.3969/j.issn.1000-6346.2003.06.002

    ZHU J W, SHI J, ZHU G N, et al. Influence of droplet size and spray volume on retention of chlorpyrifos on cabbage leaves[J]. China Veg, 2003(6): 3-5. doi: 10.3969/j.issn.1000-6346.2003.06.002
    [43] 朱金文, 吴慧明, 程敬丽, 等. 雾滴体积中径与施药量对毒死蜱在棉花叶片沉积的影响[J]. 棉花学报, 2004, 16(2): 123-125. doi: 10.3969/j.issn.1002-7807.2004.02.011

    ZHU J W, WU H M, CHENG J L, et al. Influence of droplet sizes and spray volume on deposition of chlorpyrifos on cotton leaves[J]. Acta Gossypii Sin, 2004, 16(2): 123-125. doi: 10.3969/j.issn.1002-7807.2004.02.011
    [44] 顾中言, 徐德进, 徐广春. 田间药液用量影响农药单位剂量防治效果的原因分析[J]. 中国农业科学, 2018, 51(13): 2513-2523.

    GU Z Y, XU D J, XU G C. The cause of influence of spray volume on control effect of pesticide unit dose in rice fields[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(13): 2513-2523.
    [45] 张孝羲, 程遐年, 耿济国. 害虫测报原理和方法[M].北京: 农业出版社, 1979:175-177.

    ZHANG, X X, CHENG, X N, GENG J G. Principle and method of pest forecast[M]. Beijing: Agricultural Press, 1979:175-177.
    [46] 江苏省植物保护站. 农作物主要病虫害预测预报与防治[M]. 南京: 江苏科学技术出版社, 2006.

    Jiangsu General Station of Plant Protection. Forecast and control on major diseases and pests of crop[M]. Nanjing: Jiangsu Science and Technology Press, 2006.
    [47] 唐会联, 刘年喜, 赵玉祥, 等. 不同药械在稻田喷洒分布量的研究[J]. 湖南农业大学学报 (自然科学版), 2000, 26(5): 368-371.

    TANG H L, LIU N X, ZHAO Y X, et al. An experimental research on spray distribution volume in paddy fields by different insecticide-spreading instruments[J]. J Hunan Agric Univ (Nat Sci), 2000, 26(5): 368-371.
    [48] 宋淑然, 王卫星, 洪添胜, 等. 水稻田农药喷雾上层植株雾滴截留影响的试验研究[J]. 农业工程学报, 2003, 19(6): 114-117. doi: 10.3321/j.issn:1002-6819.2003.06.027

    SONG S R, WANG W X, HONG T S, et al. Testing research on effects of top layer rice fog drop interception on pesticide spraying distribution in rice fields[J]. Trans Chin Soc Agric Eng, 2003, 19(6): 114-117. doi: 10.3321/j.issn:1002-6819.2003.06.027
    [49] 徐德进, 顾中言, 徐广春, 等. 喷雾方式对农药雾滴在水稻群体内沉积分布的影响[J]. 中国农业科学, 2014, 47(1): 69-79. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.01.008

    XU D J, GU Z Y, XU G C, et al. Influence of spray method on the deposit and distribution of spray droplets in rice field[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2014, 47(1): 69-79. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2014.01.008
    [50] 顾中言, 徐广春, 徐德进. 杀虫剂防治水稻褐飞虱的有效利用率分析[J]. 农药学学报, 2018, 20(6): 704-714.

    GU Z Y, XU G C, XU D J. Analysis of pesticide efficiency of insecticides against brown planthopper, Nilaparvata lugens Stål[J]. Chin J Pestic Sci, 2018, 20(6): 704-714.
  • [1] 宋玉莹曹冲徐博冉刚超曹立冬李凤敏赵鹏跃黄啟良 . 农药雾滴在植物叶面的弹跳行为及调控技术研究进展. 农药学学报, 2019, 21(5-6): 895-907. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0110
    [2] 徐德进徐广春徐鹿王聪博胡双女顾中言邱白晶 . 喷雾参数对自走式喷杆喷雾机稻田喷雾农药利用率及雾滴沉积分布的影响. 农药学学报, 2020, 22(2): 324-332. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0045
    [3] 周召路曹冲曹立冬郑丽李凤敏黄啟良 . 不同类型界面液滴蒸发特性与农药利用效果研究进展. 农药学学报, 2017, 19(1): 9-17. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2017.0003
    [4] 张晨辉马悦杜凤沛 . 表面活性剂调控农药药液对靶润湿沉积研究进展. 农药学学报, 2019, 21(5-6): 883-894. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0100
    [5] 张鹏九高越刘中芳赵劲宇杨静樊建斌范仁俊 . 采用果园喷雾施药机械施药时农药有效沉积率的计算方法. 农药学学报, 2020, 22(2): 277-284. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0056
    [6] 张致军罗远婵章真李淑兰田黎杨佩文李元广 . 防治白菜根肿病的新型海洋微生物农药——解淀粉芽孢杆菌Txc2-1可湿性粉剂配方优化及药效研究. 农药学学报, 2020, 22(1): 145-153. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0082
    [7] 孙丽娜张怀江孙瑞红仇贵生闫文涛岳强 . 基于文献计量学的农药喷雾助剂研究动态. 农药学学报, 2020, 22(2): 256-264. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0049
    [8] 曹源邓维李永平李学锋郑明奇袁会珠 . 甲氨基阿维菌素苯甲酸盐药液浓度、雾滴密度及施药液量对小菜蛾防治效果的影响. 农药学学报, 2014, 16(1): 54-60. doi: 10.3969/j.issn.1008-7303.2014.01.09
    [9] 陈晓刘德江王果张晓卢鑫羽龚艳 . 喷雾参数及助剂类型对植保无人飞机在棉花中期喷雾雾滴沉积分布的影响. 农药学学报, 2020, 22(2): 347-352. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0051
    [10] 华登科郑晓斌张友军吴青君 . 六种杀虫剂在保护地黄瓜冠层的沉积分布及其对蚜虫防治效果的影响. 农药学学报, 2020, 22(2): 353-361. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0062
    [11] 王学贵安万霞刘书华秦旖曼赵雪 . 不同施药器械对环酰菌胺在番茄叶片上的沉积量及其对灰霉病防治效果的影响. 农药学学报, 2016, 18(4): 524-529. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2016.0073
    [12] 孔肖闫晓静杨代斌袁会珠 . 丙环唑和醚菌酯药液浓度、雾滴密度与其对小麦白粉病防效的关系. 农药学学报, 2018, 20(3): 301-308. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2018.0046
    [13] 何雄奎 . 中国植保机械与施药技术研究进展. 农药学学报, 2019, 21(5-6): 921-930. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0089
    [14] 李 妍谢学文石延霞向文胜李宝聚 . 防治白菜根肿病的药剂筛选. 农药学学报, 2010, 12(1): 93-96.
    [15] 王喆冯宏祖马小艳王兰武刚苟长青 . 无人机施药对棉蚜的防治效果及经济效益分析. 农药学学报, 2019, 21(3): 366-371. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2019.0043
    [16] 屠豫钦 . 农药剂型和制剂与农药的剂量转移. 农药学学报, 1999, 1(1): 1-6.
    [17] 姜丽英陈国庆施品忠徐法三李红叶 . 嘧霉胺对采后柑橘绿霉病的防治效果. 农药学学报, 2010, 12(2): 149-154.
    [18] 陈乐乐郭贝贝李北兴慕卫刘峰 . 四霉素对番茄叶霉病菌的毒力效应及田间防治效果. 农药学学报, 2017, 19(3): 324-330. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2017.0042
    [19] 向礼波杨立军薛敏峰张学江曾凡松史文琦宋远胜龚双军喻大昭 . 禾谷镰孢菌对氟唑菌酰羟胺敏感性基线的建立及药剂田间防效. 农药学学报, 2018, 20(4): 445-451. doi: 10.16801/j.issn.1008-7303.2018.0057
    [20] 范子耀王文桥孟润杰韩秀英张小风马志强刘颖超 . 吡唑醚菌酯与苯醚甲环唑混合物对茄链格孢的联合毒力及其对马铃薯产量的影响. 农药学学报, 2011, 13(6): 591-596.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-01-10
  • 网络出版日期:  2020-03-24
  • 刊出日期:  2020-04-01

论农药雾滴的剂量及分布对害虫防治效果的影响及其与农药损失的关系

    通讯作者: 顾中言, guzy@jaas.ac.cn
  • 江苏省农业科学院 植物保护研究所,南京 210014

DOI: 10.16801/j.issn.1008-7303.2020.0065

摘要: 为了明确农药雾滴在剂量传递中的作用方式,本文就雾滴的农药剂量和分布形式在保护作物和杀死害虫过程中的作用模式、以及由此产生的剂量损失进行了论述。农药剂量确定后,雾滴作为农药剂量的载体降落在水稻表面形成沉积点,害虫获得致死剂量后死亡。当雾滴在叶片表面呈连续的均匀分布时,害虫极易接触到药剂。如果害虫在第一时间获得致死剂量,则害虫死亡,其他剂量被浪费;如果第一时间未获得致死剂量,则害虫将继续为害,直至获得致死剂量,导致叶片受损。当雾滴累积的药液量超出叶片的流失点时,药液沉积量将减少约50%,药剂随药液流失,药液用量越多,药剂流失越多,与未流失者相比,需要2倍以上的农药剂量才能确保害虫获得致死剂量。当雾滴在叶片表面呈不连续的点状分布时:①若沉积点大小合适并含有致死剂量,则害虫接触沉积点后死亡,但若沉积点数量太少,则害虫在接触沉积点前会对水稻叶片造成伤害;②若沉积点太小并不足致死剂量,则害虫接触沉积点后仍继续为害叶片直至获得致死剂量;③若沉积点太大,虽含有致死剂量,但害虫只能接触该沉积点的小部分,不能获得致死剂量,则害虫可能在沉积点的范围内继续为害,也可能在几个沉积点的缝隙间为害直至获得致死剂量;④当沉积点的剂量超出致死剂量,则害虫接触沉积点后死亡,超出致死剂量的那部分农药被浪费。总之杀死害虫和保护作物需要有足够多的农药沉积点,而单位面积上沉积点的数量、大小和剂量即可组成农药的沉积结构,不同的沉积结构会产生不同的杀虫效果,最终影响农药利用率。

English Abstract

  • 喷雾施药是目前普遍采用的农药使用技术。农药制剂加水稀释后形成药液,通过喷雾器械产生雾滴,分散传递至作物表面控制有害生物。在剂量传递过程中,农药雾滴是农药剂量的载体。如何更好地将药液通过雾滴传递到靶标作物上并发挥更好的生物活性,国内外都有关于不同器械、不同喷头施药以及不同雾滴粒径对生物活性影响方面的研究报道[1-22],总体结果为使用可产生较小雾滴的器械或喷头更有效。但也有研究表明,不同器械、喷头及雾滴粒径对农药的防治效果没有差异,例如:用613 L/hm2药液的常规喷雾和31 L/hm2药液的静电喷雾防治温室内为害玫瑰的红蜘蛛,发现虽然静电喷雾提高了阿维菌素和另一种杀螨剂的防治效果,但对另外3种供试药剂的防治效果则无影响[4];用Drift Guard、Turbo Teejet、AI Teejet、Turbo Drop喷头和平扇形喷头等喷洒草甘磷,药剂在反枝苋或藜植株上的沉积量无显著差异,对燕麦、黍和谷子的防治效果也无差异[5];用4种超低容量 (ULV) 喷雾器对准天竺葵和凤仙花的植株喷雾,虽然4种喷雾器的雾滴沉积方式不同,但并未影响其对温室白粉虱的防治效果[1-2];用超过4个生长季节的时间,使用5种喷头 (Cone JD 10-1、Cone JA 02、XR Teejet 11002、Twinjet 11002和Turbo Teejet TT 11003) 评价其对一种巴豆毛虫核多角体病毒的防治效果,并未发现不同喷头的防治效果间存在差异[8];用机动弥雾机进行低容量喷雾和手动喷雾器进行常规喷雾,对小麦蚜虫的防治效果没有显著差异[6, 11];室内试验时,小雾滴往往能够提高药剂的防治效果,但田间试验结果却有所不同[10]。所以难以断然确定器械类型、喷头大小或者雾滴尺寸就是影响农药防治效果的根本因素。

    使用喷雾器械喷洒农药,从农药雾滴降落到靶标表面至产生生物效果的过程可分解为:雾滴与靶标表面接触、接触后滞留和滞留的雾滴产生生物效果3个阶段。通过分析农药雾滴在传输农药剂量中的作用及其与剂量损失的关系,发现受药液性能、喷雾器械、施药行为和靶标作物的表面能等因素的影响,运行中的农药雾滴在接触靶标作物表面时会产生弹跳、聚合、滚动、滑落、反弹和展布等雾滴行为,从而影响农药在靶标作物表面的沉积率[23-28]。此外,药液用量、药液表面张力与靶标作物表面能等因素也会改变靶标作物对雾滴累积药液的持留量,同样可影响农药在靶标作物上的沉积率[23-24, 27, 29-35]

    习惯上将农药在靶标作物上的沉积率称为农药利用率,而实际上只有在使用茎叶除草剂防治杂草时,沉积在杂草上的除草剂正好能够杀死杂草,那么除草剂在杂草上的沉积率可以算作农药利用率。杂草是除草剂的第一靶标或载药靶标,也是除草剂的作用靶标或终极靶标;而用农药防治靶标作物上的病虫害时,靶标作物只是农药的第一靶标或载药靶标,危害作物的病和虫才是农药的作用靶标或终极靶标。农药只有与病、虫接触并杀死它们,才能有效地控制病虫害的发生与危害,起到保护作物安全生长的作用,而这又与农药雾滴在靶标作物表面的分布形式和雾滴携带的农药剂量有关[36]

    用不同流量的喷头喷雾,需要不同的药液用量,而药液用量涉及药剂浓度、雾滴尺寸和雾滴数量。采用喷雾施药时,农药剂量通过雾滴传递到靶标表面形成沉积点,不同的雾滴粒径、药剂浓度和雾滴数量转化为叶片表面大小不同、密度不同和农药剂量不同的沉积点,组成农药在叶片表面的农药沉积结构[37-39],最终影响农药的生物效果。本文将论述农药雾滴的载药量、雾滴粒径、药剂浓度及雾滴在靶标作物表面的分布形式在农药剂量传递中的作用及其与剂量损失的关系。

    • 在喷雾施药中,经常使用大容量喷雾至叶片滴水止,其目的是要使药液完全覆盖在作物表面,确保病、虫能接触到药剂,在杀死病、虫的同时需要保护靶标作物免遭危害。

      喷雾至叶片滴水时,说明雾滴在叶片表面累积的药液量已超出叶片的最大持液量 (point of run-off, POR),即药液流失点,也称为饱和点,此后叶片的药液量将流失至叶片的最大稳定持留量 (maximum retention ability, Rm)[29] (图1)。水稻叶片的持液量测定结果表明,从饱和点的最大持液量至最大稳定持留量,持液量减少约50%(表1)[34]。在农药剂量确定的情况下,当药液用量超出流失点时,农药剂量即可随着药液一同流失,喷施的液量越多,农药的沉积量越少[9, 17, 40-43]

      图 1  药液在叶面的流失点和最大稳定持留量示意图

      Figure 1.  The point of run-off and maximum retention ability of the pesticide solution on plant leaf

      表 1  农药药液在60° 夹角水稻叶面的流失点和最大稳定持留量[34]

      Table 1.  The run-off point (POR) and maximum retention ability (Rm) of pesticides solution on 60° angle rice leaves[34]

      药剂
      Pesticide
      质量浓度
      Concentration
      /(mg/L)
      药液
      Pesticides solution
      药液+ Silwet 408
      Pesticides solution + Silwet 408
      表面张力
      Surface tension/(mN/m)
      流失点
      POR/(mg/cm2)
      最大稳定持留量
      Rm/(mg/cm2)
      表面张力
      Surface tension/(mN/m)
      流失点
      POR/(mg/cm2)
      最大稳定持留量
      Rm/(mg/cm2)
      25% 吡蚜酮 WP
      25% pymetrozine WP
      100 55.6 5.1 2.5 22.8 9.8 4.7
      70% 吡虫啉 WDG
      70% imidacloprid WDG
      40 55.3 5.3 2.6 22.4 9.9 4.6
      5% 井岗霉素 AS
      5% validamycin AS
      250 43.1 4.9 2.5 22.4 10.0 5.6
      59% 多菌灵WP
      50% carbendazim WP
      1 000 51.7 4.8 2.6 23.4 10.0 5.5
      水 (对照) Water (CK) 71.8 4.8 1.5 22.8 9.9 4.7

      随着药液在叶片表面的全覆盖,农药剂量也均匀分布在作物表面,但Ebert等认为这不是一种好的剂量分布形式。假设取食是获取农药剂量的唯一途径,并且亚致死剂量无效,害虫获得致死剂量后死亡。以咀嚼式害虫为例,Ebert等[36]认为,当农药均匀地完全覆盖在叶片表面时,叶片的损耗率符合模型l = 1/d (l为叶片损耗率,d为致死剂量)。当单位面积上均匀覆盖的致死剂量d=1时,叶片被吃;d=2时,叶片的1/2被吃;d=4时,1/4的叶片被吃。即叶片的损耗率与致死剂量成反比。单位面积上的剂量越多,叶片受损面积越小,如果害虫只咬一口就能获得致死剂量,叶片的损耗率最小。如果有害虫需要N口才能吃完叶片,则需要有dN倍的药剂致死剂量,如需要20口才能吃完的叶片,则需要有20倍的致死剂量,如果再加上喷雾至叶片滴水止,即流失约50%以上的剂量,则需要多于2dN倍的致死剂量,即20口吃完的叶片需要40倍以上的致死剂量才能既杀死害虫又使叶片免遭为害。因此,害虫所处的叶片面积越大,需要的致死剂量就越多,农药浪费就越多。

      将雾滴在叶片表面的药液累积量控制在饱和点以内,以不完全覆盖的沉积点分布在植物表面,可以减少药剂的流失,同时减少沉积在植物表面的雾滴数量。而单位面积上沉积点的数量、每个沉积点内含有的农药剂量,也与药剂保护植物的效果和害虫的死亡及剂量浪费有密切关系。

      如果害虫1口吞掉1个沉积点,当沉积点携带的农药剂量超出致死剂量时,多余的农药剂量则被浪费;当沉积点携带的农药剂量不足致死剂量时,害虫会吃第2口、第3口,甚至更多,直至累积到致死剂量时止;当沉积点携带的农药剂量为致死剂量时,则吃掉沉积点的害虫死亡。

      如果害虫1口可以吃掉1个沉积点,并且单位叶面积内只有1个雾滴沉积点,沉积点携带的农药剂量为害虫致死剂量,即d=1。沉积点在叶片上的位置是随机的,害虫的取食位置也是随机的,害虫可以第1口就获得致死剂量,也可能是吃掉整张叶片的最后1口获得致死剂量,也可以是第2口或倒数第2口、第3口或倒数第3口获得致死剂量,以此类推。Ebert等[36]认为,害虫任何一口获得致死剂量有相同的概率,当很多害虫在不同的单位面积上进行类似的行为时,累计有接近一半的叶片被吃,如果单位面积上有2个沉积点,1/2叶片中的1/2被吃,符合模型l = 1/2d。说明在1头害虫所处的单位叶面积内,沉积点越多,被吃的叶面积越少。

      如果害虫需要2口以上才能吃掉1个沉积点,且沉积点携带的农药剂量d=1,害虫咬1口沉积点时不能获得致死剂量,则会继续取食,但取食方向是随机的,因此第2口并不一定还咬在沉积点上,如果单位面积上只有一个沉积点,害虫便不能获得致死剂量。如果叶片表面沉积点偏少,害虫也有可能在多个沉积点的间隙处长时间取食直至遇到其他沉积点而获得致死剂量。

      如果沉积点的农药剂量d < 1,即小于致死剂量,即便吃掉了沉积点,害虫仍然继续取食为害叶片直至获得致死剂量。将足以杀死一个幼虫的剂量分成2个沉积点 (n=2,n为沉积点的数目),每个沉积点的剂量为d/2,并位于叶片不同的半边。害虫先吃掉1/2叶片获得第1个沉积点的毒物,平均来说,吃掉另1/2叶片获得第2个沉积点的毒物。因此,幼虫需要n个沉积点才能获得致死剂量,那么l=1−1/2n。当n变大时,致死剂量就会更加均匀地分布在叶片表面,而没有沉积到农药剂量的叶片面积趋向于零,即成为均匀覆盖的状态。

      农药剂量相同,药液用量相同并且在叶片流失点以内,采用产生不同雾滴粒径的器械喷雾,必然是大粒径的雾滴数量少,小粒径的雾滴数量多。根据模型l=1/2d,如果小雾滴含有致死剂量,则害虫更容易接触小雾滴的沉积点获得致死剂量,而大雾滴含有的药剂则超出致死剂量,害虫可能更长时间在雾滴沉积点的间隙处取食,叶片损失的面积大,保叶效果差。如果大雾滴含有致死剂量,小雾滴则不足致死剂量,害虫需要获得多个小雾滴沉积点的剂量才能死亡,从而降低了小雾滴对叶片的保护效果。

    • 在农药剂量确定后,农药浓度和雾滴粒径决定了雾滴的数量和每个雾滴所携带的农药剂量。喷雾施药时,农药通过雾滴传输到靶标植物表面而形成沉积点,不同的雾滴粒径、农药浓度和雾滴数量转化为叶片表面大小不同、密度不同和农药剂量不同的沉积点,组成农药在叶片表面的农药沉积结构,其单位面积上的农药剂量如(1) 式所示[39]

      $ {\rm Dose}_{{\rm env}} = \displaystyle\sum\limits_{s = 0\;{\rm{\mu m}}}^\infty {{N_s}{V_s}C_s} $

      (1)

      式中:s—雾滴粒径;N—雾滴数;V—雾滴体积;C—药液质量浓度。农药的沉积结构可以反映出雾滴粒径、农药浓度和雾滴数量之间的互作关系,不同的沉积结构对杀死害虫和保护作物免遭伤害的效果不同。

      Ebert等[37-38]采用了一种称为混合设计的专门响应面方法对数据进行分析,这种设计综合了沉积点的大小、单位面积上沉积点的数量及药剂质量浓度对药效的影响。他们用氟虫腈431.8 ng有效剂量,通过不同的雾滴粒径、雾滴数量和氟虫腈质量浓度处理直径为4 cm的甘蓝叶片。设定最低浓度时,需要将规定的431.8 ng的氟虫腈全部应用于直径为4 cm的叶片上。每个叶片上放置1头粉纹夜蛾幼虫,确保没有其他幼虫的“竞争”并消除自相残杀。结果 (表2) 表明,12个处理对粉纹夜蛾的平均死亡率为32.7%,最低死亡率为8.9%,最高死亡率为69.6%,而不同的农药沉积结构是导致产生这种差异的根本原因。

      表 2  不同沉积结构对氟虫腈防治粉纹夜蛾效果的影响[38]

      Table 2.  The effect of different deposit structure of pronil on cabbage looper (Trichoplusia ni)[38]

      处理
      Treatment
      雾滴粒径
      Droplet size/μm
      质量浓度
      Concentration/(g/L)
      雾滴数/个
      Droplet number
      死亡率
      Mortality/%
      标准差
      Standard deviation
      11600.5891 80037.50.236
      23970.30023221.40.184
      39880.300158.90.135
      42 4370.300123.20.122
      539769.583117.90.170
      69834.569121.40.130
      71601 059.723126.80.179
      816070.6501535.70.254
      91604.56823267.90.251
      102000.3001 80028.60.210
      111790.4201 80033.90.036
      123954.5161669.60.229

      用雾滴粒径、雾滴数和氟虫腈浓度组成的等边三角形反映出三者不同组合对保护叶片和杀死害虫的影响 (图2)。从中可以看出,在农药剂量相同的情况下,在最低浓度区域和最少沉积点区域试虫的死亡率较低,小雾滴沉积区域的死亡率较高,而死亡率最高的区域位于等边三角形中心偏向小雾滴的区域,而太小的雾滴粒径和过大的雾滴粒径均会降低死亡率。雾滴粒径、药剂浓度和雾滴数量不是孤立存在的,他们之间交互联动,组成了不同的农药沉积结构[38]。处在不同沉积结构中的害虫,接触药剂的难易程度不同以及单位时间内获取的致死剂量不同,构成了等边三角形中害虫不同的死亡率区域,也构成了等边三角形中不同的保叶效果区域。

      图 2  受不同沉积结构影响的害虫死亡率与叶片损耗面积[38]

      Figure 2.  Mortality and leaf area eaten influenced by deposit structure of pronil[38]

      害虫获取致死剂量至害虫死亡需要一定的时间。图3是Ebert等[37]用总剂量等于杀死小菜蛾幼虫所需剂量5倍的苏云金杆菌 (Bt),以13种不同组合的雾滴粒径、雾滴数、Bt浓度处理相同面积的甘蓝叶片,然后分14个时间点调查处理结果。从图3中可以看出,增加幼虫的取食时间,死亡率增加。取食约 4 000 min时,最低死亡率仅为未取食时的1.8%,最大死亡率为88%,取食4 320 min时最低和最高死亡率分别为18.3%和95%。

      图 3  相同剂量、不同沉积结构的苏云金杆菌 (Bt) 对小菜蛾的不同防治效果[37]

      Figure 3.  The effect of of diamondback moth by different deposit structure of Bt with the same dose[37]

      图4是不同雾滴粒径、雾滴数和Bt浓度组成的等边三角形。从图4中可以看出:在Bt处理后的不同时间段,害虫的高、低死亡率区域不同。处理后2 800 min,大雾滴-低浓度-沉积点少的区域害虫死亡率高于小雾滴-低浓度-沉积点多的区域,高于小雾滴-高浓度-沉积点少的区域。到3 000 min时,等边三角形中心区域的害虫死亡率高于周边,而大雾滴-低浓度-沉积点少区域的害虫死亡率仍高于小雾滴-低浓度-沉积点多的区域和小雾滴-高浓度-沉积点少的区域。处理后4 000 min,害虫的最高死亡率区域仍在等边三角形的中心位置,大雾滴-低浓度-沉积点少的区域害虫死亡率仍高于小雾滴-低浓度-沉积点少的区域,但小雾滴-低浓度-沉积点多的区域低死亡率区域缩小,而小雾滴-高浓度-沉积点少的区域死亡率仍然最低。到了处理6 480 min,害虫的最高死亡率区域出现在小雾滴-低浓度-沉积点多的区域,而小雾滴-高浓度-沉积点少的区域死亡率仍然最低[37]

      图 4  雾滴沉积结构在不同时间时对害虫死亡率的影响[37]

      Figure 4.  Effects of deposit structure on pest mortality at different treatment times[37]

      低浓度意味着药液用量大,虽然沉积点少,但若雾滴大,单个雾滴形成的沉积点的覆盖面大,害虫也容易接触到雾滴。若一口吃不完,害虫获得的农药剂量则减少,但因害虫对药剂的敏感性不同,故在害虫获得较少剂量的情况下仍能杀死一些比较敏感的害虫。所以在较短时间内大雾滴-低浓度-沉积点少的区域,害虫的死亡率仍较高,但随着时间的推移,死亡率的增高幅度降低。在小雾滴-高浓度-沉积点少的区域,每个雾滴形成的沉积点的覆盖面积小,虽然单个雾滴携带的农药剂量很高,但因害虫与雾滴的接触几率低,难以获得致死剂量,故死亡率低。

      因此采用喷雾施药时,在雾滴数量不足的情况下一味提高农药剂量并不能取得好的防治效果。例如:徐德进等在喷雾塔中模拟氯虫苯甲酰胺对水稻稻纵卷叶螟的防治效果,在剂量相同的情况下通过药液量调控药液浓度,改变相同雾滴中径的雾滴数量和单个雾滴的农药剂量。发现雾滴中径为200 μm,虽然施用的农药剂量相同,在雾滴密度低于50滴/cm2时,可显著影响氯虫苯甲酰胺对稻纵卷叶螟的防治效果;当雾滴密度低于10滴/cm2时,即便再增加氯虫苯甲酰胺剂量也不能有效提高防治效果;但当达到80滴/cm2时,不同剂量间防治效果相当。说明农药雾滴与害虫的接触几率并在接触雾滴时获得致死剂量,是决定药剂防治效果的关键因素。雾滴数量少,增加农药用量只是增加了单个雾滴的载药量。若雾滴不与害虫接触便不能发挥作用;若雾滴与害虫接触,则超出致死剂量的部分就是浪费 (图5)[44]

      图 5  氯虫苯甲酰胺防治稻纵卷叶螟的保叶效果[44]

      Figure 5.  The control effect of chlorantraniliprole against Cnaphalocrocis medinalis (Guenée)[44]

      表3中可以看出:当雾滴中径为200 μm时,模拟用药液量为900 kg/hm2,雾滴数量为82.1个/cm2,当药液用量减少至450 kg/hm2,药剂浓度提高了1倍,而雾滴数量减少至38.1个/cm2,显著降低了氯虫苯甲酰胺对稻纵卷叶螟的防治效果。同样采用450 kg/hm2的药液用量,将雾滴中径减小至75 μm,雾滴数量增加至140.1个/cm2时,与雾滴中径200 μm、药液用量450 kg/hm2相比,显著提高了氯虫苯甲酰胺对稻纵卷叶螟的防治效果,与雾滴中径200 μm、药液量900 kg/hm2的防治效果没有显著差异44]。说明雾滴大小和药剂浓度均不是决定药剂防治效果的重要因素。确保单位面积上有足够多的雾滴数量,保证害虫与雾滴的接触几率,并在接触雾滴时获得致死剂量,才能在极短的时间内杀死害虫,更好起到保护作物的作用[44]

      表 3  雾滴大小对氯虫苯甲酰胺防治稻纵卷叶螟效果的影响[44]

      Table 3.  Effect of droplet size on the control effect of chlorantraniliprole against C. medinalis[44]

      有效剂量
      Dose, ai./(g/hm2)
      雾滴中径
      VMD/μm
      喷液量
      Application rate/(kg/hm2)
      药剂质量浓度
      Concentration of chlorantraniliprole/(mg/L)
      雾滴密度
      Droplets density/
      (Droplets/cm2)
      保叶效果
      Control effect/%
      2020090022.282.0973.79 ± 1.42 a
      45044.338.0856.92 ± 1.51 b
      7545044.2140.0675.60 ± 1.33 a
      2520090027.882.0977.09 ± 1.95 a
      45055.738.0862.86 ± 1.98 b
      7545055.7140.0680.54 ± 1.30 a
      3020090033.382.0974.00 ± 1.10 ab
      45066.738.0865.07 ± 1.32 b
      7545066.7140.0681.33 ± 0.25 a
      注:数据后不同小写字母表示同一剂量内的显著差异 (P = 0.05)。Note: Different lowercase followed data mean significant differences at P = 0.05 level in same dose.
    • 农药雾滴携带致死剂量并确保其能与害虫接触是影响农药防治效果的关键因子。

      害虫在田间有4种基本的分布型 (图6)[45],其中随机分布型的害虫个体在田间所处的位置是完全随机的,个体间的距离虽不尽相同,但总体比较均匀 (图6-1);核心分布型则是害虫形成许多小集团的核心,并以核心向四周扩散,核心大小近似 (图6-2) 或核心大小不等 (图6-3),核心与核心之间随机分布,核心内部的个体分布也是随机的;嵌纹分布型则是害虫在田间呈现疏密程度极不均匀的大小集团,疏密集团中的害虫也呈随机分布 (图6-4)。随机分布型中的害虫分布有疏有密,核心分布或嵌纹的稠密区域也不是每个植株或每张叶片上都布满害虫。人们无法判定每个害虫在田间的精确部位,所以采用无差别地毯式喷雾的施药方式,力图使农药雾滴按有效密度均匀地布满作物表面,致使大量农药雾滴沉积在没有害虫危害的植株和叶片上,也就不可避免地造成了农药剂量的巨大浪费。

      图 6  害虫常见的田间分布型[45]

      Figure 6.  The common field distribution pattern of pests[45]

      水稻中后期的生长量,按机插秧稻田0.3 m × 0.10 m的种植密度计,每公顷有33.35万穴水稻,按每穴10株水稻计,为每公顷有333.5万株水稻,按每株水稻4~5张绿叶计,为每公顷1 334~1 667.5万叶片。表4为水稻二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟的防治指标[46]图7为这3种害虫的产卵部位及对初孵幼虫的防治关键时期,其中稻纵卷叶螟属于随机分布型。以四 (2) 代为例,防治指标为平均每穴1.5~2头虫卵,初孵幼虫体长约0.1 cm。平均每穴水稻有40~50张叶片,叶片长为20~40 cm,宽约1 cm,即每穴水稻有叶面积为800~2 000 cm2。成虫随机产卵于水稻叶片上,为了保护水稻叶片免遭为害,需要在全部叶片的正面与背面布满80 滴/cm2 (雾滴中径200 μm) 至140滴/cm2 (雾滴中径75 μm) 农药雾滴[44],若每个雾滴均含有致死剂量,则杀死1.5~2头体长为0.1 cm的初孵幼虫只需要几个雾滴即可,其余喷施的大量农药雾滴则没有起到杀死害虫的作用。水稻二化螟和三化螟属于典型的核心分布型,成虫随机产卵,幼虫转移分散为害。对于二化螟,若以平均1%的枯鞘率为防治指标,因为不能确定害虫究竟在哪穴水稻上,所以需要在100穴水稻上布满含有致死剂量的雾滴,那么沉积在99穴水稻上的农药雾滴则为无效剂量,而在那1穴水稻上也许只要几个雾滴就杀死了害虫;对于三化螟,若以450个/hm2卵块为防治指标,则需要对33.35万穴/hm2的水稻进行喷雾,而沉积在33.3万穴水稻上的农药雾滴并未发挥作用,只有在那不足500穴的水稻上,几千个甚至几百个雾滴就杀死了害虫,其他雾滴中的农药剂量并未发挥作用。

      表 4  水稻二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟的防治指标[46]

      Table 4.  The control indexes of Chilo suppressalis (Walker), Tryporyza incertulas (Walker) and Cnaphalocrocis medinalis (Guenée)[46]

      害虫
      Pests
      世代
      Generation
      防治指标
      Control index
      二化螟 Chilo suppressalis 第 1 代 First eneration 秧田:7 500 卵块/hm2 Seedling bed: 7 500 eggs/hm2
      第 2 代 Second generation 大田:枯鞘率 1% 左右 Paddy fields: about 1% withered sheath rate
      三化螟 Tryporyza incertulas 第 1 代 First eneration 秧田:450 卵块/hm2 Seedling bed: 450 eggs/hm2
      第 2 代 Second generation 大田:450 个/hm2卵块,1 500 个/hm2 防 2 次
      Paddy fields: 450 eggs/hm2. When 1 500 eggs/hm2, control 2 times
      第 3 代 Third generation 水稻破口期,1 500 个/hm2 卵块防 2 次
      Preliminary stage of rice heading. When 1 500 eggs/hm2, control 2 times
      稻纵卷叶螟
      Cnaphalocrocis medinalis
      四 (2) 代 Fourth (2nd) generation 150~200 卵粒 (幼虫)/百穴 150-200 eggs (larvae)/100 rice clump
      五 (3) 代 Fifth (3rd) generation 100~150 卵粒 (幼虫) 百穴 100-150 eggs (larvae)/100 rice clump
      六 (4) 代 Sixth (4th) generation 100~150 卵粒 (幼虫)/百穴 100-150 eggs (larvae)/100 rice clump
      注:四、五、六代为中国国家划分代次,与之相应的代次在江苏省则分别为2、3、4代。Note: Fourth, Fifth, Sixth generations were the generation from a nation (China) perspective and the corresponding generations in Jiangsu Province were the 2nd, 3rd and 4th generation, respectively.

      图 7  二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟在水稻冠层内的产卵部位和初孵幼虫的行为趋向[46]

      Figure 7.  The egg sites of C. suppressalis, T. incertulas and C. medinalis and behavior tendency of hatching larva in the rice canopy[46]

      一颗地雷就足以炸死或炸伤一个人,但为使人触及地雷,需要埋设很多地雷。含有致死剂量的农药雾滴类似于地雷,由于不知道害虫在哪个植株的哪个部位为害,为保护作物免遭为害,需要进行无差别地毯式喷雾施药,将农药雾滴按有效密度标准布满在作物表面,但实际上只有极少数的雾滴能起到杀死害虫的作用,大量的农药雾滴未起到作用而被浪费。

    • 农药雾滴是农药剂量的载体。通过喷雾器械,农药雾滴被喷施到靶标作物体上。病虫与雾滴接触后获得农药剂量。

      就单个雾滴而言,当其携带致死剂量时,只要害虫与雾滴接触即可死亡,但由于害虫不同个体对药剂的敏感性不同,导致不同害虫的致死剂量不等。药剂浓度和雾滴粒径可决定雾滴携带的剂量,当药液浓度确定后,假设器械喷出的雾滴大小一致,则携带相同的剂量。如果该剂量只能杀死一部分比较敏感的个体,则耐药性强的个体将继续为害作物,导致田间防治效果差。所以只有当雾滴携带足以杀死强耐药性个体的剂量,或者说足以杀死害虫群体中90%以上个体的剂量时,才能确保田间防治效果,而此时对于比较敏感的个体,雾滴在杀死害虫的同时多余的剂量即被浪费。由于喷嘴产生的雾滴大小并不一致,为确保田间防治效果,需要使较小的雾滴携带能杀死强耐药性个体的剂量,那么此时较大雾滴中的药剂剂量则超出了杀死强耐药性个体的剂量,同样意味着更多的剂量被浪费。

      稻田采用无差别地毯式喷雾的施药方法,喷雾器械可形成大量雾滴,以雾滴云的方式覆盖于全部水稻植株的表面。若药液用量太大,当降落在叶片表面的雾滴累积的药液量超出叶片的流失点时,药剂即随药液流失。而若药液用量太少,则叶片表面的雾滴数量较少,害虫与雾滴的接触几率降低,也不利于害虫获得致死剂量。因此需要平衡药液用量、雾滴粒径和植株表面的雾滴数量,形成合理的农药沉积结构,才能确保害虫快速地接触雾滴。从水稻主要害虫的防治指标可以发现,并不是每穴水稻上都有害虫,在有害虫的水稻植株上,也只是在很小的部位上有害虫,而杀死这些害虫只需要极少量的雾滴,绝大多数的农药雾滴并未起到杀死害虫的作用。

      实际上采用地毯式喷雾方式施药,农药雾滴并不能全部降落在水稻植株上[33]。由于雾滴总体具有自上而下的方向性以及水稻冠层的阻挡作用,降落在水稻植株上的雾滴主要集中在水稻冠层上部叶片的正面[47-49],为了确保水稻基部和叶片背面有充足的雾滴数量,就需要加大施药液量,而此时冠层上部叶片正面的农药剂量则会远远超出杀死害虫所需的致死剂量,最终造成浪费;甚至雾滴累积的药液量超出流失点而导致药剂流失,而在水稻基部和叶片背面的害虫,只需要接触少量雾滴便获得致死剂量,大量的雾滴被浪费。所以现阶段稻田喷雾施药的农药利用率很低,如防治褐飞虱的农药有效利用率只有1/10 000~2/10 000[50]

      设法增加农药在水稻植株上的沉积率,增加水稻基部和叶片背面的沉积量,优化在水稻最大持液量范围内的农药沉积结构,或者寻找可以提高农药单位剂量使用效率的新的施药方式,才能真正减少农药用量。长远看,加快发展人工智能型施药器械,在田间准确定位病、虫的发生部位和发生量的前提下,做到定点变量施药,必将大大减少农药用量。

参考文献 (50)

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