影响农药利用率的相关因素分析及改进措施

洪晓燕,张天栋

(1.辽宁省植物保护站,辽宁 沈阳 110034;2.国家林业局森林病虫害防治总站,辽宁 沈阳 110034)

我国农药工业的发展始于 20世纪 30年代,历经半个多世纪的发展,已经形成杀虫、杀菌、除草、生长调节等几大类比例合理的完备的产品生产线,生产企业 2000多家,成为全球农药生产使用大国,为农林牧业发展起到了重要的保障作用。但由于我国农药工业的发展速度与施药机械的发展速度不一致、施药技术落后、施药人员素质较低等,造成我国农药的利用率较低,环境污染严重,农药残留超标,农产品出口受限,制约了农林生态的可持续发展和农林产品的国际市场竞争力。本文通过分析影响农药利用率的相关因素,提出提高农药利用率的有效措施。

1 农药利用率现状

农药利用率是指农药由喷雾机械或其它方法喷施后到达靶标体(植物)的有效量。我国每年约有100万 t的农药制剂施用到田间,研究表明,若以实际喷洒到目标靶区的农药计算,我国农药有效利用率约为 20%～30%,另外的 70%～80%的农药流失到土壤、水源或飘移到环境中,真正达到害虫体的药量不到施用量的 1%,也就是说有 99%的杀虫剂不仅没有起到杀虫作用,还变成了污染源[1]。

2 影响农药利用率的因素

2.1 农药本身特性 通过不同的工艺农药可制成不同的剂型,过去我国农药的剂型以可湿性粉剂、乳油为主,环境污染严重,利用率低。近年来随着人们环境保护意识的加强,农药剂型研究正朝着水性、粒状、缓释、功能化、省力化方向发展,一些高效、安全、经济的农药剂型,如以水基代替油基的微乳剂、水乳剂,无粉尘飘移的水分散粒剂、水分散片剂、干悬浮剂等与环境相容的剂型不断面市,使得农药的利用率有所提高。

乳油、浓乳剂、微乳剂等剂型农药是兑水配制成稀的乳状液使用的,乳状液的分散性和稳定性直接受乳化剂的影响,分散均匀、稳定性好的农药其利用率就高。润湿剂润湿性能好,农药在生物体表面展着面积大,农药利用率高。农药粉粒细度直接影响其覆盖均匀度和沉积量,相同重量的粉粒,其颗粒越细,粒数越多,覆盖的面积就越大而且均匀,农药利用率就高。助剂主要以配方助剂和喷雾助剂方式应用在农药加工和使用方面,改善药液沉降物的均匀性、粘着性,增强药物的浸透性和输导性,可减少由于风、雨造成的植物叶片上的药剂流失,降低农药对水、土壤和大气的污染。

2.2 喷雾机械性能 喷雾机械的工作原理就是将药液雾化后,以雾滴的形态喷洒到植物上或其他被处理物上,使药液在被喷洒物的表面形成一层连续的液膜。农药利用率取决于喷雾机械的雾化质量、流量、雾滴大小及分布均匀性。

喷雾机械的药剂雾化质量直接影响农药在作物上的沉积分布。常用手动喷雾器采取的是液力雾化方式,高压液体在通过狭小的喷孔后,要经过 30 cm以上的距离才能够完全雾化,所以在喷洒农药时,必须保持喷头与靶标物的距离在 30 cm以上,避免将喷头贴近靶标物表面喷雾;机动喷雾机采取的是气力雾化方式,离喷头越远,雾滴越小,一般水平喷幅在 8 m以上。所以,在喷施农药时,要充分利用其有效喷幅,采取飘移叠加法喷雾,提高农药利用率,避免针对性喷雾。

喷雾机械喷嘴不同,流量、喷雾角度、雾滴大小及分布均匀性等技术指标也不同,造成农药利用率不同。一般空心圆锥喷嘴适用于高压喷洒触杀性除草剂、杀虫剂、杀菌剂。扇形喷嘴通用性好、穿透性强、覆盖充分,适用于除草剂喷施。

2.3 施药技术 施药技术是保证农药利用率的关键因素,主要包括施药方式和操作规范性。我国施药机械的结构决定了我国施药方式以大容量、大雾滴、雨淋式、全覆盖喷雾技术为主,药液大量流失。农药的喷施操作过程中许多因素影响农药的利用率,如行走方向、施药人员站立位置、喷嘴与靶标体的距离等。传统的喷雾方式是沿前进方向左右双侧“Z”字型交叉喷雾,施药人员一直在有药区作业,既不安全也影响农药利用率。而正确的方式是采用顺风单侧“Z”字型喷雾方法,使施药人员在无药区作业。同时要根据不同喷雾机械的雾化原理,掌握喷嘴与靶标体的距离以保证农药的有效利用。

2.4 环境条件 农药的施用受环境条件影响较大,如温度、湿度、光照、土壤、水质、风速等,要根据不同的环境条件采用不同的施药技术。通常高温时农药的化学活性强,植物代谢旺盛,害虫的生理活性强,食量大,农药的作用速度快,药效高。但有些品种在高温时也较易发生药害,故高温时要严格掌握用药浓度。湿度大时病虫害发生重,农药利用率高,但湿度过大也易造成药害。不同农药对光照要求不同,有的农药只在有光照的时候发挥作用,如乙氧氟草醚类除草剂不能在覆黑色薄膜时使用,有的农药见光易分解,如除草剂氟乐灵施用时要混土处理,要根据药剂对光照的不同反应正确施用农药,以提高农药的利用率。土壤中有机质含量直接影响农药的利用率,土壤有机质含量高对药剂的吸附力强,降低药液的流动性,影响农药的有效利用,从而降低药效。如土壤封闭除草剂在土壤有机质含量高时,农药颗粒被土壤吸附不能淋溶到下层土壤发挥除草效果,所以要酌情加大施药量。大多数农药呈微酸性,用水稀释时水质对药效影响很大,硬水中含钙、镁等离子易破坏药物的乳化性能和湿润性能,降低农药利用率。因此,农药配药时应尽量使用软水。风速直接影响农药药滴飘移,决定农药在作物表面沉积量。不同天气条件要求雾滴大小不同,有关研究表明,风速 2 m,雾滴直径≥130μm,风速 3m,雾滴直径≥140μm,风速 4m,雾滴直径≥160μm可减少飘移。

2.5 靶标植物的冠层结构及表面结构的影响 农药喷雾时,靶标植物的冠层结构及表面结构直接影响农药药液的沉积量,农药利用率通常受生物靶标适应性原则和生物最佳粒径原理影响。

3 提高农药利用率的有效措施

提高农药有效利用率要从农药由喷雾机械到靶标体全过程考虑,最有效的方法是在充分利用农药剂型、农药助剂、环境和作物群体结构的条件下,通过改进喷雾机械性能、引进先进的喷雾新技术、研制新的农药剂型、培训施药人员、提高施药质量、减少农药流失和喷液量来提高农药利用率。

3.1 改进喷雾机械性能 我国正在有针对性地开发农药喷雾机械,通过增加喷头及喷杆多样性,改变我国农药机械泵体质量差、压力不足、附件质量差、药箱无搅拌装置等状况,克服跑、冒、滴、漏现象,提高农药利用率。同时把研究目标向高效率、低能耗、低噪音、低成本 ;小型 、轻便、耐用、安全、省力;与农事操作(如播种、移植、灌溉、施肥等)同步进行方向发展。通过研制高效率机械实施精准喷雾作业,避免喷雾过程的跑、冒、滴、漏现象,提高农药有效利用率。

3.2 喷雾新技术 针对不同的目的,目前各国都在研究喷雾新技术以提高农药的利用率。低量喷雾是在单位面积上施药量不变,将农药原液稍微稀释,用水量相当于常规喷雾技术的 1/5～1/10[1],省工省力减少流失。

静电喷雾技术是通过高压静电发生装置,利用高压静电在喷头与喷雾目标间建立一个静电场,当农药液体流经喷头雾化后,通过不同的充电方法使雾滴带上电荷,形成群体负性荷电雾滴,在静电场力和其他外力的联台作用下,雾滴作定向运动而吸附在目标的带有正性电荷的各个部位,药液雾滴在叶片表面的沉积量显著增加,特别是提高目标背面的沉积量,且由于雾滴带相同电荷,减少了雾滴的凝聚飘移散失,可将农药有效利用率提高到 90%。缺点是带电雾滴对植株冠层的穿透能力较弱[1-2]。

在农药的施用过程中,控制雾滴的飘移是提高药液的附着率,减少农药流失,降低对土壤和环境污染的重要措施。欧美国家在这方面研究了防飘喷头、风幕技术、静电喷雾技术及雾滴回收技术等。但因技术性和成本过高等原因,上述技术生产上尚未进行大量应用。

药辊涂抹技术主要用于内吸性除草剂的使用,即利用能吸收药液的泡沫材料做成抹药滚筒——药辊,药液通过药辊表面渗出,只需接触到杂草上部的叶片即可奏效。这种方法几乎可使药剂全部施在靶标植物上而不会发生药液抛洒和滴落,可满足多种场合作业的需要[2]。

自动对靶施药技术是利用光电元件作为传感器,与计算机控制系统结合,当喷头下“发现”靶标时即喷出药液,否则喷头停止喷雾。目前国外主要有两种方法实现对靶施药,一是使用图象识别技术。该系统由摄像头、图像采集卡和计算机组成。计算机把采集的数据进行处理,并与图象库中的资料进行对比,确定对象是草还是庄稼、何种草等等,以控制系统是否喷药。二是采用叶色素光学传感器。该系统的核心部分由一个独特的叶色素光学传感器、控制电路和一个阀体组成。阀体内含有喷头和电磁阀。当传感器通过测试叶色素判别有草存在时,即控制喷头对准目标喷洒除草剂。目前只能在裸地上探侧目标,可依据需要确定传感器的数量,组成喷洒系统,用于果园的行间护道、沟旁和道路两侧喷洒除草剂。如美国 FMC公司将计算机控制系统用于果园喷雾机,该系统通过超声波传感器确定果树形状,计算机控制系统使农药喷雾特性始终根据果树形状的变化而自动调节。这些技术大大提高了农药有效利用率,代表着农药使用技术的方向。

随着城市绿化的不断发展,园林植物品种不断增多,流通愈加频繁,植物病虫害也随之不断增加。近几年来,蛀干害虫的防治成为植物害虫防治的一个重点,植保工作者不断探索新的方法对其加以防治,打孔注药法就是其中一种行之有效的方法。

3.3 研制先进农药剂型提高农药利用率 伴随超高效化学农药和生物农药的涌现,易氧化、易分解等急待解决的问题促使控制释放技术得以发展,应运产生了微胶囊制剂,它是以高分子材料作为囊壁或囊膜,通过化学、物理或物理化学的方法,将作为囊心的农药活性物质包裹起来,形成一种具有半渗透性囊膜的微型胶囊,并将它们以一定的浓度稳定地分散、悬浮在作为连续相的水中。微胶囊剂从外观看,很像水乳剂,也是以水作为基质的非均相体系,活性成分包含在分散的油相之中,所不同的是在分散的油相粒子外层,包以由高分子聚合物构成的极薄的囊膜。提高了药剂本身的稳定性,有利于生态和环境。引入控制释放的功能,提高了农药的利用率,延长了持效期,从而可减少施药的数量和频率,改善农药对环境的压力。

3.4 施药人员培训 农药是一种特殊的商品,农药的喷施是一项技术性很强的工作。在发达国家,施药人员必须通过专门机构组织的技术培训取得合格证书方可购买使用农药和机械。施药人员不但要了解作物生长发育情况及病虫害发生危害特点,同时还要了解各种农药的性能特点、防治对象、使用方法、注意事项、中毒解救等知识和技术,尤其是无公害农产品生产人员还要知道禁用、限用、适用农药种类及喷雾次数、最大喷雾量、安全间隔期等技术要求。而目前我国的施药人员很少或没有参加过专门培训,只有施药人员的素质提高了,农药才能合理使用,才能提高农药的利用率。

总之,我国农林生态条件复杂,耕作制度多样,有害生物灾害多发、频发、重发,化学防治在农、林业病虫害防治中仍占有十分重要的位置。加强农药加工和使用技术研究,不断改善农药施药机械性能,建立适合我国国情的高效农药使用技术系统,加快科学技术转化速度,全面提高农药利用率,减轻化学农药防治带来的不利影响已迫在眉睫。

[1]黄贵,王顺喜,王继承.静电喷雾技术研究与应用进展[J].中国植保导刊,2008(1):19-21.

[2]袁会珠,齐淑华.农药使用技术的发展趋势[J].植保技术与推广,2001(2):37-38.