川楝素乳油在3种作物上的最佳喷雾条件

周一万，吴丽媛，张 兴,2，冯俊涛,2

(1.西北农林科技大学 无公害农药研究服务中心，陕西 杨凌 712100；2. 陕西省生物农药工程技术研究中心，陕西 杨凌 712100)

为保障我国食品安全，降低农药对环境的污染，保护我国生态环境，近年来，我国大力推进实施农药减量增效战略。在提高施药过程中，药剂在靶标上的原始沉积量和减少药剂流失是保障农药减量增效战略顺利实施的重要途径之一。植物源农药是农药的重要组成部分，也是降低农药残留和环境污染，保障食品安全，保护生态环境的重要手段之一。提高植物源农药在施药过程中，在作物表面的沉积量，减少流失，可以有效地提高其有效利用率，提高防治效果，降低用药成本。施药过程中，农药在植物表面的沉积受施药器械[1-5]、作物叶片表面特性[6-10]、药剂特点[11-15]、喷雾参数[16-18]及环境条件等多种因素影响，在确定了药剂和施药器械的前提下，喷雾参数和作物叶片表面特性就成为了药剂在作物表面的沉积量的决定性影响因素。川楝素(Toosendanin)是从楝科植物川楝(MeliatoosendanSieb.et zucc.)和苦楝(MeliaazedarachL.)树皮及果实中提取出来的四环三萜类化合物，具有广泛的药理作用和杀虫活性[19-23]，对昆虫天敌等非靶标生物及环境较为安全[24-25]，是一种极具开发和应用前景的植物源农药。2%川楝素乳对菜青虫、蚜虫等害虫具有较好防治效果[26-27]，为提高其田间药剂利用率，减少药液流失，笔者开展了施药条件对川楝素在3种作物叶片上沉积量影响的研究，旨在为2%川楝素乳油的高效使用提供技术支撑和理论依据。

1 材料与方法

1.1 药剂及供试植物供试药剂：2%川楝素乳油(西北农林科技大学无公害农药研究服务中心研制)。供试作物：甘蓝(百甘8A-5)、黄瓜(前锋)、小白菜(绿冠)，均来自永清县丰瑞果蔬农民专业合作社。当供试植株长至5～6叶时，将其移栽在直径15 cm的花盆内，栽种在温室里，当植株长到7～8叶时，进行试验。主要试剂：柠檬色(69%柠檬黄，天津多福源实业有限公司)。

1.2 仪器喷雾天车(3WD-8，德国温特施特公司)，选用ST110-03，ST110-04，ST110-05 ，ST110-06 4种扇形雾喷头(德国 Lechler公司生产)；紫外可见分光度计(日立3310型)；电子天平(FA1004N)。

1.3 雾滴粒径大小对川楝素乳油在3种作物上沉积量的影响将喷雾天车的喷头高度定位距离作物表面60 cm，固定喷头压力为0.2 MPa，实测当时风速风向(室内条件)及温湿度(温度28 ℃，湿度85%)。将2%川楝素乳油用2 g·L-1柠檬黄水溶液稀释800倍，分别用ST110-03(VMD151.7 μm)，ST110-04(VMD162.1 μm)，ST110-05(VMD180 μm)，ST110-06(VMD215.3 μm)喷施在供试小白菜、甘蓝和黄瓜3种植物上，每个处理重复3次，每个重复处理4株供试植物，试验结果采用LSD法进行差异显著性比较。

1.4 喷液量、稀释倍数、碰头高度对川楝素在作物叶片上沉积量的影响选取喷液量、稀释倍数和喷头高度为试验可变因素，采用中心组合试验设计，开展了上述因素对2%川楝素乳油在小白菜、甘蓝和黄瓜3种植物叶片上的沉积量影响研究。试验的因素、水平设计见表1 。利用Design-Expert8.0.6软件进行中心组合设计(central composite design，CCD)，以喷液量、稀释倍数和喷头高度为变量，共生成20个试验处理，每个处理重复3次，具体试验处理组合见表2。用2 g·L-1柠檬黄水溶液将2%川楝素乳油稀释至表1所需浓度，在室内条件(28 ℃，湿度85%)，选用ST110-03(VMD151.7 μm)喷头固定喷头压力为0.2 MPa条件下，对小白菜、甘蓝和黄瓜3种植物进行喷雾，同种植物每重复4株，每个处理重复3次。叶片表面药液自然风干2 h后，采样测定供试植物叶片表面川楝素沉积量。试验数据采用标准多项式回归法进行二次回归拟合以后，得到平方项和交互项的二次方程，分析各因素的主效应和负效应，进一步找到最适因子的水平，最后在一定水平范围内求得响应值的最佳值。

表1 响应面分析的水平与因素Tab.1 The factors and levels of the response surface analysis

注：各因素浓度与对应变量的编码转化公式：a=(A-334)/72；b= (B-800)/200；c=(C-60)/10
Note：Transformation formulation of various factors against corresponding variables: a=(A-334)/72; b= (B-800)/200; c=(C-60)/10

表2 中心组合试验设计Tab. 2 The central composite design of the experiment

续表2 Continued Tab.2

1.5 植物表面川楝素沉积量测定方法在各处理叶片表面药液自然风干2 h以后，从每株植物上采取面积最大的2片叶，平展用叶面积测定仪测定叶片面积后装入同一自封袋(12 cm×18 cm)中，接着加入10 mL超纯水，将叶片表面的柠檬黄全部洗入袋中，取3 mL洗脱液用紫外可见分光度计在426 nm波长下测定柠檬黄的浓度，用下式计算植物叶片单位面积上川楝素的沉积量(μg·cm-2)。

2 结果与分析

2.1 雾滴大小对川楝素乳油在3种作物上沉积量的影响采用ST110-03(151.7 μm)、ST110-04(162.1 μm)，ST110-05(180 μm)和ST110-06(215.3 μm)4种扇形喷头，将2%川楝素乳油按要求喷施处理在小白菜、甘蓝和黄瓜3种作物上，药液自然晾干后采集叶片测定川楝素在作物上的沉积量。各处理川楝素在植物叶片上沉积量测定结果见表3。

表3 雾滴大小对2%川楝素乳油在小白菜、黄瓜和甘蓝叶面原始沉积量的影响Tab.3 The effect of droplet size on the deposition of 2% toosendanin EC on Pakchoi, cucumber and cabbage leaves

注：表中数据为3次重复平均值，同列数据后标不同小写字母表示在P<0.05水平上差异显著(LSD法)
Note:all data in table are the average of 3 replicates, different lowercase in the same column mean significant difference at P<0.05 level by LSD test

由表3可知，雾滴粒径大小对2%川楝素乳油在3种供试作物上的沉积均有一定的影响，喷雾靶标不同，雾滴大小对川楝素乳油在靶标叶片上沉积量的影响不同。在供试粒径范围内，雾滴粒径大小对于川楝素乳油在小白菜和黄瓜叶片上的沉积量没有显著影响；而当靶标植物为甘蓝时，单位叶面积的川楝素沉积量随着粒径的增大显著降低。

2.2 喷液量、稀释倍数和喷头高度对2%川楝素乳油在小白菜、甘蓝和黄瓜叶面上的沉积量的影响

2.2.1 喷液量、稀释倍数和喷头高度对2%川楝素乳油在小白菜叶面上的沉积量的影响选取不同的喷药量、稀释倍数和喷头高度为试验因素，按照中心组合试验设计的方法确定试验方案，具体的Central Composite Design试验方案以及响应值沉积量(R1)见表4。根据表4中的试验结果，借助design expert 8.0.6软件进行模拟，得到计算川楝素乳油在小白菜叶片上单位面积沉积量的回归方程为：

Y=2.87+0.24a-0.80b-0.33c，

式中：Y表示单位沉积量，a,b,c表示不同的喷药量、稀释倍数和喷头高度的值。

表4 喷雾条件对川楝素在小白菜上沉积量影响中心组合试验设计及结果Tab.4 The central composite design and results of the effect of spray condition on toosendanin deposition on Pakchoi leaves

喷雾条件对2%川楝素乳油在小白菜叶片上沉积量影响中心组合设计试验预测模型的方差分析结果见表5。该模型达到显著的水平(P<0.05)，显示该拟合预测模型方程在α=0.05概率水平上回归显著，方程为一次方程，各因素间无交互作用。

表5 川楝素在小白菜上沉积量预测模型的ANOVA分析结果Tab.5 ANOVA results of the Deposition of toosendanin on Pakchoi leaves

结合表5与回归方程可以看出，因素之间交互作用可以忽略不计，从单个因素对响应值的影响来看，B-药液稀释倍数对沉积量的影响最为明显，为负效应；C-喷头高度对沉积量较小，也为负效应，A-喷液量对沉积量的影响最小，为正效应。方程为一次方程，在一定范围内有最大值。

软件计算结果表明，当喷药量为406 L·hm-2，稀释倍数为600，喷头高度为50 cm时，2%川楝素乳油在小白菜叶片上的沉积量最大，此时，小白菜叶片上川楝素沉积量是0.42426 μg·cm-2。

2.2.2 喷液量、稀释倍数和喷头高度对2%川楝素乳油在甘蓝叶面上的沉积量的影响 选取不同的喷药量、稀释倍数和喷头高度为试验因素，按照中心组合试验设计的方法确定试验方案，具体的Central Composite Design试验方案以及响应值沉积量(R1)见表6。根据表6中的试验结果，借助design expert 8.0.6软件进行模拟，得到计算单位面积沉积量的回归方程为：

Y=1.46+0.17a-0.38b+0.067c ，

式中：Y表示单位沉积量，a, b, c表示不同的喷药量、稀释倍数和喷头高度的值。

表6 喷雾条件对川楝素在甘蓝上沉积量影响中心组合试验设计及结果Tab.6 The central composite design and results of the effect of spray condition on toosendanin deposition on cabbage leaves

中心组合设计试验预测模型的方差分析结果(表7)表明，该模型达到极显著的水平(P<0.01)，显示该拟合预测模型方程在α=0.01概率水平上回归显著，方程为一次方程，各因素间无交互作用。

结合表7与回归方程可以看出，因素之间交互作用可以忽略不计。从单个因素对响应值的影响来看，B-药液稀释倍数对沉积量的影响最为明显，为负效应；A-喷液量对沉积量较小，为正效应，C-喷头高度对沉积量的影响最小，也为正效应。方程为一次方程，在一定范围内有最大值。

表7 川楝素在甘蓝上沉积量预测模型的ANOVA分析结果Tab.7 ANOVA results for the Deposition of toosendanin on cabbager leaves

软件计算结果表明，当喷药量为694 L·hm-2，稀释倍数为600，喷头高度为70 cm时，2%川楝素乳油在甘蓝叶片上的沉积量最大，此时甘蓝叶片上川楝素积沉积量是0.273 85 /μg·cm-2。

表8 喷雾条件对川楝素在黄瓜上沉积量影响中心组合试验设计及结果Tab.8 The central composite design and results of the effect of spray condition on toosendanin deposition on cucumber leaves

2.2.3 喷液量、稀释倍数和喷头高度对2%川楝素乳油在黄瓜叶面上的沉积量的影响选取不同的喷药量、稀释倍数和喷头高度为试验因素，按照中心组合试验设计的方法确定试验方案，具体的Central Composite Design试验方案以及响应值沉积量(R1)见表8。根据表8中的试验结果，借助design expert 8.0.6软件进行模拟，得到计算单位面积沉积量的回归方程为：

Y=3.06+0.43a-0.37b-0.44c，

式中：Y表示单位面积沉积量，a,b,c表示不同的喷药量、稀释倍数和喷头高度的值。

中心组合设计试验预测模型的方差分析结果(表9)表明，该模型达到显著的水平(P<0.05)，显示该拟合预测模型方程在α=0.05概率水平上回归显著，方程为一次方程，各因素间无交互作用。结合表9与回归方程可以看出，因素之间交互作用可以忽略不计。从单个因素对响应值的影响来看，C-喷头高度对沉积量的影响最为明显，为负效应；A-喷液量对沉积量影响较小，为正效应，B-药液稀释倍数对沉积量的影响最小，为负效应。方程为一次方程，在一定范围内有最大值。

表9 川楝素在黄瓜上沉积量预测模型的ANOVA分析结果Tab. 9 ANOVA results for the Deposition of toosendanin on cucumber leaves

软件计算结果表明，当喷药量是406 L·hm-2，稀释倍数是600，喷头高度为50 cm时，2%川楝素乳油在黄瓜叶片上的沉积量最大，此时黄瓜叶片上川楝素沉积量是0.430 03 μg·cm-2。

3 讨 论

3.1 喷雾雾滴粒径对药剂在作物叶片上的沉积与作物叶片结构特性密切相关喷雾雾滴粒径对药剂在作物叶片上的沉积量有较大影响，较小的喷雾雾滴有助于药剂在作物叶片上的沉积。本试验结果表明，喷雾雾滴大小对2%川楝素乳油在作物叶片表面的沉积有较大影响，但雾滴大小对药剂沉积量的影响与作物叶片结表面特性密切相关，作物叶片结构特性不同，喷雾雾滴变化对药剂在作物叶片表面的原始沉积量影响也不尽相同。尽管差异不显著，但在VMD151.7～215.3 μm范围内，随喷雾雾滴的增加，2%川楝素乳油在小白菜和黄瓜上的沉积量也随之增加；而当供试作物为甘蓝时，喷雾雾滴粒径增加会显著降低川楝素乳油在甘蓝叶片表面的原始沉积量。因此，建议在黄瓜和小白菜上施药时，选择VMD215.3 μm的喷头，而在甘蓝上施药时，选择VMD151.7 μm的喷头。

3.2 喷液量、喷头高度和药液稀释倍数对2%川楝素乳油在作物叶片表面的沉积有较大影响，各因素对川楝素乳油在作物叶片表面沉积量的影响权重与叶片结构特性有关本试验结果表明，当供试作物为小白菜时，喷液量、喷头高度和药液稀释倍数3个影响因素中，影响最大的为药剂的稀释倍数，为负效应，即随着药液稀释倍数的增加，川楝素在叶片表面的原始沉积量减小；次要影响因素为喷头高度，亦为负效应，即喷头高度越高，沉积量越小；影响最小的喷液量，随着喷液量的增加，叶片表面的单位沉积量也增加。当供试作物为甘蓝时，喷液量、喷头高度和药液稀释倍数3个影响因素中，影响最大的均为药剂的稀释倍数，为负效应，即随着药液稀释倍数的增加，3种作物表面单位面积川楝素均减小；与在小白菜叶面不同的是，次要影响因素为喷液量，喷液量为正效应，随着喷液量的增加，叶片表面的单位沉积量也增加；影响最小为喷头高度，也为正效应。当供试作物为黄瓜时，喷头高度对沉积量的影响最为明显，为负效应；其次为喷液量，为正效应；药液稀释倍数对沉积量的影响最小，为负效应。综合以上试验结果可以得出，较小的稀释倍数、适当的增加喷液量和较小的喷头高度有利于2%川楝素乳油在作物表面的沉积。