喷雾助剂对烟嘧磺隆药液特性及减施除草活性的调节作用

韩玉军，王月超，孙 莹，高 红，陶 波，戴长春*，马 红*

（1.东北农业大学植物保护学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江省农业科学院作物资源研究所，哈尔滨 150086）

目前我国农田杂草防除主要以化学防除为主，除草剂的使用对保障粮食生产起到重要作用。除草剂使用中由于受到环境条件、杂草表观结构及药剂自身特性等因素的影响致使药液不能在杂草表面良好的铺展、持留和吸收，往往导致一些茎叶处理除草剂存在对杂草的防除效果下降、有效成分利用率不高等问题[1,2]。

喷雾助剂是在除草剂喷洒时添加在药液中的辅助制剂，又称桶混助剂，可以有效改善除草剂药液性能，提高除草剂利用率和杂草防效[3,4]。研究表明，喷雾助剂可以通过降低除草剂药液的表面张力、提高药液黏度，促进药液铺展、增加药液黏附与沉积等单方面或多方面的复合作用来促进除草剂效能的发挥[5,6]。但喷雾助剂种类较多，不同类型的助剂对除草剂增效作用机制存在差异。油类助剂能促进药液在植物叶片上的铺展和附着，增强药液的抗雨水冲刷能力和沉积量[7,8]。表面活性剂和有机硅助剂能够降低药液表面张力和接触角，减少药液的飞溅和回弹的发生，促进药液在疏水叶表面的润湿铺展行为[9-11]。近年来，喷雾助剂在防除农田杂草和除草剂减量应用方面起到重要作用，一些除草剂，如苯唑草酮、异噁唑草酮、耕杰等，在使用过程中均需要添加专用喷雾助剂。但助剂对除草剂防效的改善效果也因除草剂和助剂种类存在明显差异，甚至存在拮抗现象[4,12]。研究不同喷雾助剂对除草剂减施增效机制和作用效果能为助剂合理选择和除草剂减量使用技术提供依据。

玉米是我国种植面积最大的粮食作物，禾本科杂草是影响玉米生产主要因素。烟嘧磺隆是目前玉米田苗后茎叶处理防除禾本科杂草的最主要药剂[13]。烟嘧磺隆上市以来随着玉米种植面积的增加，其使用面积和使用量也逐渐增加，一些杂草对其抗性也逐渐显现，导致其对部分杂草的防效不理想，且用量增加还可能增加玉米药害及下茬作物的残留药害风险[14-17]。针对烟嘧磺隆的应用现状，目前提高烟嘧磺隆的防治效果、延缓杂草抗药性的发展对延长烟嘧磺隆的使用寿命及对保障玉米生产具有重要作用。改善除草剂喷洒液特性、促进药液在杂草上的湿润、铺展和沉积是提高烟嘧磺隆杂草防效降低除草剂用量的有效途径。赵世君等[18]报道，添加有机硅助剂Quad7 可以使烟嘧磺隆（35～70 g a.i./hm2）对杂草的防除效果提高4%～15%，增效作用好于非离子表面活性剂，且可以降低喷液量。郭继业等[19]研究表明，在与推荐剂量防效相当的情况下，添加有机硅助剂明显增加烟嘧磺隆的防效，不同有机硅助剂间增效作用差别不大，但可以节约烟嘧磺隆1/3 用药量和1/2 用水量。Idziak 等[20]研究发现在烟嘧磺隆降低1/2 用量的情况下，甲酯化植物油助剂可以显著增加其对杂草的防效，且与肥料助剂混用可以保证烟嘧磺隆减量应用下杂草防效和玉米产量。刘小民等[21]研究表明，植物油助剂可以延长烟嘧磺隆药液的干燥时间，增效活性好于有机硅助剂。同时也有研究报道椰子油助剂和松香助剂对烟嘧磺隆也有较好的增效作用[22,23]。本研究在烟嘧磺隆减量施用的情况下探究添加不同类型助剂对其药液表面张力、接触角、铺展直径、干燥时间等性状的调节效果，比较不同助剂对烟嘧磺隆防除田间杂草的减量增效作用，旨在为烟嘧磺隆有效助剂筛选提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

40 g/L 烟嘧磺隆可分散油悬浮剂，山东胜邦绿野化学有限公司；菲蓝（有机硅助剂），九江菲蓝高新材料有限公司；百湿露（有机硅助剂），赢创德固赛特种化学（上海）有限公司；渗透者（天然植物油类），澳大利亚维多利亚化学品公司；迈丝（酯化植物油类），北京广源益农化学有限责任公司；杰效利（有机硅类非离子表面活性剂），迈图高新材料（南通）有限公司；橙皮精油（植物精油），道硅材料技术（上海）有限公司；倍创（植物油、非离子表面活性剂），成都激建生物科技有限公司。

1.2 助剂对烟嘧磺隆药液表面张力的影响

将40 g/L 烟嘧磺隆可分散油悬浮剂按照制剂量60 mL/亩（有效用量36 g a.i./hm2），喷液量为225 L/hm2配制成喷洒液，按照表1 的用量在喷洒液中加入供试7 种助剂，混合均匀。助剂的添加量按照体积比（v/v）设置5 个梯度配制成喷洒液，参照 GB/T 5549-2010 方法采用POWEREACH 表面张力系统进行表面张力测定，每个处理重复4 次，同一样品连续测定4 次。

表1 供试药剂用量Table 1 Dosage of testedherbicideandadjuvants

1.3 助剂对除草剂药液的铺展直径和接触角的影响

按照1.2 的药液配制方法，参照张忠亮[24]的方法，用微量进样器取上述药液5 μL 滴在涂油石蜡的载玻片表面，以不加助剂为对照，静置1 min 后用JC2000D3 接触角测量仪测定药液在载玻片上的铺展直径和接触角，每个处理重复4 次。

1.4 助剂对除草剂药液干燥时间的影响

按照1.2 的药液配制方法，采用液滴干燥法，用微量移液枪取上述药液5 μL 滴在稗草叶片表面，在同一环境条件下（温度24 ℃±1 ℃、相对湿度50%），以不加助剂为对照，观察并记录液滴完全干燥所需要的时间，每个处理重复4 次。

1.5 添加不同助剂对烟嘧磺隆的增效减量作用

2019 年和2020 年通过田间试验验证了7 种助剂对烟嘧磺隆的增效作用。具体实施如下：将40 g/L 烟嘧磺隆可分散油悬浮剂（登记推荐药量为42～60 g a.i./hm2）按照制剂量60 mL/亩（有效用量36 g a.i./hm2），80 mL/亩（有效用量48 g a.i./hm2），100 mL/亩（有效用量60 g a.i./hm2），分别以N36、N48 和N60 代表，田间喷液量为225 L/hm2，N36 与7 种助剂按照助剂的推荐用量进行混用，助剂的添加量为喷液量的体积比（v/v），7 种助剂的用量分别为：菲蓝（FL）0.05%、百湿露（BS）0.075%、渗透者（ST）1.5%、迈丝（MS）0.75%、杰效利（JX）0.15%、橙油助剂（CP）0.15%、倍创（BC）0.15%。同时设置清水对照，验证7 种助剂对烟嘧磺隆的增效减量作用。试验采用随机区组设计，每个处理4 次重复，每次重复21 m2。待玉米长至3～4 叶期，田间杂草2～4 叶期，利用新加坡利农HD400 型背负式喷雾器进行喷雾处理，施药后21 d 后，每个小区取3 个0.25 m2样点，定点调查主要杂草的鲜重，计算不同处理对鲜重防效。鲜重防效＝（对照区存活杂草鲜重－处理区存活杂草鲜重）/对照区存活杂草鲜重×100%。

1.6 喷雾助剂与烟嘧磺隆混用喷施对玉米产量的影响

依据1.5 中试验设计，待玉米收获时，每小区测定中间两行的籽粒产量，折算公顷产量。

1.7 数据统计与分析

采用Excel 软件进行数据处理，采用DPS 10.15 分析软件进行数据分析，并利用Duncan’s 新复极差法进行差异显著性分析，显著水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 助剂对烟嘧磺隆药液表面张力和接触角的调节作用

添加供试7 种不同助剂均显著能够降低烟嘧磺隆药液的表面张力和接触角（图1 和图2）。由图1 可以看出，7 种助剂中杰效利对表面张力影响最大，添加杰效利0.05%～0.2%后烟嘧磺隆药液的表面张力显著降低了41.52%～47.69%（F4,19＝2326.21，P＝0.0001）；其次是菲蓝、百湿露、橙皮精油和渗透者，不同添加量的处理表面张力分别显著降低了37.09%～45.77%、22.07%～36.62%、18.57%～39.19%和25.90%～40.30%（FL：F4,19＝567.92，P＝0.0001；BS：F4,19＝937.45，P＝0.0001；CP：F4,19＝583.08，P＝0.0001；ST：F4,19＝726.94，P＝0.0001）；迈丝和倍创对表面张力的降低效果相比均低于28%，分别为17.63%～27.73%和6.02%～24.41%（MS：F4,19＝434.93，P＝0.0001；BC：F4,19＝288.5，P＝0.0001）。助剂对表面张力的降低效果均表现出随着添加量的增加降低幅度逐渐增大，并趋于平缓。7 种助剂的最佳用量分别是杰效利0.15%、菲蓝0.05%、百湿露0.75%、迈丝0.75%、渗透者1.5%、橙皮精油0.15%、倍创0.15%。

图1 不同助剂对烟嘧磺隆药液表面张力的影响Fig.1 Effect of spray adjuvants on the surface tension of nicosulfuron

图2 不同助剂对烟嘧磺隆药液接触角的影响Fig.2 Effect of spray adjuvants on the contact angle of nicosulfuron

助剂降低药液表面张力的同时液滴的接触角也随之显著降低。由图2 可以看出，杰效利对烟嘧磺隆药液液滴接触角的影响最大，接触角降低幅度显著，添加杰效利0.05%～0.2%后烟嘧磺隆药液的接触角降低了49.87%～66.23%（F4,19＝2471.3，P＝0.0001）；其次是橙皮精油、菲蓝和渗透者，接触角的降低幅度分别为30.30%～56.03%、20.49%～49.84%和10.19%～43.21%（CP：F4,19＝2041.67，P＝0.0001；FL：F4,19＝654.64，P＝0.0001；ST：F4,19＝794.97，P＝0.0001）；百湿露、倍创和迈丝对药液接触角的降低幅度相对略低，分别为18.6%～28.2%、10.02%～15.64%和8.84%～13.76%（BS：F4,19＝460.31，P＝0.0001；BC：F4,19＝95.79，P＝0.0001；MS：F4,19＝114.09，P＝0.0001）。7 种助剂的最佳用量分别是杰效利0.15%、菲蓝0.05%、百湿露0.75%、迈丝0.75%、渗透者1.5%、橙皮精油0.15%、倍创0.15%。

2.2 助剂对烟嘧磺隆药液铺展直径和干燥时间的调节作用

由图3 可以看出，添加助剂显著增加药液液滴的铺展直径，与接触角的趋势相似，随着表面张力降低，铺展直径显著增加。7 种助剂中以添加杰效利的处理铺展直径影响最大，与不添加助剂相比，添加杰效利0.05%～0.2%后烟嘧磺隆药液的铺展直径增加了59.94%～150.13%（F4,19＝794.13，P＝0.0001）。其次依次为是橙皮精油、菲蓝、渗透者、百湿露、迈丝和倍创，不同添加量处理后铺展直径分别增加了12.44%～31.38%、6.06%～31.00%、10.31%～29.63%、3.81%～28.31%、12.06%～26.19%、9.13%～13.50%。

图3 不同助剂对烟嘧磺隆药液铺展直径的影响Fig.3 Effect of spray adjuvants on the extended diameter of nicosulfuron

铺展直径的变化也影响到药液的干燥时间，但不同助剂对烟嘧磺隆药液的干燥时间影响不同。未添加助剂时，烟嘧磺隆药液的干燥时间为1303 s，约21.72 min。添加渗透者、倍创和迈丝能够显著增加药液的干燥时间，与未添加助剂的对照相比干燥时间分别增加了3.84%～36.69%、17.20%～23.57%、3.02%～18.01%，渗透者的增加幅度最大（ST：F4,19＝198.21，P=0.0001；BC：F4,19＝103.67，P＝0.0001；MS：F4,19＝53.64，P＝0.0001）。杰效利和橙皮精油显著缩短药液的干燥时间，降幅为38.43%～49.72%和4.92%～31.12%，杰效利影响最显著（图4，JX：F4,19＝947.96，P＝0.0001）。菲蓝和百湿露的添加量较低时增加药液干燥时间，随着添加量的增加药液干燥时间显著降低。菲蓝添加量0.025%时药液干燥时间的增加5.48%，但与不添加助剂差异不显著，菲蓝添加量为0.05%～0.1%，药液干燥时间显著降低28.22%～41.02%。百湿露添加量为0.025%～0.05%时，药液干燥时间增加7.88%～10.16%，添加量增加至0.075%～0.1%，药液干燥时间显著降低，降幅为12.79%～30.37%。

图4 不同助剂对烟嘧磺隆药液干燥时间的影响Fig.4 Effect of spray adjuvants on the drying time of nicosulfuron

2.3 助剂对烟嘧磺隆防除玉米田间杂草的减量增效作用

通过助剂对烟嘧磺隆药液特性的测定结果，筛选了7 种助剂的添加量分别是杰效利0.15%、菲蓝0.05%、百湿露0.75%、迈丝0.75%、渗透者1.5%、橙皮精油0.15%、倍创0.15%，用于2019 年和2020 年的田间试验。7 种助剂均能增加烟嘧磺隆的杂草防效，不同助剂增效程度存在差异（表1 和表2）。

2019 年未添加助剂的烟嘧磺隆36 g a.i./hm2对稗草、野黍、藜和反枝苋的鲜重防效为62.93%、53.63%、71.58%、75.66%，添加助剂后烟嘧磺隆对稗草、野黍、藜和反枝苋的鲜重防效分别为72.88%～87.88%、62.05%～77.99%、77.86%～91.92%、84.26%～94.59%，防效提高了15.81%～39.64%、26.08%～48.20%、8.77%～28.42%、11.37%～25.07%。7 种助剂显著增加了烟嘧磺隆对稗草和野黍的防效，增效幅度大小顺序为渗透者、迈丝、杰效利、倍创、百湿露、菲蓝和橙皮精油。其中，烟嘧磺隆36 g a.i./hm2添加迈丝和渗透者对稗草的防效达到了60 g a.i./hm2单用的效果，对野黍的防效显著高于48 g a.i./hm2和60 g a.i./hm2单用的效果（稗草：F9,27＝60.02，P＝0.0001；野黍F9,27＝24.52，P＝0.0001）。添加7 种助剂均能够显著增加其对反枝苋的防效，其中烟嘧磺隆36 g a.i./hm2添加迈丝、渗透者和杰效利后对反枝苋的防效可以达到了60 g a.i./hm2单用的效果（F9,27＝24.09，P＝0.0001）。添加渗透者、迈丝、杰效利和倍创能够显著增加烟嘧磺隆对藜的防效，其他助剂对藜的防效增加不显著（F9,27＝36.83，P＝0.0001），烟嘧磺隆36 g a.i./hm2添加迈丝、渗透者和杰效利后可以达到了60 g a.i./hm2单用的效果，添加倍创后防效与48 g a.i./hm2单用的防效相当（表2）。

从表3 可以看出，2020 年未添加助剂的烟嘧磺隆36 g a.i./hm2对稗草、野黍、藜和反枝苋的鲜重防效为69.06%、60.72%、72.81%、77.49%，添加助剂后烟嘧磺隆对稗草、野黍、藜和反枝苋的鲜重防效分别为76.96%～92.09%、65.00%～79.82%、82.89%～92.32%、86.66%～96.62%，防效提高了21.15%～44.98%、7.06%～30.96%、13.85%～26.80%、11.84%～24.68%。除了添加菲蓝后烟嘧磺隆对藜的防效增加不显著外，7 种助剂均显著增加了烟嘧磺隆对其他杂草的防效，助剂的增效幅度大小顺序为渗透者、迈丝、杰效利、倍创、百湿露、菲蓝和橙皮精油（稗草：F9,27＝18.58，P＝0.0001；野黍：F9,27＝22.17，P＝0.0001；藜：F9,27＝25.13，P＝0.0001；反枝苋：F9,27＝50.16，P＝0.0001）。其中，烟嘧磺隆36 g.a.i/hm2添加渗透者和迈丝对稗草的防效达到了60 g a.i./hm2单用的效果，添加倍创达到了48 g a.i./hm2单用的效果；烟嘧磺隆36 g a.i./hm2添加迈丝后对野黍的防效显著高于60 g a.i./hm2单用的效果，添加渗透者、杰效利、百湿露和菲蓝对野黍的防效与60 g a.i./hm2单用的效果差异不显著，添加倍创和橙皮精油后对野黍的防效达到了48 g a.i./hm2单用效果；烟嘧磺隆36 g a.i./hm2添加迈丝、渗透者和杰效利后对藜和反枝苋的防效达到了60 g a.i./hm2单用的效果（表2）。

表3 添加不同助剂后烟嘧磺隆防除杂草的鲜重防效（2020 年）Table 3 Weed Control effect by nicosulfuron with spray adjuvants (2020)

综合2019 年和2020 年的试验结果，烟嘧磺隆36 g a.i./hm2添加渗透者、迈丝、杰效利和倍创对杂草防除效果较好，与48 g a.i./hm2、60 g a.i./hm2单用的效果相当或略高，能够降低烟嘧磺隆用量25%～40%，渗透者和迈丝对烟嘧磺隆防除供试所有杂草的增效幅度均较好，杰效利和倍创对烟嘧磺隆防除藜和反枝苋的增效作用好于稗草和野黍。

2.4 喷雾助剂与烟嘧磺隆混用喷施对玉米产量的影响

测产分析结果表明，与烟嘧磺隆单用相比，烟嘧磺隆减量添加喷雾助剂能够提高玉米产量。与未添加助剂相比，2019 年和2020 年烟嘧磺隆36 g a.i./hm2添加助剂后玉米产量分别增加0.98%～10.00%和1.94%～14.64%，其中渗透者和迈丝的增产效果最好。两年的测产结果显示添加渗透者和迈丝后烟嘧磺隆36 g.a.i/hm2的产量均超过了48 g a.i./hm2单用处理，并且与60 g a.i./hm2单用的产量相当（图5）。综合7 种助剂对烟嘧磺隆除草活性及对玉米产量的测定结果，渗透者和迈丝可以作为烟嘧磺隆的有效助剂复配使用。

图5 喷雾助剂与烟嘧磺隆混用喷施对玉米产量的影响（2019 年和2020 年）Fig.5 Effect of nicosulfuron with spray adjuvants on the yield of maize (Year 2019 and Year 2020)

3 讨论

喷雾助剂可以调节除草剂药液的表面张力，增加雾滴与杂草表面的接触面积和亲和性，提高药液在杂草表面附着、展布、沉积、渗透和吸收，进而提高除草剂杂草防除效果和利用率[25,26]。不同种类的助剂增效作用因对除草剂和杂草种类存在差异。有机硅助剂和一些非离子表面活性剂降低药液表面张力的能力远高于其他助剂[27,28]。本研究比较了7 种喷雾助剂对烟嘧磺隆药液特性的调节作用，其中杰效利、菲蓝和橙皮精油对烟嘧磺隆药液表面张力的降低作用显著高于油类助剂迈丝、渗透者等其他助剂。药液表面张力的降低往往会提升雾滴在杂草表面湿润性能，降低与叶片的接触角，提高雾滴的铺展面积，降低液滴在靶标表面反弹和滚落的几率，但表面张力过低也会造成药液的流失的风险[29,30]。本研究中菲蓝、百湿露、橙皮精油和杰效利对烟嘧磺隆药液接触角的降低作用显著，且能够显著增加液滴的铺展直径，但对药液的干燥时间缩短明显，容易造成药液的流失增加，不利于药液的吸收，最终增效作用并不理想。而油类助剂迈丝和渗透者对降低药液的表面张力和接触角、增加液滴的铺展直径的改善幅度不及其他助剂，但能显著延长了液滴的干燥时间，有利于药液在靶标表面的附着和滞留，增效作用突出。

农田杂草表面特性复杂多样，叶片表面的纤毛、蜡质，甚至灰尘等附着物质都会限制除草剂的药液湿润和沉积，导致同一种除草剂对不同种类杂草的防除效果存在明显差异[31-32]。本研究表明，烟嘧磺隆单用及添加助剂后对野黍的防效均不及稗草，这可能与野黍叶片的表面特性和对除草剂的耐药性有关[15,33]。迈丝和渗透者可以同时提高烟嘧磺隆对禾本科杂草和阔叶杂草的防效，而杰效利和倍创对烟嘧磺隆反枝苋和藜等阔叶杂草的防效较好，这可能与助剂对药液的附着性能改善差异有关[5]。助剂对除草剂的增效机制比较复杂，一种助剂并不能对所有除草剂都有增效作用，不同助剂对除草剂药液性状改善作用差异明显，并可能与除草剂药液产生拮抗作用[34,35]。冉海燕等[36]研究发现激健和精品硅王对除草剂的增效作用好于橙皮精油。刘小民等[29]研究发现GY-Tmax 对苯唑草酮增效作用高于GY-S903 和GY-T12。本研究也发现菲蓝、百湿露等助剂虽然可以有效改善药液性能，但对烟嘧磺隆的增效作用表现不佳。渗透者和迈丝对烟嘧磺隆药液的改善效果较好，能够有效提高烟嘧磺隆对杂草综合防效，并且能够降低烟嘧磺隆使用量达40%以上，可以作为烟嘧磺隆的有效助剂选择使用，这与刘小民的研究相似[21,29]。除草剂在品种选择不当及不良环境条件应用很难达到理想的防除效果，若盲目的增加用量还会造成当季或下茬作物药害风险[17]。刘小民等[21]发现烟嘧磺隆用量过高会给玉米生长造成短期药害，添加助剂可以减量条件下保证杂草防效和玉米的安全性。本研究结果表明添加助剂可以在降低烟嘧磺隆用量25%～40%的条件下保证杂草防效和玉米产量。

近年来，我国助剂的种类和品种逐渐增多，在农药的减量施用和精准施药中也发挥了较大作用[37-39]。本研究探究了不同助剂对烟嘧磺隆药液特性的调节作用和增效减量作用，明确了烟嘧磺隆的有效增效助剂，为烟嘧磺隆专用助剂的筛选及除草剂助剂合理选择与应用提供参考依据。但不同杂草叶片表面结构和湿润特性的差异会影响到除草剂药液的亲和性[26,40]。在实际应用中还需要根据除草剂及靶标杂草的特性合理选择助剂，在此基础上结合喷雾机械及其他综合措施完善精准应用技术，才能更好促进除草剂减量应用。