植物叶面农药雾滴蒸发时间研究在我国的应用_王穗
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20 世纪 70 年代以前， 美国农药喷洒药剂用量严 重过度，造成土壤和作物中的化学药剂残留量过高。之 后，美国用了大约 20 年的时间，投入了大量的人力和 物力才使化学药剂污染问题得到缓解。 在美国，1991 年，有 4.8 亿 t 农药药液用于植物保护，而 2004 年仍有 4.9 亿 t 农药药液用于植物保护，每年农药的施用量基 本 相 同[1]。至 今 ，美 国 政 府 仍 然 坚 持 投 入 大 量 经 费 ，用 于
WANG Sui， PENG Er-rui， WU Guo-xing, ZHANG Tian-shun， CHI Ling， ZHANG Chuan，YU Yang (College of Engineering and Technology Yunnan Agricultural University , Kunming 650201,China)
2 农药雾滴在植物叶面上蒸发时间研究方法 在我国的应用
2.1 研究内容和目标 雾滴在作物叶表面上蒸发时间的长短， 是影响农
药施用效率高低的重要因素之一。 通过测试出不同作 物 叶 面 的 微 观 构 造 ﹑不 同 农 药 和 添 加 剂 的 工 作 条 件 下 ， 单个雾滴的蒸发时间和覆盖面积数据， 从而分析其变 化规律，为提高叶面对药液的吸收量和吸收速度，增大 农药利用率，提供理论依据。
农药喷雾技术的研究和推广， 寻找更为科学的喷雾施 药方法，防止化学药剂污染的再次发生。
据我国农业部对 6 个省 29 个基地县的调查，粮食 农药检出率为 60.1%, 残留超标率达 1.12%。一些大城 市郊区的蔬菜农药检出率超过 50%。农药直接影响人 们 的 健 康 ，同 时 也 严 重 地 影 响 有 益 生 物 的 存 在 [2]。 所 以 ， 我国同样需要寻找提高农药施用效率的方法， 以减少 农药对作物和环境的污染。
具体的办法是建立一套农药雾滴在作物叶面上蒸 发过程的测试系统。 利用此测试系统开展以下研究工 作 :(1) 不 同 的 作 物 叶 表 面 微 观 构 造 ( 如 多 毛 或 多 蜡 的 叶 表面） 与雾滴在叶面上蒸发时间和覆盖面积的关系研 究。叶面的微观构造具有多样性，如多毛或多蜡的叶表 面。叶面微观构造不同，雾滴在其上蒸发时间和覆盖面 积 也 不 同 ， 从 而 影 响 植 保 效 果 。(2) 不 同 农 药 添 加 剂 （ 添 加漂移抑制剂或表面活性剂） 与雾滴在作物叶面上蒸 发时间和覆盖面积的关系研究。 在农药里加入不同的 添加剂，如表面活性剂等，也会影响雾滴在叶面上蒸发 时 间 和 覆 盖 面 积 ，使 喷 雾 效 率 得 以 提 高 。(3)不 同 农 药 与 雾滴在作物叶面上蒸发时间和覆盖面积的关系研究。 农药本身的组成成分不同， 对雾滴在叶面上蒸发时间 和覆盖面积的影响也不同，从而影响植保效果。 2.2 研究方案与技术路线 2.2.1 建立雾滴蒸发过程测试系统 测试系统包括雾 滴 蒸 发 试 验 台 ﹑显 微 镜 、 数 码 照 相 机 、 计 算 机 和 图 像 处 理软件等（图 1）。在不同的试验条件下，通过显微镜和 数码照相机，连续拍摄，记录下雾滴蒸发全过程，进行
1 国外关于农药雾滴在植物叶面上蒸发时间 的研究进展
当农药雾滴喷洒到作物叶子表面上以后， 都有雾 滴 展 开 和 蒸 发 的 过 程 。这 个 过 程 随 着 雾 滴 直 径 ﹑植 物 叶 面表面物理特性（即植物叶面的微观构造，如多毛或多 蜡 的 叶 表 面 ）﹑农 药 添 加 剂 （ 添 加 漂 移 抑 制 剂 或 表 面 活 性剂）和工作气候环境条件（温度和湿度）的不同而改 变。了解农药雾滴在植物叶面上的展开和蒸发的过程， 有助于提高喷雾效率。
2006 年以前，农药雾滴蒸发时间规律的研究主要 集中在 2 个方面:（1）雾滴在下落飞行过程中的蒸发时 间 规 律 的 研 究 ；（2）工 业 生 产 过 程 中 的 雾 滴 蒸 发 情 况 的
研究。 很少研究农药雾滴在作物叶面上的蒸发规 律[29-34]。
从 2006 年开始，美国农业部农药喷雾防治专家朱 和平和余杨等 在 [3-11] 美国俄亥俄州开展了 “实用农药雾 滴在植物叶面上蒸发和沉积模式的理论及实用技术” 课题， 主要研究花卉苗圃叶面上农药雾滴的蒸发时 间。
收 稿 日 期 ：2009-08-11 基 金 项 目 ：云 南 省 自 然 科 学 基 金 项 目 (2008CD135) 作 者 简 介 ：王 穗 （1958-），女 ，副 教 授 通 讯 作 者 ：余 杨 （1958-），男 ，硕 士 ，教 授 ，E-mail：yuyang136 @yeah.net
Abstract：One of the decisive factors for a successful pest control is the speed for leaf to absorb pesticide droplets. The speed for crop leaves to absorb pesticide droplets will be variation with different surface fine structures of leaves. The quantity and speed for crop leaves to absorb pesticide droplets are influenced by the evaporation process of pesticide droplets. And then, the efficiency of pesticide application will also be influenced. Recent research of the evaporation times of pesticide droplets on plant leaves both at home and abroad was introduced in this paper, including the way to establish droplet evaporation time testing system, the experiment design procedures, and the techniques for data analysis, in order to increase the efficiency of pesticide application.
表面活性剂有助于消除雾滴与植物叶面之间的微 空气隔层，使植物叶面的亲水性增强，减少叶子的表面 张力。因此，在农药药液中添加了表面活性剂，将使雾 滴在作物叶子表面上的覆盖面积增大， 叶子对雾液的 吸 收 速 度 也 会 增 快 [12-16]。
植物叶面的微观构造与叶子对农药雾滴的吸收速 度有着紧密的联系。含有乙醇和酸物质导致叶面亲水， 雾滴易于展开； 含有蜡物质的叶面不亲水， 甚至可防 水，雾滴展开速度慢 。 [17-19] 植 物叶面上 的微小细毛 的长 度和密度也会影响雾滴的展开速度。 当微小细毛非常 短而密时， 可以形成小的领域， 使雾滴与叶面脱离接 触 ，降 低 雾 滴 的 展 开 速 度 [20]。 植 物 叶 面 上 有 大 量 的 腺 孔，使微观表面粗糙度增加，导致雾滴在叶子上的扩张 速 度 增 加 பைடு நூலகம் [21-22] 植 物 叶 面 对 水 的 亲 和 程 度(或 可 湿 性)， 常 用 雾 滴 与 叶 面 的 接 触 角 来 表 示 。当 接 触 角＜90°时 ，叶 面 对 水 的 亲 和 程 度 高 ；当 接 触 角 ＞90°，叶 面 对 水 的 亲 和 程 度 差 [23-28]。
农药雾滴在植物叶面上的蒸发时间长短， 与植物 叶面对农药雾滴的吸收效率有着紧密的联系， 它直接 影 响 着 农 药 施 用 效 率 的 高 低 [3-11]。农 药 施 用 效 率 和 病 虫 害防治效果的决定因素之一是叶面对药液吸收速度的 快慢。植物表面上的微观构造不同，对农药药液的吸收 速度也不同。 而雾滴在植物叶子表面上蒸发时间的长 短， 会使叶子对药液吸收的吸收量和吸收速度产生影 响。
农药可分为内吸式和非内吸式。 内吸式农药的基
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本工作原理是让植物把药液吸收到体内， 直接控制植 物体内的病害， 或者是当害虫食用体内含有药液物质 的植物叶子后被毒杀。内吸式农药雾滴沉降到叶面后， 只要延长雾滴蒸发时间， 叶子表面的毛细孔吸收农药 微粒物质就会越多，农药对病虫害的防治效果就越好。 这主要是由于在水剂状态下的农药微粒物质更易于被 植物叶子表面的毛细孔吸收。 对于非内吸式农药, 不 需要让植物把药液吸收到体内， 而是把药液喷洒到叶 面上的害虫或植物的病害发生区域， 直接触杀害虫或 控制病害。非内吸式农药则是雾滴蒸发时间越短，农药 雾滴被风从植物叶子表面吹落的机率就越小， 农药对 病虫害的防治效果就越好。所以，农药雾滴在植物叶子 表面上的蒸发时间的长短， 会对农药对病虫害的防治 效果和农药利用率高低产生影响。
关键词：农药雾滴； 蒸发时间; 施用效率；微观构造； 吸收速度
中 图 分 类 号 ：S47
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1004-874X（2009）11-0104-04
Application of evaporation of pesticide droplets on plant leaves in China
显微镜
数码照相机
农药药液
单个雾滴
药液添加剂 叶子样本
雾滴蒸发 试验台
图像处理软件
计算机
图 1 农药雾滴蒸发过程测试系统
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单个雾滴在植物叶面上的蒸发时间的测试试验。 通过 计算和测定， 就得出叶面上的雾滴总蒸发时间和雾滴 最大覆盖面积值。 2.2.2 叶 子 样 本 的 选 取 根 据 病 虫 害 发 生 的 不 同 时 期， 选取叶子的样本。 如云南烟叶通常每年 3 月种，9 月收。蚜虫高峰期一般在 5 月，炭疽病高发期一般在 7 月，赤星病高发期一般在 8 月下旬。烟叶病害防治一般 在 4 月中旬 ﹑7 月初和 8 月中 旬进 行 。为 此 ，可 在 4 月 中旬﹑7 月初和 8 月中旬分 3 次采取烟叶试验样品。烟 叶 试 验 样 品 要 包 括 多 微 小 细 毛 叶 面 ﹑光 滑 含 蜡 叶 面 ﹑少 毛和少蜡叶面 3 类。 2.2.3 试 验 设 计 试 验 设 计 采 用 3 种 农 药 雾 滴 直 径 （600、800、1 000 μm），3 种添加剂情况（在农药中加入 表面活化剂， 或加入漂移抑制剂， 或不加入任何添加 剂），3 种烟叶种类 （多微小细毛叶面, 光滑含蜡叶面， 少毛和少蜡叶面），3 种常用农药， 用正交设计方法布 置试验。例如，试验单元 1－雾滴直径 1﹑添加剂 1﹑烟叶 种类 1 和常用农药 1；试验单元 2－雾滴直径 2﹑添加剂 1﹑烟叶种类 1 和常用农药 1；……，共 81 个试验单元， 总共试 验单 元 数 为 243 次 （图 2）。试 验 的 目 的 是 获 得 雾滴蒸发时间和雾滴覆盖面积值数据。 每个单元的试 验重复 3 次。
Key words：pesticide droplets; evaporation time; efficiency; surface structures; absorbing speed
农药对人的健康和人类生存环境具有潜在的威 胁，提高农药施用效率，用尽可能少的农药去获得尽可 能好的作物病虫害防治效果， 同时最大限度地减少农 药对作物和环境的污染， 一直是人类极力追求的重大 目标之一。
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广东农业科学 2009 年第 11 期
植物叶面农药雾滴蒸发时间研究在我国的应用
王 穗， 彭尔瑞， 吴国星， 张天顺， 时 玲， 张 川， 余 杨 （云南农业大学工程技术学院，云南 昆明 650201）
摘 要： 病虫害防治效果的决定因素之一是叶面对药液吸收速度的快慢。 作物叶子表面的微观构造不同，对农药药液
的吸收速度也不同。 而雾滴在叶面上蒸发时间的长短，会改变叶子对药液的吸收量和吸收速度，从而影响农药施用效率。
介绍了近期国内外农药雾滴在植物叶面上蒸发时 间的研究方 法 ，包 括 雾 滴 蒸 发 过 程 测 试 系 统 的 建 立 ﹑试 验 设 计 方 法 和 数
据图片的处理方法等，为提高农药施用效率指明了方向。
WANG Sui， PENG Er-rui， WU Guo-xing, ZHANG Tian-shun， CHI Ling， ZHANG Chuan，YU Yang (College of Engineering and Technology Yunnan Agricultural University , Kunming 650201,China)
2 农药雾滴在植物叶面上蒸发时间研究方法 在我国的应用
2.1 研究内容和目标 雾滴在作物叶表面上蒸发时间的长短， 是影响农
药施用效率高低的重要因素之一。 通过测试出不同作 物 叶 面 的 微 观 构 造 ﹑不 同 农 药 和 添 加 剂 的 工 作 条 件 下 ， 单个雾滴的蒸发时间和覆盖面积数据， 从而分析其变 化规律，为提高叶面对药液的吸收量和吸收速度，增大 农药利用率，提供理论依据。
农药喷雾技术的研究和推广， 寻找更为科学的喷雾施 药方法，防止化学药剂污染的再次发生。
据我国农业部对 6 个省 29 个基地县的调查，粮食 农药检出率为 60.1%, 残留超标率达 1.12%。一些大城 市郊区的蔬菜农药检出率超过 50%。农药直接影响人 们 的 健 康 ，同 时 也 严 重 地 影 响 有 益 生 物 的 存 在 [2]。 所 以 ， 我国同样需要寻找提高农药施用效率的方法， 以减少 农药对作物和环境的污染。
具体的办法是建立一套农药雾滴在作物叶面上蒸 发过程的测试系统。 利用此测试系统开展以下研究工 作 :(1) 不 同 的 作 物 叶 表 面 微 观 构 造 ( 如 多 毛 或 多 蜡 的 叶 表面） 与雾滴在叶面上蒸发时间和覆盖面积的关系研 究。叶面的微观构造具有多样性，如多毛或多蜡的叶表 面。叶面微观构造不同，雾滴在其上蒸发时间和覆盖面 积 也 不 同 ， 从 而 影 响 植 保 效 果 。(2) 不 同 农 药 添 加 剂 （ 添 加漂移抑制剂或表面活性剂） 与雾滴在作物叶面上蒸 发时间和覆盖面积的关系研究。 在农药里加入不同的 添加剂，如表面活性剂等，也会影响雾滴在叶面上蒸发 时 间 和 覆 盖 面 积 ，使 喷 雾 效 率 得 以 提 高 。(3)不 同 农 药 与 雾滴在作物叶面上蒸发时间和覆盖面积的关系研究。 农药本身的组成成分不同， 对雾滴在叶面上蒸发时间 和覆盖面积的影响也不同，从而影响植保效果。 2.2 研究方案与技术路线 2.2.1 建立雾滴蒸发过程测试系统 测试系统包括雾 滴 蒸 发 试 验 台 ﹑显 微 镜 、 数 码 照 相 机 、 计 算 机 和 图 像 处 理软件等（图 1）。在不同的试验条件下，通过显微镜和 数码照相机，连续拍摄，记录下雾滴蒸发全过程，进行
1 国外关于农药雾滴在植物叶面上蒸发时间 的研究进展
当农药雾滴喷洒到作物叶子表面上以后， 都有雾 滴 展 开 和 蒸 发 的 过 程 。这 个 过 程 随 着 雾 滴 直 径 ﹑植 物 叶 面表面物理特性（即植物叶面的微观构造，如多毛或多 蜡 的 叶 表 面 ）﹑农 药 添 加 剂 （ 添 加 漂 移 抑 制 剂 或 表 面 活 性剂）和工作气候环境条件（温度和湿度）的不同而改 变。了解农药雾滴在植物叶面上的展开和蒸发的过程， 有助于提高喷雾效率。
2006 年以前，农药雾滴蒸发时间规律的研究主要 集中在 2 个方面:（1）雾滴在下落飞行过程中的蒸发时 间 规 律 的 研 究 ；（2）工 业 生 产 过 程 中 的 雾 滴 蒸 发 情 况 的
研究。 很少研究农药雾滴在作物叶面上的蒸发规 律[29-34]。
从 2006 年开始，美国农业部农药喷雾防治专家朱 和平和余杨等 在 [3-11] 美国俄亥俄州开展了 “实用农药雾 滴在植物叶面上蒸发和沉积模式的理论及实用技术” 课题， 主要研究花卉苗圃叶面上农药雾滴的蒸发时 间。
收 稿 日 期 ：2009-08-11 基 金 项 目 ：云 南 省 自 然 科 学 基 金 项 目 (2008CD135) 作 者 简 介 ：王 穗 （1958-），女 ，副 教 授 通 讯 作 者 ：余 杨 （1958-），男 ，硕 士 ，教 授 ，E-mail：yuyang136 @yeah.net
Abstract：One of the decisive factors for a successful pest control is the speed for leaf to absorb pesticide droplets. The speed for crop leaves to absorb pesticide droplets will be variation with different surface fine structures of leaves. The quantity and speed for crop leaves to absorb pesticide droplets are influenced by the evaporation process of pesticide droplets. And then, the efficiency of pesticide application will also be influenced. Recent research of the evaporation times of pesticide droplets on plant leaves both at home and abroad was introduced in this paper, including the way to establish droplet evaporation time testing system, the experiment design procedures, and the techniques for data analysis, in order to increase the efficiency of pesticide application.
表面活性剂有助于消除雾滴与植物叶面之间的微 空气隔层，使植物叶面的亲水性增强，减少叶子的表面 张力。因此，在农药药液中添加了表面活性剂，将使雾 滴在作物叶子表面上的覆盖面积增大， 叶子对雾液的 吸 收 速 度 也 会 增 快 [12-16]。
植物叶面的微观构造与叶子对农药雾滴的吸收速 度有着紧密的联系。含有乙醇和酸物质导致叶面亲水， 雾滴易于展开； 含有蜡物质的叶面不亲水， 甚至可防 水，雾滴展开速度慢 。 [17-19] 植 物叶面上 的微小细毛 的长 度和密度也会影响雾滴的展开速度。 当微小细毛非常 短而密时， 可以形成小的领域， 使雾滴与叶面脱离接 触 ，降 低 雾 滴 的 展 开 速 度 [20]。 植 物 叶 面 上 有 大 量 的 腺 孔，使微观表面粗糙度增加，导致雾滴在叶子上的扩张 速 度 增 加 பைடு நூலகம் [21-22] 植 物 叶 面 对 水 的 亲 和 程 度(或 可 湿 性)， 常 用 雾 滴 与 叶 面 的 接 触 角 来 表 示 。当 接 触 角＜90°时 ，叶 面 对 水 的 亲 和 程 度 高 ；当 接 触 角 ＞90°，叶 面 对 水 的 亲 和 程 度 差 [23-28]。
农药雾滴在植物叶面上的蒸发时间长短， 与植物 叶面对农药雾滴的吸收效率有着紧密的联系， 它直接 影 响 着 农 药 施 用 效 率 的 高 低 [3-11]。农 药 施 用 效 率 和 病 虫 害防治效果的决定因素之一是叶面对药液吸收速度的 快慢。植物表面上的微观构造不同，对农药药液的吸收 速度也不同。 而雾滴在植物叶子表面上蒸发时间的长 短， 会使叶子对药液吸收的吸收量和吸收速度产生影 响。
农药可分为内吸式和非内吸式。 内吸式农药的基
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本工作原理是让植物把药液吸收到体内， 直接控制植 物体内的病害， 或者是当害虫食用体内含有药液物质 的植物叶子后被毒杀。内吸式农药雾滴沉降到叶面后， 只要延长雾滴蒸发时间， 叶子表面的毛细孔吸收农药 微粒物质就会越多，农药对病虫害的防治效果就越好。 这主要是由于在水剂状态下的农药微粒物质更易于被 植物叶子表面的毛细孔吸收。 对于非内吸式农药, 不 需要让植物把药液吸收到体内， 而是把药液喷洒到叶 面上的害虫或植物的病害发生区域， 直接触杀害虫或 控制病害。非内吸式农药则是雾滴蒸发时间越短，农药 雾滴被风从植物叶子表面吹落的机率就越小， 农药对 病虫害的防治效果就越好。所以，农药雾滴在植物叶子 表面上的蒸发时间的长短， 会对农药对病虫害的防治 效果和农药利用率高低产生影响。
关键词：农药雾滴； 蒸发时间; 施用效率；微观构造； 吸收速度
中 图 分 类 号 ：S47
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1004-874X（2009）11-0104-04
Application of evaporation of pesticide droplets on plant leaves in China
显微镜
数码照相机
农药药液
单个雾滴
药液添加剂 叶子样本
雾滴蒸发 试验台
图像处理软件
计算机
图 1 农药雾滴蒸发过程测试系统
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单个雾滴在植物叶面上的蒸发时间的测试试验。 通过 计算和测定， 就得出叶面上的雾滴总蒸发时间和雾滴 最大覆盖面积值。 2.2.2 叶 子 样 本 的 选 取 根 据 病 虫 害 发 生 的 不 同 时 期， 选取叶子的样本。 如云南烟叶通常每年 3 月种，9 月收。蚜虫高峰期一般在 5 月，炭疽病高发期一般在 7 月，赤星病高发期一般在 8 月下旬。烟叶病害防治一般 在 4 月中旬 ﹑7 月初和 8 月中 旬进 行 。为 此 ，可 在 4 月 中旬﹑7 月初和 8 月中旬分 3 次采取烟叶试验样品。烟 叶 试 验 样 品 要 包 括 多 微 小 细 毛 叶 面 ﹑光 滑 含 蜡 叶 面 ﹑少 毛和少蜡叶面 3 类。 2.2.3 试 验 设 计 试 验 设 计 采 用 3 种 农 药 雾 滴 直 径 （600、800、1 000 μm），3 种添加剂情况（在农药中加入 表面活化剂， 或加入漂移抑制剂， 或不加入任何添加 剂），3 种烟叶种类 （多微小细毛叶面, 光滑含蜡叶面， 少毛和少蜡叶面），3 种常用农药， 用正交设计方法布 置试验。例如，试验单元 1－雾滴直径 1﹑添加剂 1﹑烟叶 种类 1 和常用农药 1；试验单元 2－雾滴直径 2﹑添加剂 1﹑烟叶种类 1 和常用农药 1；……，共 81 个试验单元， 总共试 验单 元 数 为 243 次 （图 2）。试 验 的 目 的 是 获 得 雾滴蒸发时间和雾滴覆盖面积值数据。 每个单元的试 验重复 3 次。
Key words：pesticide droplets; evaporation time; efficiency; surface structures; absorbing speed
农药对人的健康和人类生存环境具有潜在的威 胁，提高农药施用效率，用尽可能少的农药去获得尽可 能好的作物病虫害防治效果， 同时最大限度地减少农 药对作物和环境的污染， 一直是人类极力追求的重大 目标之一。
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广东农业科学 2009 年第 11 期
植物叶面农药雾滴蒸发时间研究在我国的应用
王 穗， 彭尔瑞， 吴国星， 张天顺， 时 玲， 张 川， 余 杨 （云南农业大学工程技术学院，云南 昆明 650201）
摘 要： 病虫害防治效果的决定因素之一是叶面对药液吸收速度的快慢。 作物叶子表面的微观构造不同，对农药药液
的吸收速度也不同。 而雾滴在叶面上蒸发时间的长短，会改变叶子对药液的吸收量和吸收速度，从而影响农药施用效率。
介绍了近期国内外农药雾滴在植物叶面上蒸发时 间的研究方 法 ，包 括 雾 滴 蒸 发 过 程 测 试 系 统 的 建 立 ﹑试 验 设 计 方 法 和 数
据图片的处理方法等，为提高农药施用效率指明了方向。