用于固体农药制剂的低泡、抗飘移、助扩散无人机桶混助剂

日期:09-08-2023

Jason Chen, 斯泰潘农业解决方案亚太区市场经理

▌通过植保无人机喷洒固体农药制剂的挑战

随着植保无人机不断精进的技术、安全性、精准施药和高效，其在农业领域持续受到广泛的应用1，其中又以液体农药制剂在无人机中发展最为迅速。相反地，固体农药制剂则因为一系列的限制，使得其在植保无人机上进展仍为缓慢。从农民的角度来看，这并不理想，因为可湿性粉剂 (WP) 和水分散粒剂 (WG) 在某些水果、蔬菜和大田作物用药中仍然不可替代。

以下为固体农药制剂应用在无人机上时的常见难题：

• 高泡沫

• 缺乏溶解性/分散性差

• 与其他农药和肥料的相容性问题

• 颗粒可能会堵塞喷嘴

• 润湿/铺展性能有限，无法实现所需的药液分布

 

▌高泡沫的风险

对于高效施药而言，药液泡沫是非常重要且容易被忽视的风险。过多的泡沫会从施药设备溢出，导致环境污染、浪费昂贵的农药、设备损坏以及在稀释或加入药桶过程中潜在的化学品暴露风险。它还会降低农药的分散性，影响连续喷洒，最终降低施药效果。

斯泰潘农业解决方案开发了一种新型桶混助剂 STEPGROW® DSD。这是一种天然油基助剂，可同时用作杀虫剂、杀菌剂、除草剂跟液体肥料的桶混助剂和制剂加工助剂。经过多年的实验室开发和田间试验结果证实，与市场上常见的无人机助剂相比，具有更出色的抗飘移、助扩散及促沉降等特性。用作桶混助剂时，建议使用量为溶液的0.5–1.0 % (v/v)。

STEPGROW DSD 的其他优点包括能够提高农药相容性以及对药液泡沫的出色控制。

▌实验室分析研究

为了证明 STEPGROW DSD 是一种适用于无人机喷洒固体农药制剂的解决方案，斯泰潘筛选了几种主流农药，并将其泡沫量、表面张力和相容性与市场基准无人机桶混助剂和有机硅助剂进行了比较。本试验中使用农药剂量和水量均是依照市场主要的推荐用量来进行。

氯虫苯甲酰胺 35% 水分散粒剂

氯虫苯甲酰胺是一种内吸性杀虫剂，极低药量就可以对水稻、水果和蔬菜作物上的大多数咀嚼式害虫产生速效和长效的防治效果。若未添加桶混助剂，直接将氯虫苯甲酰胺 35% WG应用于无人机上，其表面张力值将高达70.5 mN/m，会造成该药剂无法有效的扩散并沉降在叶片上。

如下图所示，添加额外的桶混助剂则可显著的降低其表面张力，从而改善配方的性能。所有测试的桶混助剂均可将氯虫苯甲酰胺35% WG的表面张力降至低于稻叶表面张力 (36.7 mN/m)，并实现所需的润湿和扩散性能。本试验氯虫苯甲酰胺的用量为每75克药剂稀释于15升的水中。

泡沫量分析显示，氯虫苯甲酰胺分别桶混两种用量(0.5% 和 1.0%)的STEPGROW DSD后，几乎没有泡沫，明显优于未添加助剂的对照应用 (UTC) 、 市场基准和有机硅助剂。而其他处理，尤其是有机硅，有多且持续的泡沫产生（见图 1 和 2）。

图 1. 氯虫苯甲酰胺 35% WG 的泡沫量和表面张力测试

图 2. 氯虫苯甲酰胺 35% WG 的初始泡沫

除虫脲25%可湿性粉剂

除虫脲是一种广泛使用的选择性杀虫剂，用于控制森林和大田作物中的鳞翅目害虫和象甲幼虫。实验室研究表明，除虫脲25%可湿性粉剂分别桶混两种用量的STEPGROW DSD (0.5% 和 1.0%)后，有非常低的初始泡沫，优于未添加助剂的UTC 、市场基准和有机硅助剂。此外，由于单独使用除虫脲的表面张力为 40.4 mN/m，因此需要额外的桶混助剂，而所有测试的桶混助剂都可以降低表面张力并实现所需的润湿和扩散性能（见图 3）。本试验除虫脲的用量为每135克药剂稀释于15升的水中。

图 3. 除虫脲 25% WP 的泡沫量和表面张力测试

吡虫啉70%水分散粒剂

吡虫啉是一种内吸性杀虫剂，可长效地防治水稻、棉花、水果和蔬菜作物上的多种刺吸式害虫。由于无人机单独喷洒吡虫啉 70% WG 的表面张力极高（71.1 mN/m），因此需要额外的桶混助剂。所有测试的桶混助剂都可以降低表面张力并实现所需的润湿和扩散性能（见图 4）。本试验吡虫啉的用量为每60克药剂稀释于15升的水中。

另与市场基准和有机硅助剂相比，STEPGROW DSD(0.5% 和 1.0%)显示出较低的初始泡沫。竞争助剂在桶混合后 30 分钟仍保持较高且持久的泡沫量。

图 4. 吡虫啉 70% WG 的泡沫量和表面张力测试

代森锰锌75%可湿性粉剂

代森锰锌是一种广谱接触性杀菌剂，适用于多种作物，对抗多种复合病害。 STEPGROW DSD 在 0.5% 和 1.0% 两种不同剂量水平下显示出较低的初始泡沫，与市场基准相当，但明显优于有机硅助剂处理。另一方面，单独使用代森锰锌 75% WP 可能无法在稻叶上铺展并提供充分的防效，因为其表面张力为 36.9 mN/m。所有测试的桶混助剂都可以降低其表面张力并实现所需的润湿和扩散性能（见图 5）。本试验代森锰锌的用量为每2,250克药剂稀释于15升的水中。

图 5. 代森锰锌 75% WP 的泡沫量和表面张力测试

三环唑75%水分散粒剂

三环唑是一种强内吸性杀菌剂，用于控制水稻作物各个生长阶段发生的稻瘟病。STEPGROW DSD 在 0.5% 和 1.0% 两种不同剂量水平下显示出较低的泡沫，优于或与市场基准相当。另外，即使在 30 分钟后，UTC 和有机硅助剂处理仍然维持高的泡沫水平。

三环唑 75% WG单独使用或添加额外的受试桶混助剂，可使其维持低表面张力(25.2–32.4 mN/m)（见图 6）。本试验三环唑的用量为每375克药剂稀释于15升的水中。

图 6. 三环唑 75% WG 的泡沫量和表面张力测试

▌相容性和分散性评估

所有测试均表明， 添加STEPGROW DSD、市场基准或有机硅助剂均可维持或改善受测固体农药制剂的稀释药液稳定性。值得注意的一个例外是，使用无人机喷洒代森锰锌 75% WP 时，由于高用药量(15% w/v)而导致较差的药液稳定性，因此建议该药剂应现混现用，以维持好的防效。此外，所有受试助剂桶混上列农药后均表现出优异的分散性，在评估过程中没有可见颗粒、结块或絮凝。

▌漂移控制能力

根据我们之前对液体农药制剂的研究，与 UTC和市场基准相比，STEPGROW DSD可以明显增大戊唑醇 430 悬浮剂(SC)的雾滴粒径尺寸和均匀度，进而达到优异的抗飘移功效（见图 7）

图 7. 戊唑醇 430 g/L SC 与不同桶混助剂的雾滴粒径分析

上述各种试验均表明，使用0.5–1.0% (v/v)的STEPGROW DSD作为固体农药制剂无人机施用的桶混助剂，可以表现出优异且稳定的泡沫控制、降低表面张力并增强药液相容性和分散性，且优于市售飞防桶混助剂及有机硅助剂。

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参考：

¹The Role of Drone Technology in Sustainable Agriculture, Global Ag Tech Initiative, 2021 年 5 月 25 日