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農藥對靶高效傳遞與調控 版權信息
- ISBN:9787030708601
- 條形碼:9787030708601 ; 978-7-03-070860-1
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>
農藥對靶高效傳遞與調控 內容簡介
本書以農藥對靶劑量傳輸與調控為主線,系統闡述農藥對靶劑量傳遞的過程與行為、涉及的分散體系與傳遞性能、施用的靶標作物與流失途徑。并在介紹我國主要糧食、蔬菜、果樹及棉花等靶標作物典型生態區農藥使用場景中農藥損失規律、高效對靶沉積機制及劑量傳輸調控途徑與原理基礎上,探討農藥損失阻控途徑,分析農藥減施增效調控方法、技術控制指標以及助劑使用限量標準,建立基于不同靶標作物化學農藥減施關鍵參數與農藥流失阻控途徑。
農藥對靶高效傳遞與調控 目錄
第1章 農藥分散體系與劑量傳遞性能 1
1.1 農藥制劑體系與劑量傳遞性能 1
1.1.1 概述 1
1.1.2 農藥制劑發展現狀 2
1.1.3 傳統農藥制劑體系 3
1.1.4 緩釋和控釋農藥制劑體系 9
1.1.5 省力化制劑體系 15
1.1.6 靜電噴霧制劑及其他體系 20
1.1.7 農藥制劑體系的劑量傳遞性能 22
1.2 農藥藥液與劑量傳遞性能 24
1.2.1 概述 24
1.2.2 農藥藥液的主要類型與穩定性 25
1.2.3 農藥施用的靶標體系 28
1.2.4 農藥藥液的劑量傳遞性能 32
1.3 農藥霧化體系與劑量傳遞性能 35
1.3.1 概述 35
1.3.2 農藥霧化體系的形成與性能表征 40
1.3.3 農藥霧化體系的劑量傳遞性能 58
第2章 農藥對靶劑量傳遞過程與行為 69
2.1 農藥霧滴在空間對靶運行過程中的蒸發與飄移 69
2.1.1 概述 69
2.1.2 霧滴蒸發和飄移 70
2.1.3 霧滴飄移和蒸發的影響因素 71
2.1.4 霧滴飄移的研究方法 83
2.1.5 霧滴蒸發的研究方法 90
2.2 農藥霧滴在葉面動態沉積過程中的彈跳與碎裂 94
2.2.1 概述 94
2.2.2 植物葉片界面特性與表觀表面自由能 94
2.2.3 潤濕基本理論 96
2.2.4 霧滴在葉面的彈跳行為 98
2.2.5 藥液在葉面的潤濕和鋪展行為 100
2.3 農藥在葉面靜態持留過程中的蒸發與形貌 102
2.3.1 概述 102
2.3.2 不同植物表面結構及特性對液滴蒸發的影響 103
2.3.3 表面活性劑對液滴在作物葉面蒸發行為的影響 105
2.3.4 表面活性劑對液滴在作物葉面沉積形態的影響 107
2.4 農藥在靶標體系中的吸收與傳導 110
2.4.1 農藥在靶標上的吸收110
2.4.2 農藥的輸導性類型110
2.4.3 影響農藥在作物中吸收與傳導的因素112
2.4.4 除草劑在植物中的吸收與傳導114
第3章 水稻有害生物防控中農藥損失規律與高效利用機制 121
3.1 水稻田農藥的流失途徑 121
3.2 水稻田農藥的損失規律 121
3.2.1 農藥的主要沉積部位與有害生物的為害部位之間的位置差 121
3.2.2 農藥的給藥時間與有害生物的*佳防控期之間的時間差 130
3.2.3 農藥使用劑量與有害生物有效防控需求之間的劑量差 143
3.3 水稻田農藥的高效利用機制 153
3.3.1 增加農藥在水稻植株表面的沉積量 153
3.3.2 研究可控緩釋顆粒劑及根部施藥技術 157
3.3.3 研發智能植保機械 159
第4章 小麥有害生物防控中農藥損失規律與高效利用機制 160
4.1 小麥有害生物防控中農藥對靶傳遞損失規律 160
4.1.1 農藥的種類與小麥病蟲草害防控需求之間的差異 160
4.1.2 農藥的施藥方式與小麥病蟲草害防效密切相關 161
4.1.3 農藥的施藥時間與有害生物的*佳防控期之間的時間差 164
4.1.4 農藥的施藥劑量與有害生物有效防控需求之間的劑量差 167
4.1.5 農藥的加工質量與小麥病蟲草害的防除效果密切相關 168
4.1.6 噴霧助劑與農藥防除小麥病蟲草害的效果密切相關 169
4.2 小麥有害生物防控中農藥高效利用機制 171
4.2.1 針對靶標精準選藥 171
4.2.2 選擇恰當的施藥方式,提高農藥對靶沉積量 172
4.2.3 選擇恰當的時間施藥,充分發揮藥劑效果 173
4.2.4 嚴格按照推薦劑量科學用藥 174
4.2.5 提高農藥的加工質量,加強新劑型研制 174
4.2.6 加強助劑的研發及配套使用技術研究 175
第5章 蘋果有害生物防控中農藥損失規律與高效利用機制 176
5.1 蘋果主要病蟲害發生情況 176
5.2 蘋果病蟲害化學防治現狀 177
5.3 蘋果園農藥對靶傳遞損失規律及影響因素 178
5.3.1 蘋果園農藥對靶劑量傳遞的影響因素 178
5.3.2 蘋果關鍵生育期病蟲害的發生規律和防治措施 191
5.3.3 蘋果園農藥對靶劑量傳遞規律初探 192
5.4 蘋果園農藥對靶高效利用及綠色防控技術 199
5.4.1 蘋果園不同施藥器械高效利用技術 199
5.4.2 蘋果園施藥器械農藥有效利用率評價技術 200
第6章 棉花有害生物防控中農藥損失規律與高效利用機制 201
6.1 棉田農藥的主要沉積部位與有害生物的為害部位之間的位置差 201
6.2 棉花生長中期和后期霧滴沉積規律 202
6.2.1 植保無人機噴藥在棉花生長中期霧滴沉積規律 202
6.2.2 噴桿噴霧機在棉花生長中期霧滴沉積規律 204
6.2.3 植保無人機噴藥在棉花生長后期霧滴沉積規律 206
6.3 棉田農藥高效利用機制及調控措施 210
6.3.1 提高在作物上的農藥沉積量 210
6.3.2 針對性施藥措施211
第7章 保護地蔬菜有害生物防控中農藥損失規律與高效利用機制 213
7.1 保護地蔬菜農藥的主要沉積部位與有害生物的為害部位之間的位置差 213
7.1.1 蔬菜病蟲害在植株上的發生與為害部位 213
7.1.2 蔬菜病蟲害在設施環境中的區域分布特點 214
7.1.3 保護地蔬菜病蟲害防控的*佳時期 214
7.2 保護地蔬菜有害生物防控中農藥損失規律 215
7.2.1 農藥用量與有害生物所需致死劑量之間的差異 215
7.2.2 葉面沉積量與蔬菜病害的防控效果 216
7.2.3 殺蟲劑在保護地蔬菜冠層的沉積分布規律 217
7.3 保護地蔬菜有害生物防控中農藥高效利用機制及調控措施 219
7.3.1 提高在作物上的農藥沉積量和吸收量 219
7.3.2 針對性施藥措施 221
7.3.3 加強根部施藥研究 224
第8章 農藥對靶調控技術與應用 228
8.1 概述 228
8.2 農藥載藥體系性能優化 230
8.2.1 基于植物葉片表面特性進行載藥顆粒界面化學修飾 230
8.2.2 基于植物葉片表面結構進行載藥顆粒分散形貌設計與制備 232
8.3 農藥藥液性能調控 233
8.3.1 表面活性劑 234
8.3.2 有機硅表面活性劑 237
8.3.3 功能高分子助劑 237
8.3.4 油類化合物 240
8.4 農藥霧化參數優化 241
8.4.1 液力霧化的影響因素及優化 241
8.4.2 離心霧化的影響因素及優化 248
8.4.3 氣力霧化的影響因素及優化 253
8.5 農藥霧滴空間運行調控 255
8.5.1 農藥霧滴向靶標冠層的運行調控 255
8.5.2 農藥霧滴在靶標冠層的分布調控 259
參考文獻 263
農藥對靶高效傳遞與調控 節選
第1章農藥分散體系與劑量傳遞性能 在農藥對靶劑量傳遞過程中,作為農藥劑量傳遞的載體,至少涉及3個分散體系,即農藥制劑體系、藥液體系和霧化體系;而且,從劑量傳遞過程來講,這3個分散體系是一種劑量傳遞的串聯過程,任何一個分散體系的性能都會影響到農藥對靶劑量傳遞效率。 眾所周知,多數農藥原藥不能直接使用,需要加工成一定的劑型,這便是農藥制劑,從農藥原藥到農藥制劑可以理解為農藥對靶劑量傳遞的**個過程。這個傳遞過程受外界因素影響很小,劑量傳遞效率可達95%以上。對于一定的有害生物防控場景,當農藥有效成分確定后,首要任務就是選擇適宜的農藥制劑。一個農藥有效成分可以加工成多種制劑形態,但對于特定的有害生物防控場景,并不是所有制劑都適合,需要根據靶標作物生態特性、有害生物發生與為害特征、使用技術等多種因素進行選擇。 目前大約80%的農藥加工成對水稀釋后噴霧使用的劑型,從農藥制劑到農藥藥液可以理解為農藥對靶劑量傳遞的第二個過程。這個過程中,不僅農藥制劑體系的類型可能發生變化,農藥有效成分的分散狀態也可能發生變化。這種變化或許并不影響農藥分散體系的載藥量,但可能會影響農藥的對靶沉積性能,進而影響對靶劑量傳遞效率。對于選定的防治對象,根據其發生與為害規律以及生物學特性,藥液中的農藥只有達到“生物*佳粒徑”才能發揮*佳防控效果,也就是說需要通過選擇適宜劑型來保障藥液中農藥的*佳分散形態及分散度。 相比農藥使用者對農藥制劑體系和藥液體系的選擇能動性,農藥霧化體系的劑量傳輸性能更多的是受到環境因素的影響和制約。農藥藥液從噴施器械噴出形成霧化體系進入環境,是農藥對靶劑量傳遞的第三個過程,也是*重要的過程。該過程中農藥完全暴露在開放的生態環境中,農藥對靶劑量傳輸效率主要受大氣環境條件、作物冠層結構、作物葉面特性等人為不可控因素影響,劑量傳輸效率一般不足40%。基于霧化體系形成的原理,針對實際防控場景的需求,可以通過調控農藥藥液性質和優化霧化參數等技術途徑提高農藥霧化體系的對靶劑量傳輸性能。 1.1農藥制劑體系與劑量傳遞性能 1.1.1概述 農藥制劑體系中一般含有農藥有效成分、表面活性劑、有機溶劑或者載體等助劑。從劑型加工角度,制劑體系中的表面活性劑、有機溶劑或者載體主要是滿足制劑形成與穩定以及使用時的再次分散等技術指標要求,農藥有效成分在制劑及藥液中的存在形態或分散形貌是影響農藥對靶劑量傳輸的重要因素。理論上分析,農藥在可溶液劑(含水劑)及其對水形成的藥液中都以分子或離子狀態存在,屬于*佳分散,可以保證每個霧滴中農藥劑量的均勻分布;農藥在乳油制劑中以分子狀態存在,但在對水形成的藥液中以乳狀液液滴狀態存在,和水乳劑、油乳劑等屬于相同分散類型,農藥在霧化形成霧滴中的分散度和均勻性受所用表面活性劑性能的影響;可濕性粉劑、水分散粒劑、懸浮劑、可分散油懸浮劑等劑型,盡管制劑形態不同,但農藥在藥液中都是以固體顆粒懸浮狀態存在,農藥在霧化形成霧滴中的均勻性受農藥固體顆粒粒徑和懸浮率的影響。 對于噴霧使用的劑型,再好的劑型也是通過二次分散或再次分散體系來傳遞劑量的。從高效使用方面來講,制劑體系的穩定及技術指標要求只是一個*基本的要求。劑型研發應該從傳統上關注制劑體系的形成與穩定,逐漸向關注二次分散或再次分散體系中藥劑分散度、分散形貌的變化及對藥效的影響方面轉變,更加重視評價制劑對水形成藥液及霧化形成霧滴劑量傳遞性能的變化。 1.1.2農藥制劑發展現狀 我國農藥制劑經歷了初級發展、制劑學形成和現代發展階段。 初始的制劑技術成形于20世紀50年代,為使有機氯、有機磷等原藥便于施用而開發了粉劑、可濕性粉劑、乳油和水劑等基本劑型,此后又開發了一系列的衍生劑型如顆粒劑、油劑、可溶液劑等,形成了以四大傳統劑型包括粉劑、可濕性粉劑、乳油和顆粒劑為主體的農藥劑型體系或稱**代制劑技術。隨著時代的發展,農藥制劑技術也得到持續發展,20世紀70年代初開始了第二代制劑即環境友好劑型制劑的系統研發。到目前為止,這兩代制劑技術支撐了所有農藥制劑的產業化。在可濕性粉劑的基礎上加入黏結劑等助劑賦予其一定的可塑性,然后捏合制造成粒,使其具有方向性好、無粉塵污染、施用方便等優點,即可得到水分散粒劑。開發水分散粒劑既可以保持可濕性粉劑等固體制劑的優點,又可以克服其存在的粉塵污染等缺點,是代替可濕性粉劑的理想劑型,一段時間內成為國內外農藥劑型發展的重要方向。 20世紀80年代以來,基于環境安全、食品安全的需求,水基化農藥劑型的研究開發發展迅速。尤其是21世紀初,綠色、生態農藥制劑技術即第三代制劑技術的研發起步。農藥乳油由于其中的有機溶劑,如甲苯、二甲苯,對環境的污染而受到限用禁用,特別是在蔬菜、果樹上應用芳香烴溶劑配制的乳油遭到了強烈的抵制。因此,以水為基質的農藥劑型如微乳劑、水乳劑、懸浮劑、懸乳劑等逐步取代以有機溶劑為基質的乳油,既可節約大量的資源,又可減輕對環境的污染,還可以減少對生產者、施用者的健康危害,是農藥無公害化的有效途徑。 在這一階段,農藥新劑型種類多,且各具特點。目前新劑型的發展趨勢是水基化、顆粒化、控釋化、省力化等,四大環保劑型應運而生,分別是水分散粒劑、懸浮劑、微囊劑和水乳劑。各種新型農藥助劑的問世為農藥制劑加工提供了更多、更好的選擇,對農藥制劑高效化、綠色化至關重要。 近年來,我國農藥行業發展迅速,我國制造的農藥原藥在全球農藥市場已經占據主導地位,但制劑加工水平較為落后。由于我國農藥制劑企業絕大部分是中小型企業,產品單一,產量過剩,競爭同質化,難以形成一定的規模效應,技術裝備落后、自動化水平低、勞動條件差、劑型配方粗放、助劑成本高等,造成我國農藥制劑總體水平不高,與國內農藥原藥行業相比有較大差距,至今尚無具有國際競爭能力的龍頭企業。 新版國家標準《農藥劑型名稱及代碼》(GB/T19378—2017)列入61個農藥劑型,其中應用于大田作物的常用劑型大約20個。截至2020年底,我國農藥登記產品總計42721個,原藥4508個,母藥涉及200余種。制劑產品中登記量大的劑型主要有乳油9532個(占總登記產品的22.31%)、可濕性粉劑6988個(占總登記產品的16.36%)、懸浮劑7488個(占總登記產品的17.53%)、水分散粒劑2292個、可分散油懸浮劑1414個、水乳劑1284個、微乳劑1218個、顆粒劑937個、可溶粉劑684個、懸乳劑360個、可溶粒劑362個、可溶液劑556個、微囊懸浮劑232個、展膜油劑10個等。 目前,農藥制劑的研發以高效、安全、環保、方便為主要目標,向水基化、顆粒化、低毒化、多功能化方向發展,克服傳統劑型存在的缺陷,進一步提高藥效、降低毒性、減少二次傷害、減少污染、避免對天敵生物的傷害、延緩抗藥性的產生和延長農藥的使用壽命。可以看出,農藥登記制劑產品中新劑型的總量和占比在逐年增加,其中懸浮劑、水分散粒劑、可分散油懸浮劑、水乳劑等在近年登記量快速攀升,尤其是懸浮劑已連續多年成為新增登記數量*多的劑型,而傳統劑型如乳油、可濕性粉劑等的占比在顯著下降。另外,高效助劑的加入對農藥防治效果的提升也起著至關重要的作用,國內對高效助劑的重視程度也越來越高。開發高效安全、省時省力的農藥制劑產品、助劑產品并結合適宜的施藥方式、耕作制度,農業植保工作才能真正進入環保化、功能化、智能化、省力化和精準化的新時期。 1.1.3傳統農藥制劑體系 傳統的農藥劑型設計與研究主要著眼于制劑體系的形成、穩定及控制技術指標的符合性,生產企業和行業管理將控制重點放在了制劑體系的形成與穩定上,所有的控制指標都是為了保障制劑體系的商品貨架壽命。在這種劑型設計理念下,設計與生產的傳統制劑體系屬于開放型載藥體系,下面根據制劑體系類型分別進行闡述。 1.1.3.1溶液制劑 1.乳油 (1)劑型定義 乳油(emulsifiable concentrate,EC)是農藥基本劑型之一。它是由農藥有效成分按規定 比例溶解在有機溶劑中,并加入一定量的乳化劑而制成的均相透明液體,用水稀釋分散成相對穩定的乳狀液。 (2)配方組成 乳油通常由農藥有效成分、有機溶劑和乳化劑組成。有時也需要加入適當的助溶劑、穩定劑、增效劑等其他助劑。 (3)形成與穩定機制 乳油是一種真溶液,農藥有效成分以分子的形式溶解或增溶在有機溶劑中,是一種均相穩定體系。乳油的基本特征是農藥有效成分在溶液中呈分子狀態,即有效成分以分子狀態分散在有機溶劑中。從理論上講,溶解就是在溶質分子間的引力小于溶質和溶劑之間分子引力的情況下,溶質均勻地分散在溶劑中的過程。 2.可溶液劑 (1)劑型定義 可溶液劑(soluble concentrate,SL)是農藥有效成分以分子或離子狀態分散在水或有機溶劑中形成的一種透明或半透明的液體制劑,可含有不溶于水的惰性成分。 (2)配方組成 可溶液劑通常由農藥有效成分、分散介質(水或有機溶劑)、乳化劑和分散劑組成。有時也需要加入穩定劑、增效劑等其他助劑。 (3)形成與穩定機制 可溶液劑中溶質在溶液中以分子或離子狀態存在。其機制是溶劑和溶質分子或離子的作用力大于溶劑分子間的作用力,而使溶質分子或離子逐漸離開其表面,并通過擴散作用均勻地分散到溶劑中成為均勻溶液。 3.油劑 (1)劑型定義 油劑(oil miscible liquid,OL)是用有機溶劑稀釋(或不稀釋)成均相含有效成分的液體制劑,可直接使用或低倍數稀釋使用。根據使用方式不同,可以分為超低容量液劑(ultra low volume liquid,UL)和展膜油劑(spreading oil,SO)。 (2)配方組成 油劑通常由農藥有效成分、溶劑和表面活性劑組成。溶劑和表面活性劑是影響油劑配方的關鍵因素。 (3)形成與穩定機制 油劑的形成與穩定機制都和乳油類似,都是一種真溶液,農藥有效成分以分子的形式溶解或增溶在有機溶劑中,是一種均相穩定體系。 1.1.3.2乳液狀制劑 1.水乳劑 (1)劑型定義 水乳劑(emulsion oil in water,EW)是由非水溶性的農藥有效成分溶于不溶于水的有機溶劑后形成的溶液,是在借助乳化劑的作用及外部輸入的能量的條件下,分散于水中后形成的一種外觀不透明或半透明的乳狀液。通常我們說的水乳劑是一種分散相為油相、連續相為水相,即水包油(O/W)的乳狀液。 (2)配方組成 水乳劑通常由農藥有效成分、有機溶劑、乳化劑、抗凍劑、消泡劑、pH調節劑、增稠劑等組成。 (3)形成與穩定機制 水乳劑是一種熱力學不穩定體系,不能自發形成,若要使一個油、水混合物形成一個乳狀液分散體系,必須由外界提供能量。制備乳狀液的主要方法有高剪切乳化法、高壓均質法、超聲波乳化法等。 乳液制備過程中,*終是形成水包油(O/W)型還是形成油包水(W/O)型乳狀液,主要有以下3種理論。 1)相體積理論 該理論認為對于大小相同的球形分散相液滴,即單分散體系,分散相排列*緊密時液滴總體積分數*大(為0.74),此時連續相的體積分數至少要達到0.26,若液滴總體積分數大于0.74,則會出現過密堆積,將會出現相轉變或破乳,若液滴總體積分數在0.26~0.74,則O/W型和W/O型兩種乳狀液都有可能形成,低于或高于此范圍則只能形成一種乳狀液。 2)雙界面膜理論 該理論認為乳狀液的類型主要取決于表面活性劑的性質,表面活性劑溶解度較大或易潤濕的一相將成為連續相。表面活性劑會在水相和油相之間界面上吸附,形成界面膜,界面膜分別與水相和油相接觸,產
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