Katharine Gray
禾大首席应用科学家
降雨是促进全球农作物生长发育的最重要因素之一。降雨提供了水分，这对于光合作用和营养物质在作物中的传输是必不可少的。世界上78%的耕地完全依靠降雨进行作物生产，没有固定的灌溉来源。1虽然雨水是作物健康的生命线，但在农药施用后的降雨，却可能对农业生产造成不利影响，多达 90%的有效成分有被冲走的风险。
降雨会从几个方面影响农药的药效，包括:
-将有效成分从植物表面冲洗掉
-稀释农药，使其效果减弱
-造成内吸性有效成分从植物组织中流失
-使有效成分发生迁移 (有时会导致药害) 2
什么是耐雨水冲刷性?
耐雨水冲刷性描述的是有效成分在作物表面上抵抗雨水冲刷的能力，可以通过添加助剂来提高。耐雨水冲刷助剂可以添加在配方中，也可以在桶混时添加。助剂既可以直接作用，也可以通过间接作用提高制剂的耐雨水性能。
直接作用通过将有效成分粘附或增加其对靶标表面的粘附性，来增加沉积物的被冲刷后的留存率。这些类型的助剂通常被称为黏附助剂，工作机制主要有两种，有些材料同时具有以下两种机制:
1. 增加有效成分对靶标面的附着力或粘性——如合成乳胶、萜烯、嵌段共聚物、聚乙酸乙烯酯、蜡和纤维素。
2. 形成防水涂层，通常对水溶性有效成分有效。当添加不溶于水的黏附助剂时，它可以赋予叶面疏水性，形成防水屏障层——如植物油和无机油类。
间接作用影响有效成分的渗透，使足够的有效成分在降雨之前渗透到作物中。间接助剂可以是表面活性剂，如禾大的 Atplus™ UEP-100，可增加内吸性有效成分的吸收率。它们也可以是润湿剂，如禾大的 Tween™系列，可降低表面张力，帮助药液在叶片表面扩散。
开发新的耐雨水冲刷技术
在农业生产中使用耐雨水冲刷助剂的目的，是为了将有效成分保留在靶标作物上，在降雨后继续维持植保产品的药效。如果我们深入思考，会发现提高植保产品耐雨冲刷性的更多好处。比如，如果农药被冲走，不仅药效会下降，还可能对环境造成危害，污染水体，甚至威胁人身健康。农药可能在土壤或水道中富集，可能会破坏生态系统。提高耐雨冲刷性在经济上也有好处，降雨后再次喷洒农药，会浪费农民时间、能源和金钱。如果不提高制剂的耐雨冲刷性还可能影响作物产量，因为在一些国家，如果已达到农药使用限量，可能不允许重新喷洒农药。
那么，为什么需要开发新型耐雨水冲刷助剂呢？最突出的原因是欧盟委员会在其塑料战略和新的可循环经济计划中，提出了禁止在农业生产中使用微塑料的提议。目前市场上的几种耐雨水冲刷助剂都含有微塑料，一旦禁止使用微塑料的提议生效，这类助剂将不能使用，因此我们需要替代技术。此外，随着可持续发展在全球农化工业中变得越来越重要，制造不会对环境产生负面影响的产品至关重要。
来自禾大的新技术
目前我们正在开发一种新的耐雨水冲刷技术，不仅不含有微塑料，同时兼顾了可持续性。这意味着我们已经全方面考虑了该产品的特性，包括生物降解性、生态毒性、产品毒性、碳足迹和耗水量。
耐雨水冲刷性能测试
禾大开发了一种基于实验室的测试方法，该方法与数字软件相结合，可在模拟降雨冲刷时评估助剂对减少农药沉积物流失的作用。这种新的测试方法可以帮助企业在进行费时的温室或田间试验之前，快速评估配方的耐雨水性能。
将添加了耐雨水冲刷助剂的制剂滴在疏水载玻片上。然后将农药沉积物干燥并使用便携式显微镜成像。在模拟雨水冲刷的过程中，对沉积物进行拍摄，然后使用数字软件进行转换，以量化沉积物经时的残留量。
新型耐雨水冲刷技术的初步结果
新的耐雨水技术已经在我们内部进行了实验室测试以及温室试验。在实验中测试了两种配方，一种是 160 g/L 甜菜宁 SC (图 1)，另一种是 250 g/L 嘧菌酯 SC(图 2)。使用耐雨水冲刷助剂(3% w/w )和不使用助剂评估了配方的耐雨水冲刷性能。模拟降雨后，加入禾大耐雨水冲刷助剂的配方，沉积物的保留率提高了 25%-45%。
图 1:禾大 160 g/L 甜菜宁SC的实验室耐雨水冲刷性能实验数据
图 2: 禾大 250 g/L嘧菌酯 SC 的实验室耐雨水冲刷性能实验数据
温室试验使用含禾大耐雨水冲刷助剂的甜菜宁160 g/L 配方。在模拟降雨的情况下，评估了该配方与不使用助剂的配方的对照性能。
光合效率是指在光合作用过程中光能转化为化学能的比例，用来衡量性能。当光合效率的数值约为0.8时，表明植物健康，低于该值则表示光合系统受到破坏。甜菜宁会抑制杂草的光合作用，其作用机理导致光合效率降低。因此，在模拟降雨后，光合效率数值越低，说明甜菜宁在杂草上的滞留效果越好。
图 3: 助剂对除草剂耐雨水冲刷性的影响，可以通过光合效率的变化表现。检测在施用除草剂 2 天后进行。条形图上的字母代表图基事后比较法的结果；重复5次 ;CV % 25.1
图 3 的实验数据佐证了上文中基于实验室测试得出的结果(图 1)。与不添加助剂的对照组相比，添加了禾大耐雨水助剂的除草剂在模拟降雨后表现出了更佳的除草效果。
在图 4 中可以从视觉上观察到有降雨和无降雨情况下除草剂的性能差异。降雨后，与使用含有禾大耐雨水助剂的配方处理的植物相比，使用不添加助剂的除草剂的植物健康状况更佳，这表明甜菜宁很可能已经被雨水冲走了。
图 4: 除草剂施用后7天，有降雨和无降雨
小结
对可持续的耐雨水冲刷技术的需求正变得越来越强烈。这种需求不仅是由于即将出台的欧盟微塑料法规，也是由于全球农化行业越来越希望使用不会对环境产生负面影响的产品。在开发过程中，禾大的耐雨水技术已被证明可以增加一系列配方对降雨的耐冲洗性能。此外，与传统产品相比，禾大的产品具有更好的可持续性，并符合即将到来的微塑料限制。禾大的目标是可持续发展——我们知道这也是行业中的许多人的共同目标。如果您需要和禾大讨论您的可持续发展要求，我们十分欢迎，请联系cropcare@croda.cn。也可以扫码关注禾大作物保护公众号，获取更多一手资讯。
1 The state of the world’s land and water resources for food and agriculture 2021, Systems at breaking point | Produced by the Food and Agriculture Organization of the United Nations
2 The effects of six adjuvants on the rainfastness of chlorpyrifos formulated as an emulsifiable concentrate, J Thacker, R Young
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