农药雾滴在水稻叶片表面碰撞与弹跳的微观机制与调控

The deposition of pesticide droplets on target crop surface is the key to effective utilization of pesticide, and is also the important factors of agricultural ecological environment safety. Pesticide droplets impact and rebound on the crop target determines the effective utilization, however, the research on the microcosmic mechanism is not clear. Our research shows that the rebound of the droplet behavior is related to the interfacial dilational rheological properties. Therefore, this project is based on the scene of typical target crop pest prevention and control, according to the rice leaf microstructure and composition features, design different dynamic surface tension of the pesticide solution systems with different surfactants, and by the interfacial dilational rheololgy measurement, it will reveal the microscopic mechanism and the relations of the dynamic surface tension of liquid and viscous modulus and with droplets impact and rebound behaviors in target crops surface. In theory, the project will provide a reference to reveal pesticide effective deposition law; in practice, the project will supply the new technology to improve the effective utilization of pesticide, which has the important theory significance and application value.

农药雾滴在靶标作物表面的沉积是影响农药有效利用的关键，也是关系农业生态环境安全的重要因素；农药雾滴在作物靶面的碰撞与弹跳决定了药剂的有效沉积。目前国内外对雾滴在靶标作物表面碰撞与弹跳行为的微观机制及调控手段的相关研究较为缺乏，不能有效解决雾滴对靶碰撞后的弹跳，造成农药有效利用率低及环境污染。我们前期研究发现，液滴的弹跳行为与溶液的界面扩张流变性质密切相关，本项目基于水稻分蘖末期有害生物防控场景，根据水稻叶面微观结构，通过不同结构和性质的助剂调控设计并构建不同动态表面张力农药药液体系，通过界面扩张流变研究手段，考察药液动态表面张力与粘性模量及与雾滴在靶标作物表面碰撞后弹跳行为的内在关系和规律，探明微观机制，明确关键影响因子与有效调控方法，理论上为揭示农药有效沉积规律提供参考，实践中为提高农药有效利用率提供新的技术途径，具有重要理论意义与应用价值。

农药雾滴在靶标作物表面的沉积是影响农药有效利用的关键，也是关系农业生态环境安全的重要因素；农药雾滴在作物靶面的碰撞与弹跳决定了药剂的有效沉积。目前国内外对雾滴在靶标作物表面碰撞与弹跳行为的微观机制及调控手段的相关研究较为缺乏，不能有效解决雾滴对靶碰撞后的弹跳，造成农药有效利用率低及环境污染。我们前期研究发现，液滴的弹跳行为与溶液的界面扩张流变性质密切相关，本项目基于水稻分蘖末期有害生物防控场景，根据水稻叶面微观结构，通过不同结构和性质的助剂调控设计并构建不同动态表面张力农药药液体系，通过界面扩张流变研究手段，考察药液动态表面张力与粘性模量及与雾滴在靶标作物表面碰撞后弹跳行为的内在关系和规律，探明微观机制，明确关键影响因子与有效调控方法。通过研究农药药液在水稻叶面的碰撞与弹跳行为，①我们首次提出药液与水稻叶面之间黏附力的大小是决定药液在水稻叶面是否弹跳的主控因素，液固之间的黏附力越大，药液在靶标作物叶面的弹跳高度越小，当黏附力达到阈值，则药液不发生弹跳；②农药药液的界面扩张流变性质是影响弹跳行为的重要因素，药液的极限弹性模量越大，弹跳高度越大；药液的粘性模量越大，其在靶标作物叶面的弹跳高度越小。研究结果对农药应用和作物保护有着重要意义，特别是对疏水和超疏水的靶标作物。在农药剂型的设计过程中，可以有针对性的降低药液的极限弹性模量以及增大药液与靶标作物叶面之间的黏附力。这一研究结果对于农药药液在疏水靶标作物叶面的沉积过程具有重要的理论指导意义。