农用有机硅喷雾助剂在害虫化学防治中的应用

王少丽，朱国仁，张友军

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京，100081）

农用有机硅喷雾助剂在害虫化学防治中的应用

王少丽，朱国仁，张友军

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京，100081）

随着化学农药过量施用造成的污染逐年加大，农用有机硅喷雾助剂在农业领域化学防治中的应用在近年来得到更进一步的重视。简要介绍了农用有机硅助剂的发展概况，润湿性、展扩性和渗透性等三大优良性状，回顾了有机硅助剂在农业害虫防治领域的应用进展。最后，进一步强调了农用有机硅喷雾助剂在化学防治中节药省水的功效，并提出了需要注意和进一步研究明确的问题。

有机硅喷雾助剂；主要特性；害虫防治；研究进展

1 农用有机硅喷雾助剂的发展

农用有机硅表面活性剂主要包括农用配方助剂和喷雾助剂，其中使用量最大的是有机硅喷雾助剂，其主要成分是乙氧基改性三硅氧烷化合物 （TSS），是一种用于生产日用洗涤用品等的助剂，不属于农药类别，在工业上应用非常普遍。近些年来，其开始正式应用于杀虫剂、杀菌剂、生物农药等方面。有机硅表面活性剂在20世纪60年代出现于农药领域，从20世纪70-80年代早期开始引起学术界的关注，80年代末期在农药领域开始推广应用，其中Si1wet L－77是第一个在国外被商品化的农用有机硅表面活性剂[1]，应用在除草剂中。到20世纪90年代时，国外已经开展了有机硅表面活性剂对农药在植物叶片上的润湿、铺展和吸收等方面的影响研究。

2005年，迈图高新材料集团（原GE公司）与中国农业部技术推广中心合作，开始在中国大力推广使用农用有机硅喷雾助剂。2007年，我国农用有机硅助剂的销售量约200 t，基本处于认识阶段，尚需进一步推广。目前世界上主要有迈图、道康宁、保尔德、多力多、库塞、信越、瓦克、斯泰等生产企业，国内主要的农用有机硅助剂产品的生产商、产品牌号和品牌等可参见廖洪流[2]的综述文章。

2 有机硅喷雾助剂的主要特性

据研究报道，有机硅喷雾助剂主要包括以下3方面的优良性能：润湿性、展扩性和渗透性。因此，在化学农药中加入农用有机硅喷雾助剂可有效提高农药的利用率和施用效果，促进内吸型药剂通过植物气孔渗透，提高农药的耐雨水冲刷能力，降低喷雾量，以达到合理省药节水、省工省时、降低农药的流失、保护环境等功效[2]。

2.1 良好的润湿性

有机硅表面活性剂与一般表面活性剂相比，表面张力极低，显示出超级润湿性能。当喷雾液表面张力低于叶片表面张力时，喷雾液在植物表面就吸附润湿，反之，喷雾液就在植物表面收缩聚集，喷洒到靶标对象表面的液滴就会滚落下去，造成农药的流失，降低其利用效率。水的表面张力大约为72 mN/m，而在0.1%的有机硅助剂浓度下，其水溶液的表面张力可以降低到20 mN/m，明显低于一般表面活性剂水溶液的表面张力（30 mN/m 以上）[3]。据文献报道，在 0.5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐乳油2 000倍液中分别加入0.05%和0.1%Si1wet 408助剂，药液的表面张力即从35.8 mN/m 降低到 22.6 mN/m 和 22.2 mN/m；且农用有机硅喷雾助剂降低药液表面张力的能力也优于OP-10 和 JFC[4]。

药液喷洒到植物叶片上后，药液与叶片表面接触角的变化对于润湿、铺展以及吸收对农药的利用率和防效都是至关重要的。研究表明农药制剂的防治效果直接与药液对靶标生物的润湿和持留量相关，而持留能力与药液表面张力、药液在叶面上的接触角有关[5]。逢森等[4]在0.5%的甲氨基阿维菌素苯甲酸盐乳油2 000倍液中添加Si1wet408助剂，液滴在油菜、甘蓝、番茄、菠菜、大葱和芹菜等6种蔬菜叶片上的接触角均为零，从而使液滴在叶片上的铺展面积增加了19.81～96.16倍，显著优于普通的非离子表面活性剂 OP-10 和 JFC （铺展面积分别增加 1.40～4.29倍），增强了药液在植物体表的润湿性能。章晓花[3]报道在0.1%的有机硅助剂下，由于表面张力的降低，可显著提高液滴在固体表面上的扩展面积，研究发现，10 μL 0.1%的有机硅助剂水溶液扩展直径可以达到56 mm。因此，其优良的润湿性能可轻易地润湿几乎所有种类的植物叶面，因此大大提高了药液对靶标生物的覆盖面与接触面。

2.2 超级展扩性

聚醚改性三硅氧烷表面活性剂TSS自身具有超级展扩性能，含有0.1%TSS水溶液的展扩面积是纯水面积的10倍以上，这种性能能够使喷施的药液最大面积地在叶面上覆盖并附着，甚至还可以使药剂进入到叶背面或果树缝隙中藏匿的害虫处，达到药液直接接触甚至杀死有害生物的目的。朱金文等[6]把“丝润”有机硅助剂加入氟虫腈中，研究了加入有机硅和未加有机硅的药液在水稻叶片上的沉积特性，发现采用较少施药液量和较小雾滴处理时，加入有机硅（150 g/hm2）后药液在叶片上的沉积量可提高80%～150%，增加的原因可能是由于增加了雾滴和中下部叶片的接触面积，雾滴对叶片的撞击力减少，因此，发生弹跳而流失的量也减少。

2.3 优良渗透性

气孔是药剂进入植物体内的主要途径之一，而加入表面活性剂的农药药液则可以通过植物气孔被吸收，其中有机硅助剂能够降低表面压力，使之低于叶面润湿临界压力（25 mN/m），例如章晓花[3]研究发现，在含有0.1%的有机硅喷雾助剂浓度下，其表面张力可以降低到20 mN/m，因此能有效地促进药液经气孔渗透进入表皮，且吸收速度很快。许多作物叶表无气孔，所以进入叶组织必须渗透到叶表皮。而农药通过植物表皮进行吸收的速度很慢，有时需要若干个小时才能达到最大程度的渗透，但是，加入有机硅表面活性剂能促进一些有效成分对植物的渗透作用。研究报道，Si1wet L－77助剂对阿维菌素具有较好的增效作用，主要体现在它能够使药液进入微观的害虫藏匿处，其次是被叶面吸收并进入植物表皮部分，延长药剂的残效期，且此残效期比采用矿物油助剂时带来的残效期更长。

3 有机硅喷雾助剂在害虫化学防治中的应用

国外对有机硅喷雾助剂在农业病虫草害上的防治研究较早。据文献报道，有机硅表面活性剂Si1wet L－77能在特定浓度下杀死柑桔潜叶蛾（Phy11o-cnistis citre11a）幼虫和桃蚜（Myzus persicae），对太平洋叶螨（Tetranychus pacificus）、棉蚜（Aphis gossypii）和西花蓟马（Frank1inie11a occidenta1is）的若虫与成虫也有很高的防效[7～9]，而且，其与杀虫药剂混用后可以提高药剂对柑桔潜叶蛾、B型烟粉虱（Bemisia tabac）成虫和甘蓝小菜蛾 （P1ute11a xy-1oste11a）的防治效果，且可大大减少农药使用量[10～11]。在我国，随着2006年农业部与迈图高新材料公司开始合作，在中国推广使用有机硅喷雾助剂Si1wet系列产品及其技术以来，有机硅增效节水试验研究及其在农业中的应用越来越广泛。在害虫防治中，涉及到的试虫主要有叶螨、小菜蛾、甜菜夜蛾、棉铃虫（He1icoverpa armigera）、稻纵卷叶螟（Cnapha1ocrocis medina1is）、烟粉虱、二化螟（Chi1o suppressa1is）、蚜虫等，在蔬菜、茶叶、果树、水稻、小麦、花卉等农作物和园艺作物中应用广泛。有机硅喷雾助剂产品中，Si1wet系列产品的使用更为广泛，尤其是Si1wet 408，可在小麦蚜虫[12]、甜菜夜蛾、小菜蛾、棉铃虫[13]等试虫的化学防治中添加使用。但无论是哪一种有机硅喷雾助剂，其主要作用均体现为有机硅以合适的比例添加到化学农药中，可在害虫防治中显著地起到减药、节水的功效。

随着有机硅喷雾助剂在农业领域的推广使用，国内于2008-2010年进行了诸多相关的室内研究和田间防治工作。石伟山等[13]以小菜蛾、棉铃虫和甜菜夜蛾为试虫，发现有机硅表面活性剂杰效利对高效氯氰菊酯具有增效作用，以甜菜夜蛾为试虫时，8 000倍液杰效利对药剂的共毒系数达到170.08。虽然，到目前为止，还没有确切的证据表明是由于表面活性剂的使用，使得药液能够在害虫体表更好的润湿展布，或者通过与表皮连接的口、气孔和肛门等使得更多的药剂渗透到害虫体内。但是，众多室内生物学和生理学试验结果均表明，农药里面加入适量的有机硅喷雾助剂的确能够起到提高药效的功效。

李雅珍等[11]在防治小菜蛾时，在茚虫威中加入0.1%的GE有机硅助剂可提高防效，喷药量不变时可减少一半的喷雾量；且喷药量减少一半时，药后5 d防效仍能够达到92.7%。在2005-2006年，陈轶等进行了室内和大田试验，用5%锐劲特悬浮剂、40%毒死蜱乳油、25%扑虱灵可湿性粉剂等药剂加GE有机硅表面活性剂，用马来西亚进口PB-16型背负式手动喷雾器（细喷头）进行喷雾防治水稻稻纵卷叶螟和褐飞虱。试验结果表明，GE有机硅表面活性剂对水稻无药害或其他不良影响，农药中加入GE表面活性剂后，能在分别降低农药用量和施药量的1/3时，达到和对照相同的防治效果，且采用加入不同剂量的有机硅量试验表明，加入有机硅表面活性剂的量为喷施量的0.05%～0.1%为最佳用量[14]。采用15%哒螨灵乳油防治苹果全爪螨时，每667 m2加入GE有机硅助剂50 mL，达到与常规药剂施用量相同的防治效果，可减少2/5的喷药量[15]。在3%啶虫脒中加入“丝润”、“功倍”等有机硅助剂1 000～3 000倍液时，防治效果最好，而且节约用水50%～70%，这点在干旱季节显得尤为重要；加入的这2种助剂间对柑桔蚜虫的防效差异不显著，但在防治成本上，比单用啶虫脒可每次节约防治成本1.5～6.3元/667 m2，农药用量比单用啶虫脒减少25%[16]。添加有机硅助剂对于不同口器类害虫的增效是不同的，陈耀鑫[17]报道采用丁醚脲加入不同浓度的杰效利，发现对蓟马的增效效应最高，其次是小菜蛾，最后是蚜虫。对于不同类害虫，添加有机硅助剂的最适剂量也是不同的，因此，使用前需要做预备试验来进行摸索。一般而言，对于生活场所隐蔽性较强的害虫，添加有机硅助剂可增强防效，而且添加的最适剂量可能要高于非隐蔽性的害虫。朱国仁等[18]采用斯泰公司生产的Si1-tech Ag-64（倍效）助剂，按照 0.1%浓度加入到核型多角体病毒、甲维盐和氯虫苯甲酰胺等杀虫剂中，同时减少药量25%、降低药液量50%，对大葱田甜菜夜蛾能够达到或优于其常规推荐剂量大容量喷雾的防治效果，且对大葱作物安全，因此初步认为，有机硅喷雾助剂Si1tech Ag-64具有与Si1wet产品相同的性能。然而，由于Si1tech Ag-64在生产上没有Si1wet和GE等系列产品应用广泛，故对Si1tech Ag-64在农药增效研究中的最适添加剂量，进一步减少农药和药液的喷施量是否能够达到相似的防治效果等问题尚需进一步深入研究。

作为有机硅助剂的甲基化硅氧烷通常被认为是“惰性”的，但是甲基化的硅氧烷的表面活性使它能够浸湿虫、螨等，使其窒息或干扰其重要的生理过程。有机硅助剂本身对于害虫是否具有直接的毒杀作用，目前相关报道还不多。根据我们实验室内初步的试验结果，在清水中加入不同浓度（0.5/1 000～1/1 000）的有机硅喷雾助剂Si1tech Ag-64，再加上清水对照，采用叶片浸渍法测定该助剂对甜菜夜蛾的毒性，结果显示甜菜夜蛾试虫基本上在所有处理中全部存活，初步表明把有机硅喷雾助剂Si1tech Ag-64稀释成上述浓度对害虫不存在直接毒杀作用 （具体数据未示）。而Cow1es等[19]采用玻片浸渍法测定了Si1wet L-77、Si1wet 408、Si1wet 806水溶液对二斑叶螨雌性成虫的毒力活性，结果表面，水溶液中这3种硅氧烷毒性基本相同，均比较低，LC50值处于 5.5～8.9 mg/kg，而 Si1wet L-7607溶液的毒性更低（LC50＝4 800 mg/kg），同时发现 Si1wet L-7200对叶螨基本无毒性。但发现Si1wet L-77受到叶表面湿润性的影响，在菜豆和草莓叶片上浸渍叶螨时，其LC50处于22～84 mg/kg。而Si1wet L-77在特定的浓度下（0.1%，0.25%，0.5%）对太平洋叶螨、棉蚜、西花蓟马的若虫和成虫具有高致死活性（在上述3个浓度下，死亡率 93.8%）[9]。因此，不同种类的有机硅喷雾助剂对不同害虫种类的毒杀致死活性可能存在较大的差异，同一助剂不同浓度对害虫的毒性也有差异。

4 结语和展望

我国是农业大国，全国耕地面积达1.2亿hm2。发展农业就离不开农药、化肥、植物调节剂等农用化学品；全国每年农药用量超过15万t，喷雾用水2.5亿t以上，有机挥发物（VOC）也超过10万t，这对环境带来的污染不容忽视。据农业部与迈图高新材料集团共同推动的“中国农药喷洒技术”合作项目试验成果，项目自2006年实施2 a以来，有16个省市超过500个县市采用了Si1wet产品，共计减少农药有效成分用量约230 t，节水量超过 30万t。 按全国1.2亿hm2耕地面积计算，每667 m2每年可节省75 kg水（节省50%，按照年用药5次计算）、有机硅助剂用量5 g，全部采用添加有机硅助剂喷洒农药，每年可节省至少1.35亿t喷雾用水，农药用量方面（按照省药30%计算）可节省约 4.8 万 t[2]。

研究已经证明，有机硅表面活性剂能有效降低药液表面张力，使药液喷洒到植物表面后能够润湿展布，增加药液在植物叶片表面的残留量，从而提高对害虫的防治效果，特别是在超低容量喷雾、较小雾滴使用时，能够达到更好的功效。虽然目前推广应用的面积还不大，但是，我们不可否认，增加农药在叶片和靶标生物体内的展着性能，无疑能够有利于提高药剂的防治效果，从而降低农药的施用量，还可在一定程度上降低农药在环境中的残留量，因此，有机硅喷雾助剂在实施绿色农业、环境保护和生态安全等方面均具有非常重要的意义。

然而，也有研究报道，不同农药中加入不同的有机硅表面活性剂同样存在相加、拮抗和增毒等交互作用[20～21]，因此对水生生物和其他靶标生物可能会存在一定的安全问题，随着我国农用喷雾助剂的使用面积的扩大和进一步推广，这些问题同样需要引起重视，并进行相关的研究，以免造成损失。

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Application of Organic Silicon Surfactant in Chemical Control of Agricultural Pest

WANG Shao1i,ZHU Guoren,ZHANG Youjun
(Institute of Vegetab1es and F1owers,Chinese Academy of Agricu1tura1 Sciences,Beijing 100081)

With the contamination extension of chemica1 pesticides overuse,the app1ication of agricu1tura1 organic si1icon surfactant in chemica1 contro1 in agricu1tura1 area has been paid more attentions.Here,the deve1opment of agricu1tura1 organic si1icon surfactants and their three exce11ent traits inc1uding wettabi1ity,expansion,and osmosis were summarized.The app1ication deve1opment in agricu1tura1 insect contro1 was retrospected.Fina11y,the ro1e of pesticides and water savings in chemica1 contro1 of agricu1tura1 organic si1icon surfactant are emphasized and the questions which shou1d be noticed and ana1yzed deep1y are brought about.

Organic si1icon surfactant;Main characteristics;Pest contro1;Research progress

10.3865/j.issn.1001-3547.2010.18.036

公益性行业（农业）科研专项经费项目（200803007）

王少丽，女，博士，副研究员，研究方向为蔬菜害虫综合治理，电话：010-82109518，E-mai1：wangsh1@caas.net.cn

2010-06-22