桶混助剂多库酯钠和油酸甲酯对两种疏果剂疏除效果的影响

吴长杰, 李媛媛, 刘 杨, 赵 锐, 李明华,蔡 静, 马 力, 吴学民, 张振华*,

(1.中国农业大学 理学院，北京 100193；2.平泉市青盛源农业发展有限公司，河北 承德 067501)

疏花、疏果是苹果栽培中的一项重要技术，可以减少单株果数，提高苹果品质，促进苹果树生长[1-2]。目前常用的疏花疏果方法有人工、机械和使用化学疏花疏果剂疏除3 种。人工疏除属于劳动密集型的田间管理模式，随着人口老龄化问题的突显，该模式已不适宜社会发展的需求。机械疏除会破坏果树的花和叶，减少光合作用，在某些情况下，还会增加苹果果园火枯病的蔓延[3]。使用化学疏花疏果剂作为一种省工省力的果园管理方式已逐渐得到认可和应用，特别是在苹果[4-8]、柑橘[9]和其他落叶果树中[10-11]。

疏花疏果剂属于植物生长调节剂，根据其作用机理可以分为以下4 类[12]：阻碍花粉管生长类，如石硫合剂、蚁酸钙等；内源激素失衡类，如萘乙酸 (NAA)、乙烯利等；阻碍养分运输类，如甲萘威、6-苄氨基嘌呤 (6-BA)等；以及改变库源关系类，如敌百虫等等。最早被发现具有化学疏花疏果作用的药剂为杀菌剂二硝基化合物 (DONC)，但用其进行疏花疏果剂时易发生药害，且会引起果锈病的发生，影响果实品质[13-14]。目前化学疏花疏果剂种类较多，在实际应用时需要将不同的疏花疏果剂进行适配，以保证其安全、高效。

目前对于农药应用方面的研究，大多集中在对剂型的创新[15]以及农药助剂特别是桶混助剂对制剂增效减量的研究上[16-20]，如张保华等[18]研究表明，桶混助剂的添加，能够影苯醚甲环唑悬浮剂在叶片上的铺展和黏附性能，进而增加药液在叶片上的沉积量。王红春等研究发现，添加氮酮、油酸甲酯或聚三硅氧烷助剂够提高药液对空心莲子草的防效。徐广春等[19]研究发现，有机硅助剂的添加，能显著提高氯虫苯甲酰胺对稻纵卷叶螟的防治效果。王斌等[20]研究表明，助剂的添加，能显著提高嘧菌酯的防治效果。Song 等[21]研究发现，当水液滴和添加了0.1% 多库酯钠 (AOT)助剂的液滴同时撞击甘蓝叶片时，水液滴破碎成多个小液滴后弹跳脱离甘蓝叶片表面，而添加了0.1% AOT 的液滴未发生破碎、弹跳行为，且液滴完全沉积铺展在叶片表面。这是因为AOT 具有表面活性特性，当液滴撞击靶标界面时，其可迅速降低液滴的静态和动态表面张力，使得液滴完全附着在靶标界面。油类助剂能促进药液在植物叶片上的铺展和附着，增强药液的抗雨水冲刷能力，有效延缓药液在植物叶表面的结晶、蒸发和光降解行为，促进叶片对药液的渗透和吸收[22]。

植物生长调节剂虽然作为农药管理，但与杀虫/菌剂、除草剂等常规农药比起来，桶混助剂对植物生长调节剂增效减量的研究较少，如威廉姆斯等[23]研究发现，植物生长调节剂组合物添加剂邻氨基苯甲酸，与其他农用化学品组合，可以增效。而关于桶混助剂对疏花疏果剂液滴理化性质、在靶标界面上的冲击及铺展行为的影响，及其对疏花疏果剂增效减量的研究目前未见报道，通过研究桶混助剂对化学疏花疏果剂的增效减量作用，从而增大化学疏花疏果剂的安全使用窗口，这对化学疏花疏果剂，以及植物生长调节剂的发展研究和应用至关重要，对促进疏花疏果作业模式朝着安全化、省力化和规范化发展具有重大意义，进一步促进农业的智能、省力化新型作业模式的发展。结合北京市门头沟区清水镇黄安坨科技小院周边苹果园实际生产需求，本研究在河北承德和北京门头沟两个地区，以NAA、6-BA为疏果剂，多库酯钠及多库酯钠 + 油酸甲酯 (AOT+ MO) 作为桶混助剂，在“岳冠”和“龙丰”两个苹果品种上进行了不同助剂体系的理化性质测定试验，观测它们在苹果皮表面的冲击、铺展及渗透行为；将不同助剂体系与不同浓度疏果剂组合，在幼果期进行喷施，统计不同试验处理的坐果率、单双果率及疏除率，对试验后的果品品质进行测定，以探究适合“岳冠”和“龙丰”两个苹果品种的化学疏果体系。

1 材料与方法

1.1 仪器设备、药剂及材料

JK99B 自动张力仪 (中国上海中晨数字技术设备有限公司)；OCA15 Plus 光学接触角测量仪(德国dataphysics 公司)；BPA-2P 气泡压力张力计 (德国Sinterface 公司)；i-Speed220 相机(英国iXcameras 公司)；365 nm 手持紫外灯(中国深圳市荧鸿科技有限公司)；DL90150 游标卡尺 (中国得力集团有限公司)；GY-3 型水果硬度计 (中国珠海天创仪器有限公司)；BM-0532 数字折光计-糖度计(中国北京中科汇仪科技有限公司)；Meilen 电子天平 (深圳市美孚电子有限公司)。

98% 萘乙酸 (NAA) 原药 (河南新雨化工)；98% 6-苄氨基嘌呤 (6-BA) 原药 (河南新雨化工)。96% 荧光剂Pyranine (安徽泽升科技有限公司)。5%萘乙酸水剂 (NAA 5% AS) 及2%苄氨基嘌呤(6-BA 2% AS) (购于四川国光)。

多库酯钠 (AOT)，纯度98% (安徽泽升科技有限公司)；油酸甲酯 (MO)，纯度98% (河北明顺农业科技有限公司)；乳化剂OD501 (河北明顺农业科技有限公司)。 (AOT + MO)组分为：35%AOT +55%MO + 10% OD501。

分别以河北省承德市平泉河沟子村的“岳冠”和北京门头沟黄安坨村的“龙丰”两个苹果品种为试材。前者果园为适宜机械化作业的标准密植果园，“岳冠”品种树龄9 年，种植密度1050 棵/hm²；后者果园为山地果园，“龙丰”品种树龄16 年，砧木为山荆子，种植密度900 棵/hm2。

1.2 试验方法

1.2.1 油悬浮剂配制 5%NAA 油悬浮剂(OD)的配方：m(萘乙酸原药):m(OD501):m(油酸甲酯)=5%:30%:65%；2%6-BAOD 配方：m(6-BA):m(OD501):m(油酸甲酯)=2%:30%:68%；10%PyranineOD 配方：m(Pyranine):m(OD501):m(油酸甲酯)=10%:30%:60%。

1.2.2 助剂体系理化性质测定 静态表面张力：采用Wilhelmy 板法[24]，使用自动张力仪测定助剂在不同浓度下的静态表面张力，绘制助剂临界胶束浓度曲线，得到助剂的临界胶束浓度。

接触角：采用静滴法，使用光学接触角测量装置测定助剂、纯水在不同靶标界面的接触角[22]。

动态表面张力：使用气泡压力张力计采用最大气泡压力法[25]测定助剂动态表面张力在10ms～10s 范围内的变化趋势，表征助剂吸附动力学。

撞击试验：采用高速摄影方法[24]测定。撞击面为50mm×20mm 的苹果皮，苹果皮用水果刀削下，粘贴至载玻片上，记录助剂溶液、纯水液滴以2m/s 的速度撞击倾斜角度为30°的靶标界面的行为。

1.2.3 助剂体系铺展渗透性质测定 使用荧光剂Pyranine 和紫外灯采用荧光示踪法测定。将2μL质量分数为1%的荧光剂Pyranine 溶液点涂在苹果的叶片和果皮上，Pyranine 在紫外灯入射光365nm 的照射下可以显示绿色荧光。整个过程需要在黑暗的环境下拍摄，以保证荧光的颜色能够清晰准确地被捕捉到。在试验过程中，首先在自然生长的苹果的叶片和表皮上点涂荧光剂或加入助剂的荧光剂。避免雨水、露水对试验结果的影响，点涂12h 后摘下苹果，进行室内荧光激发，观察荧光行为。

1.2.4 施药方案 两个苹果品种的疏果试验处理方案见表1。

表1 “龙丰” “岳冠”苹果疏果试验处理Table 1 Experimental treatment of “Longfeng” and “Yueguan” Aoole fruits thinning

1.2.5 疏除效果测定 在喷施疏果剂前后，分别统计标记枝条上的花朵数和花序数；在果树生理落果后，统计并分别按公式(1)～(3)计算各处理标记枝条的花序坐果率、花朵坐果率和单双果率。

式中：RN：花序坐果率；RM：花朵坐果率；RS：单双果率。Na：喷施疏果剂后坐果花序数；Nb：喷施疏果剂前坐果花序数；Ma：喷施疏果剂后坐果数；Mb：喷施疏果剂前花朵数；Sa：喷施疏果剂后单双果花序数。

1.2.6 果实品质测定 苹果果实成熟后，在每处理的每棵树上、中、下层随机均匀采摘苹果，每处理2 个重复。“岳冠”采摘5个，每处理测定10 个样本；“龙丰”采摘10 个，每处理测定20 个样本。测定指标及方法如下：

单果重：使用电子天平(中国)测定。

纵径和横径：使用游标卡尺测定。分别测定果子的最大纵径与横径。

果实硬度：使用硬度计测定。将每个果子去掉果皮后，测定2 次，取其平均值。

果实可溶性固形物：使用数字折光计-糖度计测定。每果测定果实硬度后榨汁，果汁用于测定可溶性固形物含量，测定2 次，取其平均值。

1.2.7 数据分析 所有数据均利用SPSS 软件进行单因素显著性方差分析，用邓肯新复极差法在P<0.05 的检测水平上比较处理间的差异。

2 结果与分析

2.1 助剂体系理化性质及其在果皮表面的铺展渗透性质

2.1.1 静态表面张力 测定了AOT 和AOT+MO在不同浓度下的表面张力，并绘制了临界胶束浓度曲线(图1)。当助剂浓度相同时(图1A)，助剂AOT 比AOT+MO 更早到达拐点。AOT 的临界胶束浓度为0.1%，AOT+MO 的临界胶束浓度约为1%。质量分数为0.1%的临界胶束浓度对应的表面张力约为27mN/m。

图1 助剂的临界胶束浓度曲线Fig.1 Critical micelle concentration curve of adjuvants

当两种助剂的AOT 浓度相同时，临界胶束浓度曲线如图1B 所示。当浓度小于0.01%时，相同AOT 浓度下AOT+MO 的表面张力小于AOT；但当浓度大于0.01%时，则结果相反。试验处理中AOT 和 (AOT + MO) 的浓度分别为0.1% 和0.3%。试验浓度下，两个助剂的表面张力分别为28 mN/m 和32 mN/m，两种助剂都具有显著降低溶液表面张力的能力。

2.1.2 接触角 当液滴接触固体表面时，就形成了三相接触线。当液滴三相接触线停止运动时，液滴达到最佳润湿状态[25]。Wenzel 模型、Cassie-Baxter 模型、Wenzel 模型和Cassie-Baxter 过渡态模型，适合于模拟由微纳米结构的存在而产生的粗糙疏水固体表面的润湿性[26]。我们评估了在无助剂和添加助剂的情况下，不同液滴在疏水模式界面——石蜡表面上的接触状态，并观察了不同液滴的湿润状态(图2)。在石蜡平板上，水在石蜡上的润湿状态接近Cassie-Baxter 模型，接触角为112.16°，而在水中加入助剂后，液滴呈现Wenzel 和Cassie-Baxter 过渡状态模型，0.1%的AOT 液滴在石蜡表面的接触角为28.10°，0.3%的 (AOT + MO) 液滴在石蜡表面接触角为44.85°，实现从Cassie-Baxter 过渡到Wenzel 状态。在Wenzel 状态下，液滴与固体表面的摩擦增大，滚动角增大，易于沉积[27]。

图2 不同液滴在石蜡表面接触角Fig.2 Contact angle of different droplets on paraffin wax surface

2.1.3 动态表面张力 具有低动态表面张力的表面活性剂更有利于抑制液滴在超疏水表面的反弹[28]。因此测定了水溶液和助剂稀释液的动态表面张力随时间的变化。如图3 所示，水的动态表面张力为70～75 mN/m，而添加2 种助剂的水溶液的动态表面张力显著降低。

图3 不同浓度助剂水溶液的动态表面张力Fig.3 Dynamic surface tension of solutions with different concentrations of adjuvants

2.1.4 液滴在果皮界面的冲击行为 测定结果如图4 所示：与水在叶片表面不同的是，由于果皮表面比苹果叶片表面更具疏水性，水滴在果皮表面回缩后发生了破裂，最终以大小不同的圆形液滴状态在果皮表面沉积；而在水中添加助剂后，液滴仍可以较大的面积铺展在果皮表面。表明该助剂的添加能显著增加液滴在靶标界面的润湿、铺展性能，从而可减少液滴的飞溅弹跳行为，提高药液利用率。

图4 液滴在果皮表面的冲击行为Fig.4 Impact behavior of droplets on apple skins surface

2.1.5 液滴在叶片、果皮靶标的铺展、渗透行为

荧光剂溶液和荧光剂OD 液滴在叶片和果皮上面的铺展渗透性能测定结果如图5 和图6 所示。由图5 可以看出，当单独将Pyranine 溶液液滴点涂在苹果叶片或果皮上时，液滴只停留在点滴处，苹果果皮被削开后，在果肉处未见荧光，说明Pyranine液滴没有发生铺展、渗透行为。当点涂Pyranine +AOT 溶液时，液滴在叶片和果皮上面发生了较明显的铺展行为，液滴不仅停留在了点涂位置 (图中标注的红色圆圈)，而且在果肉上发现少量的、强度较弱的荧光，但荧光面积远不如果皮上的大，说明Pyranine + AOT 液滴只是在果皮表面发生了较大面积的铺展，并未完全渗透。而当点涂Pyranine +(AOT + MO) 溶液时，液滴不仅在果皮上发生了铺展，而且在果肉上也有较强的荧光，在连续削开果皮之后发现，在深层次的果肉里面仍有荧光的存在，说明添加 (AOT + MO) 助剂的Pyranine 液滴，不仅会发生铺展行为，还会发生渗透行为。这可能是因为油类助剂可溶解植物表皮的蜡质层，进而促进药液进入角质层并到达叶内组织，增强植物对药剂的吸收和传导过程[28]。

图5 不同液滴分别在苹果叶片和果皮上点涂12 h 后的铺展渗透状态Fig.5 The spreading and permeable state of droplets after 12 h of different spot coating on leaf and peel

图6 10% Pyranine 油悬浮剂液滴在叶片、果皮上点涂12 h 后的铺展渗透状态Fig.6 The spreading and permeable state of droplets(OD) after 12 h of 10% pyranine spot coating on leaf and peel

鉴于油类助剂不仅有促进叶片对药液的渗透和吸收的作用，还能促进药液在植物叶片上的铺展和附着，增强药液的抗雨水冲刷能力[24]，同时油类助剂能有效延缓药液在植物叶表面的结晶、蒸发和光降解行为[28]，因此我们制备了10% Pyranine OD，测定了添加不同助剂后对药液铺展、渗透性能的影响。结果如图6 所示。当将10% Pyranine OD 点涂在叶片和果皮上时，即使不添加助剂，液滴在叶片也有铺展，这可能是该制剂对叶片蜡质层的溶解后发生的行为，之后削开果皮后，在果肉中看到了荧光，表明10% Pyranine OD 发生了渗透行为。在10% Pyranine OD 中添加了两种助剂后发现，药液仍有铺展、渗透行为，且有更深层次的渗透，其中添加0.3%的 (AOT + MO) 助剂的液滴渗透性最强。

2.2 疏果剂体系对两个苹果品种的疏除效果

2.2.1 对“龙丰”苹果的疏除效果 测定结果(图7 A)显示：单独喷施低、中、高浓度的疏果剂6-BA和NAA 水剂时，苹果花序坐果率分别为83.40%、84.27%和83.26%，花朵坐果率分别为45.75%、68.06%和69.28%。可以看出，随着疏果剂浓度的增加，花序坐果率无差异，花朵坐果率呈增加趋势。在疏果剂150 mg/L 6-BA + 12.5 mg/L NAA 水剂中添加两种助剂后，疏除效果明显提高，其花序坐果率分别为48.62%、66.44%，与人工疏除结果相比差异明显；花朵坐果率分别为49.09%、59.80%，和人工疏除结果相比差异较小。

单独喷施低、中、高浓度的疏果剂，单双果率之间差异性明显，其中喷施低浓度疏果剂的单双果率与人工疏果无明显差异。喷施添加助剂的疏果剂后，其单双果率都有明显提高，但相比于添加0.3%的 (AOT + MO)，添加0.1% AOT 对两种疏果剂的疏除效果提高更加明显，与人工疏除效果接近。

喷施清水和两种助剂的对照试验结果显示，喷施0.1% AOT 的效果和喷施清水之间无差异，但喷施0.3% (AOT + MO)后疏除率明显增加，与清水对照结果之间有显著差异。由于“龙丰”苹果品种对油类剂型、助剂敏感，喷施0.3% (AOT +MO) 助剂后产生了一定程度的药害，出现脱果现象。

喷施疏果剂NAA 的疏除结果显示：当NAA的质量浓度分别为30、40 和50 mg/L 时，花序坐果率分别为93.59%、79.66%和56.86%，花朵坐果率分别为75.30%、58.08%和38.11%，即随着NAA 质量浓度的增加，疏除效果明显增加，其中喷施50 mg/L NAA 的疏除效果与人工疏除效果相近。在40 mg/L 的NAA 中分别添加0.1%的AOT和0.3%的 (AOT + MO)，与同浓度下未添加助剂的处理相比疏除效果增加，且两种助剂体系的增效作用无显著差异，疏除效果均与人工疏果无明显差异 (图7 B)。

喷施3 个质量浓度的疏果剂后，单双果率差异性明显，其中高浓度处理结果与人工疏果无明显差异。

2.2.2 对“岳冠”苹果的疏除效果 喷施NAA+6-BA 水剂处理的结果(图8A)显示：在低、中、高3 个浓度处理下，花序坐果率分别为59.82%、44.92%和33.91%，花朵坐果率分别为21.03%、15.21%和11.47%，3 个不同浓度处理之间花序坐果率和花朵坐果率差异明显，其中中、高浓度处理疏除效果与人工疏除无差异。中浓度的疏果剂添加两种助剂后，其疏除效果与未添加助剂无明显差异。

图8 化学疏果剂体系对“岳冠”苹果疏果的结果Fig.8 Effects of chemical fruit thinning agent system on "Yueguan" apple fruit thinning

3 个不同浓度疏果剂与添加两个助剂的疏果剂5 个处理之间，单双果率无明显差异，且与人工疏果无明显差异。喷施清水和两种助剂的3 个对照处理之间无差异，两种助剂的喷施对“岳冠”苹果无疏果作用。

在上述水剂疏果剂体系的基础上，为了探究水剂与油悬浮剂疏果剂之间的差异性，进行相同疏果剂浓度，剂型不同的疏果对比试验。

喷施NAA、6-BA 油悬浮剂的疏果结果显示：采用低、中、高3 个浓度疏果剂处理时，花序坐果率分别为64.96%、68.75%和56.58%，花朵坐果率分别为21.75%、25.10%和18.60%，即随浓度的增加，不同处理之间花序坐果率和花朵坐果率差异不明显，但3 个处理与人工疏果有显著差异。两种助剂的添加，使得疏果剂的疏果效果明显提高，与人工疏除无显著差异 (图8 B)。

2.3 果实品质

2.3.1 对“龙丰”苹果果实品质的影响 试验结果显示：与其他处理相比，喷施40mg/LNAA+0.1%AOT 的处理与人工处理的单果质量有显著差异；喷施0.1%AOT 处理的单果质量最小，其他处理之间的单果质量无显著差异。除0.1%AOT处理之外，其他处理之间的果实可溶性固形物含量差异较小。不同处理之间果实的硬度差异较小(图9)。

图9 化学疏果体系对“龙丰”苹果品质影响Fig.9 Effects of chemical thinning system on the quality of “Longfeng” apples

2.3.2 对“岳冠”苹果果实品质的影响 “岳冠”疏花试验结束后，为避免果树过度挂果而影响果树生长，故对喷施清水之外的其他处理进行了人工辅助定果处理。

试验结果显示，因清水对照组未进行人工辅助定果处理，其单果质量较其他处理有显著差异，表明适时适量的疏果能显著提高单果质量，保证果实的产量和品质。各处理之间果实的可溶性固形物、硬度之间差异性较小(图10)。

图10 化学疏果体系对“岳冠”苹果品质影响Fig.10 Effects of chemical thinning system on the quality of “Yueguan” apples

3 结论

本研究测定了桶混助剂多库酯钠 (AOT) 和油酸甲酯 (MO) 的静态表面张力、接触角、动态表面张力、液滴在靶标界面的冲击行为及其在靶标界面的铺展渗透行为。结果显示，桶混助剂通过自身能够降低液滴表面张力和接触角的性能，可显著降低液滴在靶标界面的飞溅弹跳行为，增加液滴在靶标界面的铺展渗透性，提高农药在喷施过程中的界面传递效率，增加农药利用率。

疏果剂6-BA + NAA 水剂对“龙丰”和“岳冠”苹果都有一定的疏除效果，但疏除效果差异较大。6-BA + NAA 水剂不同浓度处理之间对“龙丰”疏除效果差异明显，且桶混助剂AOT 和MO 的添加能够显著提高6-BA + NAA 水剂对“龙丰”的疏除效果。6-BA + NAA 水剂不同浓度处理之间对“岳冠”疏除效果差异不明显，添加AOT 和MO的处理与未添加的处理相比，对“岳冠”的疏除效果无差异。疏果剂的组合和用量在不同的苹果种类之间差别性较大，两种助剂的添加对疏果剂的增效作用在不同的品种上有不同的效果。添加不同的助剂对农药雾滴在靶标表面的沉积分布量有显著影响[29]，AOT 和MO 的添加，促进了疏果剂的润湿铺展、渗透性能，增加了疏果剂在靶标界面的沉积分布，进而提高疏果剂的疏果性能。

6-BA + NAA 油悬浮剂对 “岳冠”苹果有一定的疏除效果，不同浓度的处理之间对“岳冠”的疏除差异不显著，助剂的添加能显著提高6-BA +NAA 油悬浮剂对“岳冠”苹果的疏除效果，疏果剂水剂的疏除效果优于油悬浮剂。

化学疏果的田间试验结果表明，桶混助剂AOT和MO 的添加能够增加化学疏果剂NAA 和6-BA在靶标界面的铺展和渗透，提高了疏果剂在靶标界面的传递效率，进而提高了疏果剂的疏除效率。

本研究通过化学疏果剂添加桶混助剂的方式，在减少疏果剂用量的基础上达到与人工疏除相同的疏除效果，实现化学疏果剂的精准用药，找到了适合于“岳冠”、“龙丰”两个苹果品种的化学疏果体系，满足了黄安坨科技小院周边苹果园的实际生产需求。该思路也可用于化学疏花疏果剂在内的植物生长调节剂进行相关研究，以提高植物生长调节剂的利用率，扩大相关药剂的安全使用窗口。在后续的研究中，将进一步测定不同制剂、助剂和不同施药方式时，施药后不同时间时6-BA 和NAA 两种有效成分在果树不同部位的具体含量，以指导化学疏果剂的精细化使用。