合著者信息（從左到右）：

Rene Haensel, 贏創歐洲，中東和非洲地區農業技術總監&全球高級專家；

Marc McPherson, 贏創農藝師；

Sachin Vishwakarma, 贏創印度技術服務經理

在農業飛防應用中，如何保證田試效率且有效控制飄移是目前飛防噴施的主要痛點。鑒于此，贏創開發了兩種新型助劑，BREAK-THRU®MSO MAX 522和TEGO® XP 11134。這些新型助劑是基于聚醚-三硅氧烷與其他成分的複配。無人機用于農業應用越來越廣泛，已經成爲種植者應用殺蟲劑和其他藥劑的多功能工具。當前在東南亞，無人機已經開始廣泛用于應用于農業，但同時也面臨諸多挑戰，例如飄移和噴灑效率。

贏創開發的這兩種新型助劑將促進無人機技術在農業領域的應用。添加這些助劑將提高噴灑功效和農藥使用效率，減少農業投入對環境的影響。在最大限度地減少其對環境的影響的同時，確保種植者能夠繼續生産高質量的作物。

農業無人機是一種多功能工具，可用于：

地理圍欄

作物和生長監測

檢查作物健康狀況

作物噴霧

用于農作物噴灑的無人機有很多優點。它可以連接儲液罐和噴杆，方便運輸和噴灑化肥和植物保護産品。它們可用于噴灑生長階段後期的作物，而這些作物如果使用拖拉機噴灑會受到損害。此外，對于土地面積較小或需要點對點噴灑的種植者，使用無人機可以替代背負式噴霧器或手持式噴杆，從而減少農藥接觸。無人機的噴灑速度比拖拉機快5-7倍，可以減少勞動力和燃料成本（圖1）。其噴施過程更加精確和靈活，並且可以使用更少的燃料，這非常環保。然而，無人機也可能存在一些缺點，載荷能力較小，爲了使其有效地施加農業投入品，所使用的水量較低，因此農藥濃度比傳統的噴灑設備所使用的濃度更高。無人機的噴灑量1~40升/公頃不等，而地面噴灑的噴灑量爲200升/公頃到高達1000升/公頃。拖拉機噴施的高度爲0.3-1.0米，而無人機的噴施高度比拖拉機噴施高出二到四米。噴施高度的增加可能會增加飄移，並且由于噴施體積減少，那些脫離靶標的噴霧液滴濃度更高。

圖1：飛防應用背景

爲了克服無人機的獨特挑戰，需要設計合適的助劑來優化噴霧效果並減少飄移。目前市場上針對無人機的助劑一般桶混添加0.1%和1%。無人機專用助劑通過提高噴霧液的表面活性來提高噴霧效果，從而增加噴霧液滴在葉面上的附著、鋪展（潤濕）和持留能力。此外，良好的無人機助劑應具有保濕特性，以延緩液滴落在植物表面之前的幹燥速度（無人機的作業高度顯著高于拖拉機噴霧器），並延遲液滴植物表面的幹燥時間以增加滲透時間。此外，如果助劑可以減少飄移，對無人機來說是非常有益的。

圖2: 飛防助劑特性

高表面活性是飛防助劑的基本要求

圖3揭示了噴霧液滴成功著陸並停留在目標植物/作物表面的挑戰。一旦液滴離開噴嘴，就容易飄移，液滴越小，離靶標越遠。如果噴霧液的表面張力和液滴對疏水表面的界面張力不夠低，液滴將無法保持沉積，並會回彈和彈離。低表面張力可以使液滴在植物表面上更容易鋪展而不易回彈，進而不易彈離。因此，具有低表面張力的沉積液滴才有可能更好的粘附和保留在植物表面上。

圖3：噴霧液滴的傳輸。液滴的表面張力越低，回彈效果越弱，彈離的機會就越小。接觸角越小，徑流的機會越低，噴霧液滴的附著力和保持力越好

用于無人機噴灑的助劑需要具備高表面活性，這將迅速降低噴霧液的表面張力。助劑與疏水葉面發生相互作用，降低液滴與葉面之間的界面張力。噴霧液滴的低表面張力和低界面張力導致噴霧液滴的優異保留（圖4）。贏創公司的新型助劑具備無人機桶混助劑的最佳性能。這些助劑利用聚醚三硅氧烷的功能性與其他成分的混合物進行優化，適用于無人機。聚醚三硅氧烷成分提供了非常低的水表面張力（約21 mN/m），添加比例較低（0.05% v/v）。由于它們可以與疏水表面相互作用，在<8 mN/m的範圍內提供了極低的界面張力。典型的植物葉片表面張力爲30 mN/m，這意味著聚醚三硅氧烷可以降低噴霧液滴與界面的接觸角爲0°。此外，這些助劑可以實現噴霧液滴的超級鋪展，從而提高附著性、持留性和植物表面高覆蓋率。

圖4：液體的表面張力越低，液體/固體之間的界面張力越低，接觸角越低

贏創的這兩款飛防助劑均是混合物，可明顯降低藥液表面張力和提升植物表面覆蓋

聚醚-三硅氧烷可以實現噴霧液滴與界面的0°接觸角，並實現超級鋪展，從而增加葉面與液態水膜的覆蓋範圍。

圖5：0.05%v/v的聚醚-三硅氧烷水溶液足以提供超級鋪展效應

噴霧液滴與葉片的密切接觸提高了植物保護産品的生物效力，這只能通過聚醚三硅氧烷實現。然而，飄移是無人機應用中的一個重要影響因素，而聚醚三硅氧烷往往對飄移不起作用，或者只能稍微減少飄移。這就是爲什麽贏創公司選擇將聚醚三硅氧烷與其他具有防飄移效果的成分混合的原因。這些專爲無人機應用而設計的新型助劑是一種複雜的表面活性劑混合物，具有提高生物防控效果和減少飄移的能力。

BREAKTHRU® MSO MAX 522是一款聚醚-三硅氧烷與甲基化植物油（MSO）及其他功能助劑的複配産品，特別適用于內吸性活性成分。該産品在水中具備良好的乳液穩定性、抗飄移、極佳的附著力、持留和鋪展。MSO成分在葉子上形成堅實的保護層，將液滴對葉子的滲透率提高10倍。這種疊加的滲透性有助于活性成分快速滲透到葉子內部。此外，MSO是一種保濕劑（延緩幹燥時間），可以減少落在植物表面之前液滴體積的損失，並爲活性成分滲透葉片提供更多時間。

TEGO® XP 11134是一款聚醚-三硅氧烷與特殊短鏈聚醚的混合物，在桶混過程提供穩定的均勻分散、超級鋪展、附著力和持留、滲透和抗飄移性能。聚醚成分提供保濕特性，與MSO非常相似，在落在植物表面之前減少液滴體積的損失，並爲活性成分滲透葉片表面提供了更多時間。

噴霧飄移控制的基礎知識

液滴粒徑在105µm~210µm範圍內最容易飄移，一般可以通過添加某些特性的助劑減少這些液滴的比例。比較典型的聚合物，如瓜爾豆膠、聚丙烯酸鹽和聚乙烯醇被用來減少小液滴的數量。這些聚合物可以增加噴霧液體的粘度，並提高噴霧液滴之間的內聚力。然而，它們會大幅降低噴霧角度，這是因爲它們提高了液滴的拉伸粘度。此外，這些聚合物會增加所有液滴的粒徑，增加直徑超過700微米的噴霧液滴比例，從而增加了農藥反彈或流失的比例。這類助劑應用的最終結果是在減少飄移和農藥使用效率（在同一面積上使用更多的農藥）之間進行權衡。

贏創助劑在不減小噴霧角度的情況下可以有效地減少飄移

在無人機應用中，必須避免減小噴霧角度，保證覆蓋均勻性，並優化植物保護産品在有限用水量下較低的稀釋率。影響噴霧角度的助劑將導致覆蓋不足、生物效力降低，甚至在某些情況下引起作物藥害。贏創公司的無人機助劑可以形成不溶于噴霧液的液滴。這些不溶于噴霧液的液滴會移動到噴霧薄膜的空氣/水界面，並使其比水更早破裂。這種早期的破裂發生在薄膜更厚的時候，從而可以産生更大的噴霧液滴（圖6）。

圖6：噴霧薄膜層破裂的時間會影響液滴大小。左上角：純水情況，水的液體薄膜較晚破裂，形成小液滴，容易飄移。右上：贏創新型助劑可使液體薄膜較早/提前破裂，形成較大的液滴，不易飄移。

助劑導致液膜提前破裂的機制可以用熱力學原理來解釋（圖7）。抗飄移助劑的不溶性液滴需要比噴霧液體（σl）更低的表面能（σo）。當這種情況發生時，進入系數保持正值，液滴會遷移到表面。液滴要在表面上擴散，表面能（σo）必須低于噴霧液（σl），從而使擴散系數保持正值，並且液滴具有增加其表面積的能力。

圖7：某不溶性助劑的熱力學效應圖和用于描述這種行爲的方程

贏創的無人機助劑，BREAKTHRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134，具有恰當的水溶性平衡，可以減少飄移，因爲它們的溶解度低，但也並非完全不溶。它們符合熱力學的要求，可以促進噴霧薄膜層的早期破裂，以增加液滴大小，而不會增加粘度和減小噴霧角度。此外，這兩款産品在葉子表面都表現出優異的助劑性能，賦予噴霧液滴出色的附著力、持留性、鋪展和對活性成分的滲透。表1總結了兩種助劑的物理化學性質。

表1：助劑的物理化學性質

*BOPP 是聚丙烯雙向拉伸薄膜

使用贏創助劑進行無人機田試試驗

與ICAR-中央棉花研究所（印度那格浦爾）合作，在印度的實地試驗中評估了贏創新型助劑的性能，並采用商用無人機進行實驗（表2）。實驗爲隨機完全區組設計，每組有三個重複。在棉花種植後90天，當薊馬數量超過經濟阈值（5至10頭薊馬/葉）時，使用乙基多殺菌素懸浮劑進行一次噴霧。在應用之前，水敏卡被垂直放置在噴帶內的植物冠頂部、中間和底部，以評估冠層滲透率，噴霧帶外的位置用來評估飄移（圖8）。用藥後0、3、7、10和14天，從每個小區隨機選擇的10株棉花中計算了薊馬個數。對每株植物的頂部、中間和底部采集的葉子上的薊馬計數。在用藥後0天、10天和14天進行植物毒性評估。

表2：田試測試參數

圖8：印度實地試驗中每個地塊的圖表，無人機噴施贏創助劑與Spinetoram SC相結合，以控制薊馬。每個地塊爲40米x76米。水敏感噴霧卡（灰色盒子）也放置在植物冠頂部、中間和底部垂直的噴霧帶的植物上，以評估冠層的滲透、沉積和覆蓋率。此外，在每個地塊周圍還放置了對水敏感的噴霧卡，以評估飄移。噴灑時，風起源于東南部，角度爲137度，速度爲5.5公裏/小時。

在印度的無人機噴霧試驗中，BREAK-THRU MSO MAX® 522和TEGO® XP 11134在用藥三天後，提高了乙基多殺菌素懸浮劑的生物防治效果。BREAKTHRU®MSO MAX 522在處理7 天後，提高了對薊馬的防治效果, 而TEGO® XP 11134也顯著改善了防治效果。在處理10天時，兩個助劑都顯著提高了乙基多殺菌素懸浮劑對薊馬的防治。在施藥14 天後，大多數添加助劑的處理區域中沒有薊馬（圖9）。在本次試驗中，沒有觀察到任何植物毒性。

圖9：用藥3天、7天、10天和14天後，評估了每片棉花葉上薊馬的平均數量。使用BREAK-THRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134與Spinetoram SC混合噴霧（分別使用0.1％和0.4％體積比）可以提高藥劑對薊馬的防治效果。在所有評估節點，Spinetoram SC都顯著降低了薊馬數量。小寫字母表示不同處理之間的顯著性差異（α = 0.05）

來自噴霧帶外的水敏感噴霧卡的數據表明，飄移發生在順風下。單獨使用Spinetoram SC的飄移高達8米。添加BREAKTHRU®MSO MAX 522 0.1% v/v，飄移6m。BREAKTHRU® MSO MAX 522的0.4%v/v和TEGO® XP 11134的0.1%和0.4%添加的配方中，飄移4m。因此，BREAK-THRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134減少了無人機噴霧的飄移現象。

噴霧帶內水敏噴霧卡的數據表明，BREAKTHRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134在0.1%和0.4%的v/v添加時，改善了藥液的覆蓋率、沉積和樹冠滲透率（圖10、11和12）。

圖10：BREAK-THRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134 0.1%和0.4% v/v的添加時，改善了在棉冠頂部、中間和底部垂直放置的噴霧卡上的Spinetoram SC的滲透率。這表明，與單獨使用殺蟲劑相比，這兩種助劑都改善了通過樹冠發現的液滴數量，噴霧液滴偏離靶標移

動較少/或液滴對樹冠的滲透更深

圖11：BREAK-THRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134在0.1%和0.4%的添加量下，提高了棉冠頂部、中間和底部垂直放置的噴霧卡上的Spinetoram SC的覆蓋率百分比。這表明這兩種助劑都提高了殺蟲劑對樹冠的覆蓋率，比單獨使用殺蟲劑覆蓋更多的噴霧卡表面積。請注意，這可能是由于助劑減少了液滴的飄移，液滴在噴霧卡上更好的潤濕性和鋪展也增加了其在噴霧卡上的潤濕面積

圖12：沉積體積（µL/cm3）是根據噴霧卡上每個單位面積的液滴數量和液滴大小計算的。使用0.1％和0.4％體積比例的BREAK THRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134與Spinetoram SC混合噴霧可以提高沉積量。這表明，使用兩款助劑都增加了噴霧卡的液體數量，從而改善了殺蟲劑在冠層中的覆蓋範圍。請注意，這可能是由于助劑減少了飄移，著陸在噴霧卡上後的噴霧液滴的具備良好潤濕性和鋪展性所影響的

總結

贏創公司創新設計了兩種新型飛防助劑，BREAKTHRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134，並提供了這些助劑如何減少飄移、保持噴霧角度、保持潤濕（在著陸前減少液滴體積損失並增加植物表面的幹燥時間以增加滲透）、改善沉積、持留、粘附和滲透背後的科學原理。在印度田間測試中，BREAKTHRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134，在0.1%至0.4%v/v的添加量下，與低用水量的無人機一起使用時，可以更好的協同殺蟲劑控制棉花上的薊馬害蟲。贏創的兩種助劑的飛防應用相對用量都很低，推薦用量在0.1%至1%之間。在所有評級中，兩種助劑都沒有觀察到植物毒性。根據水敏感卡提供的數據，可以看到BREAKTHRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134在0.1%至0.4%v/v的添加量下，改善了藥液的樹冠滲透、沉積、覆蓋和減少飄移。研究結果表明，BREAKTHRU® MSO MAX 522和TEGO® XP 11134添加量較低，可以顯著提高藥效。此外，這些新型助劑可以減少彈跳和徑流造成的飄移和損失，可以提高飛防的工作效率，減少了環境汙染。