2.3蘋(píng)果葉片Rm與表面張力的關(guān)系

根據(jù)臨界膠束理論，當(dāng)表面活性劑質(zhì)量濃度高于cmc時(shí)，溶液性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，這種變化不僅與溶液的表面張力有關(guān)，還與表面活性劑的結(jié)構(gòu)、種類(lèi)等有關(guān)。本研究重點(diǎn)關(guān)注液滴表面張力與Rm之間的關(guān)系，所以對(duì)未達(dá)到cmc濃度時(shí)不同濃度溶液的表面張力(包括表面活性劑的質(zhì)量濃度為0時(shí)，即純水)所對(duì)應(yīng)的Rm進(jìn)行最小二乘法線性擬合，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2不同葉傾角下表面張力與Rm擬合曲線的R2

由表2結(jié)果可知，蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)前期近、遠(yuǎn)軸面和生長(zhǎng)后期近軸面，不同葉傾角下表面張力與Rm值擬合曲線的R2均高于0.80。而蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)后期遠(yuǎn)軸面除30°時(shí)R2高于0.7外，其他葉傾角下均低于0.6，且隨著葉傾角增大，R2不斷減小，這表明蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)后期遠(yuǎn)軸面的表面張力與Rm值之間的線性關(guān)系較差。

圖7為不同葉傾角下Rm值與表面張力的擬合曲線。從中可以看出，蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)前期近軸面Rm值在不同表面張力下擬合曲線的斜率均小于遠(yuǎn)軸面(30°除外)，這表明蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)前期遠(yuǎn)軸面Rm值受表面張力的影響較近軸面大。同一生長(zhǎng)期不同葉傾角的Rm值在不同表面張力下擬合曲線的斜率隨葉傾角的增大而減小，這表明隨著葉傾角的增大，近、遠(yuǎn)軸面的Rm值受表面張力的影響逐漸減小。蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)后期近、遠(yuǎn)軸面Rm在不同表面張力下擬合曲線的斜率變化規(guī)律與生長(zhǎng)前期相似，且蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)前期近、遠(yuǎn)軸面Rm在不同表面張力下擬合曲線的斜率大于生長(zhǎng)后期，這表明蘋(píng)果葉片生長(zhǎng)后期近、遠(yuǎn)軸面Rm值受表面張力的影響較生長(zhǎng)前期小。

圖7不同生長(zhǎng)時(shí)期近、遠(yuǎn)軸面Rm在不同表面張力下的擬合曲線

2.4基于Rm值的蘋(píng)果樹(shù)藥液施用量估算

基于2.3節(jié)中表面張力與Rm值之間的關(guān)系，選取4種常用農(nóng)藥制劑(50%吡蚜酮可濕性粉劑、70%吡蟲(chóng)啉水溶性顆粒劑、1.8%阿維菌素乳油和25%噻蟲(chóng)嗪懸浮劑)，測(cè)定其最大表面張力，結(jié)合果樹(shù)常用冠層參數(shù)(平均葉傾角、葉面積指數(shù)等)對(duì)果樹(shù)施藥用量進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)估，從而為大容量果樹(shù)精準(zhǔn)用藥提供理論基礎(chǔ)。

葉面積指數(shù)是總?cè)~面積/冠層地面積的比值，故可通過(guò)冠層地面投影面積與葉面積指數(shù)估算總?cè)~面積，再通過(guò)測(cè)量平均葉傾角，并根據(jù)不同表面張力藥液與蘋(píng)果葉片Rm之間的關(guān)系，估算出不同表面張力藥液在蘋(píng)果樹(shù)上的最大施藥量。

以試驗(yàn)蘋(píng)果園的果樹(shù)為例，隨機(jī)選取6棵果樹(shù)進(jìn)行估算。測(cè)得蘋(píng)果葉片近軸面平均葉傾角為41.73°，故選擇近軸面30°葉傾角時(shí)表面張力與Rm的變化曲線。當(dāng)近軸面葉傾角為41.73°時(shí)，遠(yuǎn)軸面葉傾角為138.27°，大于試驗(yàn)所測(cè)的90°葉傾角。由上述研究發(fā)現(xiàn)，葉傾角越大，葉片Rm越小，故選擇90°為遠(yuǎn)軸面葉傾角。此外，測(cè)得每棵果樹(shù)冠層地面投影面積的平均值為15.14 m2，冠層指數(shù)平均值為2.1。因此，果樹(shù)$T=dfrac{{left({{Y_1}+{Y_2}}right)times Ltimes S}}{{1;000}}$，其中T為最大藥液施用量(L)，Y1為近軸面30°葉傾角時(shí)的Rm(g/m2)，Y2為遠(yuǎn)軸面90°葉傾角時(shí)的Rm，L為葉面積指數(shù)，S為冠層地面投影面積(m2)。

需要指出的是，在蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)后期施藥藥液最大用量估算中，由于遠(yuǎn)軸面90°葉傾角時(shí)藥液表面張力與Rm之間線性關(guān)系較差，且藥液表面張力對(duì)Rm的影響非常小(見(jiàn)2.3節(jié)圖7(d))，故選取遠(yuǎn)軸面90°葉傾角時(shí)的Rm均值。

圖8為估算出的蘋(píng)果樹(shù)葉片分別在生長(zhǎng)前期和后期施藥的最大藥液量與藥液表面張力的關(guān)系。從中可以看出，在試驗(yàn)果園中，在蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)前期施藥的最大施用量受藥液表面張力的影響大于在生長(zhǎng)后期施藥。

圖8藥液最大施用量與藥液表面張力的關(guān)系

表3為4種常用農(nóng)藥制劑在推薦使用倍數(shù)下對(duì)蘋(píng)果樹(shù)的最大施藥量。從表中可以看出，在蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)前期施藥的最大用量遠(yuǎn)高于在生長(zhǎng)后期施藥。考慮到目前果園中使用的大容量噴霧器械多為手持柱塞泵式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)，霧滴粒徑均一性較差，加之人為因素可能導(dǎo)致的藥液無(wú)法均勻覆蓋全樹(shù)，再結(jié)合張鵬九等在關(guān)于不同藥械防治蘋(píng)果園桃小食心蟲(chóng)影響的研究中每株樹(shù)推薦使用藥液量為3.5 L，得出在果樹(shù)前期推薦藥液的表面張力應(yīng)在35 mN/m以下，后期應(yīng)在60 mN/m以上，便于實(shí)際操作。

表3四種常用農(nóng)藥制劑在蘋(píng)果樹(shù)上施藥的最大用量

以上研究證明，當(dāng)藥液濃度未達(dá)到cmc時(shí)，藥液的表面張力與果樹(shù)葉片Rm成正相關(guān)，基于此建立一元線性回歸方程，并結(jié)合果樹(shù)平均葉傾角、葉面積指數(shù)、冠層地面投影面積等常用冠層參數(shù)，可以估算出果樹(shù)上施藥的最大用量。