近期，我院绿色农药研发应用及果树病虫害综合防控团队禾丽菲博士和高越研究员在中科院一区TOP期刊《Pest Management Science》上发表题为“Mechanism and Strategy of Self-assembly of Quaternary Ammonium Surfactant Molecules to Regulate Pesticide Droplet Impact and Wetting of Hydrophobic Surfaces”的研究论文。

在我国农药减施增效的战略背景下，化学农药高效精准对靶沉积机制与通用技术研究是重点发展方向之一。农药液滴与叶片表面之间的相互作用影响农药药液的润湿和沉积行为。农药喷雾在疏水植物叶片表面的润湿和沉积面临重大挑战，雾滴不易在疏水的叶片表面沉积严重制约了农药高效利用。如何调控农药在靶标作物叶片上的润湿和沉积全过程，有效缓解农药液滴的弹跳行为，是实现农药高效利用的关键节点。

图1.不同季铵盐表面活性剂调控农药液滴在疏水叶片表面上的弹跳动力学

本研究通过分析疏水叶片上农药液滴的弹跳动力学及其变化趋势，并研究不同结构的阳离子季铵盐表面活性剂对农药液滴与叶片之间相互作用的影响。发现不同季铵盐表面活性剂的关键结构官能团对农药液滴在叶片表面上的弹跳动力学有方向性的改变（图1）。这与季铵盐表面活性剂中存在与双N头基团分子结构相对应的双链结构密切相关。含有双N头结构的季铵盐表面活性剂使农药液滴在疏水表面上具有较强的润湿性和粘附性。季铵盐表面活性剂分子通过在三相接触线附近形成半胶束结构，驱动农药液滴在叶片上湿润并扩散，同时提高了农药液滴在叶片表面上的粘附性能。研究结果揭示了季铵盐表面活性剂关键官能团的结构如何调控农药液滴在叶片表面的界面粘附，并解释了它们相互作用的微观机制（图2），为提高疏水植物叶片表面施药过程中农药的有效利用提供可行方案。

图2.季铵盐表面活性剂对农药液滴与叶片之间相互作用的影响

山西农业大学为唯一通讯单位，植物保护学院禾丽菲博士为第一作者，植物保护学院高越研究员为通讯作者。山西农业大学植物保护学院刘中芳研究员、范仁俊研究员、张鹏九副研究员和杨静副研究员参与指导了该项研究工作。本研究得到了国家自然科学基金和山西省基础研究计划青年基金项目的资助。（禾丽菲/供稿）