Sprievodca poľnohospodárskych adjuvantov: Typy postrekov, použitie a plodiny

Poľnohospodárske pomocné látky: veda o formulácii, výkonnosť aplikácie a údaje špecifické pre plodiny

Každá zmes sprejovej nádrže závisí od viac než len od aktívnej zložky v nej. Fyzikálne správanie postrekového roztoku – ako zmáča povrch listov, ako odoláva vyparovaniu, ako preniká voskovou kutikulou – je takmer výlučne riadené adjuvans v poľnohospodárstve. Pre formulátorov a agronómov pracujúcich na výkone tank-mix nie je pochopenie adjuvantnej chémie voliteľné; určuje, či účinná látka vôbec dosiahne svoj biologický cieľ. Táto časť skúma klasifikáciu adjuvans, merateľné výkonnostné parametre, aplikačné vzory špecifické pre plodiny a úvahy o zložení, ktoré oddeľuje stabilnú zmes v nádrži od zmesi, ktorá zlyhá na poli.

Pochopenie adjuvantov v poľnohospodárstve

Adjuvans je akákoľvek látka pridávaná do sprejovej formulácie, ktorá modifikuje fyzikálne, chemické alebo biologické vlastnosti tejto formulácie bez toho, aby sama pôsobila ako pesticíd. Poľnohospodárske sprejové adjuvanty fungujú tak, že menia povrchové napätie, distribúciu veľkosti kvapiek, rýchlosť odparovania, kutikulárnu penetráciu a kompatibilitu s tank-mix. Jedna aktívna zložka môže vykazovať dvojnásobný alebo väčší rozdiel v účinnosti v teréne v závislosti len od toho, ktoré balenie adjuvans ju sprevádza, tvrdosti vody v mieste aplikácie a okolitej vlhkosti počas okienka striekania.

Mechanizmus je z veľkej časti medzifázový. Neupravená voda nesie povrchové napätie takmer 72 mN/m, čo je príliš vysoké na to, aby umožnilo rovnomerné rozptýlenie po väčšine povrchov listov plodín, najmä tých, ktoré majú silnú epikutikulárnu voskovú vrstvu, ako je hluchavka, cirok alebo mnoho viacročných ovocných plodín. Adjuvanty znižujú toto povrchové napätie, niekedy až do rozsahu 22–30 mN/m, čo umožňuje, aby sa kvapôčka spreja zrútila z takmer guľovej guľôčky do splošteného filmu, ktorý maximalizuje kontaktnú plochu s povrchom listu. Táto jediná zmena geometrie je zodpovedná za veľký podiel na zvýšení účinnosti pripisovanej programom pomocného poľnohospodárstva v radových plodinách, sadoch a produkcii zeleniny.

Aktivátorové adjuvans

Aktivátorové adjuvanty priamo ovplyvňujú biologickú výkonnosť tankmixu. Táto skupina zahŕňa povrchovo aktívne látky, penetranty a roztieracie nálepky, ktorých úlohou je zvýšiť množstvo aktívnej zložky, ktorá skutočne dosiahne cieľové miesto – vo vnútri listu, na kutikule hmyzu alebo cez stenu spór huby. Do tejto kategórie patria neiónové povrchovo aktívne látky, organokremičité povrchovo aktívne látky, koncentráty rastlinných olejov a metylované semenné oleje. Pretože menia, koľko aktívnej zložky sa absorbuje, aktivátorové adjuvanty sú skupinou, ktorá je najviac spojená s pozorovateľnými zmenami v účinnosti kontroly a tiež skupinou, kde nadmerná aplikácia s najväčšou pravdepodobnosťou spôsobí fytotoxické poškodenie.

Špeciálne (úžitkové) adjuvanty

Špeciálne adjuvanty riešia skôr fyzický alebo logistický problém v postrekovacej nádrži, než by podporovali biologický príjem. Patria sem činidlá na zníženie úletu, odpeňovače, upravovače vody, pufrovacie a okysľujúce činidlá, činidlá na znášanlivosť a protipenové koncentráty. Kondicionér vody napríklad izoluje ióny vápnika a horčíka v zdrojoch tvrdej vody, takže glyfosát alebo iné aktívne látky citlivé na ióny nie sú deaktivované skôr, ako sa dostanú na list. Tieto užitočné adjuvansy len zriedka menia krivku vnútornej účinnosti aktívnej zložky, ale ich absencia môže spôsobiť, že dobre navrhnutý program úplne zlyhá v dôsledku antagonizmu, precipitácie alebo zablokovania trysky.

Bežné kategórie adjuvans a technické parametre

Výber kategórie adjuvans vyžaduje porovnanie niekoľkých merateľných parametrov naraz: zníženie povrchového napätia, hodnota HLB, profil biologickej odbúrateľnosti, tendencia k peneniu a kompatibilita s tvrdou vodou. V tabuľke nižšie sú uvedené reprezentatívne rozsahy parametrov pre kategórie najčastejšie špecifikované v poľnohospodárskych postrekových prípravkoch.

Kategória adjuvans	Povrchové napätie (mN/m)	Rozsah HLB	Tolerancia tvrdej vody	Typická miera používania
Organokremičitá povrchovo aktívna látka	20 – 22	10 – 12	Mierne	0,05 – 0,1 % v/v
Neiónový alkylfenol etoxylát	28 – 32	12 – 14	Mierne	0,1 – 0,25 % v/v
Tristyrylfenol etoxylát fosfát	26 – 30	13 – 16	Vysoká	0,1 – 0,5 % v/v
Metylovaný olej zo semien (MSO)	28 – 34	N/A	Nízka	1 – 2 body/aker
Koncentrát rastlinného oleja (COC)	30 – 35	N/A	Nízka	1 až 2 % v/v
Prostriedok na úpravu vody (typ AMS)	Neuplatňuje sa	N/A	Vysoká	8,5 – 17 lb/100 gal

Chemické zloženie fosfátových esterov, vrátane tristyrylfenoletoxylátfosfátových poľnohospodárskych adjuvantných formulácií, zaberá v tomto porovnaní odlišné miesto, pretože fosfátová skupina poskytuje aniónový charakter na vrchole neiónového etoxylátového hlavného reťazca. Tento dvojitý charakter zlepšuje toleranciu elektrolytov a stabilitu voči tvrdej vode v porovnaní so štandardnými alkylfenoletoxylátmi, a preto sú deriváty fosfátových esterov často špecifikované pre oblasti s vysokou tvrdosťou vody alebo pre tankové zmesi, ktoré už obsahujú viacero iónovo aktívnych zložiek.

Zníženie povrchového napätia podľa typu adjuvans

Tabuľka nižšie zobrazuje namerané povrchové napätie 0,1 % vodného roztoku pre šesť kategórií adjuvans. Nižšie hodnoty naznačujú väčšiu schopnosť sploštiť kvapôčky postreku na voskovom povrchu listov, čo v praxi znamená rovnomernejšie pokrytie na jednotku objemu aplikovaného postrekového roztoku.

Povrchové napätie (mN/m) 0,1 % v/v vodného roztoku adjuvans, merané pri 20 °C.

Aké plodiny používajú poľnohospodárske pomocné látky

Dopyt po adjuvans nie je jednotný medzi typmi plodín. Morfológia listov, hustota baldachýnu, načasovanie postreku a chémia typicky aplikovaných aktívnych zložiek, to všetko určuje, ktorá trieda adjuvans je špecifikovaná. Nasledujúce rozdelenie zahŕňa hlavné skupiny plodín, kde sú programy adjuvantného poľnohospodárstva štandardnou praxou.

Poľné riadkové plodiny

Kukurica, sója, pšenica a bavlna predstavujú najväčšiu objemovú kategóriu pre použitie adjuvans. Postemergentné aplikácie herbicídov na sóju a kukuricu často vyžadujú neiónové povrchovo aktívne látky alebo metylované oleje zo semien, aby prenikli vrstvami kutikuly listov, zatiaľ čo programy na báze glyfosátu na bavlne a kukurici do veľkej miery závisia od pomocných látok upravujúcich vodu, aby sa vyrovnalo regionálne tvrdé zavlažovanie a zdroje vody zo studní.

Sadové a viničové plodiny

Jablkové, citrusové a hroznové koruny majú husté, prekrývajúce sa štruktúry listov, ktoré sťažujú prienik postreku. Organosilikónové povrchovo aktívne látky a fosfátové esterové adjuvans sa bežne používajú vo fungicídnych programoch na týchto plodinách, pretože vynikajúce šírenie znižuje počet neošetrených listových zón, kde sa môžu usadzovať hubové patogény.

Výroba zeleniny

Plodiny paradajok, uhoriek, papriky a kapusty kombinujú voskovú kutikulu s rýchlo rastúcim baldachýnom, čo si vyžaduje opakované aplikácie počas sezóny. Výber adjuvans v tejto skupine často uprednostňuje nízke riziko fytotoxicity popri účinnosti šírenia, pretože zeleninové plodiny sú citlivejšie na spálenie listov v dôsledku agresívnych penetračných chemikálií ako poľné riadkové plodiny.

Skleník a chránená kultúra

Výroba v riadenom prostredí kladie dôraz na rovnomernosť postreku, pretože prúdenie vzduchu a prúdenie vzduchu sa líši od podmienok na otvorenom poli. Výhodné sú adjuvanty s nízkou tendenciou k peneniu a stabilným výkonom v úzkom teplotnom pásme, pretože prevádzkovatelia skleníkov zvyčajne aplikujú menšie objemy dávok pri vyššej frekvencii.

Tristyrylfenol Ethoxylate Phosphate: Technický profil

Tristyrylfenol etoxylát fosfátové poľnohospodárske adjuvans je fosfátový esterový derivát postavený na tristyrylfenol etoxylátovom hlavnom reťazci. Štruktúra tristyrylfenolu poskytuje veľkú, objemnú hydrofóbnu skupinu, zatiaľ čo dĺžku etoxylátového reťazca je možné upraviť počas syntézy tak, aby sa hodnota HLB posunula v rozsahu vhodnom pre emulgačné, disperzné alebo zmáčacie aplikácie. Skupina koncových fosfátových esterov dodáva aniónový charakter, čo je zdrojom jej pozoruhodne silného výkonu v tvrdej vode a tankových zmesiach s vysokým obsahom elektrolytov v porovnaní so štandardnými neiónovými etoxylátmi.

Pri praktickej práci s prípravkami sa táto chémia najčastejšie vyberá z troch dôvodov: jej odolnosť voči interferencii vápnika a horčíka v zdrojoch tvrdej vody, jej kompatibilita so širokým spektrom aniónových a neiónových koformulantov a jej stabilná emulgačná účinnosť v širokom rozsahu pH. Vďaka týmto vlastnostiam je častou voľbou vo formuláciách emulgovateľných koncentrátov (EC) a suspenzných koncentrátov (SC), kde stabilita zmesi v nádrži počas niekoľkých hodín používania v teréne je skôr požiadavkou formulácie než pohodlím.

Parameter	Typická hodnota
Vzhľad	Svetložltá až jantárová viskózna kvapalina
hodnota HLB	13 – 16 (nastaviteľné podľa stupňa etoxylácie)
Iónový charakter	Aniónový / neiónový hybrid (fosfátový ester)
Rozpustnosť vo vode	Plne rozpustný, samoemulgujúci
okno stability pH	4,0 – 9,0
Tolerancia tvrdej vody	Vysoká (stable up to 1000 ppm CaCO3 equivalent)
Odporúčaná miera používania	0,1 – 0,5 % v/v of finished tank mix

Reakcia zadržania kvapiek a pokrytia lístia

Okrem samotného povrchového napätia je praktickým meradlom, na ktorom záleží na poli, zadržaný objem postreku na jednotku plochy listu – koľko aplikovaného roztoku skutočne zostane na liste, a nie stekať alebo odskakovať. Táto hodnota prudko stúpa, keď sa koncentrácia adjuvans zvyšuje od nuly až po prahovú hodnotu, po ktorej ďalšie adjuvans vytvára len okrajové zisky a v niektorých chemických postupoch začína opäť zvyšovať odtok v dôsledku nadmerného riedenia sprejového filmu.

Relatívna retencia postrekového roztoku v listoch so zvyšujúcou sa koncentráciou adjuvans, indexovaná voči maximálnej pozorovanej hodnote retencie.

Táto krivka odozvy je základom pre štandardné rozsahy odporúčaní publikované na väčšine štítkov adjuvantných produktov. Koncentrácie pod 0,05 % zvyčajne vykazujú len okrajové zlepšenie v porovnaní s neupravenou vodou, zatiaľ čo najstrmšie prírastky sa vyskytujú medzi 0,05 % a 0,2 %. Viac ako približne 0,3 – 0,5 % dosahuje väčšina chemických látok povrchovo aktívnych látok výkonnostnú plató, čo znamená, že dodatočný produkt zvyšuje náklady bez úmernej návratnosti účinnosti – čo je faktor, ktorý je priamo dôležitý pri plánovaní nákladov na zmiešanie nádrží pri programoch s veľkou plochou.

Najčastejšie používané typy adjuvans v terénnej praxi

Naprieč globálnou produkciou riadkových plodín a špeciálnych plodín zostávajú neiónové povrchovo aktívne látky jedinou najrozšírenejšou kategóriou adjuvans, najmä preto, že ponúkajú širokú kompatibilitu v rámci herbicídnej, fungicídnej a insekticídnej chémie bez iónových interakcií, ktoré môžu destabilizovať určité formulácie. V rámci tejto skupiny majú alkylfenoletoxyláty a deriváty fosfátových esterov, ako je tristyrylfenoletoxylátfosfát, obzvlášť vysoké využitie v oblastiach, kde je tvrdosť vody limitujúcim faktorom pre účinnosť striekania.

Koncentráty rastlinných olejov a metylované semenné oleje nasledujú v celkovom objeme tesne pozadu, najmä pri postemergentných aplikáciách trávových herbicídov na kukuricu a sóju, kde je ich penetračný účinok na báze oleja špecificky vhodný na prekonanie hustého kutikulárneho vosku, ktorý sa nachádza na trávových burinách. Organokremičité povrchovo aktívne látky, hoci sa používajú v menšom celkovom objeme, dominujú v segmentoch vysokohodnotných špeciálnych plodín, ako sú ovocné stromy a vinohradníctvo, kde ich mimoriadne nízke povrchové napätie odôvodňuje vyššie jednotkové náklady.

Možné vedľajšie účinky a rizikové faktory

Použitie adjuvans nie je bez rizika a vedľajšie účinky vo všeobecnosti spadajú do troch kategórií: fytotoxicita, nestabilita formulácie a neúmyselná environmentálna interakcia.

Fytotoxicita a poškodenie listov

Vysoko penetračné adjuvans, ako sú organokremičité povrchovo aktívne látky a koncentráty rastlinného oleja, môžu pri aplikácii v nadmernej koncentrácii alebo pri vysokej teplote a nízkej vlhkosti odstrániť vrstvy ochranného vosku. Symptómy zahŕňajú škvrnitosť listov, okrajovú nekrózu a v závažných prípadoch defoliáciu. Riziko sa podstatne zvyšuje, keď sa aplikácie ošetrené adjuvantom uskutočňujú pri teplotách vyšších ako 29–30 °C alebo keď relatívna vlhkosť klesne pod 40 % v čase striekania.

Nestabilita tank-mix

Nekompatibilné kombinácie adjuvans a účinných látok môžu spôsobiť zrážanie, separáciu fáz alebo nadmerné penenie vo vnútri rozprašovacej nádrže. Toto je obzvlášť bežné pri miešaní viacerých iónových aktívnych látok bez vhodného činidla na úpravu vody alebo kompatibility a môže to viesť k upchatiu trysky, nerovnomerným aplikačným dávkam a zníženej účinnosti v teréne, aj keď každý jednotlivý produkt funguje správne sám o sebe.

Pohyb mimo cieľ a odtok

Adjuvanty, ktoré znižujú veľkosť kvapiek na zlepšenie pokrytia, môžu súčasne zvýšiť podiel jemných kvapiek náchylných na unášanie postreku. Naopak, niektoré adjuvansy zvyšujú zadržiavanie kvapiek natoľko, že sa nadbytočný roztok hromadí a kvapká z povrchu listov, čím sa zvyšuje objem účinnej látky, ktorá sa dostane do pôdy, a nie do zamýšľaného cieľového listu.

Formulácia a parametre kontroly kvality

Pre formulátora, ktorý špecifikuje adjuvantné suroviny, je konzistencia medzi výrobnými šaržami rovnako dôležitá ako samotná základná chémia. Zmeny v stupni etoxylácie, obsahu voľného fosforečnanu alebo zvyškových reaktantov môžu posunúť hodnotu HLB a výkon tvrdej vody spôsobmi, ktoré je ťažké zistiť, kým sa hotová zmes v nádrži netestuje v teréne. Kontrola kvality v štádiu výroby pre fosfátové estery a etoxylátové adjuvans typicky sleduje nasledujúce parametre.

QC parameter	Metóda	Cieľový rozsah
Číslo kyslosti	Titrácia	Špecifikácia špecifická pre šaržu
Obsah vlhkosti	Karl Fischer titrácia	≤ 1,0 %
Voľný etylénoxid	GC analýza	≤ 5 ppm
Bod oblačnosti	Vizuálna/tepelná metóda	Závisí od špecifikácie
Povrchové napätie (0,1% roztok)	Prstencová alebo platňová tenzometria	Závisí od špecifikácie
Farba (Gardnerova stupnica)	Vizuálne porovnanie	≤ 3 – 5 v závislosti od triedy

Flexibilita formulácie je ďalšou praktickou úvahou. Stupeň etoxylácie môže byť nastavený počas syntézy, aby sa posunul tristyrylfenolfosfátový ester smerom k vyššej HLB pre aplikácie dispergovateľné vo vode alebo smerom k nižšej HLB pre olejovo-kontinuálne emulzné systémy. Koncentrácia môže byť podobne upravená tak, aby vyhovovala platformám emulgovateľného koncentrátu, suspenzného koncentrátu alebo vo vode dispergovateľných granúl, čo umožňuje, aby rovnaká základná chémia slúžila viacerým typom produktov bez potreby úplne novej suroviny.

Výber adjuvans pre špecifické aplikačné podmienky

Výber adjuvans by mal brať do úvahy chémiu vodného zdroja, štruktúru vrchlíka cieľovej plodiny, načasovanie aplikácie vzhľadom na teplotu a vlhkosť a iónový charakter každej ďalšej zložky, ktorá je už prítomná v zmesi v nádrži. Nasledujúce úvahy zhŕňajú praktické body rozhodovania, ktoré sú najdôležitejšie pre výber na úrovni poľa.

Tvrdosť vody

Vodné zdroje s tvrdosťou nad 300 ppm vo všeobecnosti vyžadujú fosfátový ester alebo adjuvans na úpravu vody, aby sa zabránilo naviazaniu iónov vápnika a horčíka na iónové aktívne zložky predtým, ako sa dostanú na povrch listu.

Hustota vrchlíka

Husté, prekrývajúce sa prístrešky, ako sú ovocné sady a vinohrady, ťažia z chemických látok s nižším povrchovým napätím, ako sú organokremičité povrchovo aktívne látky, ktoré zlepšujú prenikanie do vnútorných zón prístrešku, ktoré štandardné pokrytie trysiek nemôže priamo dosiahnuť.

Teplota pri aplikácii

Adjuvanty s vysokou penetráciou nesú zvýšené riziko fytotoxicity nad 29 °C. Vo všeobecnosti sa odporúča nižšie rýchlosti koncentrácie alebo posun smerom k miernejšej neiónovej povrchovo aktívnej látke, keď sa aplikácia musí uskutočniť počas najvyšších denných horúčav.

Zložitosť tank-mix

Zmesi kombinujúce tri alebo viac aktívnych zložiek nesú vyššie riziko iónovej interakcie. Kompatibilné činidlo alebo adjuvans esteru kyseliny fosforečnej so širokou iónovou toleranciou znižuje pravdepodobnosť precipitácie alebo antagonizmu medzi súčasne aplikovanými produktmi.

Fáza rastu

Mladšie listy s tenšími vrstvami kutikuly sú citlivejšie na agresívne penetračné chemikálie. Koncentrácia adjuvans je zvyčajne znížená počas skorých vegetatívnych štádií a zvyšuje sa len vtedy, keď sa hrúbka kutikuly vyvíja neskôr v sezóne.

Typ formulácie aktívnej zložky

Suspenzné koncentráty a formulácie granúl dispergovateľných vo vode často už obsahujú vnútorné balenia povrchovo aktívnej látky, čo znamená, že ďalšie adjuvans by sa malo pridávať konzervatívne, aby sa predišlo nadmernej povrchovej úprave a následným problémom so separáciou peny alebo fáz.