Ghid de adjuvanți agricoli: tipuri de pulverizare, utilizări și culturi

Adjuvanți agricoli: Știința formulării, performanța aplicării și date specifice culturii

Fiecare amestec de rezervor de pulverizare depinde de mai mult decât de ingredientul activ din interiorul acestuia. Comportamentul fizic al soluției de pulverizare - modul în care umezește suprafața frunzei, cum rezistă la evaporare, cum pătrunde într-o cuticulă ceară - este guvernat aproape în întregime de adjuvanți în agricultură. Pentru formulatorii și agronomii care lucrează la performanța amestecului în rezervor, înțelegerea chimiei adjuvanților nu este opțională; determină dacă un ingredient activ își atinge ținta biologică. Această secțiune examinează clasificarea adjuvanților, parametrii de performanță măsurabili, modelele de aplicare specifice culturii și considerentele de formulare care separă un amestec stabil în rezervor de unul care eșuează în câmp.

Înțelegerea adjuvanților în agricultură

Un adjuvant este orice substanță adăugată la o formulare de pulverizare care modifică performanța fizică, chimică sau biologică a acelei formulări fără a acționa ea însăși ca un pesticid. Adjuvanții de pulverizare agricoli funcționează prin modificarea tensiunii superficiale, distribuția dimensiunii picăturilor, rata de evaporare, penetrarea cuticulară și compatibilitatea cu amestecul în rezervor. Un singur ingredient activ poate prezenta o diferență de două ori sau mai mare în eficacitatea câmpului, în funcție de pachetul de adjuvant care îl însoțește, de duritatea apei la punctul de aplicare și de umiditatea ambientală în timpul ferestrei de pulverizare.

Mecanismul este în mare parte interfacial. Apa netratată are o tensiune superficială de aproape 72 mN/m, care este prea mare pentru a permite o răspândire uniformă pe majoritatea suprafețelor frunzelor culturilor, în special cele cu un strat gros de ceară epicuticulară, cum ar fi brassicas, sorgul sau multe culturi de fructe perene. Adjuvanții scad această tensiune superficială, uneori în intervalul 22-30 mN/m, permițând picăturii de pulverizare să se prăbușească dintr-o perlă aproape sferică într-o peliculă aplatizată care maximizează zona de contact cu suprafața frunzei. Această schimbare unică a geometriei este responsabilă pentru o mare parte din câștigul de eficacitate atribuit programelor agricole adjuvante în culturile în rânduri, livezi și producția de legume.

Adjuvanți activatori

Adjuvanții activatori influențează direct performanța biologică a amestecului din rezervor. Acest grup include agenți tensioactivi, penetranți și autocolante de împrăștiere a căror sarcină este de a crește cantitatea de ingredient activ care ajunge efectiv la locul țintă - în interiorul unei frunze, pe o cuticulă de insectă sau peste un perete de spori fungici. Agenții tensioactivi neionici, agenții tensioactivi organosiliconici, concentratele de ulei de cultură și uleiurile de semințe metilate se încadrează în această categorie. Deoarece modifică cât de mult ingredient activ este absorbit, adjuvanții activatori sunt grupul cel mai strâns legat de schimbările observabile în eficacitatea controlului și, de asemenea, grupul în care supra-aplicarea este cel mai probabil să provoace leziuni fitotoxice.

Adjuvanți cu scop special (utilității).

Adjuvanții cu scop special rezolvă o problemă fizică sau logistică în rezervorul de pulverizare, mai degrabă decât să stimuleze absorbția biologică. Aici aparțin agenții de reducere a derivării, antispumante, agenți de condiționare a apei, agenți de tamponare și acidifiante, agenți de compatibilitate și concentrate antispumă. Un balsam de apă, de exemplu, capturează ionii de calciu și magneziu în sursele de apă dură, astfel încât glifosatul sau alte substanțe active sensibile la ioni să nu fie dezactivate înainte de a ajunge la frunză. Acești adjuvanți utili modifică rareori curba de eficacitate intrinsecă a ingredientului activ, dar absența lor poate face ca un program bine conceput să eșueze complet din cauza antagonismului, precipitațiilor sau blocării duzei.

Categorii comune de adjuvanți și parametri tehnici

Selectarea unei categorii de adjuvant necesită compararea mai multor parametri măsurabili simultan: reducerea tensiunii superficiale, valoarea HLB, profilul de biodegradabilitate, tendința de spumare și compatibilitatea cu apa dura. Tabelul de mai jos enumeră intervalele reprezentative de parametri pentru categoriile cel mai frecvent specificate în formulările de pulverizare pentru agricultură.

Categoria adjuvantului	Tensiune de suprafață (mN/m)	Gama HLB	Toleranță la apă dură	Rata de utilizare tipică
Agent tensioactiv organosiliconic	20 – 22	10 – 12	Moderat	0,05 – 0,1% v/v
Alchilfenol etoxilat neionic	28 – 32	12 – 14	Moderat	0,1 – 0,25% v/v
Tristirilfenol etoxilat fosfat	26 – 30	13 – 16	Înalt	0,1 – 0,5% v/v
Ulei de semințe metilate (MSO)	28 – 34	N/A	Scăzut	1 – 2 pt/acru
Concentrat de ulei de cultură (COC)	30 – 35	N/A	Scăzut	1 – 2% v/v
Agent de condiționare a apei (tip AMS)	Nu se aplică	N/A	Înalt	8,5 – 17 lb/100 gal

Chimiile esterilor fosfat, inclusiv formulările de adjuvant agricol de fosfat etoxilat de tristirilfenol, ocupă o nișă distinctă în această comparație deoarece gruparea fosfat oferă caracter anionic pe partea superioară a scheletului etoxilat neionic. Acest caracter dublu îmbunătățește toleranța la electroliți și stabilitatea apei dure în comparație cu etoxilații de alchilfenol standard, motiv pentru care derivații de esteri fosfați sunt frecvent specificați pentru regiunile cu duritate mare a apei sau pentru amestecurile din rezervor care conțin deja mai multe ingrediente active ionice.

Reducerea tensiunii superficiale după tipul de adjuvant

Graficul de mai jos a măsurat tensiunea superficială a unei soluții apoase 0,1% pentru șase categorii de adjuvanți. Valorile mai mici indică o capacitate mai mare de a aplatiza picăturile de pulverizare pe suprafața frunzei cerate, ceea ce, în termeni practic, se traduce printr-o acoperire mai uniformă pe unitate de volum de soluție de pulverizare aplicată.

Tensiunea superficială (mN/m) a unei soluții de adjuvant apos 0,1% v/v, măsurată la 20°C.

Ce culturi folosesc adjuvanți agricoli

Cererea de adjuvant nu este uniformă între tipurile de culturi. Morfologia frunzelor, densitatea copacului, timpul de pulverizare și chimia ingredientelor active aplicate în mod obișnuit determină care este clasa de adjuvant specificată. Următoarea defalcare acoperă principalele grupuri de culturi în care programele agricole adjuvante sunt o practică standard.

Culturi pe rânduri de câmp

Porumbul, soia, grâul și bumbacul reprezintă cea mai mare categorie de volum pentru utilizarea adjuvantului. Aplicațiile de erbicide post-emergente pe soia și porumb necesită frecvent agenți tensioactivi neionici sau uleiuri de semințe metilate pentru a pătrunde în straturile cuticulei frunzelor, în timp ce programele pe bază de glifosat pentru bumbac și porumb depind în mare măsură de adjuvanții de condiționare a apei pentru a compensa irigarea dificilă la nivel regional și sursele de apă din fântână.

Culturi de livadă și viță de vie

Coapele de mere, citrice și struguri prezintă structuri dense, suprapuse, care îngreunează pătrunderea spray-ului. Agenții tensioactivi organosiliconici și adjuvanții esteri fosfat sunt utilizați în mod obișnuit în programele fungicide pe aceste culturi, deoarece răspândirea superioară reduce numărul de zone de frunze netratate în care agenții patogeni fungici se pot stabili.

Producția de legume

Culturile de roșii, castraveți, ardei și brassica combină o cuticulă ceară cu un baldachin cu creștere rapidă, necesitând aplicații repetate pe tot parcursul sezonului. Selectarea adjuvantului din acest grup acordă prioritate riscului de fitotoxicitate scăzut alături de performanța de răspândire, deoarece culturile de legume sunt mai sensibile la arderea frunzelor din chimiile penetrante agresive decât culturile pe rând.

Sere și Cultură Protejată

Producția în mediu controlat pune o primă pe uniformitatea pulverizării, deoarece fluxul de aer și tiparele de derivă diferă de condițiile în câmp deschis. Sunt preferați adjuvanții cu tendință scăzută de spumare și performanță stabilă pe o bandă îngustă de temperatură, deoarece operatorii de sere aplică de obicei volume mai mici de lot la o frecvență mai mare.

Fosfat etoxilat de tristirilfenol: Profil tehnic

Adjuvantul agricol de fosfat etoxilat de tristirilfenol este un derivat de ester fosfat construit pe un schelet de etoxilat de tristirilfenol. Structura tristirilfenolului oferă o grupare hidrofobă mare, voluminoasă, în timp ce lungimea lanțului etoxilat poate fi ajustată în timpul sintezei pentru a schimba valoarea HLB într-un interval potrivit pentru aplicații de emulsionare, dispersie sau umectare. Grupul ester fosfat terminal adaugă caracter anionic, care este sursa performanței sale deosebit de puternice în amestecurile de rezervoare cu apă dura și cu conținut ridicat de electroliți în comparație cu etoxilații neionici standard.

În lucrările practice de formulare, această chimie este cel mai adesea selectată din trei motive: rezistența sa la interferența cu calciu și magneziu în sursele de apă dură, compatibilitatea cu o gamă largă de coformulanți anionici și neionici și performanța sa stabilă de emulsionare pe o fereastră largă de pH. Aceste proprietăți îl fac o alegere frecventă în formulările de concentrat emulsionabil (EC) și suspensie concentrată (SC) în care stabilitatea amestecului în rezervor timp de câteva ore de utilizare pe teren este o cerință de formulare mai degrabă decât o comoditate.

Parametru	Valoare tipică
Aspectul	Lichid vâscos galben deschis până la chihlimbar
Valoarea HLB	13 – 16 (reglabil după gradul de etoxilare)
Caracter ionic	Hibrid anionic/neionic (ester fosfat)
Solubilitate în apă	Complet solubil, autoemulsionant
Fereastra de stabilitate a pH-ului	4,0 – 9,0
Toleranță la apă dură	Înalt (stable up to 1000 ppm CaCO3 equivalent)
Rata de utilizare recomandată	0,1 – 0,5% v/v of finished tank mix

Retenția picăturilor și răspunsul la acoperirea frunzelor

Dincolo doar de tensiunea superficială, măsura practică care contează pe teren este volumul de pulverizare reținut pe unitatea de suprafață a frunzei - cât de mult din soluția aplicată rămâne de fapt pe frunză, în loc să curgă sau să sară. Această valoare crește brusc pe măsură ce concentrația de adjuvant crește de la zero până la un prag, după care adjuvantul suplimentar produce doar câștiguri marginale și, în unele chimie, începe să crească din nou scurgerea din cauza subțierii excesive a filmului de pulverizare.

Retenția relativă de frunze a soluției de pulverizare pe măsură ce crește concentrația de adjuvant, indexată față de o valoare maximă de retenție observată.

Această curbă de răspuns este baza pentru intervalele de recomandări standard publicate pe majoritatea etichetelor de produse adjuvante. Concentrațiile sub 0,05% arată de obicei doar o îmbunătățire marginală față de apa netratată, în timp ce cele mai abrupte câștiguri apar între 0,05% și 0,2%. Dincolo de aproximativ 0,3–0,5%, majoritatea chimicalelor surfactanților ating un platou de performanță, ceea ce înseamnă că produsul suplimentar adaugă costuri fără un randament proporțional al eficacității - o considerație care contează direct pentru planificarea costurilor amestecului în rezervoare în programele de suprafețe mari.

Cele mai frecvent utilizate tipuri de adjuvanți în practica de teren

În producția globală a culturilor în rânduri și a culturilor speciale, agenții tensioactivi neionici rămân singura categorie de adjuvanți cu cea mai mare aplicare, în mare parte pentru că oferă o compatibilitate largă între chimiile erbicidelor, fungicidelor și insecticidelor, fără interacțiunile ionice care pot destabiliza anumite formulări. În cadrul acestui grup, etoxilații de alchilfenol și derivații de ester fosfat, cum ar fi fosfatul de etoxilat de tristirilfenol, au o utilizare deosebit de mare în regiunile în care duritatea apei este un factor limitator pentru performanța pulverizării.

Concentratele de ulei de cultură și uleiurile de semințe metilate urmează îndeaproape în ceea ce privește volumul total, în special în aplicațiile de erbicide pentru iarbă post-emergentă pe porumb și soia, unde acțiunea lor penetrantă pe bază de ulei este potrivită în mod special pentru a depăși ceara cuticulară groasă găsită pe speciile de buruieni de iarbă. Agenții tensioactivi organosiliconici, deși sunt utilizați într-un volum total mai mic, domină în segmentele de culturi de specialitate de mare valoare, cum ar fi pomii și viticultura, unde tensiunea lor superficială excepțional de scăzută justifică un cost pe unitate mai mare.

Efecte secundare potențiale și factori de risc

Utilizarea adjuvantului nu este lipsită de riscuri, iar efectele secundare se împart în general în trei categorii: fitotoxicitate, instabilitatea formulării și interacțiunea neintenționată a mediului.

Fitotoxicitate și leziuni ale frunzelor

Adjuvanții foarte penetranți, cum ar fi agenții tensioactivi organosiliconici și concentratele de ulei de cultură, pot îndepărta straturile de ceară de protecție atunci când sunt aplicați la concentrație excesivă sau în condiții de temperatură ridicată și umiditate scăzută. Simptomele includ pete frunzelor, necroză marginală și, în cazuri severe, defoliere. Riscul crește substanțial atunci când aplicațiile tratate cu adjuvant se fac peste 29–30°C sau când umiditatea relativă scade sub 40% în momentul pulverizării.

Instabilitatea amestecului rezervorului

Combinațiile incompatibile de adjuvant și ingrediente active pot cauza precipitații, separarea fazelor sau spumare excesivă în interiorul rezervorului de pulverizare. Acest lucru este deosebit de comun atunci când se amestecă mai multe substanțe active ionice fără un agent adecvat de condiționare a apei sau de compatibilitate și poate duce la înfundarea duzelor, rate de aplicare inegale și eficacitate redusă în câmp chiar și atunci când fiecare produs individual funcționează corect pe cont propriu.

Mișcare în afara țintei și scurgere

Adjuvanții care reduc dimensiunea picăturilor pentru a îmbunătăți acoperirea pot crește simultan proporția de picături fine susceptibile la deriva de pulverizare. În schimb, unii adjuvanți cresc reținerea picăturilor suficient de mult încât soluția în exces să se acumuleze și să picure de pe suprafața frunzei, crescând volumul de ingredient activ care ajunge la sol, mai degrabă decât ținta foliară intenționată.

Formulare și parametrii de control al calității

Pentru un formulator care specifică materii prime adjuvante, consistența între loturile de producție este la fel de importantă ca și chimia de bază în sine. Variația gradului de etoxilare, conținutul de fosfat liber sau nivelurile de reactanți reziduali pot modifica valoarea HLB și performanța apei dure în moduri care sunt dificil de detectat până când amestecul finit din rezervor este testat pe teren. Controlul calității în etapa de producție pentru adjuvanții de esteri fosfatați și etoxilați urmăresc de obicei următorii parametri.

Parametru QC	Metoda	Interval țintă
Valoarea acidității	Titrare	Specificații specifice lotului
Conținut de umiditate	titrare Karl Fischer	≤ 1,0%
Oxid de etilenă liber	Analiza GC	≤ 5 ppm
Punctul de nor	Metoda vizuală/termică	În funcție de specificație
Tensiune superficială (soluție 0,1%)	Tensiometrie cu inel sau placă	În funcție de specificație
Culoare (scara Gardner)	Comparație vizuală	≤ 3 – 5 in functie de nota

Flexibilitatea formulării este un alt aspect practic. Gradul de etoxilare poate fi ajustat în timpul sintezei pentru a deplasa un ester fosfat tristirilfenol către un HLB mai mare pentru aplicații dispersabile în apă sau către un HLB mai scăzut pentru sistemele de emulsie continuă cu ulei. Concentrația poate fi, de asemenea, ajustată pentru a se potrivi cu platformele de formulare de concentrat emulsionabil, suspensie concentrată sau granule dispersabile în apă, permițând aceleiași substanțe chimice de bază să servească mai multe tipuri de produse din aval fără a necesita o materie primă complet nouă.

Selectarea unui adjuvant pentru condiții specifice de aplicare

Selectarea adjuvantului ar trebui să țină cont de chimia sursei de apă, structura acoperișului culturii țintă, momentul aplicării în raport cu temperatură și umiditate și caracterul ionic al oricărei alte componente deja prezente în amestecul din rezervor. Considerațiile de mai jos rezumă punctele de decizie practice cele mai relevante pentru selecția la nivel de câmp.

Duritatea apei

Sursele de apă cu duritate peste 300 ppm necesită, în general, un ester fosfat sau un adjuvant de condiționare a apei pentru a preveni legarea ionilor de calciu și magneziu de ingredientele active ionice înainte ca aceștia să ajungă la suprafața frunzei.

Densitatea baldachinului

Copertinele dense, suprapuse, cum ar fi culturile de livezi și viță de vie, beneficiază de substanțe chimice cu tensiune superficială mai scăzută, cum ar fi agenții tensioactivi organosiliconici, care îmbunătățesc penetrarea în zonele interioare ale copacului la care acoperirea standard a duzei nu poate ajunge direct.

Temperatura la aplicare

Adjuvanții cu penetrare mare prezintă un risc crescut de fitotoxicitate peste 29°C. Rate de concentrație mai scăzute sau o schimbare către un surfactant neionic mai blând este, în general, recomandată atunci când aplicarea trebuie să aibă loc în timpul maxim de căldură în timpul zilei.

Complexitatea amestecului în rezervor

Amestecuri care combină trei sau mai multe ingrediente active prezintă un risc mai mare de interacțiune ionică. Un agent de compatibilitate sau un adjuvant ester fosfat cu toleranță ionică largă reduce probabilitatea de precipitare sau antagonism între produsele co-aplicate.

Etapa de creștere

Frunzișul mai tânăr, cu straturi de cuticule mai subțiri, este mai sensibil la chimiile penetrante agresive. Concentrația adjuvantului este de obicei redusă în timpul stadiilor vegetative incipiente și crește doar pe măsură ce grosimea cuticulei se dezvoltă mai târziu în sezon.

Tipul de formulare al ingredientului activ

Formulările de concentrat în suspensie și granule dispersabile în apă conțin adesea deja pachete interne de surfactant, ceea ce înseamnă că ar trebui adăugat un adjuvant suplimentar în mod conservator pentru a evita suprasurfactarea și problemele care rezultă din spuma sau separarea fazelor.