راهنمای کمکی های کشاورزی: انواع اسپری، موارد استفاده و محصولات

کمک های کشاورزی: علم فرمولاسیون، عملکرد کاربرد و داده های خاص محصول

هر مخلوط مخزن اسپری به بیشتر از ماده فعال داخل آن بستگی دارد. رفتار فیزیکی محلول اسپری - چگونه سطح برگ را خیس می کند، چگونه در برابر تبخیر مقاومت می کند، چگونه به یک کوتیکول مومی نفوذ می کند - تقریباً به طور کامل توسط مواد کمکی در کشاورزی کنترل می شود. برای فرمول‌سازان و زراعت‌دانانی که روی عملکرد مخلوط تانک کار می‌کنند، درک شیمی کمکی اختیاری نیست. تعیین می کند که آیا یک ماده فعال اصلاً به هدف بیولوژیکی خود می رسد یا خیر. این بخش به بررسی طبقه بندی کمکی، پارامترهای عملکرد قابل اندازه گیری، الگوهای کاربرد خاص محصول، و ملاحظات فرمولاسیونی می پردازد که یک مخلوط مخزن پایدار را از مخزن شکست خورده در مزرعه جدا می کند.

آشنایی با مواد کمکی در کشاورزی

ادجوانت هر ماده ای است که به فرمول اسپری اضافه می شود که عملکرد فیزیکی، شیمیایی یا بیولوژیکی آن فرمول را تغییر می دهد بدون اینکه خودش به عنوان یک آفت کش عمل کند. ادجوانت های اسپری کشاورزی با تغییر کشش سطحی، توزیع اندازه قطرات، سرعت تبخیر، نفوذ کوتیکول و سازگاری با مخزن کار می کنند. یک ماده فعال منفرد می تواند تفاوت دو برابری یا بیشتر را در کارایی مزرعه ای نشان دهد که صرفاً بسته به بسته بندی کمکی همراه با آن، سختی آب در نقطه کاربرد و رطوبت محیط در طول پنجره اسپری است.

مکانیسم تا حد زیادی سطحی است. آب تصفیه نشده دارای کشش سطحی نزدیک به 72 میلی نیوتن بر متر است، که بسیار زیاد است و امکان پخش یکنواخت در اکثر سطوح برگ گیاه، به ویژه آنهایی که دارای یک لایه موم ضخیم epicuticular مانند brassicas، سورگوم یا بسیاری از محصولات میوه چند ساله هستند، می باشد. کمک‌کننده‌ها این کشش سطحی را کاهش می‌دهند، گاهی اوقات تا محدوده 22 تا 30 mN/m، و به قطره اسپری اجازه می‌دهند تا از یک مهره تقریباً کروی به یک لایه مسطح فرو بریزد که سطح تماس با سطح برگ را به حداکثر می‌رساند. این تغییر منفرد در هندسه مسئول سهم بزرگی از افزایش کارایی است که به برنامه‌های کشاورزی کمکی در محصولات ردیفی، باغ‌ها و تولید سبزیجات نسبت داده می‌شود.

کمک های فعال کننده

ادجوانت های فعال کننده به طور مستقیم بر عملکرد بیولوژیکی مخلوط مخزن تأثیر می گذارد. این گروه شامل سورفکتانت‌ها، مواد نافذ و چسب‌های پخش‌کننده است که وظیفه آنها افزایش مقدار ماده فعالی است که در واقع به محل مورد نظر می‌رسد - داخل برگ، روی کوتیکول حشره، یا روی دیواره اسپور قارچ. سورفکتانت های غیر یونی، سورفکتانت های ارگانوسیلیکن، کنسانتره روغن گیاهی و روغن های متیله دانه همه در این دسته قرار می گیرند. از آنجایی که میزان جذب ماده فعال را تغییر می‌دهند، ادجوانت‌های فعال‌کننده گروهی هستند که بیشترین ارتباط را با تغییرات قابل مشاهده در اثربخشی کنترل دارند و همچنین گروهی هستند که مصرف بیش از حد آن احتمالاً باعث آسیب فیتوتوکسیک می‌شود.

کمکی های ویژه (مفید).

ادجوانت های ویژه به جای افزایش جذب بیولوژیکی، یک مشکل فیزیکی یا لجستیکی را در مخزن اسپری حل می کنند. عوامل کاهنده رانش، کف زدا، تهویه کننده آب، عوامل بافر و اسیدی کننده، عوامل سازگاری و کنسانتره های ضد کف در اینجا قرار دارند. به عنوان مثال، یک نرم کننده آب، یون های کلسیم و منیزیم را در منابع آب سخت جدا می کند تا گلایفوسیت یا سایر مواد فعال حساس به یون قبل از رسیدن به برگ غیرفعال نشوند. این ادجوانت های مفید به ندرت منحنی اثربخشی ذاتی ماده فعال را تغییر می دهند، اما عدم وجود آنها می تواند باعث شود که یک برنامه خوب طراحی شده به طور کامل به دلیل تضاد، بارش یا انسداد نازل شکست بخورد.

دسته های کمکی مشترک و پارامترهای فنی

انتخاب یک دسته کمکی مستلزم مقایسه چندین پارامتر قابل اندازه گیری به طور همزمان است: کاهش کشش سطحی، مقدار HLB، مشخصات زیست تخریب پذیری، تمایل کف کردن، و سازگاری با آب سخت. جدول زیر محدوده پارامترهای نماینده را برای دسته‌هایی که اغلب در فرمول‌های اسپری کشاورزی مشخص می‌شوند فهرست می‌کند.

دسته کمکی	کشش سطحی (mN/m)	محدوده HLB	تحمل آب سخت	نرخ استفاده معمولی
سورفکتانت ارگانوسیلیکن	20-22	10-12	متوسط	0.05 - 0.1٪ v/v
الکیل فنل اتوکسیلات غیر یونی	28 - 32	12-14	متوسط	0.1 - 0.25٪ v/v
تری استیریل فنل اتوکسیلات فسفات	26-30	13-16	بالا	0.1 - 0.5٪ v/v
روغن دانه متیله (MSO)	28-34	N/A	کم	1-2 pt/acre
کنسانتره روغن گیاهی (COC)	30-35	N/A	کم	1 - 2٪ v/v
عامل تهویه آب (نوع AMS)	قابل اجرا نیست	N/A	بالا	8.5 - 17 پوند / 100 گرم

ترکیبات شیمیایی استر فسفات، از جمله فرمول‌های کمکی کشاورزی فسفات تری استیریل فنل اتوکسیلات، جایگاه مشخصی را در این مقایسه اشغال می‌کنند زیرا گروه فسفات ویژگی آنیونی را در بالای ستون فقرات اتوکسیلات غیریونی ارائه می‌کند. این ویژگی دوگانه تحمل الکترولیت و پایداری آب سخت را نسبت به اتوکسیلات‌های آلکیل فنل استاندارد بهبود می‌بخشد، به همین دلیل است که مشتقات استر فسفات اغلب برای مناطقی با سختی آب بالا یا مخلوط‌های مخزنی که قبلاً حاوی چندین ماده فعال یونی هستند، مشخص می‌شوند.

کاهش کشش سطحی توسط نوع کمکی

نمودار زیر کشش سطحی یک محلول آبی 0.1٪ را برای شش دسته کمکی اندازه گیری می کند. مقادیر کمتر نشان‌دهنده ظرفیت بیشتر برای صاف کردن قطرات اسپری در سطح برگ مومی است که در شرایط میدانی عملی به پوشش یکنواخت‌تر در واحد حجم محلول اسپری اعمال شده ترجمه می‌شود.

کشش سطحی (mN/m) یک محلول کمکی آبی 0.1 درصد حجمی بر حجم، در دمای 20 درجه سانتی گراد اندازه گیری شد.

چه محصولاتی از مواد کمکی کشاورزی استفاده می کند

تقاضای کمکی در بین انواع محصولات یکنواخت نیست. مورفولوژی برگ، تراکم تاج پوشش، زمان پاشش و شیمی مواد فعال که معمولاً اعمال می‌شود، همگی تعیین می‌کنند که کدام کلاس کمکی مشخص شده است. تفکیک زیر گروه های عمده محصولات زراعی را پوشش می دهد که در آنها برنامه های کشاورزی کمکی روش استاندارد است.

محصولات ردیف مزرعه

ذرت، سویا، گندم و پنبه بزرگترین دسته حجمی برای استفاده کمکی هستند. کاربردهای علف کش پس از رویش در سویا و ذرت اغلب به سورفکتانت های غیر یونی یا روغن های متیله دانه برای نفوذ به لایه های کوتیکول برگ نیاز دارند، در حالی که برنامه های مبتنی بر گلایفوسیت روی پنبه و ذرت به شدت به مواد کمکی تهویه آب برای جبران آبیاری سخت منطقه ای و منابع آب چاه بستگی دارد.

محصولات باغی و انگور

سایبان های سیب، مرکبات و انگور دارای ساختارهای متراکم و همپوشانی برگی هستند که نفوذ اسپری را دشوار می کند. سورفکتانت‌های ارگانوسیلیکن و کمک‌کننده‌های استر فسفات معمولاً در برنامه‌های قارچ‌کشی در این محصولات استفاده می‌شوند، زیرا پخش بهتر تعداد مناطق برگ تیمار نشده را که در آن پاتوژن‌های قارچی می‌توانند ایجاد کنند، کاهش می‌دهد.

تولید سبزیجات

محصولات گوجه فرنگی، خیار، فلفل و براسیکا یک کوتیکول مومی شکل را با یک سایبان با رشد سریع ترکیب می کنند که نیاز به کاربردهای مکرر در طول فصل دارد. انتخاب ادجوانت در این گروه اغلب خطر سمیت گیاهی پایین را در کنار عملکرد پخش در اولویت قرار می دهد، زیرا محصولات سبزیجات نسبت به محصولات ردیفی مزرعه به سوختگی برگ ناشی از مواد شیمیایی نافذ تهاجمی حساس تر هستند.

گلخانه و فرهنگ حفاظت شده

تولید در محیط کنترل شده به یکنواختی اسپری اهمیت می دهد، زیرا الگوهای جریان هوا و رانش با شرایط میدان باز متفاوت است. ادجوانت‌هایی با تمایل کم کف کردن و عملکرد پایدار در یک باند دمایی باریک ترجیح داده می‌شوند، زیرا اپراتورهای گلخانه معمولاً حجم‌های دسته‌ای کوچک‌تر را در فرکانس بالاتر اعمال می‌کنند.

تری استیریل فنول اتوکسیلات فسفات: مشخصات فنی

ادجوانت کشاورزی تری استیریل فنول اتوکسیلات فسفات یک مشتق استر فسفات است که بر روی ستون فقرات تری استیریل فنل اتوکسیلات ساخته شده است. ساختار تری استیریل فنل یک گروه آبگریز بزرگ و حجیم را فراهم می کند، در حالی که طول زنجیره اتوکسیلات را می توان در طول سنتز تنظیم کرد تا مقدار HLB را در یک محدوده مناسب برای کاربردهای امولسیون، پراکندگی یا مرطوب کردن تغییر دهد. گروه استر فسفات پایانی ویژگی آنیونی را اضافه می کند، که منشأ عملکرد بسیار قوی آن در مخلوط های آب سخت و مخزن با الکترولیت بالا در مقایسه با اتوکسیلات های غیر یونی استاندارد است.

در فرمول‌بندی عملی، این شیمی اغلب به سه دلیل انتخاب می‌شود: مقاومت آن در برابر تداخل کلسیم و منیزیم در منابع آب سخت، سازگاری آن با طیف گسترده‌ای از فرمول‌کننده‌های آنیونی و غیریونی، و عملکرد امولسیون‌سازی پایدار آن در یک پنجره pH وسیع. این ویژگی‌ها آن را به انتخابی مکرر در فرمول‌های کنسانتره امولسیون‌پذیر (EC) و کنسانتره سوسپانسیون (SC) تبدیل می‌کند که در آن پایداری مخلوط مخزن طی چندین ساعت استفاده در میدان، یک نیاز فرمول‌بندی است تا یک راحتی.

پارامتر	ارزش معمولی
ظاهر	مایع چسبناک زرد روشن تا کهربایی
مقدار HLB	13-16 (adjustable by ethoxylation degree)
شخصیت یونی	هیبرید آنیونی / غیر یونی (استر فسفات)
حلالیت در آب	کاملا محلول، خود امولسیون کننده
پنجره ثبات pH	4.0 - 9.0
تحمل آب سخت	بالا (stable up to 1000 ppm CaCO3 equivalent)
میزان استفاده توصیه شده	0.1 - 0.5٪ v/v of finished tank mix

احتباس قطرات و پاسخ پوشش برگ

فراتر از کشش سطحی به تنهایی، معیار عملی که در مزرعه اهمیت دارد، حفظ حجم اسپری در واحد سطح برگ است – اینکه چه مقدار از محلول اعمال شده در واقع روی برگ باقی می‌ماند تا اینکه از بین برود یا برود. این مقدار با افزایش غلظت ادجوانت از صفر تا یک آستانه، به شدت افزایش می‌یابد، پس از آن ادجوانت اضافی تنها دستاوردهای حاشیه‌ای ایجاد می‌کند و در برخی از شیمی‌ها، به دلیل نازک شدن بیش از حد لایه اسپری، دوباره شروع به افزایش رواناب می‌کند.

احتباس نسبی برگ محلول اسپری با افزایش غلظت ادجوانت، در برابر حداکثر مقدار نگهداری مشاهده شده نمایه می شود.

این منحنی پاسخ مبنایی برای محدوده توصیه های استاندارد منتشر شده در اکثر برچسب های محصول کمکی است. غلظت های زیر 0.05٪ معمولاً فقط بهبود جزئی را نسبت به آب تصفیه نشده نشان می دهد، در حالی که شدیدترین افزایش ها بین 0.05٪ و 0.2٪ رخ می دهد. فراتر از تقریباً 0.3 تا 0.5 درصد، اکثر مواد شیمیایی سورفکتانت به یک سطح عملکردی می رسند، به این معنی که محصول اضافی بدون بازده کارایی متناسب، هزینه را اضافه می کند - ملاحظاتی که مستقیماً برای برنامه ریزی هزینه مخلوط مخزن در برنامه های زمین های بزرگ اهمیت دارد.

رایج ترین انواع کمکی مورد استفاده در تمرین میدانی

در سرتاسر تولید جهانی محصولات ردیفی و محصولات تخصصی، سورفکتانت‌های غیریونی تنها دسته کمکی هستند که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، عمدتاً به این دلیل که سازگاری گسترده‌ای را در علف‌کش‌ها، قارچ‌کش‌ها و حشره‌کش‌ها بدون فعل و انفعالات یونی که می‌توانند فرمول‌های خاصی را بی‌ثبات کنند، ارائه می‌کنند. در این گروه، اتوکسیلات های آلکیل فنل و مشتقات استر فسفات مانند تری استیریل فنل اتوکسیلات فسفات به ویژه در مناطقی که سختی آب یک عامل محدود کننده برای عملکرد اسپری است، کاربرد بالایی دارند.

کنسانتره روغن نباتی و روغن‌های دانه متیله شده از نظر حجم کل، به‌ویژه در کاربردهای علف‌کش علف‌کش پس از رویش در ذرت و سویا، که در آن عملکرد نافذ مبتنی بر روغن آن‌ها به طور خاص برای غلبه بر موم ضخیم کوتیکولی موجود در گونه‌های علف‌های هرز علف‌ها مناسب است، از نظر حجم کلی دنبال می‌شوند. سورفکتانت‌های ارگانوسیلیکن، در حالی که در حجم کل کمتری استفاده می‌شوند، در بخش‌های محصولات ویژه با ارزش مانند میوه‌های درختی و انگورسازی غالب هستند، جایی که کشش سطحی فوق‌العاده پایین آن‌ها هزینه بالاتر در واحد را توجیه می‌کند.

عوارض جانبی بالقوه و عوامل خطر

استفاده از ادجوانت بدون خطر نیست و عوارض جانبی به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند: سمیت گیاهی، بی ثباتی فرمولاسیون و تعامل ناخواسته محیطی.

سمیت گیاهی و آسیب به برگ

مواد کمکی با نفوذ بالا مانند سورفکتانت‌های ارگانوسیلیکن و کنسانتره‌های روغن گیاهی می‌توانند لایه‌های موم محافظ را در صورت استفاده در غلظت بیش از حد یا در شرایط دمای بالا و رطوبت کم، از بین ببرند. علائم عبارتند از لک شدن برگ، نکروز حاشیه ای و در موارد شدید، برگ زدایی. هنگامی که کاربردهای تحت درمان با کمک کمکی در دمای بالای 29 تا 30 درجه سانتیگراد انجام می شود یا هنگامی که رطوبت نسبی در زمان سمپاشی به زیر 40 درصد می رسد، خطر به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

ناپایداری مخزن مخلوط

ترکیبات کمکی و مواد فعال ناسازگار می تواند باعث رسوب، جداسازی فاز یا کف بیش از حد داخل مخزن اسپری شود. این امر به ویژه در هنگام مخلوط کردن چندین ماده فعال یونی بدون تهویه آب مناسب یا عامل سازگاری رایج است و می‌تواند منجر به گرفتگی نازل، نرخ کاربرد نابرابر و کاهش کارایی میدانی شود، حتی زمانی که هر محصول به تنهایی به درستی عمل کند.

حرکت خارج از هدف و رواناب

کمکی هایی که اندازه قطرات را برای بهبود پوشش کاهش می دهند، می توانند به طور همزمان نسبت قطرات ریز حساس به رانش اسپری را افزایش دهند. برعکس، برخی از کمک‌ها به اندازه‌ای حفظ قطرات را افزایش می‌دهند که محلول اضافی تجمع می‌کند و از سطح برگ می‌چکد، و حجم ماده فعال را که به خاک می‌رسد به جای هدف برگی افزایش می‌دهد.

فرمولاسیون و پارامترهای کنترل کیفیت

برای فرمولاتوری که مواد خام کمکی را مشخص می کند، سازگاری بین دسته های تولیدی به اندازه خود شیمی پایه مهم است. تغییر در درجه اتوکسیلاسیون، محتوای فسفات آزاد یا سطوح واکنش دهنده باقیمانده می تواند ارزش HLB و عملکرد آب سخت را به گونه ای تغییر دهد که تشخیص آن تا زمانی که مخلوط مخزن نهایی در مزرعه آزمایش نشود دشوار است. کنترل کیفیت مرحله تولید برای استرهای فسفات و ادجوانت های اتوکسیلات معمولاً پارامترهای زیر را دنبال می کند.

پارامتر QC	روش	محدوده هدف
ارزش اسیدی	تیتراسیون	مشخصات دسته ای خاص
میزان رطوبت	تیتراژ کارل فیشر	≤ 1.0٪
اکسید اتیلن آزاد	تجزیه و تحلیل GC	≤ 5 ppm
نقطه ابری	روش بصری/حرارتی	وابسته به مشخصات
کشش سطحی (محلول 0.1٪)	تانسیومتری حلقه یا صفحه	وابسته به مشخصات
رنگ (مقیاس گاردنر)	مقایسه بصری	≤ 3 - 5 بسته به درجه

انعطاف پذیری فرمول یکی دیگر از ملاحظات عملی است. درجه اتوکسیلاسیون را می توان در طول سنتز تنظیم کرد تا یک استر فسفات تری استیریل فنل به سمت HLB بالاتر برای کاربردهای قابل پخش در آب یا به سمت HLB پایین تر برای سیستم های امولسیونی مداوم روغنی تغییر یابد. همچنین می‌توان غلظت را متناسب با کنسانتره امولسیون‌پذیر، کنسانتره سوسپانسیون، یا پلت‌فرم‌های فرمولاسیون گرانول قابل پخش در آب تنظیم کرد و به همان شیمی پایه اجازه می‌دهد تا چندین نوع محصول پایین‌دستی را بدون نیاز به مواد خام کاملاً جدید ارائه دهد.

انتخاب یک کمکی برای شرایط کاربرد خاص

انتخاب کمکی باید برای شیمی منبع آب، ساختار تاج محصول هدف، زمان کاربرد نسبت به دما و رطوبت، و ویژگی یونی هر جزء دیگر موجود در مخلوط مخزن در نظر گرفته شود. ملاحظات زیر نکات تصمیم گیری عملی را که بیشترین ارتباط را با انتخاب در سطح میدانی دارد، خلاصه می کند.

سختی آب

منابع آبی بالاتر از سختی ppm 300 معمولاً به یک استر فسفات یا کمکی حالت دهنده آب نیاز دارند تا از اتصال یون های کلسیم و منیزیم به مواد فعال یونی قبل از رسیدن به سطح برگ جلوگیری شود.

تراکم سایبان

سایبان های متراکم و همپوشانی مانند محصولات باغی و انگور از مواد شیمیایی کشش سطحی پایین تر مانند سورفکتانت های ارگانوسیلیکونی بهره می برند که باعث بهبود نفوذ به مناطق سایبان داخلی می شود که پوشش استاندارد نازل نمی تواند مستقیماً به آن برسد.

دما در هنگام کاربرد

ادجوانت‌های با نفوذ بالا خطر سمیت گیاهی را در دمای بالای 29 درجه سانتیگراد دارند. نرخ غلظت کمتر یا تغییر به سمت یک سورفکتانت غیر یونی ملایم‌تر معمولاً زمانی توصیه می‌شود که استفاده در اوج گرمای روز اتفاق بیفتد.

پیچیدگی مخزن مخلوط

مخلوط‌هایی که سه یا چند ماده فعال را ترکیب می‌کنند، خطر بیشتری برای تعامل یونی دارند. یک عامل سازگاری یا ادجوانت استر فسفات با تحمل یونی گسترده، احتمال بارش یا تضاد بین محصولات مشترک را کاهش می دهد.

مرحله رشد

شاخ و برگ های جوان تر با لایه های کوتیکول نازک تر به مواد شیمیایی نافذ تهاجمی حساس تر هستند. غلظت ادجوانت معمولاً در مراحل اولیه رویشی کاهش می‌یابد و تنها با افزایش ضخامت کوتیکول در اواخر فصل افزایش می‌یابد.

نوع فرمولاسیون ماده فعال

کنسانتره سوسپانسیون و فرمول‌های گرانول قابل پخش در آب اغلب حاوی بسته‌های سورفکتانت داخلی هستند، به این معنی که برای جلوگیری از سطح‌کشی بیش از حد و در نتیجه مشکلات جداسازی فوم یا فاز، باید ادجوانت اضافی به صورت محافظه کارانه اضافه شود.