探究影响植物叶片表面润湿性和自由能的因素

PPP利用率一般是指发挥病虫害防治作用的PPP占PPP总量的比例。在常规喷施技术下，PPPs的有效利用率仅为20-30%，且仅有一小部分能沉积在目标作物上。液滴·落在植物叶片表面的过程中，一些液滴会附着在叶片表面，而另一些液滴会破裂、反弹、从上滑落。

He等通过研究水稻和油菜叶片的SFE差异，以及多种因素对润湿性的影响。即考察作物类型、叶片表面、探针液、叶片状态对接触角的影响以及水稻和油菜叶片中SFE及其组分的差异。测定了三种探针液体(去离子水、甲酰胺和乙二醇)在水稻和油菜叶片正面和背面的接触角，并比较了油菜叶片状态(油菜第六叶和油菜第一叶)。采用OWRK方法计算了水稻和油菜叶片的SFE及其极性组分和色散组分。

探针液在水稻和油菜叶片正面和背面的测量结果见表1。分别以去离子水、甲酰胺和乙二醇为试液时，水稻和叶片表面的接触角呈现相同的变化趋势。甲酰胺和乙二醇的接触角都比去离子水小，这是由于其表面张力较低。此外，水稻正面接触角高于背面，这与油菜新叶的接触角一致，而油菜老叶正面接触角低于背面。

表1. 探测液在水稻和油菜叶片上的接触角

图1比较了用不同PPP测试的四种固体表面的润湿性。可以看出，四种固体表面的亲水性从高到低依次为WSP、蜡、油菜叶和水稻叶。当使用水进行实验时，只有与WSP的接触角小于90°并且表现为亲水性，而具有稻叶、油菜叶和蜡的水滴表现为疏水性。此外，用三种PPP替代水滴后，水稻叶片的润湿性由疏水性变为亲水性，其中吡蚜酮的使用使水稻叶片的润湿性大大提高，接触角降低到80°左右。

图1. 接触角随固体表面和PPP的变化而变化

为了考察PPP浓度对油菜叶片润湿性的影响，将20%可湿性粉剂三环唑、40%可湿性粉剂二甲沙龙和25%悬浮剂异丙二酮按农化标签推荐用量分为不同浓度梯度。接触角随三种ppp浓度的变化如图2所示。

由图2可知，三环唑是一种保护性杀真菌剂，具有较强的内吸收性，其接触角在42°~ 50°之间波动，随着浓度的增加有缓慢减小的趋势。总的来说，接触角随三环唑浓度的变化几乎可以忽略不计。此外，二甲沙龙是一种强效杀菌剂，是三种PPP中Z常用于油菜的杀菌剂。随着二甲氰胺浓度的增加，接触角的降低幅度Z大，在较低浓度时，油菜叶片的润湿性几乎没有改善，接近于水与油菜叶片的接触角(96.56?)。随着二甲沙龙浓度的不断增加，油菜叶片的润湿性显著增加，当浓度达到10 g/L时，接触角下降到80?左右。此外，异丙酮是一种范围广、效率高的接触式杀菌剂。其接触角随异丙二酮浓度的增加而逐渐减小，且在63?~ 86?范围内波动较大。

图2. 接触角随PPP浓度的变化

参考文献：

[1]He, Y., Xiao, S., Wu, J., Fang, H., Influence of Multiple Factors on the Wettability and Surface Free Energy of Leaf Surface[J]. Applied Sciences, 2019, 9(3), 593.