Vodič za pomoćna sredstva u poljoprivredi: Vrste prskanja, upotreba i usjevi

Pomoćna sredstva u poljoprivredi: znanost o formuliranju, učinak primjene i podaci o specifičnim usjevima

Svaka mješavina u spremniku za raspršivanje ovisi o više od aktivnog sastojka koji se nalazi u njoj. Fizičko ponašanje otopine za prskanje - kako vlaži površinu lišća, kako se odupire isparavanju, kako prodire kroz voštanu kutikulu - gotovo u potpunosti je regulirano pomoćnim sredstvima u poljoprivredi. Za formulatore i agronome koji rade na učinku mješavine u spremniku, razumijevanje kemije adjuvansa nije izborno; određuje hoće li aktivni sastojak uopće postići svoj biološki cilj. Ovaj odjeljak ispituje klasifikaciju adjuvansa, mjerljive parametre učinka, obrasce primjene specifične za usjeve i razmatranja formulacije koja odvajaju stabilnu mješavinu u spremniku od one koja ne uspije na polju.

Razumijevanje pomoćnih sredstava u poljoprivredi

Adjuvans je bilo koja tvar dodana formulaciji spreja koja modificira fizikalnu, kemijsku ili biološku učinkovitost te formulacije, a da sama ne djeluje kao pesticid. Adjuvansi za raspršivanje u poljoprivredi djeluju mijenjajući površinsku napetost, raspodjelu veličine kapljica, brzinu isparavanja, prodiranje u kutikularnu kutikulu i kompatibilnost mješavine u spremniku. Pojedinačni aktivni sastojak može pokazati dvostruku ili veću razliku u djelotvornosti na terenu, ovisno isključivo o paketu pomoćnog sredstva koji ga prati, tvrdoći vode na mjestu primjene i vlažnosti okoline tijekom prozora prskanja.

Mehanizam je uglavnom međupovršinski. Netretirana voda nosi površinsku napetost od blizu 72 mN/m, što je previsoko da bi omogućilo ravnomjerno širenje po površini lišća većine usjeva, posebno onih s debelim epikutikularnim slojem voska kao što su kupusnjače, sirak ili mnoge višegodišnje voćne kulture. Pomoćna sredstva snižavaju ovu površinsku napetost, ponekad do raspona od 22-30 mN/m, dopuštajući kapljici raspršivača da se skupi iz gotovo sferične kuglice u spljošteni film koji maksimalno povećava kontaktnu površinu s površinom lista. Ova jedina promjena u geometriji odgovorna je za veliki udio povećanja učinkovitosti koji se pripisuje pomoćnim poljoprivrednim programima u proizvodnji usjeva, voćnjaka i povrća.

Adjuvansi aktivatora

Adjuvansi aktivatori izravno utječu na biološku učinkovitost mješavine u spremniku. Ova skupina uključuje surfaktante, penetrante i naljepnice za širenje čija je zadaća povećati količinu aktivnog sastojka koji stvarno dospijeva na ciljno mjesto — unutar lista, na kutikuli kukca ili preko stijenke spore gljivice. Neionski surfaktanti, organosilikonski tenzidi, koncentrati biljnog ulja i metilirana sjemenska ulja spadaju u ovu kategoriju. Budući da mijenjaju količinu apsorbiranog aktivnog sastojka, adjuvansi aktivatori su skupina koja je najbliže povezana s vidljivim promjenama u učinkovitosti kontrole, a također i skupina u kojoj će prekomjerna primjena najvjerojatnije uzrokovati fitotoksične ozljede.

Adjuvansi posebne namjene (korisni).

Adjuvansi posebne namjene rješavaju fizički ili logistički problem u spremniku za raspršivanje umjesto da pojačavaju biološki unos. Ovdje spadaju sredstva za smanjenje klizanja, sredstva protiv pjenjenja, sredstva za kondicioniranje vode, sredstva za puferiranje i zakiseljavanje, sredstva za kompatibilnost i koncentrati protiv pjenjenja. Kondicioner vode, na primjer, izdvaja ione kalcija i magnezija u izvorima tvrde vode tako da se glifosat ili druge aktivne tvari osjetljive na ione ne deaktiviraju prije nego što dospiju na list. Ovi korisni adjuvansi rijetko mijenjaju intrinzičnu krivulju učinkovitosti aktivnog sastojka, ali njihov nedostatak može uzrokovati potpuni neuspjeh dobro osmišljenog programa zbog antagonizma, taloženja ili začepljenja mlaznice.

Zajedničke kategorije adjuvansa i tehnički parametri

Odabir kategorije pomoćnog sredstva zahtijeva usporedbu nekoliko mjerljivih parametara odjednom: smanjenje površinske napetosti, HLB vrijednost, profil biorazgradljivosti, sklonost pjenjenju i kompatibilnost s tvrdom vodom. Tablica u nastavku navodi reprezentativne raspone parametara za kategorije koje se najčešće navode u formulacijama za raspršivanje poljoprivrede.

Adjuvantna kategorija	Površinska napetost (mN/m)	Raspon HLB	Tolerancija na tvrdu vodu	Stopa uobičajene upotrebe
Organosilikonski surfaktant	20 – 22	10 – 12	Umjereno	0,05 – 0,1% v/v
Neionski alkilfenol etoksilat	28 – 32 (prikaz, stručni).	12 – 14	Umjereno	0,1 – 0,25% v/v
Tristirilfenol etoksilat fosfat	26 – 30 (prikaz, stručni).	13 – 16	visoko	0,1 – 0,5% v/v
Metilirano ulje sjemenki (MSO)	28 – 34 (prikaz, stručni).	N/A	Niska	1 – 2 pt/jutru
Koncentrat biljnog ulja (COC)	30 – 35	N/A	Niska	1 – 2% v/v
Sredstvo za kondicioniranje vode (AMS tipa)	Nije primjenjivo	N/A	visoko	8,5 – 17 lb/100 gal

Kemijski spojevi fosfatnog estera, uključujući formulacije tristirilfenol etoksilat fosfatnog poljoprivrednog adjuvansa, zauzimaju posebnu nišu u ovoj usporedbi jer fosfatna skupina daje anionski karakter povrh neionske etoksilatne okosnice. Ovaj dvostruki karakter poboljšava toleranciju na elektrolite i stabilnost u tvrdoj vodi u odnosu na standardne alkilfenol etoksilate, zbog čega se derivati fosfatnog estera često specificiraju za regije s visokom tvrdoćom vode ili za mješavine u spremniku koje već sadrže više ionskih aktivnih sastojaka.

Smanjenje površinske napetosti pomoću vrste pomoćnog sredstva

Grafikon ispod prikazuje izmjerenu površinsku napetost 0,1% vodene otopine za šest kategorija pomoćnih sredstava. Niže vrijednosti ukazuju na veću sposobnost izravnavanja kapljica prskanja preko voštane površine lista, što u praktičnom polju znači jednoličniju pokrivenost po jedinici volumena primijenjene otopine za prskanje.

Površinska napetost (mN/m) 0,1% v/v vodene otopine pomoćnog sredstva, izmjerena na 20°C.

Koji usjevi koriste poljoprivredne pomoćne tvari

Potražnja za pomoćnim sredstvima nije ujednačena među vrstama usjeva. Morfologija lista, gustoća krošnje, vrijeme prskanja i kemija aktivnih sastojaka koji se obično primjenjuju određuju koja je klasa adjuvansa navedena. Sljedeća raščlamba pokriva glavne skupine usjeva u kojima su pomoćni poljoprivredni programi standardna praksa.

Ratarski usjevi

Kukuruz, soja, pšenica i pamuk predstavljaju najveću količinsku kategoriju za pomoćnu upotrebu. Primjene herbicida nakon nicanja na soji i kukuruzu često zahtijevaju neionske tenzide ili metilirana sjemenska ulja da prodru u slojeve kutikule lista, dok programi temeljeni na glifosatu na pamuku i kukuruzu uvelike ovise o dodacima za kondicioniranje vode kako bi se nadoknadilo regionalno teško navodnjavanje i izvori vode iz bunara.

Voćnjak i vinogradarstvo

Krošnje jabuka, citrusa i grožđa imaju gustu strukturu lišća koja se preklapa i otežava prodiranje prskanja. Organosilikonski surfaktanti i pomoćna sredstva fosfatnog estera obično se koriste u fungicidnim programima na ovim usjevima jer superiorno širenje smanjuje broj netretiranih zona lišća u kojima se gljivični patogeni mogu nastaniti.

Proizvodnja povrća

Usjevi rajčice, krastavca, paprike i kupusnjača kombiniraju voštanu kutikulu s brzorastućom krošnjom, što zahtijeva ponovljene primjene tijekom sezone. Odabir adjuvansa u ovoj skupini često daje prednost niskom riziku od fitotoksičnosti uz učinak širenja, budući da su povrtni usjevi osjetljiviji na opekotine lišća uzrokovane agresivnim penetrantnim kemikalijama od poljskih usjeva.

Staklenik i zaštićena kultura

Proizvodnja u kontroliranom okruženju daje prednost ujednačenosti raspršivanja, budući da se obrasci protoka zraka i zanošenja razlikuju od uvjeta na otvorenom. Poželjni su adjuvansi s niskom tendencijom pjenjenja i stabilnom izvedbom u uskom temperaturnom rasponu, budući da operateri staklenika obično primjenjuju manje količine šarže s većom učestalošću.

Tristirilfenol etoksilat fosfat: tehnički profil

Tristirilfenol etoksilat fosfatni poljoprivredni adjuvans je derivat fosfatnog estera izgrađen na okosnici tristirilfenol etoksilata. Struktura tristirilfenola osigurava veliku, glomaznu hidrofobnu skupinu, dok se duljina lanca etoksilata može prilagoditi tijekom sinteze kako bi se pomaknula HLB vrijednost u rasponu koji odgovara primjenama emulgiranja, disperzije ili vlaženja. Grupa terminalnog fosfatnog estera dodaje anionski karakter, što je izvor njegove izrazito snažne izvedbe u tvrdoj vodi i mješavinama spremnika s visokim sadržajem elektrolita u usporedbi sa standardnim neionskim etoksilatima.

U praktičnom radu na formuliranju, ova se kemija najčešće odabire iz tri razloga: otpornost na interferenciju kalcija i magnezija u izvorima tvrde vode, kompatibilnost sa širokim rasponom anionskih i neionskih koformulanata i stabilna izvedba emulgiranja u širokom pH prozoru. Ova svojstva čine ga čestim izborom u formulacijama koncentrata za emulziju (EC) i koncentrata za suspenziju (SC) gdje je stabilnost mješavine u spremniku tijekom nekoliko sati uporabe na terenu zahtjev formulacije, a ne pogodnost.

Parametar	Tipična vrijednost
Izgled	Svijetlo žuta do jantarno žuta viskozna tekućina
HLB vrijednost	13 – 16 (podesivo prema stupnju etoksilacije)
Jonski karakter	Anionski / neionski hibrid (fosfatni ester)
Topivost u vodi	Potpuno topiv, samoemulgirajući
prozor pH stabilnosti	4,0 – 9,0
Tolerancija na tvrdu vodu	visoko (stable up to 1000 ppm CaCO3 equivalent)
Preporučena potrošnja	0,1 – 0,5% v/v of finished tank mix

Zadržavanje kapljica i odgovor na pokrivanje lišća

Osim same površinske napetosti, praktična mjera koja je važna na terenu je zadržani volumen prskanja po jedinici površine lista - koliko primijenjene otopine zapravo ostaje na listu umjesto da otječe ili se odbije. Ova vrijednost naglo raste kako koncentracija adjuvansa raste od nule do praga, nakon čega dodatni adjuvans proizvodi samo marginalne dobitke i, u nekim kemijama, ponovno počinje povećavati otjecanje zbog pretjeranog stanjivanja filma spreja.

Relativno zadržavanje listova otopine za prskanje kako se povećava koncentracija pomoćnog sredstva, indeksirano u odnosu na najveću opaženu vrijednost zadržavanja.

Ova krivulja odgovora temelj je za standardne raspone preporuka objavljene na većini oznaka proizvoda za adjuvanse. Koncentracije ispod 0,05% obično pokazuju samo marginalno poboljšanje u odnosu na netretiranu vodu, dok se najveći porast događa između 0,05% i 0,2%. Iznad otprilike 0,3–0,5%, većina kemijskih spojeva površinski aktivnih tvari dostiže plato performansi, što znači da dodatni proizvod povećava troškove bez proporcionalnog povrata učinkovitosti — razmatranje koje je izravno važno za planiranje troškova mješavine u spremniku za programe s velikim površinama.

Najčešće korištene vrste pomoćnih sredstava u praksi na terenu

U globalnoj proizvodnji rednih usjeva i specijalnih usjeva, neionski tenzidi ostaju jedina najčešće primjenjivana kategorija pomoćnih sredstava, uglavnom zato što nude široku kompatibilnost s herbicidima, fungicidima i insekticidima bez ionskih interakcija koje mogu destabilizirati određene formulacije. Unutar ove skupine, alkilfenol etoksilati i derivati fosfatnih estera kao što je tristirilfenol etoksilat fosfat posebno se često koriste u regijama gdje je tvrdoća vode ograničavajući čimbenik za učinak prskanja.

Koncentrati biljnog ulja i metilirana sjemenska ulja slijede po ukupnom volumenu, posebno u post-emergentnim primjenama herbicida za travu na kukuruzu i soji, gdje je njihovo penetrantno djelovanje na bazi ulja posebno prikladno za prevladavanje gustog kutikularnog voska koji se nalazi na vrstama travnatog korova. Organosilikonski surfaktanti, iako se koriste u manjem ukupnom volumenu, dominiraju u segmentima posebnih usjeva visoke vrijednosti kao što su voće i vinogradarstvo, gdje njihova iznimno niska površinska napetost opravdava višu cijenu po jedinici.

Potencijalne nuspojave i čimbenici rizika

Korištenje adjuvansa nije bez rizika, a nuspojave općenito spadaju u tri kategorije: fitotoksičnost, nestabilnost formulacije i neželjena interakcija s okolišem.

Fitotoksičnost i ozljede lišća

Visoko prodorni dodaci kao što su organosilikonski tenzidi i koncentrati biljnog ulja mogu skinuti zaštitne slojeve voska kada se nanose u prevelikoj koncentraciji ili pod uvjetima visoke temperature i niske vlažnosti. Simptomi uključuju pjegavost lišća, rubnu nekrozu i, u teškim slučajevima, defolijaciju. Rizik se značajno povećava kada se primjena tretirana adjuvansom vrši iznad 29-30°C ili kada relativna vlažnost padne ispod 40% u vrijeme prskanja.

Nestabilnost mješavine spremnika

Nekompatibilne kombinacije adjuvansa i aktivnog sastojka mogu uzrokovati taloženje, odvajanje faza ili prekomjerno pjenjenje unutar spremnika za prskanje. To je osobito uobičajeno kod miješanja višestrukih ionskih aktivnih tvari bez odgovarajućeg sredstva za kondicioniranje vode ili kompatibilnosti, a može dovesti do začepljenja mlaznice, neujednačenih količina nanošenja i smanjene učinkovitosti na terenu čak i kada svaki pojedinačni proizvod sam za sebe radi ispravno.

Kretanje izvan cilja i otjecanje

Adjuvansi koji smanjuju veličinu kapljica kako bi se poboljšala pokrivenost mogu istovremeno povećati udio finih kapljica osjetljivih na zanošenje raspršivača. Suprotno tome, neki adjuvansi povećavaju zadržavanje kapljica dovoljno da se višak otopine nakuplja i kaplje s površine lista, povećavajući volumen aktivnog sastojka koji dospijeva u tlo, a ne do željenog folijarnog cilja.

Formulacija i parametri kontrole kvalitete

Za formulatora koji specificira pomoćne sirovine, dosljednost između proizvodnih serija jednako je važna kao i sama osnovna kemija. Varijacije u stupnju etoksilacije, sadržaju slobodnog fosfata ili razinama zaostalih reaktanata mogu pomaknuti HLB vrijednost i performanse tvrde vode na načine koje je teško otkriti dok se gotova mješavina spremnika ne testira na terenu. Kontrola kvalitete u fazi proizvodnje za fosfatne estere i etoksilatne pomoćne tvari obično prati sljedeće parametre.

QC parametar	metoda	Ciljni domet
Kiselinski broj	Titracija	Specifikacija specifična za seriju
Sadržaj vlage	Titracija po Karlu Fischeru	≤ 1,0%
Slobodni etilen oksid	GC analiza	≤ 5 ppm
Točka oblaka	Vizualna/termalna metoda	Ovisi o specifikaciji
Površinska napetost (0,1% otopina)	Prstenasta ili pločasta tenziometrija	Ovisi o specifikaciji
Boja (Gardnerova ljestvica)	Vizualna usporedba	≤ 3 – 5 ovisno o razredu

Fleksibilnost formulacije još je jedno praktično razmatranje. Stupanj etoksilacije može se prilagoditi tijekom sinteze kako bi se tristirilfenol fosfatni ester pomaknuo prema višem HLB-u za aplikacije koje se mogu dispergirati u vodi ili prema nižem HLB-u za sustave kontinuirane emulzije u ulju. Koncentracija se također može prilagoditi kako bi odgovarala koncentratu koji se može emulgirati, koncentratu suspenzije ili platformi za formulaciju granula koje se mogu raspršiti u vodi, dopuštajući da ista osnovna kemija služi više nizvodnih vrsta proizvoda bez potrebe za potpuno novom sirovinom.

Odabir pomoćnog sredstva za specifične uvjete primjene

Odabir adjuvansa treba uzeti u obzir kemijski sastav izvora vode, ciljnu strukturu krošnje usjeva, vrijeme primjene u odnosu na temperaturu i vlažnost, te ionski karakter svake druge komponente koja je već prisutna u mješavini u spremniku. Razmatranja u nastavku sažimaju praktične točke odlučivanja koje su najrelevantnije za odabir na razini polja.

Tvrdoća vode

Izvori vode tvrdoće iznad 300 ppm općenito zahtijevaju fosfatni ester ili adjuvans za kondicioniranje vode kako bi se spriječilo vezivanje iona kalcija i magnezija na ionske aktivne sastojke prije nego oni dospiju na površinu lista.

Gustoća krošnje

Guste nadstrešnice koje se preklapaju kao što su voćnjaci i vinogradi imaju koristi od kemijskih spojeva niže površinske napetosti poput organosilikonskih površinski aktivnih tvari, koje poboljšavaju prodiranje u unutarnje zone nadstrešnice do kojih standardna pokrivenost mlaznicama ne može izravno dosegnuti.

Temperatura pri primjeni

Adjuvansi visoke penetracije nose povećani rizik fitotoksičnosti iznad 29°C. Općenito se preporučuju niže stope koncentracije ili prijelaz na blaže neionske površinski aktivne tvari kada se primjena mora dogoditi tijekom najveće dnevne vrućine.

Složenost miješanja spremnika

Mješavine koje kombiniraju tri ili više aktivnih sastojaka nose veći rizik od ionske interakcije. Sredstvo za kompatibilnost ili pomoćno sredstvo fosfatnog estera sa širokom ionskom tolerancijom smanjuje vjerojatnost taloženja ili antagonizma između istodobno primijenjenih proizvoda.

Stadij rasta

Mlađe lišće s tanjim slojevima kutikule osjetljivije je na agresivne penetrantne kemikalije. Koncentracija adjuvansa obično se smanjuje tijekom ranih vegetativnih faza i povećava tek kako se debljina kutikule razvija kasnije u sezoni.

Vrsta formulacije aktivnog sastojka

Suspenzijski koncentrat i formulacije granula koje se mogu raspršiti u vodi često već sadrže unutarnje pakete površinski aktivnih tvari, što znači da dodatni adjuvans treba dodati konzervativno kako bi se izbjegla prekomjerna površinska degeneracija i posljedični problemi pjene ili odvajanja faza.