全球人口的持续增长和频发的极端气候对农业生产的影响日益显著，农业面临着前所未有的挑战。确保全球范围内的粮食供应，同时促进农业可持续发展成为了摆在人类社会面前的紧迫任务。面对日益严峻的气候变化、土壤贫瘠、病虫害以及日益增加的粮食需求等多重压力，传统的农耕模式已经很难应对，依托于现代科技的发展，“大农场主”式的农业发展模式在国内部分地区已经得到了推广，基于这样的发展模式，寻求创新农业技术和方法成为当务之急。在这一巨大的课题当中，飞防助剂在现代“大农场主”式农业生产中发挥着关键作用。

       飞防助剂是一类经过精心设计和配置的化学助剂，在依托于农业无人机的现代化大规模农业生产中是用于增强农药性能的关键元素。这些助剂的引入极大克服了传统农药用于农业无人机时存在的种种挑战，这些挑战通常集中于大气条件、植物表面以及环境的差异。通过引入合适的飞防助剂可以有效增强喷洒农药的附着力、分散性和覆盖度，更有利于通过优化喷洒过程减少农药使用量，降低对环境的污染，这对于保护生态系统、维护生物多样性以及减少农药对水源的污染都具有重要意义，助力实现农业绿色可持续发展的目标。如图1所示，基于先进的农业技术，利用无人机搭载的农药喷洒技术离不开飞防助剂的应用。通过对飞防助剂的研究，将喷洒技术、智能农业和大数据分析相结合，实现更精准、高效的农业生产管理，进一步推动农业的可持续发展。

图1  无人机喷雾器和牵引式吊式喷雾器

       本综述的主要目的在于深入全面地了解飞防助剂的研究现状，探讨其在农业生产中的多层面作用和影响。通过系统性的文献调研，致力于剖析飞防助剂的分类、基本特性以及其在农业中的应用现状，为未来的科学研究和实践提供有价值的指导。

1  飞防助剂的分类与特性

       为了更有效的提高对飞防助剂的研究和使用，在农药使用场景中，基于飞防助剂的使用功能，将其分为表面活性剂型飞防助剂、油乳剂型飞防助剂、矿物油类飞防助剂以及其他特殊类别的飞防助剂。

1.1  表面活性剂型飞防助剂

1.1.1  非离子型表面活性剂

       非离子型表面活性剂是农业防治中使用最为广泛的一类飞防助剂，其独特的分子结构成为改善农药性能的理想选择。这一类飞防助剂不带电荷，但具有极性基团，因此在农产品的叶面具有极好的湿润和渗透能力，同时非离子型的表面活性剂的生物亲和度更高，生物毒性更低，这一类飞防助剂包含有机硅，橙皮精油，红雨燕（主要成分多聚缩合物、多元醇、脂肪醇乙氧基化物），高性能飞防增效剂—迈飞（主要成分精制改性植物油）等。

       在农业生产中，非离子型表面活性剂常被用来提高农药的润湿性，即提高药液在植物表面的扩展和覆盖能力，通过利用非离子型表面活性剂使农药更加均匀地附着在农作物表面，充分接触病菌和害虫，提高防治效果。

       一个典型的案例是在水稻田中使用非离子表面活性剂以增加农药对水稻叶面的附着性。刘迎等研究了无人机防治水稻病害的方法，并探讨了飞防助剂对农药雾滴特性的影响。通过水敏纸检测和田间药效试验，发现飞防助剂起到了显著提高药液的润湿面积，提升雾滴覆盖率和体积中径，同时降低雾滴密度，使液滴分布更加均匀的作用。田间试验表明，添加飞防助剂后，水稻病害的防治效果得到了显著提高。具体来说，添加1%的飞防助剂（迈飞）后，药液润湿面积增加了94.2%。在未添加飞防助剂的情况下，雾滴覆盖率和体积中径分别为5.68%和280μm。而在添加飞防助剂后，这些参数提高至8.58%和339μm，并实现了更均匀的雾滴分布，从而显著提高了水稻病害的防治效果。

       水稻和小麦叶片表面较为平滑，不易附着农药。通过添加适量的非离子型表面活性剂，农药液体能够更好地附着在水稻和小麦叶片上，提高农药的利用率。这种应用方式不仅提高了防治效果，还降低了农药的用量，对环境和农业生产都具有积极意义。

       此外，非离子表面活性剂还常被用于提高农药与水的相容性。在一些需要与水混合的农药中，非离子表面活性剂可以有效地降低液体的表面张力，促使农药更好地分散在水中，确保均匀喷洒。这在果园、蔬菜园等需要频繁喷雾的农作物中尤为重要，有助于提高施药的效率和覆盖面。宋睿等研究了5种表面活性剂及其不同添加量对农药液的性能影响。结果表明，添加0.1%～2.5%非离子型表面活性剂A105不仅降低了接触角，而且显著提高药液的沉积覆盖率和沉积密度。因此，非离子型飞防助剂能显著改善农药液滴的性能，包括降低接触角、延长蒸发时间、提高沉积覆盖率和沉积密度。

1.1.2  离子型表面活性剂

       非离子型表面活性剂的功能强大，但部分产品易挥发，有一定生物毒性，所以，毒性相对较低且不易挥发的离子型表面活性剂也被广泛使用，包括倍倍加（主要成分烷氧基改性聚三硅氧烷表面活性剂）、倍达通（主要成分甲基化植物油）、飞手宝（主要成分脂肪醇乙氧基化物、植物精油、高分子嵌段共聚物）、华美润农航空植保专用助剂等一大批的飞防助剂都属于这一类。离子型表面活性剂分为阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂两大类别，这些表面活性剂能够与农药分子发生相互作用，从而提升农药的防治效果。它的应用场景与非离子型表面活性剂相似，例如宋睿等以70%吡蚜酮可湿性粉剂为试验药剂，研究了AS-1阴离子型表面活性剂及其不同添加量对农药液的性能影响。结果表明，添加2.0%阴离子型表面活性剂AS-1的药液性能最优。在此基础上，进一步研究了AS-1与0.2%多糖类化合物GD复配的飞防助剂TAB78，田间试验结果显示，添加TAB78后，农药液的覆盖率及沉积密度显著提高。

1.2  油乳剂型飞防助剂

       油乳剂型飞防助剂的主要功能是增加药液喷洒液在植物叶片上的扩展面积和喷洒液在植物叶片表面的滞留量，通过改善喷洒液的表面张力与接触角直接影响药效。在农业应用中，通常将植物油（菜籽油、豆油、葵花籽油等）与适当比例的乳化剂混合制成油乳剂。为了增强植物油的亲脂特性，将植物油与醇类通过酯化反应生成酯化植物油，这类助剂不仅能够提高农药的湿润性和喷雾性能，更重要的作用是增加了药液在植物表面的滞留量，增强渗透能力，从而提高防治效果，但其缺点也是明显的，用量相较于表面活性剂更大，同时有机溶剂带来的污染问题较难解决。沈兰兰等为解决国内植保无人机在喷雾过程中存在的药液雾化效果差、飘移和防治效果差等问题，研发了飞防专用助剂。通过选用植物油混合助剂泽夕，评估了植物油混合助剂对植保无人机喷雾效果的影响。试验结果表明，植物油混合助剂具有良好的雾滴控制性能，能够有效地提高药液的沉积量，从而提升了飞防作业的效果。

       在农业生产中，油乳剂型飞防助剂的应用也较广泛，例如在果园中使用油乳剂型飞防助剂，可以改善叶片表面对农药的吸收能力。果树叶片一般具有蜡层，阻碍农药的渗透，由于油乳剂与作物具有亲和性，通过添加油乳剂型飞防助剂可以有效破除这层蜡质，提高药液的湿润性和渗透性，提高抗虫和抗病的效果。

1.3  矿物油类

       矿物油助剂具有卓越的植物渗透特性，能深度渗透昆虫蜡质层和植株叶片，促进药剂高效吸收。同时，它可以物理阻塞昆虫气门，限制其呼吸，导致缺氧并致死。矿物油助剂在农业和害虫防治中具有高效性并广泛应用，甘炯城等深入研究发现矿物油不仅能增加药液的渗透性和黏附性，而且本身具有杀螨效果。研究发现加入适量的矿物油助剂能防治龙眼白蛾蜡蝉，并取得了较好的防治效果；全金城等使用矿物油喷雾助剂防治柑橘红蜘蛛，结果显示，在20 d内，使用矿物油对柑橘红蜘蛛防治效果高达91%，比不使用矿物油作助剂高23%。现代精炼的农业矿物油作为一种矿物源农药，毒性低且对环境友好，在植物保护中扮演了重要角色。尽管其药害风险已显著降低，但使用不当仍可能对作物造成药害，特别是在果实生长后期使用会污染果面。此外，矿物油与某些易产生药害的农药混用会加剧风险。因此，在特定时期（如果树花蕾和嫩梢期、转色期）应避免使用，尤其是在防治柑橘时。然而，矿物油作为飞防助剂具有显著优势，如延长药液蒸发时间、提高药液润湿铺展能力、增强药液黏附性和抗雨水冲刷能力，尤其在不良环境条件下效果更佳。合理使用矿物油作为植保无人机低容量喷雾的助剂，能降低喷液量、减少雾滴飘移，并提高病虫害防治效果。

1.4  其他特殊类别的飞防助剂

       在农业防治领域，除了表面活性剂、植物油类和矿物油类飞防助剂之外，还存在一些特殊类别的助剂，如增黏剂和改性剂等，例如有机硅（如甲基硅油）、聚氨酯（如聚氨酯泡沫剂），这些助剂也可以通过调整农药的性能，在农药的施用过程中发挥作用，为提高喷雾效果和防治效果提供了多样化的选择。增黏剂主要作用是增加农药液体的黏度，使其在喷雾时更为稠密，从而降低雾滴的飘散程度，提高农药液体在植株上的停留时间。这对于稻田等大面积农田的防治尤为重要。通过使用增黏剂，农药能够更为精准地喷洒在目标植物上，减少农药的飘散和流失，提高防治效果。改性剂主要作用是改变农药液体的性质，提高其在植物表面的附着性。通过添加改性剂，农药液体的表面张力和黏度等性质得到调整，使其更容易附着在植物表面，形成均匀的液膜。这在一些表面不易附着的植物上尤为重要，如一些多毛、多叶片的植物。由于铵离子对除草剂的吸收促进作用是通过调节溶液pH值和细胞膜内外的离子平衡来实现的。在酸性环境中，铵离子的吸收增强和细胞膜外环境的酸性化共同作用，使得弱酸性除草剂更易穿透细胞膜，从而提高植物对除草剂的吸收效果，进而研发出无机盐飞防助剂，这类飞防助剂常见的有尿素、硫酸铵和硝酸铵等。由于没有相关研究能证明其对雾滴的沉积、抗飘移性能有提升作用，其优势明显小于其他类型的飞防助剂。

2  飞防助剂在农业中的应用

       农药喷洒的有效性与作物表面的覆盖密切相关，而喷雾的均匀性直接影响着农药的扩散和效果。飞防助剂通过调整液体的物理特性，如表面张力和黏度，能够使农药在喷雾过程中形成更细密的雾滴，从而实现更均匀的喷洒。表面张力决定了液体形成的雾滴大小和形状，添加适量的飞防助剂可以降低表面张力，使液体更容易形成细小的雾滴，提高农药的覆盖率和效果。

       此外，飞防助剂还能增强农药在作物表面的附着力，防止其被风雨侵袭而流失，提高了农药的利用率和防治效果。调整液体的表面张力和黏附性能可以使农药更牢固地附着在作物表面上，增加与作物表面的接触面积，延长残留时间。

       一些飞防助剂还含有渗透增效剂，例如铵离子能够促进农药穿透植物细胞膜并进入细胞内部，提高了防治效果。农药的蒸发和飘移是常见问题，飞防助剂可以起到抗蒸发和抗飘移的作用，增加农药的利用率和效果。

       尽管飞防助剂在提高农药利用率和防治效果方面发挥着重要作用，但过度使用可能对环境造成不良影响。为减少其对环境的负面影响，应选择环境友好型的飞防助剂，严格按照使用说明和剂量使用，加强防护措施，定期监测土壤和水源质量，并推广生态友好的农业生产方式。 

3  可持续农业中的角色

       作为农业大国，中国面临着从传统农业向现代农业转型的重大任务。高效、安全的现代生态农业不仅是中国农业现代化的重要目标，也是可持续发展的必然要求。然而，当前中国农业发展面临诸多挑战，运行成本的提高、农药消耗量的增大、资源利用效率依旧较低、作物产量和质量难以保证等依旧限制着中国农业现代化的进程。

       依赖于大量农药和化肥的传统农业生产方式不仅导致了高昂的生产成本，还对环境造成了严重的影响，不仅污染了水土资源，还导致了生态系统的失衡和农产品质量的下降。这些问题严重制约了农业的健康和可持续发展。

       随着科学技术的进步，无人机（UAV）技术在农业领域的应用越发普遍。如图2所示，无人机喷洒技术凭借其高效、精准、环保的特点，为作物病害、虫害的防治提供了新的解决方案。与传统的地面喷洒相比，无人机喷洒可以覆盖更广的区域，减少人力物力的投入，降低农药的使用量，提高防治效果。

(a)JF-S10，(b)MG-1P，(c)AGRAS T20，(d)EKS

图2  现场试验中使用的无人机喷雾器和参考喷雾器

       因此，专业的无人机服务团队的建设对于提高农业资源的利用率和植物大面积防治能力具有重要作用。这些团队可以根据农田的实际情况，制定科学的防治方案，提供精准的服务，确保农作物的健康生长。Lu等利用玉米作为实验对象将无人机和人工喷雾控制效果进行了对照，发现无人机的控制效果显著高于人工喷雾。更加精细而均匀的雾渗透性较强的杀虫剂液滴可以被无人机更加轻易地释放。此外，无人机通过使用合适的参数（如飞行高度和速度）确保了杀虫剂在大范围农业生产的均匀应用面积，以及遗漏喷雾或重复喷雾的发生，这大大提高了杀虫剂的利用率和控制效果，减少了杀虫剂用量。另外，从图3可知，与人工操作相比，无人机可以避免长期接触杀虫剂操作，确保操作人员的安全。一般来说，无人机具备高效、便捷、节省用药量等多种优势。

图3  无人机UAV与人工喷洒作业图

4  展望

       飞防助剂作为农业生产的重要组成部分，在提高农产品产量、保障农产品质量、保护生态环境等方面发挥着不可替代的作用。总之，飞防助剂在农业生产中发挥着积极作用，但同时也存在一些问题和挑战。首先，不同的作物、病虫害和环境条件下，对飞防助剂的要求也不同。因此，需要针对具体情况选择适合的助剂，而这需要丰富的专业知识和经验。其次，飞防助剂需要与农药混合使用，如何确保混合均匀、稳定，并在喷洒过程中保持其性能稳定，是一个技术难题。此外，助剂的添加量和比例也需要精确控制，以避免对作物产生药害或影响防治效果。因此，对于飞防助剂的评价应当全面考量其在提高农业生产效率和保障食品安全方面的作用，同时重视其对环境和健康的影响，采取相应的措施加以调控和改进。其中，重点包括以下几个方面：

       1) 提升环保性能：飞防助剂在使用过程中难免会对环境产生一定的影响，因此，需要提高其环保性能，减少对环境的污染。例如，研发低毒、低残留、易降解的飞防助剂，降低其对土壤和水体的潜在危害。

       2) 飞防助剂的生产成本较高，导致市场价格偏高，增加了农户的使用成本，需要优化生产工艺、降低原材料成本，以降低飞防助剂的生产成本，使其更加经济实惠。

       3) 精准施药技术的应用：借助先进的农业机器人、无人机等技术手段，实现对农药的精准喷洒，提高施药效率，减少农药的使用量，降低成本，同时避免对周边环境的污染。

       4) 环保包装和废弃物处理：在飞防助剂的生产、包装和使用过程中，应采取环保措施，减少包装废弃物的产生，推动废弃物的资源化利用和循环利用。

       5) 加强标准化和监管：目前，飞防助剂市场尚未完全规范化，缺乏统一的标准和监管机制。因此，需要加强标准化建设，制定相关的质量标准和使用规范，同时加强市场监管力度，确保市场上的飞防助剂产品质量可靠、安全有效。