作物生长过程中常伴有农田草害的发生，导致作物减产，严重阻碍了农业生产和发展。据统计，我国每年农田草害发生的面积约为7,880万公顷，造成的直接经济损失近千亿元。因此，全世界每年要投入大量的人力、物力和财力用于防除杂草。化学防治即使用除草剂是最省时省力、高效和选择性强的除草方法。目前，除草剂用量约占全球农药的60%（按体积计），位居首位，绝大多数的大规模作物生产依赖于合成除草剂。除草剂的使用不仅大规模地减少了因人工除草而带来的耗时耗力、见效慢等问题，而且在很大程度上控制草害，提高粮食产量，保证粮食安全。

       在实际生产中，施用除草剂可在杂草出苗前进行土壤处理，也可在杂草出苗后进行茎叶处理。基于这两种不同的处理方式，除草剂可分为土壤处理除草剂和茎叶处理除剂，其中，茎叶处理除草剂受土壤的物理化学性质影响小，按草施药，灵活性和选择性较好，应用范围更广。尽管茎叶处理除草剂的使用极大地提高了农作物的产量和质量，但在喷雾施用过程中，常常面临药液雾滴漂移、迸溅、滚落、蒸发和难以被叶片角质层渗透吸收等一系列严重影响除草剂药效的问题。这些问题的出现不仅造成了严重的经济损失和大面积的减产绝产，而且必须增大除草剂的用量才能保持除草效果，使得除草剂对作物造成不同程度的药害，甚至影响下茬作物。随之而来的是环境中除草剂残留过高，影响作物生长的同时，造成了严重的空气、水体和土壤污染，导致难以恢复的恶性循环。同时，除草剂的过量使用也使得杂草抗性问题日益严重，给新除草剂的研发和农业规  范操作带来更大挑战。因此，要实现除草剂的持续“减施”，就必须进一步以“增效安全”为目标，优化除草剂喷雾使用的整个“剂量传递”过程，包括除草剂的分散、雾化、黏附、润湿铺展、吸收渗透和传导等过程，提高除草剂利用率。

       提高除草剂药效的方法有很多，如改进施药器械、改善除草剂剂型和加工质量、除草剂混用等。通常情况下，当施药方式和施药场景固定后，实现除草剂“减施增效”和减少环境污染的最有效手段就是添加喷雾助剂。喷雾助剂的加入不仅可以改善药液稳定性，而且可以在一定程度上提高原药生物活性，减缓杂草抗性的产生过程。更重要的是，助剂的加入可以有效调控药液喷施的剂量传递过程，包括增加除草剂在叶面的沉积量、铺展能力、抗雨水冲刷能力、抗蒸发能力、蜡质层渗透能力、吸收传导能力等，最终提高药液的对靶沉积效率。除草剂喷雾助剂种类繁多，与除草剂制剂和作用方式发展相适应，已经广泛用于除草剂施用过程。

       王成菊等分别按照用途和化学结构对除草剂助剂进行了详细的综述，并根据除草剂助剂高效低毒的发展趋势介绍了几种新型除草剂助剂；Mariano等综述了表面活性剂对农药的增效作用机制，并且总结了表面活性剂的类型和及其应用。但目前尚未见有关将除草剂及其喷雾助剂的使用与杂草类型相结合方面的综述性文献。考虑到除草剂的使用需要结合杂草性质，并配合喷雾助剂使用，了解各自的作用方式对指导杂草防治有重要的意义。本文先从除草剂的作用方式入手，介绍触杀型除草剂和内吸传导型除草剂的作用方式及应用现状，然后围绕杂草特性介绍禾本科、阔叶类和莎草科3类杂草的形态学特征、叶片界面特性、区域分布规律及对除草剂选择的影响，并详细阐述几种常用除草剂喷雾助剂的增效机制及其对除草剂剂量传递过程的影响。在此基础上，分别总结了喷雾助剂对触杀型除草剂及内吸传导型除草剂在防除禾本科、阔叶类和莎草科3类杂草方面的应用和增效规律，以期指导实际生产中除草剂喷雾助剂的选择，也为除草剂领域的新型喷雾助剂的研发和使用提供参考，最终实现除草剂“减施增效”的目标。

1  茎叶处理除草剂的作用方式及应用现状

       茎叶处理除草剂的主要施药方式是茎叶喷雾，会经历分散传递、空间传递、界面传递和体内吸收传导4个“剂量传递”过程，最终实现除草效果。按照药剂在杂草体内传导方式的差异，茎叶处理除草剂可进一步分为触杀型除草剂和内吸传导型除草剂。

1.1  触杀型除草剂

       触杀型除草剂是指其到达植物叶面后，并不能在植物体内进行传导或移动性很差，只能在叶片接触部位起作用，不伤及未接触药剂的部位，如氟磺胺草醚、灭草松、百草枯和敌草快等。此外，还有一些除草剂兼具内吸传导性和触杀性，但其在植物根部的内吸传导能力强，在叶片内吸传导能力弱，主要靠触杀性发挥作用，也将其归为触杀型除草剂，如草铵膦等。多数触杀型除草剂见效快，适用于急性草害的防治。触杀型除草剂在喷雾施药过程中要求药液应尽可能均匀地覆盖杂草叶面，在能被叶片快速渗透吸收的同时能较快地蒸发，并应有足够的耐雨水冲刷能力。触杀型除草剂主要用于防治阔叶类杂草，通常需要添加能促进除草剂药液在杂草叶表面润湿和铺展、耐雨水冲刷的助喷雾助剂以提高药效。

1.2  内吸传导型除草剂

       内吸传导型除草剂在到达杂草叶面后，可被其茎、叶等吸收，并经输导组织传导至作用靶点，从而影响杂草的必要生理过程和主要生物合成机制，最终导致杂草死亡，如草甘膦、烟嘧磺隆等。这要求除草剂药液能有效附着在杂草叶片，抵抗雨水冲刷能力强，同时蒸发缓慢，使活性成分有足够的时间渗透进入角质层，并传导至作用位点而发挥作用。目前，内吸传导型除草剂应用最为广泛，用量最大，尤其在防除禾本科杂草中占据主导地位，但也往往需要添加能促进除草剂药液在杂草叶表面黏附和渗透吸收、抗蒸发的喷雾助剂以提高药效。

1.3  茎叶处理除草剂的应用现状

       表1列举了水稻、小麦、玉米、大豆和棉花5种大宗作物田中用量最大的前10种除草剂。从表中可知，对每种作物而言，茎叶处理除草剂的种类和数量均多于土壤处理除草剂，其中，触杀型茎叶处理除草剂有1～2种，内吸传导型茎叶处理除草剂有5～9种，其余为土壤处理除草剂。在不同作物田中，用量最大的除草剂种类各不同，其中水稻、小麦、玉米、大豆和棉花田中用量最大的除草剂分别是五氟磺草胺、苯磺隆、烟嘧磺隆、氟磺胺草醚和精异丙甲草胺。而在这5种用量最大的除草剂中，只有氟磺胺草醚是触杀型除草剂，其他4种都是内吸传导型除草剂。

表1  五大作物田中用量最大的前10种除草剂(数据统计来自2017年AMIS^® AgriGlobe^®) 

2  杂草的形态学及叶片界面特性

       除草剂的作用方式与其防治的目标杂草的形态学和叶片特性密切相关。除草剂在不同杂草叶片表面的沉积及体内传导过程有明显差异，并最终导致药效不同。杂草叶片界面特性的差异，主要体现在角质层成分、厚度及其表面蜡质晶体的形态结构不同等方面，其中角质层是杂草叶片抵御除草剂进入的最重要屏障。正是由于这些界面特性的差异导致杂草表现出不同程度的疏水性，从而导致药液在杂草表面的沉积行为有所差异。考虑到许多除草剂的选择都是基于杂草的形态特征而进行的，应用生态学分类可以较好地指导对杂草的化学防治。根据杂草的形态学特征，可将其分为禾本科杂草、阔叶类杂草及莎草科杂草三大类。几种常见的农田杂草见图1。

图1  几种常见的农田杂草

2.1  禾本科杂草

       禾本科杂草属于单子叶植物，常见的禾本科杂草有稗草（图1a）、牛筋草（图1b）、狗尾草（图1c）和马唐等，多生长于水稻等水田（如稗草等）、玉米等秋熟旱作物田（如狗尾草、牛筋草等）和小麦等夏熟作物田（如看麦娘、野燕麦等），遍布于全国。

       禾本科杂草的叶片通常呈狭长竖立，叶脉平行，主脉向远轴面凸起，侧脉向近轴面凸起，这种叶脉结构增大了除草剂药液喷施到叶片后发生破碎和飞溅的可能。此外，禾本科杂草叶表面粗糙，覆盖了较厚的能减少水分散失和降低其他环境因素影响的疏水蜡质层，电镜下可观察到微米或纳米尺度的三维晶体结构。这种叶面特性使得茎叶处理除草剂的药液不易附着和持留，导致药液流失，在药效降低的同时存在一定的环境风险。同时，禾本科植物近轴面的疏水性大于远轴面，原因是近轴面的角质层更厚，且随生长期的延长，叶片疏水性逐渐增强，表面自由能逐渐降低。受禾本科杂草叶面特性的影响，用于防除禾本科杂草的触杀型除草剂不多，主要为灭生性除草剂草铵膦，这与触杀型除草剂需要与杂草叶片大面积接触的作用方式以及药液难以在禾本科杂草叶片上润湿和沉积有关。而内吸传导型除草剂在防除禾本科杂草方面应用广泛，如：唑啉草酯、精喹禾灵、烯草酮等，均对禾本科杂草有很好的防效。

2.2  阔叶类杂草

       阔叶类杂草主要是指双子叶杂草和少数叶片较宽的单子叶杂草，如藜（图1d）、马齿苋（图1e）、铁苋菜（图1f）、反枝苋、空心莲子草等。这些阔叶类杂草多生长于大豆等秋熟旱作物田（如苍耳、反枝苋等）和小麦等夏熟作物田（如播娘蒿、藜等），分布于全国。

       阔叶类杂草的数量多，种类丰富，形态各异。与禾本科杂草相比，阔叶类杂草叶片宽阔，近于水平展开，叶片相对薄而软，具网状叶脉，叶片表面相对平滑，蜡质层薄，大多数阔叶类杂草在电镜下观察不到明显的微米或纳米结构。只有少部分阔叶类杂草叶片表面粗糙，表皮蜡质层较厚，疏水性强，与禾本科杂草近似。此外，亲水性强的阔叶类植物近轴面的疏水性小于远轴面，且随生长期的延长，疏水性逐渐减弱，表面自由能逐渐增大。

       绝大多数阔叶类杂草因其所具有的叶面特性都有利于茎叶处理除草剂在杂草叶片的附着和渗透吸收，因而表现出较好的除草剂防效。目前防除阔叶类杂草的触杀型除草剂主要有氟磺胺草醚、灭草松和草铵膦等，见效快，防效高。而防除阔叶类杂草的内吸传导型除草剂主要有苯磺隆、烟嘧磺隆、硝磺草酮和甲氧咪草烟等，用量大且防效高，这与阔叶类杂草更易被除草剂所附着和渗透吸收，以及内吸传导型除草剂具有持久高效的活性密切相关。

2.3  莎草科杂草

       莎草科杂草属于单子叶植物，如香附子（图1g）、异型莎草（图1h）、碎米莎草（图1i）、水莎草等。这类杂草常见于水稻等水田（水莎草、牛毛毡等）和玉米等秋熟旱作物田（如香附子、碎米莎草等）中，多为恶性杂草，发生时一般数量巨大，地下根茎较难清除，人工防除难度大。莎草科杂草主要分布于中国南方比较温暖和湿润的地区，部分遍及全国。

       莎草科杂草的叶片形态与禾本科杂草相似，所不同的是，其茎常为三棱形或扁三棱形，叶基生或杆生，或叶片退化仅存叶鞘，叶表皮蜡质层厚。正是由于莎草科杂草这种独特的界面特性和生长习性，致使多数除草剂对莎草科杂草无效或效果差，只有少部分除草剂对其有一定的防效，如草甘膦、杀草隆、2甲4氯等。

3  常见喷雾助剂对茎叶处理除草剂的增效机制

       在实际应用中，不同种类喷雾助剂对除草剂的增效机制和适用场景不尽相同，因此常需根据除草剂的作用方式及杂草的叶面特性选择合适的喷雾助剂。按照化学结构和来源划分，常见的用于除草剂施用的喷雾助剂主要包括油类助剂、表面活性剂、无机盐类助剂和高分子类助剂等。部分代表性助剂见表2。

表2  4种常见的除草剂喷雾助剂 

3.1 油类助剂

       油类物质在作物保护方面的应用最早可追溯到19世纪末，先后被作为杀虫剂、除草剂和杀菌剂使用。最初用于防控杂草的油类大多具有沸点低、不饱和度高、芳香含量高（芳香含量低的油类可用作杀虫剂）等特点。此外，低分子质量的油类对禾本科杂草毒性很高。20世纪中期，随着合成除草剂的出现，油类除草剂逐渐退出历史舞台，经高度精炼后具有较高饱和度的油类物质没有了生物活性，可作为除草剂助剂使用。油类助剂主要包括矿物油、植物油和植物油衍生物。矿物油易造成药害，所以用量少。植物油因与植物亲和性好，且具有生物可降解、环保、安全无毒和药害少等特点，比矿物油的用量大。然而，部分植物油在使用过程中会出现溶解性差、挥发性高、黏度大、成本高等问题，可通过酯化反应进行优化，获得理化性质更稳定、叶面黏附作用更强的酯化植物油，在除草剂喷雾助剂中应用最为广泛。油类助剂的主要增效机制如下：

       （1）油类助剂能促进药液在植物叶片上的铺展和附着，增强药液的抗雨水冲刷能力。这是因为油类助剂由一种或多种长链碳氢化合物组成，和植物叶片表面的蜡质层成分相似，与植物茎叶有很好的亲和性，能增强药液在植物叶面的附着能力。Xu等研究发现，甲酯化大豆油能增强药液在蜡质叶片（狭瓣天竺葵）上的铺展面积（图2a,2b），而在绒毛状叶片上（绒毛天竺葵），添加油类助剂后液滴能从落在绒毛顶端（不与叶片表面接触）转变成黏附在叶片表面，有效提高了药液的附着能力（图2c, 2d）。同时，液滴可在绒毛状叶片上随时间的延长继续铺展（图 2d），说明表面的绒毛结构能促进含油类助剂液滴的铺展。此外，油类助剂能适当增加药液黏度，增加药液在植物叶面的滞留量，提高药液的抗雨水冲刷能力。

图2  直径为500μm的液滴在蜡质叶片（a, b）和绒毛叶片（c, d）上的润湿状态：水滴（a, c）和添加甲酯化大豆油（b, d）

       （2）油类助剂能有效延缓药液在植物叶表面的结晶、蒸发和光降解行为。油类助剂能增加亲脂性活性成分的溶解度，防止活性成分在叶片表面结晶，从而促进活性成分被叶片吸收；同时植物油的沸点高，能延缓药液的干燥时间，为药液提供更长的时间渗透进入叶片。

       （3）油类助剂能促进叶片对药液的渗透和吸收。亲水性物质（极性物质）的渗透行为发生在角质层的水合位点，这个过程受角质层的水化状态影响，而疏水性物质（非极性物质）主要通过破坏表皮蜡质层的保护能力如降低蜡质层的结晶度来渗透进入角质层。油类助剂属于后者，它可以溶解植物上表皮的蜡质层，对杂草叶片的破坏性更大，从而促进药液渗透进入角质层并到达叶内组织，进而增强吸收和传导过程。

       基于油类助剂的主要增效机制，油类助剂主要应用于内吸传导型除草剂防除禾本科和阔叶类杂草。此外，油类助剂适用于活性成分水溶性较差的剂型，如乳油、悬浮剂等。

3.2  表面活性剂

       表面活性剂在除草剂喷雾助剂中应用非常广泛。表面活性剂分子因其独特的两亲性结构可以吸附在两相界面，降低界面张力，增强乳液、悬浮液等稳定性，同时提高溶液的表面活性。按照表面活性剂的亲水基带电性，可将表面活性剂分为非离子型、阴离子型和阳离子型表面活性剂，其中，非离子型和阴离子型表面活性剂作为除草剂的喷雾助剂应用最为广泛（表2）。表面活性剂的主要增效机制如下：

       （1）表面活性剂能显著抑制除草剂喷雾液滴撞击疏水植物叶面后的破碎和回弹行为。Song等研究发现，水滴高速撞击到超疏水的甘蓝叶表面时会发生破碎、飞溅、反弹等行为，而添加了1%阴离子表面活性剂琥珀酸二异辛酯磺酸钠（AOT）的液滴撞击甘蓝叶表面后几乎不回缩，铺展面积大，可实现完全沉积。该文作者认为，这是由于AOT分子具有优秀的表面活性，能快速降低溶液的动态表面张力，并且能在溶液中自组装形成囊泡。液滴与叶片碰撞时，液滴表面积迅速变大，此时AOT分子迅速迁移并吸附在固-液界面，显著降低界面张力，使液滴几乎不回缩，完全附着在超疏水叶片表面。

       （2）表面活性剂能改善药液在疏水叶表面的润湿铺展行为，提高药液与叶片表面的黏附力。本课题组研究发现：当非离子表面活性剂Triton X-100的浓度低于其临界胶束浓度（CMC）时，液滴则不能在水稻叶表面铺展，保持近似球形的状态，接触角很大（图3a）；而当浓度介于CMC和临界润湿浓度（CWC）之间时，液滴缓慢铺展，接触角降低（图3b）。随着Triton X-100浓度的升高，尤其在超过CWC后，液滴的表面张力则逐渐降低，在水稻叶表面迅速铺展，接触角显著降低（图3c）。这是因为Triton X-100分子在固-液界面的吸附量远高于气-液界面，在疏水作用力的驱动下，液滴突破叶片表面三维立体结构中的空气层，润湿状态从Cassie-Baxter态（非润湿状态）转变为Wenzel态（润湿状态），实现了对植物叶面的润湿。一般认为当液滴的表面张力低于叶片的表面自由能时，液滴能润湿该叶片。

图3  TX-100浓度逐渐增大的液滴在水稻叶表面的铺展机制示意图

       （3）表面活性剂能溶解植物叶片表面的蜡质层，促进除草剂药液渗透进入植物组织。大多数除草剂活性成分是亲脂性的，它们会随着液滴的蒸发而被溶解在表面蜡质层中，但这并不意味着可以通过整个角质层，而表面活性剂可以溶解叶片表面的蜡质层，同时调节角质层的成分和结构，提高角质层的流动性，进而促进活性成分在整个角质层的渗透和迁移。

       有机硅表面活性剂被认为是在植物叶片上能达到完全铺展的一类表面活性剂，已被广泛应用于农药制剂领域，其中以烷氧基改性的三硅氧烷非离子表面活性剂应用最为广泛。有机硅表面活性剂通常指以硅氧键-Si(CH3 )O-为骨架组成的化合物，具有独特的“T”形结构，其在气-液界面吸附时，亲水基团垂直朝向液滴内部，而疏水基团往往平行于表面排布。正是这种特殊的排布方式导致液体具有超低表面张力，表现出优秀的表面活性，使液滴在马兰戈尼效应（Marangoni Effect）的推动下迅速铺展，从而增大药液与叶片表面的接触面积。然而，有机硅表面活性剂在pH＜5 或pH＞9时极易缩聚而失去作用，因此不适于作为草甘膦异丙胺盐等强酸或强碱性制剂的喷雾助剂。基于表面活性剂对除草剂的主要增效机制，表面活性剂类助剂已被广泛应用于各种除草剂的各种剂型中，尤其在使用触杀型除草剂防除禾本科杂草时将其作为喷雾助剂使用。

3.3  无机盐类助剂

       无机盐类助剂主要以含氮肥料为主，尤其是以硫酸铵等铵盐为主的助剂应用越来越普遍。无机盐类助剂能显著提高极性除草剂和弱酸性除草剂的活性，其主要增效机制如下：

       （1）无机盐类助剂能隔离和结合硬水中的Ca2+、Mg2+等金属离子，解除硬水与除草剂的拮抗作用，尤其在硬水、气候寒冷或干旱条件下，硫酸铵能显著提高草甘膦的药效。

       （2）无机盐类助剂可以适当调节药液的pH值。无机盐类助剂能增加一些对pH值敏感的除草剂的溶解度，避免除草剂的活性成分在酸性或碱性条件下分解，从而提高除草剂的活性，提高防治效果。

       （3）无机盐类助剂可以提高除草剂对杂草细胞膜的穿透性。含NH4+的无机盐能显著促进杂草对除草剂吸收，其原因是植物细胞对NH4+的吸收能消耗力很强，在离子泵的作用下，NH4+进入细胞膜内，H+被泵到膜外，造成膜外的弱酸性环境，从而促进弱酸性除草剂的吸收，提高了除草剂对杂草的防效。

       基于无机盐类助剂的主要增效机制，无机盐类助剂适用于草甘膦、草铵膦等易受硬水中阳离子影响的除草剂，同时，无机盐类助剂能适当调节药液的pH值，提高叶片对咪唑乙烟酸、灭草松等除草剂的吸收速度。

3.4  高分子类助剂

       高分子类助剂是除草剂领域的一种新兴助剂，一些两亲性的高分子，如生物多糖、蛋白质、聚羧酸盐等，可以在两相界面排布，也可发生分子链内和分子间的聚集，这与高分子的结构、单体组成比和分子质量有关。同时，有些高分子对环境因素（光、pH等）敏感，可作为刺激响应性材料调控其物理化学性质。与小分子表面活性剂相比，高分子类助剂有一定的空间位阻，能降低溶液的表面张力，只是表面活性稍差，但它却能能一定程度上减少雾滴漂移，提高药液的抗雨水冲刷能力。高分子类助剂的主要增效机制如下：

       （1）高分子类助剂能适当增大雾滴直径，减少喷雾过程中的雾滴漂移现象。Keshavarz等研究发现，当聚氧乙烯（PEO）溶液和水/甘油溶液的剪切黏度及表面张力相同时，添加PEO的雾滴直径更大，原因是PEO能显著增大雾滴的拉伸黏度，抑制液膜破裂，使雾滴变大，从而减少了雾滴漂移。

       （2）高分子类助剂能抑制液体撞击植物叶面后的弹跳、滚落等行为，增强黏附。Bergeron等研究发现，添加少量PEO能延缓液滴撞击疏水表面后的回缩速率，有效抑制液滴反弹。原因是低浓度时PEO能适当增加溶液的拉伸黏度，在撞击过程中将雾滴动能转化为黏性耗散，抑制液滴弹跳。Smith等认为PEO分子吸附在三相线处，由卷曲态变成拉伸态，耗散能量，从而延缓液滴回缩。

       （3）高分子类助剂能增大药液的沉积量，提高药液的抗雨水冲刷能力。Damak等研究表明，当两个带相反电荷的聚电解质液滴同时撞击疏水表面时，能在疏水固体表面形成亲水陷阱，从而对其进行亲水改性，有效提高了液滴的沉积量。随着液滴的蒸发，高分子类助剂会在固-液界面形成薄膜，从而有效提高药液在植物叶片表面的黏附，提高药液的抗雨水冲刷能力。Symonds等研究表明，聚乙烯醇（PVA）的耐雨水冲刷能力随其分子质量和结晶度的增大而提高，其耐雨水冲刷程度与其在叶片表面形成的聚合物薄膜的强度有关。

       综上所述，尽管4种喷雾助剂对除草剂的主要增效机制各不相同，但最终都能不同程度地实现对除草剂的增效作用。如图4所示，油类助剂主要通过增强药液附着、延缓药液结晶和蒸发、促进药液渗透来提高药效；表面活性剂主要通过抑制液滴弹跳、促进药液铺展、溶解叶片表皮蜡质层来发挥增效作用；无机盐类助剂则通过隔离硬水中的阳离子、调节除草剂药液的pH值、提高杂草细胞膜穿透性来提高除草剂的活性；高分子类助剂主要通过减少雾滴漂移、抑制液滴弹跳、提高药液的抗雨水冲刷能力来增效。目前，除草剂喷雾助剂逐渐朝着高效、低毒、混用、易降解、环境友好的方向发展。

图4  4种常用除草剂喷雾助剂的主要增效机制示意图 

4  喷雾助剂在茎叶处理除草剂防治杂草方面的应用

4.1  喷雾助剂在茎叶处理除草剂防除禾本科杂草方面的应用

4.1.1  触杀型除草剂

       虽然已有较多助剂被用于触杀型除草剂的喷雾助剂，但目前在禾本科杂草防治过程中喷雾助剂仍以表面活性剂为主。表面活性剂能显著降低除草剂药液的表面张力，促进药液在杂草叶表面的润湿铺展，增大药液与杂草叶片的接触面积，极大地提高触杀型除草剂的药效。孔令鸟等研究发现，在草铵膦药液中添加20%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠（AES），可以使药液的表面张力由65.7 mN/m降低到33.9 mN/m，同时药液对牛筋草叶片的渗透时间也从1,200 s降低到154.7 s。正是由于表面活性剂AES的加入增大了药液在牛筋草表面的润湿和渗透力，从而使得草铵膦对牛筋草的半数有效剂量（ED50）降低了29.1%，防效提高1.7倍。

       Johnson等研究了柠檬酸烷基醚酯表面活性剂的分子结构中聚氧乙烯（EO）链长度和烷基链长度对草铵膦防除狗尾草、马唐等禾本科杂草活性的影响。柠檬酸是一种从天然玉米淀粉中提取，且容易被植物吸收的弱酸，可通过螯合硬水中的盐提高除草剂活性。同时，柠檬酸与EO链和烷基链共轭形成的柠檬酸烷基醚酯有较好的表面活性，可以作为喷雾助剂提高除草剂的防效。结果表明，烷基链长为8、EO链长为12的单链和双链柠檬酸烷基醚酯能使草铵膦对狗尾草的防效提高1.3倍，效果最好。由此可见，表面活性剂的分子结构与除草剂的增效作用有很大的关系，在助剂筛选过程中，可通过改变助剂的结构筛选出对提高某特定除草剂活性效果最好的助剂，最大程度地提高药效，减少除草剂用量。

4.1.2  内吸传导型除草剂

       内吸传导型除草剂在防除禾本科杂草中应用最广泛，用量最大。在内吸传导型除草剂防除禾本科杂草中，油类助剂和表面活性剂用量最大且增效作用最强，无机盐类助剂次之。

4.1.2.1  油类助剂

       Izadi-Darbandi等研究了棉籽油、大豆油等9种植物油对咪草酯、烯禾啶和磺胺磺隆3种内吸性除草剂防除野燕麦的影响。

       研究发现，在所测试的9种植物油中，油菜籽油的增效作用最强，大豆油次之，甜杏仁油最差。这些助剂的增效作用与植物油中软脂酸含量成正相关，而与油酸含量成负相关，其他成分规律不明显，同时，植物油助剂中不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸的比例越低，其增效作用越强。原因是在一定的相对分子质量范围内，脂肪酸的表面张力与它的碳氢链长度成正比，而与饱和度成反比，所以适当增大短碳氢链脂肪酸和饱和脂肪酸的比例能降低植物油乳液的表面张力，促进药液在植物叶片表面的铺展和持留，从而提高药效。此外，植物油对咪草酯和烯禾啶的增效作用明显高于磺胺磺隆，主要是因为咪草酯和烯禾啶亲脂性较强，而磺胺磺隆亲水性更强，表明植物油对亲脂性除草剂的增效作用高于亲水性除草剂。

       Li等通过扫描电镜观察稗草叶片结构变化探究了油类助剂对氰氟草酯防除稗草的增效作用。作者分别对比了纯水、氰氟草酯处理和添加油类助剂的氰氟草酯处理后的稗草叶片结构，发现水对稗草叶表面的蜡质层和表皮细胞没有任何影响（图5a1, a2），氰氟草酯使表皮细胞略有萎缩（图5b1），溶解了少量的表皮蜡质层（图5b2），而添加油类助剂后均发生表皮细胞变窄萎缩和蜡质层溶解的现象（图5c1-e2）。其中，石蜡油和矿物油能使表皮细胞变窄变小，水分减少（图5d1, e1），溶解大约30%的表皮蜡质（图5d2,e2）。甲酯化植物油（MSO）能较大程度地使表皮细胞萎缩（图5c1），溶解超过50%的蜡质层（图5c2）。正是因为 MSO（体积分数0.5%）溶解了大量稗草叶片的表皮蜡质层，严重破坏了叶片的角质层，从而极大地增强了稗草叶片对氰氟草酯的渗透和吸收能力，使其对氰氟草酯防除稗草的防效提高了78.7%。

图5  不同样品处理后稗草叶片表面的表皮细胞（a1-e1）和表皮蜡质层（a2-e2）电镜图

4.1.2.2  表面活性剂

       表面活性剂的促渗透能力与其分子结构密切相关，例如：聚氧乙烯（EO）链短的表面活性剂能提高亲脂性除草剂的渗透吸收能力，而EO链长的表面活性剂能提高亲水性除草剂的渗透吸收能力。Arand等研究了Tween 20、Tween 80、Span 20、Span 80和商用助剂TEHP等几种助剂对唑啉草酯防除野燕麦、黑麦草、狗尾草、金丝雀虉草和大穗看麦娘5种禾本科杂草的增效作用及机制。发现Tween 20比Span 20对唑啉草酯的增效作用更强，其原因是Tween 20有EO链，调节了亲疏水比例，使表面活性显著提高，增大了药液在杂草上的持留量。然而，唑啉草酯乳油的商用助剂TEHP提高药效的能力明显强于Tween系列。这是由于，虽然TEHP增强药液持留量的能力比Tween系列低，但对增强药液的渗透能力明显优于Tween系列。同时，作者发现这几种助剂对唑啉草酯的增效作用与唑啉草酯的渗透速率成正比，这说明唑啉草酯在杂草叶片角质层的渗透能力对其药效有决定性的作用。

4.1.2.3  无机盐类助剂

       无机盐类助剂通常与油类助剂或表面活性剂复配使用，可显著提高除草剂活性，常用的无机盐助剂有硫酸铵、尿素硝铵混合物（UAN）等。Bunting等发现，药液中添加了UAN后，甲酰胺磺隆对狗尾草和野黍的防效是只添加非离子表面活性剂的4.25倍，同时极大地提高了杂草对甲酰胺磺隆的叶面吸收率。龙建平等研究了硫酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢铵等无机盐类助剂对烟嘧磺隆防除狗尾草、马唐等禾本科杂草的效果，发现单独使用时，低用量的硫酸铵增效作用最强，使单用烟嘧磺隆的药效提高38%，其次是碳酸氢钠，使药效提高28%。同时，无机盐的增效作用与添加浓度有较大关系，过高的浓度反而降低除草剂的活性，这可能是由于无机盐与除草剂之间发生了拮抗作用。此外，将硫酸铵与一种油助剂Scoil油复配后添加到烟嘧磺隆中，发现烟嘧磺隆对狗尾草的防效比单独添加硫酸铵提高了150%，比单独添加Scoil油提高了23%，这主要是由于硫酸铵和Scoil油产生了协同增效作用，共同增加了烟嘧磺隆药液在狗尾草叶片的附着和渗透能力，进而增加了烟嘧磺隆的除草活性。因此，在除草剂中添加无机盐类助剂时既要选择合适的表面活性剂或油助剂复配，又要选择合适的浓度。

       综上所述，在茎叶处理除草剂防除禾本科杂草时，应用于触杀型除草剂的喷雾助剂主要是表面活性剂，尤其以非离子型表面活性剂为主，这主要由于表面活性剂具有优秀的界面活性，能提高药液在杂草叶片的润湿性；应用于内吸传导型除草剂的喷雾助剂主要是油类助剂和表面活性剂，尤其以油类助剂为主，这主要由于油类助剂与杂草叶片亲和性强，能显著提高药液与杂草叶片的黏附性，另外，将上述助剂与无机盐类助剂复配能最大限度地提高药效。

4.2  喷雾助剂在茎叶处理除草剂防除阔叶类杂草方面的应用

4.2.1  触杀型除草剂

       触杀型除草剂在防除阔叶类杂草过程中最常添加的喷雾助剂是表面活性剂，而且主要是有机硅表面活性剂和非离子型表面活性剂。张忠亮等研究了几种三硅氧烷型表面活性剂对氟磺胺草醚防除苘麻的增效作用，发现随着三硅氧烷表面活性剂侧链引入的聚醚基团减少，其添加到氟磺胺草醚水剂后的药液表面张力逐渐降低，扩展直径和最大持留量逐渐增大，对苘麻的药效逐渐增强。其中，即使增效作用最差的TD-600也能将药液的表面张力降低至25.6 mN/m，持留量增大34.8%，使氟磺胺草醚的药效提高15.9%。卢向阳等研究了非离子表面活性剂烷醇聚氧乙烯醚（JFC）和阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（ABS）对氟磺胺草醚水剂在反枝苋上的吸收和药效的影响。结果表明：JFC不仅促进了药液在反枝苋叶面的铺展能力，而且大大提高了反枝苋对除草剂的吸收量，使药效提高28.5%；而ABS作为一种润湿剂，只能提高铺展能力，对提高除草剂吸收量的作用不明显，药效仅提高19.2%。这也说明了在除草剂施用过程中，选择能同时促进药液铺展和渗透能力的喷雾助剂可以大大提高除草剂的防效。

4.2.2  内吸传导型除草剂

4.2.2.1  油类助剂

       油类助剂在内吸传导型除草剂防除阔叶类杂草中应用最为普遍，其中以甲酯化植物油（MSO）居多。Hutchinson等发现，与非离子表面活性剂相比，MSO能显著提高砜嘧磺隆对藜的防效，且对作物马铃薯的生长无影响。此外，与寒冷的环境相比，MSO在潮湿环境下的增效作用更明显，这主要是由于湿润的环境能延缓MSO的蒸发，从而增加了砜嘧磺隆的溶解度，促进其渗透进入藜叶片表面，进而提高药效。相似的结果也被其他文献报道。王金信等研究了10种不同黏度矿物油对内吸传导型除草剂莠去津、氰草津和烟嘧磺隆对苘麻防效的影响，发现10种供试矿物油均能提高除草剂活性。同时，随矿物油黏度的增大，其对除草剂的增效作用呈现先增大后减小的趋势，其中黏度为46 mm2/s（40℃）的矿物油乳剂（MOC46）对除草剂的增效作用最强。这可能是因为低黏度的矿物油更易使除草剂药液从杂草叶片滚落，难以附着在叶片；而高黏度的矿物油流动性差，与除草剂混配不均匀，并阻碍除草剂渗透进入叶片组织；而适当的黏度既能使除草剂有效黏附在杂草叶面，又能促进其被草叶片吸收。

4.2.2.2  表面活性剂

       表面活性剂对除草剂的增效作用与其浓度、亲疏水性和分子体积大小等有关。Liu等研究了几种非离子表面活性剂对草甘膦和2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-滴）两种内吸传导型除草剂在藜叶片上的持留和渗透能力的影响。结果表明，EO链长的表面活性剂促进了藜叶片对草甘膦的吸收，EO链短的表面活性剂促进了藜叶片对2,4-滴的吸收；EO链长度相同时，含有C13/C15 线性碳氢链的表面活性剂促进藜对除草剂的吸收能力最强，这说明表面活性剂对不同除草剂的增效作用有特异性；对于同一表面活性剂，其增效作用与草甘膦的浓度成正比，而与2,4-滴的浓度成反比，这说明表面活性剂对除草剂的增效作用不仅与表面活性剂种类有关，还与活性成分及其浓度有关。此外，不同结构的柠檬酸烷基醚酯表面活性剂对草甘膦和甲氧咪草烟分别防除藜和苘麻的增效规律不尽相同。

       表面活性剂作为喷雾助剂对除草剂的增效作用和杂草叶片表面特性有关。Sanyal等研究了藜（图6a）、马齿苋（图6b）和苘麻（图6c）3种杂草叶片的特征（毛状体、气孔、蜡质层），并证实这些特征对喷雾助剂的增效作用有很大影响。虽然藜表面蜡质层最厚（图6a, d），使得其疏水性最强，但表面气孔最多，有囊毛，能促进除草剂渗透进入叶片组织；苘麻表面蜡质层最薄，且表面有绒毛（图6c, d），亲水性最强；马齿苋的表面气孔数、蜡质层含量和疏水性介于上述两种杂草之间（图6b, d）。正是由于3种杂草具有这些独特的叶片特征，表面活性剂对氟嘧磺隆防除3种杂草的增效作用为：苘麻＞马齿苋＞藜（图6e）。有机硅表面活性剂对氟嘧磺隆防除杂草的增效作用大于非离子表面活性剂，因其显著降低了药液接触角，增大了药液在杂草叶片的铺展面积（图6e）。 

图6  藜(a, CHEAL)、马齿苋(b, POROL)和苘麻(c, ABUTH)叶片的扫描电镜图；(d)3种杂草的叶表面蜡质层含量；(e)添加助剂后的氟嘧磺隆在3种杂草叶表面的铺展面积

4.2.2.3  无机盐类助剂

       无机盐类助剂能解除硬水中阳离子与除草剂之间的拮抗作用，加之硫酸铵等含 NH4+的无机盐可作为叶面肥料为作物生长提供营养，水溶性好，对环境友好。Devkota等研究了pH值、水硬度和硫酸铵对硝磺草酮防除豚草、长芒苋等阔叶类杂草的增效作用，发现在接近中性的环境（pH≈6.5）、水硬度低于200 mg/L时有利于硝磺草酮发挥药效，以硫酸铵作为喷雾助剂可使硝磺草酮对豚草和加拿大飞蓬的防效分别提高9%和6%。

       综上所述，在使用茎叶处理除草剂防除阔叶类杂草时，应用于触杀型除草剂的喷雾助剂主要是表面活性剂，尤其以非离子型表面活性剂和有机硅表面活性剂为主，这主要是由于表面活性剂能同时提高药液在杂草叶片的润湿能力和渗透能力；而应用于内吸传导型除草剂的喷雾助剂种类多样，这是由于阔叶类杂草叶片的形态学和界面特性各不相同，因此，对于疏水性强的杂草叶片，使用润湿性好的表面活性剂能促进药液铺展和渗透吸收，而对于疏水性弱的杂草叶片，则使用油类助剂和无机盐类助剂能显著提高药效。

4.3  喷雾助剂在茎叶处理除草剂防除莎草科杂草方面的应用

       目前关于喷雾助剂对除草剂防除莎草科杂草效果影响的研究报道较少。Nelson等研究了硫酸铵对草甘膦和草铵膦对油莎草防除效果的影响，发现硫酸铵的加入可以使二者的防效均有明显提高，其中草甘膦的防效优于草铵膦。然而，添加非离子表面活性剂、甲酯化植物油和植物油助剂对除草剂的防效影响不明显。这可能是由于硫酸铵能抵抗硬水中的Ca2+、Mg2+等阳离子，从而提高了草甘膦和草铵膦的活性，然而油莎草表面蜡质层非常厚，即使添加了非离子表面活性剂和甲酯化植物油等促进药液润湿和黏附的助剂，仍不能抵抗这种限制。

5  总结与展望

       除草剂是目前防治农田草害最高效、省时省力、应用最广泛的方法，但除草剂的防治效果在很大程度上会受到杂草性质及喷雾助剂的影响，因此，了解各自的作用方式对指导杂草的化学防治有重要的意义。本文在介绍除草剂作用机制和应用现状的基础上，总结了禾本科、阔叶类和莎草科杂草的形态学和叶面特性及其对除草剂选择的影响，并详细阐述了常用喷雾助剂对除草剂的增效机制。在此基础上，分别归纳了喷雾助剂对触杀型除草剂及内吸传导型除草剂防除禾本科、阔叶类和莎草科3类杂草的应用及增效规律。

       目前，除草剂喷雾助剂的研究已取得很大进展，并开发出针对某些除草剂的特定喷雾助剂。但仍存在一些亟待解决的问题：

       （1）喷雾助剂对除草剂的增效机制和规律有待深入研究。目前，对喷雾助剂的研究多停留在其对除草剂防除效果的影响上，而对于影响增效作用的剂量传递过程和环境因素等均未有系统、深入的研究。只有深入了解其作用规律，才能有针对性地指导除草剂喷雾助剂的选择。

       （2）新型助剂缺乏室内活性和田间防效的验证。部分研究工作只报道了一些新型助剂在理论层面对除草剂的增效机制，并未与具体应用场景相结合，需要进一步验证。

       （3）对喷雾助剂的环境友好性和安全性缺乏关注。目前使用的喷雾助剂多为合成表面活性剂，其对水体环境及其他生物的安全性有一定影响，需要进一步关注。

       （4）新型高效喷雾助剂的研发和使用。目前已有较多理论研究发现，高分子类助剂、纳米颗粒、天然提取物等一些新型助剂能显著减少雾滴漂移、促进液滴铺展，有作为除草剂喷雾助剂的潜力，可以丰富除草剂喷雾助剂的种类，减少对现有助剂的依赖。同时，研发能在更低用量下起增效作用的助剂，既能显著增效，又能减少对作物和环境的危害。

       （5）需开发针对莎草科杂草的特定喷雾助剂。莎草科杂草多为恶性杂草，防除难度较大，但目前能防除莎草科杂草的除草剂较少，仅有草甘膦、草铵膦和杀草隆等，并且防效不高。现有多种喷雾助剂对除草剂防除莎草科杂草的增效作用不明显，需要进一步探究。

       综上，深入了解喷雾助剂对茎叶处理除草剂防除不同类型杂草的作用机制，可以有效指导实际生产中喷施除草剂时喷雾助剂的选择，同时也为新型除草剂喷雾助剂的开发利用提供参考，有助于进一步实现除草剂的“减施增效”。