如今復混肥的生產技術和占有比例是衡量一個國家化肥工業發達程度的重要方面。作為復混肥品種之一的葉面肥料的研制、生產和應用也日益受到重視。

葉面肥料具有針對性強、養分吸收快、肥料利用率高、環境污染小和成本低等特點。噴施到葉片表面的營養物質,主要是通過葉片細胞的外質連絲和氣孔被作物吸收,因此,提高肥液在作物葉片上的潤濕程度對提高葉面肥料利用率有著極為重要的作用。葉面肥料的研究在我國起步較晚,其潤濕技術的系統研究仍未見詳盡報道。本文就是研究不同表面活性劑對葉面肥料潤濕性能的影響。

1基本原理

許多植物的葉片不易被水和葉面肥料潤濕,這是因為它們表面常覆蓋著一層疏水蠟質層,這一疏水蠟質層屬低能表面,水和葉面肥料在上面會形成接觸角θ>90°的液滴。加之蠟質層表面的粗糙會使θ進一步增大,造成葉面肥料對蠟質層的潤濕性不好。根據楊氏方程:γ_SV-γ_SL=γ_LVCOSθ,其中γ_SV表示疏水蠟質層的表面張力(表面能);γ_SL為葉面肥料與蠟質層間的界面張力;γ_LV為葉面肥料的表面張力;θ為葉面肥料在蠟質層上形成的液滴與蠟質層間的接觸角。如圖1所示。　

圖1表明加入潤濕劑后,葉面肥料在蠟質層上的潤濕狀況得到改善甚至可以在其上鋪展。其作用機理見圖2。　

葉面肥料添加潤濕劑后,潤濕劑會以疏水基通過色散力吸附在蠟質層的表面,親水基則伸入肥液中形成定向吸附膜取代了疏水的蠟質層。由于親水基與肥液間有很好的相容性,所以γ_SL下降。潤濕劑在肥液表面的定向吸附也使得γ_LV下降。為了維持楊氏方程兩邊相等,cosθ必須增大,接觸角減小,這樣葉面肥料潤濕性將得到改善,如圖2所示。隨著表面活性劑在固液和氣液界面吸附量的增加,γ_SV和γ_LV進一步下降,接觸角由θ>90°變到θ<90°甚至θ=0°,使肥液完全在其上鋪展。

Fox和Zisman研究發現,液體在同一固體表面的接觸角隨其表面張力降低而減小。因此,通過研究葉面肥料的表面張力可相應地反映出其潤濕性能。

2實驗及結果

2.1       實驗原料

潤濕劑　潤濕劑有陰離子型和非離子型,陽離子型表面活性劑一般不用作潤濕劑。本實驗選用的表面活性劑主要有:

陰離子型　磺酸鹽類:SAS-60,磺酸,SCI-65;硫酸酯鹽類:K12A,AESA,AES;磷酸酯鹽類:M

AP-K,MAP;羧酸鹽類:MLD-30。

非離子型　烷基糖苷型:APG650,APG1200,APG2000;聚氧乙烯型:AEO-3,AEO-7-9,AEO-9;6501(1∶1),6501(1∶1.5),6501(1∶2)

兩性離子型　甜菜堿型:CAB35葉面肥料　本課題組開發,含營養元素有:氮、磷、鉀、鐵、銅、鋅、鉬、錳、硼、鎂等。

2.2　實驗方法

本實驗采用最大氣泡壓力法測量表面張力。實驗裝置見圖3。　

向葉面肥料中分別加入不同種類、不同量的表面活性劑,用最大氣泡壓力法測其表面張力。

2.2       實驗結果及討論

葉面肥料的表面張力與表面活性劑的種類、加入量有很大的關系。考慮到葉面肥料的成本,重點研究了25℃時,低濃度區,其表面張力與表面活性劑濃度的關系,并將各類表面活性劑中,性能較好的作圖如下(見圖4～圖6)。

由圖4可看出,陰離子表面活性劑在低濃度區,硫酸酯鹽類、磺酸鹽類相對較好,羧酸鹽類較差。　

由圖5可以看出,非離子型表面活性劑在低濃度區,聚氧乙烯型優于烷基糖苷型。　

由圖6可以看出,兩性離子型表面活性劑在低濃度區對葉面肥料表面張力的影響,沒有陰離子型和非離子型好,因而不宜用在葉面肥料上。

為進一步了解表面張力和潤濕效果的關系,做如下實驗:首先用水噴洗茶樹葉片,讓其自然干燥,采回已清洗干燥的相同部位的嫩葉,使葉片平整后,用微量滴定管,從相同的高度,以相同的速度,滴下0.1ml含不同濃度6501(1∶2)的肥液,潤濕平衡后,測其潤濕面積見表1(室溫25℃)。由表1可以看出,隨著表面活性劑濃度的提高,肥液的表面張力降低,潤濕面積增大,肥液施用效果應該更好;但表面活性劑濃度超過0.01%時,肥液的表面張力、潤濕面積隨著表面活性劑濃度提高而變化的幅度較小,而肥液的成本卻在增加。因此,控制肥液合適的表面張力應由成本分析決定。

3經濟分析及結論

由于表面活性劑的價格較高,因此必須考慮添加表面活性劑造成葉面肥料成本增加的幅度,根據2001年6月份的市場價格,對幾個典型的潤濕劑進行經濟分析(見圖7)。

由圖7可以看出,提高葉面肥料的潤濕效果,較理想的表面活性劑是6501(1∶2)和磺酸。若選擇6501(1∶2),每噸噴施液中表面活性劑的成本在1元以上,肥液的表面張力在34mN/m以下。若選擇磺酸,每噸噴施液中表面活性劑的成本在1元以下,肥液的表面張力在34mN/m以上。

[參考文獻]

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