Ученые ТюмГУ разработали методику для измерения оптимальной площади смачивания листьев растений каплями агрохимикатов с добавлением поверхностно-активных веществ (ПАВ). Точное измерение площади смачивания и времени действия распыляемой капли на листьях важно для оценки безопасной и эффективной концентрации этих веществ, поскольку позволяет снизить экологические риски и сделать пищевые продукты более полезными.
Ячмень / © André Karwath aka Aka, ru.wikipedia.org
«Для корректной оценки оптимальной концентрации поверхностно-активных веществ мы использовали инфракрасную термографию для идентификации области смачивания. С ее помощью оптимальная дозировка ПАВ оказалась в два раза ниже, нежели требовалось при визуализации в видимом спектральном диапазоне. Результаты наших исследований показывают, что таком подходе возможно сокращение потребления поверхностно-активных веществ в сельском хозяйстве», – сообщила заведующая лабораторией фотоники и микрофлюидики Институт экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO) Тюменского госуниверситета Наталья Иванова.
Этот подход ученые опробовали для нескольких коммерчески доступных пестицидов с различными концентрациями кремнийорганического поверхностно-активного вещества на листьях ячменя. Они, как и листья других яровых культур (пшеницы, ржи, ячменя и овса), являются гидрофобными. Это способствует самоочищению и препятствует размножению микроорганизмов на их поверхности. В то же время гидрофобность препятствует эффективному высвобождению защитных веществ против различных патогенов. Потому поверхностно-активные вещества добавляются в водные растворы пестицидов для обеспечения наилучшего смачивания.
В экспериментах ученые работали с концентрациями ПАВ в широком диапазоне значений. Оказалось, что для растворов пестицидов с концентрацией ПАВ выше 1 ККМ инфракрасная термография позволяет обнаруживать до пяти раз большую площадь смачивания по сравнению с измеренной в видимом спектральном диапазоне, а время полного испарения смачивающей пленки оказалось в 1,5 раза больше при детектировании в инфракрасном диапазоне.
Как поясняют исследователи, это позволяет внести существенную поправку в оценку оптимальной концентрации ПАВ. Предложенная методика может быть использована для уточнения и адаптации нормативной базы по использованию кремнийорганических поверхностно-активных веществ в растворах пестицидов.
В будущих исследованиях ученые намерены опробовать методику на более широком спектре пестицидов и типов сельскохозяйственных культур с листьями более сложной морфологии, а также рассмотреть влияние множественных капель, нанесенных на поверхность листа.
Исследование выполнено при поддержке Министерства науки и высшего образования России в рамках государственного задания.
