农药是保障粮食安全的重要农业投入品，但是农药利用率低一直是业界关注的热点问题。2019年我国粮食作物农药利用率不足40%。研究表明，目前广为采用的茎叶喷雾技术，约60%的农药药液在向靶标作物叶面传输的过程中因蒸发飘移、弹跳、飞溅等流失进入环境。

　　农药雾滴在靶标植物叶面的沉积是一个复杂的液-固界面相互作用的动态过程，与雾滴和靶标植物叶面的理化特性密切相关。只有当农药雾滴有效沉积在植物叶面，才能对有害生物发挥防控作用。对于靶标植物叶面，只能认知不能改变，中国农科院植物保护研究所化学农药应用创新团队研究探明了药液对靶标作物表面的润湿规律，创建了“临界表面张力+接触角”双因子药液对靶润湿识别新技术。靶标植物叶面的临界表面张力小于30N/m以及接触角大于90°的作物为难润湿的疏水作物；靶标植物叶面的临界表面张力大于40N/m以及接触角小于90°的作物为易润湿的亲水作物，为通过喷雾功能助剂改善药液对靶剂量传递效率、减少农药药液流失提供了理论支持。

　　对于亲水作物，添加功能助剂容易造成药液的流失，对于疏水作物叶面，需要添加功能助剂增加药液在靶标植物叶面的润湿铺展。国内外研究表明，一定施药场景下喷雾功能助剂是提高农药雾滴在植物叶面沉积率和实现化学农药减施增效的关键技术。然而，目前的农药功能助剂的使用存在两个突出问题：一方面，功能助剂应用缺乏科学依据，存在滥用和错用，导致浪费和药液流失。另一方面，来源于石化领域的通用助剂易对环境造成污染。

　　针对功能助剂应用缺乏科学依据的问题，化学农药应用创新团队分别研究了农药药液的扩张流变性质和农药药液与靶标植物叶面之间的粘附力与农药对靶沉积的关系。该团队首次提出了药液的弹性模量以及药液与靶标作物叶面之间的黏附力是决定药液在靶标作物叶面是否发生弹跳的主控因素；针对典型的疏水作物，利用阴离子表面活性剂改变了农药悬浮体系的流变性质，如疏水性靶标作物水稻和甘蓝，控制药液与水稻叶面的弹性模量低于1.88 mN/m；或者药液与甘蓝叶面的粘附力大于93.3 μN，可以实现农药雾滴的有效沉积。弹性模量是评价农药雾滴表面性质的参数，弹性模量越大，则代表该液滴的表面刚性越强，弹性模量越小，则代表农药雾滴的粘性越强，就好比玻璃球和泥巴二者撞击到墙上，玻璃球一定是反弹或者碎裂的，但是泥巴会粘在墙上。

　　团队通过调控农药雾滴的弹性模量，将其表面性质调节为类似于泥巴这样的粘性表面。而农药雾滴与靶标植物叶面的黏附力则代表了二者之间作用力的大小，黏附力越大，农药雾滴碰撞靶标植物叶面后越容易黏附。该发现为农药桶混助剂的科学筛选和合理应用提供了重要依据。

　　功能助剂是调控农药药液流变性质以及农药雾滴与靶标植物叶面的重要技术。化学农药应用创新团队对相关的桶混助剂进行了大量的表征和测试，发现聚丙烯酸酯微交联的高分子功能助剂可构筑具有空间立体网状微交联结构，实现农药雾滴在靶标植物叶面的有效润湿铺展和沉积，同时，发现功能助剂的分子量是影响其靶向增效的重要因素，当分子量达到10万以上，功能助剂可以有效地沉积靶标植物叶面。

　　此外，针对当前来源于石油化工的通用功能助剂产品对环境不友好，作物易产生药害问题，该团队研究了生物表面活性剂在植物叶面的碰撞弹跳以及沉积等一系列动态沉积行为，发现生物表面活性剂十二烷基麦芽糖苷对甘蓝叶面润湿效果极好，在甘蓝叶面喷雾后不发生弹跳，可高效沉积。该功能助剂绿色可降解，对环境友好。以上功能助剂的研究应用，可提高农药药液在靶标植物叶面沉积率约20%左右。