农药作为全球重要农业生产资料，是农业增产、丰收的重要保障。研究表明，2020年中国水稻、玉米、小麦三大粮食作物的农药利用率仅为40.6%。药液在剂量传递过程中，因在靶标表面无法有效润湿沉积而发生弹跳滚落、聚并流失及蒸发损失，从而进入环境中，不仅造成资源浪费，同时严重威胁生态安全。
添加农药喷雾助剂用于提高药液剂量传递效率，是实现农药减施增效的关键手段。中国农业大学农药学学科杜凤沛、张晨辉研究团队在高效绿色农药助剂调控农药剂量传递过程及其环境安全性评价等方面取得新进展，在国际著名期刊Science of the Total Environment（IF：10.753）及ACS Sustainable Chemistry & Engineering（IF：9.224）上在线发表多篇研究论文，丰富了农药喷雾助剂配方的快速评价方法，为提高农药剂量传递效率提供新策略。
在前期研究中，发现针对不同施药场景如何筛选适宜的喷雾助剂缺乏普适性标准。杜凤沛教授研究团队利用机器学习方法，分析不同表面活性剂液滴在不同靶标表面的剂量传递过程，发现当液滴在靶标表面呈现Wenzel状态，接触角低于65°且黏附张力高于20mN/m时，农药药液可实现有效沉积。原因为液滴在精细的微纳结构中产生半渗透效应，可有效提高钉扎力，增强液滴能量耗散。相关研究成果以题为《利用机器学习预测农药液滴在疏水表面的界面行为以减少环境风险》（Machine learning to predict the interfacial behavior of pesticide droplets on hydrophobic surfaces for minimizing environmental risk）在线发表在ACS Sustainable Chemistry & Engineering。
然而，喷雾助剂作为外源性物质对农药有效成分生物利用度和非靶标生物安全性的研究存在不足。该团队选择不同分子结构表面活性剂，对比研究其对吡唑醚菌酯液滴在疏水叶片剂量传递过程的影响规律。结果表明，表面活性剂通过促进气孔开放和溶解蜡质层的协同作用，提高农药有效成分在叶片中的渗透和吸收，并有效降低吡唑醚菌酯对病原菌的EC50值，且对非靶标生物毒性较低。相关研究成果以题为《一种利用高效环保表面活性剂提高农药生物利用度和降低环境风险的简单策略》（The simple strategy to improve pesticide bioavailability and minimize environmental risk by effective and ecofriendly surfactants）在线发表在Science of the Total Environment。
中国农业大学为该系列研究唯一完成单位，杜凤沛教授和青年教师张晨辉博士为论文共同通讯作者，博士研究生鲍振萍和已毕业硕士研究生宋日丹分别为论文第一作者，青年教师高玉霞博士、张云飞博士、钟廷珺博士亦对论文作出重要贡献。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国农业大学基本科研业务费、张家港市产学研计划等项目的支持。