Comportamento de herbicidas no solo. Profa. Dra. Naiara Guerra

Transcrição

1 Comportamento de herbicidas no solo Profa. Dra. Naiara Guerra Lages SC 27 de maio de 2015

2 Temas à serem abordados Fatores que afetam o comportamento dos herbicidas Processos que podem ocorrer com o herbicida Complicadores

3 INTRODUÇÃO Fonte: Imagens da internet, 2015

4 Por que entender esse comportamento? Conhecer para saber usar corretamente - Controle adequado das plantas daninhas - Reduzir danos ambientais - Evitar fitointoxicação de culturas em sucessão

5 HERBICIDA IDEAL Controla as plantas daninhas com maior eficiência possível, e logo depois desaparece sem deixar vestígio e danos ambientais Fonte: Oliveira Jr. e Regitano, 2009

6 Fatores que influenciam no comportamento do herbicida no solo Coeficiente de partição octanol-água (Kow) Herbicidas Constante de dissociação eletrolítica (pka) Pressão de Vapor (PV) Solubilidade (S) Minerais do solo Solo Matéria Orgânica ph Ambiente

7 HERBICIDAS Kow Indica a afinidade da molécula com a fase polar (água) ou apolar (octanol) Kow = C octanol C água

8 Coeficiente de partição octanol água (K ow )

9 Categorias de lipofilicidade Log Kow Kow Categoria Herbicidas < 0,1 1 Hidrofílico Glyphosate 0,1 1, Medianamente Lipofílico Mesotrione 1,0 2, Lipofílico Metribuzin, Tebuthiuron 2,0 3, Muito Lipofílico Flumioxazin, Clomazone, Diuron > 3,0 > 1000 Extremamente Lipofílico Oxyfluorfen, Pedimenthalin Fonte: Christofoletti et al., 2009 Rodrigues e Almeida, 2011

10 pka expressa a capacidade de dissociação da molécula herbicida Ácidos Fracos Não-dissociada Neutra pka Dissociada (aniônica) Cargas negativas Ex: sulfoniluréias, imidazolinonas, 2,4-D, glyphosate

11 Dissociada (protonada) Cargas positivas Bases Fracas pka Não-dissociada Neutra Ex: Atrazine, Simazine, Ametrina Não iônicos Herbicidas que não doam nem recebem prótons, permanecendo em sua forma molecular em solução Ex: Alachlor, Metalachlor, Trifluralin, Flumioxazin, Diuron

12 Solubilidade (S) Quantidade máxima do herbicida que se dissolve em água pura. Herbicida Solubilidade (mg L -1 ) à 25 C Trifluralin 0,3 Prometryn 33 Diuron 42 Fomesafen 50 S-metolachlor 488 Clomazone 1100 Trifloxysulfuron 5016 Pyrithiobac Fonte: Rodrigues e Almeida, 2011 S w = Sorção + Lixiviação S w = Sorção + Lixiviação

13 SOLO Minerais do solo (tipo e teor) Teor matéria orgânica ph

14 Minerais do solo Solo é composto por sedimentos em diferentes níveis de intemperização, fragmentos de rocha, minerais primários e secundários Em solos tropicais a predominância de óxidos de Fe (hematita e goethita) e Al (gibbsita)

15 Tipos de Argila e Capacidade de Troca de Cátions Fonte: Bailey e White, 1970

16 Dose de imazethapyr necessária para reduzir em 50% o acúmulo de MS das plantas de pepino e relação de sorção em cada substrato Fonte: Firmino et al., 2008

17 Matéria orgânica Principal fator a ser considerado na sorção de herbicidas no solo 30-40% CTC solos argilosos 50-60% CTC solos arenosos Favorece a sorção de moléculas hidrofóbicas (elevado Kow) RETENÇÃO E TRANSFORMAÇÃO

18 Recomendação de diuron em função do teor de argila e carbono orgânico Tipo de solo (teores de argila e matéria orgânica MO) Dose (g ha -1 ) < 7% de argila e < 1,0% de MO Não aplicar * 8 a 15% de argila e < 1,0% de MO 1000 a a 20% de argila e 1,38 a 2,40% de MO 1300 a a 35% de argila e < 1,0% de MO 1600 a a 35% de argila e1,38 a 2,40% de MO 1800 a 2000 > 35% de argila e > 2,4% de MO 2100 a 2400 Fonte: Beltrão e Azevedo, 1994

19 ph Pode interferir na capacidade de sorção do herbicida no solo dependendo da sua capacidade de ionização. Relacionado com o pka da molécula.

20 Exemplo - Imazaquin (Scepter ) Ácidos Fracos 50% Solo ph = 3,8 50% 10% Solo ph = 4,8 90% Não-dissociada Neutra pka = 3,8 Dissociada (aniônica) Cargas negativas Solos agricultáveis ph 5,5-6,5

21 % de sorção do imazaquin em dois solos com diferentes phs ph Sorção Lixiviação Fonte: Goetz et al., 1986

22 Herbicidas com maior persistência, como o imazaquin tem diminuição na capacidade sortiva com o aumento de ph, o que pode provocar maior lixiviação deste composto e possibilitar efeito em culturas posteriores Fonte: Inoue et al., 2002

23 Processos que podem ocorrer com o herbicida

24 Comportamento e destino ambiental dos herbicidas

25 Retenção Transporte Transformação ou degradação

26 RETENÇÃO Sorção Absorção Precipitação Adsorção Pelas plantas Formação de precipitados pela junção da molécula com os argilominerais do solo por ligações covalentes Formação de fase solida na superficie do mineral Fenômeno temporário em que a substância fixa a superfície sólida ou líquida

27 Sorção Forças de ligações (físicas e químicas) entre o herbicida e os coloides do solo Estimativa de sorção - Coeficiente de Sorção (Kd) Kd = Cs Cw - Coeficiente de Carbono Orgânico Koc = 100 Kd f oc

28 Classificação de herbicidas quanto à força de sorção ao carbono orgânico Força de Sorção Muito forte (K oc > 5000) Forte (K oc ) Moderada (K oc ) Fraca (K oc 0,5-99) Herbicidas Paraquat, glyphosate, MSMA, oxyfluorfen, pedimenthalin, trifluralin - Alachlor, diuron, grupo triazinas Hexazinona, metribuzin, picloran, grupo imidazolinonas Fonte: Gleber e Spadotto,2004

29 Dessorção Liberação das moléculas sorvidas à partícula para a solução do solo Equilíbrio entre sorção e dessorção

30 TRANSPORTE

31 Transporte no solo Lixiviação Escorrimento Superficial Principal forma de transporte de substâncias no perfil do solo, levando em consideração o potencial hídrico entre dois pontos Movimento superficial de áreas tratadas para não tratadas, após precipitações excessivas

32 Lixiviação Aspectos Positivos Melhor incorporação Redução de resíduos Aspectos Negativos Redução no controle Fitotoxicidade pelo movimento Contaminação de recursos hídricos subsuperficiais 0 5 cm

33 Estimativa teórica do potencial de lixiviação de herbicidas utilizados na cana-de-açúcar Herbicidas t½ Koc Índices (dias) * (mg g -1 ) * GUS LIX CDFA COHEN Amicarbazone L L L L Hexazinone L L L L Tebuthiuron L L L L Imazapic L L L L Sulfentrazone L L L L Metribuzin L L L L Oxyfuorfen NL NL NL NL Clomazone I I L L Indaziflam I L L L Aminocyclopyrachlor L L L L L=Lixiviável; I=Intermediário e NL= Não lixiviável. Fonte: Guerra, 2014

34 Lixiviação de herbicidas após simulação de lâminas de precipitação de 60 mm. Vermelho: > 30% Amarelo: < 30% Verde: 0% Fonte: Guerra, 2014

35 Controle de pepino aos 21 DAA de diuron + hexazinone após precipitações 10mm 20mm 40mm 80mm Fonte: Monquero et al., 2008

36 ESCORRIMENTO SUPERFICIAL Escoamento superficial (erosão) Impedimento da infiltração Lixiviação Fonte: Regitano, 1994

37 Fonte: Imagens da internet, 2015

38 VOLATILIZAÇÃO Perda do herbicida pela forma de vapor Herbicida passam do estado líquido para a forma de vapor, podendo ser perdido para a atmosfera Herbicidas com PV maior que 10-4 mm Hg podem estar sujeitos a este processo Ex. herbicidas do grupos tiocarbamatos e algumas dinitroanilinas

39 Categoria de volatilização segundo a pressão de vapor Categoria Não volátil Pressão de Vapor (mm Hg) Herbicidas < 10-7 Glyphosate, picloram, grupo imidazolinonas, maioria das sulfoniluréias Pouco volátil Alachlor, oxyfluorfen, pedimenthalin Muito Volátil Clomazone, 2,4-D ester, trifluralin Temperatura > 25 C Umidade Relativa do Ar < 50% Ventos > 8 km h -1 Deriva Fonte: Zimdahl, 1999

40 Perdas totais máximas de defensivos em condições normais Processo Perdas totais máximas (%) Volatilização 90 Lixiviação 04 Escorrimento superficial 10 Absorção 10 Fonte: Oliveira Jr., 2002

41 TRANSFORMAÇÃO OU DEGRADAÇÃO Alteração da estrutura (físicos ou químicos) molecular por meio bióticos ou abióticos Interfere diretamente na persistência dos compostos no ambiente Persistência é o período de tempo em que os resíduos permanecem ativos Sua estimativa é feita pela meia vida do composto

42 Meia-vida (t ½): tempo (em dias) necessário para que 50% do herbicida seja dissipado Herbicida t 1/2 (dias) Flumioxazin 22 Clomazone 24 Diuron 90 MSMA 185 Fonte: Oliveira Jr., 2007

43 Degradação FÍSICOS QUÍMICOS BIOLÓGICOS Fotólise Oxidação redução Hidrólise Degradação microbiológica Formação de sais insolúveis em água Complexos químicos Solução do solo

44 Fotólise Degradação pela radiação solar (faixa do ultravioleta nm) Relevância para substancias que encontram-se na superfície do solo ou a pequenas profundidades Trifluralin, Paraquat, Diquat

45 Fotólise de Trifluralin

46 Hidrólise de Flazasulfuron Ácidas Ligação uréia Alcalinas Grupo methyl Fonte :Oliveira et al., 2005

47 Velocidade de reação e meia vida do herbicida flazasulfuron em diferentes condições de ph e temperatura. Temperatura ph = Velocidade de degradação Fonte :Oliveira et al., 2005

48 Biodegradação Transformação biológica de um composto químico em orgânico para outra forma Fungos e bactérias Dependente: teor de matéria orgânica, ph, nível de fertilidade, temperatura e nível de umidade do solo

49 Biodegradação Ação adaptativa: Seleção da microbiota, rápido crescimento, degradação mais rápida do herbicida Degradação acidental: Microbiota não depende da molécula herbicida como fonte de alimento

50 Degradação do glyphosate Por bactérias como Pseudomonas sp., Arthrobacter sp., Rhizobium sp. e Agrobacterium sp. Fonte: Arantes, 2007

51 Complicadores

52 Palha Fonte: Imagens da internet, 2015

53 Transposição do metribuzin no momento da aplicação, em diferentes quantidade de palha de cana de açúcar Fonte: Rossi et al., 2013

54 Palha Fonte: Oliveira Jr, 2011

55 Controle de I. grandifolia em função de diferentes herbicidas e quantidades de palha (28 DAA) Precipitação 8,0 mm (2ª semana após a aplicação) 1,2 mm (4ª semana após a aplicação) Fonte: Monquero et al., 2009

56 Umidade do solo Incorporação do herbicida Água no solo Absorção Transporte

57 Fonte: Oliveira Jr, 2011

58 RESUMO Reduzir o risco do impacto ambiental Adequar dose ao tipo de solo e clima Comportamento de herbicidas no solo Escolher o herbicida adequado Compreender o motivo e prevenir falhas de controle

59 Dúvidas? Obrigada! Contato: Dra. Naiara Guerra (49)