Comportamento de herbicidas no solo Profa. Dra. Naiara Guerra Lages SC 27 de maio de 2015
Temas à serem abordados Fatores que afetam o comportamento dos herbicidas Processos que podem ocorrer com o herbicida Complicadores
INTRODUÇÃO Fonte: Imagens da internet, 2015
Por que entender esse comportamento? Conhecer para saber usar corretamente - Controle adequado das plantas daninhas - Reduzir danos ambientais - Evitar fitointoxicação de culturas em sucessão
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
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
HERBICIDAS Kow Indica a afinidade da molécula com a fase polar (água) ou apolar (octanol) Kow = C octanol C água
Coeficiente de partição octanol água (K ow )
Categorias de lipofilicidade Log Kow Kow Categoria Herbicidas < 0,1 1 Hidrofílico Glyphosate 0,1 1,0 1-10 Medianamente Lipofílico Mesotrione 1,0 2,0 10-100 Lipofílico Metribuzin, Tebuthiuron 2,0 3,0 100-1000 Muito Lipofílico Flumioxazin, Clomazone, Diuron > 3,0 > 1000 Extremamente Lipofílico Oxyfluorfen, Pedimenthalin Fonte: Christofoletti et al., 2009 Rodrigues e Almeida, 2011
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
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
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 760000 Fonte: Rodrigues e Almeida, 2011 S w = Sorção + Lixiviação S w = Sorção + Lixiviação
SOLO Minerais do solo (tipo e teor) Teor matéria orgânica ph
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)
Tipos de Argila e Capacidade de Troca de Cátions Fonte: Bailey e White, 1970
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
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
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 1200 15 a 20% de argila e 1,38 a 2,40% de MO 1300 a 1500 20 a 35% de argila e < 1,0% de MO 1600 a 1800 20 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
ph Pode interferir na capacidade de sorção do herbicida no solo dependendo da sua capacidade de ionização. Relacionado com o pka da molécula.
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
% de sorção do imazaquin em dois solos com diferentes phs ph Sorção Lixiviação Fonte: Goetz et al., 1986
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
Processos que podem ocorrer com o herbicida
Comportamento e destino ambiental dos herbicidas
Retenção Transporte Transformação ou degradação
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
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
Classificação de herbicidas quanto à força de sorção ao carbono orgânico Força de Sorção Muito forte (K oc > 5000) Forte (K oc 600 4999) Moderada (K oc 100 599) 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
Dessorção Liberação das moléculas sorvidas à partícula para a solução do solo Equilíbrio entre sorção e dessorção
TRANSPORTE
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
Lixiviação Aspectos Positivos Melhor incorporação Redução de resíduos Aspectos Negativos Redução no controle Fitotoxicidade pelo movimento Contaminação de recursos hídricos subsuperficiais 0 5 cm
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 21 30 L L L L Hexazinone 90 54 L L L L Tebuthiuron 127 80 L L L L Imazapic 120 112 L L L L Sulfentrazone 212 43 L L L L Metribuzin 45 60 L L L L Oxyfuorfen 35 10000 NL NL NL NL Clomazone 24 300 I I L L Indaziflam 150 1000 I L L L Aminocyclopyrachlor 74 28 L L L L L=Lixiviável; I=Intermediário e NL= Não lixiviável. Fonte: Guerra, 2014
Lixiviação de herbicidas após simulação de lâminas de precipitação de 60 mm. Vermelho: > 30% Amarelo: < 30% Verde: 0% Fonte: Guerra, 2014
Controle de pepino aos 21 DAA de diuron + hexazinone após precipitações 10mm 20mm 40mm 80mm Fonte: Monquero et al., 2008
ESCORRIMENTO SUPERFICIAL Escoamento superficial (erosão) Impedimento da infiltração Lixiviação Fonte: Regitano, 1994
Fonte: Imagens da internet, 2015
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
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 10-5 10-6 Alachlor, oxyfluorfen, pedimenthalin Muito Volátil 10-4 10-2 Clomazone, 2,4-D ester, trifluralin Temperatura > 25 C Umidade Relativa do Ar < 50% Ventos > 8 km h -1 Deriva Fonte: Zimdahl, 1999
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
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
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
Degradação FÍSICOS QUÍMICOS BIOLÓGICOS Fotólise Oxidação redução Hidrólise Degradação microbiológica Formação de sais insolúveis em água Complexos químicos Solução do solo
Fotólise Degradação pela radiação solar (faixa do ultravioleta 290-450 nm) Relevância para substancias que encontram-se na superfície do solo ou a pequenas profundidades Trifluralin, Paraquat, Diquat
Fotólise de Trifluralin
Hidrólise de Flazasulfuron Ácidas Ligação uréia Alcalinas Grupo methyl Fonte :Oliveira et al., 2005
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
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
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
Degradação do glyphosate Por bactérias como Pseudomonas sp., Arthrobacter sp., Rhizobium sp. e Agrobacterium sp. Fonte: Arantes, 2007
Complicadores
Palha Fonte: Imagens da internet, 2015
Transposição do metribuzin no momento da aplicação, em diferentes quantidade de palha de cana de açúcar Fonte: Rossi et al., 2013
Palha Fonte: Oliveira Jr, 2011
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
Umidade do solo Incorporação do herbicida Água no solo Absorção Transporte
Fonte: Oliveira Jr, 2011
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
Dúvidas? Obrigada! Contato: Dra. Naiara Guerra naiaraguerra.ng@gmail.com (49) 9938 5313