comportamiento de los herbicidas en el suelo · efecto de las labranzas sobre los procesos que...
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COMPORTAMIENTO DE LOS HERBICIDAS
EN EL SUELO
Francisco Bedmar
Facultad de Ciencias Agrarias
Universidad Nacional de Mar del
Plata
Importancia del estudio del
comportamiento de los
herbicidas en el suelo
Sus propiedades
ambientales
Los mecanismos de
entrada al suelo
Los procesos que sufren
en el mismo
Tiempo de permanencia
El destino final
Conocer y comprender:
(Adaptado de Miglioranza, 2013)
Dep
osic
ión
seca
y h
úm
ed
a
HERBICIDA
Procesos que condicionan el comportamiento
de los herbicidas en el suelo
Factores
climáticos
Propiedades del
herbicida
Prácticas
agrícolas
Factores
edáficos
SUELO
TRANSFORMACION
abiótica
biológica
RETENCION
TRANSPORTE A:
atmósfera
agua subterránea
agua superficial
DESTINO-
COMPORTAMIENTO
EFICACIA
(control)
EFECTOS
SOBRE EL AMBIENTE
(persistencia)
BENEFICIO/RIESGO
(adaptado de Cheng, 1990)
ENTRADAS PROCESOS SALIDAS IMPACTOS
¿?
AMBIENTE
fotodescomposición escurrimiento volatilización
agua subterránea
degradación
química
adsorción
desorción degradación biológica
lixiviación
absorción por plantas
coloides
del suelo
Herbicida agua superficial
COMPORTAMIENTO DE LOS HERBICIDAS EN EL SUELO (adaptado de Comfort et al., 1994)
Herbicida
EL SUELO: sistema complejo Heterogéneo Dinámico
Acumulación Degradación Disponibilidad
EL SUELO: sistema regulador
La solución del suelo: sistema polifuncional
Atmósfera
del suelo
MO y
microorganismos
Volatilización
Sorción
Absorción por
las plantas
Fase sólida y
minerales
Transporte de solutos,
evaporación y
escurrimiento
Solución del
suelo
libre↔complejo Solución del suelo
Procesos claves para la disponibilidad biótica o abiótica
del herbicida
Proceso físico de atracción a los coloides del suelo sin cambio en la naturaleza
o propiedades químicas de la molécula.
RETENCIÓN Adsorción / Sorción
Depende de las propiedades químicas del herbicida,
físico-químicas del suelo y de la solución del suelo
+ = Sorción
Coloides
Orgánicos (MO) e inorgánicos
(arcillas y óxidos)
Herbicida en solución
Mecanismos de retención
reversible o irreversible
coloide
adsorbente
Herbicida adsorbido
no disponible fácilmente
para los microorganismos,
las raíces de las plantas y lixiviación
Herbicida en solución
fácilmente disponible
para los microorganismos,
las raíces de las plantas y
lixiviación
Balance de equilibrio entre las
moléculas adsorbidas y aquellas
en solución
pH de la solución > 7 [OH-] < 7 [H+]
- -
- -
- -
- -
- - - -
- - -
- - -
-
-
-
-
Ca+2
Fe+3 Na+ Al+3
K+ H2O
Retención, balance de cargas y pH =
reguladores de la disponibilidad de herbicidas
Propiedades del herbicida que afectan
su retención al suelo y su expresión
Adsorción al suelo
Solubilidad en agua
Ionización
Lipoficidad
Kd/Kf; Koc/Kfoc
Kow
Clases; iónicos: pKa, pKb
Cte. Solubilidad (ppm/ppb)
Ácidos débiles Báses débiles Catiónicos No iónicos
Hormonales Triazinas Bipiridilos Amidas
Cicloexanodionas,
Fenoxaprop, Quizalofop-p-
tefuril
Triazinonas Difeniléteres:
Lactofen, Fluoroglicofen,
Oxifluorfen
Sulfonilureas Dinitroanilinas
Imidazolinonas Tiocarbamatos
Triazolpirimidinas Ureas
Sulfonil-aminocarbonil-
triazolinonas
(Thiencarbazone)
Varios: Flumioxazin,
Carfentrazone,
Flurocloridona,
Diflufenican, Clomazone,
Pyroxasulfone
Difenileteres:
Acifluorfen, Aclonifen,
Fomesafen
Ariloxi-fenoxi
Varios: Glifosato,
Sulfentrazone,
Bentazon, Saflufenacil,
Mesotrione, Bispyribac sodio
Fenilpirazolinas (den)
Fenilpirazoles
ácidos: a pH ≥ 7 predominan como aniones (negativamente cargados)
basicos: a pH 7 ≤ están cargados positivamente (cationes)
catiónicos: están cargados positivamente a todos los pH
no iónicos: no tienen carga a ningún pH
Herbicidas no ionizables contenido de materia orgánica
Herbicidas tipo base débil
Herbicidas tipo ácido débil
contenido de materia orgánica,
coloides inorgánicos y pH
pH del suelo Cl
Cl
O CH2 C
O
OH
2,4-D
CH2 CH3
CH3
N
CH2
C
O
CH2 Cl
O CH2 CH3
acetoclor
N
NN
NH CH2 CH3HNCHCH3
Cl
CH3
atrazina
Tipo de herbicida Principal factor de la retención
Oliveira Jr, 2007
Distribución de MO bajo un pivot Adsorción de imazaquin bajo un pivot
OLIVEIRA, M. et al. PAB, 39(8):787-793, 2004.
AGRICULTURA DE PRECISIÓN Y MAPAS DE RETENCIÓN
Uso racional !! = mas eficiente y menos contaminante
PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN
ó DEGRADACIÓN: Importancia
Mueller y Senseman 2015
La degradación incide básicamente sobre la duración del periodo
de persistencia o residualidad.
Sentido ambiental de la degradación
PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN
ó DEGRADACIÓN
ABIÓTICAS: hidrólisis, oxidación, reducción, etc.
BIÓTICAS: oxidación, reducción, hidroxilación, N-dealquilación,
B-oxidación, decarboxilación, sulfoxidación, hidrólisis, etc.
A partir de la molécula madre
Mineralización CO2 + H2O
Transformación Metabolitos
Bacterias, hongos, algas y actinomicetes
Bacterias y actinomicetes son los más importantes para los plaguicidas
Plaguicidas = fuente de energía
> degradación con > temperatura, humedad, aerobiosis
predomina con pH neutro
< degradación en suelos con > capacidad de adsorción
Degradación microbiana
Predomina en suelos ácidos a través de hidrólisis ácida
Las Sulfonilureas son degradadas principalmente en forma química.
Las Triazinas combinan procesos biológicos y químicos.
Degradación química
Sarmah & Sabadie 2002
Tasa de degradación de Clorimuron
LOS METABOLITOS O EL EFECTO ICEBERG
Agua superficial
Agua subterránea
Boxall et al, 2004
Mayor persistencia en el suelo que el compuesto parental
Menor adsorción al suelo que el compuesto parental
A
B
C
MO
_
+ > adsorción
> degradación
< adsorción
< degradación
Microorganismos
_
p
H
+
aerobiosis
anaerobiosis
temperatura
temperatura
TRANSPORTE
(lixiviación)
PROPIEDADES DEL
HERBICIDA
CARACTERÍSTICAS
DE LOS SUELOS
CONDICIONES
AMBIENTALES D
osis
Efecto de las labranzas sobre los procesos que condicionan el comportamiento
de los plaguicidas en el suelo (Alletto et al, 2010)
Intercepción Retención Degradación
Volatilización Lixiviación Escurrimiento
Lavado Disponibilidad
Procesos que condicionan el destino de los plaguicidas
Factores modificados por las labranzas
Efecto directo sobre los procesos que condicionan el destino de los plaguicidas
Efecto de un factor sobre otro modificado por las labranzas
Rastrojo
Macrofauna, raíces (macroporos)
Temperatura
Contenido de agua
MO (distribución, cantidad, tipo)
Microorganismos (localización, abundancia, actividad)
pH
Estructura (porosidad, estabilidad)
PERSISTENCIA ó RESIDUALIDAD
DE UN HERBICIDA
Definición
Término que se utiliza en general para expresar el tiempo que
un herbicida permanece activo en el suelo
a concentraciones cuantificables / detectables
Importancia
Determina: 1. período de tiempo con control de malezas
2. efectos posteriores sobre cultivos
3. potencialidad de contaminar el agua subterránea
DOS TIPOS DE PERSISTENCIA O RESIDUALIDAD
SEGÚN EL SISTEMA O AMBITO EN QUE SE APLICAN
PERSISTENCIA O RESIDUALIDAD QUIMICA RESIDUALIDAD BIOLÓGICA (CARRYOVER)
Tiempo que un herbicida permanece activo
en el suelo a concentraciones cuantificables
mediante metodologías químicas
Tiempo que un herbicida permanece
activo en el suelo a concentraciones
detectables por las plantas
y por lo tanto fitotóxicas
Vida media (t0.5); Tiempo de disipación (DT50) Días hasta 100% testigo
Estudios ambientales
Índices de lixiviación
Modelos de simulación
Período de espera o carencia
PERSISTENCIA ó
RESIDUALIDAD
PROPIEDADES DEL
HERBICIDA
CARACTERÍSTICAS
DE LOS SUELOS
CONDICIONES
AMBIENTALES D
osis
Barriuso 2007
agua
(solución del suelo) coloide
(MO y arcillas)
Diferentes “estados” de disponibilidad de un herbicida en el suelo
plantas
método
químico
HERBICIDA
Familias químicas y herbicidas
potencialmente residuales
Sulfonilureas
Imidazolinonas
Sulfonamidas Hormonales
Triazinas
Otros
clorimuron
clorsulfuron
iodosulfuron
mesosulfuron
metsulfuron
nicosulfuron
primisulfuron
prosulfuron
sulfometuron
triasulfuron
Imazamox
imazapic
imazapir
imazaquin
imazetapir
cloransulam
flumetsulam
diclosulam
2,4-D
dicamba
clopiralid
picloram
triclopir
atrazina
haloxifop
cletodim
fomesafen
REFLEXIONES FINALES
El comportamiento de los herbicidas en el suelo genera impactos Agronómicos y Ambientales
- Gran complejidad del sistema suelo-herbicida, fruto de las múltiples interacciones que se establecen entre los distintos factores que intervienen.
- Existen entonces múltiples interrogantes que sugieren la necesidad de realizar más estudios locales a fin de promover un uso sustentable de los herbicidas de manera de alcanzar un efectivo control de malezas en forma ambientalmente segura.
Algunos de los trabajos a realizar incluyen:
- Estudios de comportamiento de los herbicidas en el suelo según similitudes edáficas y climáticas: adsorción, lixiviación, persistencia y carryover para las distintas regiones agroecológicas del país y sus suelos predominantes.
- Estudios sobre manejo por ambiente en lotes de producción: mapas de suelo y comportamiento de los herbicidas.
- Desarrollo de metodologías de “anticipación” para detección y toma de decisión de siembra de cultivos (métodos químico-biológicos).
- Estudios del comportamiento ambiental de los metabolitos de herbicidas.
