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Ciência Rural

Print version ISSN 0103-8478

Cienc. Rural vol.43 no.11 Santa Maria Nov. 2013

http://dx.doi.org/10.1590/S0103-84782013001100007 

ARTIGOS CIENTÍFICO
CIÊNCIA DO SOLO

 

Meia-vida do diuron em solos com diferentes atributos físicos e químicos

 

Half - life of diuron in soils with different physical and chemical attributes

 

 

Paulo Roberto Ribeiro RochaI, 1; Autieres Teixeira FariaII; Gustavo Soares da SilvaII; Maria Eliana Lopes Ribeiro de QueirozII; Franklyn Clawdy Nunes GuimarãesII; Siumar Pedro TironiIII; Leandro GalonIV; Antonio Alberto da SilvaI

IUniversidade Federal de Roraima (UFRR), 69300-000, Boa Vista, RR, Brasil. E-mail: paulo.ribeiro.rocha@hotmail
IIDepartamento de Fitotecnia, Universidade Federal de Viçosa (UFV), Viçosa, MG, Brasil
IIICentro de Ciências Agrárias (CECA), Universidade Federal de Alagoas (UFAL), Rio Largo, AL, Brasil
IVUniversidade Federal da Fronteira Sul (UFFS), Campus Erechim, Erechim, RS, Brasil

 

 


RESUMO

A distribuição e a dissipação dos herbicidas nos solos são processos dinâmicos e únicos para cada relação solo-herbicida. Neste trabalho, a meia-vida do diuron foi determinada em cinco solos (Latossolo Vermelho Amarelo, Latossolo Vermelho e Latossolo Amarelo), com diferentes valores de pH. As concentrações do diuron foram determinadas em amostras dos referidos solos coletadas em oito épocas (1, 8, 15, 22, 36, 66, 96 e 156 dias após a aplicação do herbicida na dose 3,0kg ha-1). Em uma parte dessas amostras, foi feita a quantificação do diuron por cromatografia líquida de alta eficiência e, na outra parte, os testes biológicos, visando à confirmação dos resultados das análises cromatográficas. Constatou-se que a persistência do diuron é dependente dos atributos físicos e químicos dos solos. Todavia, a correção do pH do solo favoreceu apenas a degradação do herbicida em solos arenosos com baixo teor de matéria orgânica. A meia-vida do diuron nos solos estudados variou de 40 a 91 após a sua aplicação, sendo maior no solo com maior teor de matéria orgânica. Esses resultados foram confirmados pelos testes biológicos que se mostraram eficientes e complementares às análises cromatográficas.

Palavras-chave: persistência, herbicidas não-iônicos, bioensaio, cromatografia, latossolos.


ABSTRACT

The distribution and dissipation of herbicides on soils are dynamic and unique processes for each soil-herbicide relation. In this research, the half-life of diuron was determined in five soils (Red-Yellow Latosol, Red Latosol, and Yellow Latosol), with different pH values. Diuron concentrations were determined in samples of each soil collected at eight different times (1, 8, 15, 22, 36, 66, 96 and 156 days after herbicide application at 3.0kg ha-1). Part of each soil sample was used to quantify diuron by high performance liquid chromatography. The other part of soil sample was used to do biological tests in order to confirm the results of chromatographic analysis. It was found that the persistence of diuron is dependent on the physical and chemical soil attributes. However, the correction of soil pH favored only herbicide degradation in sandy soils with low organic matter content. The half-life of diuron in soils ranged from 40 to 91 after its application and it was higher in soil with higher organic matter content. The biological tests confirmed these results and they were efficient and complementary to the chromatographic analysis.

Key words: persistence, non-ionic herbicides, bioassay, chromatography, latosols.


 

 

INTRODUÇÃO

Os agrotóxicos são ferramentas utilizadas nos sistemas de produção agrícola essenciais para a redução das perdas causadas por pragas, doenças e plantas daninhas. Dentre esses compostos, destacam-se os herbicidas que representam 40% do mercado brasileiro (SINDAG, 2011). Entretanto, a utilização desses agrotóxicos sem o conhecimento prévio de suas interações com o solo e clima pode representar redução na eficiência técnica bem como aumentar o risco de contaminação ambiental.

Dentre os herbicidas de grande uso no Brasil, destaca-se o diuron [N-(3,4-dichlorophenyl)-N, N-dimethylurea]. Este apresenta amplo espectro de ação, é registrado para o controle de mono e dicotiledôneas e é aplicado em pré e pós-emergência inicial das plantas daninhas. O diuron pertence ao grupo químico das ureias substituídas, apresenta baixa solubilidade em água 42mg L-1 a 25°C, pKa igual a zero e Kow de 589 e Koc médio de 480mL g-1 (RODRIGUES & ALMEIDA, 2011). A maioria dos herbicidas derivados desse grupo químico apresenta elevada persistência no ambiente (HAGER & NORDBY, 2004). A presença do diuron no solo até 267 dias após a aplicação, em condições de campo, foi verificada por STORK et al. (2008).

A grande importância de se conhecer as interações dos herbicidas com o solo se justifica porque independente dos produtos serem aplicados diretamente no solo ou na parte aérea das plantas, esses acabam por alcançar direta ou indiretamente o solo (MANCUSO et al., 2011). Nos solos, a dissipação dos herbicidas é influenciada pelas características das moléculas, dos solos e pelas interações solo-herbicida e clima. O desconhecimento da persistência dos herbicidas no solo poderá ter como consequência a injúria para as culturas em sucessão, a perda da biodiversidade, além do risco de contaminação de águas superficiais e subterrâneas (COBBUCI & MACHADO, 1999; FERRI & VIDAL, 2003).

Os processos de dissipação dos herbicidas no solo podem ser químicos, físicos ou biológicos, resultando na mineralização total do pesticida ou na sua conversão em metabólitos (NAKAGAWA & ANDRÉA, 2000). A dissipação desses compostos depende da estrutura da molécula e das condições edafoclimáticas. No caso específico do diuron, sua principal via de degradação no solo é a microbiológica (CARACCIOLO, et al., 2005).

Os processos de distribuição e degradação de herbicidas no solo são dinâmicos e únicos para cada relação solo-herbicida. Considerando que o diuron é muito utilizado no Brasil e há carência de informações sobre o seu comportamento em solos tropicais, realizou-se este trabalho com objetivo de determinar a meia-vida desse herbicida em Latossolos, coletados em diferentes regiões brasileiras, com e sem correção de pH.

 

MATERIAL E MÉTODOS

O experimento foi conduzido em casa de vegetação, no Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa. Foram utilizados três Latossolos de diferentes localidades: Latossolo Amarelo (LA) do município de Sooretama - ES; Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) do município de Viçosa - MG; e Latossolo Vermelho (LV) município de Três Marias - MG. As amostras dos solos foram coletadas na profundidade de 0 a 20cm.

Foram utilizados solos com dois valores de pH, sem a correção da acidez (pH natural) e com a correção (pH próximo a 6,0), com exceção do LA, cujo pH encontrava-se próximo de 6,0 em condições naturais. O pH foi corrigido, com base em curvas de neutralização com CaCO3, para cada Latossolo. Os atributos químicos e físicos dos solos estão apresentadas na tabela 1.

Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado no esquema fatorial 5x8, sendo cinco solos (LVA pH 5,0; LVA pH 5,9; LV pH 5,0; LV pH 6,2 e LA pH 6,3) e oito épocas de coleta [1, 8, 15, 22, 36, 66, 96 e 156 dias após o tratamento (DAT)] com três repetições, além das testemunhas para cada solo onde não houve aplicação do herbicida. As unidades experimentais foram constituídas por vasos com capacidade de 0,33dm3, preenchidos com os respectivos solos. Posteriormente, foi feita a aplicação do diuron na parte superior dos vasos (superfície do solo) em concentração equivalente à dosagem de 6,0L ha-1 do produto comercial (Diuron Nortox 500 SC) contendo 500g L-1 do ingrediente ativo. Utilizou-se um pulverizador pressurizado a CO2, equipado com dois bicos TT 110.02, espaçados de 0,5m, mantidos à pressão de 25lb pol-2 e volume de calda de 150L ha-1.

Nas épocas de coleta, o solo contido em cada vaso foi homogeneizado e uma amostra de 0,05dm-3 foi retirada para extração e quantificação do herbicida por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Posteriormente, semearam-se três sementes por vaso da espécie bioindicadora pepino (Cucumis sativus L.). Aos 21 dias após a emergência (DAE), o índice de intoxicação das plantas foi avaliado atribuindo notas de 0 (ausência de intoxicação) a 100 (morte da planta), de acordo com escala da EWRC (1964) modificada. Em seguida, as plantas foram seccionadas rente ao solo, acondicionadas em sacos de papel e secas em estufa de circulação forçada de ar (70±2°C) até atingir massa constante, sendo determinada a matéria seca das plantas.

A extração do diuron do solo foi realizada de acordo com a metodologia descrita por KASOZI et al. (2010). Foram colocados 5g de solo seco, em tubos plásticos de fundo cônico e tampa rosqueável, seguido da adição de 20mL de metanol aos tubos. Estes foram submetidos à agitação vertical por 3 horas. Em seguida, foram centrifugados por 7min. a 2.260g, para a decantação das partículas e limpeza do extrato. O sobrenadante foi retirado e ao resíduo foram adicionados mais 10mL de metanol. Os tubos foram novamente agitados (2h) e centrifugados (7min.) e os extratos das duas etapas foram combinados (20+10mL de metanol). Retirou-se 1,5mL da mistura dos extratos, filtrou-se em membrana de 0,45µm de poro, diretamente em vidros ''vials'', os quais foram submetidos à análise por CLAE.

A determinação do diuron foi realizada utilizando-se um sistema de cromatografia líquida de alta eficiência, modelo Shimadzu LC 20AT, detector UV-Vis (Shimadzu SPD 20A), coluna C18 de aço inox (Shimadzu VP- ODS Shim-pack 150mmx4,6mm d.i.). A solução estoque do herbicida foi preparada a partir do padrão com 99,0% de pureza, na concentração de 1.000mg L-1 em metanol e as soluções de trabalho preparadas a partir desta.

As condições cromatográficas para a análise foram fase móvel: água e acetonitrila na proporção 50:50 (v/v), respectivamente, fluxo: 0,8mL min-1; volume de injeção: 20µL; temperatura da coluna: 30°C; comprimento de onda: 254nm; e tempo de retenção de 7min. A quantificação foi realizada pela comparação das áreas obtidas nos cromatogramas pelo método de calibração externa.

Os dados foram submetidos à análise de variância. Para a concentração no solo do diuron nas diferentes épocas de coletas foram feitas análises de regressão. Ajustou-se equação exponencial: Y = A*exp(-B*T), em que T - representa o tempo, Y - concentração do diuron ainda presente no solo, A - concentração inicial do diuron no solo, e B - constante de dissipação. Para as demais variáveis, as médias foram comparadas utilizando-se o teste de Tukey, adotando-se 5 % de probabilidade para todos os testes.

 

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O teor do diuron reduziu exponencialmente ao longo do tempo para todos os solos avaliados. A sua dissipação foi mais intensa no LV pH 6,2 e LA pH 6,3 com a constante de dissipação de -0,0174 e -0,0153, respectivamente. Para o LVA pH 5,0, LVA pH 5,9 e LV pH 5,0, a taxa de dissipação foi menor, em torno de -0,008. A meia-vida estimada do diuron foi menor em solos em que a taxa de dissipação foi mais intensa, 40 dias para LV pH 6,2 e 46 dias para o LA pH 6,3 e, nos demais solos, os valores de meia-vida foram de 89, 90 e 91 para o LV pH 5,0, LVA pH 5,9 e LVA pH 5,0, e respectivamente (Figura 1).

A dissipação mais rápida do diuron no LA pode estar relacionada com a maior atividade microbiana nesse solo, pois, dentre os solos estudados, esse é o que apresenta a maior fertilidade (Tabela 1). De maneira semelhante, a calagem no LV pode ter favorecido maior atividade dos microrganismos, o que reduziu a meia-vida do herbicida nesses solos. CARACCIOLO et al. (2005) verificaram que a meia-vida do diuron em solo esterilizado e não esterilizado foram de 15 e 129 dias, respectivamente, demonstrando assim a importância dos microrganismos na dissipação desse herbicida.

A dissipação do diuron também é favorecida em áreas em que esse herbicida foi aplicado sucessivas vezes. Esse fato foi confirmado por ROUCHAUD et al. (2000) os quais avaliaram sua dissipação em áreas com histórico de aplicação e encontraram a meia-vida de 37 dias. Entretanto, quando compararam os resultados com os obtidos de área onde o herbicida foi aplicado pela primeira vez, observaram meia-vida de 81 dias. Os autores atribuíram essa menor meia-vida do diuron a uma adaptação dos microrganismos do solo, favorecendo assim a sua biodegradação. Além desse fator, outros observados em condições de campo, como os climáticos, podem influenciar a persistência do herbicida no solo (DORES et al., 2009). Esses autores encontraram meia-vida do diuron em condições de campo em Latossolo Vermelho de 15 dias. Nessas condições, a menor meia-vida observada pode ser atribuída a outros meios de remoção do herbicida do perfil do solo, como lixiviação e escorrimento superficial.

Neste trabalho, a presença do diuron foi detectada até 156DAA em todos os solos, por meio da análise cromatográfica (Figura 1), da manifestação de sintoma de intoxicação da espécie bioindicadora ou da percentagem de acúmulo de matéria seca em relação à testemunha (Tabela 2). O LVA é o solo em que as concentrações do herbicida são mais elevadas. Entretanto, o LVA pH 5,0 foi o solo em que os sintomas de intoxicação foram menos severos na última avaliação, e também foi o solo em que as plantas tiveram maior acúmulo de matéria seca, isso devido, provavelmente, ao fato de esse solo apresentar um maior coeficiente de sorção do herbicida ao solo. Nessa situação, apesar de presente no solo, o diuron está retido aos coloides do solo, portanto, sendo pouco absorvido pelas plantas. O diuron pode apresentar longa persistência no solo. Em experimento a campo, na cultura da cana-de-açúcar, STORK et al. (2008) observaram a presença do herbicida até 267 dias após a aplicação e estimaram uma longa persistência dos metabólitos da degradação desse agrotóxico, principalmente do 3-(3,4-diclorofenil)-3-metilureia (DCMPU).

Os solos com os maiores teores de areia, LA pH 6,3 e LV pH 6,2, apresentaram as menores concentrações do diuron aos 156DAA (Figura 1). A dissipação nos solos arenosos é mais intensa, pois o herbicida é menos sorvido do que em solos argilosos, tornando assim mais disponíveis às plantas e aos microrganismos para a degradação da molécula (INOUE et al., 2011).

A intoxicação da espécie bioindicadora pelo diuron foi elevada até aos 96DAA, para todos os solos. No LV, aos 156DAA, foi ainda alta, independentemente do pH e no LVA e LA os sintomas foram menos intensos (Tabela 2). A avaliação da presença de herbicidas com uso de espécie bioindicadoras é largamente utilizado (INOUE et al., 2008; ANDRADE et al., 2010; MELO et al., 2010), entretanto, sabe-se que a quantificação do herbicida é limitada por essa técnica. Outra limitação é que, em solos onde o herbicida encontra-se sorvido fortemente pelos coloides, esses compostos não ficam passíveis de serem absorvidos pelas plantas. Isso foi possível verificar no LVA, que apresentou menores valores de intoxicação na última avaliação, embora as concentrações do diuron nesse solo, determinadas por cromatografia, tenham sido as mais elevadas entre os solos estudados (Figura 1). O LVA é o solo que apresentou os maiores teores de matéria orgânica (Tabela 1). Com isso, houve maior sorção do herbicida e uma menor concentração do diuron na solução do solo.

A formação de resíduos sorvidos ao solo tem como consequência a diminuição da degradação do agrotóxico e a perda da atividade biológica (CALDERBANK, 1989). A sorção do diuron está diretamente relacionada com os teores de matéria orgânica, principalmente através de ligações hidrofóbicas entre a molécula do herbicida com matéria orgânica (GONZÁLES-PRADAS et al., 1998; LIU et al., 2010).

O uso do diuron em solos como Latossolo Vermelho, que apresentou baixa capacidade de retenção e elevada movimentação do herbicida, associado à elevada persistência desse composto (Figura 1B), pode favorecer a contaminação de águas subterrâneas.

 

CONCLUSÃO

A persistência do diuron é dependente dos atributos físicos e químicos dos solos, sendo a sua dissipação menor em solos com maior teor de matéria orgânica. A correção do pH do solo favorece a sua degradação apenas em solos arenosos com baixo teor de matéria orgânica. A meia-vida diuron nos solos estudados variou de 40 a 91 após sua aplicação e os testes biológicos se mostraram eficientes e complementares às análises cromatográficas neste estudo.

 

AGRADECIMENTOS

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo apoio financeiro.

 

REFERÊNCIAS

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Recebido 07.04.13
Aprovado 12.06.13
Devolvido pelo autor 27.08.13
CR-2013-0471

 

 

1 Autor para correspondência.

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