Quantificação dos herbicidas glyphosate e sulfosate na água após simulação de chuva

Glyphosate and sulfosate quantification in the water after rainfall simulation

ARTIGOS

Quantificação dos herbicidas glyphosate e sulfosate na água após simulação de chuva

Glyphosate and sulfosate quantification in the water after rainfall simulation

Pires, N.M.^I; Ferreira, F.A.^II; Silva, A.A.^II; Cardoso, A.A.^II; Oliveira, V.R.^III

^IParte da Tese de Doutorado em Fitotecnia, Bolsista do CNPq, Universidade Federal de Viçosa-UFV. Dep. de Fitotecnia, Viçosa-MG. 36570-000. <[e-mail]>

^IIProfessor da Universidade Federal de Viçosa, Dep. de Fitotecnia – UFV

^IIIPesquisador da Empresa de Pesquisa Agropecuária de Minas Gerais - Centro Tecnológico do Centro-Oeste, Caixa Postal 295, 35701-970 Sete Lagoas-MG

RESUMO

A lavagem de herbicidas aplicados nas folhas das plantas é influenciada por características relacionadas com a planta e por fatores ambientais. Dentre os fatores ambientais, umidade do solo e precipitação pluvial podem interferir de forma significativa no desempenho desses produtos; assim, o conhecimento dessa interferência é fundamental para racionalização da aplicação de herbicidas no manejo das plantas daninhas. O objetivo deste trabalho foi quantificar resíduos dos herbicidas glyphosate e sulfosate na água, após aplicação foliar desses herbicidas e de 53 mm h^-1 de chuva simulada sobre plantas de Brachiaria brizantha cultivadas em ausência e sob estresse hídrico. Utilizou-se neste estudo o tomateiro (Lycopersicon esculentum) 'Santa Clara' como planta-teste. O comprimento de raiz foi a característica mais sensível e também a mais adequada para evidenciar a resposta das plantas às doses dos herbicidas, e o tomateiro se mostrou mais sensível ao glyphosate do que ao sulfosate. Os valores de I₅₀ para o glyphosate e o sulfosate obtidos nas curvas-padrão foram de 324,1 e 407,8 mg L^-1, respectivamente, para o comprimento de raiz. O I₅₀ foi menor quando os herbicidas foram aplicados em plantas sob estresse hídrico.

Palavras-chave: bioensaio, estresse hídrico, pós-emergente, absorção foliar.

ABSTRACT

Knowledge of foliar herbicide washout is essential to optimize weed management and to avoid environmental problems. Bioassays to detect small quantities of herbicides in water samples are low-cost techniques extensively used in herbicide research. These methods measure the biological response of a living organism to determine the presence and concentration of a chemical in a substrate. The purpose of this paper was to quantify glyphosate and sulfosate residues in the water, after 53 mm h^-1 of rainfall simulation, applied to the Brachiaria brizantha plant, grown without and under water stress. Tomato (Lycopersicon esculentum) was used as test-plant. According to the results, it may be concluded that: the I₅₀ values for the glyphosate and sulfosate obtained in the standard curves were 324.12 and 407.86 mg L^-1, respectively, for root length; the I₅₀ was lower when the herbicides had been applied in plants under water stress.

Key words: bioassay, water stress, postemergence, foliar absorption.

INTRODUÇÃO

Em alguns sistemas de manejo de plantas daninhas, a chuva pode interferir na eficiência de herbicidas aplicados em pós-emergência. Uma chuva rápida e de pequena intensidade, em alguns casos, pode ser benéfica, proporcionando umedecimento e/ou melhor redistribuição do herbicida na planta, aumentando assim sua eficiência (Malefyt & Quakenbush, 1991). De modo geral, chuva de grande intensidade, logo após a aplicação, reduz a toxicidade devido à lavagem dos herbicidas ainda não absorvidos pela superfície foliar (Bryson, 1988; Anderson et al., 1993).

O glyphosate [N-(fosfonometil) glicina] e o sulfosate [sal de N-(fosfonometil) glicina trimetilsulfônico] são herbicidas sistêmicos, não-seletivos e com mecanismos de ação que se baseiam na interrupção da rota do ácido chiquímico, responsável pela produção dos aminoácidos aromáticos essenciais, fenilalanina, tirosina e triptofano (Rodrigues & Almeida, 1995). Reduções nas sínteses desses aminoácidos diminuem a síntese de proteínas e, subseqüentemente, acarretam menor crescimento da planta (Cole et al., 1983; Hess, 1994). O glyphosate é bastante usado na agricultura, principalmente em sistemas de plantio direto, renovação ou eliminação de pastagens, controle de plantas daninhas em pomares, seringueira, café, e em áreas não-agrícolas. Alguns trabalhos mostram que ele pode ser facilmente lavado da superfície foliar das plantas daninhas, pela chuva ou água de irrigação (Sprankle et al., 1975; Bryson, 1988). Essa perda poderá ser maior se a planta daninha estiver sob estresse hídrico (Lauridson et al., 1983; Dickson et al., 1990). O sulfosate apresenta comportamento semelhante ao do glyphosate (Schrader, 1992; Ahrens, 1994; Leite, 1996). Entretanto, estudos mostram que há menor interferência da chuva na lavagem do primeiro, quando comparado ao glyphosate (Constantin, 1996; Marochi, 1996), podendo, ambos os produtos, ser arrastados pela água, causando problemas de contaminação no ambiente terrestre e aquático.

A preocupação com o potencial de contaminação do ambiente pelos herbicidas, mesmo em quantidades muito pequenas, tem levado ao desenvolvimento de metodologias capazes de identificar e quantificar os resíduos desses produtos. Uma maneira simples e versátil para esse monitoramento é por meio de bioensaios, que se baseiam na resposta de um organismo, plantas superiores ou microrganismos, a um determinado princípio ativo ou, ainda, a metabólitos, determinando a presença e/ou concentração de um composto químico em um substrato (Santelmann, 1977; Streibig et al., 1993).

O objetivo deste trabalho foi quantificar, por meio de bioensaios, resíduos de glyphosate e sulfosate em água coletada após a simulação de chuva sobre plantas de Brachiaria brizantha, cultivadas sem e sob estresse hídrico.

MATERIAL E MÉTODOS

Determinação das curvas-padrão dos herbicidas

Para obtenção de curvas-padrão ou doses-resposta, foram realizados experimentos em casa de vegetação, a fim de estabelecer os intervalos de doses para os herbicidas glyphosate e sulfosate, utilizando-se como planta-teste o tomateiro (Lycopersicon esculentum) 'Santa Clara'. Em seguida, empregando-se uma progressão geométrica e a expressão

em que d_x = dose máxima; q = razão da progressão geométrica, para q ³ 2; N = número de termos a interpolar; e n = 1, 2, 3,..., N (Souza, 1998), foram calculadas as demais doses do intervalo: 0, 32, 64, 128, 256 e 512 mg L^-1 para o glyphosate e 0, 64, 128, 256, 512 e 1.024 mg L^-1 para o sulfosate.

Plantas de tomateiro foram cultivadas em areia lavada até o surgimento do primeiro par de folha definitiva, correspondendo a aproximadamente 10 dias após a semeadura. Essas plantas foram transplantadas para vasos contendo 1,5 L de solução nutritiva de Hoagland (Hoagland & Arnon, 1938) preparada com água desmineralizada, modificada para metade na dose de ferro, corrigida para pH 5,7 ± 0,2 e mantida sob arejamento constante. Doze horas após o transplante, os herbicidas foram adicionados à solução nutritiva. Para cada herbicida, foi preparada solução com 48 mg g^-1 do produto, retirando-se as seguintes alíquotas: 1, 2, 4, 8 e 16 mL para o glyphosate e 2, 4, 8, 16 e 32 mL para o sulfosate. Estas alíquotas foram adicionadas aos vasos contendo a solução nutritiva. Para ambos os experimentos, empregou-se o delineamento inteiramente casualizado, com cinco repetições e duas plantas por parcela.

Vinte dias após o transplante, as plantas foram colhidas e avaliaram-se as características: comprimento de raiz e biomassa seca da parte aérea, das raízes e total. Durante o período de condução dos bioensaios, não se fez troca da solução nutritiva, mas apenas a reposição diária da água consumida e o ajuste do pH da solução para 5,7 ± 0,2 no décimo dia após o transplante.

Determinação de resíduos dos herbicidas na água após simulação de chuva

Para determinação dos resíduos de glyphosate e sulfosate na água, sementes de Brachiaria brizantha foram semeadas em 96 caixas plásticas (40 x 30 x 10 cm), contendo uma camada de 10 cm de solo. As caixas foram mantidas em casa de vegetação, e 20 dias após a semeadura fez-se o desbaste, deixando-se, em cada caixa, 30 plantas uniformemente distribuídas, sendo as plantas remanescentes cultivadas por mais 30 dias em solo com umidade em torno de 80% da capacidade de campo. Ao final desse período, as caixas foram divididas em dois grupos iguais e mantidas separadas dentro da casa de vegetação. No primeiro grupo, as plantas foram mantidas com a mesma umidade no solo, ou seja, 80% da capacidade de campo, e no outro grupo as plantas foram submetidas a déficit hídrico crescente durante cinco dias, mediante suspensão da irrigação.

Aos 55 dias da semeadura, época em que as plantas apresentavam três perfilhos, o glyphosate e o sulfosate foram aplicados na dose de 1,44 kg ha^-1. Nessa época, as plantas mantidas sob estresse hídrico apresentavam-se com as folhas murchas e enroladas.

Após receber o herbicida, a parte aérea das plantas foi cortada ao nível do solo, nos intervalos de tempo de 0, 2, 4 e 6 horas. Foram utilizadas seis caixas plásticas por intervalo de tempo, pesando-se 985 g de material vegetal fresco, que foi distribuído uniformemente sobre um simulador de chuva (Figura 1), aplicando-se 53 mm h^-1 de chuva por um período de 15 min. Durante esse período, coletou-se toda a água da chuva simulada (11 L de água + produto), que foi utilizada nos bioensaios, empregando-se o tomateiro como planta-teste.

Da água coletada (lixiviado) foram retiradas alíquotas de 30, 60, 90 e 120 mL, que foram completadas para um volume final de 1,5 L de solução nutritiva de Hoagland (Hoagland & Arnon, 1938), preparada e mantida conforme já descrito anteriormente. As alíquotas corresponderam a 2, 4, 6 e 8% do lixiviado/vaso. Além destes tratamentos, acrescentou-se um tratamento controle (solução nutritiva sem o lixiviado - 0%). O delineamento experimental, o número de repetições, o tamanho de parcela e o período de condução e coleta de dados dos bioensaios foram idênticos aos bioensaios de obtenção das curvas-padrão. As doses dos lixiviados foram determinadas em ensaios preliminares, como aquelas que causaram inibição do desenvolvimento do tomateiro sem provocar a sua morte.

Análise estatística

Na interpretação dos resultados dos bioensaios para determinação das curvas-padrão e curvas dos lixiviados, realizou-se análise de variância dos dados de cada uma das características avaliadas na planta-teste e, em seguida, a análise de regressão, tendo como variável independente as doses dos herbicidas ou lixiviados. As curvas-resposta foram obtidas, ajustando-se o modelo de regressão não-linear. O modelo utilizado foi o logístico, que descreve a relação entre a resposta da planta (Y) e a dose do herbicida (X) pela expressão

em que a = resposta da planta-teste na dose zero; b = dose que inibe metade do crescimento (I₅₀); e c = declividade da curva em torno do I_50. A escolha deste modelo estatístico baseou-se em pesquisas que mostram ser ele mais adequado para descrever a relação entre doses de herbicidas e resposta das plantas (Streibig et al., 1993; Souza, 1998).

Quantidades biologicamente ativas dos herbicidas

As quantidades biologicamente ativas dos herbicidas (QBA) nos lixiviados foram determinadas pela expressão

em que I_50cp = dose que reduziu metade do crescimento da planta-teste na curva-padrão; I_50lx = dose que reduziu metade do crescimento da planta-teste na curva do lixiviado; V_cp = volume do vaso empregado na curva-padrão; e V_lx = volume do vaso empregado na curva do lixiviado (Souza, 1998). O índice que indica a dose requerida para reduzir metade do crescimento, I₅₀, da planta-teste foi obtido diretamente na equação de regressão.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Na avaliação da resposta da planta-teste às doses conhecidas de glyphosate e sulfosate, as características comprimento de raiz e biomassas secas da parte aérea, das raízes e total decresceram com o aumento nas doses dos herbicidas na água. Dentre as características avaliadas, o comprimento de raiz foi a mais sensível, apresentando a maior redução com o aumento das doses, indicando ser a característica mais adequada para se detectar a presença de resíduo desses herbicidas na água (Figura 2). Estes resultados estão de acordo com os obtidos por Richardson (1985) e Westwood et al. (1997), os quais verificaram, em hidroponia, que as raízes das plantas-teste trigo, milho, tomate e corda-de-viola (Convolvulus arvensis) apresentaram maior sensibilidade do que a parte aérea.

O valor do I₅₀, determinado a partir da equação de regressão, para o comprimento de raiz, foi de 324,12 mg L^-1 para o glyphosate e 407,86 mg L^-1 para o sulfosate (Figura 2). Essas estimativas mostram que o tomateiro foi mais sensível ao glyphosate. Souza (1998), utilizando o glyphosate e, como planta-teste, o tomateiro, obteve estimativa do I₅₀ = 324,15 mg L^-1.

Para ambos os herbicidas, o comprimento de raiz decresceu com o aumento da concentração do lixiviado na solução nutritiva, em todos os intervalos de tempo entre a aplicação dos herbicidas e a ocorrência de chuva (Figuras 3 e 4). Além disso, à medida que se aumentou o intervalo de tempo entre a aplicação dos herbicidas e a simulação da chuva, maior concentração do lixiviado foi necessária para promover redução de 50% no comprimento da raiz do tomateiro. Isso mostra que é necessário um período mínimo para que o herbicida, após pulverizado sobre as plantas, seja absorvido, não ficando exposto a perdas por lavagem. Esse período necessita ser maior quando as plantas a serem controladas estiverem sob estresse hídrico, pois em plantas nestas condições foi necessário menor concentração do lixiviado para provocar redução de 50% do comprimento da raiz da planta-teste, comparado às plantas sem estresse hídrico (Figura 4). No caso do glyphosate, é recomendado um período de seis horas, sem presença de chuva (Bryson, 1988; Rodrigues & Almeida, 1995). Entretanto, estudos mostram que esse tempo pode variar com a dose aplicada, a planta daninha a ser controlada e a condição de umidade do solo onde a planta daninha se desenvolve (Ahmadi et al., 1980).

As quantidades biologicamente ativas dos herbicidas, estimadas a partir dos valores de I₅₀ das curvas-padrão e das curvas do lixiviado, reduziram-se à medida que o tempo entre a aplicação dos herbicidas e a ocorrência de chuva aumentou (Tabela 1). Essa redução decorreu de maior absorção dos herbicidas pelas plantas de B. brizantha e, conseqüentemente, da exposição de menor quantidade dos produtos à lavagem.

De modo geral, as quantidades biologicamente ativas de glyphosate e de sulfosate na água recolhida após lavagem foram bastante altas, acima de 5,0 g m^-3(Tabela 1). No entanto, essas concentrações elevadas devem ser consideradas pouco prováveis de serem encontradas em ambientes agrícolas, pois, nestes, nem todo o herbicida lavado estaria disponível como contaminante da água e/ou do solo. O glyphosate e o sulfosate apresentam, em geral, baixo potencial de contaminação do solo, uma vez que são fortemente adsorvidos às suas partículas constituintes e rapidamente degradados pelos microrganismos do solo (Sprankle et al., 1975; Rodrigues & Almeida, 1995), embora o resíduo do glyphosate, em solos arenosos e com baixa atividade microbiana, cause injúrias em algumas culturas (Cornish, 1992; Piccolo et al., 1994). O glyphosate, quando aplicado em canais de irrigação, tem causado alguns problemas em culturas sensíveis, apesar de a extensão da contaminação da água estar na dependência de fatores como dimensão dos canais, dose empregada e diminuição da concentração do herbicida na água pela absorção pelas plantas e/ou adsorção nos sedimentos ou nas partículas dissolvidas na água (Bowmer, 1982). De acordo com este autor, o Conselho de Pesquisa Médica da Austrália tem aceitado um limite máximo do resíduo de glyphosate em águas potáveis de 0,5 g m^-3, enquanto em sistemas de irrigação esse limite varia com a suscetibilidade da cultura. Já no Reino Unido a concentração máxima permitida na água é de 0,2 g m^-3, independentemente do destino de uso da água (Bowmer, 1982).

Os bioensaios, apesar de apresentarem limitações, principalmente em razão de o crescimento da planta-teste ser diretamente influenciado pelas condições ambientais, como luz, temperatura e umidade, mostraram-se viáveis na quantificação dos resíduos de glyphosate e sulfosate na água, podendo ser complementados pela análise química da água. O comprimento de raiz, por ter sido a característica da planta-teste mais sensível, pode ser considerado a mais adequada para estudos de resíduos desses herbicidas em água. A aplicação do glyphosate ou sulfosate em plantas sob estresse hídrico e/ou seguidos de chuvas de alta intensidade deve ser evitada, a fim de reduzir o potencial de contaminação do ambiente, além da menor eficiência de controle das plantas daninhas.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em 4/1/2000 e na forma revisada em 15/3/2000.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  25 Fev 2010
• Data do Fascículo
  2000

Histórico

• Aceito
  15 Mar 2000
• Recebido
  04 Jan 2000