INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE PALHA DE CANA-DE-AÇÚCAR NA DEGRADAÇÃO DE 14C-AMETRINA EM SOLO AREIA QUARTZOSA

INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE PALHA DE CANA-DE-AÇÚCAR NA DEGRADAÇÃO DE ¹⁴C-AMETRINA EM SOLO AREIA QUARTZOSA ¹

M.A. COSTA²; R.T.R. MONTEIRO²; V.L. TORNISIELO²

²Centro de Energia Nuclear na Agricultura/USP, C.P. 96, CEP: 13400-970 - Piracicaba, SP.

RESUMO: A degradabilidade do herbicida ametrina foi determinada em solo Areia Quartzosa com e sem adição de folhas secas de cana-de-açúcar, cultivada em campo, tratada ou não tratada com herbicida ametrina e em solo esterilizado. Amostras de 10g de solo com umidade ajustada à 70% da capacidade de campo e tratadas com 1ml de ¹⁴C-ametrina, na concentração de 8mg/ml e atividade específica de 800Bq/mg, foram distribuídas em frascos com tampa e incubadas em ambiente escuro, a 23^oC, por 63 dias. Comparando a mineralização da ametrina em solo sem adição e com adição de folhas de cana-de-açúcar tratada ou não tratadas, observou-se 12 a 13 vezes mais ¹⁴CO₂ desprendido em solos com a adição de palha. Nestes tratamentos foi observado, após 63 dias de incubação, maior número de microrgarnismos, maior atividade microbiana e formação de maior número de metabólitos, quando comparados com os tratamentos sem adição de palha ou o esterilizado. Os resultados sugerem que a degradação da ametrina é de origem microbiológica e ocorre por cometabolismo.

Descritores: degradação, ametrina, cana-de-açúcar, herbicida, solo areia quartzoa

INFLUENCE OF SUGAR CANE STRAW AMENDEMENT ON THE DEGRADATION OF ¹⁴C-AMETRYN IN A SANDY SOIL

SUMMARY: The degradation rate of the herbicide ametryn in a sandy soil was evaluated comparing the amendment of sugar cane straw cultivated with or without ametryn treatment, with non-amended soil, and sterilized soil control. Samples of 10g of soil were placed in flasks, treated with 1ml of ¹⁴C-ametryn (8mg/ml and 800Bq/mg), and were tightly closed and incubated in the dark at 23^oC for 63 days. Every week the CO₂ traps were changed and soil water content ajusted to 70% of soil field capacity. The mineralization rate of ametryn was 12 and 13 times higher with soil amendement of treated leaves and non-treated leaves, respectivily as compared to non amended soil. The leaf amendement led to a greater number of microrganism colonies, higher microbial activity and more ametryn metabolites than non-amended or sterilized soil. The results suggest that ametryn degrades mainy through microbial co-metabolism.

Key words: degradation, ametryn, sugar cane, herbicide

INTRODUÇÃO

O destino dos herbicidas aplicados ao solo pode variar, de acordo com as propriedades do produto, tipos de solo e condições climáticas. A influência da matéria orgânica sobre a persistência de pesticidas em solos não é bem compreendida. Certos pesticidas são degradados rapidamente em solos com elevados níveis de matéria orgânica, outros são degradados lentamente (Kearney et al., 1967). A matéria orgânica do solo facilita a decomposição de biocidas por suprimento como fonte de nutrientes ou como fonte de energia para os microrganismos (Bollag, 1974).

Entry & Emmingham (1995) verificaram que a aplicação de esterco de curral em solos de pastagem aumenta a biomassa de bactérias e fungos aumentando significativamente a mineralização dos herbicidas atrazina e 2,4-D.

A adição de substratos aumenta a atividade microbiana no solo, acelerando a taxa de decomposição da matéria orgânica, este mecanismo sendo conhecido como "efeito priming" (Jenkinson, 1966). Paul & Broadbent et al. (1975) mostraram significante "efeito priming" em solos tratados com palha de arroz; tal efeito foi maior durante a primeira semana após a adição da palha, indicando que a fração mais facilmente degradável foi a que mais contribuiu para aumentar a decomposição da matéria orgânica. Burauel & Führ (1988), estudando a mineralização da simazina e bentazon no solo após retenção em plantas de milho, verificaram que estes pesticidas são retidos pelas plantas, os resíduos destes são incorporados no processo de conversão global no solo. Isto pode aumentar a taxa de mineralização inicial, como ocorreu com a simazina, ou acelerar a incorporação de resíduo de carbono na matéria orgânica estável no solo, como ocorreu com o bentazon.

Goswan & Green (1975), estudando a degradação microbiana da ametrina em dois tipos de solos, sob cultivo de cana-de-açúcar, no Hawai, verificaram que, durante os primeiros 60 dias após a aplicação do produto, a degradação deste foi relativamente rápida.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da adição de folhas secas de cana-de-açúcar na degradação do herbicida ametrina em solo Areia Quartzosa.

MATERIAL E MÉTODOS

O solo Areia Quartzosa (AQ) foi coletado na profundidade de 0-20cm, no município de Charqueada, São Paulo.Coletaram-se plantas de cana-de-açúcar cultivadas em campo com aplicação de ametrina (PH), por três anos consecutivos e em campo sem aplicação (P) e a parte do terço superior das folhas foi seca ao ar, moída e adicionada ao solo na proporção de 1:10.

O herbicida utilizado foi a ametrina (2-metiltio-4-etilamino-6-isopropilamino), grau técnico e o correspondente radiomarcado em todos os carbonos do anel. A solução de aplicação foi de 8,3mg/ml com atividade específica de 800Bq/mg, utilizando-se 1ml nos seguintes tratamentos: 1) 10g solo AQ; 2) 9g solo AQ + 1g P; 3) 9g solo AQ + 1g PH; 4) 10g solo AQ esterilizado (AQ/Est). O teor de água das amostras de solo foi ajustada para 70% da capacidade de campo e foi corrigido, semanalmente por gravimetria. O número dos microrganismos foi avaliado no início e no final do experimento pela técnica de diluição e plaqueamento e a atividade microbiana determinada pelo método da enzima desidrogenase, como descrito por Casida et al., (1964). O ¹⁴CO₂ desprendido foi coletado semanalmente, diretamente em frascos de cintilação contendo 1ml de monoetanolamina e determinado em Espectrômetro de Cintilação Líquida (ECL) (Costa, 1992).

Após o período de incubação os resíduos foram extraídos, adicionando-se às amostras de cada tratamento, 10g de sulfato de sódio anidro e 20ml de metanol. Após duas horas de agitação (120rpm), deixou-se a mistura em repouso por 30 minutos para separação do solvente. Filtrou-se o sobrenadante e repetiu-se o processo por mais duas vezes, combinando os sobrenadantes. Transferiram-se 5ml do filtrado para frascos de cintilação, evaporando até secura, adicionando solução cintiladora (Mesquita & Ruegg 1984) e avaliando a radioatividade em ECL.

Alíquotas de 200ml do extrato obtido acima e 1ml da solução padrão do herbicida foram aplicadas em placas de sílica gel 60 F₂₄₅ (Merck). A eluição das placas foi realizada de acordo com Burkhard & Guth (1976). Após secas, as manchas foram visualizadas com auxílio de luz ultravioleta (245-366nm), e confirmadas por autoradiografia.

Os resíduos ¹⁴C remanescentes das amostras extraídas com solvente foram avaliados em oxidador biológico. O ¹⁴CO₂ resultante foi coletado em 15ml de solução cintiladora (Andrea et al. 1982) e quantificado em ECL.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os tratamentos sem adição de substratos (AQ e AQ/Est) apresentaram a menor porcentagem de ¹⁴CO₂ (0,72 e 0,60%) ou seja, uma menor mineralização da ametrina (Figura 1). O tratamento esterilizado, após a terceira semana, deve ter sofrido contaminação, uma vez que houve aumento da evolução de ¹⁴CO₂. Entretanto a importância dos microrganismos na degradação da ametrina pode ser visualizada nos demais tratamentos. Com adição de palha de cana-de-açúcar (AQ/P e AQ/PH), aumentou significativamente a porcentagem de ¹⁴CO₂ evoluído (9,35 e 8,56%, respectivamente). Os efeitos da matéria orgânica na degradação microbiana tem sido discutidos por vários autores (Browm & Mitchell, 1948; Bollag, 1974; Castro & Yoshida, 1974; Champman & Harris, 1980; Musumeci & Ruegg, 1984). Em alguns casos, a matéria orgânica diminui a degradação, provavelmente, devido a maior adsorção dos pesticidas, o que os torna menos vulneráveis ao ataque enzimático (Champman & Harris, 1980). Por outro lado, a matéria orgânica pode facilitar a decomposição dos pesticidas, como verificado neste trabalho, fornecendo nutrientes como fonte de energia para os microrganismos e favorecendo a degradação através do cometabolismo (Bollag, 1974; Burauel & Führ 1988; Entry & Emmingham, 1995).

Figura 1
- Porcentagem de ¹⁴Co₂ desprendido no solo Areia Quartzosa (AQ), com adição de palha de cana tratada (AQ/PH) ou com palha de cana não tratada (AQ/P) e Areia Quartzosa esterilizado (AQ/Est) durante 63 dias de incubação com 14C-ametrina. Média de três repetições.

A quantidade do radiocarbono extraível (Figura 2) foi maior para os tratamentos AQ e AQ/Ester. (57,35% e 52,41%, respectivamente), já nos tratamentos onde houve adição de palha (AQ/P e AQ/PH), a quantidade extraível foi de 8,53% e 8,41%, respectivamente. O maior teor de matéria orgânica proporcionou maior quantidade de microrganismos (TABELA 2), maior atividade microbiana (Figura 3) e maior mineralização. Por outro lado, a adição de matéria orgânica pode ter levado o herbicida e seus metabólitos a se adsorverem fortemente, aumentando a quantidade de resíduos não extraíveis (Figura 2), variando nos solos que receberam palha de cana-de-açúcar de 69,60% a 81,96% em comparação com o solo AQ e AQ/Est os quais apresentaram valores variando de 23-34%. O processo de formação de resíduos não extraíveis de pesticidas nos solos está relacionado, principalmente, com a matéria orgânica dos solos. Isso ocorre porque a fração orgânica do solo tem potencial para formar ligações químicas estáveis com pesticidas e ou seus produtos de degradação (Führ & Mittelstaedt 1980).

Figura 2
- Porcentagem de resíduo extraível e resíduo não-extraível em solo Areia Quartzosa (AQ), com adção de palha de cana tratada (AQ/PH) ou com palha de cana não tratada (AQ/P) e Areia Quartzosa esterilizado (AQ/Est) durante 63 dias de incubação com ¹⁴C-ametrina. Média de três repetições.

Figura 3
- Atividade da enzima desidrogenase (ug H/g solo) em solo Areia Quartzosa (AQ), com adição de palha de cana tratada (AQ/PH) ou com palha de cana não tratada (AQ/P) e Areia Quartzosa esterilizado (AQ/Est) durante 63 dias de incubação com ¹⁴C-ametrina. Média de três repetições.

Na TABELA 3, pode-se observar que os tratamentos que não receberam adição de substratos (AQ e AQ/Est) apresentaram os mesmos metabólitos, com relação de frentes (Rf) 0,11 e 0,63 junto com a ametrina 0,73, e com a adição de palha tratada previamente (AQ/PH), a metabolização do herbicida foi diferente, produzindo, além dos três citados, os metabólitos de Rf 0,51 e 0,63. No solo com palha sem herbicida (AQ/P) não ocorreu o metabólito de Rf 0,63 e ametrina 0,73, sendo que neste solo a transformação foi maior. Pode-se inferir então que ocorreu a formação de metabólitos que provavelmente se adsorveram de forma diferente do produto inicial. Estes resultados concordam com observações feitas por (Hsu & Bartha, 1976; Katan & Lichtenstein, 1977), Lichtenstein (1980); Klein & Scheunert (1982), Calderbank (1989), que observaram maiores proporções de resíduos ligados (não extraíveis) formados por compostos que contém grupos fenóis e nitrogênio na molécula, como os organofosforados, carbamatos e triazinas que formam quantias consideráveis entre 18 a 80% de resíduos ligados.

Os resultados obtidos para a atividade da desidrogenase (Figura 3) mostram uma maior atividade microbiana no tratamento AQ/PH (15129mgH/g de solo), seguida do tratamento AQ/P (3727mgH). Sendo que nos tratamentos AQ, AQ/Est. esta atividade foi menor (1110 e 629mLH, respectivamente). A atividade microbiana observada no tratamento com solo esterilizado, pode ser resultante da contaminação microbiana ocorrida no final do experimento, pois detectou-se uma população de 10⁶/g de solo (TABELA 3). Portanto, maior atividade microbiana, favoreceu a mineraliza-ção da ametrina. A adição de folhas secas oriundas de plantas de campo tratadas com ametrina, poderia ter aumentado a degradação se, enzimas responsáveis pela degradação deste composto estivessem presentes, como ocorreu com a atrazina (Burauel & Führ, 1988), mas isto não foi observado aqui.

CONCLUSÃO

A adição de folhas de cana-de-açucar previamente tratadas ou não, aumentou 12 e 13 vezes, respectivamente, a mineralização da ametrina em relação ao solo sem adição de substrato, mostrando a importância da atividade microbiana e do cometabolismo na biodegradação deste herbicida.

Recebido para publicação em 16.12.96

Aceito para publicação em 25.04.97

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¹

Parte da dissertação de Mestrado apresentada pelo primeiro autor ao CENA/USP.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  03 Fev 1999
• Data do Fascículo
  Set 1997

Histórico

• Aceito
  25 Abr 1997
• Recebido
  16 Dez 1996