Μετακίνηση και υπολειμματικότητα ζιζανιοκτόνων διαφόρων χημικών οικογενειών σε αντιπροσωπευτικούς τύπους εδαφών

Abstract

Herbicide residues that persistence in the soil for longer than the growing season may damage sensitive crops that follow the same or the next growing season. Knowledge is important for the time required to reduce herbicide residues to concentrations below the sensitivity limits of subsequent crops. The factors that affect the dissipation or removal of herbicides also affect the persistence in the soil.The purpose of this thesis was: (a) to study the length of persistent of four herbicides (atrazine, terbuthylazine, trifluralin, alachlor) in the soil in the soil-climatological conditions of the area, (b) to investigate the effect of their residues in five crops (oats, lentils, sugar beet, cotton, corn), (c) to establish the safe reseeding limits of these crops at residue and time interval level and (d) to investigate the effect of temperature, humidity and soil type on the residence time of alachlor and atrazine.For this purpose, field experiments were carried out in the area of Velestino for two years in 1998 and 1999 with three families of soil herbicides, Triazines, Dinitroanilines and Anilides (Chloroacetamides). Herbicides and doses applied were: atrazine 1.75, terbuthylazine 1.72, alachlor 2.88 and trifluralin 1.2 kg a.i./ha. The experimental design was complete randomized groups with three repeats. Soil samples were taken at 0, 30, 60, 90, 120 and 150 days after the application of the herbicides (D.A.A.) at a depth of 0-10 and at 60 and 120 D.A.A. at a depth of 10-20 cm. The residues of the herbicides were analyzed and determined by a gas chromatograph and a nitrogen-phosphorus detector.A bioassay was carried out in the field by sowing the lentil, oat, corn, cotton and sugar beet crops on 30, 60, 90, 120, 150 D.A.A. of herbicides. It took place in the greenhouse bioassay for the five crops sowing the same crops in soil derived from the field experiments at 0, 30, 60, 90, 120, 150 and 180 D. A. A.. After about 30 days of sowing the plants were cut on the soil surface and their green and dry weight was measured, both in the field and greenhouse bioassays. In experiments in controlled conditions, the effect of two air temperatures of 15 °C and 30 °C and two humidity levels (50 and 75% of the water capacity of the soils) on the degradation of herbicides, atrazine and alachlor in three types of soils (SCL, SCL, LS) that came from Velestino, Karditsa and Xanthi, respectively. Results showed that the shortest half-life 17 days was held by alachlor. In atrazine the half-life ranged from 19 to 23 days and in terbuthylazine from 28 to 50 days. The longest half-life 39 to 55 days was shown by trifluralin. As to residence time and rate of change of residues it was found that alachlor and atrazine initially presented a rapid change of their residues up to 60 D.A.A.. Terbuthylazine and trifluralin showed a slower rate of degradation up to 120 and 90 D.A.A., respectively. Residues of alachlor were determined up to 90 days at a rate of 3-4% of the initial concentration, atrazine up to 180 days and 2.5% of the initial concentration, terbuthylazine up to 180 days and 5% of the initial concentration. The highest percentage of residues was determined for trifluralin, 9% of the initial concentration. None of the herbicides were determined to a depth greater than 10 cm. Safe times for crop reseeding in alachlor were: for oats, lentils and sugar beet more than 60 days and residue levels lower than 0.13 mg/kg. In atrazine the safe times for lentils, cotton and oats were after 120 days and residue levels less than 0.04 mg/kg and for sugar beet after 180 D.A.A. and residues less than 0.03 mg/kg. For terbuthylazine, the safe intervals were for cotton after 120 D.A.A. and residues of 0.12 mg/kg, for oats and lentils after 180 D.A.A. and residues of 0.06 mg/kg, and for sugar beets more than 180 days and residues less than 0.06 mg/kg. For trifluralin, the safe intervals were for corn and oats after 120 days and a residue level of 0.08 mg/kg, and for sugar beets after 150 days and residues of 0.05 mg/kg. The half-lives of both herbicides (alachlor and atrazine) were significantly affected by temperature and less by moisture and soil type. The rate of residue reduction for both herbicides was significantly greater at 30 °C compared to 15 °C. Moisture and soil type had less effect on the degradation rate of the herbicides than temperature. Alachlor showed faster degradation in soil with higher organic matter (Velestino-SCL) and atrazine in soil (Karditsa-SCL) with the lowest pH.

Υπολείμματα ζιζανιοκτόνων με παραμονή στο έδαφος για διάστημα μεγαλύτερο από όσο διαρκεί η καλλιεργητική περίοδος, είναι ενδεχόμενο να ζημιώνουν ευαίσθητες καλλιέργειες που ακολουθούν την ίδια ή την επόμενη καλλιεργητική περίοδο. Είναι σημαντική η γνώση για το χρονικό διάστημα που απαιτείται για την μείωση των υπολειμμάτων των ζιζανιοκτόνων σε συγκεντρώσεις κάτω από τα όρια ευαισθησίας των επακόλουθων καλλιεργειών. Οι παράγοντες που επηρεάζουν την διάσπαση ή την απομάκρυνση των ζιζανιοκτόνων επηρεάζουν και την παραμονή τους στο έδαφος. Σκοπός αυτής της διατριβής ήταν: α) να μελετηθεί η διάρκεια παραμονής τεσσάρων ζιζανιοκτόνων (atrazine, terbuthylazine, trifluralin, alachlor) στο έδαφος στις εδαφοκλιματολογικές συνθήκες της περιοχής, β) να ερευνηθεί η επίδραση των υπολειμμάτων τους σε πέντε καλλιέργειες (βρώμη, φακή, ζαχαρότευτλα, βαμβάκι, καλαμπόκι), γ) να καθορισθούν τα ασφαλή όρια επανασποράς αυτών των καλλιεργειών σε επίπεδο υπολειμμάτων και χρονικού διαστήματος και δ) να ερευνηθεί η επίδραση της θερμοκρασίας, της υγρασίας και του εδαφικού τύπου στο χρόνο παραμονής του alachlor και του atrazine. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν πειράματα αγρού στην περιοχή του Βελεστίνου για δυο έτη το 1998 και 1999 με τρεις οικογένειες ζιζανιοκτόνων εδάφους, Τριαζίνες, Δινιτροανιλίνες και Ανιλίδες (Χλωροακεταμίδια). Τα ζιζανιοκτόνα και οι δόσεις που εφαρμόστηκαν ήταν: atrazine 1,75, terbuthylazine 1,72, alachlor 2,88 και trifluralin 1,2 kg δ.ο / ha. Το πειραματικό σχέδιο ήταν πλήρεις τυχαιοποιημένες ομάδες με τρεις επαναλήψεις. Δείγματα εδάφους πάρθηκαν στις 0, 30, 60, 90, 120 και 150 ημέρες από την εφαρμογή των ζιζανιοκτόνων (Μ.Α.Ε.) σε βάθος 0-10 και στις 60 και 120 Μ.Α.Ε. σε βάθος 10-20 cm. Τα υπολείμματα των ζιζανιοκτόνων αναλύθηκαν και προσδιορίστηκαν με αέριο χρωματογράφο και ανιχνευτή αζώτου- φωσφόρου. Πραγματοποιήθηκε βιοδοκιμή στον αγρό με σπορά των καλλιεργειών φακής, βρώμης, καλαμποκιού, βαμβακιού και ζαχαροτεύτλων στις 30, 60, 90, 120, 150 Μ.Α.Ε. των ζιζανιοκτόνων. Στο θερμοκήπιο πραγματοποιήθηκε βιοδοκιμή για τις πέντε καλλιέργειες με σπορά των ιδίων καλλιεργειών σε έδαφος που προέρχονταν από τα πειράματα αγρού στις 0, 30, 60, 90, 120, 150 και 180 Μ.Α.Ε. Μετά από 30 περίπου ημέρες από την σπορά τα φυτά κόπηκαν στην επιφάνεια του εδάφους και μετρήθηκε το χλωρό και ξηρό βάρος τους, τόσο στη βιοδοκιμή αγρού όσο και στου θερμοκηπίου. Σε πειράματα σε ελεγχόμενες συνθήκες ερευνήθηκε η επίδραση δυο θερμοκρασιών αέρα 15 °C και 30 °C και δυο επιπέδων υγρασίας (50 και 75 % της υδατοϊκανότητας των εδαφών) στην αποδόμηση των ζιζανιοκτόνων, atrazine και alachlor σε τρεις τύπους εδαφών (SCL, SCL, LS) που προέρχονταν από Βελεστίνο, Καρδίτσα και Ξάνθη, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τη μικρότερη ημιζωή 17 ημέρες είχε το alachlor. Στο atrazine η ημιζωή κυμαίνονταν από 19 έως 23 ημέρες και στο terbuthylazine από 28 έως 50 ημέρες. Τη μεγαλύτερη ημιζωή 39 έως 55 ημέρες έδειξε το trifluralin. Ως προς το χρόνο παραμονής και το ρυθμό μεταβολής των υπολειμμάτων βρέθηκε ότι το alachlor και το atrazine παρουσίασαν αρχικά μια γρήγορη μεταβολή των υπολειμμάτων τους έως και 60 Μ.Α.Ε. Το terbuthylazine και trifluralin παρουσίασαν αργότερο ρυθμό αποδόμησης έως 120 και 90 Μ.Α.Ε., αντίστοιχα. Υπολείμματα του alachlor προσδιορίστηκαν έως και 90 ημέρες σε ποσοστό 3-4% της αρχικής συγκέντρωσης, του atrazine έως 180 ημέρες και 2,5 % της αρχικής συγκέντρωσης, του terbuthylazine έως 180 ημέρες και 5% της αρχικής συγκέντρωσης. Το υψηλότερο ποσοστό υπολειμμάτων προσδιορίστηκε για το trifluralin, 9% της αρχικής συγκέντρωσης. Κανένα από τα ζιζανιοκτόνα δε προσδιορίστηκε σε βάθος μεγαλύτερο από τα 10 cm. Οι ασφαλείς χρόνοι για την επανασπορά των καλλιεργειών στο alachlor ήταν: για τη βρώμη, τη φακή και τα ζαχαρότευτλα περισσότερο από 60 μέρες και επίπεδα υπολειμμάτων χαμηλότερα από 0,13 mg/kg. Στο atrazine οι ασφαλείς χρόνοι για τη φακή, το βαμβάκι και τη βρώμη ήταν μετά από 120 ημέρες και επίπεδα υπολειμμάτων μικρότερα από 0,04 mg/kg και για τα ζαχαρότευτλα μετά από 180 Μ.Α.Ε. και υπολείμματα μικρότερα από 0,03 mg/kg. Για το terbuthylazine οι ασφαλείς χρόνοι ήταν για το βαμβάκι μετά από 120 Μ.Α.Ε. και υπολείμματα 0,12 mg/kg, για τη βρώμη και τη φακή μετά από 180 Μ.Α.Ε. και υπολείμματα 0,06 mg/kg και για τα ζαχαρότευτλα περισσότερο από 180 ημέρες και υπολείμματα μικρότερα από 0,06 mg/kg. Στο trifluralin οι ασφαλείς χρόνοι ήταν για το καλαμπόκι και τη βρώμη μετά από 120 ημέρες και επίπεδο υπολειμμάτων 0,08 mg/kg και για τα ζαχαρότευτλα μετά από 150 ημέρες και υπολείμματα 0,05 mg/kg. Η ημιζωή και των δυο ζιζανιοκτόνων (alachlor και atrazine) επηρεάστηκε σημαντικά από την θερμοκρασία και λιγότερο από την υγρασία και τον τύπο του εδάφους. Ο ρυθμός μείωσης των υπολειμμάτων και των δυο ζιζανιοκτόνων ήταν σημαντικά μεγαλύτερος στους 30 °C από ότι στους 15 °C. Η υγρασία και ο εδαφικός τύπος είχαν μικρότερη επίδραση στο ρυθμό αποδόμησης των ζιζανιοκτόνων από ότι η θερμοκρασία. Το alachlor έδειξε ταχύτερη αποδόμηση στο έδαφος με την μεγαλύτερη οργανική ουσία (Βελεστίνο-SCL) και το atrazine στο έδαφος (Καρδίτσα-SCL) με το χαμηλότερο pH.