Wpływ wielkości dawki herbicydu triazynowego na jego trwałość w glebie lekkiej przy dodatku adiuwantu Olejan 85 EC

RO C ZNIK I G L E B O Z N A W C Z E TOM LIX N R 3/4 W ARSZAW A 2 0 0 8 : 2 8 4 - 2 8 9

MAŁGORZATA WŁODARCZYK*, ADAM SAMMEL**

WPŁYW WIELKOŚCI DAWKI HERBICYDU TRIAZYNOWEGO

NA JEGO TRWAŁOŚĆ W GLEBIE LEKKIEJ

PRZY DODATKU ADIUWANTU OLEJAN 85 EC

INFLUENCE OF TRIAZINE HERBICIDE DOSE

(ALSO TOGETHER WITH ADJUVANT OLEJAN 85 EC)

ON ITS DURATION TIME IN LIGHT SOIL

Akademia Rolnicza w Szczecinie

A b stra c t: T his stu dy w a s aim ed at the a ssessm en t o f the in flu en ce o f a d o se o f triazine herb ici­ de and adjuvant O lejan 85 EC on a so il environ m en t con ta m in a tio n by resid u e o f an a ctiv e substance. T he m odel su b stan ce atrazine, w h ich b elo n g s to the triazine herbicide, w as used in the experim en t. A c o m m er cia lly availab le herbicide A sp ect 5 0 0 SC and oil adjuvant O lejan 85 EC w ere used. A ll c h e m ic a ls w ere obtained from the Institute o f Plant P rotection in Poznań, Poland. T he field trials w ere co n d u cted at the Lipnik A gricultural Experim ental Station o f the S z czecin A gricultural U n iv ersity in the years 2 0 0 2 - 2 0 0 4 . Rate o f atrazine degradation in so il w a s ca lcu la ­ ted usin g tw o m athem atical m o d els recom m en d ed by the European U nion: first -- order reaction k in etics and G u sta fso n and H o ld en n on lin ear m od el. T he resu lts o f field trials in d icate that degradation o f a c tiv e su b sta n ce in so il d ep end s on: d o se, p r esen ce o f adjuvant and w eather c o n d itio n s .

S ło w a k lu c zo w e : herbicyd triazyn ow y, adiuw ant, degradacja, D T 5(), D T ()(). K e y w o rd s: triazine herb icid e, adjuvant, degradation, D T $0, D T g().

WSTĘP

Z anieczyszczenie środowiska przyrodniczego pozostałościam i środków ochrony roślin staje się znaczącym problemem naszych czasów. Pestycydy stanowią jedyną grupę zw iązków syntetycznych nie wy stępujących w przyrodzie, które są wprowadzane do biocenozy w wyniku celowej decyzji człowieka. W celu zmniejszenia negatywnego oddziaływania pestycydów na środowisko, a tym samym zw iększenia skuteczności zabiegów agrochemicznych podejmowane są między innymi próby: modyfikacji form u ży tk o w y ch sto so w a n y c h preparatów , sto so w a n ia m ik rod aw ek cz y łą czn e g o stosow an ia preparatów p esty cy d o w y ch z adiuw antam i [B iziu k 2001: Praczyk. Skrzypczak 2004; Krawczyk, Adamczewski 2007].

W związku pow yższym podjęto badania, których celem było określenie zanieczysz­ czen ia środ ow isk a g le b o w e g o p o z o sta ło ścia m i substancji aktyw nej w w yniku zastosowania dwóch dawek herbicydu triazynowego oraz adiuwantu Olejan 85 EC.

MATERIAŁ I METODY

D ośw iadczenie polo w e przeprowadzono w latach 2 0 0 2 -2 0 0 4 w Rolniczej Stacji Doświadczalnej w Lipniku, Akademii Rolniczej w Szczecinie. W badaniach wykorzys­ tano preparat herbicydowy Aspect 500 SC w dwóch dawkach 3,0 l/ha (dawka I) oraz 1,5 l/ha (dawka II). Dodatkowo zm niejszoną o połow ę dawkę herbicydu zastosowano łącznie z adiuwantem Olejan 85 EC w ilości 2,0% v/v (dawka III).

Doświadczenie przeprowadzono metodą split-plot na glebie lekkiej należącej do IVb klasy bonitacyjnej i 5 kompleksu żytniego dobrego. Gleba charakteryzowała się składem granulometrycznym piasku gliniastego lekkiego pylastego (55% frakcji piasku, 31% frakcji pyłu i 14% części spławialnych), zawierała 1,65% w ęgla organicznego, pHIpo w ynosiło 7,32, a pHKQ 6,85, pojemność wodna gleby 30,9%. Oprysk wykonano na poletkach doświadczalnych bez rośliny stosując ręczny opryskiwacz firmy Kwazar. Próbki glebow e w ilości około 3 kg pobierano w 1, 6, 13, 27, 41, 55, 90, 124 dniu po oprysku z warstwy powierzchniowej gleby (0 -5 cm). O znaczenie pozostałości atrazyny w glebie przeprowadzono według Nowak i Lewandowskiej [1997]. Ekstrakcje substancji aktywnej z prób glebow ych przeprowadzono w czterech powtórzeniach. Analizę jakościową i ilościową uzyskanych ekstraktów wykonano metodą chromatografii gazowej stosując chromatograf gazowy CarloErba 6000 z detektorem płom ieniow o- jonizacyjnym (FID) i kolumną kapilarną DB-5 (30 m x 0,53 mm х 1?5 цш).

Do opisu trwałości herbicydu w glebie zastosowano dwa modele matematyczne, rekomendowane przez U nię Europejską: reakcję kinetyki pierwszego rzędu (model I - równanie 1) oraz model nieliniowy Gustafsona i Holdena (model II - równanie 2). (http://www. versailles.inra.fr/ssm /docum ents/doceval/eu/env/persistance/9188.doc)

C , = C 0 -e-kt

(1)

C , = C 0-(l + ß-t)-a

(2)

gdzie: C{ - stężenie w czasie t, [mg/kg], С - stężenie początkowe w czasie t = 0, [mg-kg-1], t - czas trwania eksperymentu [d], к - stała szybkości procesu [1/ d], ß - stała szybkości procesu [l/d ], a - stała procesu - bezwymiarowa.

Ocenę istotności wpływu w ielkości dawki i dodatku adiuwantu na badany proces przeprowadzono za pom ocą jednoczynnikowej analizy wariancji oraz testu Tukeya.

WYNIKI I DYSKUSJA

Uzyskane w badaniach wyniki charakteryzują się dużą powtarzalnością i spełniają wszelkie wym ogi stawiane badaniom pozostałości środków ochrony roślin, ustalone przez U nię Europejską m.in. w dyrektywie 91/414/ECC [Michel, Langowska 2001]. Wartości odchylenia standardowego (S) i współczynnika zmienności (W z) wyniosły odpowiednio 0,0 0 7 5 -0 ,0 6 2 5 i 1,39%—9,64%.

Decydującym czynnikiem przy wyborze modelu m atem atycznego było wystar­ czająco dobre dopasowanie danych eksperymentalnych do modelu, które um ożliwiło wyznaczenie czasu połow icznego (DT50) i 90-procentowego zaniku (D Ti;o) atrazyny

286 M. Włodarczyk, A. Sammel

TABELA 1. Parametry degradacji atrazyny w glebie w doświadczeniach polow ych TABLE 1. Parameters o f atrazine degradation in soil in field conditions

Rok Year

Reakcja kinetyki I-go rzędu First order reaction kinetics

Model nieliniowy Gustafsona i Holdena Gustafson and Holden non-linear model

stała czas czas R2 stała stała czas czas R2

constant time time constant constant time time (-k )[l/d ] d t50 [d] d t90 [d] (ß )[l/d ] (a ) d t50 [d] d t90 [d]

Aspect 500 SC 3,0 l/ha - dawka I/dose I

2 0 0 2 0,0087 79 263 0,9 0 4 0,0650 0,3585 91 9458 0,995

2003 0,0106 65 217 0,912 0,0709 0,4041 64 4149 0,996 2004 0,0114 61 2 0 2 0,941 0,0451 0,5582 55 1349 10,995

Aspect 500 SC 1,5 l/ha - dawka И/dose II

2 0 0 2 0,0149 47 155 0,956 0,0378 0 ,7 4 5 0 41 556 0,997

2003 0,0158 44 146 0,986 0,0156 1,4262 40 257 0,999 2004 0,0180 39 128 0,979 0,0235 1,1918 34 251 0,997

Aspect 500 SC 1,5 l/ha + Olejan 85 EC - dawka Ill/dose III

2 0 0 2 0 ,0 1 2 1 57 190 0,983 0,0131 1,2825 55 382 0,996

2003 0,0135 51 170 0 ,980 0,0177 1,1399 47 370 0,997 2004 0,0113 61 204 0,975 0,0156 1,0610 59 497 0,991

w glebie (tab.l). Pomimo uzyskania dla reakcji kinetyki pierwszego rzędu wysokich wartości w spółczynnika R 2 (0 ,9 0 4 -0 ,9 8 6 ) stwierdzono, że m odel ten w niepełnym zakresie opisuje proces degradacji badanego herbicydu w glebie, zwłaszcza w końcowym etapie badań, co sugeruje analiza u zysk an ych k rzyw ych zaniku ( r y s .l) . A by zweryfikować czasy zaniku pochodnej s-triazyn, w yliczone na podstawie modelu I, zastosowano do obliczeń czasów D T5Q i DTęo model nieliniowy Gustafsona i Holdena. Dla modelu II uzyskano znacznie lepsze dopasowanie danych eksperymentalnych do równaniem m atem atycznym (R2 od 0,991 do 0,999 - ta b .l). K rzyw e obrazujące dynamikę zanikania herbicydu w glebie z w iększą dokładnością opisują ich zanik w całym przedziale czasow ym prowadzenia badań (rys. 2).

Zaobserwowano, że niezależnie od roku doświadczenia, pięćdziesięcioprocentowy wzrost dawki preparatu Aspect 500 SC spowodował zwiększenie pozostałości substancji aktywnej w glebie, a tym samym wydłużył czas połowicznego zaniku pochodnej s-triazyn (tab. 1). Wyliczony za pomocą reakcji kinetyki pierwszego rzędu czas DT5Q atrazyny uległ wydłużeniu o 47,7-67,1% . Dane te potwierdzają obliczenia wykonane za pomocą modelu nieliniowego Gustafsona i Holdena (DT5Q> 60,0-122,0%). W przypadku badanej substancji aktywnej dodatek adiuwantu do preparatu herbicydowego spowodował spowolnienie degradacji atrazyny w glebie. Hamujące oddziaływanie adiuwantów na degradację substancji aktywnych w glebie w warunkach zarówno laboratoryjnych, jak i polowych potwierdzają także badania innych autorów: Iglesias-Jimeneza i in. [1996], Kucharskiego i in. [2002, 2004], Swarcewicz [2002]. Zastosowanie preparatu Aspekt 500 SC łącznie z adiuwantem Olejan 85 EC wydłużyło wartości DT50 o 13,7-22 % i wynoszą: 51—61 dni (wg modelu I), 4 7 - 5 9 dni (w g m odelu II). A naliza uzyskanych w yn ik ów w skazuje, że czas połowicznego zaniku otrzymany w roku 2004 dla kombinacji Aspect 500 SC + Olejan 85 EC jest równy czasowi DT pochodnej s-triazyn otrzymanemu dla zwiększonej o połowę dawki preparatu Aspect 500 SC (tab. 1).

C zas [dni]

R Y SU N E K 1. Degradacja atrazyny w glebie (2004 rok) w warunkach p olow ych w g reakcji kinetyki pierw szego rzędu

FIGURE 1. Degradation o f atrazine in soil (2004 year) in field conditions according to first order reaction kinetics

Z przeprowadzonych badań własnych oraz z danych literaturowych [Eberbach 1998] wynika, że proces degradacji herbicydu zachodzi wyraźnie w dwóch, różnych pod względem szybkości etapach (rys.l, 2). Wynika z tego, że czas D T9Q jest istotnym parametrem z punktu ochrony środowiska, wskazującym na zagrożenie środowiska glebow ego pozostałościam i substancji aktywnych oraz na bardzo długi okres zalegania w glebie stosowanych agrochemikaliów.

W wyniku zastosowania zwiększonej dawki preparatu Aspect 500 SC niezależnie od wykorzystanego w obliczeniach modelu matematycznego czas DT^ uległ wydłużeniu o 49% - 1601%, a jego ekstremalne wartości wynoszą od 1349 do 9458 dni dla dawki I i od 251 do 556 dni dla dawki II (wg modelu Gustafsona i Holdena). Wyniki badań potwierdziły także znaczne wydłużenie czasu DT^ atrazyny w obecności adiuwantu Olejan 85 EC wyznaczonego wg reakcji kinetyki pierwszego rzędu (DT90> 16%—59%). W przypadku modelu nieliniowego uzyskane w trzyletnim doświadczeniu polowym wartości DT90 pochodnej s-triazyn nie potwierdzają jednoznacznie hamującego wpływu adiuwantu olejowego na proces degradacji substancji aktywnej w glebie, a dodatkowo w najsuchszym 2002 roku w porównaniu z dawką 1,5 l/ha czas ten uległ znacznemu skróceniu (DT9Q< 31%). Niezależnie od tego wartość czasu 90-procentowego zaniku potwierdza dużą trwałość atrazyny w glebie, a jego ekstremalne wartości wynoszą od 370 do 497 dni.

288 M. Włodarczyk, A. Sammel

C zas [dni]

RY SU N EK 2. Degradacja atrazyny w glebie (2004 rok) w warunkach polow ych w g modelu nieliniow ego Gustafsona i Holdena

FIGURE 2. Degradation o f atrazine in soil (2004 year) in field conditions according to Gustafson and Holden non-linear m odel

Stwierdzono, że niezależnie od zastosowanej dawki preparatu, istotny wpływ na rozkład atrazyny w glebie mają warunki atmosferyczne. Jest to zgodne z badaniami Bowmana [1991], Nowak [1995], Rouchauda i in. [2001], Kucharskiego i in. [2004]. Na podstawie badań własnych stwierdzono, że analizowany proces przebiegał najwolniej w 2002 roku, który w porównaniu z latami 2003 i 2004 charakteryzował się bardzo małą ilością opadów w okresie trwania badań oraz wysokimi temperaturami powietrza znacznie przewyższającymi średnie temperatury z w ielolecia. W ilgotność gleby w 2002 roku, w poszczególnych dniach doświadczenia, nie przekraczała 12% wagowych, co odpowiada 39% maksymalnej pojemności wodnej. Największy wpływ adiuwantu Olejan 85 EC na szybkość degradacji atrazyny w glebie odnotowano natomiast w 2004 roku, charakteryzującym się w początkowym okresie trwania doświadczenia najwyższymi wartościami aktualnej wilgotności gleby (19,6%), stanowiącymi około 64% maksymalnej pojemności wodnej.

WNIOSKI

1. Istotny w pływ na szybkość degradacji atrazyny w glebie mają: w ielkość zastosowanej dawki preparatu herbicydowego, dodatek adiuwantu oraz warunki atmosferyczne pa­ nujące w trakcie trwania doświadczenia polowego.

2. W wyniku zastosowania zwiększonej dawki preparatu Aspect 500 SC (3,0 l/ha), czas połow icznego zaniku (DT50) atrazyny, wyliczony na podstawie reakcji kinetyki pierw­ szego rzędu, uległ wydłużeniu o 32,7-40,5% . Wyniki te są w ysoce zgodne z danymi obliczonym i za pom ocą modelu Gustafsona i Holdena (D T50 > o 37,5-54,9% ). 3. Stwierdzono istotny hamujący wpływ dodatku adiuwantu Olejan 85 EC na proces

degradacji atrazyny w glebie lekkiej w warunkach polowych. Potwierdzeniem tego są dłuższe czasy połow icznego zaniku (DT50 > od 7 do 25 dni).

4. Uzyskane dla wszystkich analizowanych kombinacji wartości czasów 90-procento- w ego zaniku (DT90 = od 251 do 9458 dni w g modelu Gustafsona i Holdena ) wskazują na bardzo długi okres zalegania w glebie pozostałości środka ochrony roślin, a tym samym na stwarzane zagrożenie dla środowiska glebowego.

5. N iezależnie od analizowanej kombinacji preparatu Aspect 500 SC rozkład substancji aktywnej w glebie lekkiej przebiegał najwolniej w roku 2002, charakteryzującym się bardzo małą ilością opadów w okresie trwania badań oraz wysokim i temperaturami powietrza, znacznie przewyższającymi średnie temperatury z wielolecia.

LITERATURA

BIZIUK I. (red.) 2001: W ystępow anie pestycydów w środowisku. Pestycydy, w ystępow anie, ozna­ czanie i unieszkodliw ianie. WNT, Warszawa: 276 ss.

B O W M A N B.T. 1991 : M obility and dissipation studies o f metribuzin, atrazine and their m etabolites in Plainfield sand using field lisym eters. E nviron. Toxicol. Chem. 10: 5 7 3 -5 7 9 .

EBERBACH P. 1998: Applying non-steady-state compartmental analysis to investigate the simultaneous degradation o f soluble and sorbed glyphosate (N-(phosphonomethyl) glicine) in four soils. Pesiic. Sei. 52:229-240.

EU R OPEAN C O M M IS S IO N -d irectorate General for Agriculture. 9188/V I/97 rev. 8. 12.07.2000.http:/ /w w w .versailles.inra.fr/ssm /docum ents/doceval/eu/env/persistance/9188.doc.

IGLESIAS-JIM ENEZ E., SA NCH EZ-M ARTIN M.J., SA N C H E Z -C A M A Z A N O M. 1996: Pesticide adsorption in a soil-w ater system in the presence o f surfactants. C hem osphere 32: 1 7 7 1-1782. KUCH AR SK I M., SA D O W SK I J., ROLA H. 2002: The influence o f adiuvants on phenmedipham and

desmedipham degradation in soil. Materials 12th European W eed Research Society Sym posium , 2 4 -2 7 June 2002, W ageningen, The Netherlands: 122-123.

KUCH AR SK I M ., SA D O W SK I J., D O M A R A D ZK I K. 2004: W pływ adiuwantów na pozostałości metamitronu stosow anego przed- i pow schodow o w uprawie buraka cukrowego. Prog. P lan t P rotec- tion/Post.O chr. Roślin 44(2): 8 8 7 -8 8 9 .

K RAW C ZYŃK R. A D A M C Z E W SK I K. 2007: W pływ mikrodawek herbicydów na zachw aszczenie i plon buraka cukrowego. XLVII Sesja N aukow a IOR. Streszczenia. 1 5 -1 6 luty 2007 Poznań: 140. MICHEL M ., L A N G O W SK A B. 2001 : Aktualne w ym agania jak ościow e chem icznych analiz pozostało­

ści środków ochrony roślin. Prog. Plant Protection/Post. Ochr. Roślin. 41(1): 129 -1 3 3 .

NOW AK J. 1995: Dynam ika b iologicznego i abiotycznego rozkładu niektórych pestycydów w glebie oraz ich w p ływ na ilość biom asy żyw ych mikroorganizmów. Rozpr. AR Szczec. 169 ss.

NOW AK J., L EW A N D O W SK A L. 1997: Determination o f atrazine and prometryne residues in soil by gas chromatography. Chem. Anal. (W arsaw) 42: 2 3 9 -2 4 3 .

PRACZYK T., SK R ZY PC ZA K G. 2004: Herbicydy. PW RiL, Poznań: 274 ss.

R O U C H A U D J., N E U S O., ELENE H., BLUC KE R. 2001: Persistence, m obility and adsorption o f herbicyde flufcnacet in the soil o f winter wheat crops. Bull. Environ. Contain. Toxicol. 67: 6 0 9 -6 1 6 . SW ARCEW ICZ M. 2002: Studia nad trwałością wybranych herbicydów w obecności innych ksenobio-

tyków w środow isku gleb ow ym . Rozpr. AR Szczec. Nr 208.

D r in ż A d a m S a m m e l

K a te d r a G le b o z n a w s tw a , A k a d e m ia R o ln ic z a ul. S ło w a c k ie g o 17, 7 1 - 4 3 4 S z c z e c in