Vliv zpracování půdy na chování pendimethalinu v půdě

Ing. Bc. Jitka Konvalinková

Master's thesis

The effect of soil tillage on behaviour of pendimethalin in soil

Abstract:

Pochopení disipačního chování herbicidů v půdách je klíčem k posouzení jejich perzistence, omezení rizik doprovázejících aplikaci a návrhu účinných remediačních opatření. Očekává se, že agrotechnické zásahy, zejména předseťové úpravy, by měly mít vliv na fyzikální vlastnosti a strukturu půdy. Vedle zavlažování by měla i struktura půdy ovlivňovat disipační chování pendimethalinu v půdě. Pendimethalin je jedna z celosvětově nejpoužívanějších herbicidních účinných látek k eradikaci většiny jednoletých trav a běžných tlustolistých plevelů v zelenině. V terénním polním pokusu se split-plot designem byl zkoumán vliv zavlažování a čtyř odlišných zpracování půd – drobtovité, hrudovité, zhutněné a drobtovité pokryté pšeničnou slámou – na chování pendimethalinu v haplické černozemi při pěstování hlávkového salátu (Lactuca sativa L.) a květáku (Brassica oleracea var. Botrytis). Komerční herbicidní přípravek Stomp Aqua® obsahující pendimethalin v koncentraci 455 g∙l-1 byl aplikován preemergentně v dávce 1,75 l·ha-1. Současně byla provedena také kontrola bez aplikace herbicidu. Vzorky se odebíraly v šesti termínech (0, 11, 23, 36, 51 a 70 dnů po aplikaci) a ve dvou hloubkách (0-5 cm, 5-10 cm). Byla stanovena objemová hmotnost, pórovitost a zastoupení kapilárních, semikapilárních a nekapilárních pórů v půdě. V půdních vzorcích byl pendimethalin identifikován i kvantifikován pomocí HPLC-UV. Příprava vzorků spočívala v extrakci do methanolu a byla následována chromatografickou separací na reverzní fázi. Retenční čas analytu byl 1,57 min. Kvantifikace byla založena na externí kalibraci a detekční limit byl stanoven na 0,002 µg·g-1. Na nijak transformovaná empiricky získaná data byla aplikována vícefaktorová ANOVA a Tukeyho post hoc test. Analyt byl detekován především ve svrchní vrstvě ornice (0-5 cm). Disipace byla popsána modely vycházejícími z kinetických rovnic I. řádu a rychlostní disipační konstanty se pohybovaly od 14,3·10−3 až 29,8·10−3. Rychlost disipace se lišila mezi jednotlivými úpravami půdy a klesala v tomto pořadí: zhutněná, drobtovitá se slámou, hrudovitá, drobtovitá. Hodnoty poločasu disipace DT50 kolísaly od 23,2 dne pro nezavlažovanou utuženou půdu po 48,4 dne pro zavlažovanou drobtovitou půdu. Statistická analýza ukázala, že zpracování půdy významně ovlivnilo disipaci pendimethalinu, zatímco vliv zavlažování, přestože byl patrný, nebyl statisticky signifikantní.

Abstract:

Understanding the dissipative behaviour of herbicides in soils is key to assessing their persistence, reducing the risks accompanying application and designing effective remediation measures. Agronomic interventions, especially pre-sowing treatments, are expected to have an impact on soil physical properties and structure. In addition to irrigation, soil structure should also influence the dissipation behaviour of pendimethalin in soil. Pendimethalin is one of the most widely used herbicidal active ingredients worldwide for the eradication of most annual grasses and common broadleaf weeds in vegetables. Studied in a field experiment with a split-plot design was the effect of irrigation and four different soil treatments - crumbly, cloddy, compacted and crumbly covered with wheat straw - on the behaviour of pendimethalin in haplic chernozems under lettuce (Lactuca sativa L.) and cauliflower (Brassica oleracea var. Botrytis). The commercial herbicide Stomp Aqua® containing pendimethalin at a concentration of 455 g∙l-1 was applied preemergently at a rate of 1.75 l∙ha-1. A control experiment without herbicide application was also conducted at the same time. Samples were taken at six dates (0, 11, 23, 36, 51 and 70 days after application) and at two depths (0-5 cm, 5-10 cm). Bulk density, porosity and the proportion of capillary, semi-capillary and non-capillary pores in the soil were determined. In soil samples, pendimethalin was both identified and quantified by HPLC-UV. Sample preparation consisted of extraction into methanol followed by reversed-phase chromatographic separation. The retention time of the analyte was 1.57 min. Quantification was based on external calibration and the detection limit was set at 0.002 µg∙g-1. Multivariate ANOVA and Tukey's post hoc test were applied to the raw empirically obtained data. The analyte was detected mainly in the top layer of topsoil (0-5 cm). Dissipation was described by models based on first-order kinetic equations, and dissipation rate constants ranged from 14.3∙10−3 to 29.8∙10−3. Dissipation rates varied among soil treatments and decreased in the following order: compacted, crumbly with straw, cloddy, crumbly. DT50 dissipation half-life values varied from 23.2 days for the non-irrigated compacted soil to 48.4 days for the irrigated crumbly soil. Statistical analysis showed that tillage significantly affected the dissipation of pendimethalin, while the effect of irrigation, although evident, was not statistically significant.

Keywords

degradace a perzistence pesticidů v půdě, agrotechnika, pendimethalin, pesticidy, poločas rozpadu

Keywords

pendimethalin, pesticides, degradation and persistence of pesticides in soil, agrotechnology, half-life

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 25. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2024
• Supervisor: Ing. Martin Kočárek, Ph.D.
• Reader: Alice Jarošíková, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme:
Conservation and Use of Natural Resources