[article pii="nd" doctopic="oa" language="es" ccode="conicyt" status="1" version="4.0" type="ilus gra tab" order="13" seccode="cds010" sponsor="nd" stitle="Cienc. suelo" volid="35" issueno="1" dateiso="20170600" fpage="147" lpage="159" pagcount="13" issn="1850-2067"]CONTAMINACIÓN DEL SUELO Y CALIDAD DEL MEDIO AMBIENTE
[front][titlegrp][title language="es"]Drenaje y transporte vertical de herbicidas en dos molisoles de la pampa ondulada Argentina[/title][/titlegrp]
[authgrp][author role="nd" rid="a01" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]Ana Clara[/fname] [surname]Caprile[/surname][/author]*1; [author role="nd" rid="a02" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]Virginia Carolina[/fname] [surname]Aparicio[/surname][/author]2; [author role="nd" rid="a01" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]Silvina Isabel[/fname] [surname]Portela[/surname][/author]1; [author role="nd" rid="a03" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]María Carolina[/fname] [surname]Sasal[/surname][/author]3 & [author role="nd" rid="a01" corresp="n" deceased="n" eqcontr="nd"][fname]Andrián Enrique[/fname] [surname]Andriulo[/surname][/author][/authgrp]1
1 [aff
id="a01" orgname="INTA" orgdiv1="EEA Pergamino"]INTA
EEA Pergamino[/aff],
2 [aff id="a02"
orgname="INTA" orgdiv1="EEA Balcarce"]INTA EEA
Balcarce[/aff]
3 [aff id="a03"
orgname="INTA" orgdiv1="EEA Paraná"]INTA EEA Paraná[/aff]
* Autor de contacto: caprile.ana@inta.gob.ar
[bibcom][hist]Recibido: [received
dateiso="20160415"]15-04-16[/received]
Recibido con revisiones: [revised
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Aceptado: [accepted
dateiso="20160826"]26-08-16[/accepted][/hist]
RESUMEN
[abstract language="es"]El objetivo del trabajo fue evaluar la dinámica del drenaje de agua y la pérdida por transporte vertical de glifosato, atrazina y acetoclor en dos suelos de textura diferente cultivados con una rotación maíz-soja bajo siembra directa. Se utilizaron seis lisímetros (3,3 x 3,3 m x 1,2 m de profundidad) rellenados con un Hapludol típico (serie Junín) y un Argiudol típico (serie Pergamino). Las dosis de aplicación fueron de 3 a 7 L ha-1 para glifosato (48% pa) entre 2006 y 2012, 2 L ha-1 para atrazina (50% pa) en 2009 y 2,5 y 3 L ha-1 para acetoclor (84% pa) en 2003. Desde 2006, se midió el volumen de agua drenada después de cada lluvia y se determinó la concentración media de herbicidas considerando 13 períodos separados por ocupación (cultivo y barbecho) y momento de aplicación del herbicida. Si bien no hubo diferencias en el drenaje acumulado entre suelos para 2001-2012, existieron diferencias cuando se analizaron periodos de tiempo más cortos, registrándose pulsos de drenaje diferentes (flujo masal y preferencial) asociados a la textura y a las condiciones humedad. Cuando hubo detección de glifosato y AMPA, los drenajes del suelo Hapludol típico fueron 20 veces más concentrados en glifosato y contuvieron 75 veces más cantidad de AMPA que en el suelo Argiudol típico debido a su menor volumen. La atrazina fue detectada en todos los drenajes hasta 3 años después de su aplicación mientras que el acetoclor fue detectado hasta 9 años posteriores a la última aplicación. Estos resultados generan interrogantes acerca del posible aumento del riesgo de contaminación del agua subterránea por el aumento de las dosis de glifosato y por la detección de atrazina y acetoclor, varios años después de su última aplicación.[/abstract]
Palabras clave: [keygrp scheme="nd"][keyword type="m" language="es"]Glifosato[/keyword]; [keyword type="m" language="es"]Atrazina[/keyword]; [keyword type="m" language="es"]Acetoclor[/keyword]; [keyword type="m" language="es"]Lisímetros[/keyword][/keygrp].
Drainage and vertical transport of herbicides in two mollisols of the Argentinian rolling pampa
ABSTRACT
[abstract language="en"]The objective of this study was to evaluate deep drainage dynamics and associated herbicide (glyphosate, atrazine, acetochlor) losses in two soils of different texture cultivated with a maize-soybean sequence under no tillage. We used field lysimeters containing a Typic Hapludoll (Junín series) and a Typic Argiudoll (Pergamino Series). The applied doses varied from 3 to 7 L ha-1 for glyphosate (48% ap), 2 L ha-1 for atrazine (50% ap) in 2009 and of 2.5 and 3 L ha-1 for acetochlor (84% ap) in 2003. Since 2006, drainage volume was measured after each rain event producing drainage and herbicide concentration was measured in pooled samples corresponding to 13 periods separated according to occupation (crop and fallow) and herbicide application moment. Despite the absence of differences in accumulated soil drainage during 2001-2012, there were differences when shorter time periods were analyzed, recording pulses of different drainage type (masal and preferential flow) associated with texture and initial moisture conditions. When glyphosate and AMPA were detected, Junín drainage was 20 times more concentrated in glyphosate and contained 75 times the amount of AMPA than Pergamino due to its smaller volume. Atrazine was detected in all drainages up to 3 years after its application while the acetochlor was detected up to 9 years after its last application. These results raise questions about the possible increase in groundwater contamination risk due to increasing glyphosate doses and the detection of atrazine and acetochlor, several years after its last application.[/abstract]
Key words: [keygrp scheme="nd"][keyword type="m" language="en"]Glyphosate[/keyword]; [keyword type="m" language="en"]Atrazine[/keyword]; [keyword type="m" language="en"]Acetochlor[/keyword]; [keyword type="m" language="en"]Lysimeters[/keyword][/keygrp].[/bibcom][/front]
[body]INTRODUCCIÓN
El balance hidrológico de un ecosistema terrestre
se compone de la partición de la precipitación incidente en: vapor en forma de
transpiración vegetal, evaporación del suelo e intercepción del canopeo
(evapotranspiración) y líquido en forma de escurrimiento superficial y drenaje
profundo (rendimiento hídrico). Este balance controla, junto al clima, el
abastecimiento de cursos de agua superficiales y acuíferos. Las características
morfológicas, geológicas y edafológicas de la Región Pampeana, con redes de
evacuación de agua incipientes, y el clima húmedo favorecen la infiltración y
el drenaje profundo, principalmente en otoño y primavera cuando el balance de
agua es positivo. El rendimiento hídrico oscila entre 29 y 36% en sistemas
agrícolas de la región: el escurrimiento representa ≈5%, mientras que ≈24%
del total de lluvia se pierde por drenaje, favoreciendo la recarga del acuífero
Pampeano (Auge, 2004; Nosetto et al., 2012; ).
Los suelos profundos y bien drenados de la subregión Pampa Ondulada pertenecen
al orden de los Molisoles: en el noreste predominan los Argiudoles con
horizonte Bt y texturas franco arcillo limosas y arcillo limosas y hacia el
sudoeste aparecen los Hapludoles, con un desarrollo de horizontes A-B2/AC-C y
texturas franco arenosas, respectivamente (INTA, 1972). En estos suelos, el
movimiento de agua se produce por dos mecanismos: flujo masal o pistón, que
desplaza al agua preexistente y se presenta en situaciones de elevado contenido
de humedad, y flujo preferencial o bypass, que corresponde al movimiento rápido
del agua en condiciones de no equilibrio a través de macroporos, grietas y
fisuras del suelo (Hendrickx & Flury, 2001). El flujo preferencial es
predominante en suelos estructurados (Weinzettel & Usunoff, 2001) y
posibilita el transporte rápido de contaminantes poco adsorbidos al suelo o
adheridos a los coloides hacia el agua subterránea (Reichenberger et al., 2002;
Kjær et al., 2005; FOCUS, 2014).
La agricultura pampeana se caracteriza por esquemas de producción simplificados
con predominio de cultivos de primavera-verano, principalmente soja y
secundariamente maíz, bajo siembra directa (SD) con alta dependencia de
herbicidas de amplio espectro (Viglizzo et al., 2010). El glifosato
representa el 80% de la cantidad total de herbicidas comercializados en la
Argentina (CASAFE, 2012). La atrazina le sigue en importancia y es el más
utilizado en el cultivo de maíz. El acetoclor fue muy utilizado durante los
barbechos en la década de los ‘90, pero su uso ha disminuido en los
últimos años (MAIZAR, 2013; OPDS, 2013).
Borggaard & Gimsing (2008) señalaron que cuando se aplica glifosato en
periodos secos y ocurre una lluvia primaveral intensa, el drenaje se produce
por flujo preferencial en suelos bien estructurados y hay arrastre de
glifosato. La ausencia de cultivos otoño-invernales conlleva una subutilización
del agua de lluvia, aumenta el rendimiento hídrico y favorece el ascenso
freático, aumentando el riesgo de contaminación del agua subterránea (Caviglia et
al., 2004; Reynoso et al., 2005; Nosetto et al., 2012;
Bertram & Chiacchiera, 2014). Existen antecedentes de la presencia de
glifosato y su metabolito, el ácido amino metilfosfónico (AMPA), en aguas
superficiales, subterráneas, sedimentos de escorrentía y suelos de la Pampa
Ondulada (Peruzzo et al., 2008; Sasal et al., 2010) y sudeste de
Buenos Aires (Aparicio et al., 2013; Lupi et al., 2015). También
se detectaron atrazina y acetoclor en aguas superficiales y subterráneas de
diferentes cuencas de Argentina (De Gerónimo et al., 2014; Reynoso &
Andriulo, 2008). En estudios previos realizados en lisímetros también se
detectó la presencia de glifosato, AMPA y atrazina en agua de drenaje de
diferentes campañas analizadas individualmente (Andriulo et al., 2004a;
Andriulo et al., 2004b; Andriulo et al., 2006; Hang et al.,
2010). Estos estudios cubrieron un periodo limitado de tiempo, variando desde
eventos de lluvia individuales de pocos días hasta periodos de monitoreo de 2
años. Considerando que estos herbicidas han sido largamente usados, y que
probablemente se acumulen en la matriz del suelo, es necesario considerar
escalas de tiempo más largas y el impacto posterior de las aplicaciones (U.S.
Geological Survey, 1999; Norgaard et al., 2014; Vonberg et al.,
2014).
El objetivo del trabajo fue evaluar la dinámica del drenaje profundo y la
pérdida asociada de glifosato, su metabolito AMPA, atrazina y acetoclor en dos
suelos de textura diferente cultivados con una rotación maíz-soja bajo siembra
directa. Se utilizaron lisímetros de relleno que son ecosistemas cerrados que
permiten cuantificar la entrada y salida de agua, nutrientes y plaguicidas y
comprender su circulación en condiciones más parecidas a la realidad que las de
laboratorio (Abdou & Flury, 2004). Los estudios sobre pérdidas de
herbicidas por drenaje según tipo y ocupación del suelo podrían resultar útiles
en el reconocimiento de prácticas agrícolas que mitiguen la contaminación de
acuíferos. Esto es particularmente importante si tenemos en cuenta que el agua
subterránea es la principal fuente de agua para consumo humano en la región
(INDEC, 2010).
MATERIALES Y MÉTODOS
Dispositivo experimental
El estudio se
realizó en seis cajas lisimétricas de hormigón armado (lisímetros de gravedad).
Cada lisímetro tiene una superficie de 10 m2 (3,3 x 3,3 m x 1,2 m de
profundidad) y no presenta pendiente (Fig. 1). Las cajas
lisimétricas fueron construidas entre 1969 y 1970 en la Estación Experimental
Pergamino del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (33º51’S;
60º40'O) y rellenadas con dos suelos de la Pampa Ondulada de textura diferente,
tres con un Hapludol típico de la serie Junín (Ju) y tres con un Argiudol
típico de la serie Pergamino (Pe), respetando la secuencia, el espesor y la
densidad aparente de los horizontes. Las características químicas y físicas de
los suelos se presentan en la Tabla 1. Los suelos apoyan
sobre un lecho filtrante de arena y grava que deriva el agua hacia un tubo de
salida para recoger el drenaje a 1,40 m de profundidad.
Figura 1. Foto y esquema de los lisímetros
(sin escalar).
Figure 1. Photo and scheme of the lysimeters (unscaled).
Tabla 1. Características físicas y químicas
de las series de suelo Junín y Pergamino.
Table 1. Physical and chemical
properties of soil series Junín and Pergamino.
CC: capacidad de campo;
PMP: punto de marchitez permanente; CO: carbono orgánico; N Total: nitrógeno
total; P: fósforo extractable; Ca: calcio intercambiable; Mg magnesio
intercambiable; CIC: capacidad de intercambio catiónico.
CC: field
capacity; PMP: permanent wilting point; CO: organic carbon; N Total: total
nitrogen; P: extractable phosphorus; Ca: exchange calcium; Mg: exchange
magnesium; CIC: cation exchange capacity.
Los lisímetros tuvieron
agricultura continua con diferentes cultivos durante los primeros 30 años y desde
2001 mantienen una rotación maíz-soja bajo SD con riego complementario por
goteo durante los ciclos de maíz.
El riego se aplicó de manera tal de asegurar un rendimiento objetivo de 10 Mg
ha-1 de maíz y no producir drenaje. Los rendimientos promedio del
período 2001-2012 fueron de 3,8±1,0 Mg ha-1 para soja y 10±3,8 Mg ha-1
para maíz, sin diferencias entre las series de suelo.
Se aplicó glifosato (48% pa) todos los años utilizando distintas dosis (Tabla 2 y Fig. 3). La última aplicación de
atrazina (50% pa) fue el 21/09/2009 y la dosis utilizada fue de 2 L ha-1.
Se aplicó acetoclor (84% pa) el 26/05/2003 y el 14/10/2003 y las dosis fueron
de 2,5 y 3 L ha-1, respectivamente.
Tabla 2. Fechas de inicio, fin y duración de
los periodos, ocupación del suelo, fechas y dosis de aplicación de glifosato
(pa 48%), lluvia acumulada y nº de eventos de lluvia por periodo, drenaje
promedio acumulado, concentración media de glifosato y ácido
aminometilfosfórico (AMPA) para las series de suelo Junín (Ju) y Pergamino
(Pe).
Table 2. Starting and ending
dates, duration of periods, soil occupation, glyphosate (48% pa) application
dates and rates, cumulative rainfall and number of rain events per period,
cumulative average drainage, glyphosate and aminomethylphosphonic acid (AMPA)
mean concentrations for soil series Junín (Ju) and Pergamino (Pe).
ND*: no detectado; (-):
sin drenaje. * ND: not detected; (-): Undrained
Mediciones
Las precipitaciones
se registraron en la Estación Meteorológica de INTA Pergamino, ubicada a 50 m
de los lisímetros. Después de cada lluvia que produjo drenaje entre 2001 y 2012,
se midió el volumen drenado y se extrajo una muestra de agua de cada lisímetro.
Se comparó el drenaje de las dos series de suelo a diferentes escalas
temporales: a) drenaje total acumulado, b) drenaje acumulado durante cada
barbecho o ciclo de cultivo y c) drenaje acumulado mensualmente.
Desde 2006, las muestras de drenaje fueron agrupadas en 13 períodos teniendo en
cuenta las fechas de aplicación de glifosato y el tipo de ocupación (barbecho o
cultivo); cada muestra combinada se preparó tomando una alícuota proporcional
al volumen drenado en cada evento. Se determinó la concentración de glifosato y
AMPA en los períodos correspondientes a dos ciclos de soja (2006/2007 y
2010/2011) y sus barbechos antecesores (2006 y 2010) y un ciclo de maíz
(2011/2012) y el barbecho posterior (2012). También se determinó atrazina y
acetoclor durante el último ciclo de soja (2010/2011) y su barbecho antecesor
(2010) y el ciclo de maíz (2011/2012) y el barbecho posterior (2012), en
coincidencia con la determinación de glifosato y AMPA.
Las muestras se almacenaron en botellas a -20 ºC hasta su análisis. Se
analizaron con un Cromatógrafo Líquido de Ultra Performance (ACQUITY UPLC®
Waters) acoplado a un espectrómetro de masa/masa (Quatro Premier XE)
(UPLC-MSMS). Las metodologías analíticas están descriptos en Aparicio et al.
(2013) y De Gerónimo et al. (2014).
La cantidad de herbicida o de metabolito perdido por drenaje se calculó por
lisímetro como el producto del volumen drenado por la concentración del agua de
drenaje para cada período. Cuando hubo detección por debajo del límite de
cuantificación se utilizó el promedio entre el límite de detección (0,1 μg
L-1 para glifosato y AMPA y 0,0003 μg L-1 para
atrazina) y el de cuantificación (0,5 μg L-1 para glifosato y
AMPA y 0,025 μg L-1 para atrazina). Para acetoclor, su límite
de detección es de 0,0075 μg L-, sin poseer límite de
cuantificación.
En 2008, se obtuvo una muestra compuesta del espesor 0-5 cm de cada lisímetro
para la aplicación del fraccionamiento granulométrico del carbono orgánico del
suelo (COS) por el método de Cambardella & Elliot (1992), modificando la
dispersión química por la mecánica mediante la agitación en agua con bolitas de
vidrio siguiendo las indicaciones de Feller (1979). El tamizado se realizó con
un tamiz de 53 µm de diámetro de malla. Los resultados se expresaron como
porcentaje de carbono orgánico de la fracción menor a 50 μm en relación al
COS total.
Análisis estadístico
El diseño experimental fue completamente aleatorizado con tres repeticiones y dos tratamientos (serie de suelo). Las variables concentración y cantidad de herbicida no cumplieron con el supuesto de normalidad y se las transformó logarítmicamente. Se comparó el volumen drenado, la concentración media y la cantidad de herbicida lixiviado entre los dos tipos de suelo de acuerdo a su ocupación y dosis de aplicación mediante la prueba t (p<0,10). Se realizaron correlaciones entre el drenaje acumulado en cada período y el número de eventos de lluvia por período, el número de eventos durante el barbecho y el número de eventos durante el cultivo; las concentraciones y cantidades de glifosato y AMPA y el tiempo de duración de cada período y el tiempo transcurrido de la última aplicación. Se utilizó Infostat como programa estadístico (Di Rienzo et al., 2013).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Precipitaciones y drenaje
El período analizado presentó
variaciones extremas en las precipitaciones anuales, de 574 a 1561 mm (Fig. 2), con dos años consecutivos con precipitaciones superiores
a 1400 mm (entre septiembre 2001 y agosto 2003) y la sequía de la campaña
2008-2009 que provocó pérdidas del 40% de la producción agrícola (Magrin et
al., 2012). El coeficiente de variación en las precipitaciones de los 12
años fue de 31,4%, de acuerdo con el análisis de Rodríguez et al. (2013)
para Pergamino, en donde la variabilidad decádica explica el 30% de la
variación total.
Figura 2. Precipitación anual (barras) y media
anual del periodo 1910-2012 (línea).
Figure 2. Annual rainfall (bars)
and annual average rainfall for the period 1910-2012 (line).
El drenaje acumulado entre 2001 y 2012 fue similar
para las dos series de suelo (1704±149 mm). El drenaje anual promedio fue de
155 mm, similar al estimado por Portela et al. (2009) para el período
1998-2007 a partir de un modelo de simulación (169 mm) y al calculado por
balance hídrico según el método de Thornthwaite (133 mm; INTA, 1972). Al igual
que las precipitaciones, el drenaje anual fue muy variable entre años: desde 1
mm en 2008 y 2009 a aproximadamente 500 mm en 2012.
Cuando se compararon los drenajes acumulados durante cada barbecho o ciclo de
cultivo surgieron algunas diferencias entre series de suelo (Fig.
3). Hubo una tendencia a mayor variabilidad del volumen drenado en Pe que
impidió encontrar diferencias entre series de suelo, principalmente durante el
barbecho, lo cual podría ser explicado por la mayor expresión de la anisotropía
del perfil de esta serie cuando el sistema de raíces no está activo. Cuando se
analizaron los drenajes mensuales (Fig. 4), se constataron
los dos mecanismos de movimiento de agua:
-flujo masal, observable en ambos suelos con volúmenes de agua elevados, con valores algo superiores en Ju (los volúmenes de drenaje se encuentran ≈13 mm por encima de la línea 1:1 de igual drenaje entre series) y en condiciones de barbecho o cuando los cultivos se hallaban en su etapa inicial o final,
-flujo preferencial, observable en Pe (suelo estructurado), con volúmenes de agua de hasta 65 mm mientras en Ju los volúmenes eran muy pequeños o nulos y con pulsos de lluvia abundantes que marcan el inicio del drenaje después de un estado de suelo seco (ya sea por elevada evapotranspiración o por escasas precipitaciones).
Figura 3. Precipitación y drenaje acumulado
por tipo de ocupación del suelo (barbecho: B, soja: S, maíz: M) por año en las
series de suelo Junín y Pergamino. * Diferencia significativa (p< 0,10).
Barras de error: desvío estándar. Triángulos invertidos: aplicaciones de
glifosato. Rectángulo con línea punteada: periodo de análisis de glifosato y
AMPA.
Figure 3.
Precipitation
and cumulative drainage by soil occupation (fallow: B, soya: S, corn: M) per
year in Junín and Pergamino soil series. * Significant difference (p< 0.10).
Error bars: standard deviation. Inverted triangles: glyphosate applications.
Rectangle with dotted line: glyphosate and AMPA analysis period.
Figura 4. Drenaje mensual para las series de
suelo Junín y Pergamino para los años 2001-2012. Línea de puntos: relación de drenaje
1:1
Figure 4. Monthly drainage in Junín and Pergamino soil series for the
years 2001-2012. Point Line: drainage ratio of 1:1.
Jarvis (2007) señala que el potencial de flujo preferencial depende de la naturaleza de la red de macroporos, que está determinada por los factores de formación y degradación de la estructura, incluyendo la abundancia y la actividad de la biota, la textura del suelo, las características del sitio (posición topográfica, velocidad del secado del perfil de suelo, vegetación) y manejo (cultivo, labranza, tránsito de maquinaria). Las lluvias de alta intensidad y/o de larga duración generan presiones de agua cercanas a la saturación que permiten que los macroporos se llenen con agua y la conduzcan con un flujo rápido y en condiciones de no equilibrio. Los efectos de la situación inicial en la que se produce el flujo preferencial son complejos, especialmente para los suelos que se vuelven repelentes al agua cuando se secan, o cuando la estructura depende del contenido de agua (como ocurre en suelos arcillosos con expansión y contracción) (Lin et al., 1998; Lin et al., 1999; Jarvis et al., 2002). En este caso, el agrietamiento del horizonte Bt, sumado a la presencia de macroporos originados por la SD conecta la superficie con la base del perfil dando origen al flujo preferencial de agua. Tampoco puede descartarse el efecto acelerador del drenaje producido en las paredes de los lisímetros que contienen la serie Pe durante condiciones de baja humedad, debido a la contracción del horizonte Bt.
Glifosato y AMPA
Los intervalos de drenaje en los que
se detectó glifosato y/o AMPA durante los períodos de barbecho en Ju fueron
0,2-5,9 mm y en Pe 7,2-132,3 mm, y durante los períodos de cultivo en Ju fueron
1,4-15,4 mm y en Pe 3,6-10,6 mm. Sobre el total de periodos de detección de
glifosato y AMPA, las tres cuartas partes y la mitad se detectaron en períodos
de barbecho en Ju y Pe, respectivamente (Tabla 2 y Fig. 3).
Las concentración promedio de glifosato de los 13 periodos analizados fue
similar entre series de suelo (3,38µg L-1). Sin embargo, la cantidad
promedio perdida fue mayor en Ju que en Pe. La concentración promedio de AMPA
fue superior en Ju que en Pe, pero no hubo diferencias entre series de suelo
para la cantidad media perdida de 0,60 mg ha-1 (Tabla
3). Los volúmenes de drenaje medios acumulados cuando hubo detección de
AMPA fueron menores en Ju que en Pe (Tabla 3) mientras que
para glifosato la diferencia tuvo la misma tendencia, aunque no llegó a ser
significativa (p<0,11). Considerando todos los periodos analizados (Fig. 3), el volumen de drenaje correspondiente a los periodos
de barbecho superó en 8,2 y 4,3 veces el volumen de drenaje durante los
periodos de cultivo para Ju y Pe, respectivamente. Para las dosis de aplicación
más elevadas, Ju registró concentraciones 27 veces mayores que la dosis menos
elevada. Esto no ocurrió para la concentración de AMPA en la misma serie de
suelo ni para las concentraciones de glifosato y AMPA en Pe (Tabla
3).
Tabla 3. Comparación del drenaje acumulado
entre periodos de ocupación, de la concentración y cantidad de glifosato y AMPA
y de la dosis de glifosato aplicado por periodo entre series de suelo entre
2006 y 2012.
Table 3. Comparison between soil
series for cumulative drainage under different soil occupation periods, for
concentration and amount of glyphosate and AMPA and effect of the applied dose
over glyphosate and AMPA mean concentrations in both soil series during the
period 2006-2012
(*)
Diferencias significativas al 10% entre columnas. (+) Alta: 7 L ha-1 o dos
aplicaciones de 3 L ha-1 en cada periodo; Baja: una aplicación de 3 L ha-1
o ninguna aplicación en el periodo. Ju: Serie Junín. Pe: Serie Pergamino. AMPA:
ácido metilaminofosfórico.
(*) Significant differences 10% between columns. (+) High: 7 L ha-1 or two
applications of 3 L ha-1 in each period; Low: one application of 3 L
ha-1 or no application in the period. Ju: Junín soil series. Pe: Pergamino soil series.
AMPA: aminomethylphosphonic acid
La duración del periodo y el tiempo transcurrido desde la última aplicación estuvieron directamente relacionados con la cantidad de glifosato encontrada en Ju pero no lo estuvieron en Pe. Sin embargo, en Pe, la concentración y la cantidad de AMPA estuvieron directamente relacionadas con la duración del periodo (Tabla 4).
Tabla 4. Coeficientes de correlación entre
concentraciones y cantidades de glifosato y AMPA, duración del periodo y tiempo
transcurrido desde la última aplicación en cada serie de suelo entre 2006 y
2012.
Table 4. Correlation coefficients
between glyphosate and AMPA concentrations and amounts, length of time and
elapsed time since the last application in each soil series between 2006 and
2012.
AMPA: ácido
metilaminofosfórico. * Correlación significativa con p< 0,1
AMPA: aminomethylphosphonic acid. * Significant correlation with p< 0.1
La diferencia en concentraciones medias de
AMPA obedeció a un efecto de dilución en Pe (Tabla 3).
Además, las características del dispositivo experimental hacen que el
escurrimiento superficial sea nulo y, por lo tanto, existe un mayor volumen de
agua para drenar y potenciar el efecto de dilución respecto de la situación a
campo.
Por otro lado, los dos suelos estudiados manifiestan una capacidad de adsorción
diferente. Okada et al. (2016) reportaron mayor adsorción de glifosato
en el horizonte superficial de un Argiudol típico de Pergamino (Kf = 173,4) que
en un Haplustol éntico de Manfredi (Kf = 101,7), con contenido de arcilla
similar a la de Ju.
También Rampoldi et al. (2014) reportaron la mayor adsorción en
Argiudoles que en Haplustoles con texturas muy similares a la del presente
trabajo bajo la misma secuencia de cultivos. Además, el contenido de Ca
intercambiable, la capacidad de intercambio catiónico (CIC) y el COS de la
fracción menor a 50 mm intervienen en la protección de la molécula de glifosato
(McConnell & Hossner, 1985; Piccolo et al., 1996; Maitre et al.,
2008 ). El suelo de Pe presentó, en todo el perfil, mayor contenido de calcio
intercambiable y mayor CIC que Ju y mayor proporcιón de COS en la fracción
menor a 50 mm en el espesor 0- 5 cm (85,6 vs 81,6%), lo cual explicaría una
menor disponibilidad a la degradación en Pe.
En los periodos 1, 2, 8 y 9 ( Tabla 2 y
Fig. 3), luego de periodos secos, el drenaje se reinició en Pe antes que en
Ju; esto se atribuyó al fluϕo preferencial, y se puede constatar la
presencia de glifosato y/o AMPA, de acuerdo a lo señalado por Borggaard &
Gimsing (2008). Antes del periodo 8 hubo dos aplicaciones, y en Pe no se
detectó glifosato; sin embargo, en el periodo 9, sin aplicación, si se lo
detectó. Maître et al. (2008), trabajando con Argiudoles de la región
pampeana húmeda mostraron valores de coeficientes de adsorción de grado medio a
elevado en tiempos relativamente cortos y de desorción medianamente elevados.
Esto estaría demostrando que el hecho de no encontrar glifosato en el drenaje
no significa que éste haya sido degradado; sino más bien la expresión de un
mecanismo de adsorción/desorción gobernando el movimiento del plaguicida.
Gimsing et al. (2004) mostraron que los procesos de adsorción y
desorción de glifosato alteran su disponibilidad para los microorganismos a lo
largo del tiempo.
El mecanismo de adsorción/desorción también puede actuar con elevados volúmenes
de drenaje, en el suelo que tiene mayor capacidad de adsorción (Norgaard et
al., 2014). Sería el caso del AMPA detectado en Pe, en el período 5, en muy
baja concentración, con un drenaje importante, además del largo tiempo
transcurrido entre la última aplicación y el fin del periodo de toma de muestra
que dio lugar a la posible transformación de glifosato.
Finalmente, los lisímetros fueron concebidos para estudiar el efecto del tipo
de suelo sobre el drenaje y su composición en el largo plazo. Cualquier
disturbio significativo en el suelo para estudiar propiedades edáficas (por
ejemplo, físicas y su dinámica, o curvas de adsorción/desorción de glifosato y
AMPA de cada horizonte), atenta con la continuidad de los experimentos. A ello
se suma la dificultad para la aplicación de modelos de transporte de agua y
solutos a nivel edáfico, los cuales podrían echar más luz en la demostración de
la existencia de flujos masal y preferencial y su vinculación con el movimiento
de plaguicidas. No se dispuso de las concentraciones de iones conservativos
como cloruros o bromuros para vincularlos con el flujo de agua. Tampoco es
recomendable la utilización de glifosato marcado con 14C, dado que estos
lisímetros no son simples columnas de suelos no disturbados adaptados para su
seguimiento en laboratorio y su destrucción posterior.
Atrazina y acetoclor
Hang et al. (2010),
trabajando en el mismo dispositivo experimental en la campaña de maíz
2001/2002, señalaron que la alta proporción de residuos extractables encontrada
en el suelo de Ju sugería una baja afinidad de éste por la atrazina y la
necesidad de continuar con el monitoreo para evaluar la estabilidad de dichos
residuos y si éstos constituían un riesgo potencial para el acuífero.
Efectivamente, en el presente trabajo, la atrazina fue detectada en todas las
muestras analizadas y en Ju fue superior a Pe, tanto en concentración media
como en cantidad perdida (Tabla 5). Además, se la detectó 3
años después de su última aplicación y, en algunos casos, superó los límites
permitidos para agua potable, según la Unión Europea, llegando a valores de
0,455 µg L-1. Andriulo et al. (2006) detectaron atrazina en
el mismo dispositivo experimental, en el drenaje de la campaña 2003/4, 8 meses
y medio después de su última aplicación. Vonberg et al. (2014) señalan
que la atrazina es muy persistente en el suelo y que en Alemania la siguen
detectando en agua subterránea 20 años después de haber prohibido su uso.
Tabla 5. Drenaje acumulado, concentración
media y cantidad perdida por drenaje de atrazina y acetoclor en las series de
suelo Junín y Pergamino entre el 31/03/2010 y el 31/10/2012.
Table 5. Cumulative drainage, atrazine
and acetochlor mean concentration and amount values lost by drainage in Junín
and Pergamino soil series between 03/31/2010 and 10/31/2012.
*Comparación entre
serie de suelos, letras distintas marcan diferencias significativas al 10%.
*Comparison
between soil series, different letters mark significant differences to 10%.
La concentración de acetoclor no difirió entre
series de suelo. Sin embargo, la cantidad perdida por drenaje fue superior en
Pe que en Ju (Tabla 5). Se detectó acetoclor 7 y 9 años
después de la última aplicación. Puede suceder que Ju haya perdido acetoclor
por drenaje más fácil y rápidamente durante el periodo anterior al considerado
en este trabajo, debido a la menor adsorción de la molécula por parte del suelo
de esta serie. En estudios donde se aplicó radio marcación para seguir su ruta
de degradación en el suelo, se mostró que la formación de residuos no
extractables constituye un sumidero significativo, encontrándose entre 15 y 41%
de la cantidad aplicada después de 84-90 días (EFSA, 2011). En condiciones de
laboratorio en suelos agrícolas de Eslovaquia, se encontró una correlación
positiva entre el grado de adsorción y desorción de acetoclor y el contenido de
COS y además una correlación negativa con el pH actual (Tatarková et al.,
2014). Se podría esperar entonces que la serie Pe tuviera mayor adsorción que
Ju debido a su mayor contenido de COS en el horizonte superficial (Tabla 1). A su vez, esto podría traducirse en un mayor tiempo
de permanencia en el suelo y una lenta desorción, en coincidencia con lo
observado.
Según la base de datos sobre propiedades de los plaguicidas de la Universidad
de Hertfordshire (2013), los herbicidas atrazina y acetoclor presentan una alta
adsorción, sugiriendo entonces un bajo riesgo de migración hacia el agua
subterránea. En éste sentido, Bedmar et al. (2011) reportaron mayor
adsorción en los horizontes superficiales de suelos ricos en COS y menor
adsorción en los horizontes profundos. Sin embargo, la desorción de atrazina y
acetoclor no ha sido estudiada para estos suelos y podría ser un proceso
importante en el equilibrio químico edáfico para explicar su aparición en aguas
subterráneas años después de su aplicación.
El riesgo de contaminación del agua subterránea por plaguicidas surge de la
combinación de la vulnerabilidad del suelo, componente de la zona no saturada,
y de la carga contaminante. La carga está definida por la frecuencia y dosis
aplicada de producto y por el momento de aplicación. El suelo de la serie
Junín, tiene menor capacidad de retención de los herbicidas estudiados que el
suelo de la serie Pergamino, y esto lo hace más vulnerable al sistema
suelo-agua (Warren & Weber, 1994; Dalpiaz, 2015). Como la dosis anual de
glifosato utilizada en la región, fue variando desde 3 L ha-1 en la
década de 1990 hasta 12 L ha-1 en la actualidad (Souza Casadinho,
2013), el riesgo de contaminación del acuífero es mayor donde se encuentra la
serie Junín.
El riesgo de encontrar glifosato y AMPA en el drenaje es mucho menor durante
los ciclos de cultivo y particularmente cuando los cultivos están en pleno
desarrollo porque disminuye la probabilidad de drenaje profundo. Sin embargo,
cuando se producen lluvias intensas en los momentos iniciales o finales de los
cultivos de primavera-verano también existe la probabilidad de encontrarlos. En
base a estas consideraciones, debería prestarse más atención a los pronósticos
de tiempo y las condiciones de humedad del suelo antes de realizar una
aplicación (Lewan et al., 2009).
El trabajo demuestra la importancia de los estudios de largo plazo que
involucran a los solutos relativamente inmóviles, foráneos al suelo, como los
herbicidas estudiados.
CONCLUSIONES
Los suelos estudiados mostraron diferencias
en la dinámica del drenaje que se relacionan con sus características texturales
y estructurales: a) comienzo de pequeños pulsos de drenaje por flujo
preferencial en el Argiudol estructurado, particularmente importantes luego de
lluvias intensas combinadas con condiciones de suelo seco; b) mayor volumen de
drenaje por flujo masal en el Hapludol durante periodos de barbecho lluviosos y
suelo húmedo y c) compensación de las dos dinámicas cuando se analizan periodos
de mediano y largo plazo.
El tipo de suelo juega un rol fundamental en la lixiviación de los herbicidas
estudiados: los suelos de textura más gruesa y menor contenido de materia
orgánica los adsorben en menor proporción y, por ende, los pierden más
fácilmente por drenaje. Además, la pérdida por flujo preferencial constituiría
una vía importante en los suelos estructurados, de textura más fina.
El riesgo de contaminación por glifosato y AMPA fue superior en Ju y varió en
función de la dosis y del tiempo transcurrido desde la última aplicación. La
elevada persistencia y movilidad de atrazina y acetoclor fueron confirmadas en
los suelos analizados. En este sentido, se hace necesario profundizar el
estudio de los procesos que los controlan y ampliar su monitoreo a plazos más
largos, dada la posibilidad de encontrar cantidades crecientes en las aguas
subterráneas utilizadas para el consumo humano.[/body]
[back]AGRADECIMIENTOS
Este trabajo se desarrolló en el marco de los Programas Nacionales de INTA Suelo y Recursos Naturales, Gestión Ambiental y Ecorregiones y del Proyecto Regional con enfoque Territorial para el Norte de Buenos Aires. Agradecemos a los proyectos AEGA 22 1631 y AEGA 221641 por financiar las determinaciones analíticas. A Eduardo De Gerónimo por colaborar en las determinaciones de plaguicidas. A Fernando Rimatori, Diego Colombini y Fabio Villalba por el apoyo en las tareas de campo.
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