بررسی نقش تجزیه شیمیایی و زیستی در ماندگاری علف‌کش نیکوسولفورون در شرایط کنترل شده خاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری علوم علف های هرز، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد و عضو هیات علمی بخش تحقیقات گیاهپزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز

2 دانشیار، گروه اگروتکنولوژی، دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد

3 استاد موسسه تحقیقات گیاه پزشکی کشور

4 استاد دانشگاه علوم پزشکی مشهد

5 دکتری دانشگاه علوم پزشکی مشهد

چکیده

علف‌کش‌های نیکوسولفورون از گروه علف‌کش‌هایی است که دارای پسماند خاکی است و باقیمانده آن در خاک قادر است به محصولات حساس در تناوب زراعی خسارت وارد کند. به‌منظور بررسی نقش تجزیه زیستی و شیمیایی در ماندگاری علف‌کش نیکوسولفورون در خاک در شرایط کنترل شده، آزمایشی به‌صورت فاکتوریل و در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار، در سال زراعی 95-1394 انجام شد.  فاکتور اول شامل شرایط استریل و غیراستریل خاک و کود در دو سطح، فاکتور دوم شامل کاربرد کودهای آلی و زیستی در چهار سطح کود گاوی، ورمی‌کمپوست و زیستی مایکوریزا (با نسبت دو درصد وزنی) به همراه شاهد بدون کاربرد کود و فاکتور سوم شامل زمآن‌های نگهداری نمونه‌ها در انکوباتور در هشت سطح صفر، چهار، هشت، 16، 35، 50، 80 و 100 روز بود. نتایج نشان داد که تجزیه نیکوسولفورون در شرایط استریل از طریق فرایند هیدرولیز شیمیایی و در شرایط غیراستریل از طریق فرایند هیدرولیز شیمیایی و تجزیه زیستی بود. در شرایط بدون کاربرد کودهای آلی، سرعت تجزیه علف‌کش نیکوسولفورون در حالت استریل و غیراستریل تفاوت معنی‌داری نداشت، اما با کاربرد کودهای آلی، سرعت تجزیه افزایش و باقیمانده علف‌کش کاهش یافت. کمترین باقیمانده نیکوسولفورون در کاربرد کود گاوی در شرایط غیراستریل ) 01/0 میکروگرم در کیلوگرم) و استریل ) 03/0 میکروگرم در کیلوگرم (مشاهده شد. بیشترین سرعت تجزیه نیکوسولفورون از کاربرد کود گاوی در شرایط غیراستریل (044/0 میکروگرم در کیلوگرم در روز) و کمترین سرعت تجزیه در غیاب کاربرد کودهای آلی و شرایط استریل (018/0 میکروگرم در کیلوگرم در روز) به‌دست آمد. کمترین و بیشترین نیمه عمر به‌ترتیب 33/15 و 5/38 روز بود که در تیمارهای کاربرد کود گاوی در شرایط غیراستریل و تیمار کنترل در شرایط استریل به‌دست آمد. بر اساس نتایج آزمایش، فرایندهای هیدرولیز شیمیایی و تجزیه زیستی، نقش موثری در تجزیه نیکوسولفورون در خاک دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Roll of chemical and biological degradation in nicosulfuron herbicide persistence in the soil under controlled conditions

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Mamnoie 1
  • Ebrahim Izadi-Darbandi 2
  • Mehdi Rastgoo 2
  • Mohamad Ali Baghestani 3
  • Mohamad Hasanzade 4
  • Horieh Nassirli 5
1 Plant Protection Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Darab, Iran.
2 Department of Agrotechnology- Faculty of Agriculture -Ferdowsi University of Mashhad, Iran
3 Iranian Plant Protection Research Institute, Iran.
4 Faculty of Pharmacy, Mashhad University of Medical Sciences, Iran
5 Pharmaceutical Research Center, Mashhad University of Medical Sciences, Iran
چکیده [English]

Nicosulfuron belongs to the group of herbicides that has soil residue and its residue in the soil cause damage to sensitive crops in the crop rotation. To study the roll of chemical and biological degradation in nicosulfuron herbicide persistence in the soil under controlled conditions, an experiment was carried out in a factorial randomized complete block design with three replications during 2015-2016. The first factor was sterile and non-sterile conditions of soil and fertilizer; the second factor included the application of organic and bio-fertilizers at four levels of cow manure, vermicompost, mycorrhiza (2 % w/w) and control treatment without fertilizer and the third factor included incubating periods at eight levels (0, 4, 8, 16, 35, 50, 80, 100 days). The results showed that nicosulfuron degradation was chemical hydrolysis under sterile conditions and biodegradation and chemical hydrolysis under non sterile conditions. Nicosulfuron degradation rate was not significant different in control treatment (without organic fertilizers application) under sterile and non-sterile fertilizer and soil conditions, but increased with application of organic and bio-fertilizers.  and Herbiced residue was deacresed with application of organic and bio-fertilizers. The lowest residue rate was obtained from the application of cow manure under non-sterile (0.01 mg/kg/ day) and sterile 0.03 mg/kg/ day) conditions. The highest and the lowest degradation rate were observed in the cow manure treatment under non-sterile conditions (0.044 mg/kg/ day) and control treatment under sterile conditions (0.018 mg/kg/ day). Also the lowest and the highest half-life was 15.33 and 38.5 day, obtained from the application of cow manure under non-sterile conditions respectively. According to the results, chemical hydrolysis and biodegradation had effective role in nicosulfuron degradation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Half-life
  • ‎HPLC
  • hydrolysis
  • residue
Accinelli, C., Screpanti, C., Dinelli, G. and Vicari, A. 2002. Short- time effects of pure and formulated
herbicides on soil microbial activity and biomass. Int. J. Environ. Anal. Chem. 2: 519- 527.
Alletto1, L., Coquet, Y., Benoit, P., Heddadj, D. and Barriuso, E. 2010. Tillage management effects on
pesticide fate in soils. A review. Agron. Sustain. Deve. 30: 367–400.
Barzoei, M., Izadi Darbandi, E., Rashed-Mohassel, M., Rastgoo, M. and Hassanzadeh, M. 2016. Estimate
of trifluralin half-life in soil by bioassay experiment. J. plant prot. 30: 177-178.
Briceno, G. and Palma, C. 2007. influence of organic amendment on the biodegradation and movement of
pesticides. Environ. Sci. Techno. 37: 233–271.
Cambon, J.P., Zheng, S.Q. and Bastide, J. 1992. Chemical or microbiological degradation of
sulfonylurets in soil, I. Case of sulphomethylturon. Weed Res. 32: 1–7.
Capri, E., Ghebbion, I. C. and Trevisan, M. 1995. Metamitron and chloridazon dissipation in a silty clay
loam soil. J. Agric. Food Chem. 43: 247-253.
Colquhoun, J. 2006. Herbicide Persistence and Carryover. University of Wisconsin System Board of
Regents and University of Wisconsin Extension, Cooperative Extension. Available:
http://corn.agronomy. wisc.edu/Management/ htm. Accessed August 1, 2006
Fakhrerad, S.F., Izadi Darbandi, E., Rashed-Mohasel M.H., Hassanzadeh-Khayyat, M. and Nassirli, H.
2013. Investigation of metribuzin degradation in soil and the effect of organic manure on its
degradation and half-life. J. Plant Prot. 26: 467-476.
Forouzangohar, N., Hagnia, G.H. and Koocheki, A. 2005. Organic amendment to enhance atrazine and
metamitron degradation in two contaminated soils with contrasting textures. Soil Sediment Contam.
14: 245- 355.
Fuesler, T.P. and Hanafey, M.K., 1990. Effect of moisture on chlorimuron degradation in soil. Weed Sci.
38: 256–261.
Grey, T.L., Braxton, L.B. and Richburg, J.S. 2012. Effect of wheat herbicide carryover on double-crop
cotton and soybean. Weed Techno. 26: 207-212.
Hadizadeh, M.H. 2008. Effect of soil organic matter and rate application of sulfosulfuron herbicide on
stability and soil biological properties in wheat. PhD Thesis. Ferdowsi University of Mashhad,
Department of Agriculture and Plant Breeding. 188 Pp.
Izadi, E., Rashed Mohassel, M.H. and Zand, E. 2011. Evaluation of crops sensitivity to atrazine soil
residual. Iranian J. Field Crops Res. 8: 995-1001.
Izadi, E., Rashed Mohassel, M.H., Mahmoudi, G. and Dehghan, M. 2013. Evaluation of some crops
tolerance to Granstar (tribenuron methyl) herbicide soil residual. J. Plant Prote. 26: 362-369.
James, T. and Trolove, M. 2009. Persistence of residual herbicides in maize silage fields. Found. Arable
Res. 66: 1-2.
James, T.K., Holland, P.T., Rahman, A. and Lu, Y.R. 1999. Degradation of the sulfonylurea herbicides
chlorsulfuron and triasulfuron in a high organic matter volcanic soil. Weed Res. 39: 137-147.
Johnson, W.C., Grey, T.L. and Kissel, D. 2010. Interactive effects of soil pH, halosulfuron rate, and
application method on carryover to turnip green and cabbage. Weed Technol. 24: 160-164.
Johnson, W.C., Grey, T.L. and Kissel, D. 2010. Interactive effects of soil pH, halosulfuron rate, and
application method on carryover to turnip green and cabbage. Weed Techno. 24: 160-164.
Khoury, R., Geahchan, A., Coste, C.M., Cooper, J.F. and Bobe, A. 2003. Retention and degradation of
metribuzin in sand loam and clay soils of Lebanon. Weed Res. 34: 252- 259.
Lazic, S. and Sunjka, S. 2014. Solid-Phase extraction followed by HPLC/DAD for determination of
sulfonylurea herbicide in soil. Res. J. Agri. Sci. 46(2): 132-138.
Maheswari, S.T. and Ramesh, A. 2007. Adsorption and degradation of sulfosulfuron in soils. Environ.
Monit. Assess. 127: 97–103.
Mehdizadeh, M. 2012. Evaluation of the effect of different organic fertilizers on the residual Metribuzin
herbicide in Soil. Master thesis. Ferdowsi University of Mashhad, Department of Agriculture and
Plant Breeding. 110 Pp.
Mueller, T.C. and Senseman, S.A. 2015. Methods Related to Herbicide Dissipation or Degradation under
Field or Laboratory Conditions. Weed Sci. Special Issue: 133–139.
Perruci, P., Dumontet, S., Bufo, S.A. and Mazatura, A. 2000. Effects of organic amendment and herbicide
treatment on soil microbial biomass. Biol. and Fert. Soils. 32: 17- 23.
Pons, N. and Barriuso, E. 1998. Fate of metsulfuron-methyl in soils in relation to pedo-climatic
conditions. Pestic. Sci. 53: 311- 323.
Poppell, C.A., Hayes, R.M. and Muelle, T.C. 2002. Dissipation of nicosulfuron and rimsulfuron in
surface soil. J. Agric. Food Chem. 50: 4581−4585.
Rache, K.D., Skidmore, W.W., Hamilton, D.J., Undword, J.B., Miyamato, J. and Cohen, S.Z. 1997.
Pesticides fate in tropical soil. Pure and Appl. Chem. 69: 1349- 1371.
Rahman, A., James, T.K., Trolove, M.R. and Dowsett, C. 2011. Factors affecting the persistence of some
residual herbicides in maize silage fields. N. Z. Plant Prot. 64: 125-132.
Rathod, P.H. and Patel, R.B.A.I. 2010. Persistence and management of dinitroaniline herbicide residues
in sandy loam soil. Int. J. Environ. and Sustain. Dev. 9: 53- 57.
Rouchaud, J., Neus, O., Bulcke, R., Cools, K. and Callens, D. 1998. Nicosulfuron soil dissipation and
mobility in corn crops. Proceedings, 50th International Symposium on Crop Protection; 5 May 1998;
Gent, Belgium. Part I. Meded. Fac. Landbouwkd. Toegep. Biol. Wet. Univ. Gent 63(2A): 293–296.
Sabadie, J. 1996. Alcoolysis and chemical hydrolysis of bensulfuronmethyl. Weed Res. 36: 441-448.
Sabaie, J. 2002. Nicosulfuron: Alcoholysis, chemical hydrolysis, and degradation on various minerals. J.
Agric. Food Chem. 50: 526−531.
Sarmah, A.K. and Sabadie, J. 2002. Hydrolysis of sulfonylurea herbicides in soils and aqueous solutions:
A Review. J. of Agric. Food Chem. 50: 6253−6265.
Shahgholi, H., Makarian, H., Izadi Darbandi, E., Darakhshan-Shadmehri, A. and Asghari, H.R. 2014.
Evaluating the effect of biological and organic fertilizers on metribuzin herbicide degradation and
persistence in soil. J. Soil Manag. Sustain. 4: 91-110.
Shaw, D.R. and Murphy, G.P. 1997. Adsorption and relative mobility of flumetsulam. Weed Sci. 45:
573–578.
Soltani, A. 2014. Agricultural Experiment Analysis Plan: (with SAS programs). Jahad-e- Daneshgahi,
Ferdowsi University of Mashhad Press. 430 Pp. (In Persian)
Sondhia, S. and Singhai, B. 2008. Persistence of sulfosulfuron under wheat cropping system. B. Environ.
Contam. Tox. 80: 423- 428.
Stenersen, J. 2004. Chemical pesticides: Mode of action and toxicology. Boca Raton London New York
Washington, D.C., CRC PR ESS. 256 Pp.
Vega, D., Bastide, J. and Poulain, C. 1992. Chemical or microbiological degradation of sulfonylureas in
soil. II. Case of metsulfuron. Weed Res. 32: 149-155.
Vicari, A., Zimdahl, R.L., Cranmer, B.K. and Dinelli, G. 1996. Primisulfuron and rimsulfuron
degradation in aqueous solution and adsorption in six Colorado soils. Weed Sci. 44(3): 672-677.
Wang, H., Wu, L. and Yates, S. 2008. Residues of 14c- metsulfuron methyl in Chinese paddy soil. Pest
Manag. Soil. 64:1074-1079 Doi: 10.1002/ps.
Wang, M.E. and Zhou, Q.X. 2006. Effects of herbicide chlorimuronethyl on physiological mechanisms in
wheat (Triticum aestivum). Tox. Environ.Safe. 64: 190–197.
Wu, Q., Chen, X., Xu, Y. and Han, L. 2010. Dissipation and residues of nicosulfuron in corn and soil
under field conditions. B. Environ. Contam. Tox. 85: 79-82.