El paraquat en el suelo

El exclusivo comportamiento del paraquat en el suelo hace que los agricultores de todo el mundo lo utilicen con confianza para proteger sus cultivos. El paraquat proporciona un rápido control de las malas hierbas de amplio espectro sólo a través de su acción por contacto foliar. No daña al cultivo a través de las raíces ni afecta la germinación de las semillas. La fauna del suelo y los microorganismos tampoco se ven afectados y no se produce lixiviación ni escurrimientoDefinición La aparición de exceso de líquido (como la lluvia) que se origina pendiente arriba y se junta sin que el suelo pueda absorberlo. Luego el exceso de líquido se va de la superficie y llega a la superficie de agua más cercana (charco, lago, río). de los residuos de paraquat en degradación que llegan al suelo.

Este artículo explica el destino del paraquat en el suelo en relación con las implicancias para el medio ambiente y su rol en el aumento de la productividad agrícola. Dos procesos inter-relacionados son fundamentales para el destino general del paraquat en el suelo: cómo se adhiere (adsorbe) al suelo y cómo se degrada en el suelo.

Degradación del paraquat

El paraquat es intrínsicamente biodegradable como se demostró en estudios de incubación de laboratorio con microorganismos en solución acuosa¹. Se ha descubierto que diversas bacterias y hongos que se encuentran en el suelo (por ejemplo Corynebacterium fascians, Lipomyces starkeyi, Aspergillus niger, Penicillium frequentans, Fusarium spp. yPseudomonas spp.) metabolizan el paraquat rápidamente. En experimentos con cultivos de microorganismos extraídos de dos suelos agrícolas en el Reino Unido, se demostró de manera unívoca que el paraquat radio marcado se degradaba por completo en menos de tres semanas, principalmente en dióxido de carbono (detectado como ¹⁴CO₂). Otros productos de la degradación fueron amoníaco y ácidos orgánicos simples en estado natural.

Sin embargo, en el campo, hay muy poco paraquat aplicado disponible biológicamente. Cuando la pulverización con paraquat penetra en la vegetación para llegar al suelo pasa por la adhesión (adsorción) a los constituyentes del suelo, que es muy fuerte y se produce de inmediato. Esto significa que los organismos del suelo sólo tienen bajas concentraciones de paraquat disponible ².

Adsorción del paraquat

El paraquat se carga positivamente por lo tanto al principio se siente atraído a sitios con carga negativa en las partículas de los minerales del suelo y la materia orgánica³.

Otras fuerzas potencian esta adhesión con el tiempo y garantizan que no haya liberación con un cambio en las condiciones del suelo causado por cambios en el cultivo, el manejo del suelo o incluso cambios climáticos.

Estos sitios de adhesión para la adsorción de paraquat atraen también los nutrientes de las plantas con cargas positivas como el potasio y el amoníaco. De todas las partículas minerales del suelo, las arcillas tienen la mayor cantidad de sitios de adhesión debido a su alta superficie. Por lo tanto, los suelos arcillosos pueden adsorber la mayor cantidad de paraquat, en especial aquellos que contienen las llamadas arcillas expansibles que también contienen superficies interiores. La molécula plana del paraquat puede acceder a estos sitios en la superficie interior dentro de las partículas de arcilla gracias a sus características de tamaño y forma. Esto ayuda a potenciar su adhesión al suelo y proporcionar condiciones muy estables o invariables para la adhesión.

El uso de los mismos tipos de sitios de adhesión que los nutrientes de plantas con carga positiva no es un problema para la adhesión del paraquat o el ciclo de los nutrientes en el suelo. En condiciones de uso normal, el paraquat sólo puede ocupar una pequeña fracción de todos estos sitios de adhesión. Incluso en estudios con dosis de paraquat ampliamente exageradas, el paraquat no afectó la concentración de potasio en la solución del suelo, ni las dosis de fertilizante de potasio ampliamente exageradas capaces de desplazar en forma mensurable el paraquat adsorbido.

De hecho, el paraquat se adsorbe con fuerza en todos los tipos de suelos, según la cantidad de los diferentes constituyentes del suelo, para dar un rango de capacidades para desactivar el paraquat cuando está en contacto con el suelo como se muestra en la siguiente tabla⁴. Recordando que las dosis típicas de aplicación de paraquat en los campos en promedio es de unos pocos cientos de gramos/hectárea, con los años esto significa que la capacidad de desactivación de los suelos dedicados a la agricultura es equivalente a cientos o incluso miles de años de aplicaciones de paraquat.

*Medida como Fuerte Capacidad de Adsorción (SAC-WB, por su sigla en inglés) determinada por el bioensayo en trigo – ver a continuación y Roberts et al (2002) para obtener mayor información).

La adhesión del paraquat es tan fuerte que se debe hacer una distinción entre la cantidad total en el suelo y la cantidad que está biológicamente disponible. La cantidad total se puede determinar si se hierven las muestras de suelo en ácido sulfúrico concentrado durante varias horas, ya que esto destruye por completo el suelo sin destruir el paraquat. Se utilizan bioensayos de laboratorio rápidos para evaluar la bio-disponibilidad potencial del paraquat para la flora, la fauna y los microorganismos. Estos bioensayos usan las raíces del trigo (ya que el trigo es una especie muy sensible al paraquat) e indican cuánto paraquat pueden desactivar los suelos – la cantidad resultante es la capacidad de desactivación del suelo. Los ensayos a campo confirman que los bioensayos con plántulas de trigo son un indicador conservador de los niveles de seguridad para el uso a largo plazo de paraquat en los suelos.

Hay dos preguntas importantes en relación con el destino a largo plazo del paraquat en el suelo:

• ¿Alguna vez puede excederse la capacidad de desactivación del suelo en la práctica agrícola normal?
• ¿La pequeña cantidad de paraquat que se encuentra en el agua del suelo puede llegar a tener alguna vez efectos biológicos tóxicos si los microorganismos la degradan?

El destino a largo plazo del paraquat en el suelo

Para responder a estas preguntas, se han llevado a cabo ensayos a campo en diferentes tipos de suelos en todo el mundo para estudiar el impacto de la adhesión y degradación del paraquat en relación con los potenciales efectos biológicos. Estos ensayos comprendían el monitoreo a largo plazo luego de reiteradas aplicaciones durante varias campañas sucesivas o luego de aplicar dosis extremadamente altas, equivalentes a cientos de años de aplicación en una sola dosis.

Un ensayo realizado en el Reino Unido comprendía el monitoreo de los niveles de paraquat en el suelo durante 20 años luego de aplicaciones iniciales únicas de paraquat de hasta 144 kg de ingrediente activo/ha. La dosis más alta fue más de 100 veces la dosis máxima permitida en las prácticas agrícolas locales y se determinó que era el 400% de la cantidad de paraquat que ese suelo en particular podía desactivar. Por lo tanto, se esperaba que una gran cantidad de paraquat estuviera bio-disponible. En estas parcelas se cultivaron cereales todos los años después del tratamiento. Como se esperaba, los rindes se vieron severamente afectados al inicio, pero se redujeron en menos de un 10% en comparación con las parcelas no tratadas luego de 17 años debido a la degradación y potenciación de la adhesión con el tiempo.

En otro ensayo a largo plazo llevado a cabo en Carolina del Norte, EE.UU., se realizaron aplicaciones con una alta dosis recomendada (1 kg de paraquat/ha) durante 12 años consecutivos.

Los residuos de paraquat realmente medidos en el suelo aumentaron al principio pero más lentamente que si no hubiera habido disipación y luego llegaron a una meseta (ver cuadro).

Otros ensayos a largo plazo que monitorean el destino del paraquat en el suelo incluyen estudios en tipos de suelos contrastantes en Australia, Malasia y Holanda³.

Implicancias de las propiedades del suelo y el destino del paraquat

En la práctica agrícola, las malas hierbas que se quieren eliminar interceptan la mayor parte de la dosis aplicada antes de que el paraquat llegue al suelo. El paraquat que interceptan puede degradarse con la luz solar y los microorganismos en las superficies foliares y puede metabolizarse y adsorberse dentro de las plantas, el paraquat restante sólo llega al suelo cuando las malas hierbas muertas se incorporan al mismo. Los huertos en Corea del Sur que habían recibido aplicaciones anualesDefinición Son las malas hierbas que completan su ciclo de vida dentro de una temporada de cultivo o un año. De semilla a floración a semilla antes de que finalice el año. Referencias y recursos en línea acreditados La Sociedad Internacional de Ciencias de las Malas Hierbas (International Weed Science Society) representa a las asociaciones individuales en todo el mundo. Se citan los detalles de estas asociaciones regionales. de paraquat durante 26 años presentaban concentraciones en suelo inferiores al 3% de la capacidad de desactivación del suelo en promedio⁴.

El experimento realizado en el Reino Unido durante 20 años que mencionamos antes también comprendía los efectos del monitoreo de la fauna y los microorganismos del suelo³. Este y otros estudios con aplicación de paraquat en dosis superiores a 100 veces la dosis recomendada, que incluso excedían la capacidad del suelo para adsorberlas y desactivarlas, no indicaron efectos biológicos importantes a largo plazo incluso con dosis tan exageradas. Cuando se lo utiliza en las dosis recomendadas el paraquat no afecta a las lombrices, los escarabajos y otra fauna del suelo o microorganismos como las algas, hongos, actinomicetos y otras bacterias.

Conclusiones

Las respuestas a las preguntas sobre el destino a largo plazo del paraquat son que cuando el paraquat se usa en la forma aprobada y recomendada para controlar las malas hierbas, la cantidad en el suelo está muy por debajo de la capacidad de desactivación. Se libera y degrada una cantidad suficiente de manera continua de modo tal que no sigue acumulándose, en cantidades tan pequeñas que se degradan tan rápido no se registran efectos biológicos tóxicos.

Por lo tanto, la raíz no capta el paraquat en el suelo y funciona sólo como un herbicida de contacto. Los brotes de malas hierbas pulverizados se queman rápidamente dejando las raíces intactas y no se afecta la germinación de las semillas. Esto significa, primero, que se puede pulverizar paraquat en forma segura hasta el punto en que emerge el cultivo y también entre los surcos de cultivo cuando se direcciona o protege de la pulverización y, segundo, que las raíces de las malas hierbas y las plántulas nuevas no competidoras pueden ayudar a mantener la estructura del suelo intacta y evitar la erosión del suelo.

El comportamiento del paraquat en el suelo promovió el desarrollo de su amplio y variado rango de usos. En particular, permitieron su rol fundamental en ayudar a explorar el desarrollo de prácticas eficaces en la agricultura de conservación, en especial la labranza ceroDefinición También conocida como labranza de conservación o labranza cero, es una forma de sembrar cultivos de un año a otro sin perturbar el suelo a través de la labranza, es decir la labranza del suelo que habitualmente se realiza con implementos impulsados por tractores. Referencias y recursos en línea acreditados http://www.no-till.com/ Portal para obtener información en línea sobre la agricultura con labranza cero.^5,6. Aquí se ilustran los beneficios prácticos del paraquat en la explotación agrícola.

Aquí se puede leer una publicación científica con referato que trata sobre la adsorción y el destino a largo plazo del paraquat en el suelo.

Referencias

1. Ricketts D (1999). The microbial degradation of paraquat in soil. Pest Management Science, 55, 596-598
2. Summers. L. A. (1980). Fate of bipyridinium herbicides. In, The Biprydinium Herbicides: EDS Academic Press: San Diego. CA.
3. Roberts, T R, Dyson, J S and Lane, M C G (2002). Deactivation of the biological activity of paraquat in the soil environment: a review of long-term environmental fate. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 50, (13), 3623-3631
4. Bromilow, R H (2003). Paraquat and sustainable agriculture. Pest Management Science, 60, 340-349
5. Slade, P (1966). The fate of paraquat applied to plants. Weed Research, 6, (2), 158-167
6. Hood, A E M, Jameson H R and Cotterell R (1963). Destruction of pastures by paraquat as a substitute for ploughing. Nature, 197, 4869, 381
7. Huggins D R & Reganold J P (2008). No-Till: the Quiet Revolution. Scientific American, July 2008, pp 70–77

Notas

La marca para el producto líder a base de paraquat es Gramoxone.