جذب و واجذب علف كش ها در خاك در شرايط مزرعه و آزمايشگاه

Adsorption and desorption of herbicides in soil under field and laboratory conditions

سابقه و هدف: آلودگي ناشي از كاربرد نهاده‌هاي كشاورزي به‌ويژه علف‌كش‌ها يكي از چالش‌هاي زيست‌محيطي عصر حاضر است و به‌كارگيري فناوري‌هاي نوين همچون سم-آبياري اين مشكل را دو چندان كرده است. بنابراين، گزينش راهبردهاي بهينه مديريتي با تكيه بر شناخت سرنوشت سموم در خاك بسيار ضروري است. هدف از اين پژوهش، بررسي كمّي رفتار جذب سطحي و رهاسازي علف‌كش‌ها در خاك در شرايط واقعي مزرعه و در آزمايشگاه است. مواد و روش‌ها: بدين منظور، علف‌كش متري‌بيوزين به خاك كرت‌هاي آزمايشي در مزرعه به دو روش سم‌پاشي معمولي (Conventional Spraying: CS) و سم-آبياري (Herbigation: HRB) و در محيط آزمايشگاه افزوده شد. پس از بررسي رفتار جذب و واجذب علف‌كش به روش‌هاي پيمانه‌اي و سانتريفيوژ، مدل‌هاي مختلف جذب تعادلي به داده‌هاي به دست آمده برازش داده شدند. نتايج و بحث: نتايج نشان داد كه به دليل مقدار كم ماده آلي و رس در خاك، به‌طور كلي جذب سطحي علف‌كش در هر سه نوع تيمار ضعيف است و روند كلي آن از مدل فروندليچ پيروي مي‌كند. نتايج نشان داد از آنجايي‌كه در هر سه تيمار مكانيسم جذب سطحي علف‌كش از نوع پيوند هيدروژني ضعيف است، بخش عمده علف‌كش جذب شده پس از چهار مرحله شست‌وشو رهاسازي مي‌شود. اما در تيمارهاي آزمايشگاهي و سم-آبياري، مقدار رهاسازي نسبتاً كمتر بوده و پسماند كمي به دليل پخشيدگي مولكول‌هاي علف‌كش به درون منافذ بين خاك‌دانه‌اي و به دام افتادن در اين منافذ مشاهده مي‌شود. نتيجه‌گيري: به‌طور كلي نتايج اين بررسي نشان داد كه مقدار جذب سطحي علف‌كش در تيمارهاي آزمايشگاهي و سم-آبياري به دليل وجود رطوبت بيشتر در خاك و در نتيجه افزايش مكان‌هاي آب‌دوست ماده آلي و نيز پخشيدگي مولكول‌هاي سم به درون منافذ بين خاك‌دانه‌اي، بيشتر از تيمار سم‌پاشي معمولي است، و بنابراين روش كاربرد سم بر رفتار جذب سطحي و رهاسازي آن تاثيرگذار است. بنابراين كاربرد سم به‌صورت سم-آبياري به منظور كاهش هدررفت و افزايش كارايي آن در مزرعه پيشنهاد مي‌شود.

Introduction: Contamination from agricultural inputs, particularly herbicides, is one of the most important environmental challenges and the use of modern technologies such as herbigation has intensified this problem. Thus, employing optimal management strategies based on knowledge of herbicide behaviour and processes in soil is necessary. The objective of this study was to assess quantitatively the herbicide adsorption-desorption behaviour in soil in the laboratory and under real field conditions. Materials and methods: Consequently, metribuzin was applied to the experimental plots using the herbigation (HRB) and conventional spraying (CS) methods, and to laboratory samples. After inspecting the adsorption and desorption behaviour of herbicide by batch and centrifugal methods, different models of equilibrium adsorption were fitted to the data. Results and discussion: Results indicated that, due to the low amount of organic matter and clay in the soil, herbicide adsorption was generally weak in all three types of treatment and that the overall process followed the Freundlich model. The results further showed that in all three treatments because of the adsorption mechanism’s weak hydrogen bond, a large portion of the adsorbed molecules desorbed after four washing cycles. However, in the laboratory and herbigation treatments, the amount desorbed was relatively less and, due to the diffusion of molecules into inter-aggregate pores, a small hysteresis can be seen. Conclusion: In conclusion the results show, the adsorption amount in laboratory and herbigation treatments is greater than conventional spraying treatments due to a higher moisture level in the soil and increased hydrophilic sites on organic matters and diffusion within the inter-aggregate pores. Therefore, the methods of pesticide application affect the adsorption and desorption behaviour of it. So pesticide application by herbigation is suggested in order to reduce losses and increase efficiency in the field.