Persistência e biorremediação do herbicida indaziflam em solos

Abstract

O uso de herbicidas com período residual prolongado, a exemplo do indaziflam, pode favorecer o controle de plantas daninhas em culturas com taxa de crescimento inicial lenta, como a cana-de-açúcar, de modo a reduzir o número de aplicações. Todavia, a presença do indaziflam no solo por tempo prolongado pode impactar negativamente os organismos não alvo, elevar os riscos de lixiviação e contaminação do solo e de águas superficiais e subterrâneas e causar danos às culturas sensíveis cultivadas em sucessão e, ou rotação (carryover) à cana-de- acúçar, como a soja e o amendoim. Desse modo, a biorremediação surge como abordagem promissora, visando explorar agentes biológicos, como micro- organismos e, ou plantas, na transformação ou degradação desses compostos, reduzindo os riscos de contaminação do solo e de águas subterrâneas e superficiais, além da disponibilização da área para o cultivo de culturas sensíveis mais rapidamente. Neste trabalho foram apresentados três capítulos. No capítulo 1 foram analisados o período residual do indaziflam para o cultivo seguro da soja e do amendoim em sucessão à cultura da cana-de-açúcar, além da sua mobilidade no solo, por meio de ensaios biológicos e por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE). Constatou-se que o indaziflam foi detectado até 20 cm de profundidade e que recomenda-se aguardar o período de aproximadamente um ano e meio após a aplicação do mesmo para o semeio seguro da soja e do amendoim. No capítulo 2, avaliou-se o potencial de degradação do indaziflam no solo, por meio da inoculação de isolados bacterianos IN4, IN43, IN50, IN54, IN59 e consórcio de todos os isolados por bioensaio e por CLAE. Como resultados desta pesquisa, verificou-se na avaliação realizada por CLAE, que todos os isolados bacterianos reduziram o tempo de meia-vida (t1/2) do indaziflam para períodos entre 11 e 27 dias a depender dos isolados e que o tratamento sem a inoculação dos isolados o t1/2 foi de 250 dias. Apesar dessa degradação, foi constatada ação residual do indaziflam e, ou de seus metabólitos por meio de bioensaio até 360 dias após inoculação das bactérias. Por fim, no capítulo 3, avaliou-se o potencial de biorremediação de solos contaminados com o indaziflam por consórcio bacteriano, por Canavalia ensiformis e pela associação desses, onde foi realizado avaliação de crescimento e intoxicação das plantas de Canavalia ensiformis e avaliação do resíduo de indaziflam no solo por CLAE e por bioensaio, constatando que o indaziflam causou severos sintomas de intoxicação na Canavalia ensiformis nas avaliações iniciais em todas as doses avaliadas, porém, houve recuperação das plantas, demonstrando tolerância da espécie ao herbicida. E que a Canavalia ensiformis, o consórcio dos isolados bacterianos e a associação desses, possuem capacidade para biorremediação de solos contaminados com o indaziflam, reduzindo a persistência desse herbicida no ambiente. Palavras-chave: Soja; Amendoim; Cana-de-açúcar; Mobilidade; Degradação; Micro-organismos; Bactérias; Fitorremediação; Canavalia ensiformis.The use of herbicides with prolonged residual activity, such as indaziflam, can enhance weed control in crops with slow initial growth rates, such as sugarcane, thereby reducing the number of required applications. However, the persistence of indaziflam in the soil over extended periods may negatively affect non-target organisms, increase the risks of leaching and contamination of soil, surface water, and groundwater, and cause injury to sensitive crops grown in succession or rotation with sugarcane (carryover), such as soybean and peanut. In this context, bioremediation emerges as a promising approach, aiming to exploit biological agents, such as microorganisms and/or plants, to transform or degrade these compounds, thereby reducing the risk of soil and water contamination and enabling earlier cultivation of sensitive crops. This study comprises three chapters. In Chapter 1, the residual period of indaziflam for the safe cultivation of soybean and peanut following sugarcane was assessed, as well as its mobility in the soil, using bioassays and high- performance liquid chromatography (HPLC). Indaziflam was detected up to a depth of 20 cm, and it is recommended to wait approximately one and a half years after its application before safely sowing soybean and peanut. In Chapter 2, the degradation potential of indaziflam in soil was evaluated through the inoculation of bacterial isolates IN4, IN43, IN50, IN54, IN59, and a consortium of all isolates, using both bioassays and HPLC analysis. According to HPLC results, all bacterial isolates reduced the half-life (t1/2) of indaziflam to periods ranging from 11 to 27 days, depending on the isolate, whereas in the non-inoculated treatment, the t1/2 was 250 days. Despite this degradation, residual activity of indaziflam and/or its metabolites was detected through bioassays up to 360 days after bacterial inoculation. Finally, in Chapter 3, the bioremediation potential of soils contaminated with indaziflam was assessed using a bacterial consortium, Canavalia ensiformis, and their combination. Plant growth and phytotoxicity symptoms in Canavalia ensiformis were evaluated, along with indaziflam residues in the soil through HPLC and bioassays. Indaziflam caused severe phytotoxic symptoms in Canavalia ensiformis during the initial evaluations at all tested doses. However, the plants recovered over time, indicating a degree of tolerance to the herbicide. Results showed that Canavalia ensiformis, the bacterial consortium, and their combination possess the capacity to bioremediate indaziflam-contaminated soils, reducing the environmental persistence of this herbicide. Keywords: Soybean; Peanut; Sugarcane; Mobility; Degradation; Microorganisms; Bacteria; Phytoremediation; Canavalia ensiformis.