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Julio 2020 | Viñas

Verdades y mitos respecto a los herbicidas

A más de 70 años desde la aparición de los primeros herbicidas de síntesis química, como 2,4-D y MCPA (1945), se han desarrollado hasta ahora más de 320 moléculas de herbicidas y un innumerable cantidad de publicaciones científicas relacionadas a todos los ámbitos de aplicación de estas moléculas. Esto, desde eficacia-selectividad hasta su dinámica ambiental, sin embargo, aún se mal utilizan ciertas características de estos productos para tratar de explicar o extrapolar como será su eficacia en una determinada situación o para explicar por qué se produjo fitotoxicidad.

Claudio Alister, Kevin Becerra y Marcelo Kogan

1Centro de Investigación SIDAL. Casablanca, Chile.

Antes de la comercialización de cada molécula herbicida, o cualquier otro plaguicida, se genera una abultada información de respaldo para determinar el riesgo para el ambiente, incluyendo cualquier posible efecto sobre los organismos vivos (personas, animales, microorganismos del suelo, plantas, etc.). Esta información, obtenida por la empresa que va a registrar el producto, a través de estudios en condiciones de campo y laboratorio, puede catalogarse en tres grandes grupos: a) Propiedades físico-químicas, b) Parámetros ambientales, y c) Parámetros eco-toxicológicos, además de una nutrida información en cuanto a eficacia y selectividad.

Las propiedades físico-químicas corresponden a aquellas características propias de cada molécula, y se pueden considerar como constantes, ya que no varían dependiendo de quién lo fabrique, formule, o donde se vaya a utilizar. Dentro de estos están la solubilidad, lipofilicidad, peso molecular, presión de vapor, etc. Los parámetros ambientales, llamados también coeficientes ambientales, son en general variables, ya que están relacionados con el lugar o situación donde se utilizarán los plaguicidas. Dentro de estos parámetros destacan la degradación en el suelo, agua y sedimentos, medidos como el tiempo necesario para que se produzca la degradación del 50% del herbicida aplicado (TD50) y adsorción al suelo (Kd, Koc). Los parámetros eco-toxicológicos involucran a todos los indicadores relacionados con el efecto de la molécula sobre los organismos vivos no objetivo, tales como artrópodos, mamíferos, peces, y son los que permiten realizar las estimaciones de los indicadores de riesgo para los seres humanos como las Dosis Letales (Oral, dermal e inhalación), o la Ingesta Diaria Admisible (IDA) y que se utiliza como información para estimar los LMR (Límites Máximos de Residuos).

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Es común, a nivel de algunos profesionales, y en especial para los herbicidas, relacionar en forma muy categórica los parámetros ambientales o propiedades físico-químicas con el comportamiento en el campo o con la eficacia de control como, por ejemplo, “este herbicida tiene una alta presión de vapor y por ende tiene un importante riesgo de volatilizar y producir daño”, o “este herbicida suelo-activo tiene un TD50 en el suelo mayor que el otro, y por esto dejaría el suelo libre de malezas por más tiempo”. Estas frases, y otras que podrían haber escuchado, no son absolutas ni tampoco una norma general que se cumplirá en cada condición de uso y herbicida utilizado, y por ende para cada una de ellas podrá haber algo de verdad y algo de mito.

Cuadro 1. Lixiviación de diferentes herbicidas en columnas de lixiviación (lisímetros) con suelo trumao (Andisol) disturbado, bajo condiciones controladas. Resultados no publicados proyecto FONDECYT 11085003 y proyectos internos SIDAL.

Cuadro 2. Clasificación de la volatilidad de un compuesto desde una superficie no reactiva en base a su presión de vapor, estimada a 25°C.

Cuadro 3. Clasificación de la volatilidad de diferentes herbicidas de acuerdo a los criterios indicados en el Cuadro 2.

Verdades y mitos

1. Mientras más soluble en agua es un herbicida mayor será el riesgo que se mueva en el suelo. Esto será verdad cuando se estén comparando productos que presentan ciertas propiedades químicas similares. En el Cuadro 1 se pueden ver ocho herbicidas con deferentes solubilidades y la profundidad alcanzada en columnas con suelo Trumao disturbado (lixiviación). Si se comparan herbicidas no iónicos (no presentan carga química en su estructura) como s-metolacloro, flumioxazin e indaziflam, esta frase es verdadera y mientras más soluble sea el herbicida, mayor sería su lixiviación. Sin embargo, si generalizamos esta frase ya no es una verdad absoluta. Así, atrazina alcanzó una profundidad en el suelo significativamente mayor que flazasulfuron, glifosato y hexazinona que presentan solubilidades 60, 300 y casi 1.000 veces mayores que atrazina, respectivamente. La razón es que la lixiviación de un producto es un fenómeno complejo, y se relaciona con un sin número de otros factores propios del plaguicida (ionización, lipofilicidad, presión de vapor, etc), del suelo (textura, pH, tipo de arcillas, etc.) y de la condición del sitio (pendiente, clima, etc.).

2. Herbicidas con alta presión de vapor son volátiles y tienen el riesgo de causar fitotoxicidad sobre cultivos o árboles frutales.  Este análisis se ha ido arraigando en el ámbito agronómico, dado que normalmente se usa como explicación frente a daños producido por herbicidas, siendo que la causa más probable sea la deriva de la aplicación o en otros casos la absorción radicular (ej. herbicidas auxínicos).

La volatilización es el proceso en el cual una molécula pasa desde un estado líquido o sólido a un estado gaseoso, y dependerá de la superficie (suelo, tejido vegetal, agua, etc.), de la temperatura u otro factor ambiental relevante. Normalmente la volatilización se relaciona con la presión de vapor de la molécula, y es la presión que se debería ejercer sobre esta molécula para evitar que pase al estado gaseoso, y comúnmente se mide en milímetros de mercurio (mm de Hg) o milipascales (mPa).  En el Cuadro 2 se presenta la clasificación de volatilidad, en base a la presión de vapor estimada a una temperatura de 25°C, de acuerdo con los criterios de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos de América (USEPA) y del National Pesticide Information Center (NPIC). Así, el compuesto que tiene un valor de presión de vapor más alto (número más grande o menor exponente), sería un producto con mayor riesgo de volatilizar.

Obviamente que esta clasificación no es absoluta, ya que toda molécula siempre podrá volatilizar, pero en el caso de un producto clasificado como no volátil, este fenómeno en condiciones campo, no sería significativo. Tomando en cuenta ambos criterios, en el Cuadro 3 se pueden ver diferentes herbicidas y su clasificación.                                          

Como se desprende del Cuadro 3, todos los herbicidas son menos volátiles que el agua, y con excepción de trifluralina (ej. Treflan 48 EC) y EPTC (Erradicane), los restantes productos no se consideraran de por si volátiles. Sin embargo, si se extreman las condiciones (ej. altas temperaturas, humedad de suelo, etc.) y la especie en cuestión es sensible al modo de acción del herbicida, y este presenta una alta presión de vapor, es posible que se produzca algún daño.

Figura 1. Porcentaje de daño evaluado en plantas de lechuga (A) y brócoli (B) después de 10 días de estar expuestas, en las cámaras de aislación, a placas con suelos tratados con los herbicidas y a diferentes temperaturas ambientales. Parte de los resultados del proyecto de investigación FMC Química Chile Ltda y SIDAL.

Cuadro 4. Dosis de cada herbicida aplicado sobre un suelo limpio, concentración del residuo en el estrato de 0-15 cm, vida media (TD50) y período libre de malezas.

Figura 2. Lixiviación de diferentes herbicidas, en suelos aluviales de la zona Centro-Sur de Chile. Valores expresados como el porcentaje del herbicida determinado en el perfil de suelo. Resultados adaptados a partir de estudios realizados por SIDAL en columnas de suelo no-distrubado (Diflufenican e Indaziflam) y estudios en campo.

En la Figura 1, se muestra el porcentaje de daño del follaje, de  plantas de lechuga y brócoli, después de crecer 10 días en cámaras cerradas, junto a placas de vidrio con un suelo arenoso sobre el cual se aplicó una solución de carfentrazone-etil (Affinity 48 EC), 2,4-D sal amina (2,4-D amina) y oxifluorfen (Tango 24 EC), en dosis equivalentes a sus máximos de etiqueta, sin existir ningún contacto del follaje o raíces con los suelos tratados. Cada herbicida y especie se estudió en una cámara independiente. De los tres herbicidas “no volátiles” solo oxifluorfen produjo daño, y este dependió de la temperatura (Mayor temperatura más daño) y de la especie (Daño mayor en lechuga que en brócoli). ¿Porque solo oxifluorfen produjo daño?, porque fue el resultado del fenómeno denominado co-destilación (“Lift-off”), y no volatilización. O sea, el agua que se evapora desde el suelo arrastra al herbicida (destilación) y este vapor al condensarse en una superficie (hojas) deposita el herbicida, el que produce un efecto de contacto sobre el follaje de plantas. Daños relacionados a este fenómeno han sido reportado solo para este herbicida (Fennimore et al., 2008), pero bajo condiciones de cultivo muy particulares.

Mientras mayor sea la persistencia en el suelo de un herbicida suelo-activo mayor será su efecto de control sobre la emergencia de las malezas. Esta aseveración también es una verdad a medias, ya que es dependiente de la actividad biológica del herbicida y de las especies de malezas presentes en el lugar donde este se aplicó.

La persistencia de un herbicida, como ya se indicó, se mide en base a la vida media (TD50), y su valor se expresa generalmente en días. En el Cuadro 4 se presentan los valores de TD50 para cinco herbicidas suelo-activos, en un suelo vitivinícola en Casablanca, el residuo en el suelo en el estrato 0-15 cm y el período de control de malezas con cada uno de ellos. Estos herbicidas fueron aplicados durante tres temporadas seguidas, en la misma época (Julio-agosto), y en cada temporada se realizaron evaluaciones de la emergencia de malezas en las parcelas correspondientes a cada tratamiento.

La persistencia de los herbicidas (TD50), desde mayor a menor, fueron: diuron > oxifluorfen > simazina > flumioxazin = pendimetalina. Sin embargo, el periodo de control efectivo de las malezas no presentó la misma tendencia, y el período libre de malezas, de mayor a menor fue: flumioxazin > simazina = oxifluorfen > diuron = pendimetalina (Cuadro 4). Como se desprende, no existió una relación directa entre persistencia del residuo en el suelo y el período de control de las malezas, y en la mayoría de las situaciones de uso de herbicidas suelo-activos sucede lo mismo.

La persistencia de un herbicida, se estima cuantificando el residuo de esta molécula, mayoritariamente a través de técnicas cromatográficas, y su finalidad es determinar el riesgo ambiental de diferentes herbicidas en un mismo suelo, o un herbicida en diferentes suelos. Por otra parte, el tiempo que un herbicida puede mantener un suelo libre de malezas dependerá de su actividad biológica (eficacia) y de la población de malezas dominante en el sitio de aplicación. Particularmente en este sitio de viñedo en Casablanca, las malezas dominantes fueron ortiga (Urtica urens), Verónica (Veronica persica) y Diente de león (Taraxacum officinale), por lo que flumioxazin, herbicida con el menor TD50, logró el mayor periodo de control, pero no así con diuron (mayor TD50), el cual no presenta una actividad biológica significativa sobre estas especies. En otras palabras, la efectividad de un herbicida suelo-activo dependerá de la tolerancia relativa de las distintas especies de malezas presentes, así si la mayoría son sensibles a una concentración baja de un determinado herbicida, el control se extenderá más en el tiempo que si aquellas fuesen reltivamente tolerantes. De ahí que, si las malezas predominantes hubiesen sido ballica (Lolium multiflorum), zanahoria silvestre (Daucus carota) o epilobium (Epilobium spp), el resultado habría sido totalmente diferente, y muy probablemente flumioxazin no hubiera logrado el mismo período de control.

Las aplicaciones de herbicidas suelo-activos dejan un “sello” en el suelo, que evita que las malezas emerjan. La mayoría de las personas ligadas al ámbito del uso de herbicidas han escuchado en más de una ocasión esta frase, haciendo una analogía a que al aplicarse estos herbicidas dejarían una “capa” en el suelo que no permitiría la emergencia de las malezas, pero es una simplificación no adecuada frente a un proceso mucho más complejo, y por ello se le podría considerar un mito.

A diferencia de los herbicidas de post-emergencia, que se aplican directamente sobre la o las especies a controlar, en los suelo-activos la aplicación se dirige al suelo, después deben ser incorporados a este, normalmente por efecto de lluvias (Frutales, viñas y cereales), donde es retenido por esta compleja matriz, y a través del tiempo irán quedando disponibles en la solución suelo para inhibir la germinación de las semillas o generalmente evitar el desarrollo de las plántulas. Esta retención dependerá de las propiedades físico-químicas del herbicida y del suelo, y se mide a través de los coeficientes de adsorción (Kd o Koc), existiendo tantos Kd o Koc como suelos en los cuales se utilice el herbicida. Así, mientras mayor sea el valor del Kd mayor será la “energía” con que el compuesto está siendo retenido y por ende quedará menos disponible en la solución del suelo, lo que significa que menor será el riesgo que se lixivie en el perfil (Figura 2). Este parámetro, al igual que el TD50, permite comparar cual es el riesgo de un herbicida de moverse desde la superficie del suelo hacia estratos más profundos y así llegar a contaminar aguas (Lixiviación) en distinto suelos, o comparar el riesgo de lixiviación de varios herbicidas en un mismo suelo.

Al ver la Figura 2, se puede concluir que el “sello” no existe, incluso en herbicidas que son prácticamente “inmóviles” en el suelo (ej. pendimetalina, oxifluorfen, trifluralina), estos se distribuirán dentro de los primeros 5 a 10 cm de suelo, y no de una manera uniforme, dependiendo de la textura y estructura de los suelos. En este ejemplo pendimetalina no se movió bajo los centímetros de suelo.

Cuadro 5. Porcentaje de control de malezas respecto al testigo, a los 120 días después de aplicación de los tratamientos herbicidas. Valores corresponden al promedio de tres repeticiones. (Adaptado de Alister et al., 2011).

Figura 3. Concentración de terbutilazina en la solución del suelo, extraída a través de sondas instaladas a dos profundidades (30 y 60 cm) y luego sometida a análisis cromatográfico (Adaptado de Alister et al., 2011).

Conociendo cuales son las propiedades de un suelo que afectan la adsorción de un herbicida permitiría modificar su dosis para lograr un adecuado control. Lamentablemente esta información no es muy común en nuestro país, pero sí lo es en las etiquetas de los herbicidas en EUA, donde la dosis, para la mayoría de los herbicidas, se recomienda de acuerdo a cada tipo de suelo (Textura y/o materia orgánica). Por ejemplo, en el Cuadro 5, se puede ver el resultado del control de malezas de tres tratamientos herbicidas, que de acuerdo a la experiencia normalmente muestran un espectro y residualidad de control bastante equivalentes, sin embargo, en esta situación no fue así.

Todos los tratamientos fueron aplicados el mismo día (14 de junio), en un suelo libre de malezas y la primera lluvia efectiva se produjo cuatro días después de la aplicación (9,5 mm), ¿Cuál fue el problema?, el tipo de suelo.  En este caso las condiciones fueron las siguientes: Textura (63% arena; 27% limo; 10% arcilla), bajo contenido de carbono orgánico (1,6%) y pH 5,9 del suelo, condiciones predisponentes para que terbutilazina lixiviara en forma significativa bajo los 10 cm de profundidad. Así, a los 8 DDA ya se pudo detectar residuos de este herbicida hasta los 60 cm de profundidad, lo que no ocurrió con los otros productos (Figura 3). Flumioxazin presenta una mayor adsorción que terbutilazina para las mismas condiciones de suelo y lo mismo ocurre con oxifluorfen y pendimetalina, estos últimos altamente lipofílicos y muy adsorbidos por el carbono orgánico del suelo.

Por otro lado, revisando el control de malezas logrado por terbutilazina (Cuadro 5) se puede ver que este herbicida no perdió control sobre todas las malezas, sino sólo sobre aquellas que son menos sensibles a este, como ballica (Lolium multiflorum), alfilerillo (Erodium cicutarum) y hierba cana (Senecio vulgaris), pero no en aquellas más susceptibles, las que fueron controladas en forma satisfactoria (Diente de león, ortiga y otras).

Figura 4. Efecto de simazina (A) y diuron (B) en la fijación de carbono por hojas de manzano y ciruelo (Adaptado de Luckwill y Caseley,1966)

Cuadro 6. Desarrollo de brotes y raíces en plantas de kiwi de primer año, en un suelo franco arcilloso, con 3,1% de materia orgánica, sometidas a tratamientos con herbicidas suelo-activos (84DDA) (Adaptado de Kogan et al., 1992).

La selectividad de los herbicidas suelo-activos en frutales y viñas se se debe a que esas especies presentan sistemas radiculares que profundizan en el suelo. La verdad es que la selectividad en estas especies no es del todo conocida y las respuestas de las distintas especies, patrones e incluso variedades o cultivares a los herbicidas suelo-activos es muy variable. Sin embargo, se puede indicar que en ciertas especies existe una Tolerancia Intrínseca o Metabólica a cierto grupo de herbicidas suelo-activos, como por ejemplo manzano (patrones y plantas jóvenes) que, en las mismas condiciones de crecimiento, son más tolerantes a simazina y diuron (inhibidores fotosintéticos), que ciruelo y cerezo. En la Figura 4, se puede ver que la fijación de CO2 en las hojas de manzano disminuyó en un comienzo, después que los herbicidas se inyectaran a las hojas de los frutales. Cinco horas más tarde, se produjo un constante aumento de la fotosíntesis de las mismas hojas tratadas con esos herbicidas, lo que no ocurrió en las hojas de ciruelo. Estas respuestas indican que manzano fue capaz de metabolizar a los herbicidas, lo que no sucedió en ciruelo.

Además de la Tolerancia Intrínseca o Metabólica, de la cual existe muy poca información, es necesario considerar una Tolerancia Ambiental, dada por las condiciones en las cuales se utilizaría el herbicida, siendo la adsorción al suelo una muy importante. Un valor bajo de Kd para un herbicida, en un determinado suelo, indicaría baja adsorción, lo que se traduce en alta disponibilidad en la solución suelo. Si después de la aplicación de ese herbicida, en ese suelo, ocurre en evento de lluvia y las plantas están por iniciar la actividad radicular, existiría un importante riesgo de que se produzca absorción a través de raíces, con los consiguientes efectos fitotóxicos, si las especies no presentan Tolerancia Intrinseca. Es importante considerar que puede ocurrir fitotoxicidad no visible o “disfrazada”, o sea que las plantas sufren daño, pero no se manifiesta la típica sintomatología foliar, pero las plantas crecen a una menor tasa. Así, en el Cuadro 6 se ve que todos los herbicidas produjeron un cierto efecto negativo en las plantas jóvenes de Kiwi en ese suelo, el que dependió de la dosis. Sin embargo, la mayor tolerancia se obtuvo con el herbicida terbutilazina, napropamida, oxifluorfen y metalocloro, en cambio Diuron y norfluorazon fueron los más fitotóxicos y los únicos que produjeron la típica sintomatología de daño foliar.

Lo antes indicado es un punto muy importante, respecto al porqué los herbicidas suelo-activos son recomendados ampliamente, en diferentes especies frutales, durante el invierno, cuando las plantas de hoja caduca están en pleno receso invernal, pero al iniciar su brotación muchos de ellos no son recomendados.

Con este resumido análisis de una temática muy compleja, se trató de mostrar al lector que aún existen varios conceptos errados o poco claros respecto al uso de herbicidas, que se van transmitiendo en charlas, días de campo e incluso en publicaciones y que buscan explicar por qué en ciertas ocasiones algunos herbicidas no se comportan como se espera. Normalmente, los usuarios de plaguicidas más avezados, y en especial los usuarios de herbicidas, tienden a buscar explicaciones simples y no fundamentadas a fenómenos muy complejos. Siempre se podrá encontrar una relación o explicación de lo ocurrido en base a alguno de los tantos parámetros y propiedades físico-químicas que caracterizan a estos productos (Ej. adsorción, disipación, presión de vapor, etc.) pero, aunque a primera vista se vea que hay una posible coincidencia, siempre será necesario determinar si estamos frente a alguna particularidad. No hay que olvidar que la relación herbicida-ambiente-eficacia-selectividad es muy compleja y muchos procesos se van entremezclando y afectándose unos a los otros.

Agradecimientos:

Los autores agradecen a FMC Chile Ltda., a través del Ing. Agr. MSc Jeovanny Rodríguez, coordinador R&D, la disposición para publicar los resultados del estudio FMC-P2-2019, realizado en el Centro de Investigación SIDAL.


Literatura citada y consultada.

Alister, C and Kogan, M. 2011. Rainfall effect on dissipation and movement of diuron and simazine in a vineyard soil. Planta Danhina 28: 1059-1071

Alister, C; Ochoa, S; Araya, M and Kogan, M. 2011. Persistencia en el suelo de herbicidas suelos-activos y traspaso de residuos hacia los frutos de arándanos. Resúmenes 62° Congreso Agronómico. Iquique, Chile, 26 al 28 de Octubre, 2011.

Alister, C., Gómez, S., Rojas, S. and Kogan, M.  2009. Pendimethalin and Oxyfluorfen degradation under two Irrigation Conditions Over Four Years Application. J. Environ. Sci. Health, Part B. 44 (4): 337-343

Fennimore S A; Daugovish, O and Smith, R F .2008. Strawberry integrated weed management. (http://www.ipm.ucdavis.edu/PMG/r734700111.html)

Kogan,M., Peñaloza, P. and Bouchet, J.P. 1992. Response and tolerance of kiwifruit plants to soil-active herbicides. Acta Horticulturae.297, 375-382.

Kogan, M y Alister, C. 2018.Manejo sustentable de malezas en algunos cultivos importantes en Chile. (Capítulo XI: Especies frutales y viñas). pp 549-581.EN Ecofisiología de malezas y principios del uso sustentable de los herbicidas. (Ed. M.Kogan y C.Alister) SIDAL Ediciones, 618p.