Mod 3

ESPECIALIZAÇÃO POR TUTORIA A DISTÂNCIA – ABEAS/UFV Curso: Proteção de Plantas

Módulo 3 - Manejo de plantas daninhas 1

PROTEÇÃO DE PLANTAS

Módulo 3 Manejo de plantas daninhas

Tutores: Profº Dr.Antonio Alberto da Silva (UFV-MG) Profº Dr. José Ferreira da Silva (FUA-AM) Profº Dr. Francisco Affonso Ferreira (UFV-MG) Profº Dr. Lino Roberto Ferreira (UFV-MG)

Associação Brasileira de Educação Agrícola Superior - ABEAS Universidade Federal de Viçosa - UFV

Centro de Ciências Agrárias Departamento de Fitopatologia

Brasília - DF

2006


Módulo 3: 3.1 - Biologia e métodos de controle 2

Ficha Catalográfica

É proibida a reprodução total ou parcial deste módulo Direitos reservados a ABEAS e ao autor

Associação Brasileira de Educação Agrícola Superior - ABEAS Controle de plantas daninhas. Tutores: Antônio Alberto da Silva; [e outros]; colaboração de José Ferreira da Silva, Francisco Affonso Ferreira, Lino Roberto Ferreira - Brasília, DF: ABEAS; Viçosa, MG: UFV; 2006. 268.: il (ABEAS. Curso Proteção de Plantas. Módulo 3 - 3.1;3.2;3.3;3.4;3.5,3.6).

Inclui bibliografia. 1. Plantas daninhas - controle. I.Silva, Antônio Alberto, 1950 - II. Silva, José

Francisco da. III.Ferreira, Francisco Afonso. IV.Ferreira, Lino Roberto. V.Silva, José Ferreira da. VI. Oliveira Júnior, Rubem Silveríco de. VII. Vargas, Leandro. VIII. Universidade Federal de Viçosa. IX. Título


Módulo 3 - Manejo de plantas daninhas 3

Sumário Módulo 3.1 – Biologia e métodos de controle, 04 Módulo 3.2 – Herbicidas: classificação e mecanismos de ação, 48 Módulo 3.3 – Herbicidas: absorção, translocação, metabolismo, formulação e misturas, 102 Módulo 3.4 – Herbicidas: comportamento no solo, 135 Módulo 3.5 – Herbicidas: resistência de plantas, 196 Módulo 3.6 – Manejo de plantas daninhas em pastagens, 235


Módulo 3.1 - Biologia e métodos de controle 4

PROTEÇÃO DE PLANTAS Módulo 3 - Manejo de plantas daninhas 3.1 - Biologia e métodos de controle Tutores: Profº. Antonio Alberto da Silva Profº. Francisco Affonso Ferreira Profº. Lino Roberto Ferreira Profº. José Barbosa dos Santos



Brasília - DF

2006



Sumário Introdução, 06 1 - Planta daninha, 07

1.1 - Prejuízos causados pelas plantas daninhas, 08 1.1.1 - Prejuízos diretos, 08 1.1.2 - Prejuízos indiretos, 09

1.2 - Origem, estabelecimento e propagação das plantas daninhas, 10 1.3 - Classificação das plantas daninhas, 15

1.3.1 - Características práticas para reconhecimento das principais famílias de plantas daninhas, 16

1.4 - Características de agressividade das plantas daninhas, 18 2 - Competição entre plantas daninhas e culturas, 19

2.1 - Fatores do ambiente passíveis de competição, 20 2.1.1 - Competição por água, 23 2.1.2 - Competição por luz, 25 2.1.3 - Competição por CO2, 28 2.1.4 - Competição por nutrientes, 28

3 – Alelopatia, 30 3.1 - Alelopatia das plantas daninhas sobre as culturas e plantas daninhas, 31 3.2 - Alelopatia entre culturas, 32 3.3 - Alelopatia das coberturas mortas, 32

4 - Competição e período crítico de competição, 33 5 - Métodos de controle de plantas daninhas, 36

5.1 - Controle preventivo, 36 5.2 - Controle cultural, 37 5.3 - Controle mecânico ou físico, 37 5.4 - Controle biológico, 39 5.5 - Controle químico, 40

6 - Manejo integrado de plantas daninhas (mipd), 42 Referências bibliográficas, 45



Introdução

Para um leigo, o controle de plantas daninhas, usando métodos manuais, mecânicos ou químicos, é extremamente simples. Na verdade, é uma ciência multidisciplinar que depende de conhecimentos de botânica, biologia, mecanização agrícola, física e química do solo, química orgânica, bioquímica, fisiologia vegetal, climatologia, fitotecnia, técnicas de biologia molecular e sensoriamento remoto.

Como toda ciência, o estudo das plantas daninhas é dinâmico. Novas técnicas estão sempre sendo pesquisadas e incorporadas. Assim, com ajuda da física, o ultra-som, a eletricidade, as microondas e o raio laser estão sendo avaliados como futuros métodos de controle; isoenzimas e RAPD (biotecnologia) e sensoriamento remoto também são úteis na identificação de plantas daninhas. Muitos estudos estão sendo conduzidos em genética, visando o melhoramento de culturas para resistência a herbicidas; como exemplos, estão sendo desenvolvidos trabalhos objetivando a criação de cultivares de soja resistentes ao glyphosate; de milho, ao imazaquin; de arroz, ao amônio-glufosinato, etc. Todavia, toda e qualquer técnica de manejo de plantas daninhas somente terá sucesso se for aplicada levando-se em conta conhecimentos detalhados da biologia das plantas infestantes da área, envolvendo principalmente conhecimentos nas áreas de morfologia e fisiologia.

Os novos herbicidas estão cada vez mais seguros para o ambiente e o homem, sendo mais eficientes no controle de plantas daninhas específicas e com doses cada vez mais baixas. Os estudos de ecologia e da toxicologia humana e animal são conduzidos, simultaneamente, antes do lançamento de qualquer herbicida.

A demanda cada vez maior de alimentos, fibras e energia, para uma população crescente de consumidores e decrescente de produtores, destaca a importância da eficiência do controle de plantas daninhas. Cerca de 92% da população, na região produtora de alimentos do Brasil, vive hoje nas cidades, e a mão-de-obra rural existente é escassa e de baixa qualidade. Em razão disso, o produtor deve ser mais eficiente, ou seja, deve utilizar menos mão-de-obra para produção de maior quantidade de alimentos.

Com relação aos defensivos agrícolas, o Brasil dispõe de um dos maiores mercados do mundo, sendo um dos primeiros no "ranking" de vendas de agrotóxicos, em que os herbicidas correspondem a mais de 50% do volume total comercializado (ANDEF, 2005). Em termos médios, cerca de 20-30% do custo de produção refere-se ao controle de plantas daninhas. Em algumas culturas, como cana-de-açúcar, esse percentual é ainda maior.

Devido à dificuldade de se encontrar mão-de-obra no campo, no momento preciso e na quantidade necessária, além da eficiência e, principalmente, economicidade do controle químico, o uso de herbicidas tornou-se prática indispensável. São necessários, entretanto, cuidados técnicos



para atingir a máxima eficiência com o mínimo impacto negativo ao solo, à água e aos organismos não-alvos. Deve-se ressaltar que o herbicida é considerado apenas uma ferramenta a mais no manejo de plantas daninhas, sendo recomendado sempre um programa de controle integrado. Neste programa, para se obter um controle que seja eficiente, econômico e que preserve a qualidade ambiental e a saúde do homem, associam-se os diversos métodos disponíveis (preventivo, mecânico, físico, cultural, biológico e químico), levando-se em consideração as espécies daninhas infestantes, o tipo de solo, a topografia da área, os equipamentos disponíveis na propriedade, as condições ambientais e o nível cultural do proprietário. Segundo Rodrigues e Almeida (2005), o controle químico de plantas daninhas, hoje, é um típico setor de tecnologia de ponta e, por isso mesmo, um campo no qual está muito presente o desafio maior do agronegócio brasileiro, que é o de conciliar, no seu processo, os conceitos de competitividade, sustentabilidade e eqüidade. 1 - Planta daninha

Definir planta daninha nem sempre é fácil, devido à evolução e complexidade que atualmente atingiu a Ciência das Plantas Daninhas. Entretanto, todos os conceitos baseiam-se na sua indesejabilidade em relação a uma atividade humana. Uma planta pode ser daninha em determinado momento se estiver interferindo negativamente nos objetivos do homem, porém esta mesma planta pode ser útil em outra situação. Como exemplos, podem-se citar espécies altamente competidoras com culturas sendo extremamente úteis no controle da erosão, promovendo a reciclagem de nutrientes, servindo como planta medicinal, fornecendo néctar para as abelhas fabricarem o mel, etc. Uma planta cultivada também pode ser daninha se ela ocorrer numa área de outra cultura, como a presença do milho em cultura da soja e da aveia em cultura do trigo. Por esse motivo, são vários os conceitos de planta daninha: Shaw (1956), citado por Fischer (1973), afirma que planta daninha é qualquer planta que ocorre onde não é desejada. Para Beal, citado por Marinis (1972), é uma planta fora de lugar. Cruz (1979) salienta que é uma planta sem valor econômico ou que compete, com o homem, pelo solo. Fischer (1973) apresenta duas definições: “plantas cujas vantagens ainda não foram descobertas” e “plantas que interferem com os objetivos do homem em determinada situação”. Na verdade, num conceito mais amplo, uma planta só deve ser considerada daninha se estiver direta ou indiretamente prejudicando uma determinada atividade humana, como, por exemplos, plantas interferindo no desenvolvimento de culturas comerciais, plantas tóxicas em pastagens, plantas ao lado de refinarias de petróleo, plantas estranhas no jardim, etc. Numa cultura, por exemplo, qualquer planta estranha que vier a afetar a produtividade e, ou, a qualidade do produto produzido ou interferir negativamente no processo da colheita é considerada daninha. Embora não se possa dizer que uma planta, na sua essência, seja daninha, pois estas, em determinadas situações, podem ser extremamente úteis, algumas têm sido consideradas plantas



daninhas comuns e outras plantas daninhas verdadeiras. As comuns são aquelas que não possuem habilidade de sobreviver em condições adversas. Por exemplo, num plantio rotacional trigo/soja, as plantas de trigo que surgirem das sementes remanescentes no solo passam a ser consideradas daninhas à cultura da soja.

As consideradas verdadeiras possuem características especiais que permitem fixá-las como infestantes ou daninhas, como:

a) Não são melhoradas geneticamente. b) Crescem em condições adversas. c) São rústicas quanto ao ataque de pragas e doenças. Possuem habilidade de produzir

grande número de sementes por planta, geralmente com facilidade para disseminação pelo vento, água, pêlo de animais, etc. Exemplo: Desmodium totuosum, que produz até 42.000 sementes por planta, as quais são facilmente dissemináveis por animais, por máquinas, por misturas de sementes, etc.

d) Apresentam dormência e germinação desuniformes, que são atributos que facilitam a perpetuação da espécie, pois, se todas as sementes germinassem de uma só vez, seria fácil erradicar uma espécie daninha. Muitas espécies de plantas daninhas são, ainda, capazes de se multiplicar por diversas maneiras (sementes, rizomas, bulbos, tubérculos, folhas, raízes, etc.)

1.1 - Prejuízos causados pelas plantas daninhas

1.1.1 - Prejuízos diretos As plantas daninhas, na realidade, furtam energia do homem. Em média, cerca de 20-30%

do custo de produção de uma lavoura se deve ao custo do controle das plantas daninhas. Esses valores tornam-se ainda mais significativos na agricultura moderna, onde se exige perfeito controle das plantas para melhor eficiência das máquinas colheitadeiras. Além da redução da produtividade das culturas, as plantas daninhas causam outros prejuízos diretos, por exemplo:

a) Reduzem a qualidade do produto comercial. São exemplos a presença de sementes de picão-preto (Bidens pilosa) junto ao capulho do algodão, sementes de capim-carrapicho (Cenchrus echinatus) junto ao feno, sementes de carrapicho-de-carneiro (Acanthospermum hispidum) aderidas à lã, tubérculos de tiririca se desenvolvendo dentro tubérculos de batata (Fig. 1), etc.

b) São responsáveis pela não-certificação das sementes de culturas, quando estas são colhidas junto com sementes de determinadas espécies de plantas daninhas proibidas, como leiteiro (Euphorbia heterophylla), arroz-vermelho (Oryza sativa), capim-massambará (Sorghum halepense) e feijão-miúdo (Vigna ungiculata). É comum, também, impedirem a certificação de mudas em torrão, como é o caso de mudas cítricas produzidas em viveiro infestado com tiririca (Cyperus rotundus).

c) Podem intoxicar animais domésticos, quando presentes em pastagens. Por exemplo: cafezinho (Palicourea marcgravii), oficial-de-sala (Asclepias curassavica), cavalinha (Equisetum



piramidale), flor-das-almas (Senecio brasiliensis), samambaia (Pteridium aquilinium), algodoeiro-bravo (Ipomoea fistulosa), chibata (Arrabidae bilabiata) e outras que podem causar a morte de animais.

d) Algumas espécies exercem o parasitismo em citros, milho e plantas ornamentais. São exemplos a erva-de-passarinho (Phoradendron rubrum) em citros e a erva-de-bruxa (Striga lutea) em milho. Esta última é a pior invasora para milho, ainda não introduzida no Brasil. Ela produz cerca de 5.000 sementes por planta, que germinam e parasitam as raízes do milho; dois meses mais tarde as plantas aparecem na superfície do solo, florescem rapidamente e iniciam novamente o ciclo parasitário.

Figura 1 - Dano em batata inglesa devido à penetração e ao desenvolvimento de tuberculos de tiririca

1.1.2 - Prejuízos indiretos

As plantas daninhas podem ser hospedeiras alternativas de pragas e doenças, como o

mosaico-dourado do feijoeiro, causado por um vírus à cultura do feijão, que é transmitido pela mosca-branca após ter se “alimentado” de espécies do gênero Sida (Sida rhombifolia, Sida glaziovii, Sida micrantha, Sida santaremnensis, Sida cordifolia, etc.); os nematóides: mais de 50 espécies de plantas daninhas hospedam Meloydogyne javanica e Heterodera (nematóide-do-cisto da soja). Outro exemplo é o capim-massambará (Sorghum halepense), que é hospedeiro do vírus do mosaico da cana-de-açúcar.

Algumas espécies, além dos prejuízos diretos que causam às culturas, podem, ainda, prejudicar ou mesmo até impedir a realização de certas práticas culturais e a colheita. São exemplos destas espécies a corda-de-viola (Ipomoea grandifolia, Ipomoea aristolochiaefolia, Ipomoea purpurea e outras desse gênero). Estas diminuem a eficiência das máquinas e aumentam as perdas durante a operação da colheita até mesmo quando em infestação moderada nas lavouras. Capim-carrapicho (Cenchrus echinatus), carrapicho-de-carneiro (Acathospermum hispidum), arranha-gato (Acassia plumosa) e outras plantas espinhosas podem até impedir a colheita manual das culturas. Outro exemplo de espécie de planta daninha que causa prejuízos diretos e indiretos é a Mucuna pruriens, infestante comum em lavouras de milho, feijão e cana-de-açúcar; esta espécie daninha dificulta tremendamente a colheita manual, pois, durante a operação da colheita, os tricomas de suas folhas se rompem a um leve contato e liberam toxinas que causam inflamação na pele do trabalhador.



As plantas daninhas, também, podem ser altamente inconvenientes em áreas não-cultivadas: áreas industriais, vias públicas, ferrovias, refinarias de petróleo. Nestas áreas não é desejável a presença de plantas daninhas vivas ou mortas. Causam, também, problemas sérios em ambientes aquáticos, onde podem dificultar o manejo da água, aumentando o custo da irrigação, prejudicando a pesca, dificultando a manutenção de represas, o funcionamento de usinas hidrelétricas, etc. Exemplos: taboa (Typha angustifolia), aguapé (Eichornia crassipes), etc.

Outras espécies de plantas daninhas podem ainda reduzir o valor da terra, como a tiririca (Cyperus rotundus) e a losna-brava (Artemisia verlotorum). Estas, quando presentes em áreas com culturas que apresentam pequena capacidade competitiva, como as olerícolas de modo geral, os parques e os jardins, têm o custo de controle muito elevado, tornando-se inviável economicamente.

1.2 - Origem, estabelecimento e propagação das plantas daninhas

De acordo com Musik (1970) e Fischer (1973), as plantas daninhas originaram-se,

inicialmente, dos distúrbios naturais, como glaciação, desmoronamentos de montanhas, ação de rios e mares, etc. Existem duas grandes teorias: a hidrosere, que afirma que a vida originou-se no meio líquido, e a xerosere, segundo a qual a vida teve origem em terra firme. Na verdade, devido ao próprio conceito de planta daninha, elas começaram a aparecer quando o homem iniciou suas atividades agrícolas, separando as benéficas (denominadas plantas cultivadas) das maléficas (denominando-as de plantas daninhas). Estas são encontradas onde está o homem, porque ele é quem cria o ambiente favorável a elas. Musik (1970) salienta que o homem é, provavelmente, o responsável pela evolução das plantas daninhas, como o é, também, pelas plantas cultivadas.

As plantas daninhas podem ser disseminadas por diversos meios. Vários são os diásporos, pelos quais as plantas podem perpetuar-se tanto por via seminífera como por via vegetativa. Por outro lado, a disseminação das plantas daninhas pode ser feita por vento, água, animais, incluindo o homem, que se constitui num grande disseminador de tais plantas. Todavia, o estabelecimento de uma determinada planta daninha envolve os aspectos ecológicos da agregação e migração, além da competição pelos recursos do meio.

Do ponto de vista morfofisiológico, o estabelecimento envolve o processo de germinação da semente, crescimento e desenvolvimento da planta, envolvendo os complexos aspectos morfogênicos e edafoclimáticos. A propagação vegetativa é um mecanismo de sobrevivência de grande importância nas plantas daninhas perenes. Os propágulos podem ser raízes, rizomas, tubérculos, etc., que apresentam duas características essenciais: dormência e reservas alimentícias. Normalmente, as plantas daninhas produzem muitas sementes, o que assegura alta taxa de dispersão e restabelecimento de uma infestação.

O estudo do processo germinativo das sementes é de fundamental importância para quem trabalha com o manejo de plantas daninhas, pois a semente é uma das vias de entrada dos herbicidas, além das partes das plântulas, como hipocótilo, radícula, caulículo, etc. Além disso, muitos herbicidas atuam, ou seja, possuem seus mecanismos de ação ligados ao processo



germinativo, impedindo que a planta se estabeleça. Se a semente não estiver em estado de dormência e houver condições ambientais favoráveis, como adequado suprimento hídrico, temperatura, concentração de oxigênio e presença ou ausência de luz, conforme ela seja fotoblástica positiva ou negativa, ela entrará em processo de germinação (PROPINIGIS, 1974; METIVIER, 1986; FERRI, 1985).

A germinação da semente é a reativação dos pontos de crescimento do embrião que haviam sido paralisados nos estágios finais da maturação morfisiológica da semente. Do ponto de vista fisiológico, a germinação consiste no processo que se inicia com o suprimento de água à semente seca e termina quando o crescimento da plântula se inicia, ou seja, ocorre a ruptura do tegumento e saída da radícula. O processo da germinação inicia-se, portanto, com o ressurgimento das atividades paralisadas ou reduzidas por ocasião da maturação da semente, e para isso são necessários alguns requisitos fundamentais: estarem as sementes viáveis e as condições ambientais serem favoráveis. Para que uma semente viável (condição intrínseca) possa germinar, são necessárias as seguintes condições ambientais favoráveis: água em quantidade suficiente, temperatura adequada à espécie, atmosfera apropriada à espécie (concentração de CO2 e O2) e luz (comprimento de onda e intensidade). Essas necessidades são definidas para cada espécie e estão relacionadas com o habitat de origem e com a melhor forma de preservar a espécie (normalmente as espécies daninhas somente germinam quando existem condições para sobrevivência).

A água é necessária para que ocorra a reidratação das sementes, que perdem muita umidade por ocasião de sua maturação e secagem. A quantidade de água necessária para reidratação, para a maioria das espécies, é de duas a três vezes o peso da semente. Entretanto, em fases seguintes à reidratação, é necessário o suprimento contínuo de água, para o desenvolvimento do eixo embrionário em plântula independente. A embebição das sementes é um processo físico que ocorre tanto nas sementes vivas quanto nas mortas, sendo dependente dos seguintes fatores: composição química da semente, permeabilidade do tegumento à água e presença de água na forma líquida ou gasosa. As características físico-químicas das substâncias coloidais das sementes irão comandar o potencial da água nas sementes. Com a embebição, aumenta-se o potencial de pressão interna na membrana que envolve a semente (pressão de embebição), o qual pode atingir centenas de atmosferas, provocando o rompimento do tegumento, por onde sairá a radícula. As principais substâncias responsáveis pela embebição são as proteínas, a celulose e as substâncias pécticas. A embebição também é influenciada pela temperatura (temperaturas mais elevadas, menor tempo para embebição). Outro fator que pode influenciar a embebição é a permeabilidade do tegumento da semente à água. É comum entre as espécies a presença do tegumento totalmente impermeável à água, dando origem ao que se chama de semente dura. Estas sementes permanecerão dormentes enquanto o tegumento estiver impermeável (semente dura).

Normalmente, cada espécie requer uma temperatura ideal para germinação. A temperatura ótima é aquela que permite a obtenção da maior percentagem de emergência no menor espaço de tempo. Em temperaturas abaixo da ótima, a velocidade da germinação é menor, o que resulta numa diminuição do estande, porque as sementes ficam por períodos prolongados nos estágios iniciais da



germinação e, nessas condições, ficam mais suscetíveis ao ataque de microrganismos patogênicos. Temperatura acima da ótima tende a aumentar, em demasia, a velocidade da germinação, causando crescente desorganização do mecanismo germinativo e impossibilitando que as sementes menos vigorosas completem a emergência. A temperatura ótima está relacionada com as atividades das enzimas que participam dos diversos processos metabólicos que ocorrem durante a germinação e cujas ações somente se tornam eficientes em temperaturas específicas. Há espécies cujas sementes somente germinam em regime de alternância de temperatura, como a grama-seda (Cynodon dactylon). Sementes desta espécie dificilmente germinam totalmente no escuro, em regime de temperatura constante entre 25 e 30 °C; entretanto, passam a germinar rapidamente se ocorrer alternância de temperaturas alta e baixa. Em algumas espécies tem-se observado, também, uma interdependência entre temperatura e outros fatores externos. Como exemplo desta interdependência podem-se citar as espécies do gênero Amaranthus, em que a luz pode promover a germinação mesmo em temperaturas desfavoráveis.

A germinação, por se tratar de um processo que ocorre em células vivas, necessita de energia, obtida por meio do processo de oxidação na presença do oxigênio, isto é, respiração. A respiração envolve trocas de gases, razão por que a germinação das sementes é influenciada pela composição do ar atmosférico que as envolve. Em condições normais, as sementes germinam em atmosferas com 20% de O2 e 0,03% de CO2. O efeito do CO2 é normalmente contrário ao do O2, pois sementes de muitas espécies não conseguem germinar quando a concentração de CO2 é muito elevada. Através de concentrações elevadas de CO2 consegue-se evitar a germinação e auxiliar na conservação de sementes. Todavia, esta prática não é utilizada para conservação de sementes, porque uma atmosfera rica em nitrogênio parece ser mais econômica e eficiente. As necessidades e quantidades de 02 para germinação são influenciadas por outros fatores, como: a) altas temperaturas, que aumentam a necessidade de oxigênio pelo embrião, devido à maior atividade metabólica; e b) fatores do solo, como porosidade, profundidade de semeadura, porcentagem de matéria orgânica, atividade microbiana e teor de umidade. Além destes, a fase gasosa do solo apresenta uma série de substâncias voláteis que são produzidas pelas plantas, podendo, em alguns casos, ser inibidoras ou promotoras da germinação.

Existem espécies de plantas daninhas que somente germinam no escuro, outras em luz contínua, outras necessitam de breve iluminação e outras são indiferentes; esse fenômeno é semelhante ao fotoperiodismo observado para o florescimento. A necessidade de luz pode variar também em função do armazenamento. Em algumas espécies a necessidade de luz ocorre somente após a colheita e em outras por um longo período (por um ano ou mais). É importante salientar que a sensibilidade das sementes à luz é maior quando a semente está embebida. O período de exposição pode ser curto, como em sementes de alface (alta percentagem de germinação em exposição por um a dois minutos), ou muito curto, apenas flash de 0,001 segundo (sementes de fumo), ou, ainda, longo e de forma cíclica. Neste caso, as reações envolvem o fitocromo.

O processo de germinação inicia-se, portanto, com uma rápida absorção de água pelos biocolóides, ocorrendo a embebição de todos os tecidos da semente e uma expansão do tegumento



envolvente; ao mesmo tempo, o embrião passa a sintetizar e liberar giberelinas que se movem através do endosperma, havendo formação de α-amilase e outras enzimas. Esta fase da embebição coincide com o aumento da atividade metabólica, primeiramente na região da radícula do embrião, que é observada pelo aumento da respiração, que envolve a oxidação da matéria orgânica da semente com formação de ATP e substâncias intermediárias necessárias ao processo anabólico da germinação. Isso ocorre porque durante o processo da embebição a enzima β-amilase, presente na semente seca, é reativada e a enzima β-amilase é sintetizada de novo por estímulo hormonal (giberelinas) às expensas de aminoácidos originados de proteínas hidrolisadas e com a energia oriunda das atividades das fosforilases, da glicólise e da respiração.

Em cereais, verifica-se inicialmente a ativação do m-RNA preexistente, acompanhada pelo aumento da síntese protéica no embrião. Aumenta-se, também, o número de ribossomos+RNA que incorporam os aminoácidos às proteínas, incrementando-se a respiração e o alongamento celular. Nas primeiras 12 a 16 horas após o início da embebição, observa-se aumento nas sínteses de DNA e RNA, iniciando-se o crescimento celular e a mitose; e, nas primeiras 24 horas iniciais, ocorrem a divisão e o alongamento celular, os quais dependem do uso de aminoácidos, lipídeos e carboidratos solúveis armazenados no embrião. Durante esta fase o ácido giberélico (giberelinas) estimula a ativação e, ou, síntese das amilases, que elevam a produção de glucose, frutose e maltose, as quais são essenciais para o desenvolvimento do embrião.

Em conseqüência do aumento das atividades de diversas enzimas durante o processo de embebição, ocorrem o metabolismo e a mobilização das reservas das sementes. O amido, pela ação das enzimas amilases, é transformado em açúcares redutores e sacarose; os lipídeos, pela ação das lipases, são transformados em ácidos graxos (em oleaginosas, as gorduras são convertidas em sacarose pelo ciclo do glioxilato, através da ação de duas enzimas: isocitrase e sintetase do malato); as proteínas, pela ação das enzimas proteolíticas, são transformadas em aminoácidos; e a fitina, por ação das fitases, é transformada em inositol e fósforo inorgânico.

Outro aspecto relacionado com a semente é a quiescência, que é o repouso metabólico da semente devido a condições externas desfavoráveis; a quiescência é confundida, por alguns autores, com a dormência. Um grande volume de sementes de plantas daninhas encontra-se, no solo, em estado da quiescência. O simples revolvimento do solo, a drenagem de áreas encharcadas e as irrigações de solos secos podem estimular a germinação dessas sementes.

Uma outra razão é dormência, que é devida a condições intrínsecas inerentes à própria semente, podendo ser física, mecânica ou fisiológica. No caso da dormência, a semente não germina, mesmo que as condições ambientes sejam favoráveis. Neste caso, as sementes, para germinarem, necessitam que a dormência seja superada de alguma forma. Propinigis (1974) cita como exemplo marcante a dormência das plantas daninhas comparada à das plantas cultivadas, nas quais o melhoramento genético reduziu ou mesmo suprimiu tal atributo. É o caso das aveias silvestre e cultivada, que são plantas muito semelhantes e apresentam ciclos vegetativos praticamente iguais, porém a cultivada já não consegue viver sem ajuda do homem, enquanto a silvestre sobrevive por vários séculos sem a ajuda humana; pelo contrário, o homem sempre



procurou erradicá-la, mas sem sucesso. A aveia cultivada amadurece no verão e suas sementes, sem dormência, germinam todas; e o inverno violento pode matar as plântulas. Já a aveia silvestre, por apresentar dormência, não germina de forma uniforme, sobrevivendo no solo por muito tempo, sendo considerada uma espécie de planta daninha importante.

Dormência pode ser definida como qualquer estágio no ciclo da vida no qual o crescimento ativo é suspenso por um período de tempo. Segundo diversos autores, podem ser várias as causas da dormência: embrião imaturo; tegumento da semente impermeável à água e, ou, ao oxigênio; e presença de algum inibidor fisiológico.

Os diversos tipos de dormência podem ser agrupados em: a) “Dormência primária”, também chamada de dormência inata, endógena, inerente ou

natural; seria aquela que a semente adquire quando ainda está ligada à planta-mãe, durante o processo de maturação, e persiste por longo tempo após completada a maturação.

b) “Dormência secundária”, também chamada de induzida; seria aquela que a semente adquire devido ao ambiente desfavorável. No retorno ao ambiente favorável, a semente permanece dormente (sementes com tegumento impermeável, por exemplo), requerendo condição especial para quebra da dormência.

A dormência, nas várias formas, é um dos mais importantes mecanismos indiretos de dispersão, sendo um meio necessário de sobrevivência entre as plantas daninhas. Através deste mecanismo a espécie consegue sobreviver em estações desfavoráveis, aumentando a sua população quando as condições retornam à sua normalidade. Como a dormência não é a mesma em todas as sementes de uma planta, pode ocorrer germinação durante meses ou até anos, garantindo a perpetuação da espécie. O amplo conhecimento da dormência poderá, no futuro, contribuir para o desenvolvimento de métodos mais eficientes de controle de plantas daninhas. Como exemplos de espécies de plantas daninhas que apresentam mecanismos de dormência podem-se citar: a) erva-formigueira (Chenopodium album): produz sementes com tegumentos normal e duro. Por esta razão, mesmo sob intenso controle sempre haverá no solo sementes desta espécie. Acredita-se que muitas outras espécies de plantas daninhas apresentam mecanismos semelhantes; b) língua-de-vaca (Rumex cryspus): germina melhor na presença de luz; e c) quinquilho (Datura stramonium): germina melhor no escuro. O leiteiro (Euphorbia heterophylla), por ser indiferente à luz, é capaz de germinar até a profundidade de 25 cm no solo (VARGAS et al., 1998).

O solo agrícola é um banco de sementes de plantas daninhas contendo entre 2.000 e 50.000 sementes/m2/10 cm de profundidade. Do total dessas sementes, em um dado período, apenas 2 a 5% germinam; as demais permanecem dormentes. Por isso, uma avaliação da composição florística de uma área em uma única época do ano não representa o potencial de infestação desta área. Certas espécies necessitam de condições especiais para germinarem. Isso pode ocorrer pela simples movimentação do solo, que pode expor as sementes à luz (mesmo por frações de segundos), provocar mudança nos teores de umidade, na temperatura e na composição atmosférica do solo ou até mesmo acelerar a liberação de compostos estimulantes da germinação, como os nitratos.



A maior germinação foi observada (Quadro 1) no tratamento com (aração + enxada rotativa + ligeira compactação do solo), possivelmente pelo maior teor de umidade junto às sementes (maior contato entre as sementes e o solo). Isto pode ser observado facilmente em condições de campo, onde no rastro da roda do trator observa-se cerca de 10% a mais de emergência de plantas daninhas. Outro fator extremamente importante na germinação das sementes é a profundidade em que elas se encontram no solo. Espécies que produzem sementes grandes, como as dos gêneros Ipomoea e Euphorbia, podem germinar até a profundidades superiores a 15 e 25 cm, respectivamente (VARGAS et al., 1998); entretanto, espécies que produzem sementes pequenas, como Eleusine indica, somente germinam quando estão até a profundidade de 1,0 cm, sem o revolvimento do solo.

Quadro 1 - Influência do tipo do preparo do solo na germinação de sementes de plantas daninhas Tipo de Preparo do Solo No de Sementes Emergidas m-2 1. Uma Aração 103 2. Uma Aração + Uma Gradagem 134 3. Uma Aração + Enxada Rotativa 206 4. Uma Aração + E. Rotativa + Compactação 328 5. Sem Cultivo 80

As características físico-químicas do solo também influenciam a profundidade de

emergência das sementes; assim, em solos muito compactados, a emergência ocorre em menores profundidades, quando comparada com solos pouco compactados. Outro fator que influencia a profundidade de emergência é o sistema de cultivo, como é o caso de Brachiaria plantaginea, que germina até a profundidade de 3,0 cm no plantio convencional e somente até 1,5 cm no sistema de plantio direto.

1.3 - Classificação das plantas daninhas Em certos casos, a seletividade de alguns herbicidas baseia-se em diferenças morfológicas e

fisiológicas existentes entre as espécies de plantas daninhas e cultivadas. Por estes e outros motivos é necessário conhecimento mais amplo das espécies de plantas daninhas, de suas formas de reprodução e ciclo de vida para se desenvolver um bom programa de manejo integrado.

As plantas que produzem sementes englobam as monocotiledôneas e dicotiledôneas, com aproximadamente 170.000 espécies. Este grupo abrange quase todas as plantas consideradas daninhas (cerca de 30.000 espécies). Destas, cerca de 1.800 são consideradas mais nocivas em razão de suas características e seu comportamento, causando a cada ano grandes perdas na agricultura. O Quadro 2 apresenta as 12 famílias mais importantes do mundo.

Quanto ao ciclo de vida, as plantas daninhas podem ser anuais, bianuais e perenes. As anuais completam seu ciclo de vida (semente-semente) em um ano ou menos. Estas podem ser anuais de inverno (que germinam no outono ou inverno, crescem na primavera e produzem frutos e morrem em meio ao verão) e anuais de verão (que germinam na primavera, crescem no verão e



madurecem e morrem no outono). Em certas regiões do Brasil, principalmente no sul, onde as estações do ano são bem definidas, há nítida observância desses fatos. As plantas bianuais vivem mais do que um, porém menos do que dois anos. Durante a primeira fase de crescimento, as plântulas se desenvolvem vegetativamente até o estágio de roseta; há necessidade de um período frio para florescimento e frutificação, e depois ocorre maturação e morte, como no caso de cenoura e alface silvestres.

Quadro 2 - Famílias de plantas daninhas e números de espécies mais importantes por família, segundo Holm (1978) Famílias No Espécies % Total de Espécies Daninhas Gramineae 44 37% Compositae 32 43% Cyperaceae 12 Poligoniaceae 8 Amaranthaceae 7 Cruciferae 7 Leguminosae 6 68% Convolvulaceae 5 Euphorbiaceae 5 Chenopodiaceae 4 Malvaceae 4 Solanaceae 4

As plantas perenes são aquelas que vivem mais de dois anos e são caracterizadas pela

renovação do crescimento ano após ano a partir do mesmo sistema radicular. Estas podem ser classificadas em: a) perenes herbáceas simples - exemplo: dente-de-leão (Taraxacum officinale) , que se reproduzem por sementes e podem também reproduzir-se vegetativamente se injuriadas ou cortadas; b) perenes herbáceas mais complexas, que se reproduzem por sementes e por mecanismos vegetativos; exemplos: Cynodon dactylon, Cyperus rotundus, Imperata brasilensis, etc.; e c) perenes lenhosas, que são plantas cujos caules têm crescimento secundário, com incremento anual; exemplo: Senna obtusifolia.

Para facilitar a correta identificação da espécie, deve-se primeiramente saber se a planta é mono ou dicotiledônea, se as pétalas estão ausentes ou presentes, livres ou unidas, a posição do ovário (inferior ou superior), o número de estames ou pétalas, a simetria das pétalas, o tipo de fruto, etc. Caso a planta esteja sem sementes, há uma lista enorme de características vegetativas que levam às famílias.

1.3.1 - Características práticas para reconhecimento das principais famílias de

plantas daninhas Graminae - talo cilíndrico, com nós e entrenós; entrenós com talo oco; bainha normalmente

aberta; lígula normalmente presente. Exemplos: Digitaria sanguinalis, Eleusine indica, Echinocloa crusgalli, Echinocloa cruspavonis e Bracharia plantaginea.



Compositae - Inflorescência em capítulo (flores muito pequenas e em dois tipos: tubulares e ligulares); estames livres e anteras unidas; cálice transformado em papus, fruto em aquênio; etc. Exemplos: Bidens pilosa, Acanthospermum australe, Ageratum conyzoides, Melampodium perfoliatum, Sonchus oleraceus e Xanthium cavanillesii.

Cyperaceae - talo triangular sem nós; bainha fechada sem lígula. Exemplos: Cyperus esculentus e Cyperus rotundus.

Polygonaceae - presença de serocina; nós dos talos inchados ou protuberantes; seiva ácida e penetrante. Exemplos: Rumex crispus - língua-de-vaca.Amaranthaceae - flores muito pequenas e de cor verde; brácteas espinhosas; inflorescências condensadas. Exemplos: Amaranthus hybridus e Amaranthus viridis.

Cruciferae - estames tetradínamos (quatro comprimidos para dentro e quatro curvados para fora); o fruto é uma síliqua, dividido em dois lóculos. Exemplos: Brassica rapa, Raphanus raphanistrum e Lepidium virginicum.

Leguminosae - é subdividida em subfamílias: Subfamília I - Mimosaceae - corola actinomorfa; estames quatro a infinito; folhas bipenadas

ou penadas. Exemplo: Mimosa e Acácia. Subfamíla II - Cesalpinaceae - corola irregular com estandarte interno; estames 3-12

inseridos no cálice; em geral as folhas são penadas. Exemplos: Senna obtusifolia. Subfamília III - Papilionaceae - corola com estandarte interno; estames 10, geralmente (9) +

1, inseridos na corola; folhas nunca bipenadas. Exemplos: Desmodium e Phaseolus. Convolvulaceae - trepadoras com folhas alternadas e sem estípulas; corola em forma de

tubo; flores vistosas, hermafroditas e actinomorfas; cinco estames de tamanho desigual; estames inseridos no fundo do tubo polínico; o fruto é uma capsula. Exemplos: Ipomoea sp., Convolvulus arvensis e Cuscuta sp.

Chenopodiaceae - folhas de disposição alternadas, sem estípulas; flores muito pequenas e de cor verde; talo estriado; planta com escamas. Exemplo: Chenopodium album.

Malvaceae - flores vistosas com cálice e corola pentâmeros, usualmente anuais, com seiva mucilaginosa e talos fibrosos, com muitos estames em androceu tubular; o fruto muitas vezes é uma cápsula ou um policoco. Exemplos: Sida spp.

Solanaceae - possuem cinco estames; anteras agrupadas ao redor do estilete; folhas e caules, muitas vezes, com odor forte e característico; folhas irregularmente recortadas; talos e folhas muitas vezes com espinho. Exemplos: Solanum, Physalis e Datura.



1.4 - Características de agressividade das plantas daninhas As características das plantas daninhas verdadeiras fazem com que estas sejam mais

agressivas em termos de desenvolvimento e ocupação rápida do solo; com isso, dominam as plantas cultivadas, caso o homem não interfira, usando os métodos de controle disponíveis. Essas características de agressividade são:

a) Elevada capacidade de produção de dissemínulos (sementes, bulbos, tubérculos, rizomas, estolões, etc.). Exemplos: Amaranthus retroflexus com 117.400 sementes por planta; Artemisia biennis: 107.500 sementes por planta; e Cyperus rotundus: apenas um tubérculo, em 60 dias, produz 126 tubérculos, e cada tubérculo possui cerca de dez gemas que, quando separadas, cortadas, no momento do cultivo do solo, podem gerar mais dez plantas; além de tudo isso, esta planta produz centenas de sementes viáveis.

b) Manutenção da viabilidade mesmo em condições desfavoráveis. Exemplo: Convolvulus arvensis, cujas sementes permanecem viáveis mesmo após 54 meses, submersas em água ou após passarem pelo aparelho digestivo do porco ou boi; e mantém alguma viabilidade após passarem pelo aparelho digestivo de ovinos e eqüinos e só perdem o poder germinativo passando pelo aparelho digestivo das aves.

c) Capacidade de germinar e emergir a grandes profundidades. Exemplos: Avena fatua (aveia-brava) germina até a 17 cm; Ipomoea sp. (corda-de-viola), a 12 cm; e Euphorbia heterophylla (amendoim-bravo), a 20 cm. Esta característica, muitas vezes, é a causa do insucesso dos herbicidas aplicados ao solo.

d) Grande desuniformidade no processo germinativo. Isso ocorre devido aos inúmeros e complexos processos de dormência, sendo uma das estratégias de sobrevivência das plantas daninhas.

e) Mecanismos alternativos de reprodução. Muitas plantas daninhas apresentam mais de um mecanismo de reprodução. Exemplos: Sorghum halepense (capim-massambará): reproduz por sementes e rizomas; Cynodon dactylon (grama-seda): por sementes e estolões; e Cyperus rotundus (tiririca), por sementes e tubérculos.

f) Facilidade de distribuição dos propágulos a grandes distâncias. Isto ocorre pela ação de água, vento, animais, homem, máquinas, etc. Há duas situações distintas: 1) Disseminação auxócora (externa): Acanthospermum australe (carrapicho-de-carneiro) - adere à lã das ovelhas, e este foi o motivo de sua introdução no Brasil pela importação de animais ou lã; Echinoclhoa crusgali (capim-arroz) foi introduzido junto com as sementes importadas; e Bidens pilosa (picão-preto) é transportado a longas distâncias nos pêlos de animais ou roupas dos operadores de máquinas, etc. 2) Disseminação zoócora (interna): as sementes ingeridas pelos animais passam pelo intestino e, através das fezes, são distribuídas em outras áreas. Exemplos: Phoradendron rubrum (erva-de-passarinho), Momordica charantia (melão-de-são-caetano) e Paspalum notatum (grama-batatais).



g) Rápido desenvolvimento e crescimento inicial. Muitas plantas daninhas crescem e se desenvolvem mais rápido que muitas culturas. Na cultura da cebola, por exemplo, as plantas daninhas germinam e crescem muito mais rápido, dominando facilmente a cultura, quando esta é conduzida por semeadura direta. Em soja, Brachiaria plantaginea tem grande facilidade para dominar a área quando o controle não é efetuado no momento oportuno.

h) Grande longevidade dos dissemínulos. Observações com 107 espécies de plantas daninhas, cujas sementes foram enterradas em cápsulas porosas, a 20-100 cm de profundidade, mostraram que 71 delas estavam viáveis um ano após, 68 após 10 anos, 57 após 20 anos, 44 após 30 anos e 36 após 38 anos, nessas condições (KLINGMAN et al., 1982). Observações usando 14C mostraram que a semente do lótus da índia pode ser viável por 1.040 anos, e a da ançarinha-branca, por 1.700 anos. Essa grande longevidade se deve a inúmeros e complexos processos de dormência.

2 - Competição entre plantas daninhas e culturas Para germinar, crescer e reproduzir-se, completando seu ciclo de vida, toda planta necessita

de água, luz, temperatura, gás carbônico e oxigênio em quantidades adequadas. À medida que a planta se desenvolve, esses fatores do ambiente tornam-se limitados, podendo ser agravados pela presença de outras plantas no mesmo espaço, que também lutam pelos mesmos fatores de crescimento, gerando, assim, uma relação de competição entre plantas vizinhas, seja da mesma espécie ou de espécies diferentes. Decandole (1820) foi quem primeiro conceituou competição, afirmando que todas as plantas de um determinado lugar estão em estado de guerra entre si. Daí em diante vários outros conceitos foram emitidos. Para Weaver e Clements (1938), a competição seria a luta que se inicia entre indivíduos quando uma planta está em um grupo de outras plantas, ou quando esta é rodeada pelos seus descendentes, ou seja, envolve os aspectos da migração e agregação, respectivamente. Já Odum (1969) afirma que competição significa uma luta por um fator, e, em nível ecológico, a competição torna-se importante quando dois ou mais organismos lutam por algo que não existe em quantidade suficiente para todos. Locatelly e Doll (1977) definem competição como a luta que se estabelece entre a cultura e as plantas daninhas por água, luz, nutrientes e dióxido de carbono disponíveis em um determinado local e tempo; esses autores salientam que, em razão de a competição envolver vários fatores diretos e indiretos, muitas vezes é preferível falar-se em interferência de uma comunidade de plantas, daninhas ou não, sobre outras.

Do exposto, depreende-se que, numa situação de competição, ambos os indivíduos são prejudicados. Contudo, nos ecossistemas agrícolas, as plantas daninhas sempre levam vantagem competitiva sobre as plantas cultivadas, pois nos programas de melhoramento genético tem-se procurado desenvolver cultivares que, com pequeno porte e pouco crescimento vegetativo, apresentem grande acúmulo de material em sementes, frutos, tubérculos ou outras partes de



interesse econômico; quase sempre esse acréscimo na produtividade econômica da espécie cultivada é acompanhado por decréscimo no potencial competitivo (PITELLI, 1985). Outro aspecto importante é a grande agressividade, ou seja, a grande capacidade de sobrevivência das plantas daninhas. Estas se estabelecem rapidamente, diminuindo ou impedindo que as plantas cultivadas tenham acesso aos fatores de crescimento, comprometendo, assim, a produtividade das culturas e a qualidade dos produtos colhidos.

2.1 - Fatores do ambiente passíveis de competição A competição entre plantas é diferente daquela que ocorre entre animais. Devido à falta de

mobilidade dos vegetais, a competição entre plantas é de natureza aparentemente passiva, não sendo visível no início do desenvolvimento das plantas. Sabe-se, entretanto, que as plantas cultivadas, devido ao refinamento genético a que foram e ainda são submetidas, não apresentam, em sua maioria, capacidade de competir vantajosamente com as plantas daninhas verdadeiras, caso não haja interferência humana, fazendo o controle das plantas invasoras.

Em ecossistemas agrícolas, a cultura e as plantas daninhas desenvolvem-se juntas na mesma área. Como ambas possuem suas demandas por água, luz, nutrientes e CO2 e, na maioria das vezes, estes fatores de crescimento (ou pelo menos um deles) estão disponíveis em quantidade insuficiente, até mesmo para o próprio desenvolvimento da cultura, estabelece-se a competição, a qual ocorre porque, nessas circunstâncias, qualquer planta daninha que se estabeleça na cultura vai usar parte dos fatores de produção, já limitados no meio, reduzindo não somente a produtividade da cultura, mas também a qualidade do produto colhido. Radosevich et al. (1996) dividem os fatores do ambiente que determinam o crescimento das plantas e influenciam a competição em “recursos” e “condições”.

Recursos são os fatores consumíveis, como água, gás carbônico, nutrientes e luz. A resposta das plantas aos recursos segue uma curva-padrão: é pequena se o recurso é limitado e é máxima quando o ponto de saturação é atingido, podendo declinar se houver excesso do recurso (ex: toxidez devido a excesso de Zn no solo). Para Santos et al. (2003), a superioridade das plantas daninhas na competição por esses recursos, algumas vezes observada no em realação às culturas, pode ser devido à ocorrência de alta densidade dessas invasoras na área.

Condições são fatores não diretamente consumíveis, como pH do solo, densidade do solo, etc., cuja dependência é muito grande, em razão da influência extrema que estes exercem sobre a utilização dos recursos pelas plantas. A condição pode limitar a resposta da planta tanto pela carência quanto pela abundância, até que um nível ideal seja alcançado. Todavia, a competição somente se estabelece quando a intensidade de recrutamento de recursos do meio pelos competidores suplanta a capacidade do meio em fornecer aqueles recursos, ou quando um dos competidores impede o acesso por parte do outro competidor, como acontece, por exemplo, em condições de sombreamento (PITELLI, 1985).



A maioria dos estudos sobre competição entre plantas daninhas e culturas tem focalizado somente a ocorrência e o impacto da competição na produção da cultura, sem examinar as características das plantas e os mecanismos que estão associados à competitividade (Radosevich et al., 1996). Contudo, trabalhos mais recentes têm apresentado algumas justificativas para a baixa produtividade observada para as culturas quando em competição com espécies de plantas daninhas: Bidens pilosa e Leonurus sibiricus, desenvolvendo-se juntamente com plantas de café em fase inicial, podem reduzir o conteúdo relativo de N-P-K nos tecidos dessa cultura para 28-39-28% e 14-29-21% do total, respectivamente (RONCHI et al., 2003). Para Procópio et al. (2005), a elevada capacidade competitiva da espécie Desmodium tortuosum nas culturas da soja e do feijão pode ter como contribuição o maior acúmulo de nutrientes por essa planta daninha, principalmente o fósforo.

Shainsk e Radosevich (1992), citados por Radosevich (1996) sugeriram que o mecanismo de competição por recursos deve ser demonstrado por depleção dos recursos associados à presença e abundância de plantas vizinhas; mudanças morfológicas e fisiológicas nas respostas de crescimento que estejam associadas com variações nos recursos; e correlações entre a presença de vizinhos, a depleção nos recursos e as respostas de crescimento. Portanto, os mecanismos de competição consistem tanto do efeito que as plantas exercem sobre os recursos quanto da resposta das plantas às variações dos recursos (GOLDBERG, 1990, citado por RADOSEVICH et al., 1996). Embora a maioria das definições atuais sobre competição englobe o critério de Goldberg, várias outras teorias têm sido desenvolvidas para explicar a importância relativa dos componentes da competição e das características das plantas que lhes conferem competitividade superior. Radosevich et al. (1996) afirmam que duas dessas teorias (a de Grime e a de Tilman) têm recebido maior atenção do meio científico; e é desses autores a descrição que se segue.

De acordo com Grime, a competição é a tendência de plantas vizinhas utilizarem os mesmos recursos, e o sucesso na competição é fortemente determinado pela capacidade da planta em capturar recursos. Assim, um bom competidor apresenta alta taxa de crescimento relativo, podendo utilizar os recursos disponíveis rapidamente.

Para Tilman, sucesso competitivo é a habilidade para extrair recursos escassos e para tolerar essa escassez de recursos. Portanto, nessa teoria, um bom competidor poderia ser a espécie com menor requerimento de recursos.

Apesar de os debates continuarem a respeito da validade e relevância dessas duas teorias, ambas ajudam a explicar como espécies de plantas competem por recursos limitados e como as características das plantas influenciam sua habilidade competitiva. Com base nessas teorias, pode-se concluir que determinadas plantas são boas competidoras por utilizarem um recurso rapidamente ou por serem capazes de continuar a crescer, mesmo com baixos níveis do recurso (RADOSEVICH et al.,1996).

A base fisiológica que explica as vantagens que levam as plantas daninhas a ganhar a competição é muito complexa, não estando, ainda, totalmente esclarecida. Na realidade, a competição entre a planta daninha e a cultivada afeta ambas as partes, porém a espécie daninha quase sempre supera a cultivada. Os fatores que determinam a maior competitividade das plantas



daninhas sobre as culturas são o seu porte e sua arquitetura; a maior velocidade de germinação e estabelecimento da plântula; a maior velocidade do crescimento e a maior extensão do sistema radicular; a menor susceptibilidade das espécies daninhas às intempéries climáticas, como veranico e geadas; o maior índice de área foliar; e a maior capacidade de produção e liberação de substâncias químicas com propriedades alelopáticas.

A competição entre plantas daninhas e culturas é um fator crítico para o desenvolvimento da cultura quando a espécie daninha se estabelece junto ou primeiro que a cultura (RADOSEVICH, 1996). Todavia, se a cultura se estabelecer primeiro, em função da espécie cultivada, do seu vigor, da velocidade de crescimento inicial e da densidade de plantio, ela poderá cobrir rapidamente o solo, podendo excluir ou inibir significativamente o crescimento das plantas invasoras. No entanto, se a população de plantas da cultura por área for baixa ou o estande desuniforme, as plantas daninhas poderão vencer a competição pelos substratos ecológicos.

A competição pode ser intra-específica, ocorrendo entre indivíduos de uma mesma espécie, seja ela daninha ou não, e, também, interespecífica, envolvendo indivíduos de espécies diferentes. Entretando, ocorre também a competição intraplanta ou endocompetição, em que cada órgão ou parte da planta luta pelo fotoassimilado produzido nas fontes.

Com base nos pontos descritos, várias generalizações podem ser inferidas sobre os aspectos competitivos entre as culturas e as plantas daninhas:

a) A competição é mais séria quando a cultura está na fase jovem, isto é, nas primeiras seis a oito semanas após sua emergência.

b) As espécies daninhas de morfologia e desenvolvimento semelhantes ao da cultura, comumente, são mais competitivas se comparadas com aquelas que apresentam desenvolvimento diferente.

c) As espécies daninhas competem por água, luz, nutrientes e espaço, podendo, ainda, liberar toxinas no solo, que podem inibir a germinação e, ou, desenvolvimento da cultura.

d) Uma infestação moderada de plantas daninhas em lavouras pode ser tão danosa quanto uma infestação pesada, dependendo da época de seu estabelecimento, entre outros fatores.

As plantas daninhas apresentam certas características que lhes conferem grande capacidade competitiva, como: germinação fácil em condições ecológicas variáveis; desenvolvimento e crescimento rápido de uma grande superfície fotossintética mesmo, ainda, na fase plantular; grande número de estômatos por área foliar; e sistema radicular muito desenvolvido, apresentando muitas raízes fasciculadas nas camadas superficiais do solo e raízes principais com penetração profunda.

Cardenas (1972) salienta que a competição deve-se a condições específicas quanto ao ambiente e ao solo, que são capazes de prover quantidades limitadas dos fatores essenciais ao desenvolvimento das plantas. Com base nesse conceito, as características que fazem com que uma espécie de planta seja altamente competitiva são as seguintes:

• Ciclo de vida semelhante ao da cultura. • Desenvolvimento inicial rápido das raízes e, ou, parte aérea. • Plasticidade fenotípica e populacional.



• Germinação desuniforme no tempo e no espaço (presença de dormência). • Produção e liberação no solo de substâncias alelopáticas. • Produção de um elevado número de propágulos por planta. • Adaptação às mais variadas condições ambientais.

Para que se faça o manejo adequado de plantas daninhas em uma cultura, o profissional necessita ter o conhecimento profundo da cultura e da vegetação daninha infestante da área a ser cultivada. O princípio básico da competição baseia-se no fato de que as primeiras plantas que surgem no solo, pequenas ou grandes, tendem a excluir as demais, pois se estabelecem primeiro. Desse modo, no manejo da cultura, as condições para que a cultura se estabeleça devem ser fornecidas antes do surgimento da vegetação daninha. Disso resulta a importância do preparo do solo, da profundidade de plantio, da percentagem de germinação e vigor das sementes, do cultivar adequado para a região, da época correta de plantio, etc., que são métodos culturais de controle de plantas daninhas. Conhecendo tais fatores, torna-se fácil o manejo da cultura de modo que esta leve vantagem sobre o complexo daninho, minimizando assim a competição ou até mesmo eliminando-a com a ajuda de outros métodos de controle, como o método químico, mecânico ou biológico, realizando, dessa forma, o chamado manejo integrado de plantas daninhas.

2.1.1 - Competição por água

As plantas daninhas são verdadeiras bombas extratoras de água do solo; por isso, é normal

em alguns agroecossistemas, especialmente nos trópicos, em dias quentes, as plantas da cultura ficarem completamente murchas e as plantas daninhas túrgidas, sem qualquer sinal de déficit hídrico. Normalmente, a competição por água leva a planta a competir ao mesmo tempo por luz e nutrientes, especialmente nitrogênio e carbono. Vários fatores influenciam a capacidade competitiva das espécies por água. Dentre esses fatores destacam-se a taxa de exploração de volume do solo pelo sistema radicular; as características fisiológicas das plantas, como capacidade de remoção de água do solo, regulação estomática e capacidade das raízes de se ajustarem osmoticamente; magnitude da condutividade hidráulica das raízes; etc. (RADOSEVICH et al., 1996).

Em trabalho realizado por Procópio et al. (2004b), ficou constatado que a planta daninha Bidens pilosa é capaz de extrair água do solo em tensões três vezes maiores do que as alcançadas pela soja e pelo feijão (Fig. 2). A razão da elevada capacidade de sobrevivência de B. pilosa com pouca água no solo pode estar relacionada com o fato de que, na fase inicial de seu desenvolvimento, esta espécie drena grande parte de fotoassimilados para a produção de raízes (baixa relação parte aérea/raiz) as quais promovem, em fases posteriores de desenvolvimento, maior exploração do solo em busca de água (PROCÓPIO et al., 2002).

Certas espécies de plantas são capazes de usar menos água por unidade de matéria seca produzida que outras, ou seja, apresentam alta eficiência no uso da água (EUA = g de matéria seca produzida/g de H2O utilizada). É de se esperar, portanto, que essas plantas com baixo requerimento de água sejam mais produtivas durante o período de limitada disponibilidade de água que as plantas com alto requerimento em água e, portanto, mais competitivas (RADOSEVICH et al.,1996).



Todavia, algumas espécies de plantas daninhas podem apresentar diferentes valores de EUA ao longo do ciclo, podendo competir melhor por este recurso em diferentes estádios fenológicos da cultura. Alguns exemplos são apresentados no Quadro 3.

Outra maneira de se estimar o consumo de água pelas plantas é através da eficiência transpiratória, que correlaciona a água transpirada com a biomassa seca produzida, chamada de coeficiente transpiratório (CT = volume água transpirado em mL/produção de biomassa seca, em gramas). O coeficiente transpiratório das diferentes espécies de plantas varia de 25 a 700. O abacaxi, por ser uma planta xerófila e apresentar uma rota fotossintética específica (CAM), tem um coeficiente transpiratório extremamente baixo. A maioria das culturas (feijão, soja, algodão, trigo, etc.) apresenta coeficiente transpiratório entre 500 e 700 (Quadro 4), pois são espécies que realizam o metabolismo C3 (plantas ineficientes). Por outro lado, algumas culturas de gramíneas, como milho, sorgo e cana-de-açúcar e grande número de espécies daninhas em nossas condições (Cyperus rotundus, Cenchrus echinatus, Cynodon dactylon, Panicum maximun, Brachiaria plantaginea, Digitaria horizontalis, Amaranthus retroflexus, etc.), por realizarem o metabolismo C4, apresentam um coeficiente transpiratório entre 150 e 350 (Quadro 4).

Figura 2 - Potencial hídrico no solo, cultivado com diferentes espécies vegetais, no ponto de murcha permanente

Quadro 3 – Valor máximo do uso eficiente da água (UEA) por diferentes espécies vegetais

Valores antes do florescimento Valores após o florescimento Espécie vegetal -------UEA – biomassa seca em g kg-1 de água fornecida-------

Phaseolus vulgaris 0,073 0,316 Glycine max 0,168 2,088 Euphorbia heterophylla 0,015 0,250 Bidens pilosa 0,017 1,367 Desmodium tortuosum 0,112 0,963

Fonte: Procópio et al. (2002).



Essa diferença na eficiência do uso da água é um fator importante na agressividade da espécie, porém o uso eficiente da água não é o único mecanismo utilizado para sobreviver à competição por água. Pearcy et al. (1981, citados por Radosevich et al., 1996), observaram que a diferença na eficiência de uso da água entre Chenopodium album (C3) e Amaranthus retroflexus (C4) influenciou pouco a relação entre elas. Provavelmente a espécie C3 contornou a deficiência hídrica pelo controle estomatal, já que sua EUA é baixa. Já A. retroflexus, mesmo crescendo com outras espécies em condição imposta de estresse hídrico, não foi eliminado, com certeza devido à sua alta EUA. Observam-se, nesse exemplo, dois mecanismos diferentes para sobreviver à competição por água: habilidade para utilizar um recurso rapidamente (espécie C4) e habilidade para continuar a desenvolver-se mesmo com baixos níveis do recurso (planta C3). Quadro 4 - Volume de água transpirada (em mL) para acúmulo de 1 g de biomasa seca, para diferentes espécies de plantas

Espécie vegetal Coeficiente transpiratório Fonte Amarantus hybridus* 152 Glycine max 700 Gossypium hirsutum 568 Phaseolus vulgaris 700 Panicum maximum* 267 Oryza sativa 682 Zea mays* 174 Sorghum vulgare* 153

Blanco, 1977

Brachiaria brizantha* 265 Silva et al., 2004 Eucalipto 282 Silva et al., 2004

* Espécies que realizam o mecanismo C4.

2.1.2 - Competição por luz

Para alguns autores, como Locatelly e Doll (1977), a competição pela luz não é tão

importante como a competição por água e por nutrientes, chegando inclusive a citar exceções, como a de Sesbania exaltata, que compete vantajosamente por este fator de crescimento com a cultura do arroz. Esses autores salientam que, uma vez que a cultura tenha formado sombreamento completo, a competição das plantas daninhas pela luz deixa de existir. Para outros autores, o melhoramento genético imposto às culturas possibilitou a seleção de plantas com elevada capacidade de utilização da luz, as quais, quando avaliadas isoladamente das plantas daninhas, apresentam maiores valores para o uso eficiente da radiação (UER). Santos et al. (2003) avaliaram o UER das culturas da soja e do feijão e das espécies de plantas daninhas Euphorbia heterophylla, Bidens pilosa e Desmodium tortuosum, verificando que as culturas foram capazes de produzir maior quantidade de biomassa por unidade de radiação captada. Os autores afirmam que, apesar de as plantas daninhas avaliadas apresentarem menor eficiência na utilização da radiação fotossinteticamente ativa, a maior capacidade competitiva delas, observada em campo, pode ser devida à maior população e melhor utilização de outros recursos, como água e nutrientes.



Sabe-se que a competição pela luz é complexa sendo sua magnitude influenciada pela espécie, ou seja, se ela é umbrófila ou heliófila e, também, se a rota fotossintética que ela apresenta é C3, C4 ou se realiza o mecanismo ácido das crassuláceas (CAM). As diferenças entre as rotas fotossintéticas C3 (plantas ineficientes), C4 (plantas eficientes) e CAM estão nas reações bioquímicas que ocorrem na fase escura da fotossíntese.

As plantas de rotas fotossintéticas do tipo C3 apresentam apenas o ciclo de Calvin e Benson, responsável pela fixação do CO2, de modo que o primeiro produto estável da fotossíntese é um composto de três carbonos (ácido 3-fosfoglicérico). A enzima responsável pela carboxilação primária do CO2 proveniente do ar é a ribulose 1-5 bifosfato carboxilase-oxigenase (Rubisco), a qual apresenta atividades de carboxilase e oxigenase. Esta enzima apresenta baixa afinidade pelo CO2 e, por ser ambígua quanto ao substrato, catalisa a produção do ác. 3 fosfoglicérico e, também, do glicolato, substrato inicial da respiração. Em conseqüência da ação desta enzima, as plantas C3 fotorrespiram intensamente, apresentam baixa afinidade pelo CO2 e possuem elevado ponto de compensação para CO2, baixo ponto de saturação luminosa, baixa eficiência no uso da água e menor taxa de produção de biomassa, quando comparadas com plantas de metabolismo do tipo C4 (Quadro 5).

As plantas C4 possuem duas enzimas responsáveis pela fixação do CO2 . Estas plantas, além do ciclo de Calvin e Benson, que ocorre em todas as plantas superiores, possuem ainda o ciclo de Hatch e Slack. Essas plantas não apresentam fotorrespiração detectável, logo, não desassimilam o CO2 fixado. A enzima primária de carboxilação é a PEP-carboxilase, localizada nas células do mesófilo foliar, a qual carboxiliza o CO2 absorvido do ar via estômatos, no ácido fosfoenolpirúvico, formando o ácido oxaloacético (AOA). Este AOA é convertido em malato ou aspartato, dependendo da espécie vegetal, e, em seguida, por difusão, é transportado para as células da bainha vascular das folhas, onde estes produtos são descarboxilados, liberando no meio o CO2 e o ácido pirúvico. Este CO2 liberado é novamente fixado, agora pela enzima ribulose 1,5 difosfato carboxilase, ocorrendo o ciclo de Calvin e Benson; o ácido pirúvico, por difusão, retorna às células do mesófilo, onde é fosforilado, consumindo 2 ATPs, regenerando a enzima PEP-carboxilase e recomeçando o ciclo.

É muito comum imaginar que as espécies de metabolismo C4 são sempre mais eficientes que as plantas C3; entretanto, isso só é verdade em determinadas condições. As plantas C4, por apresentarem dois sistemas carboxilativos, requerem maior energia para produção dos fotoassimilados, pois precisam recuperar duas enzimas para realização da fotossíntese. É sabido que a relação molécula de CO2 fixado/ATP/NADPH é de 1:3:2 para as plantas C3, sendo esta relação para as plantas C4 de 1:5:2. Este fato evidencia que as plantas C4 necessitam de mais energia para produção dos fotoassimilados. Como toda esta energia é proveniente da luz, se se reduzir o acesso à luz, estas plantas passarão a perder a competição com as plantas C3. Todavia, a enzima responsável pela carboxilação primária nas plantas C4 (PEP-carboxilase) apresenta algumas características, como: alta afinidade pelo CO2; atua especificamente como carboxilase; atividade ótima em temperaturas mais elevadas; e não satura em alta intensidade luminosa. Em função destas e outras



características (Quadro 5), quando plantas estão se desenvolvendo em condições de temperaturas elevadas, alta luminosidade e até mesmo déficit hídrico temporário, as espécies C4 dominam completamente as C3, chegando a acumular o dobro de biomassa por área foliar no mesmo espaço de tempo. Isso acontece porque, nessas condições, a enzima carboxilativa das plantas C3 encontra-se saturada quanto à luz, e, em temperatura acima da ótima para a ribulose 1,5-bifosfato carboxilase-oxigenase (25oC), esta passa a atuar mais como oxidativa, liberando CO2. Além disso, é comum, nestas condições, os estômatos estarem parcialmente fechados (horas mais quentes do dia). Este fato faz com que a concentração do CO2 no mesófilo foliar caia a níveis abaixo do mínimo necessário para atuação desta enzima, levando a planta a atingir o ponto de compensação rapidamente.

No caso das plantas C4, mesmo que a concentração de CO2 no mesófilo foliar atinja níveis muito baixos, ainda assim essas plantas continuam acumulando biomassa, porque a enzima responsável pela carboxilação primária nestas plantas (PEP-carboxilase) apresenta alta afinidade pelo CO2 (baixo Km) (Quadro 5). Isso é possível porque este grupo de plantas não apresenta fotorrespiração detectável.

Como a maioria das culturas agronômicas das regiões tropicais e subtropicais (algodão, arroz, cana-de-açúcar, feijão, milho, mandioca, soja, etc.) são cultivadas nos meses do ano que coincidem com períodos de elevada intensidade luminosa e temperatura, torna-se evidente que plantas daninhas C4 serão aquelas que exercerão maior competição com as culturas. Considerando todas as áreas do globo terrestre, estima-se que, entre as dez espécies de plantas daninhas mais nocivas do mundo, oito são plantas C4 anuais ou perenes: Cyperus rotundus, Cynodon dactylon, Sorghum halepense, Imperata cilindrica, Panicum maximum, Echinochloa colonum, Echinochloa crusgalli e Eleusine indica.

Quadro 5 - Características diferenciais entre plantas com rotas fotossintéticas C3 e C4

Característica Fotossíntese C3 Fotossíntese C4

01. Fotorrespiração Presente: 25 a 30 % do valor da fotossíntese

Presente: não mensurável pelo método de troca de gases com o ambiente

02. Primeiro produto estável Ácido 3-fosfoglicérico Ácido oxaloacético 03. Ponto de compensação Alto: 50-150 ppm de CO2 Baixo: 0,0 a 10 ppm de CO2

04. Anatomia foliar Ausência bainha vascular; quando presente, sem cloroplastos

Presença de bainha vascular com cloroplastos; existem exceções.

05. Enzima primária carboxilativa

RuDP-carboxilase (Km ≅ 20μM de CO2)

PEP-carboxilase (Km ≅ 5μM de CO2)

06. Efeito do oxigênio (21%) sobre a fotossíntese. Inibição Sem efeito

07. Relação CO2 : ATP:NADPH 1 : 3 : 2 1 : 5 : 2 08. Fotossíntese x intensidade luminosa

Satura com 1/3 da luminosidade máxima

Não satura com aumento da luminosidade.

09. Temperatura ótima para a fotossíntese Próxima de 25 oC Próxima de 35 oC

10. Taxa de fotossíntese líquida com saturação de luz 15 a 35 mg CO2 dm-2 h-1 40 a 80 mg CO2 dm-2 h-1



Característica Fotossíntese C3 Fotossíntese C4

11. Coeficiente transpiratório 450 a 1.000 g H2O / g biomassa seca 150 a 350 g H2O / g biomassa seca

11. Conteúdo de N na folha para atingir fotossíntese máxima 6,5 a 7,5 % da biomassa seca 3,0 a 4,5 % da biomassa seca

Fonte: Ferri (1985).

2.1.3 - Competição por CO2

Com relação ao CO2, o aspecto competitivo não é comumente discutido e geralmente é

considerado não-significante. Todavia, considerando as diferentes rotas fotossintéticas apresentadas por espécies de plantas daninhas e culturas, a concentração de CO2 no mesófilo foliar necessária para que uma determinada espécie passe a acumular matéria seca é diferente. Como a eficiência na captura de CO2 proveniente do ar é diferente entre plantas C3 e C4 (Quadro 5) e se sua concentração pode variar, por exemplo, dentro de uma população mista de plantas, ele pode ser limitante, principalmente, para as espécies de plantas C3.

Outro ponto a ser considerado é a “Interação Radicular Passiva”. Sob condições normais, a atmosfera edáfica contém menos oxigênio e mais CO2 do que o ar acima do solo. Isso acontece devido ao consumo do oxigênio pelos microrganismos do solo e em razão de sua renovação lenta, em conseqüência da “tortuosidade” da matriz do solo, que oferece resistência à difusão e ao fluxo de massa, que são os dois processos principais de renovação da atmosfera do solo. Determinadas espécies de plantas são mais sensíveis ao excesso de CO2 e, ou, deficiência de oxigênio e, assim, podem levar desvantagem na competição com espécies mais tolerantes em tais situações; por exemplo, Molinia caerulea é mais tolerante a alta taxa de CO2 do que Erica tetralix, em condições de solo encharcado.

2.1.4 - Competição por nutrientes

As plantas daninhas possuem grande capacidade de extrair do ambiente os elementos

essenciais ao seu crescimento e desenvolvimento e, em conseqüência disso, exercem forte competição com as culturas pelos nutrientes essenciais, os quais quase sempre estão em quantidades inferiores às necessidades das culturas em nossos solos.

Devido à grande variação em termos de recrutamento dos recursos minerais do solo apresentada pelas diferentes espécies de plantas daninhas, a competição por nutrientes depende, em alto grau, da quantidade e das espécies presentes. Por exemplo, Richardia brasiliensis acumula 10 vezes menos N, 20 vezes menos P e cinco vezes menos K compara à soja (PEDRINHO JÚNIOR et al., 2004). No entanto, a alta infestação dessa planta daninha em lavouras de soja implica maior remoção desse nutriente para a massa total da espécie infestante.

Quando se trata de analisar a capacidade de uma espécie de planta daninha em competir por nutrientes, deve-se considerar, com muito maior ênfase, a quantidade extraída do que os teores que ela apresenta na matéria seca. Procópio et al. (2005) observaram que Desmodium toruosum é capaz



de acumular até 2,4 vezes mais P por g de massa seca comparada à soja em mesma condição de recursos. Além disso, os autores observaram que Bidens pilosa, em competição com o feijoeiro, é capaz de formar três vezes mais matéria seca por unidade de P absorvida do solo, evidenciando elevada eficiência na utilização desse nutriente.

Além da capacidade em extrair nutrientes do solo, outras espécies são competidoras também na utilização desse recurso. Bidens pilosa e Euphorbia heterophylla apresentam maior eficiência na utilização do N absorvido no solo, comparadas à soja e ao feijão (PROCÓPIO et al., 2004a). Pode-se afirmar que, em campo, o manejo inadequado de nutrientes, com adição de subdoses, poderá favorecer espécies vegetais que utilizam mais eficientemente esse recurso.

Em lavoura de arroz de sequeiro, desenvolvida na presença da comunidade infestante, Pitelli (1985), estudando a distribuição dos nutrientes extraídos pelas plantas daninhas e pela cultura, por ocasião do florescimento da cultura, observou que a matéria seca acumulada foi equivalente para a cultura e as plantas daninhas. Cerca de 80% do cálcio foi imobilizado pelas plantas daninhas, e do contrário ocorreu com o manganês (85% imobilizado pela cultura). Isso demonstra que, além do acúmulo de matéria seca, a competição depende do nutriente. Os acúmulos de cálcio e manganês no arroz foram reduzidos em 40 e 28%, respectivamente, pela interferência imposta pela comunidade infestante.

Ronchi et al. (2003), avaliando os períodos de convivência e acúmulo de nutrientes de diferentes plantas daninhas e o cafeeiro, verificaram que as espécies infestantes, mesmo em baixas densidades, acarretaram decréscimos consideráveis no conteúdo relativo de nutrientes de plantas de café, sendo C. diffusa a planta daninha que causou a maior diminuição no conteúdo relativo de nutrientes no cafeeiro (Quadro 6). Para os autores, o grau de interferência varia consideravelmente com a espécie e com a densidade das plantas daninhas.

Quadro 6 - Conteúdo relativo* de nutrientes na parte aérea de plantas de café cultivadas em vasos (12 L de substrato), competindo com uma espécie/planta por vaso

Conteúdo relativo* de nutrientes Espécie Vegetal PTC** N P K Ca Mg S Cu Zn B Mn Fe Na

Bidens pilosa 77 59 72 67 67 74 97 106 66 76 59 54 69 Commelina diffusa 180 30 42 37 45 48 69 69 37 54 19 41 35 Leunurus sibiricus 82 35 33 38 36 40 41 66 37 41 30 57 39 Nicandra physaloides 68 37 62 68 72 76 86 114 69 101 50 107 68 Richardia brasiliensis 148 49 61 57 53 50 67 43 51 63 57 61 59 Sida rhombifolia 133 97 83 105 90 88 98 93 77 138 102 80 106

*Relativo ao conteúdo verificado na testemunha (cafeeiro sem competição).

** Período total de convivência da planta daninha com a muda de café no vaso



3 - Alelopatia

As plantas superiores desenvolveram notável capacidade de sintetizar, acumular e secretar uma grande variedade de metabólitos secundários, denominados aleloquímicos, que não parecem relacionados diretamente com nenhuma função do metabolismo primário, mas provavelmente estão associados com mecanismos ou estratégias químicas de adaptação às condições ambientais. Os aleloquímicos, quando lançados no ambiente, promovem uma interação bioquímica entre plantas, incluindo microrganismos. Os efeitos podem ser deletérios ou benéficos sobre outra planta, sobre a própria planta ou microrganismos ou vice-versa. Assim, os compostos secundários que, lançados ao ambiente, afetam o crescimento, o estado sanitário, o comportamento ou a biologia da população de organismos de outra espécie são de interesse da alelopatia. Existe ainda a auto-alelopatia, ou seja, metabólitos secundários podem inibir a própria planta que os produziu, após serem transferidos para o ambiente (RICE, 1984).

A primeira demonstração científica de auto-alelopatia foi feita em feijão-miúdo (Vigna unguiculata), quando cultivado sucessivamente na mesma área. Em fruteiras (pessegueiros, macieiras e citros) também ocorre a auto-inibição do desenvolvimento em plantios na mesma área, após muitos anos de cultivo da mesma espécie no solo.

As plantas são hábeis em produzir aleloquímicos em todos os seus órgãos, (folhas, caules, raízes, flores, frutos e sementes). A quantidade dos compostos produzidos e a composição destes dependem da espécie e das condições ambientais. Essas substâncias alelopáticas são liberadas dos tecidos da planta para o ambiente de diferentes formas, através de volatilização, exsudação radicular, lixiviação e decomposição dos resíduos da planta.

A maioria dos aleloquímicos voláteis são compostos terpenóides, principalmente monoterpenos e sesquiterpenos (RICE, 1984).

Uma vez volatilizados, os aleloquímicos podem ser absorvidos diretamente pela cutícula das plantas vizinhas, por meio dos próprios vapores, ou condensados no orvalho, ou ainda alcançar o solo, onde são absorvidos pelas raízes (ALMEIDA, 1988).

As plantas podem exsudar naturalmente uma série de compostos orgânicos, em raízes intactas, geralmente da ordem de 0,1 a 0,4% do carbono fotossintetizado (ROVIRA, 1969).

Milhares de compostos secundários sintetizados por espécies vegetais estão isolados e estimasse que outros milhares existam na natureza. Provavelmente, a maioria dos metabólitos secundários liberados pelas plantas está envolvida em interações com outros organismos, como outras plantas, insetos, fungos e herbívoros, ou seja, apresentam potencial para exercer alelopatia em agroecossistemas, existindo forte relação de dependência entre a produção destes metabólitos e



as condições de ambiente (EINHELLIG, 1996), o que dificulta a interpretação de resultados a campo.

Uma variedade de compostos químicos pode ser carreada da parte aérea das plantas por meio de chuva, neblina e orvalho, entre estes os ácidos, açúcares, aminoácidos e as substâncias pécticas. Os aleloquímicos podem ser liberados das células vivas ou mortas também pela ação da água. Os alcalóides, alguns terpenos e muitos compostos fenólicos podem ser lixiviados. A inibição sobre o desenvolvimento de plantas de pimentão por extratos de eucalipto é um exemplo. O eucalipto produz substâncias cuja presença é variável com as espécies, e sua persistência no solo varia com as variações do ambiente.

As perdas da permeabilidade seletiva da membrana citoplasmática ocorrem pouco tempo após a morte da planta. Assim, os aleloquímicos podem ser liberados através dos resíduos. Com a liberação direta dos compostos pelos tecidos, microrganismos podem metabolizar polímeros presentes e produzir substâncias tóxicas. O fungo Penicillium urticae produz fitotoxina patulina durante a decomposição dos resíduos do trigo, em sistema de plantio direto, que promove toxicidade na cultura que o sucede (Almeida, 1988).

O mecanismo de ação dos aleloquímicos não está ainda bem esclarecido. Os principais processos vitais afetados, segundo Almeida (1988), são: assimilação de nutrientes, crescimento, fotossíntese, respiração, síntese de proteínas, permeabilidade da membrana celular, atividade enzimática, etc.

3.1 - Alelopatia das plantas daninhas sobre as culturas e plantas daninhas A interferência que as plantas daninhas causam sobre as culturas é decorrente da competição

pelos fatores comuns (água, nutrientes, luz, espaço físico, CO2, etc.) e dos efeitos das substâncias alelopáticas que estas produzem. O capim-marmelada (Brachiaria plantaginea) afeta o desenvolvimento da soja tanto no crescimento quanto na capacidade de nodulação (ALMEIDA, 1988). O desenvolvimento do tomateiro foi afetado por extratos de várias plantas daninhas, como tiririca, capim-massambará, grama-seda, etc.

O efeito alelopático das culturas sobre plantas daninhas é menos comum, e essa deficiência de defesa das plantas cultivadas é atribuída à seleção a que estas têm sido submetidas ao longo do tempo, para outras características que não as de agressividade para com outras plantas. Por exemplo, ao melhorar o paladar e diminuir a toxicidade, foram eliminados genótipos possuidores de substâncias alelopáticas, como taninos, alcalóides, etc.

Restos culturais de algumas culturas, como nabo forrageiro, colza, aveia e centeio, apresentam razoável efeito alelopático, reduzindo a intensidade de infestação de algumas plantas daninhas, como Brachiaria plantaginea, Cenchrus echinatus e Euphorbia heterophylla, na cultura seguinte.



3.2 - Alelopatia entre culturas A possibilidade de se desenvolverem efeitos alelopáticos benéficos ou maléficos entre

culturas tem interesse agronômico, especialmente no que diz respeito às técnicas de rotação e consorciação. A colza, por exemplo, provoca redução do estande da cultura da soja plantada imediatamente após a sua colheita, o que tem contribuído para que os agricultores do sul deixem de cultivar colza. Segundo Barbosa (1996), exsudato radicular proveniente de plantas de sorgo reduziu a área foliar de plantas de alface em 68,4%, quando cultivadas em casa de vegetação, usando solução nutritiva circulante entre os vasos de sorgo e alface.

Quanto a possíveis efeitos alelopáticos do material incorporado ao solo, sabe-se que o processo de decomposição do material vegetal é variável com a qualidade dos tecidos, os tipos de solo e as condições climáticas, podendo os resíduos de plantas de mesma espécie dar origem a compostos diferentes, com efeitos biológicos e toxicidade diversos. Por isso, os efeitos alelopáticos provocados pela incorporação de resíduos vegetais no solo são muitos variáveis.

Normalmente, o material fresco, como as adubações verdes, provoca efeitos alelopáticos pouco acentuados e por períodos curtos, inferiores a 25 dias. Em condições de baixas temperaturas, os resíduos secos podem causar fitotoxicidade mais severa. Os efeitos alelopáticos são transitórios; por isso, a incorporação dos resíduos deve ser feita com certa antecedência da semeadura das culturas.

3.3 - Alelopatia das coberturas mortas No plantio direto, a cobertura morta pode prevenir a germinação, reduzir o vigor vegetativo

e provocar amarelecimento e clorose das folhas, redução do perfilhamento e até morte de plantas daninhas durante a fase inicial de desenvolvimento. Essa cobertura é essencial para o sucesso do plantio direto, hoje disseminado no Brasil por todos estados produtores de grãos. A cobertura morta da cultura do inverno, normalmente cereais, forma-se no final desta estação ou início da primavera, quando começa a época chuvosa. A taxa de decomposição é alta e a liberação dos compostos alelopáticos é, conseqüentemente, também rápida. Se a cultura de verão for implantada com algum intervalo após a colheita desta cultura de inverno, possivelmente não ocorrerão problemas de fitotoxicidade. Nas culturas de verão, os resíduos no solo são escassos e a temperatura e umidade no solo são suficientes para manter a atividade microbiana alta, degradando os aleloquímicos.

Atualmente, várias pesquisas estão sendo conduzidas visando identificar os compostos alelopáticos, a fim de avaliar suas atividades sobre as diferentes espécies de plantas daninhas. Estes estudos irão contribuir de maneira decisiva para o manejo de plantas daninhas no sistema de plantio direto, assim como poderá ser um ponto de partida para síntese de novos compostos com atividade herbicida. Outros pesquisadores avaliam e colecionam germoplasmas de plantas alelopáticas,



objetivando o melhoramento genético. No futuro, o controle biológico de plantas daninhas também poderá ser uma opção no manejo integrado, e, para o sucesso deste método, o conhecimento das propriedades alelopáticas das plantas será fundamental.

Em trabalho realizado por Erasmo et al. (2004), as espécies Mucuna aterrima, M. pruriens e S. bicolor, utilizadas como cobertura vegetal, foram eficientes no controle das espécies daninhas D. horizontalis, H. lophanta e A. spinosus. Os autores constataram elevada concentração de taninos condensados, esteróides livres e ogliconas esteróides, sendo a possível causa dos efeitos alelopáticos. 4 - Competição e período crítico de competição

De acordo com Pitelli (1985), os efeitos negativos observados no crescimento, no desenvolvimento e na produtividade de uma cultura, devidos à presença de plantas daninhas, não devem ser atribuídos exclusivamente à competição imposta por estas, mas resultante das pressões ambientais de ação direta (competição, alelopatia, interferência na colheita e outras). A este efeito global denominou-se “interferência”, referindo-se, portanto, ao conjunto de ações que recebe uma determinada cultura em decorrência da presença da comunidade infestante num determinado local. De maneira geral, pode-se dizer que, quanto maior for o período de convivência múltipla (cultura-plantas daninhas), maior será o grau de interferência. No entanto, isto não é totalmente válido, porque dependerá da época e do ciclo da cultura em que esse período ocorrer. O grau de interferência entre plantas cultivadas e comunidades infestantes depende das manifestações de fatores ligados à comunidade infestante (composição específica, densidade e distribuição), à própria cultura (espécie ou variedade, espaçamento e densidade de plantio) e à época e extensão da convivência, podendo ser alterado pelas condições de solo, clima e manejo. Essa idéia foi originalmente apresentada por Bleasdale (1960) e mais tarde modificada por Blanco (1972), ambos citados por Pitelli (1985), sendo o esquema apresentado na Figura 3.

O manejo de plantas daninhas altera a cronologia natural dos eventos, favorecendo a utilização de recursos pela planta cultivada, gerando menor intensidade de interferência na produtividade econômica. Geralmente, quanto menor o período de convivência entre cultura e plantas daninhas, menor será o grau de interferência. Contudo, uma infestação moderada de plantas daninhas poderá ser tão danosa à cultura quanto uma infestação pesada, dependendo da época de seu estabelecimento, entre outros fatores. Esse fato justifica, portanto, o estudo da época ideal de controle de plantas daninhas em cada cultura, visando o mínimo possível de redução na produtividade, mas sem prejudicar também o ambiente.

Pitelli e Durigan (1984) sugeriram terminologia para períodos de convivência de plantas daninhas em culturas, os quais são descritos a seguir.



“Período total de prevenção da interferência” (PTPI) é o período, a partir do plantio ou da emergência, em que a cultura deve ser mantida livre da interferência de plantas daninhas, para que a produção não seja afetada quantitativa e, ou, qualitativamente. Na prática, este deve ser o período que as capinas ou o poder residual dos herbicidas devem cobrir. É importante esclarecer o significado deste período em termos de competição: as espécies daninhas que emergirem neste período, em determinada época do ciclo da cultura, terão atingido tal estádio de desenvolvimento que promoverão uma interferência sobre a espécie cultivada, capaz de reduzir significativamente sua produtividade econômica. Após esse período, a própria cultura, através, principalmente, do sombreamento, impede o desenvolvimento das plantas daninhas. Desse modo, toda e qualquer prática cultural que incremente o crescimento inicial da cultura pode contribuir para um decréscimo no período total de prevenção da interferência, permitindo menos cultivos ou o uso de herbicidas de menor poder residual.

Grau de interferência

Cul

tura

Época Duração

Espécies

Densidade

Período de convivência

Cultivar

Esp

açam

ento

Densidade

Ambiente

Distrib

uição

SoloClima Manejo

Grau de interferência

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tura Grau de

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Época Duração

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Período de convivência

Cultivar

Esp

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Densidade

Ambiente

Distrib

uição

SoloClima Manejo

Figura 3 - Modelo esquemático dos fatores que influenciam o grau de interferência entre cultura e comunidades infestantes

Aquele espaço de tempo, após a semeadura ou o plantio, em que a cultura pode conviver com a comunidade de plantas daninhas antes que a interferência se instale de maneira definitiva e reduza significativamente a produtividade da lavoura é denominado “período anterior à interferência” (PAI). O limite superior deste período indica a época em que a interferência compromete irreversivelmente a produtividade econômica da cultura. A aplicação de certas práticas culturais contribui para diminuição deste período. Por exemplo, a fertilização incrementa o crescimento inicial da cultura e das plantas daninhas, permitindo que a competição por recursos outros que não a adubação se instale de maneira mais rápida. Teoricamente, o final do período anterior à interferência seria a época ideal para o primeiro controle da vegetação infestante, pois a comunidade teria acumulado energia e matéria orgânica que retornariam ao solo, contribuindo para o próprio desenvolvimento da cultura. No entanto, na prática este limite não pode ser considerado,



pois a cultura e, ou, as plantas daninhas podem ter atingido um estádio tal de desenvolvimento que inviabilize o uso de práticas mecânicas ou o controle químico.

Do ponto de vista prático, a cultura deverá ser mantida livre das plantas daninhas no período compreendido entre o final do PAI até o momento em que as plantas daninhas que vierem a emergir não mais irão interferir na produtividade da cultura. Este seria o “período crítico de prevenção da interferência” (PCPI).

Em diversos trabalhos de pesquisa visando avaliar os efeitos da interferência de plantas daninhas em culturas (Quadro 7), os períodos PTPI, PAI e PCPI, encontrados pelos diversos autores, não são idênticos para as mesmas culturas. Isso é normal, porque as condições em que foram conduzidas as pesquisas, os cultivares utilizados e as composições específicas das comunidades infestantes foram diferentes.

Recentemente foi proposto o Período Anterior ao Dano no Rendimento Econômico (PADRE), baseado na hipótese de que aspectos econômicos como o custo de controle e o valor monetário dos grãos devem ser utilizados como critério para determinar o período aceitável de interferência das plantas daninhas antes de se decidir pelo seu controle (VIDAL et al., 2005).

Considerando a diversidade de fatores que influenciam o grau e os períodos de interferência apresentados, torna-se extremamente importante a pesquisa nesta área, nas diferentes condições envolvendo solo, clima, espécies daninhas e culturas, visando realizar com eficiência o manejo integrado das plantas daninhas.

Quadro 7 - Períodos de convivência e de controle de plantas daninhas em diversas culturas anuais e bianuais

Dias Após Semeadura ou Plantio (d) Cultura

PTPI PAI PCPI Fonte

Algodão 66 d 08 d 08 - 66 d Salgado et al. (2002) 80 d --- --- Souza et al. (1981) Alho 100 d 20 d 20 –100 d Mascarenhas et al. (1980)

Girassol 30 d 21 d 21 – 30 d Brighenti et al. (2004) Cebola - 42 d - Soares et al. (2003)

40 d 30 d 30 - 40 d Alcântara et al. (1982) Arroz de sequeiro 60 d 45 d 45 - 60 d Oliveira e Almeida

(1982)

Cana-de-açúcar ( plantio de ano ) 90 d 30 d 30 - 90 d Rolin e Cristofolleti (1982)

Cana-de-açúcar (plantio de ano e meio) 127 d 74 d 47 – 127 Kuva et al. (2003) Feijão 30 d 20 d 20 - 30 d Victoria Filho (1994) Café (após plantio das mudas no inverno) 88 d 15 d 15 – 88 d Dias et al. (2005) Café (após plantio das mudas no verão) 38 d 22 d 22 – 38 d Dias et al. (2005) Milho 42 14 14 - 42 d Ramos e Pitelli (1994)

30 d 21 d 21 - 30 d Spadotto et al. (1994) Soja 30 d 20 d 20 - 30 d Martins (1994)



5 - Métodos de controle de plantas daninhas

Os métodos de controle de plantas daninhas usados são os mais variados possíveis e, atualmente, verifica-se grande evolução destes. Eles abrangem desde o arranque das plantas com as mãos até o uso de sofisticados equipamentos de microondas para exterminar as sementes no solo. A redução da interferência das plantas daninhas, considerando uma cultura, deve ser feita até um nível no qual as perdas pela interferência sejam iguais ao incremento no custo do controle, ou seja, que não interfiram na produção econômica da cultura.

5.1 - Controle preventivo O controle preventivo de plantas daninhas consiste no uso de práticas que visam prevenir a

introdução, o estabelecimento e, ou, a disseminação de determinadas espécies-problema em áreas ainda por elas não infestadas. Estas áreas podem ser um país, um estado, um município ou uma gleba de terra na propriedade.

Em níveis federal e estadual, há legislações que regulamentam a entrada de sementes no país ou estado e sua comercialização interna. Nestas legislações encontram-se os limites toleráveis de cada semente de planta daninha e também a lista de sementes proibidas por cultura ou grupo de culturas.

Em nível local, o controle é de responsabilidade de cada agricultor ou cooperativas, visando prevenir a entrada e disseminação de uma ou mais plantas daninhas, que poderão se transformar em sérios problemas para a região. Em síntese, o elemento humano é a chave do controle preventivo.

As medidas que podem evitar a introdução onde a espécie ainda não ocorre são: utilizar sementes de elevada pureza; limpar cuidadosamente máquinas, grades e colheitadeiras; inspecionar cuidadosamente mudas adquiridas com torrão e também toda a matéria orgânica (esterco e composto) proveniente de outras áreas; limpeza de canais de irrigação; quarentena de animais introduzidos; etc.

A falta desses cuidados tem causado ampla disseminação das mais diversas espécies. Como exemplo, tem-se a tiririca (Cyperus rotundus), que possui sementes muito pequenas e tubérculos que infestam novas áreas com grande facilidade, por meio de estercos, mudas com torrão, etc., o picão-preto (Bidens pilosa) e o capim-carrapicho (Cenchrus echinatus), além de outras espécies, se espalham por novas áreas por meio de roupas e sapatos dos operadores, pêlos de animais, etc. Já o capim-arroz (Echinochloa sp.) e o arroz-vermelho (Oryza sativa) são distribuídos junto com as sementes de arroz.



5.2 - Controle cultural O controle cultural consiste no uso de práticas comuns ao bom manejo da água e do solo,

como rotação de cultura, variação do espaçamento da cultura, uso de coberturas verdes, etc. Essas práticas contribuem para impedir o aumento exagerado de determinadas plantas daninhas. Consiste, então, em usar as próprias características ecológicas das culturas e plantas daninhas, visando beneficiar o estabelecimento e desenvolvimento das culturas.

Rotação de culturas: cada cultura agrícola geralmente é infestada por espécies daninhas que possuem exigências semelhantes às da cultura ou apresentam os mesmos hábitos de crescimento; exemplos: capim-arroz (Echinoclhoa sp.), em lavouras de arroz; apaga-fogo (Alternanthera tenella), em lavouras de milho; mostarda, em lavouras de trigo; e caruru-rasteiro (Amarantus deflexus), em cana-de-açúcar. Quando são aplicadas as mesmas técnicas culturais seguidamente, ano após ano, no mesmo solo, a interferência destas plantas daninhas aumenta muito. Quando o principal objetivo é o controle de plantas daninhas, a escolha da cultura em rotação deve recair sobre plantas com habito de crescimento e características culturais bem contrastantes.

Variação do espaçamento: a variação do espaçamento entre linhas ou da densidade de plantas na linha pode contribuir para a redução da interferência das plantas daninhas sobre a cultura, dependendo da arquitetura das plantas cultivadas e das espécies infestantes. A redução entre linhas geralmente proporciona vantagem competitiva à maioria das culturas sobre as plantas daninhas sensíveis ao sombreamento.

Coberturas verdes: as coberturas verdes são culturas geralmente muito competitivas com as plantas daninhas. Tremoço, ervilhaca, azevém anual, nabo, aveia e centeio são usadas na região Sul do Brasil. Nas regiões subtropicais predominam mucuna-preta, crotalárias, guandu, feijão-de-porco e lablabe. O principal efeito é a melhoria das condições físico-químicas do solo; entretanto, estas plantas possuem também poder inibitório sobre outras e podem reduzir as infestações de algumas daninhas após serem incorporadas ao solo.

5.3 - Controle mecânico ou físico São métodos mecânicos de controle de plantas daninhas o arranque manual, a capina

manual, a roçada, a inundação, a queima, a cobertura morta e o cultivo mecanizado. O arranque manual, ou monda, é o método mais antigo de controle de plantas daninhas.

Ainda hoje é usado para o controle em hortas caseiras, jardins e na remoção de plantas daninhas entre as plantas das culturas em linha, quando o principal método de controle é o uso de enxada.

A capina manual feita com enxada é muito eficaz e ainda muito utilizada na nossa agricultura, principalmente em regiões montanhosas, onde há agricultura de subsistência, e para muitas famílias, esta é a única fonte de trabalho. Contudo, numa agricultura mais intensiva, em



áreas maiores, o alto custo da mão-de-obra e a dificuldade de encontrar operários no momento necessário e na quantidade desejada fazem com que este método seja apenas complementar a outros métodos, devendo ser realizado quando as plantas daninhas estiverem ainda jovens e o solo não estiver muito úmido.

Em pomares e cafezais, a roçada manual ou mecânica é um método muito importante para controlar plantas daninhas, principalmente em terrenos declivosos, onde o controle da erosão é fundamental. O espaço das entrelinhas é mantido roçado e, por meio de outros métodos de controle, a fileira de plantas, em nível, é mantida no limpo. Também em terrenos baldios, beiras de estradas e pastagens a roçada é um método de controle de plantas daninhas dos mais importantes.

Em solos planos e nivelados, a inundação é um efetivo método de controle de plantas daninhas, como nos tabuleiros de arroz. Espécies perenes de difícil controle, como tiririca (Cyperus rotundus), grama-seda (Cynodon dactylon), capim-kikuio (Penisetum clandestinum)), além de muitas plantas daninhas anuais, são totalmente erradicadas sob inundação prolongada, apenas não apresentando efeito sobre as plantas daninhas que se desenvolvem em solos encharcados, como o capim-arroz (Echinochloa sp.), bem como sobre as plantas aquáticas. A inundação mata as plantas sensíveis, em virtude da suspensão do fornecimento de oxigênio para suas raízes. Os fatores limitantes deste método, na maioria dos casos, são o custo do nivelamento do solo e a grande quantidade de água necessária para sua implantação.

A cobertura do solo com restos vegetais em camada espessa ou com lâmina de polietileno é um meio físico-mecânico de controle das plantas daninhas. É restrito a pequenas áreas de hortaliças. No plantio direto, a cobertura do solo com restos vegetais da cultura anterior é de grande utilidade. Este sistema de plantio é usado em extensas áreas de plantio de soja, milho e trigo. A cobertura provoca menor amplitude nas variações e no grau de umidade e da temperatura da superfície do solo, estimulando a germinação das sementes das plantas daninhas da camada superficial de solo, que são posteriormente mortas devido à impossibilidade de emergência. A cobertura morta ainda pode apresentar efeitos alelopáticos úteis no controle de certas espécies daninhas, além de outros efeitos importantes sobre as culturas implantadas na área.

Outra técnica utilizada para o controle de plantas daninhas é a solarização. Esta deve ser feita antes do plantio, utilizando filme de polietileno sobre a superfície do solo. Provoca aumento de temperatura e, em solo úmido, as sementes das plantas daninhas germinam e morrem em seguida, devido à temperatura excessivamente alta principalmente até 5 cm de profundidade.

Quanto à queima das plantas daninhas com lança-chamas, esta técnica é de uso limitado no Brasil, em razão do custo do combustível. Todavia, já foi utilizada em algodão, através de adaptação de queimadores especiais em cultivadores tratorizados, para uso dirigido nesta cultura.

O cultivo mecanizado, feito por cultivadores tracionados por animais ou tratores, é de larga aceitação na agricultura brasileira, sendo um dos principais métodos de controle de plantas daninhas em propriedades com menores áreas plantadas. As principais limitações deste método são: a) dificuldade de controle de plantas daninhas na linha da cultura; e b) baixa eficiência: quando realizado em condições de chuva (solo molhado), é ineficiente para controlar plantas daninhas que



se reproduzem por partes vegetativas. No entanto, todas as espécies anuais, quando jovens (2-4 pares de folhas), são facilmente controladas em condições de calor e solo seco. O cultivo quebra a relação íntima que existe entre raiz e solo, suspende a absorção de água e expõe a raiz às condições ambientais desfavoráveis. Dependendo do tamanho relativo das plantas cultivadas e daninhas, o deslocamento do solo sobre a linha, através de enxadas cultivadoras especiais, pode causar o enterrio das pequenas plântulas e, com isso, promover o controle das plantas daninhas na linha.

5.4 - Controle biológico O controle biológico consiste no uso de inimigos naturais (fungos, bactérias, vírus, insetos,

aves, peixes, etc.) capazes de reduzir a população das plantas daninhas, reduzindo sua capacidade de competir. Isso é mantido por meio do equilíbrio populacional entre o inimigo natural e a planta hospedeira. Deve também ser considerada como controle biológico a inibição alelopática de plantas daninhas exercida por outras plantas, daninhas ou não (este assunto já foi discutido em módulo à parte). No Brasil, o controle biológico de plantas daninhas com inimigos naturais não tem sido, até o momento, praticado com fins econômicos. Para que este tipo de controle seja eficiente, o parasita deve ser altamente específico, ou seja, uma vez eliminado o hospedeiro, ele não deve parasitar outras espécies. De modo geral, a eficiência do controle biológico é duvidosa quando ele é usado isoladamente, porque pode controlar uma espécie e uma outra ser favorecida, o que é uma tendência normal em condições de campo.

O controle biológico de plantas daninhas é muito complexo e seu estudo dever ser feito em etapas sucessivas, desde a pesquisa até a prática do controle biológico:

a) Seleção de espécies de plantas daninhas a serem controladas. b) Seleção de inimigos naturais mais eficientes. c) Estudo e avaliação da ecologia dos vários inimigos naturais. d) Determinação da especificidade dos hospedeiros. e) Acompanhamento da introdução e do estabelecimento do agente biocontrolador no

campo. f) Avaliação da efetividade em diferentes épocas do ano, a fim de correlacionar os

níveis de infecção com a redução da densidade populacional do hospedeiro. Entre os diversos exemplos de controle biológico no mundo, podem-se citar: na Austrália, o

controle do cactus ou figo-da-índia (Opuntia spp.) com as larvas do inseto Cactoblastis cactorum; e, no Havaí, o cambará-de-espinho (Lantana camara) foi controlado pelos insetos Agromisa lantanae e Crocidosema lantanae.

Nos Estados Unidos, o fungo Coletotrichum gloeosporeoides pode ser usado para controlar o angiquinho (Aeschynomene virginica) em soja e milho; o herbicida natural é registrado como Collego. E, nos pomares de citros, para controlar Morrenia odorata, foi já usado o fungo Phythophthora palmivora, com o nome de Devine.



No Brasil, isolados de Fusarium graminearum vêm sendo estudados como agente de controle biológico de Egeria densa e de Egeria najas, plantas aquáticas submersas que causam problemas em reservatórios de hidrelétricas. Já se sabe que o fotoperíodo influencia a eficiência de controle das espécies de plantas daninhas pelo fungo, e temperaturas acima de 30 oC têm proporcionado melhor controle de Egeria (BORGES NETO et al., 2005).

O uso de tilápias, carpas e outros peixes herbívoros é possível para controle de outras plantas aquáticas. Miyazaki e Pitelli (2003) verificaram controle de até 100% das espécies aquáticas Egeria densa, Egeria najas e Ceratophyllum demersum pelo pacu (Piaractus mesopotamicus).

A eficiência do controle biológico é duvidosa, quando se pensa em seu uso como o único método de controle. Isso porque o parasita deve ser altamente específico, não podendo parasitar outras espécies; quando se controla uma espécie de planta daninha, sempre uma outra é favorecida, indicando a necessidade de uso de outro método de controle. O controle biológico é eficiente, então, quando associado a outros métodos de controle e será recomendado para espécies de plantas daninhas de controle comprovadamente difícil por métodos mecânicos e, ou, químico.

5.5 - Controle químico As pesquisas visando o controle químico de plantas daninhas foram iniciadas entre 1897 e

1900, quando Bonnet (França), Shultz (Alemanha) e Bolley (EUA) evidenciaram ação dos sais de cobre sobre algumas folhas largas. Em 1908, o sulfato ferroso foi avaliado por Bolley, nos Estados Unidos, para controle de folhas largas na cultura do trigo.

Somente em 1942, Zimmerman e Hitchock, nos EUA, descobriram o 2,4-D. Este herbicida é a base de muitos outros produtos sintetizados em laboratório (2,4-DB; 2,4,5-T, etc.) e marcou o início do controle químico de plantas daninhas em escala comercial.

A partir de 1950, novos grupos químicos de herbicidas surgiram: Amidas (1952), Carbamatos (1951), Triazinas simétricas (1956), etc.

Devido ao grande desenvolvimento da área de controle químico de plantas daninhas, em 1956, nos Estados Unidos, foi criada a Weed Science Society of América - WSSA, e, em 1963, no Brasil, foi fundada a Sociedade Brasileira de Herbicidas e Plantas Daninhas (SBHPD), hoje Sociedade Brasileira da Ciência das Plantas Daninhas (SBCPD), que se reúne de dois em dois anos em congresso nacional, para discutir os avanços da área de plantas daninhas e seu controle. Ainda, no Brasil, ocorrem reuniões anuais de pesquisadores de herbicidas no cerrado (REPEC), e os trabalhos científicos sobre o assunto são publicados em revistas especializadas da SBCPD (Planta Daninha e Revista Barsileira de Herbicidas).

O objetivo das pesquisas em nível mundial é obter herbicidas mais eficazes com doses menores, mais seguro para o homem e para o ambiente. Também são áreas de interesse, entre outras, o controle biológico, a alelopatia, bem como a tecnologia de aplicação de herbicidas, que tem evoluído muito nos últimos anos.



O consumo de herbicida no Brasil representa 7-9% do consumo total do mundo. Este valor, em milhões de dolares, evoluiu de 546,6 em 1990 para 1.214,8 em 1997 (ANDEF/SINDAG, 2005). A tendência ainda é de aumento, uma vez que esta tecnologia, que era quase exclusivamente utilizada por grandes e médios produtores, hoje está se tornando prática comum entre os pequenos. Atualmente estão sendo comercializadas no mercado brasileiro em torno de 200 marcas comerciais de herbicidas (RODRIGUES e ALMEIDA, 2005).

Pode se atribuir essa grande aceitação do uso de herbicidas pelos produtores ao fato de o controle químico das plantas daninhas proporcionar as seguintes vantagens:

1. Menor dependência da mão-de-obra, que é cada vez mais cara, difícil de ser encontrada no momento certo, na quantidade e qualidade necessária.

2. Mesmo em épocas chuvosas, o controle químico das plantas daninhas é mais eficiente.

3. É eficiente no controle de plantas daninhas na linha de plantio e não afeta o sistema radicular das culturas.

4. Permite o cultivo mínimo ou plantio direto das culturas. 5. Pode controlar plantas daninhas de propagação vegetativa. 6. Permite o plantio a lanço e, ou, alteração no espaçamento, quando for necessário. É importante considerar que todo herbicida é uma molécula química que tem que ser

manuseada com cuidado, havendo perigo de intoxicação do aplicador, principalmente. Pode ocorrer também poluição do ambiente - água (rios, lagos e água subterrânea), solo e alimentos quando manuseados incorretamente. Há necessidade de mão-de-obra especializada para aplicação dos herbicidas, sendo essa a causa de cerca de 80% dos problemas encontrados na prática. O conhecimento da fisiologia das plantas, dos grupos aos quais pertencem os herbicidas e da tecnologia de aplicação é fundamental para o sucesso do controle químico das plantas daninhas. Os riscos de uso existem, mas devem ser conhecidos, perfeitamente controlados e evitados.

O emprego do controle químico de plantas daninhas deve ser feito juntamente com outras práticas de controle, sendo a de maior importância o controle cultural, uma vez que este possibilita as melhores condições de desenvolvimento e permanência das culturas, cabendo ao controle químico apenas auxiliar quando necessário. O emprego do controle químico como único e generalizado implica a inviabilidade econômica da prática agrícola e sério desequilíbrio no sistema de produção. Portanto, o herbicida é uma ferramenta muito importante no manejo integrado de plantas daninhas, desde que utilizado no momento adequado e de forma correta.



6 - Manejo integrado de plantas daninhas (mipd)

Cada vez mais o manejo integrado de pragas vem ganhando reforços em todos os setores agrícolas, tendo, no Brasil, sua base reforçada no campo da entomologia quando pioneiros promoveram o estudo dos problemas do algodoeiro no Nordeste do país, propondo uma série de medidas que se enquadraram no conceito de integração (CONCEIÇÃO, 2000). Desse modo, a maneira integrada de cultivo, em que se levam em conta todos os fatores que podem proporcionar à planta maior e melhor produção, permite a esta aproveitar eficientemente os recursos do meio.

Um bom programa de manejo de plantas daninhas pode ser resumido em três situações básicas: máxima produção no menor espaço de tempo, máxima sustentatibilidade de produção e mínimo risco.

Dez palavras-chave descrevem os processos recomendados, e elas são um bom guia para o programa de manejo:

1. Monitorar sementes e espécies da área de produção. 2. Identificar as espécies-problema e suas densidades. 3. Estudar os métodos usados na propriedade. 4. Conhecer as espécies dominantes e suas interações. 5. Prever populações e mudanças de populações de plantas daninhas. 6. Decidir quando o controle deve ser feito. 7. Escolher a(s) tecnologia(s) de controle compatível(is) com sistema. 8. Considerar os recursos e as necessidades do fazendeiro. 9. Integrar os processos com as medidas de proteção das culturas. 10. Avaliar os impactos ambiental, social e econômico a curto e a longo prazo. O nível de controle das plantas daninhas obtido em uma lavoura dependerá da espécie

infestante, da capacidade competitiva da cultura, do período crítico de competição, dos métodos empregados, das condições ambientais, etc. Muitas vezes faz-se necessária a associação de dois ou mais métodos para se atingir o nível desejado, constituindo-se, esse fato, no controle integrado.

A integração de diversos métodos de controle dentro do sistema de produção pode dificultar o crescimento e desenvolvimento de populações de espécies daninhas de difícil controle. Desse modo, o manejo integrado de plantas daninhas, que consiste em “um sistema ambiental do campo onde são usados todos os conhecimentos e ferramentas disponíveis para a produção das culturas livres de danos econômicos da vegetação competitiva”, pode reduzir a dependência do uso de herbicidas e atrasar ou prevenir o aumento de espécies perenes geralmente associadas a sistemas de cultivo. Considerando as condições brasileiras, fica evidente que, para culturas anuais, as quais possuem seu ciclo ou parte dele na época das águas, os métodos culturais se apresentam como os



mais adequados para integração com o controle químico, visando a redução do número de propágulos de espécies de difícil controle em áreas agrícolas, evitando assim sua disseminação e seu rápido crescimento.

Um bom exemplo da aplicação do Manejo Integrado pode ser observado pelo excelente manejo da tiririca na cultura do milho e do feijão graças à utilização do sistema de plantio direto e conhecimentos da biologia das espécies envolvidas. Quando a finalidade de uso do solo é para milho grão, toda a palhada da cultura permanece na área à superfície, no plantio direto, ou incoporada ao solo, no plantio convencional. Ao contrário, no milho para silagem toda palhada da cultura anterior e retirada da área.

No plantio direto, com uso de herbicidas sistêmicos usados como dessecantes, aliado ao fato de não revolver o solo, independentemente se para produzir milho para grão ou para silagem, têm-se observado excelentes resultados no manejo da tiririca. Em dois anos nesse sistema, é possível obter redução nos níveis populacionais da tiririca a favor do plantio direto, em relação ao plantio convencional, tanto para a cultura do milho quanto para o feijoeiro, da ordem de 90 a 95%, sendo que em três anos a redução no banco de tubérculos no solo pode chegar a mais de 90% (JAKELAITIS et al., 2003).

Os maiores benefícios do sistema de plantio direto no manejo integrado da tiririca são obtidos devido à integração do controle químico proporcionado pelo uso do herbicida sistêmico para dessecação da vegetação em pré-plantio, ao controle cultural exercido pela falta de revolvimento do solo e conseqüente ausência de fragmentação das estruturas vegetativas da tiririca e à adoção de culturas altamente competitivas, principalmente por luminosidade, como a cultura do milho e feijão. Dessa forma, os níveis populacionais da tiririca podem ser diminuídos, principalmente no período de desenvolvimento das culturas sensíveis à interferência das plantas daninhas, ou seja, 45 dias após a emergência, a ponto de não acarretar reduções de produção das culturas infestadas (Fig. 4). Além disso, a capacidade de brotação dos tubérculos de tiririca coletados sob solo no sistema integrado é diminuída com o passar do tempo, permanecendo dormentes (Fig. 5).

Dessa forma, com a adoção do sistema de plantio direto utilizando herbicidas sistêmicos para dessecação, aplicados no momento correto, aliado ao controle cultural, consegue-se ótimo manejo integrado da tiririca, transformando esta espécie daninha extremamente problemática em uma espécie comum. Outro exemplo de manejo integrado de plantas daninhas tem sido praticado em diversas regiões do Brasil quando se adota o sistema integrado agricultura-pecuária. Neste sistema, a forrageira cultivada em consórcio com a cultura principal reduz a interferência de muitas espécies de plantas daninhas, tornando o sistema menos dependente do controle químico (JAKELAITIS et al., 2004) e também mais estável do ponto de vista ambiental (SANTOS et al., 2005)



Figura 4 - População de tiririca nas culturas de milho e feijão nos sistemas de plantios convencional e direto (após dois anos de

adoção do manejo integrado de plantas daninhas –MIPD) aos 30 DAP

Figura 5 – Brotação de tubérculos de tiririca coletados em campo em áreas de plantio convencional e em área onde se adotou o

plantio direto com o manejo integrado dessa espécie infestante, após três anos de adoção



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Módulo 3.2 - Herbicidas: classificação e mecanismos de ação 48


Módulo 3 - Manejo de plantas daninhas 3.2 - Herbicidas: classificação e mecanismos de ação Tutores: Profº. Antonio Alberto da Silva Profº. Francisco Affonso Ferreira Profº. Lino Roberto Ferreira Profº. José Barbosa dos Santos



Brasília - DF

2006



Sumário Introdução, 51 1 - Quanto à seletividade, -51 2 - Quanto à época de aplicação,52 3 - Quanto à translocação,53 4 - Quanto aos mecanismos de ação, 53

4.1 - Herbicidas auxínicos ou mimetizadores de auxina, 54 4.1.1 - Seletividade, 55 4.1.2 - Problemas causados pela utilização incorreta de herbicidas auxínicos, 55 4.1.3 - Caracterização de alguns herbicidas auxínicos, 56

4.2 - Herbicidas inibidores da fotossistama II, 58 4.2.1 - Mecanismo de ação, 58

4.2.2 - Características gerais dos inibidores do fotossistema II, 60 4.2.3 - Mecanismos de seletividade, 61 4.2.4 - Caracterização de Alguns Herbicidas Inibidores do Fotossistema II, 62

4.3 - Herbicidas inibidores da Protox, 68 4.3.1 - Principais características, 68 4.3.2 - Mecanismo de ação, 68 4.3.3 - Caracterização de alguns herbicidas inibidores da PROTOX, 70

4.4 - Herbicidas inibidores do arranjo dos microtúbulos, 73 4.4.1 - Mecanismo de ação, 73 4.4.2 - Principais características, 73 4.4.3 - Caracterização de alguns herbicidas inibidores dos microtúbulos, 74

4.5 - Inibidores da síntese de ácidos graxos de cadeias muito longas (VLCFA), 75 4.5.1 - Principais características, 75 4.5.2 - Mecanismo de ação das cloroacetanilidas, 76 4.5.3 - Características de algumas cloroacetanilidas, 77

4.6 - Herbicidas Inibidores do Fotossistema I, 79 4.6.1 - Características gerais, 79 4.6.2 - Mecanismo de ação, 79 4.6.3 - Principal herbicida do grupo, 80

4.7 - Herbicidas inibidores da acetolactato sintase, 80 4.7.1 - Algumas sulfoniluréias, 83 4.7.2 - Algumas imidazolinonas, 85

4.8 - Herbicidas inibidores da EPSPs, 88



4.8.1 - Mecanismo de ação, 88 4.8.2 - Características gerais, 89

4.9 - Herbicidas inibidores da ACCase, 91 4.9.1 - Principais características, 91 4.9.2 - Mecanismos de ação, 92 4.9.3 - Caracterização de alguns inibidores da ACCase, 93

4.10 - Herbicidas inibidores de carotenóides, 95 Referências bibliográficas, 99



Introdução

Os herbicidas podem ser classificados de diversas maneiras, de acordo com as características de cada um. Essas características individuais permitem estabelecer grupos afins de herbicidas com base em sua seletividade, época de aplicação, translocação, estrutura química e mecanismo de ação (WARREN; HESS, 1995a). 1 - Quanto à seletividade Herbicidas seletivos

São aqueles que, dentro de determinadas condições, são mais tolerados por uma determinada espécie ou variedade de plantas do que por outras. Como exemplo, tem-se 2,4-D para a cana-de-açúcar; atrazine para o milho; fomesafen para o feijão; imazethapyr para a soja; etc. Todavia, a seletividade é sempre relativa, pois depende do estádio de desenvolvimento das plantas, das condições climáticas, do tipo de solo, da dose aplicada, etc. Para soja, por exemplo, o metribuzin é seletivo apenas quando aplicado em pré-emergência, e mesmo assim a dose tolerada é dependente das condições edafoclimáticas. Herbicidas não-seletivos

São aqueles que atuam indiscriminadamente sobre todas as espécies de plantas. Normalmente são recomendados para uso como dessecantes ou em aplicações dirigidas. Exemplos: diquat, paraquat, glyphosate, etc. Todavia, por meio da biotecnologia, é possível tornar um herbicida não-seletivo a seletivo para determinada espécie; exemplo: a soja trasgênica resistente ao glyphosate.



2 - Quanto à época de aplicação Pré-plantio

Quando o herbicida é muito volátil, de solubilidade muito baixa em água e, ou, fotodegradável, ele necessita ser incorporado ao solo; por esta razão, deve ser aplicado antes do plantio, como é o caso do trifluralin. Quando aplicado após o preparo do solo e incorporado a este antes do plantio, diz-se que este herbicida é aplicado em PPI, ou seja, aplicado em pré-plantio e incorporado. Também, no sistema de plantio direto (cultivo mínimo), alguns herbicidas devem ser aplicados antes do plantio. Esses produtos normalmente são não-seletivos, apresentam curto efeito efeito residual e quase sempre são utilizados como dessecantes, visando facilitar o plantio e promover cobertura morta do solo; exemplos: glyphosate, paraquat, etc. Contudo, pode-se também misturar, a estes, especialmente ao glyphosate, outros que possuem maior efeito residual no solo. Estes podem ou não auxiliar na dessecação das plantas, porém têm como objetivo principal garantir o controle inicial das plantas daninhas na implantação da lavoura; exemplos: flumioxazin, imazaquin, clorimuron-ethyl, imazethapy, metribuzin, etc. Pós-plantio

Dependendo da atividade dos herbicidas sobre as plantas, eles devem ser aplicados em pré ou em pós-emergência das culturas ou das plantas daninhas. Quando são absorvidos apenas pelas folhas, eles somente devem ser aplicados em pós-emergência das plantas daninhas, pois muitas vezes, apesar penetrarem também pelas raízes, quando atigem o solo, são desativados (sorvidos). Estes produtos podem, ainda, ser não-seletivos para a cultura e, neste caso, estes devem ser aplicados antes da emergência (pré-emergência) desta ou de forma dirigida, como é o caso do glyphosate e paraquat aplicados no plantio direto de milho, trigo, feijão, etc; ou, em aplicação dirigida, em culturas perenes como fruteiras, reflorestamento e lavouras de café. Entretanto, se o herbicida é seletivo para a cultura, ele pode ser aplicado em pós-emergência de ambas (plantas daninhas e culturas); exemplo: sethoxydim em tomate, feijão e soja, nicosulfuron em milho, metsulfuron-methyl em trigo, etc.

Se o herbicida é absorvido pelas folhas e raízes, a sua aplicação em pré ou pós-emergência vai depender da tolerância da cultura e, também, das condições nas quais ele apresenta melhor desempenho, como é o caso do metribuzin, que pode ser usado em tomate em pré e em pós-emergência tardia ou após o transplante. Todavia, na cultura da soja somente pode ser usado em pré-emergência, pois em pós-emergência, até mesmo em subdoses, ele é muito tóxico à soja. Outro



exemplo seria o herbicida atrazine, recomendado para as culturas de milho e sorgo. A este produto, quando utilizado em pós-emergência, deve-se adicionar à calda óleo mineral visando solubilizar parte da cera epicuticular, aumentando a sua penetração pelas folhas. 3 - Quanto à translocação

Os herbicidas podem ser de contato quando atuam próximo ou no local onde eles penetram nas plantas; exemplos: paraquat, diquat, lactofen, etc. O simples fato de um herbicida entrar em contato com a planta não é suficiente para que ele exerça sua ação tóxica. Ele terá necessariamente que penetrar no tecido da planta, atingir a célula e posteriormente a organela, onde atuará para que seus efeitos possam ser observados. Os herbicidas também podem se movimentar (translocar) nas plantas pelo xilema, pelo floema ou por ambos. Quando o movimento (translocação) do herbicida é via floema ou floema e xilema, ele é considerado sistêmico. Estes herbicidas sistêmicos são capazes de se translocarem a grandes distâncias na planta, como é o caso de 2,4-D, glyphosate, imazethapyr, flazasulfuron, nicosulfuron, picloram, etc. Estes produtos, quando usados em doses muito elevadas, podem apresentar ação de contato. Neste caso, a ação do produto pode ser mais rápida, porém com efeito final menor, porque a morte rápida do tecido condutor (floema) limita a chegada de dose letal do herbicida a algumas estruturas reprodutivas das plantas. 4 - Quanto aos mecanismos de ação

É interessante que se faça distinção entre os termos usados rotineiramente quando se refere a herbicida: “modo e mecanismo de ação de herbicida”. “Modo de ação” refere-se à seqüência completa de todas as reações que ocorrem desde o contato do produto com a planta até a sua morte ou ação final do produto; já a primeira lesão bioquímica ou biofísica que resulta na morte ou ação final do produto é considerada “mecanismo de ação”. É importante lembrar que um mesmo herbicida pode influenciar vários processos metabólicos na planta, entretanto a primeira lesão que ele causa na planta pode caracterizar o seu mecanismo de ação (ASHTON; CRAFTS, 1973; LIEBL, 1995; THILL, 2003a).

Quanto ao mecanismo de ação, os herbicidas podem ser classificados em: mimetizadores de auxinas (auxínicos), inibidores do fotossistema II, inibidores da PROTOX, inibidores do arranjo dos microtúbulos, inibidores do fotossistema I, inibidores da ALS, inibidores da EPSPs, Inibidores da GS, inibidores da ACCase, inibidores da síntese de carotenóides, etc. (WARREN;HESS, 1995).



4.1 - Herbicidas auxínicos ou mimetizadores de auxina

Esta classe de herbicidas é uma das mais importantes em todo o mundo, sendo extensivamente utilizada em culturas de arroz, milho, trigo e cana-de-açúcar e em pastagens. Historicamente, o 2,4-D e o MCPA são os mais importantes, porque eles marcaram o início do desenvolvimento da indústria química (THILL, 2003a).

Os herbicidas auxínicos, quando aplicados em plantas sensíveis, induzem mudanças metabólicas e bioquímicas, podendo levá-las à morte. Estudos sugerem que o metabolismo de ácidos nucléicos e os aspectos metabólicos da plasticidade da parede celular são seriamente afetados. Acredita-se que estes produtos interfiram na ação da enzima RNA-polimerase e, conseqüentemente, na síntese de ácidos nucléicos e proteínas (ASHTON; CRAFTS, 1973). Estes herbicidas induzem intensa proliferação celular em tecidos, causando epinastia de folhas e caule, além de interrupção do floema, impedindo o movimento dos fotoassimilados das folhas para o sistema radicular. Esse alongamento celular parece estar relacionado com a diminuição do potencial osmótico das células, provocado pelo acúmulo de proteí¬nas e, também, mais especificamente, pelo efeito destes produtos sobre o afrouxamento das paredes celulares. Essa perda da rigidez das paredes celulares é provocada pelo incremento na síntese da enzima celulase. Após aplicações de herbicidas auxínicos, em plantas sensíveis, verificam-se rapidamente aumentos significativos da enzima celulase, especialmente da carboximetilcelulase (CMC), notadamente nas raízes. Por esse motivo, as espécies sensíveis têm seu sistema radicular rapidamente destruído. Em conseqüência dos efeitos desses herbicidas, verifica-se crescimento desorga¬nizado, que leva estas espécies a sofrer, rapidamente, epinastia das folhas e retorcimento do caule, engrossamento das gemas terminais e morte da planta (Fig. 1), em poucos dias ou semanas.

Figura 1 - Sintomas leves de intoxicação de plantas de algodão (A) e ação final do produto sobre plantas de Raphanus raphanistrum

(B)



4.1.1 - Seletividade

A seletividade dos herbicidas auxínicos pode ser dependente de diversos fatores: 1. Arranjamento do tecido vascular em feixes dispersos, sendo estes protegidos pelo

esclerênquima em gramíneas (monocoti¬ledôneas). Essa característica especial das monocotiledôneas pode prevenir a destruição do floema pelo crescimento desorganizado das células, causada pela ação de herbicidas auxínicos.

2. Aril hidroxilação do 2,4-D para 2,5 dicloro-4 hidroxifenoxiacético e 2,3-D-4-OH, sendo esta a principal rota para o metabolismo do 2,4-D. É comum a aril hidroxilação resultar na perda da capacidade auxínica destes herbicidas, além de facilitar a sua conjugação com aminoácidos e outros constituintes da planta.

3. Algumas espécies de plantas podem excretar estes herbicidas para o solo através de seu sistema radicular (exsudação radicular).

4. Estádio de desenvolvimento das plantas; exemplos: para arroz e trigo deve-se usar o 2,4-D após o perfilhamento e antes do emborrachamento. Na cultura do milho (4-6 folhas), deve-se usar 0 2,4-D apenas em aplicação dirigida. Nas culturas de arroz e trigo, se aplicado fora do estádio de desenvolvimento recomendado, e na cultura do milho, se aplicado em pós emergência total ocorrem sérios problemas de fitotoxicidade.

4.1.2 - Problemas causados pela utilização incorreta de herbicidas auxínicos

Todos os herbicidas auxíncos são derivados de ácidos fracos e podem ser formulados nos

seus respectivos ácidos, sais ou ésteres, podendo, cada um dos diferentes princípios ativos, ser comercializado isoladamente ou em misturas, recebendo nomes comerciais diversos. Alguns desses produtos podem permanecer ativos no solo por longo período, exigindo cuidados especiais para se realizar rotação de culturas. Por exemplo, derivados do ácido picolínico podem causar fitotoxicidade, em doses extremamente baixas, em uva, tomate, fumo, algodão, etc., que são espécies altamente sensíveis. Deriva, resíduos deixados em pulverizadores mal lavados e contaminação de água de irrigação por estes herbicidas, em condições de campo, podem causar sérios problemas técnicos, comprometendo de maneira severa o rendimento de culturas e a qualidade do ambiente.

As seguintes medidas são recomendadas para reduzir problemas com a utilização destes herbicidas:

a) Evitar o uso de formulações que apresentam elevada pressão de vapor (muito voláteis), principalmente em aplicações aéreas.

b) Usar maior tamanho de gotas, se praticável. c) Usar baixa pressão para aplicação. d) Evitar a aplicação quando o vento estiver em direção às culturas.



e) Tomar cuidado especial com a lavagem do pulverizador após as aplicações. Usar, além de detergente, amoníaco ou carvão ativado.

4.1.3 - Caracterização de alguns herbicidas auxínicos

2,4-D

Sal ou éster amina do ácido 2,4 diclorofenoxiacético (2,4-D) foi o primeiro herbicida seletivo descoberto para o controle de plantas daninhas latifoliadas anuais. É recomendado para pastagens, gramados e culturas gramíneas (arroz, cana-de-açúcar, milho, trigo, etc.). As formulações ésteres e ácidas são prontamente absorvidas pelas folhas, e aquelas à base de sal são rapidamente absorvidas pelo sistema radicular das plantas.Em ambos os casos o 2,4-D se transloca por toda a planta pois se movimenta tanto pelo xilema quanto pelo xilema. Apresenta solubilidade de 600 mg L-1, pka de 2,8 e Koc médio de 20 mg g-1 de solo para formulações ácido ou sais e de 100 mL g-1 de solo para ésteres (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). As formulações aminas são mais adsorvíveis no solo do que as de éster e, porque são altamente solúveis, mais lixiviáveis, enquanto as de éster são praticamente insolúveis e, portanto, com menor movimentação. Apresenta persistência curta a média nos solos. Em doses normais, a atividade residual do 2,4-D não excede a quatro semanas em solos argilosos e clima quente. Em solos secos e frios, a decomposição é consideravelmente reduzida. Movimenta-se pelo floema e, ou, xilema, acumulando-se nas regiões meristemáticas dos pontos de crescimento. Transloca-se com grande eficiência em plantas com elevada atividade metabólica, sendo esta a condição para ótima atividade do produto. Em geral, plantas ganham maior tolerância com a idade; entretanto, durante o florescimento, a resistência a estes herbicidas hormonais é reduzida. É muito utilizado em misturas com inibidores da fotossíntese na cultura da cana-de-açúcar, e com glyphosate, para uso no plantio direto e em aplicações dirigidas, em fruteiras e lavouras de café. Em mistura com o picloram, é usado para controlar plantas daninhas perenes, em pastagens. O 2,4-D, no mercado brasileiro, é encontrado em dife¬rentes formulações e marcas comerciais. Cada formulação pode apresentar características físico-químicas diferentes, conferindo ao produto características dife¬renciais quanto à seletividade, volatilidade, toxicidade, persistência no ambiente, etc. Dicamba



O sal de dimetilamina do ácido 3, 6-dicloro-2-metoxibenzoico (dicamba) é facilmente translocado pelas plantas via floema e, ou, xilema. Apresenta maior efeito sobre dicotile¬dôneas, sendo recomendado de modo semelhante ao 2,4-D para o controle de plantas em culturas de cana-de-açúcar, milho e trigo e em pastagens. É muito utilizado para controlar algumas espécies de dicotiledôneas tolerantes ao 2,4-D, como o cipó-de-veado (Polygonum convolvulus L.), comuns em lavouras de trigo, na região Sul do Brasil. Apresenta solubilidade de 720.000 mg L-1; pka: 1,87; Kow: 0,29; e koc de 2 mg g-1 de solo. É muito pouco adsorvido pelos colóides de argila e mais pela matéria orgânica do solo. Sendo um herbicida de alta solubilidade em água, está sujeito a lixiviação, dependendo da intensidade, do movimento capilar da água e, ou, da evaporação. Picloram

O ácido 4-amino 3,5,6 tricloro-2-piridinacarboxílico (picloram) é um produto extremamente ativo sobre dicotiledôneas, sendo muito utiliza¬do em misturas com o 2,4-D, formando o Tordon, Dontor ou Manejo, e também com fluroxypyr formando o Plenum, para controlar arbustos e árvores. Apresenta pka: 2,3; Kow: 1,4 a pH 7,0 e 83,2 a pH 1; e Koc médio de 16 mg g-1 de solo. É fracamente adsorvido pela matéria orgânica ou argila. Apresenta longa persistência (meia-vida de 20 a 300 dias) e fácil mobilidade no solo, podendo se acumular no lençol freático raso, em solos de textura arenosa. Também, em razão de sua longa persistência no solo (dois a três anos), pode permanecer ativo na matéria orgânica proveniente de pastagens tratadas com este produto (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Deve ser observado o período residual para o cultivo de espécies altamente sensíveis (videira, fumo, tomate, pimentão, algodão, etc.), que podem apresentar severos sintomas de intoxicação, até mesmo quando cultivadas em solos adubados com esterco proveniente de pastagens tratadas com picloram e pastoreadas logo depois. A mistura (picloram + 2,4-D) é muito utilizada em pastagens para o controle de plantas daninhas anuais, perenes e de árvores. Esta mistura pode ser usada em área total ou em áreas localizadas, considerando o controle de plantas daninhas herbáceas e arbustivas. Para o controle de árvores, pode ser feito o pincelamento ou a pulveri¬zação dos tocos, para evitar a rebrota de espécies-problema como o leiteiro (Peschiera funchsiaefolia) e outras. Quando aplicação é feita no toco é fundamental que esta seja realizada imadiatamente após o corte da árvore, antes que se inicie o processo de cicatrização, o que dificulta a absorção e translocação do herbicida até as raízes (SILVA et al., 2001). O picloram, na planta, apre¬senta efeito lento, porém extremamente persistente (a planta não consegue metabolizar rapidamente o picloram).



Triclopyr

O ácido [(3,5,6-tricloro-2-piridinil) oxi] acético (triclopyr) apresenta ação semelhante ao picloram, porém é rapidamente degradado no solo; sua meia-vida é de 20 a 45 dias, dependendo do tipo de solo e das condições climáticas. Apresenta solubilidade em água de 23 mg L-1; pressão de vapor de 1,26 x 10-6 mm Hg a 25 oC, pka: 2,68; Kow: 2,64 a pH 5 e 0,36 a pH 7; e Koc médio de 20 mL g-1 de solo. Seu grau de adsorção depende do pH do solo. Em solos leves, sob condições de alta pluviosidade, pode haver lixiviação (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É recomendado para uso em pós-emergência, em aplicação foliar, em área total para controle de plantas daninhas em pastagens e arroz. É também muito eficiente e seletivo para controlar dicotiledôneas infestantes de áreas cultivadas com gramas: jardins, açudes, campo de futebol, etc., (FREITAS et al., 2004). A aplicação poderá ser por equipamentos terestres ou por avião quando as áreas estiverem infestadas densamente por plantas daninhas de pequeno e médio porte. Deve ser aplicado de outubro a março (no período chuvoso), com as plantas em pleno vigor vegetativo, com ventos de 0 a 6 km h-1, umidade relativa >50% e temperatura < 30°C. Nunca fazer aplicações aéreas a menos de 2.000 m de culturas sensíveis. O vento deverá estar soprando da cultura sensível para a área de aplicação. Interromper imediatamente as aplicações se houver mudança na direção do vento.

4.2 - Herbicidas inibidores da fotossistama II São de grande importância na agricultura brasileira e mundial, sendo largamente utilizados

nas cultu¬ras de grande interesse econômico, como arroz, feijão, milho, cana-de-açúcar, soja, algodão, fruteiras, hortaliças, entre outras (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005).

4.2.1 - Mecanismo de ação Os pigmentos, as proteínas e outras substâncias químicas envolvi¬das na reação da

fotossíntese estão localizados nos cloroplastos. Nas condições normais, sem a interferência de inibidores do fotossistemoa II, durante a fase luminosa da fotossíntese, a energia luminosa capturada pelos pigmentos (clorofila e carotenóides) é transferida para um “centro de reação” especial (P680), gerando um elétron “excitado”. Este elétron é transferido para uma molécula de plastoquinona presa a uma mem¬brana do cloroplasto (Qa). A molécula da plastoquinona “Qa” transfere o elétron, por sua vez, para uma outra molécula de plastoquinona, chamada “Qb”, também presa na proteína. Quando um segundo elétron é transferido para a plastoquinona “Qb”, a quinona



reduzida torna-se protonada (dois íons de hidrogênio são adicionados), formando uma plastoidroquinona (QbH2), com baixa afinidade para se prender na proteína. De maneira simplificada, como pode ser visto na Fig.2, a função da plastohidroquinona é transferir elétrons entre os fotossis¬temas II (P68O) e I (P7OO), (HESS, 1995a; WELLER, 2003).

Muitos herbicidas inibidores do fotossistema II (derivados das triazinas, das uréias substituídas, dos fenóis, etc.) causam essa inibição prendendo-se na proteína, no sítio onde se prende a plastoquinona “Qb”. Essa proteína é chamada D-1, sendo conhecida também como proteína 32 kilodaltons. Estes herbicidas competem com a plastoquinona “Qb” parcialmente reduzida (QbH) pelo sítio na proteína D-1, ocasio¬nando a saída da plastoquinona e interrompendo o fluxo de elétrons entre os fotossistemas. Além da competição em si pelo sítio na proteí¬na, os herbicidas apresentam maior tempo de residência no sítio do que a plastoquinona “Qb”, o que aumenta o efeito inibitório destes. A proteína D-1 é hoje muito conhecida. Sabe-se, por exemplo, que ela tem uma configuração de cinco hélices que atravessam a membrana do cloroplasto (tilacóide) e duas hélices paralelas que se interligam. O sítio, ou bolso, onde a plastoquinona “Qb” se prende e onde os herbicidas vão se prender também, fica entre a quarta e quinta hélices que atravessam as membranas dos cloroplastos e a hélice paralela que liga as duas.

Figura 2 - Esquema do transporte de elétrons na fotossíntese. Fonte: Warren e Hess (1995)

Os derivados das triazinas e das uréias substituídas são conhecidos por se prenderem

justamente ao sítio dos elétrons da proteína D-1. De modo geral, esta proteína é destruída rapidamente pela ação da luz. Estes herbicidas, quando se prendem à proteína, aumentam a estabilidade desta na presença da luz, impedindo sua destruição. A associação com a proteína se dá com aminoácidos diferentes no sítio para cada biótipo. Isso impede que uma mudança na sequência de aminoácidos da proteína (mutação) tornando esse biotipo resistente aquele herbicida, seja válida para outros produtos desse mesmo grupo químico.

Herbicidas derivados do fenol (dinoseb, bromoxynil e ioxynil), por alguma razão não conhecida, não evitam a destruição da proteína D-1 pela luz, como fazem os “clássicos”. Diversos análogos do fenol foram descritos como inibidores fotossistema II, prendendo-se, também, ao sítio da plastoquinona “Qb”. Alguns exemplos: piridonas, quinolonas, naftoquinonas, benzoquinonas, pironas, dioxobenzotiazoles e cianoacrilatos.

Plantas suscetíveis tratadas morrem mais rapidamente quando pulverizadas na presença da luz do que quando pulverizadas e colocadas no escuro. Esse fato demonstra que algo mais que a simples inibição do fotossistema II está ocorrendo. Atualmente, sabe-se que a clorose foliar que



ocorre após o tratamento é devida a rompimentos na membrana dos pigmentos causados pela peroxidação de lipídios (ácidos graxos insaturados) da membrana (Fig. 3).

Figura 3 - Estrutura esquemática da membrana de um cloroplasto Fonte: Warren e Hess (1995)

Quando a clorofila aceita um elétron, ela sai do estado neutro (sem carga) e vai para um estado de energia simples, que é normalmente transferido para o centro de reação (P680). Esta clorofila não retorna ao estado anterior quando o fluxo de elétrons é interrompido pela ação do herbicida que se prendeu ao sítio da plastoquinona “Qb”. Essa molécula de clorofila, no estado de energia simples, não podendo transferir o elétron ao centro de reação P680 (fotossistema II), torna-se ainda mais carregada e mais reativa (estado de energia tríplice). Em casos nor¬mais, para que a clorofila não se destrua, a carga é repassada aos carotenóides. Na presença do herbicida, o sistema de prote¬ção, dado pelos carotenóides, é sobrepujado pelo excesso de clorofila no estado de alta energia. Esse excesso de energia (clorofila triple) causa o início da peroxidação de lipídios por dois mecanismos: a: formação direta de radical lipídico nos ácidos graxos insatura¬dos da membrana do cloroplasto; e b: a clorofila de carga tríplice também reage com oxigênio e produz um oxigênio reativo (oxigênio singlet). Essa molécula de oxigênio carregada contribui para o processo de formação dos radicais lipídicos nos ácidos graxos insaturados da membrana. Essas reações dão início ao processo de peroxidação das membranas, aparecendo os sinais de necrose foliar (WELLER, 1995).

4.2.2 - Características gerais dos inibidores do fotossistema II

• A taxa de fixação de CO2 pelas plantas sensíveis, tratadas com esses herbicidas, declina poucas horas após o tratamento.

• Estes herbicidas não provocam nenhum sinal visível de intoxicação no sistema radicular das plantas.

• Aparentemente, todos eles podem ser absorvidos pelas raízes; entretanto, a velocidade de absorção foliar é diferente para cada produto deste grupo.

• Todos eles translocam-se nas plantas apenas via xilema; por esse motivo, plantas perenes somente são eliminadas por esses herbicidas quando tratadas via solo.



• Quando esses herbicidas são usados em pós-emergência, necessita-se de boa cobertura foliar da planta e, ainda, de adição de adjuvante (estes produtos podem apresentar difícil penetração foliar e não são sistêmicos).

• Normalmente, estes herbicidas não apresentam problemas de deriva por volatilização, pois possuem pressão de vapor muito baixa.

• Plantas que estão se desenvolvendo em condições de baixa lumino¬sidade são mais suscetíveis a esses herbicidas. Elas apresentam menor barreira cuticular à penetração dos herbicidas e, ainda, menor reserva de carboidratos.

• Tem sido observado, com relativa freqüência, o aparecimento de novas espé¬cies de plantas daninhas resistentes a estes herbicidas (atuam em sítio de ação específico). Por este motivo, torna-se necessário fazer rotação com outros herbicidas que apresentam mecanismo de ação diferente.

• Em geral, estes herbicidas são muito adsorvidos pelos colóides orgânicos e minerais do solo. Apresentam pouca ou média mobilida¬de no perfil do solo. Por estas razões, as doses recomendadas, quando aplicadas diretamente no solo, são variáveis para cada tipo de solo.

• A persistência agronômica destes herbicidas no solo é extremamente variável, podendo ser curta para alguns produtos (< 30 dias) ou muito longa (> 720 dias) para outros.

• É comum ocorrer efeito sinérgico quando se aplicam inibidores do fotostema II em mistura com outros herbicidas, inseticidas ou fungi¬cidas inibidores da colinesterase. Neste caso, pode se verificar perda de seletividade do herbicida.

• Todos os herbicidas inibidores do fotossistema II apresentam toxicidade muito baixa para mamíferos.

4.2.3 - Mecanismos de seletividade

As causas pelas quais os herbicidas inibidores do fotossistema II são seletivos são diversas e

variam de cultura para cultura (WELLER, 1995). Alguns herbicidas deste grupo apresentam seletividade “toponômica” ou seletividade por

posição. Como exemplo, tem-se a seletividade do diuron para a cultura do algodão. Na realidade, o diuron não causa intoxicação à cultura do algodão quando utilizado em pré-emergência, porque este produto é muito pouco móvel no perfil do solo, não atingindo o local de sua absor¬ção pela planta (sistema radicular). Todavia, se o diuron for incorporado mecanicamente ao solo, ou se for aplicado em solo de textura arenosa e com baixo teor de matéria orgânica, ele poderá entrar em contato com o sistema radicular do algodão e causar severa intoxicação à cultura, podendo levá-la à morte.

Absorção diferencial por folhas e raízes - este fato pode ser devido à anatomia e, ou, morfologia das folhas e raízes e, também, ao tipo de formulação utilizado, podendo garantir a seletividade de determi¬nadas espécies. Neste caso, o herbicida não será absorvido em quantidade suficiente para intoxicar a cultura.



Translocação diferencial das raízes para as folhas - isto ocorre devido à presença de glândulas localizadas nas raízes e ao longo do xilema, que adsorvem estes produtos, impedindo que sejam translo¬cados até seus sítios de ação, localizados nos cloroplastos.

Metabolismo diferencial - algumas espécies de plantas, em suas raízes ou em outras partes, possuem enzimas que são capazes de metabolizar as moléculas de determinados herbicidas, transformando-os rapida¬mente em produtos não-tóxicos para as plantas. Como exemplo, pode-se citar o milho e o sorgo, que apresentam em suas raízes teores elrvados de benzoxazinonas. Estes compostos podem promover rápida degradação da molécula de atrazine por meio de reações de hidroxilação, dealquilação, ou ainda a conjugação dessa molécula com polipetídeos naturais, tornando estas culturas tolerantes a este herbicida. Outro exemplo seria a seletividade da cultura de arroz ao herbicida propanil. Esta cultura apresenta concentrações de dez a trinta vezes da enzima arilacilamidase em realação às principais gramíneas infestantes do arroz. Elevadas concetrações da arilacilamidase, nas folhas de arroz, garantem a degradação do propanil antes que estes atinjam os cloroplastos (sítio de ação primário deste herbicida), o que não ocorre com as gramíneas infestantes dessa cultura.

4.2.4 - Caracterização de Alguns Herbicidas Inibidores do Fotossistema II Atrazine

O 6-cloro-N-etil-N’-(1-metiletil)-1,3,5-triazina-2,4-diamina (atrazine) apresenta solubilidade em água de 33 mg L-1, pka: 1,7, kow: 481; e koc médio de 100 mg g-1 de solo (Rodrigues; Almeida, 2005). É moderadamente adsorvido pelos colóides da argila e da matéria orgânica, tanto mais quanto maior o seu teor no solo; o processo é reversível, dependendo da umidade, da temperatura e do pH do terreno. É lixiviável, sendo comum ser encontrado nos solos cultivados em profundidade superior a 30 cm e também em águas subterrâneas. Sua degradação no solo é, em parte, microbiana, mas também química e física. Apresenta meia-vida no solo média de 60 dias e persistência média a longa nos solos nas doses recomendadas de 5 a 7 meses. Em solos tropicais e subtropicais sua persistência pode também ser maior que 12 meses se usado em doses elevadas em condições de pH do solo elevado, clima frio e seco. Em diversas regiões do Brasil, em campo, tem sido observada intoxicação da aveia semeada até 150dias após aplicação de atrazine na cultura do milho. É muito utilizado na cultura do milho, sendo, também, recomendado para cana-de-açúcar, café, fruteiras, cacau, pimenta-do-reino, etc. Fumo e trigo são muito sensíveis ao atrazine. Quando aplicado em pós-emergência, tem-se observado ótima eficiência de controle das plantas daninhas mesmo com a redução da dose aplicada. Todavia, para isso, é necessário adicionar à calda óleo mineral, sendo mais eficiente para controlar plantas daninhas recém-emergidas (plantas com 1-2 pares de folhas). É muito utilizado em misturas com outros herbicidas em culturas de milho, cana-de-açúcar, fruteiras e outras. As plantas de milho e sorgo possuem a capacidade de metabolizar o atrazine absorvido,



transformando-o por meio de reações de hidroxilação, dealquilação e conjugação, por ação de benzoxazinonas presentes nestas espécies, em compostos não-tóxicos. O atrazine é muito eficiente no controle de dicotiledôneas, porém apresenta eficiência apenas regular para controle de diversas monocotiledôneas. Na cultura do milho, é muito utilizado em pré-emergência, quando em mistura com o metolachlor, formando o “Primestra”, e também em pós-emergência precoce, quando em mistura com óleo mineral (Primóleo) para controle de dicotiledôneas e em mistura no tanque com o nicosulfuron ou outras sulfoniluréias (foramsulfuron + idosulfuron-methyl), em áreas com infestação mista (JAKELAITIS et al., 2005). Simazine

O 6-cloro-N,N`-dietil-1,3,5-triazina-2,4-diamina (simazine) apresenta solubilidade em água de 3,5 mg L-1, pka: 1,62, kow: 122; e koc médio de 130 mg g-1 de solo. É adsorvido pelos colóides da argila e da matéria orgânica e tanto mais quanto maior o seu teor no solo; o processo é reversível, dependendo da umidade, da temperatura e do pH do terreno. É pouco lixiviável, não sendo comum ser encontrado nos solos cultivados em profundidade superior a 10 cm. Sua degradação no solo é, em parte, microbiana, mas também química, ocorrendo hidrólise, com formação de hidroxisimazine e dealquilação do grupo amino. Apresenta persistência média no solo nas doses recomendadas de 5 a 7 meses em condições tropicais e subtropicais, podendo ser maior que 12 meses se usado em doses elevadas.

Pode ser usado em pré-emergência das plantas daninhas nas culturas de café, cana-de-açúcar, alfafa, fruteiras, etc., para controle de dicotiledôneas e algumas gramíneas. Em doses maiores que 10 kg ha-1 do p.c., pode ser usado usado para limpeza de cercas e áreas industriais. É absorvido basicamente pelo sistema radicular das plantas, sendo pouco móvel no solo. É utilizado em misturas com o atrazine, visando minimizar efeitos do clima, principalmente oscilações pluviais, e também para aumentar o espectro de controle de espécies de plantas daninhas. Ametryn

O N-etil-N`-1(metiletil)-6-(metiltio)-1,3,5-triazina-2,4-diamina (ametryn) apresenta

solubilidade em água de 200 mg L-1; pka: 4,1; kow: 427; e koc médio de 300 mg-1 de solo. É medianamente lixiviável nos solos arenosos (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Sua degradação no solo é, em maior parte microbiana, mas também química, por processos de oxidação e hidrólise.



Apresenta persistência média no solo nas doses recomendadas de 4 a 6 meses em condições tropicais e subtropicais, podendo ser maior que nove meses se usado em doses elevadas, dependendo do clima e tipo de solo (meia-vida média no solo é de 60 dias). É reco¬mendado para as culturas de cana-de-açúcar, banana, café, abacaxi, citros, milho e videira, para controle de mono e dicotiledôneas. Pode ser absorvido facilmente pelas raízes e folhas de plantas. É pouco móvel no solo, por ser muito adsorvido por colóides orgânicos e minerais. Sua adsorção pelos colóides é muito influenciada pelo pH. Também pode apresentar adsorção negativa (dessorção), ocorrendo liberação para as plantas de moléculas anteriormente inativadas pelos colóides do solo. É muito utilizado em misturas com os herbicidas diuron, tebuthiuron, atrazine, trifolysulfuron-sodium, 2,4-D, etc; principalmente quando recomen¬dado para de cultura da cana-de-açúcar (PROCÓPIO et al., 2003). É pouco lixiviado no solo, permanecendo na maioria das condições na camada superior (primeiros 30 cm). Prometryne

O N,N`-bis(1-metiletil)-6-(metiltio)-1,3,5-triazina-2,4-diamina (prometryne) apresenta solubilidade em água de 48 mg L-1; pka: 4,09; kow: 1.212; e koc médio de 400 mg g-1de solo. É pouco lixiviado em solos de textura média a argilosa, sendo facilmente degradado por microrganismos que o utilizam como fonte de energia. Apresenta persistência média no solo nas doses recomendadas de 1 a 3 meses em condições tropicais e subtropicais, dependendo das condições de solo, do clima e da dose utilizada. Sua absorção é feita pelas folhas e raízes, sendo mais utilizado em pré-emergência. É recomendado para as culturas de quia¬bo, aipo, cenoura, alho, salsa, cebola, ervilha, etc. A cultura da cebola apresenta maior tolerância ao prometryne quando este é aplicado antes do transplante. Não apresenta seletividade para a cultura da cebola em semeadura direta. Metribuzin

O 4-amino-6-(1,1-dimetiletil)-metiltio-1,2,4-triazina-5-(4H)-ona (metribuzin) apresenta solubilidade em água de 1.100 mg L-1; kow: 44,7; e koc médio de 60 mg g-1 de solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É moderadamente adsorvido em solos com alto teor de matéria orgânica e, ou, argila. É um herbicida muito dependente das condições edafoclimáticas para seu bom funcionamento. Quando aplicado na superfície de solo seco e persistir nesta condição por sete dias,



é desativado por fotodegra¬dação (SILVA, 1989). O metribuzin é também facilmente lixiviado no solo, não sendo recomendado seu uso em solo arenoso e, ou, com baixo teor de matéria orgânica. É absorvido tanto pelas folhas quanto pelas raízes. Controla diversas espécies de dicotiledôneas e algumas gramíneas. É recomendado para aplicação em pré-emergência nas culturas de batata, tomate, soja, café, cana-de-açúcar e mandioca para o controle de diversas infestantes dicotiledôneas. Não apresenta nenhum controle sobre Euphorbia heterophylla. Na cultura do tomate conduzida em semeadura direta, deve ser usado exclusivamente em pré-emergência, logo após a semeadura. No tomate transplantado, poderá ser usado também em pós-emergência, até dezdias após o transplante das mudas. É utilizado em misturas com outros herbicidas, especial¬mente com trifluralin e metolachlor, na cultura da soja. Linuron

O N-(3,4-diclorofenil)-N-metoxi-N-metiluréia (linuron) é um herbicida derivado do grupo das uréias, que apresenta solubilidade em água de 75 mg L-1, pka: zero; kow: 1.010; e koc médio de 400 mg g-1 de solo. É adsorvido principalmente em solos com alto teor de matéria orgânica e, ou, argila, sendo pouco lixiviável nestes tipos de solo, apresentando persistência de 2 a 5 meses. É recomendado para uso em soja, algodão, milho, batata, cenoura, rabanete, alho, cebola, etc., principalmente para aplicações em pré-emergência. Nas culturas de cenoura e de cebola, pode também ser usado em pós-emergência, quando as plantas daninhas estiverem com 1-2 pares de folhas. É mais facilmente absorvido pelas raízes, tendo a sua atividade muito influenciada pelas caracterís¬ticas físico-químicas do solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Diuron

O N`-(3,4-diclorofenil)-N,N-dimetiluréia (diuron) apresenta solubilidade em água de 42 mg L-1; pka: zero; kow: 589; e koc médio de 480 mg g-1 de solo e uma meia-vida média no solo de 90 dias com persistência de 4-8 meses (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É muito adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais, sendo sua atividade altamente influenciada pelas características físico-químicas do solo; por esta razão, é pouco móvel no perfil do solo. Esta característica garante a “seletividade toponômica” do diuron para o algodão e outras culturas em solos de textura média a pesada. Todavia, em solos de textura arenosa e com baixo teor de matéria orgânica, o diuron pode atingir o sistema radicular das culturas, tornando-as sensíveis. É recomendado para as culturas de algodão, cana-de-açúcar, citros, abacaxi, mandioca, seringueira, pimenta-do-reino, cacau, etc., para



o controle de gramíneas e dicotiledôneas, sendo facilmente absorvido pelas raízes das plantas. O diuron, também, é muito recomendado em misturas com diversos herbicidas (paraquat, ametryn, 2,4-D, tebuthiuron, atrazine, MSMA, etc.), para uso em plantio direto, em aplicações dirigidas em diferentes culturas, em sistemas de plantio direto e convencional. Tebuthiuron

O N-[5-(1,1-dimetiletil)-1,3,4-tiadiazol-2-il]-N,N’-dimetiluréia (tebuthiuron) possui solubilidade em água de 2.570 mg L-1; pka: zero; kow: 671 e koc médio de 80 mg g-1 de solo. É adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais, apresentando média lixiviação no perfil do solo. Quando usado em doses elevadas em cana-de-açúcar, recomenda-se não cultivar culturas sensíveis ao tebuthiuron, como feijão, amendoim e soja por um período inferior a dois anos e a três anos quando aplicado em pastagem. A persistência do tebuthiuron em regiões de elevada precipitação pluvial é de 12 a 15 meses; todavia, esta persistência é muito maior em regiões sujeitas a déficits hídricos prolongados. No Brasil, é recomendado para uso em cana-de-açúcar, pastagens e áreas não-cultivadas. Controla largo espectro de dicotiledôneas e monocotiledôneas anuais e perenes. É formulado como pó-molhável e suspensão concentrada. É recomendado para uso em pré-emergência na cultura da cana-de-açúcar, em aplicação isolada ou em misturas com outros produtos para o controle de plantas daninhas de folhas estreitas e largas que se propagam por sementes (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Também pode ser usado para eliminar árvores ou arbustos em pastagens. Neste caso, apresenta efeito lento, podendo demorar de 3 a 12 meses para eliminar a planta. Bentazon

O 3-(1-metiletil)-(1H)-2,1,3-benzotiodiazinona-4(3H)-ona 2-dióxido (bentazon) apre-senta solubilidade em água de 500 mg L-1; kow: 0,35; e koc médio de 34 mg g-1 de solo. É adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais do solo, mostrando potencial de lixiviação muito reduzido, não sendo encontrado em profundidades superiores a 20 cm. Apresenta curta persistência no solo (inferior a 20 dias), não se observando efeito residual em culturas sucessoras (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É registrado no Brasil para as culturas de amendoim, arroz, feijão, milho, soja e trigo. É utilizado exclusivamente em pós-emergência, devido à reduzida absorção radicular. Recomenda-se adição de um adjuvante oleoso à calda, para lhe facilitar a absorção por algumas



espécies de plantas daninhas, exceto para a cultura do feijão onde a adição do adjuvante não é recomendada pois pode causar fitotoxicidade. A eficácia é maior a temperaturas altas e reduz quando abaixo de 16 oC, razão pela qual, no inverno, o uso de óleo mineral torna-se mais necessário. Controla diversas espécies de folhas largas anuais, entre elas Acanthospermum australe, Bidens pilosa, Ipomoea grandifolia, Rhaphanus raphanistrum, Commelina benghalensis, além de outras. Contudo é totalmente ineficiente no controle de Euphorbia heterophylla e Amaranthus sp. Deve ser aplicado sobre plantas daninhas no estádio de 2 a 4 folhas, estando estas com bom vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem e umidade relativa do ar inferior a 60%. É comum ser utilizado em mistura, no tanque, com herbicidas recomendados para controlar plantas daninhas de folhas largas, quando a infestação do terreno incluir espécies que lhe são tolerantes. Não atua sobre gramíneas, visto que são comuns as combinações com graminicidas pós-emergentes; nestas condições, aplica-se, preferencialmente, primeiro o graminicida e, em um intervalo de três dias, o bentazon. A aplicação simultânea induz efeito antagônico. Propanil

O N-(3,4-diclorofenil) propanamida (propanil) apresenta solubilidade em água de 500 mg L-1; pka: zero; kow: 193; e koc médio de 149 mg g-1 de solo. É fracamente adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais. Apresenta persistência muita curta no solo, de apenas três dias, sendo decomposto basicamente por microrganismos. É compatível com a maioria dos herbicidas. Todavia, as misturas com fungicidas, inseticidas e fertilizantes foliares podem quebrar-lhe a seletividade para a cultura do arroz, pois inibem a enzima arilacilamidase responsável pelo rápido metabolismo do propanil nas plantas de arroz. Deve ser usado em aplicações seqüenciais com inseticidas: com os organofosforados observar intervalo mínimo entre as aplicações de 15 dias e, para os carbamatos, 30 dias. Não utilizá-lo em lavouras onde as sementes foram tratadas com carbofuran (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É recomendado em pós-emergência da cultura do arroz e das plantas daninhas, com estas, preferencialmente, no início do desenvolvimento (2 a 3 folhas). Deve ser aplicado com as plantas daninhas com bom vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem, horas de calor, umidade relativa do ar inferior a 70% e excesso de chuva, ou com a cultura em precárias condições vegetativas, fitossanitárias ou cobertas de orvalho. Não se adiciona surfatante à calda. Requer um período de seis horas sem chuva, após as aplicações, para assegurar sua absorção pelas plantas. Controla com eficiência diversas espécies de gramíneas, dicotiledôneas e ciperáceas. É muito comum o uso do propanil em mistura com outros herbicidas, visando aumentar o espectro de controle das plantas daninhas.



4.3 - Herbicidas inibidores da Protox

4.3.1. Principais características

As principais características dos herbicidas inibidores da Protox (WARREN; HESS, 1995)

são: • Herbicidas deste grupo podem penetrar pelas raízes, pelos caules e pelas

folhas de plantas jovens. • Há muito pouca ou praticamente nenhuma translocação nas plantas tratadas. • A atividade herbicida acontece na presença da luz, ou seja, no escuro, os

herbicidas deste grupo não têm ação. • As partes tratadas da planta que são expostas à luz morrem rapidamente

(dentro de um a dois dias). Como estes herbicidas não se movimentam dentro da planta, as necroses foliares têm o formato e a intensidade das gotículas de pulverização. É preciso que haja boa cobertura da planta, para que ela seja efetivamente controlada.

• Os difeniléteres são fortemente adsorvidos pela matéria orgânica do solo e muito pouco lixiviados.

• A ação tóxica dos herbicidas inibidores da Protox, quando aplicados em pré-emergência, se manifesta nas plantas próximo da superfície do solo, durante a emergência das plântulas

• A incorporação ao solo diminui a ação destes herbicidas, em razão da maior sorção destes aos colóides do solo.

• A persistência no solo varia consideravelmente entre os herbicidas deste grupo, podendo variar de alguns dias a vários meses. É comum ocorrer danos em culturas sucedâneas quando não se observa o período residual recomendado, que pode variar com a dose aplicada, tipo de solo e condições climáticas.

• São poucos os relatos na literatura sobre o aparecimento de plantas daninhas que adquiriram resistência a estes herbicidas, em decor¬rência do uso repetido destes.

• A toxicidade para pássaros e mamíferos é baixa, enquanto para peixes ela varia de baixa a moderada.

4.3.2 - Mecanismo de ação

A atividade destes herbicidas é expressa por necrose foliar da planta tratada em pós-

emergência, após 4-6 horas de luz solar. Os primeiros sintomas são manchas verde-escuras nas folhas, dando a impressão de que estão encharcadas pelo rompimento da membrana celular e



derramamento de líquido citoplasmático nos intervalos celulares (Fig. 4A). A estes sintomas iniciais segue-se a necrose. Quando estes herbicidas são usados em pré-emergência, o tecido é danificado por contato com o herbicida, no momento em que a plântula emerge. Similarmente à aplicação pós-emergência, o sintoma característico é a necrose do tecido que entrou em contato com o herbicida (WARREN; HESS, 1995).

Figura 4 – Sintomas de intoxicação em plantas de pepino tratadas com fomesafen (A) e efeito residual no solo (carryover) em folhas de milho (B)

Após a absorção e pequena translocação destes herbicidas até o local de ação, a luz é sempre necessária para a ação herbicida. Experiências realizadas por vários autores mostraram que o uso de um herbicida inibidor do transporte de elétrons na fotossíntese (diuron), ou mesmo de um mutante de planta amarelo (não-fotossintetizante), não reduziu o dano ocasionado pela aplicação de um difeniléter. Estas experiências demonstraram que o requerimento de luz para a atividade herbicida dos difeniléteres não está relacionado com a fotossíntese.

No período de 1988-89, surgiram vários trabalhos que ajudaram no entendimento do mecanismo de ação desses herbicidas. Primeiramente foi mostrado que, tratando-se cloroplastos com um herbicida do grupo difenil-éter, houve a formação de grande quantidade de oxigênio singleto (O2), reconhecidamente capaz de iniciar o processo de peroxidação de lipídios. Em seguida, outras publicações comprovaram que o pigmento envolvido era a protoporfirina IX, um precursor da clorofila. Foi mostrado que a protoporirina IX é acumulada fora dos plastídios, em tecidos tratados com os difeniléteres. Esse pigmento interage com o oxigênio e a luz para formar o oxigênio singleto (O2). Foi descoberto também que substâncias capazes de inibir a síntese da protoporfirina IX (gabaculina, ácido levulênico, ácido 4,6-dioxoheptanóico) serviam de proteção contra os difeniléteres. Finalmente, foi mostrado que a enzima inibida pelos herbicidas do grupo dos difeniléteres era a protoporfirinogênio oxidase, conhecida simples¬mente pela abreviatura Protox. Ficou então uma questão crucial para ser respondida: se a Protox é inibida, como é que a protoporfirina IX estaria sendo acumulada? Num trabalho de 1993, foi verificado que o protoporfirinogênio IX, precursor da protoporfirina IX, sai do centro de reação do cloroplasto quando a Protox é inibida e se acumula no citoplasma. A oxidação enzimática ocorre então no citoplasma, e o produto formado não serve de substrato para a enzima Mg-quelatase, responsável pela formação da Mg-protoporfirina IX. A protoporfirina IX formada no citoplasma, sem Mg,



interage com o oxigênio e a luz para formar o oxigênio singleto (‘O2) e iniciar o processo de peroxidação dos lipídios da plasmalema.

Uma explicação final deve ser dada sobre o fato de que a protopor¬firina IX se acumula muito rapidamente em células de plantas tratadas com um difeniléter ou oxadiazon, daí o aparecimento de necroses de forma tão rápida (4-6 horas). A acumulação rápida da protoporfirina IX sugere um descontrole na rota metabólica de síntese desta. A explicação mais plausível é a inibição da síntese do grupo heme, precursor na planta dos citocromos, que é sintetizado a partir da protoporfirina IX com a interferência da Fe quelatase. O grupo heme é conhecido pela ação de controle na síntese do ácido aminolevulínico (ALA), a partir do glutamato. Com a inibição da protox no cloroplasto, a síntese de heme é também inibida, deixando de haver o controle sobre a síntese de ALA. As conseqüências do descontrole são o aumento rápido do protoporfirinogênio IX, a saída para o citoplasma, a oxidação pela Protox no citoplasma, a formação da protoporfirina IX, o aparecimento do oxigênio singleto (forma reativa do oxigênnio) e a peroxidação dos ácidos graxos insaturados da plasmalema (WARREN; HESS, 1995).

Vale a pena salientar que a enzima protoporfirinogênio oxidase (protox) ocorre também nos mitocôndrios de células animais e que a enzima encontrada nos mitocôndrios é mais sensível aos herbicidas difeniléteres do que a enzima encontrada nos cloroplastos. A acumula¬ção de protoporfirina em células humanas é conhecida por estar associada com algumas doenças, como a protoporfiria. Oxadiazon, por exemplo, quando adicionado na dieta de ratos, provoca níveis elevados de porfirina. O padrão de acumulação é o mesmo observado na doença Porfiria variegata. Esse fato sugere um manuseio bem cuidadoso desses herbicidas.

4.3.3 - Caracterização de alguns herbicidas inibidores da PROTOX

Fomesafen

O 5-(2-cloro-4-(trifluorometil) fenoxi-N-(metilsulfonil)-2-nitrobenzamida (fomesafen) apresenta solubilidade em água de 50 mg L-1 (ácido); pka: 2,83; kow: 794; e koc médio de 60 mg g-1 de solo. Persistência alta no solo na dose recomendada, variando de dois a seis meses (ALMEIDA; RODRIGUES, 2005). Recomenda-se observar um intervalo mínimo de 150 dias entre a aplicação do fomesafen e a semeadura de milho e, ou, sorgo. É registrado no Brasil para as culturas de soja e feijão. Controla grande número de espécies de folhas largas anuais, entre elas Acanthospermum australe, Amaranthus hybridus, Euphorbia heterophylla, Bidens pilosa, Ipomoea grandifolia, além de outras. É recomendado para uso em pós-emergência das plantas daninhas estando estas no estádio de 2 a 4 folhas. Deve ser aplicado com as plantas daninhas com bom vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem, horas de muito calor e umidade relativa do ar inferior a 60%. Deve-se adicionar à calda o adjuvante recomendado pelo fabricante. Requer uma hora sem



ocorrência de chuvas após a aplicação, para assegurar a absorção pelas plantas daninhas. É comum ser utilizado em mistura com o fluazifop-p-butil, para o controle em pós-emergência de plantas daninhas dicotiledôneas e gramíneas e também com outros herbicidas, visando aumentar espectro de controle de plantas daninhas. Lactofen

O 2-etoxi-1-metil-2-oxoetil-5-[2-cloro-4-(trifluorometil)fenoxi-2-nitrobenzoato (lactofen) apresenta solubilidade em água de 0,1 mg L-1; pka: zero e koc médio de 10.000 mg g-1de solo. É fortemente adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais, apresentando muito baixa lixiviação no perfil do solo (ALMEIDA; RODRIGUES, 2005). O lactofen tem meia-vida no solo de três dias sendo completamente dissipado em menos de 30 dias, não afetando as culturas em sucessão. É registrado no Brasil para as culturas de soja, arroz e amendoim. Controla grande número de espécies de folhas largas anuais, incluindo algumas espécies-problema, como Euphorbia heterophylla, Sida rhombifolia, Commelina benghalensis, além de outras. É recomendado para uso em pós-emergência das plantas daninhas, no estádio de 2 a 4 folhas. O produto provoca intoxicação à cultura da soja, com clorose e necrose foliar e redução e crescimento, mas a cultura se recupera. É comum ser utilizado em mistura no tanque com outros herbicidas, visando aumentar o espectro de controle de plantas daninhas de folhas largas e, também, para inibir o aparecimento de biótipos resistentes a herbicidas. Oxyfluorfen

O 2-cloro-1-(3-etoxi-4-nitrofenoxi)-4-(trifluorometil)benzeno (oxyfluorfen) apresenta solubilidade em água < 0,1 mg L-1; pka: zero; kow: 29.400; e koc médio de 100.000 mg g-1de solo. É fortemente adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais e, por isso, é resistente à lixiviação no perfil do solo. Sua degradação no solo é essencialmente por fotólise e insignificante por microrganismos. Apresenta meia-vida de 30 a 40 dias e persistência média de seis meses no solo; podendo, esta, ser ainda maior em viveiros, devido às condições de umidade e sombreamento (ALMEIDA; RODRIGUES, 2005). É registrado no Brasil para as culturas de algodão, café, arroz, cana-de-açúcar, citros, eucalipto e pinho, sendo utilizado em outros países, também, nas culturas de nogueira, videira, milho e amendoim. É utilizado em pré e pós emergência precoce, dependendo da exigência da cultura. Controla gramíneas e algumas espécies de dicotiledôneas, ambas anuais. Em



razão da sensibilidade à fotodecomposição, exige umidade no solo no momento da aplicação para penetrar neste, quando usado em pré emergência, evitando a ação dos raios solares. Quando utilizado em pós-emergência, recomenda-se usar adjuvantes na calda. Em algodão, é usado quando a cultura atinge desenvolvimento superior a 50 cm de altura, em aplicação dirigida, de forma a não atingir o algodoeiro. Usar, se necessário, protetores de bicos. Aplicar após o cultivo, em pré-emergência das plantas daninhas, ou, no máximo, quando estas atingirem a fase de duas folhas; com elas mais desenvolvidas, aplicá-lo em mistura com o MSMA. Em arroz irrigado, pode ser usado em pré ou pós-emergência das plantas daninhas, porém antes da emergência do arroz. Em café, é utilizado tanto em viveiros quanto em cafezais jovens e adultos. Em viveiros, aplica-se logo após a semeadura ou até cinco dias depois, após a rega. Em cafezais jovens, deve ser aplicado em pré-emergência das plantas daninhas, em jato dirigido, de forma a não atingir a folhagem, podendo ser feitas duas aplicações anuais. Em cafezais adultos, deve ser aplicado logo após a arruação ou esparramação, em pré-emer¬gência das plantas daninhas. Em plantações de eucalipto e pinho, aplica-se logo após o plantio, em pré-emergência das plantas daninhas, em solo úmido, na faixa de plantio, podendo ser pulverizado sobre as plantas, exceto nas variedades de eucalipto de folha pilosa, em que se faz em jato dirigido. Quando usado em pós-emergência, provoca o fechamento dos estômatos e deterioração das membranas celulares, ocasionando colapso das células. Em pré-emer¬gência, age sobre o hipocótilo das plantas em germinação e nos meristemas foliares. Não tem ação sobre os tecidos radiculares, atuando unicamente sobre órgãos da parte aérea. Não é metabolizado nas plantas, sendo pouco absorvido pelo sistema radicular e, também, pouco móvel. Oxadiazon

O 3-[4,2-dicloro-5(1-metiletoxi)fenil]-5-(dimetietil)-1,3,4-oxadiazol-2-(3H)-ona (oxadiazon) apresenta solubilidade em água de 0,7 mg L-1 ; pka: zero; kow: 63.100; e koc médio: 3.200 mg g-1 de solo. É fortemente adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais do solo; por esta razão e devido à sua baixa solubilidade em água, apresenta lixiviação e movimentação lateral insignificantes. Sua persistência no solo é de dois a seis meses, dependendo da dose aplicada, do tipo de solo e das condições climáticas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). No Brasil, é recomendado para as culturas de arroz, alho, cebola, cenoura e cana-de-açúcar. Na cultura do arroz, preferencialmente, é utilizado em pré-emergência das plantas daninhas. Em cenoura, deve ser aplicado logo após a semeadura, antes da emergência das plantas daninhas, em solo úmido. O alho e a cebola e, de maneira geral, as culturas que se reproduzem por bulbo são bastante tolerantes ao oxadiazon. Nestas culturas deve ser utilizado em pré-emergência, logo após o plantio, podendo se reaplicar depois que as referidas culturas atinjam a fase de três folhas. Em cana-de-açúcar, aplica-se logo após o plantio, com as plantas daninhas ainda não emergidas, e, na cana-soca, logo após o corte, também em pré-



emergência das invasoras. É comum aplicar o oxadiazon em misturas com herbicidas residuais (diuron, ametryn, simazine, etc.) na cultura de cana-de-açúcar.

4.4 - Herbicidas inibidores do arranjo dos microtúbulos


Estes herbicidas pertencem ao grupo das dinitroanilinas (trifluralin, pendimethalin e oryzalin). Interferem em uma das fases da mitose, que corresponde à migração dos cromossomas da parte equatorial para os pólos das células. Todos estes compostos (grupo das dinitroanilinas) interferem no movimento normal dos cromos¬somas durante a seqüência mitótica. O fuso cromático é formado por proteínas microtubulares denominadas tubulinas. Estas proteínas são contráteis, semelhantemente à actimiosina encontrada nos músculos dos animais, e responsáveis pela movimentação dos cromossomas para os pólos da célula. As dinitroanilinas inibem a polimerização destas proteínas e, conseqüentemente, a formação do fuso cromático e movimentação dos cromossomas na fase da mitose (Figs. 5 e 6).

O efeito direto é sobre a divisão celular, tendo como conseqüência o aparecimento de células multinucleadas (aberrações). Estes herbicidas inibem o crescimento da radícula e a formação das raízes secundárias. São eficientes apenas quando usados em pré-emergência, porque a sua ação principal se manifesta pelo impedimen¬to da formação do sistema radicular das plantas. Eles provocam a ruptura da seqüência mitótica (prófase > metáfase > anáfase > telófase) já iniciada (HESS, 1995b).

4.4.2 - Principais características

• Paralisam o crescimento das raízes. • Possuem pouca ou nenhuma atividade foliar. • Apresentam de moderada a muito baixa movimentação no solo. • Repetidas aplicações não resultam na maior degradação microbioló¬gica. • Todos os herbicidas deste grupo apresentam de moderada a baixa toxicidade para

mamíferos. • Apresentam ótima ação no controle de gramíneas.



Figura 5 - Seqüência normal da mitose

Figura 6 - Mitose interrompida pela ação de herbicidas derivados das dininitoanilinas

4.4.3 - Caracterização de alguns herbicidas inibidores dos microtúbulos

Trifluralin

O 2,6-dinitro-N-N-dipropil-4-(trifluorometil) benzoamina (trifluralin) é um herbicida que apresenta excelente ação sobre as gramíneas anuais e perenes oriundas de sementes, sendo recomendado para as culturas de soja, algodão, feijão, ervilha, alfafa, quiabo, cucurbitá¬ceas, brássicas, tomate, pimentão, alho, cebola, beterraba, e outras. Por ser um produto volátil (pressão de vapor de 1,1x10-4 mm Hg a 25 °C), sensível à luz e de solubilidade em água extremamente baixa (0,3 mg L-1 a 25 °C), necessita ser incorporado mecanicamente ao solo logo após a sua aplicação (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É fortemente adsorvido pelos colóides da matéria orgânica e pouco pelos da argila; em solos ricos em matéria orgânica, a forte adsorção pode impedir a absorção



do trifluralin pelas raízes das plantas, motivo pelo qual não é aconselhável seu uso nestas condições. A lixiviação, assim como o movimento lateral no solo, é muito reduzida. Apresenta pka: zero; kow: 118.000; e koc médio de 7.000 mg g-1 de solo. É absorvido principalmente pela radícula e praticamente não se transloca na planta. A dose recomendada varia de acordo com as características fisico-químicas do solo. Apre¬senta degradação lenta no solo, podendo, em alguns casos de rotação de culturas (feijão/milho) em áreas de baixa fertilidade e mal manejadas, causar danos à cultura sucessora, provocando inibição do crescimento radicular desta (SILVA et al., 1998). Pendimethalin

O N-(1-etilpropil)-3,4-dimetil-2,6-dinitrobenzenoamina (pendimethalin) é registrado no Brasil para controle de gramíneas nas seguintes culturas: algodão, alho, amendoim, arroz, café, cana-de-açúcar, cebola, feijão, milho, soja, tabaco e trigo. É recomendado para uso em pré emergência da planta daninha e da cultura ou em PPI. É um herbicida de média volatilidade (pressão de vapor de 9,4x10-5 mm Hg), sensível à luz e pouco móvel no solo, motivo pelo qual a incorporação é recomendável em condições de solo seco e com período de estiagem. O pendimethalin apresenta solubilidade de 0,3 mg L-1; pka zero; kow: 152.000; e koc médio de 17.200 mg g-1 de solo. É fortemente adsorvido pelos colóides do solo; por esta razão, sua lixiviação é muito baixa e as doses recomendadas se dão em função das características físico-químicas do solo. Sua persistência no solo varia de 3 a 6 meses de acordo com o solo, a dose aplicada e as condições climáticas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005).

4.5 - Inibidores da síntese de ácidos graxos de cadeias muito longas (VLCFA)


As cloroacetanilidas têm sido um dos grupos de herbicidas mais usados no mundo, desde o lançamento do primeiro herbicida desse grupo, em 1954 (CDAA) (SLIFE, 1995). Nos Estados Unidos da América do Norte, depois do glyphosate é o grupo de herbicida mais utilizado, por causa do uso extensivo em soja e milho. Apesar do uso contínuo por tantos anos, não existem ainda relatos do aparecimento de gramí¬neas que tenham adquirido resistência a esses herbicidas. Não há relatórios também sobre aumento de biodegradação no solo. As princi¬pais características dos herbicidas do grupo das cloroacetamidas são:



• Controlam plântulas de muitas espécies de gramíneas anuais e algumas

dicotiledôneas antes da emergência ou mesmo plantinhas, logo após a emergência. Em áreas tratadas com cloroacetanilidas, as sementes iniciam o processo de germinação, mas não chegam a emergir, e, quando o fazem, exibem crescimento anormal. Em combinação com outros herbicidas, as cloroacetanilidas podem auxiliar no controle de dicotiledôneas, porém, isoladamente, o controle não é consistente. O maior uso das cloroacetanilidas está ligado ao controle, em pré-emergência, de espécies daninhas gramíneas e comelináceas.

• Em razão de os efeitos desses herbicidas estarem ligados somente as plântulas, é muito difícil o estudo de translocação. Os dados existentes indicam translocação muito pequena.

• As cloroacetanilidas são aparentemente absorvidas pelas raízes (dicotiledôneas) e pelas partes acima da semente epicótilo (principal¬mente gramíneas).

• Gramíneas mostram inibição da emergência da primeira folha do coleóptilo; ciperáceas mostram inibição da parte aérea; em dicotiledôneas (por exemplo, o algodoeiro), o efeito inibitório causado pelo alachlor é maior sobre as raízes.

• Cada cloroacetanilida que apareceu no mercado depois do herbicida CDAA apresentou características um pouco diferentes das outras. De maneira geral, as doses têm sido reduzidas, o efeito residual no solo tem aumentado e a dependência dos fatores do solo tem diminuído. Devido a problemas de tolerância, é um dos grupos mais estudados e com o qual mais se têm usado os protetores de herbicida. Exemplo deste uso é a proteção do sorgo contra cloroacetanilidas, possibili¬tando a utilização desses herbicidas nesta cultura, naturalmente sensível a eles.

• As cloroacetanilidas apresentam normalmente pressão de vapor de média a alta, mas, pelo fato de não terem ação pós-emergente, não há registros de problemas com deriva.

• A mobilidade no solo varia entre os herbicidas deste grupo e depende das condições de umidade e do teor de matéria orgânica do solo. De modo geral, as cloroacetanilidas apresentam de baixa a média mobilidade nos solos.

• A toxicidade das cloroacetanilidas a peixes, pássaros e mamíferos é muito baixa.

4.5.2 - Mecanismo de ação das cloroacetanilidas Apesar de ter sido estudado extensivamente, o mecanismo bioquí¬mico primário de ação

das cloroacetanilidas ainda não é bem conhecido. A hipótese mais aceita atualmente é a inibição de ácidos graxos de cadeias muito longas. Muitos efeitos diferentes sobre vários processos bioquímicos já foram mostrados. As cloroacetanilidas estão relacionadas com a inibição da sín¬tese de lipídios, ácidos graxos, terpenos, flavonóides e proteínas. Há relatórios que as relacionam com a inibição da divisão celular e interferência com controle hormonal (SLIFE, 1995).



A maioria dos efeitos bioquímicos e fisiológicos relatados sobre o modo de ação destes herbicidas pode ser interpretada com base na inibição da síntese de proteínas. As cloroacetanilidas podem também alquilar aminoacil tRNAs específicos e, com isso, inibir a síntese de proteínas. As cloroacetanilidas são conhecidas como agentes alquilantes e podem agir alquilando nucleófilos biológi¬cos. A retirada do nucleófilo pode acontecer entre o halogênio das cloroacetanilidas e o nucleófilo, sendo este transferido (por exemplo, o grupo amino do metionil-tRNA inicial).

Os efeitos das cloroacetanilidas sobre a síntese de gorduras podem ser atribuídos à interferência no metabolismo da CoA, sendo esta enzima o ponto de começo de muitas rotas metabólicas, incluindo lipídios, ácidos graxos, terpenos, etc. Pelo menos “in vitro”, já foi mostrado que o herbicida alachlor é capaz de alquilar CoA.

4.5.3 - Características de algumas cloroacetanilidas Alachlor

O 2-cloro-2,6-dietil-N-(metoximetil)acetanilida (alachlor) é recomendado para controle de diversas espécies de gramíneas e comelináceas, sendo usado em pré-emergência, logo após a semeadura da cultura, estando o solo com boas condições de umidade. Apresenta solubilidade em água de 242 mg L-1; pka: zero; kow 794; e koc médio de 120 mg g-1 de solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É adsorvido pelos colóides do solo, possuindo média a baixa mobilidade no solo e persistência de 6 a 20 semanas, variável com o tipo de solo e as condições climáticas. Quando aplicado em solo seco, a eficácia do produto reduz, se não chover no prazo de até cinco dias. Em algodão, amendoim e girassol, não se deve utilizá-lo em solos arenosos. Em café, aplicá-lo após a arruação ou esparramação, antes da emergência das plantas daninhas. Em café novo ou recepado, pode-se cultivar milho, soja ou amen¬doim no terreno tratado. Em cana-de-açúcar, deve ser utilizado logo após o plantio, podendo ser misturado com ametryn, diuron ou atrazine. Em milho, é comum misturá-lo com atrazine ou cyanazine. Em soja, em condições de alta infestação de Brachiaria plantaginea, recomenda-se a mistura com graminicidas ou aplicação em seqüência ao trifluralin incorporado; se a infestação for de Bidens pilosa, Richardia brasiliensis ou Sida sp., mistura-se com metribuzin, exceto em solos arenosos e, ou, com baixo teor de matéria orgânica.



S-metolachlor

O 2-cloro-N-(2-etil-6-metilfenil)-N-[(1S)-2-metoxi-1-metiletil)]acetanilida (s-metolachlor) é registrado no Brasil para cana-de-açúcar, feijão, milho e soja, sendo usado em outros países, também, para culturas de amendoim, batata, girassol, sorgo e plantas ornamentais. Controla essencialmente gramíneas anuais e algumas perenes de reprodução seminal, as comelináceas e um número reduzido de latifoliadas. Para aumentar o espectro de ação sobre estas espécies, é comum misturá-lo com latifolicidas, como atrazine, cyanazine, metribuzin, etc. Em razão de sua absorção foliar ser quase nula, é utilizado apenas em pré-emergência das plantas daninhas. Pelo fato de sua absorção ser quase total pelo coleóptilo das gramíneas e pelo epicótilo das dicotiledôneas, é essencial que sua aplicação seja feita antes da completa emergência das plantas. Apresenta solubilidade em água de 488 mg L-1; pka: zero; kow: 3,05; e koc médio de 200 mg g-1 de solo. É sorvido pelos colóides de argila e matéria orgânica; por esta razão, sua lixiviação é fraca a moderada, exceto em solos arenosos. Devido à sensibilidade do s-metolachlor, à fotodegradação e à volatilização, a sua eficácia ficará comprometida se aplicado em solo seco e não ocorrer uma chuva de intensidade superior a 10mm no espaço de cinco dias (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Em feijão, não deve ser utilizado em solos arenosos, por provocar inoxicação à cultura. Em milho, é largamente utilizado em mistura com o atrazine. Acetochlor

O 2-cloro-N-(etoximetil)-N-(2-etil-6-metilfenil) acetanilida (acetochlor) é recomendado para uso em pré-emergência das plantas daninhas, devendo ser aplicado em seguida à semeadura, mas no prazo máximo de três dias após a ultima gradagem. A terra deve estar bem preparada, livre de torrões, restos de culturas e em boas condições de umidade. Apresenta solubilidade em água de 223 mg L-1; pka zero e kow 300. É adsorvido pelos colóides orgânicos e minerais do solo, sendo pouco lixiviado, apresentando persistência de 8 a 12 semanas, dependendo da dose utilizada, das condições climáticas e do tipo de solo. Em café, deve ser aplicado logo após a arruação e, ou, esparramação. Em cana-de-açúcar, usa-se em cana-planta, logo depois do plantio, antes da emergência das plantas daninhas e da cultura, sendo comum a mistura com outros herbicidas. Em milho, recomenda-se sua aplicação logo após a semeadura, podendo ser misturado, entre outros,



com atrazine ou cyanazine. Em soja, aplica-se logo após a semeadura, antes da emergência das plantas daninhas e da cultura, podendo ser misturado, entre outros, com metribuzin, exceto em solos arenosos e, ou, com baixo teor de matéria orgânica.

4.6 - Herbicidas Inibidores do Fotossistema I

São herbicidas derivados da amônia quaternária (paraquat e diquat), sendo largamente utilizados como dessecantes no “plantio direto”, em aplicações dirigidas em diversas culturas, em várias partes do mundo e, também, como dessecantes, em pré-colheita para diversas culturas.

4.6.1 - Características gerais

• São altamente solúveis em água e, por isso, formulados em solução aquosa. • São cátions fortes. • São rapidamente adsorvidos e inativados pelos colóides do solo. • São rapidamente absorvidos pelas folhas; chuvas após 30 minutos de sua

aplicação não mais influenciam a eficiência de controle das plantas daninhas. • A ação destes herbicidas é muito mais rápida na presença da luz do que no

escuro. • Usualmente, a morte das plantas devido à ação destes herbicidas é tão rápida na

presença da luz que não dá tempo de eles se translocarem na planta. • A toxicidade do diquat é alta e a do paraquat é muito alta, para mamíferos.


Poucas horas após a aplicação destes herbicidas, na presença de luz, verifica-se severa

injúria nas folhas das plantas tratadas (necrose do limbo foliar). Estes compostos possuem a capacidade de captar elétrons provenientes da fotossíntese (no fotossistema I) e formarem radicais livres. O local de captura dos elétrons está próximo a ferredoxina e sua velocidade de ação depende da intensidade luminosa. Estes radicais livres formados pelos herbicidas paraquat e diquat não são os agentes responsáveis pelos sintomas de intoxicação observados. Estes radicais são instáveis e rapidamente sofrem a auto-oxidação. Durante o processo de auto-oxidação são produzidos radicais de superóxidos, os quais sofrem o processo de dismutação, para formarem o peróxido de hidrogênio. Este composto e os superóxidos, na presença de Mg, reagem, produzindo radicais hidroxil. Esta substância promove a degradação rápida das membranas (peroxidação de lipídios), ocasionando o vazamento do conteúdo celular e a morte do tecido. Vale ressaltar que este não é o único sítio de ação destes herbicidas, porque pequena atividade destes produtos é observada, também, no escuro. Nesta condição, estes herbicidas capturam os elétrons provenientes da respiração, para formarem os radicais tóxicos. (WELLER; WARREN, 1995a).



4.6.3 - Principal herbicida do grupo

Paraquat

O 1,1’-dimetil-4,4’-dicloreto de piridilio íon (paraquat) é um herbicida altamente solúvel em

água (620.000 mg L-1); pka: zero; kow: 4,5; e koc estimada de 1.000.000 mg g-1 de solo. É inativado ao entrar em contato com o solo, por completa adsorção do cátion à argila. Esta ocorre devido à dupla carga positiva da molécula do paraquat, formando complexos com os locais de carga negativa, de onde não é removido mesmo com lavagens de solução saturada de sais, só sendo recuperado por fragmentação da argila com ácido sulfúrico 18 N. Por esta razão, sua lixiviação é nula e sua decomposição microbiana no solo é muito lenta. O paraquat pode ser usado para:

• Dessecante em “plantio direto”. Para este fim, o paraquat é muito utilizado em

mistura com o diuron, formando o Gramocil. • Em pré-emergência de culturas, porém em pós-emergência das plantas daninhas. • Aplicações dirigidas em culturas de milho, algodão, café, fruteiras e outras. • Dessecante, em pré-colheita, para diversas culturas, visando viabilizar colheita

mecânica e melhor qualidade fisiologia de sementes (DOMINGOS et al., 2001). • Para limpeza de áreas não-cultivadas.

4.7 - Herbicidas inibidores da acetolactato sintase

Os herbicidas derivados das sulfoniluréias, comercializados pela primeira vez em 1982, apresentam alto nível de atividade em doses muito pequenas. Atualmente, há vários herbicidas deste grupo no mercado. Através de pequenas modificações na estrutura química, a seletividade pode ser alterada de uma cultura para outra. Exemplos de culturas que são tolerantes a um ou mais herbicidas desse grupo químico são trigo, soja, arroz, milho, feijão, batata, beterraba, algodão, coníferas, cana-de-açúcar, etc. As sulfoniluréias inibem a síntese dos chamados aminoácidos ramificados (leucina, isoleucina e valina), através da inibição da enzima Aceto Lactato Sintase (ALS); esta inibição interrompe a síntese protéica, que, por sua vez, interfere na síntese do DNA e no crescimento celular. As plantas sensíveis tornam-se cloróticas, definham e morrem, no prazo de 7 a 14 dias após o tratamento. Essa enzima é inibida, também, pelos herbicidas dos grupos químicos imidazolinonas, triazolopyrimidines ou sulfonamidas e pyrimidinyl-oxybenzoatos (THILL, 1995; THILL, 2003a; BRIDGES, 2003c). Apesar do pouco tempo de uso, a literatura já registra muitas espécies de plantas daninhas que desenvolveram resistência aos inibidores da ALS.



As principais características das sulfoniluréias são:

• Alguns são ativos em doses extremamente baixas; exemplo: o metsulfuron-methyl, que apresenta atividade na dose de 2 g ha-1

• A maioria das sulfoniluréias apresenta bom controle de muitas espécies de folhas largas (dicotiledôneas); todavia, algumas possuem, também, ótima atividade contra gramíneas.

• A toxicidade aguda para mamíferos é muito baixa (5.500–6.500 mg kg-1 em ratos) para o herbicida chlorsulfuron, o mais estudado. Para outros análogos, a toxicidade é mais baixa ainda.

• As sulfoniluréias são ativas tanto em aplicações foliares quanto em aplicações no solo.

Apesar de quimicamente diferentes, as imidazolinonas têm o mesmo mecanismo de ação das

sulfoniluréias, ou seja, inibem a enzima AHAS ou ALS. As principais caracte¬rísticas deste grupo são:

• As imidazolinonas são recomendadas para controle em pré-emergência e em pós-emergência de muitas folhas largas e gramíneas em cereais, soja e em áreas não-agrícolas.

• Estes herbicidas são potentes inibidores do crescimento vegetal. Plantas tratadas param de crescer quase que imediatamente após a aplicação. Dois a quatro dias após a aplicação desses herbicidas o ponto de crescimento (meriste¬ma apical) das plantas tratadas torna-se clorótico e, depois, necrótico e morre. A morte completa da planta vai ocorrer sete a dez dias após o tratamento. Plantas de maior porte podem levar mais tempo para morre¬r, mas a paralisação do crescimento é imediata.

• Todos estes herbicidas são sistêmicos, ou seja, translocam pelo floema. Uma vez dentro do floema, por causa do pH alcalino, estes herbicidas, que são ácidos fracos, se dissociam e os ânions têm dificuldade para deixar o floema.

• As imidazolinonas apresentam persistência de moderada a longa no solo. Maior sorção e, conseqüentemente, maior persistência ocorrem quando decrescem a umidade do solo, o pH e a temperatura e, também, quando os teores de matéria orgânica, óxidos de ferro e de alumínio no solo aumentam.

• A dissipação no solo é, via de regra, por meio da degradação microbiana. Em condições de solo mais seco, mais herbicida é preso nos colóides do solo e menos produto é disponível para biodegra¬dação ou absorção pelas plantas, o que implica maior persistência e possível "carryover". As imidazolinonas são



sensíveis à fotólise, mas esse processo de dissipação não é importante no solo. A fotólise é mais importante no meio aquático.

• Pouca lixiviação tem sido reportada em condições de campo, apesar de os estudos de laboratório indicarem mobilidade moderada destes herbicidas no solo.

• As imidazolinonas apresentam muito baixa ou nenhuma toxicidade para mamíferos. Esta toxicidade baixa pode ser explicada pela enzima-alvo, que não ocorre em animais, e também pelo fato de a excreção desses herbicidas ser muito rápida em animais-teste.

Além das sulfoniluréias e das imidazolinonas, outros herbicidas, de grupos químicos diferentes, apresen¬tam o mesmo mecanismo de ação, ou seja, inibem a enzima ALS ou AHAS e, com isso, paralisam o crescimento das plantas (HESS, 1995c). Dente esses grupos químicos, podem-se destacar as triazolopirimidinas, ou sulfonamidas, e os piridinil-oxibenzoatos.

As principais características do herbicida N - (2,6-diflluorofenil) - 5 - metil (1,2,4) triazolo [1,5a] pirimidina - 2 - sulfonamida (flumetsulan) e N-[2,6-diclorofenil] - 5 - etoxi - 7 - fluoro(1,2,4) triazolo – [(1,5c)] pirimidina - 2 - sulfonamida (diclosulan) são:

Flumetsulan Diclosulan

• Apresentam ação pré-emergente sobre amplo espectro de plantas daninhas de

folhas largas. As gramíneas, de maneira geral, são resistentes devido ao metabolismo mais rápido. Entre as culturas de folhas largas, a soja é tolerante.

• Possuem absorção radicular, mas a translocação é sistêmica, ou seja, translocam-se tanto pelo floema quanto pelo xilema.

• A sorção no solo e a persistência aumentam quando o pH decresce e quando a matéria orgânica aumenta. A persistência no solo é mediana, não havendo casos relatados de "carryover".

• A dissipação no solo é devida ao ataque de microrganismos. Condições que favorecem a ação microbiana aceleram a dissipação destes herbicidas no solo.

• Possuem mobilidade no solo moderada, não se antevendo problemas de contaminação de depósitos subterrâneos de água.

• A toxicidade para mamíferos é muito baixa (Faixa Verde: DL50 > 6.000mg/kg em ratos).



4.7.1 - Algumas sulfoniluréias

Metsulfuron-Methyl

O ácido 2-[[[[(4-metoxi-6-metil-1,3,5-triazina-2-il)amino]carbonil]amino]sulfonil] benzóico (metsulfuron-methyl) apresenta solubilidade em água de 270 mg L-1; pka: 3,3; kow: 1,0 a pH 5 e 0,018 a pH 7; e koc médio de 35 mg g-1g de solo. É pouco sorvido e muito lixiviado no solo, dependendo da textura e do teor de matéria orgânica. Sua persistência (meia-vida) no solo varia de 30 a 120 dias (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É registrado no Brasil para controle de plantas daninhas de folhas largas nas culturas de trigo, arroz, cana-de-açúcar, aveia, cevada, manejo de inverno e pastagens. Entre as espécies sensíveis encontram-se Raphanus raphanistrum, Raphanus sativus, Acanthospermum australe, Bidens pilosa, Ipomoea grandifolia, além de muitas outras. É recomendado para uso em pós-emergência, devendo ocorrer intervalo de seis horas sem chuva após a sua aplicação. A ação do produto nas plantas daninhas sensíveis pode ser observada através da clorose das folhas e morte das gemas apicais, com evolução para morte das plantas até 21 dias após aplicação. Em espécies menos sensíveis, observa-se paralisação de seu desenvolvimento. Culturas como trigo e arroz, para as quais é seletivo, conseguem metabolizá-lo rapidamente a compostos não-fitotóxicos. Nicosulfuron

O 2-[[[[(4,6-dimetoxi-2pirimidinil)amino]carbonil]amino]sulfonil]-N,N-dimetil-3-piridinacarboxamida (nicosulfuron) apresenta solubilidade em água de 360 mg L-1 a pH 5 e 12.200 a pH 6,85; pka: 4,3; kow: 0,44 a pH 5 e 0,018 a pH 7; e koc médio de 30 mg g-1 de solo a pH 6,5. Quanto à sua persistência em condições de Brasil, sabe-se que culturas de soja, girassol, algodão e feijão poderão ser semeadas 30 dias após a aplicação do nicosulfuron; trigo, arroz e batata, 45 dias após a aplicação; e tomate, 60 dias (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). No Brasil, está registrado para a cultura do milho, sendo utilizado em pós-emergência em área total. Controla gramíneas, inclusive o capim-massambará (Sorghum halepense), e diversas espécies de dicotiledôneas. No momen¬to da aplicação, as plantas de milho devem estar com duas a seis folhas; as plantas daninhas dicotiledôneas, com duas a seis folhas; e as gramíneas, com até dois perfilhos. A aplicação deve ser feita estando o solo úmido e com as plantas daninhas em pleno vigor vegetativo. A ocorrência de chuvas uma hora após a aplicação não afeta a eficiência deste herbicida. A mistura do



nicosulfuron com o atrazine no tanque do pulverizador aumenta o espectro de controle de plantas daninhas. Existem diferentes níveis de tolerância entre os híbridos de milho disponíveis no mercado brasileiro ao nicosulfuron. Por isso, antes de aplicar esse herbicida em cultura do milho consulte a lista de híbridos e variedades tolerantes a esse herbicida. A mistura desse herbicida com inseticidas carbamatos ou fosforados pode torná-lo não-seletivo ao milho (SILVA et al., 2005) Halosulfuron

O metil-3-cloro-5-(4,6-dimetoxipirimidin-2-carbomoilsulfamoil)-1-metillpirazole-4-carboxilato (halosulfuron) é registrado no Brasil para cana-de-açúcar, para controle de Cyperus rotundus. Apresenta solubilidade em água de 15 mg L-1 a pH 5,0 e 1.650 a pH 7,0; pka: 3,5; kow: 47 a pH 5,0 e 0,96 a pH 7,0; e koc médio de 93,5 mg g-1 de solo. Apresenta baixa adsorção no solo. Possui meia-vida média no solo em torno de 16 dias, variando com o tipo de solo e as condições climáticas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Sua aplicação deve ser feita em pós-emergência das plantas daninhas, sendo o melhor período 30 a 40 dias após o plantio da cana-de-açúcar, quando as plantas daninhas deverão estar no final da fase vegetativa ou início do florescimento. As plantas de Cyperus rotundus devem estar em boas condições de desenvolvimento, sem efeito de estresse hídrico ou de baixa temperatura. Chlorimuron-ethyl

O ácido 2-[[[[(4-cloro-6-metoxi-pirimidinil)amino]carbonil]amino]sulfonil]benzóico

(chlorimuron-ethyl), no Brasil, encontra-se registrado para a cultura da soja, sendo usado em pós-emergência. Apresenta solubilidade em água de 450 mg L-1 a pH 6,5; pka: 4,2; kow de 320 a pH 5,0 e 2,3 a pH 7,0; e koc médio de 110 mg g-1 de solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). No solo, apresenta adsorção e lixiviação moderadas e meia-vida de 7,5 semanas. A persistência é maior em solos com pH mais elevado; em solos ácidos e com clima quente, a persistência é baixa. Manter intervalo de 60 dias entre a aplicação do chlorimuron-ethyl e a semeadura de trigo, milho, feijão e algodão. Para as outras culturas, fazer antes um bioensaio. Controla essencialmente espécies anuais de dicotiledôneas, sendo mais efetivo quando estas se encontram na fase inicial de crescimento (até seis folhas). Entre as espécies sensí¬veis encontram-se Desmodium tortuosum, Acathospermum australe, Ipomoea grandifolia, Bidens pilosa, além de outras. É comum misturá-lo com outros



herbicidas, para controle de dicotiledôneas em soja, porém não deve ser misturado com graminicidas. Flazasulfuron

O 1-(4,6-dimetoxipirimidin-2-il)-3-(3-trifluorometil-2-piridilsulfonil) uréia (Flazasulfuron) apresenta solubilidade em água de 27.000 mg L-1 a pH 5,0 e 2.100 a pH 7,0; pka, kow e koc não disponíveis. Sua mobilidade no solo é inversamente proporcional ao teor de matéria orgânica; é facilmente lixiviável no solo. Sua degradação no solo é por ação microbiana e química, sendo influenciada pela temperatura e pelo pH do solo (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Apresenta meia-vida variando de 9 a 120 dias. Pode ser usado em pré ou em pós-emergência inicial das plantas daninhas, estando o solo em boas condições de umidade. Quando usadas em pós-emergência, as gramíneas devem ter no máximo três perfilhos; as dicotiledôneas, seis folhas; e a tiririca (Cyperus rotundus), de 5 a 8 folhas e em pleno desenvolvimento vegetativo, evitando-se aplicar em períodos de estiagem e umidade relativa do ar inferior a 60% (SILVA et al., 1999). O flazasulfuron deve ser aplicado em cobertura total das plantas daninhas e da cultura; as plantas de cana-de-açúcar devem possuir no máximo quatro folhas, para se evitar o efeito “guarda-chuva”. Na cultura da cana, para maior espectro de controle, pode ser misturado no tanque do pulverizador com outros herbicidas (ametryn, diuron, etc.); todavia, se objetivo for controlar a Cyperus rotundus, este herbicida deve ser aplicado isoladamente.

4.7.2 - Algumas imidazolinonas Imazaquin

O ácido 2-[4,5-dihidro-4-metil-4-(1-metiletil)-5-oxo-1H-imidazol-2-il]-3-quinolina carboxílico (imazaquin) apresenta solubilidade em água de 60 mg L-1; pka: 3,8; kow: 2,2; e valor médio de koc de 20 mg g-1 de solo a pH 7,0 (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É fracamente adsorvido em solo com pH alto, porém esta adsorção aumenta em pH baixo. Sua persistência no solo é alta (meia-vida de sete meses), podendo afetar culturas de inverno que seguem à soja tratada com o produto (SILVA et al., 1998). O milho é muito sensível a resíduo de imazaquin no solo, exigindo intervalo de segurança acima de 180 dias após sua aplicação, não sendo recomendável cultivá-lo na modalidade de “milho safrinha” no mesmo ano agrícola da soja, em alguns tipos de



solo. É registrado no Brasil para a cultura da soja, sendo utilizado em pré-plantio incorporado ou em pré-emergência das plantas daninhas. Controla essencialmente plantas daninhas dicotiledôneas, entre as quais Euphorbia heterophylla, Ipomoea grandifolia, Sida rhombifolia, além de outras. Imazethapyr

O ácido 2-[4,5-dihidro-4-metil-4-(1-metiletil)-5-oxo-1H-imidazol-2-il]-5-etil-piridina carboxílico (imazethapyr) apresenta solubilidade em água de 1.400 mg L-1; pka: 3,9; e kow: 11 a pH 5,0 e 31 a pH 7,0. É fracamente adsorvido em solo com pH alto, mas esta adsorção aumenta em pH baixo, sendo, também, pouco lixiviado (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Apresenta lenta degradação no solo (meia-vida de 60 dias), podendo causar toxicidade a algumas culturas de inverno que forem cultivadas em sucessão à soja tratada com este herbicida (SILVA et al., 1999). O milho e o sorgo são muito sensíveis ao resíduo de imazethapyr no solo. É registrado no Brasil para uso exclusivo na cultura da soja. Recomenda-se a aplicação em pós-emergência precoce, estando as dicotiledôneas, no estádio cotiledonar, com até quatro folhas, e as monocoti¬ledôneas, entre uma e quatro folhas, o que geralmente acontece entre 5 e 15 dias após a semeadura da soja. Controla com eficiência diversas espécies de plantas daninhas: Euphorbia heterophylla, Bidens pilosa, Hyptis suaveolens, Ipomoea grandifolia, além de outras. Imazamox

O ácido nicotínico 2-(4-isopropil)-4-metil-1-metiletil-(1-metil-5-oxo-2-imidazolin-2-il)-5-(metoximetil) (imazamox) apresenta solubilidade em água de 4.413 mg L-1 e Kow: 5,36 (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É pouco adsorvido pelos colóides do solo e, também, pouco lixiviado. Apresenta rápida degradação no solo, essencialmente microbiana (meia-vida de 15 dias). Estudos preliminares têm demonstrado que este herbicida apresenta rápida degradação em condições de solos brasileiros (SILVA et al., 1999). É registrado no Brasil para cultura da soja e do feijão. Recomenda-se sua aplicação em pós-emergência das plantas daninhas dicotiledôneas, estando estas com até quatro folhas e de monocotiledôneas, entre um a três perfilhos, o que geralmente acontece entre 15 e 20 dias após a semeadura do feijão. Controla, com eficiência,



diversas espécies de plantas daninhas, entre estas Euphorbia heterophylla, se aplicado em pós-emergência precoce. Pyrithiobac-sodium

O sódio 2-cloro-6-[(4,6-dimetoxipirimidina-2-il) tio]- benzoato (Pyrithiobac-sodium)

apresenta solubilidade em água de 1610 mg L-1, Kow: 0,6, pka: 2,34 e meia-vida no solo de dois meses (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É pouco adsorvido pelos colóides do solo e, também, pouco lixiviado. Apresenta degradação no solo essencialmente microbiana É registrado no Brasil para o controle de dicotiledôneas, em pós-emergência precoce na cultura do algodão. Imazapyr

O ácido (+-)-2-[4,5-dihidro-4-metil-4-(1-metietil)-5-oxo-1H-imidazol-2-il]-3-piridina carboxílico (imazapyr) apresenta solubilidade em água de 11.272 mg L-1 a pH 7,0 e pka: 1,9 a 1,36 (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É fracamente adsorvido pelos colóides do solo. Apresenta lenta degradação no solo, essencialmente por via microbiana, em condições aeróbicas, não se processando em condições anaeróbicas. Em campo, a persistência biológica é dependente, sobretudo, da dosagem e dos fatores ambientais, com degradação mais rápida em clima quente e úmido. Estudos de laboratório indicam que imazapyr tem alto potencial de se mover no perfil do solo, podendo ocorrer lixiviação positiva (para baixo) ou negativa (reversa –para cima), dependendo do movimento capilar da água no perfil do solo (FIRMINO, 2001). Aplicações em altas doses para capinas de ruas pode intoxicar árvores utilizadas na arborização do ambiente (Fig. 7). Também quando aplicado no tronco do eucalipito visando eliminar rebrota após a derrubada, pode ser exsudado pelas raízes, vindo intoxicar as novas mudas plantadas para renovação da floresta, principalmente em solos arenosos. Sua persistência no solo é longa (três a sete meses em solos tropicais e seis meses a dois anos em clima temperado.



Figura 7 – Árvores mortas pela ação do imazapyr quando aplicado para capina química de rua (A). Plantas normais cultivadas em solo sem resíduos de herbicidas (a) e plantas com sintomas de intoxicação do imazapyr (b), cultivadas em solo coletado à margem da rua tratada com o herbicida

4.8 - Herbicidas inibidores da EPSPs


Logo após a aplicação, plantas tratadas com estes herbicidas param de crescer. Há redução acentuada, nas plantas tratadas, nos níveis desses aminoácidos aromáticos (fenilalanina, tirosina e triptofano). Por outro lado, foi observado aumento acentuado na concentração de shikimato, precursor comum na rota metabólica dos três aminoácidos aromáticos. Verificou-se, então, que o ponto de ação era a enzima EPSP sintase (5 enolpiruvilshikimato-3-fosfato sintase). Glyphosate inibe a EPSP sintase por competição com o substrato PEP (fosfoenolpi¬ruvato), evitando a transformação do shikimato em corismato. A enzima EPSP sintase é sintetizada no citoplasma e transportada para dentro do cloroplasto onde atua. O glyphosate se liga a esta enzima pela carboxila do ácido glutâmico (glutamina) na posição 418 da seqüência de aminoácidos (HESS, 1995c; SHANER; BRIDGES, 2003). Alguns autores acham que a simples redução de aminoácidos e a acumulação de shikimato não seriam suficientes para a ação herbicida; acreditam que a desregulação da rota do ácido shikímico resulta na perda de carbonos disponíveis para outras reações celulares na planta, uma vez que 20% do carbono das plantas é utilizado nesta rota metabólica, pois fenilalanina, tirosina e tryptofano são precursores da maioria dos compostos aromáticos nas plantas.



4.8.2 - Características gerais

Glyphosate

O N-(fosfonometil) glicina (glyphosate) possui as seguintes características (BRIDGES, 2003c).

• Apresentam espectro de controle muito amplo; praticamente não há seletividade. • Translocação simplástica em gramíneas e folhas largas. • A morte da planta ocorre lentamente: de 7 a 14 dias após a aplicação, em plantas

anuais • Baixa vazão e menores gotículas são mais eficientes do que alta vazão e

gotículas grandes. • A translocação é facilitada em condições de alta intensidade luminosa. • Durante a primeira semana após a aplicação a folhagem não deve ser cortada,

para melhor eficiência de translocação para o sistema radicular. • Não apresentam atividade no solo, por causa de sua conjugação com

sesquióxidos de ferro e alumínio. • Águas de pulverização contendo muitos sais solúveis (Ca e Mg) diminuem a

atividade destes herbicidas. • Através da engenharia genética, já foram obtidas culturas resistentes a

glyphosate, como a soja e o algodão. Quanto à resistência adiquirida pela pressão de seleção (aplicações repetidas do ghyphosate), poucas espécies de plantas daninhas foram identificadas como resistentes a estes herbicidas.

• Como a enzima afetada é exclusiva de plantas, apresenta, de maneira geral, muito pouca toxicidade para animais.

• Formulações usadas no meio aquático não contêm surfatantes, para não causar problemas de toxicidade para peixes.

• Requerem uma semana para matar plantas anuais (efeito final) e tempo ainda maior para espécies perenes.

• A translocação é melhor em plantas expostas à luz e que estejam com alta atividade metabólica.



• A absorção destes produtos pelas plantas é lenta. A ocorrência de chuva em intervalo de tempo menor que 4-6 horas pode reduzir a eficiência destes herbicidas. O efeito varia com a formulação.

No Brasil, o glyphosate está sendo comercializado com diferentes formulações: sal

isopropilamina, utilizado em diversas marcas comerciais, englobando o Roundup original e o Roundup Transorb; sal de amônia, utilizado nas formulações granulares, Roundup WDG e Roundup Multiação; e sal potássico, cujo representante é o Zap Qi. As formulações Roundup Transorb e Zap Qi se diferenciam das demais por apresentar penetração foliar mais rápida do que as demais existentes no mercado brasileiro. A não-ocorrência de chuvas até quatro horas após as aplicações garante absorção do glyphosate, formulado como Roundup Transorb ou Zap Qi, em Brachiaria decumbens e Digitaria horizontalis em quatro horas (Fig. 8), enquanto para as demais formulações, o tempo mínimo sem chuvas após aplicação para se garantir a absorção foliar desse herbicida é de seis horas (JAKELAITIS et al., 2001). Quando aplicado sobre plantas em condições de déficit hídrico prolongado, esse tempo para penetração do glyphosate via foliar é maior (PIRES et al., 200).

Figura 8 – Eficiência de formulações de glyphosate em diversos períodos de simulação de chuva após a aplicação

Atualmente o ghyphosate é o herbicida mais utilizado no mundo, sendo recomendado para diversas atividades agrícolas e não-agrícolas. No Brasil, as suas principais recomendações são:

• Para controle de plantas daninhas em áreas não-cultivadas (rodovias, ferrovias,

ruas, parque de industrias, etc.). • Como dessecantes, para implantação do plantio direto de culturas. • Na renovação de pastagens. • Para aplicações dirigidas em culturas perenes (café, fruteiras, reflorestamento e

outras). • Para controle seletivo de plantas daninhas em culturas geneticamente

modificadas. • Para o controle de plantas daninhas aquáticas • Como regulador de florescimento em cana-de-açúcar.



4.9 - Herbicidas inibidores da ACCase


Os compostos deste grupo apareceram no mercado de herbicidas a partir de 1975 e, até hoje, novos produtos estão sendo desenvolvidos. São muito utilizados para o controle de gramíneas anuais e perenes. As principais características deste grupo de herbicidas (THILL; WELLER, 1995) são:

• São utilizados exclusivamente em pós-emergência, para controle de gramíneas anuais e perenes.

• A seletividade varia entre espécies de gramíneas, tanto para plantas daninhas quanto para culturas.

• As espécies não-gramíneas são todas tolerantes. • São prontamente absorvidos pela folhagem das plantas. A translocação varia

entre espécies, mas ocorre tanto pelo floema quanto pelo xilema. • Para a atividade máxima ser atingida, há sempre necessidade da adição de um

surfatante ou adjuvante. • São muito efetivos quando aplicados sobre plantas não-estressadas, em fase de

rápido crescimento; a eficiência diminui quando as gramíneas estão se desenvolvendo em condições de déficit hídrico.

• A morte das gramíneas suscetíveis é lenta, requerendo uma semana ou mais para a morte completa. Os sintomas incluem rápida parada do crescimento das raízes e da parte aérea e troca de pigmento nas folhas dentro de dois a quatro dias, seguida de necrose, a qual começa nas regiões meristemáticas e se espalha pela planta toda.

• Apresentam lenta degradação no solo. • Em doses normais, os herbicidas deste grupo não apresentam atividade

suficiente para o controle de gramíneas em pré-emergência. Somente diclofop tem registro para uso no solo. De maneira geral, para que haja ação no solo, é necessária uma dose três vezes maior que a requerida para a ação em pós-emergência.

• Misturas no tanque desses graminicidas específicos com latifolicidas têm trazido uma série de problemas de antagonismo. Entre os herbicidas que já mostraram ação antagônica, podem ser citados: sulfoniluréias, imidazolinonas, MCPA, 2,4-D, 2,4-DB, dicamba, acifluorfen, bromoxynil, bentazon e metribuzin; provavelmente eles afetam a absorção foliar. Espaçando-se as pulverizações por alguns dias, o problema é minimizado e, até mesmo, eliminado.



• Apesar do pouco tempo de uso, já existem plantas daninhas que adquiriram resistência aos inibidores da biossíntese de lipídios. O caso mais relatado é o ocorrido na Austrália com a espécie Lolium rigidum, que mostrou resistência ao diclofop-methyl e resistência cruzada a outros graminicidas específicos, às sulfoniluréias e ao trifluralin.

• A enzima afetada por estes herbicidas ocorre também nas células animais; por isso, de maneira geral, eles são tóxicos para mamíferos (classe toxicológica de I a III, predominância da classe II) e, também, para peixes.

4.9.2 - Mecanismos de ação

Muitos dos estudos já realizados sobre o mecanismo de ação dos arilofenoxipropionatos

foram feitos com o herbicida diclofop-methyl. Este herbicida é rapidamente absorvido pelas folhas e atinge os meristemas da planta, apesar de a quantidade que atinge a área meristemática ser muito pequena em relação ao que é aplicado. A translocação ocorre pelo xilema e pelo floema. Em algumas horas, o crescimento de raízes e parte aérea é paralisado. O tecido meristemático em gemas e nós torna-se clorótico e, depois, necrótico. Após alguns dias da aplicação, quando o tecido meristemático decai, fica aparente a disfunção de membrana. As folhas mais velhas apresentam sinais de senescência e mostram troca de pigmento.

Estudos feitos com sethoxydim mostraram que este herbicida inibe o crescimento e a acumulação de clorofila. Ademais, ele causou declínio na atividade respiratória, resultando no aumento dos níveis de açúcar e antocianina. Foi verificado também que a divisão celular foi prejudicada por causa da inibição da formação da parede celular, surgindo células binucleadas. A partir de 1981, trabalhos realizados com diclofop-methyl começaram a desvendar o modo de ação dos graminicidas específicos. Foi verificado que este herbicida inibe fortemente a incorporação de 14C-acetato em lipídios quando pontas de raízes de milho foram tratadas por 24 horas, nas concentrações de 0,5 a 0,5 μM. Como não houve interferência na absorção de acetato, o problema era na síntese de lipídios.

A diferença na tolerância entre espécies de gramíneas e folhas largas é muito grande. Enquanto 0,1 μM de haloxyfop provocou 42% de inibição da incorporação de acetato em células de milho, para causar 50% de inibição em células de soja foi necessária uma concentração 47 vezes maior. Há diferenças também entre a atividade de isômeros e as formulações. No caso de diclofop-methyl, por exemplo, a formulação ácida é mais ativa que a formulação éster e o isômero “D” é muito mais ativo que o “L”.

A inibição da ACCase explica perfeitamente a redução no crescimento, o aumento na permeabilidade de membrana e os efeitos ultra-estruturais observados nas células. Foi descoberto, em 1987, que a ação dos graminicidas específicos era sobre a enzima Acetil Coenzima-A Carboxilase (ACCase). Esta enzima, encontrada no estroma de plastídios, converte o Acetil Coenzima A (Acetil-CoA) em Malonil Coenzima A (Malonil-CoA) pela adição de uma molécula de CO2 ao Acetil-CoA. Esta é uma reação-chave no início da biossíntese de lipídios, e muitos autores



julgam ser esta reação a que dosa o ritmo da biossíntese de lipídios. A falta de lipídios provoca despolarização da membrana celular (THILL; WELLER, 1995).

A enzima Acetil Coenzima A Carboxilase (ACCase) é, na realidade, um complexo de três domínios: uma biotina carboxilase que promove a carboxilação da biotina com carbonato (CHO3), o qual é uma reação dependente de ATP; a transcarboxilase, que transfere o CO2 da biotina para o Acetil-CoA; e a proteína transporte da biotina (BCP), a qual é ligada covalentemente ao grupo da biotina por um espaçador móvel, que permite à biotina se mover entre os dois centros catalíticos (HESS, 1995). A ACCase de milho já foi isolada, purificada e parcialmente caracterizada. Quando o substrato Acetil-CoA é substituído por Proprionil-CoA, a enzima funciona, mas a eficiência diminui pela metade.

4.9.3 - Caracterização de alguns inibidores da ACCase Fluazifop-p-butil

O ácido (R)-2-[4-[[5-(trifuorometil)-2-piridinil]oxi]fenoxi] propanóico (fluazifop-p-butil) apresenta solubilidade em água de 1,1 mg L-1; pka: 3,1, kow: 4,5; e koc médio de 5.700 mg g-1 de solo. Não apresenta mobilidade no solo, tendo uma persistência média de 30 dias (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É registrado no Brasil para as culturas de alface, algodão, cebola, cenoura, soja, feijão, tabaco, tomate, café, eucalipto, citros, pinho, roseira e crisântemo. Controla grande número de espécies de gramíneas anuais no estádio de até 4 perfilhos e algumas perenes. É recomendado para uso em pós-emergência, devendo ser aplicado no início do desenvolvimento das plantas daninhas. Deve ser aplicado com as plantas em bom estado de vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem, horas de muito calor e umidade relativa do ar inferior a 70%. Não deve ser misturado com herbicidas que controlam dicotiledôneas, a não ser o fomesafen, por incompatibilidade fisiológica (efeito antagônico), devendo ser utilizado seqüencialmente, com intervalo superior a cinco dias. Clethodim

O (E,E)-(+/-)-2-[1-[[(-cloro-2-propenil)oxi]imino]propil]-5-[2-(etiltio)propil]-3-hidroxi- 2-ciclohexeno-1-ona (clethodim) apresenta solubilidade em água de 5.520 mg L-1, kow: 15000 e persistência muito curta no solo, dois a três dias (RODRIGUES; ALMEIDA 2005). É um herbicida



graminicida, sistêmico, altamente seletivo para a cultura da soja e outras dicotiledôneas, como algodão, amendoim, feijão, ervilha, cebola, cenoura, soja, tabaco, tomate, café, eucalipto, citros, pinho e outras. Destaca-se pelo seu amplo espectro de ação no controle de gramíneas anuais, perenes e tigüera de culturas gramíneas, comuns em rotação de culturas com a soja, tais como: azevém, milho, aveia e trigo. É recomendado para uso em pós-emergência, devendo ser aplicado no início do desenvolvimento das plantas daninhas (4 folhas até 6 perfilhos, quando provenientes de sementes, e com 10 a 40 cm, quando provenientes de rizomas). Deve ser aplicado com as plantas daninhas em bom vigor vegetativo, evitando períodos de estiagem, horas de muito calor e umidade relativa do ar inferior a 60%. Haloxifop-methyl

O ácido 2-[4-[[ (3-cloro-5-(trifluorometil)-2-piridinil]oxi]fenoxi] propiônico (haloxyfop-methyl) apresenta solubilidade em água de 9,3 mg L-1; pka: 4,3; kow: 11,7; e koc médio de 33 mg g-1 de solo. É moderadamente adsorvido pelos colóides do solo; em solos leves, em condições de alta pluviosidade, pode haver lixiviação do produto. A ação residual do produto na lavoura é de 30 a 40 dias. É utilizado, no Brasil, para as culturas de soja, feijão e eucalipto. Quando usado na dose de 120 g ha-1, controla gramíneas anuais, de reprodução seminal, desde jovem até adiantado estádio de desenvolvimento. Em doses altas (120-360 g ha-1, tem ação sobre rebentos de gramíneas anuais que tenham sido roçadas, como é o caso normal em culturas perenes. Nas doses de 360 - 600 g ha-1., controla gramíneas perenes, como Cynodon dactylon e Sorghum halepense, podendo requerer reaplicação no caso de rebrotas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). É rapidamente absorvido pelas folhas, não sendo prejudicada sua eficácia por chuvas que ocorram uma hora após sua aplicação. É compatível com outros herbicidas usados em pós-emergência para controle de folhas largas, como bentazon, acifluorfen, fomesafen e lactofen, permitindo a aplicação dos dois numa só operação, com exceção do 2,4-D; neste caso, há que observar um intervalo de dez dias entre o emprego de um e outro. Quando misturado com herbicidas recomendados para uso em pós-emergência que controlam plantas daninhas de folhas largas e que já contenham em sua formulação um adjuvante, não se deve adicionar óleo mineral à calda, pois aumenta-lhe a fitotoxicidade.



Sethoxydim

O 2-[1-etoximina)butil] - 5 – [2-(etiltio)propil]-3-hidroxi-2-ciclohexeno-1- ona (sethoxydim) apresenta solubilidade em água a pH 4,0 de 25 ppm e a pH 7,0 de 4.700 mg L-1; pka: 4,16; kow: 45,1; e koc médio de 100 mg g-1 de solo (RODRIGUES ; ALMEIDA, 2005). Tem uma meia-vida no solo de 4 a 11 dias, dependendo das condições climáticas e do tipo de solo. Não prejudica as culturas suscetíveis que sejam instaladas no terreno 30 dias após o tratamento. É um herbicida registrado no Brasil para algodão, eucalipto, feijão, girassol, gladíolo, soja e tabaco; encontra-se em fase de registro para abacaxi, cenoura, linho e mandioca. Em outros países, é recomendado, também, para as culturas de alfafa, amendoim, colza, gergelim, café, banana, citros, macieira e em hortícolas (batata, melancia, melão e morango). Supõe-se que seja seletivo para todas as culturas que não são gramíneas. Controla gramíneas anuais e algumas perenes, como Cynodon dactylon, se bem que exija doses mais altas de aplicação. Deve ser aplicado em pós-emergência das plantas daninhas, por ser a foliar a principal via de absorção do produto. É necessário adicioná-lo à calda adjuvante, o que acelera sua absorção, não sendo prejudicada a ação do sethoxydim por uma chuva que ocorra uma hora depois de sua aplicação. Apresenta curta persistência no solo, não prejudicando culturas sensíveis que sejam instaladas no terreno um mês após o tratamento.

4.10 - Herbicidas inibidores de carotenóides Os grupos químicos izoxazolidinona e piridazinonas compõem a classe de herbicidas

chamada inibidores de carotenóides. As plantas suscetíveis a estes herbicidas perdem a cor verde após o tratamento com estes herbicidas (BRIDGES, 2003a). O sintoma evidenciado pelas plantas tratadas é a produção de tecidos novos totalmente brancos (albinos), algumas vezes rosados ou violáceos. Estes tecidos são normais, exceto pela falta de pigmentos verdes (clorofila) e amarelos (Fig. 9).



Figura 9 – Sintomas de intoxicação de plantas de milho e feijão pelo clomazone.

Os herbicidas inibidores destes pigmentos agem na rota de biossíntese de carotenóides,

resultando no acúmulo de phytoeno e phytoflueno, com predomínio do phytoeno, que são dois precursores, sem cor, do caroteno (MORELAND, 1980). A produção dos novos tecidos albinos, pelas plantas tratadas, não implica que estes herbicidas inibam diretamente a síntese de clorofila. A perda da clorofila é resultado da sua oxidação pela luz (foto-oxidação), devido à falta de carotenóides que a protegem da foto-oxidação.

Após a síntese da clorofila, esta se torna funcional e absorve energia, passando do estado singlet para o estado triplet, mais reativo. Em condições normais, a energia oriunda da forma triplet é dissipada através dos carotenóides. Assim, quando os caratenóides não estão presentes, a clorofila que está no estado triplet não dissipa energia e inicia reações de degradação, nas quais ela é destruída (ABERNATHY, 1994). A inibição da síntese de carotenóides leva à decomposição da clorofila pela luz, como resultado da perda da fotoproteção fornecida pelos carotenóides à clorofila (MORELAND, 1980). Devido a este processo, a clorofila não se mantém sem a presença dos carotenóides, que a protegem, dissipando o excesso de energia.

O local de ação mais estudado é onde atua a enzima phytoeno desidrogenase. A inibição desta enzima provoca o acúmulo de phytoeno. O herbicida clomazone parece ter um único local de ação e não causa acúmulo de phytoeno, mas sim de gossipol e hemigossipol. A inibição da enzima IPP (isopentyl pirophosphato isomerase) é o local provável da ação (Abernathy, 1994). Outras alterações provocadas por estes produtos são: redução da síntese protéica, perda de proplastídios e degradação dos ribossomos 70S. Estes produtos também possuem efeitos sobre a reação de Hill (MORELAND, 1980).

O crescimento da planta continua por alguns dias; contudo, devido à falta de clorofila, ela não consegue se manter. Assim, o crescimento cessa e começam a surgir manchas necróticas. É importante salientar que estes herbicidas não têm efeito sobre carotenóides sintetizados antes da sua aplicação. Desse modo, tecidos formados antes da aplicação do herbicida não se mostram brancos imediatamente, porém, devido à necessidade de renovação dos carotenóides, eles desenvolvem manchas cloróticas que progridem para necrose (ABERNATHY, 1994).

Os herbicidas inibidores de pigmento são usados para controle seletivo de plantas daninhas gramíneas, anuais e perenes, e de folhas largas nas culturas de algodão, arroz, cana-de-açúcar, fumo



e soja. Também são empregados em plantas daninhas aquáticas e no controle total da vegetação. No Brasil, são mais comercializados, o clomazone e o norflurazon.

O 2 – [(2 - clorofenil) metil]-4,4 - dimetil - 3 - isoxazolidinona (clomazone) e o 4-cloro-5-(metilamino)-2-3-[(trifluorometil)]fenil-3(H)-m-toluil) piradazinona (norflurazon) translocam-se na planta via xilema, apresentam atividade de solo e podem persistir, afetando culturas sucessoras. O clomazone apresenta alta solubilidade:1.192 mg L-1; pka: zero; koc: 300 mg g-1; e persistência no superior a 150 dias. Quando aplicado sobre a superfície do solo, pode lixiviar e atingir camadas profundas, chegando às raízes das culturas, causando danos naquelas sensíveis (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). A dose recomendada varia com a cultura e o tipo de solo.

Clomazone Norflurazon

Esta classe herbicida apresenta baixa toxicidade para animais, e não existem casos

registrados de plantas daninhas resistentes (ABERNATHY, 1994). A seletividade às culturas se dá pela translocação reduzida pela destoxificação das moléculas

herbicidas. A seletividade do clomazone ao algodão pode ser aumentada com adição de um inseticida organofosforado (ABERNATHY, 1994). O inseticida funciona com “safener” protetor e pode ser usado no tratamento da semente ou em aplicação no sulco de semeadura. Mesotrione

O 2-(4-mesil-2nitrobenzoil) ciclohexano-1,3-diona (mesotrione) é um herbicida seletivo de

ação sistêmica indicado para o controle em pós-emergência de plantas daninhas na cultura do milho. Controla diversas espécies de plantas dicotiledôneas e algumas gramíneas. Apresenta solubilidade de 168,7 mg L-1, pka: 3,07 e koc variando de 19 a 387 mg g-1 e curta persistência no solo sendo degradado rapidamente por microrganismos (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). O mesotrione inibe a biossíntese de caroteníodes, através da interferência na atividade da enzima HPPD (4-hidroxifenil-piruvato-dioxigenase) nos cloroplastos – classificação nos grupos F2 (HRAC) e 28 (WSSA). Os sintomas envolvem branqueamento das plantas daninhas sensíveis, com posterior necrose e morte dos tecidos vegetais em cerca de 1 a 2 semanas.



Isoxaflutole

O 5-ciclopropil-4-metilsufonil-4-trifluorometilbenzoil)-isoxazole (isoxaflutole) é um

herbicida recomendado para as culturas de cana-de-açúcar, milho, mandioca e algodão para o controle de diversas gramíneas e algumas dicotiledôneas. Com exceção da cultura do algodão onde é recomendado em jato dirigido, nas demais culturas deve ser aplicado em pré emergência. Apresenta baixa solubilidade em água: 6,0 mg L-1 a 20 °C; baixa a média mobilidade nos solos dependendo de suas características ficas e químicas; e meia-vida média de 28 dias (ALMEIDA; RODRIGUES, 2005). O isoxaflutole pertence ao grupo dos herbicidas inibidores da biossíntese do caroteno. Inibe a biossíntese de carotenoides, que são essências para proteger a clorofila contra a decomposição pela luz solar através da interferência na atividade da enzima HPPD (4-hidroxifenil-piruvato-dioxigenase), responsável pela biossíntese da quinona, que é um co-fator chave para síntese de pigmentos carotenóides e para o transporte de elétrons. Os sintomas envolvem branqueamento das plantas daninhas sensíveis, com posterior necrose e morte dos tecidos vegetais em cerca de 1 a 2 semanas.



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Módulo 3.3 - Herbicidas: absorção, translocação, metabolismo, formulação e misturas 102


Módulo 3 - Manejo de plantas daninhas 3.3 - Herbicidas: absorção, translocação, metabolismo, formulação e misturas Tutores: Profº. Francisco Affonso Ferreira Profº. José Ferreira da Silva Profº. José Francisco da Silva



Brasília - DF

2006



Sumário 1 - Absorção de herbicidas, 104

1.1 – Introdução, 104 1.2 - Interceptação, retenção e absorção de herbicida pela folha, 104 1.3 - Penetração pelo caule, 111 1.4 - Penetração pelas raízes, 112

1.4.1 - Fatores que influenciam a absorção através das raízes, 112 1.4.2 - Mecanismo de absorção de herbicidas, 113

2 - Translocação de herbicidas, 116 2.1 - Conceito de movimento simplástico e apoplástico, 116

2.1.1 - Movimento descendente, 117 2.1.2 - Movimento ascendente, 117 2.1.3 - Translocação de alguns herbicidas, 118

3 - Metabolismo dos herbicidas nas plantas, 120 4 – Formulação, 125

4.1 - Veículo de aplicação (água), 126 4.2 - Tipos de formulações, 127

4.2.1 - Formulações sólidas, 127 4.2.2 - Formulações líquidas, 128

5 - Misturas de herbicidas, 129 5.1 - Vantagens das misturas ou combinações de herbicidas, 129 5.2 – Incompatibilidade, 130 5.3 - Interações entre herbicidas, 130 5.4 - Interações de herbicidas com inseticidas em mistura, 131

Referências bibliográficas, 133



1 - Absorção de herbicidas

1.1 - Introdução A atividade biológica de um herbicida na planta é função da absorção, da translocação, do

metabolismo e da sensibilidade da planta a este herbicida e, ou, a seus metabólitos. Por isso, o simples fato de um herbicida atingir as folhas da planta e, ou, ser aplicado no solo onde se desenvolve esta planta não é suficiente para que ele exerça a sua ação. Há necessidade de que ele penetre na planta, transloque e atinja a organela onde irá atuar. A atrazina, por exemplo, quando aplicada ao solo, penetra pelas raízes, transloca até as folhas e, aí, atinge e penetra nos cloroplastos, onde atua, destruindo-os. Por outro lado, o 2,4-DB precisa ser absorvido, translocado e, ainda, metabolizado para exercer sua ação herbicida.

Os herbicidas podem penetrar nas plantas através das suas estruturas aéreas (folhas, caules, flores e frutos) e subterrâneas (raízes, rizomas, estolões, tubérculos, etc.), de estruturas jovens como radículas e caulículo e, também, pelas sementes. A principal via de penetração dos herbicidas na planta é função de uma série de fatores intrínsecos e extrínsecos (ambientais).

Quando os herbicidas são aplicados diretamente na parte aérea da planta (pós-emergência), as folhas são a principal via de penetração. Por sua vez, as raízes, as estruturas jovens das plântulas (radícula e caulículo) e as sementes são as vias de penetração mais importantes para os herbicidas aplicados e, ou, incorporados ao solo. O caule (casca) de árvores ou arbustos pode também ser uma via de penetração de herbicidas, principalmente quando se deseja controlar apenas algumas plantas, dentro de uma população mista, ou quando, em um reflorestamento, se deseja que as cepas das árvores não rebrotem após a derrubada.

A absorção de herbicidas pelas raízes ou pelas folhas é influenciada pela disponibilidade dos produtos nos locais de absorção e com fatores ambientais (temperatura, luz, umidade relativa do ar e umidade do solo), que influenciam também a translocação destes até o sítio de ação.

1.2 - Interceptação, retenção e absorção de herbicida pela folha A absorção foliar de um herbicida requer que o produto seja depositado sobre a folha e

permaneça ali por um período de tempo suficiente, até ser absorvido. A interceptação da gota pulverizada é função do método de aplicação e da distância entre o alvo e o bico do pulverizador, que serão discutidos no item referente à tecnologia de aplicação. Além disso, também, a morfologia da planta e as condições ambientais exercem grande influência.



A morfologia da planta influencia a quantidade de herbicida interceptada e retida. Dentre os aspectos relacionados com a morfologia da planta destacam-se o estádio de desenvolvimento (idade da planta), a forma e a área do limbo foliar, o ângulo ou a orientação das folhas em rela¬ção ao jato de pulverização e as estruturas especializadas, como tricomas (pêlos). Também o nú¬mero e a abertura dos estômatos exercem pequena influência sobre a penetração dos herbicidas.

Após a interceptação, para cada herbicida, deve haver um período crítico sem ocorrência de chuvas até que ocorra absorção de quantidade suficiente deste. A perda do herbicida ou de sua atividade depende da ocorrência de chuva (intensidade e duração) neste intervalo, do método e da tecnologia de aplicação, das condições climáticas e das espécies de plantas envolvidas (BRIDGES; HESS, 2003; PIRES et al., 2000.; JAKELAITIS et al., 2001). A influência da chuva sobre a eficiência dos herbicidas está também relacionada à formulação. Por exemplo, 2,4-D amina requer um período muito mais longo sem chuva do que o 2,4-D ester para causar a mesma toxicidade em várias espécies sensíveis (BEHRENS; ELAKKAD, 1981). A chuva pode causar perdas consideráveis de herbicidas das folhas das plantas. Sais aniônicos (cargas negativas), por exemplo sais de sódio, não penetram rapidamente, não são absorvidos pela superfície da cultícula e são solúveis em água e podem ser lavados caso ocorra chuva até mais de 24 horas após. Sais catiônicos (carregados positivamente), como o paraquat, são solúveis em água, mas são rapidamente absorvidos e, por isso, menos sujeitos a lavagem pela chuva. Herbicidas lipofílicos (usualmente formulados como CE ou flowable) são pouco solúveis em água, porém são rapidamente absorvidos nos lipídios da cutícula e pouco lavados pela chuva.

O corte transversal de uma folha está representado na Figura 1. As folhas, como todas as estruturas aéreas das plantas, são recobertas por uma camada morta (não-celular), lipofílica, denominada cutícula. Embora em menor proporção, esta existe também nas raízes, razão pela qual muitos fatores influenciam, igualmente, tanto a penetração dos herbicidas pelas folhas quanto pelas raízes.

Figura 1 - Corte transversal de uma folha (esquemático), mostrando células-guarda, poros estomáticos, cavidade estomática, células da bainha do feixe, xilema e floema Fonte: Mengel e Kirkby (1982)



A cutícula recobre todas as células da epiderme da planta, incluindo as células-guarda dos estômatos e as células que envolvem a câmara subestomática. A cutina é o principal componente estrutural da cutícula. Externamente, a cutícula é recoberta por uma camada de cera. Esse conjunto, freqüentemente, é referido como camada cuticular (Figura 2).

Entre a camada cuticular e a membrana citoplasmática tem-se a parede celular, que é formada de fibrilos de celulose impregnados de pectina. O padrão de superfície da camada cuticular é bastante variável. Ela pode ter a forma de grânulos, de prato (ou disco), de camadas superpostas e, ainda, pode ser semifluida ou fluida. A composição química do revestimento epicuticular é muito variável entre as espécies de plantas (Quadro 1), porém alguns componentes são comuns. Em geral, essa camada é uma complexa mistura de alcanos de longas cadeias (21 37 carbonos), álcoois, cetonas, aldeídos, ésteres, ácidos graxos, etc. (FERREIRA, et al., 2005). Em consequência da variabilidade de seus componentes o grau de polaridade das cutículas varia muito. A camada cerosa que envolve a cutícula é mais rica em compostos menos polares do que a cutina, a qual possui grupos de polaridade variáveis (Figura 2), funcionando como uma resina de troca de cátions. Em presença de água, acredita-se que a cutina aumente de volume (por embebição), separando as partículas de cera, aumentando, assim a sua permeabilidade.

Figura 2 - Representação esquemática dos principais componentes da camada cuticular e o seu grau lipofílico



É conhecido o fato de que há uma interação bastante complexa entre a natureza química do produto aplicado e a superfície foliar. Existem dois tipos principais de superfícies: uma facilmente molhável (rica em álcoois) e outra de molhagem mais difícil (rica em alcanos). As características da solução aplicada, a polaridade do composto, a tensão superficial da calda, etc. são importantes nessa interação.

Quadro 1 - Percentagem de compostos apolares e polares e pH do revestimento epicuticular de diversas espécies de plantas daninhas

Espécies daninhas Compostos Não-Polares

Compostos Polares pH

Cyperus rotundus 82 17 7,2 Avena fátua 10 90 7,0 Brachiaria plantaginea 17 82 7,0 Cynodon dactylon 12 88 6,4 Digitaria sanguinalis 37 62 7,0 Echinochloa crus-galli 27 72 6,8 Panicum dichotomiflorum 17 82 7,0 Poa annua 29 71 7,0 Sorghum halepense 6 93 7,0 Amaranthus retroflexus 44 55 8,0 Capsella bursa-pastoris 32 68 7,2 Chenopodium album 32 66 7,0 Datura stramonium 92 7 6,6 Ipomoea purpurea 32 68 8,2 Poligonum lapathifolium 12 86 7,5 Portulaca oleracea 37 63 6,6 Senna obtusifolia 7 93 6,8 Sida spinosa 85 14 8,2 Sinapsis arvensis 47 52 8,3 Solanum nigrum 88 11 8,4 Stellaria media 9 91 6,8 Xhathium orientale 58 41 6,5

Fonte: Sandoz Agro Ltda. (1991), citado por Kissmann (1997).

No momento em que os herbicidas entram em contato com a superfície foliar, podem

acontecer os pressupostos que se seguem (Figura 3). As folhas das plantas apresentam muitas barreiras à penetração dos herbicidas, tanto aos polares quanto aos não-polares. Apesar das barreiras existentes (como a camada cuticular), tanto os herbicidas polares quanto os não-polares penetram nas folhas das plantas. Uma hipótese citada por Klingman e Ashton, (1975), sobre a penetração dos herbicidas pelas folhas, é que essas barreiras não são totalmente rígidas e distintas. A maior barreira à penetração de um herbicida no citoplasma das células é a membrana citoplasmática. Entretanto, o herbicida, após atravessar a camada cuticular e a parede celular, pode penetrar no citoplasma, via simplasto, através dos plasmodesmas.

A camada cuticular funciona como uma barreira à perda de água e também como uma barreira à entrada de pesticidas e microrganismos na planta. O processo de absorção de um herbicida é complicado em razão da espessura, composição química e permeabilidade da cutícula,



que variam em função da espécie, da idade da folha e do ambiente sob o qual a folha se desenvolve. Todos esses fatores podem influenciar a absorção de herbicidas.

Figura 3 - Diagrama hipotético, representando os aspectos: volatilizar e perder para atmosfera ou ser lavado pela chuva (1); permanecer sobre a superfície como um líquido viscoso ou na forma de cristal (2); penetrar, mas permanecer absorvido nos componentes lipofílicos da cutícula (3); penetrar na cutícula, na parede celular e então translocar antes de atingir o simplasto - esta é chamada translocação apoplástica, que inclui o movimento no xilema (4) e penetrar na cutícula, na parede celular e atingir o interior da célula (pela plasmalema) – é a translocação simplástica, que inclui o movimento no floema (5) Fonte: Hess (1995)

Uma grande diversidade de herbicidas, que diferem em estrutura e polaridade, atravessa a

camada cuticular. O exato mecanismo de penetração não é totalmente conhecido para todos os herbicidas, mas admite-se que os compostos não-polares sigam uma rota lipofílica e os compostos polares, a rota hidrofílica.

A absorção de herbicida não está necessariamente relacionada à espessura ou ao peso da cutícula, mas sim à constituição lipídica e ao grau de impedimento da passagem de solutos. Há evidências de que a penetração de herbicidas decresce com o aumento da idade da folha (GROVER; CESSNA, 1991). Apesar de a constituição física e química e a espessura poderem ser praticamente a mesma, a cutícula de folhas nova é mais permeável à água do que a de folhas velhas. Schmidth et al. (1981) atribuíram isto à maior polaridade da cutina encontrada nas folhas novas.

A passagem de uma molécula de herbicida através da camada cuticular é um processo físico que pode ser influenciado por uma série de fatores, como: potencial hidrogeniônico (pH), fatores ambientais (luz, temperatura, umidade relativa), tamanho das partículas e concentração do herbicida, espessura da cutícula, cerosidade e pilosidade da folha, uso de agentes ativadores de superfícies (surfatantes) e outros. Para os herbicidas orgânicos, derivados de ácidos fracos, o pH mais baixo aumenta a absorção do herbicida, porque reduz sua polaridade. Para os herbicidas não-dissociáveis (amidas, ésteres, etc.), o pH da solução tem pouco ou nenhum efeito sobre a penetração.



Os fatores ambientais, em conjunto, como temperatura do ar, umidade relativa, luz e teores de umidade no solo e na planta, influenciam a atividade dos herbicidas nos aspectos de absorção, translocação e grau de detoxificação. É difícil ou mesmo impossível afirmar qual dos processos é mais influenciado pelas mudanças nas condições do ambiente. Condições de alta temperatura e luminosidade, ou baixa umidade relativa do ar e umidade do solo, geralmente promovem a formação de cutículas mais impermeáveis.

O grau de impermeabilidade da cutícula pode ser atribuído ao incremento de sua espessura, à alteração na composição das ceras ou ao aumento na formação de ceras epicuticulares. A natureza da resposta para as diferentes condições ambientais varia com a espécie vegetal. Uma a duas semanas antes da aplicação, em condições de alta luminosidade e estresse hídrico no solo, o haloxyfop teve sua atividade reduzida de 92% para 12%, comparando pulverizações feitas em plantas de capim-massambará (Sorgum halepense) sem estresse e estressadas. Nas plantas estressadas, tanto a absorção quanto a translocação são menores (HESS, 1995). Segundo Pires et al.; 2001 o glyphosate e o sulfosate apresentam máxima atividade em plantas não-estressadas. Nestas, um intervalo sem chuvas de menos quatro e seis após a aplicação, respectivamente, para o sulfosate e glyphosate, foi suficiente para ótimo controle das plantas tratadas. Nas plantas estressadas (déficit hídrico no solo), houve rebrota acentuada da maioria delas, mesmo quando o período sem chuva foi de até seis horas.

A umidade relativa do ar tem efeito mais consistente sobre absorção de herbicidas, havendo maior absorção dos produtos polares com aumento da umidade (HESS, 1995). A elevação da umidade relativa aumenta o tempo de evaporação da gotícula pulverizada, aumenta a hidratação da cutícula, favorece a abertura dos estômatos e pode aumentar o transporte de solutos na planta.

Alta temperatura pode melhorar a absorção, por provocar maior fluidez dos lipídios da camada cuticular e da membrana celular e, conseqüentemente, mais rápida absorção do herbicida. Todavia, também pode apresentar efeitos negativos devido à maior rapidez do secamento da gota pulverizada, provocando a cristalização do herbicida na superfície foliar.

Como os herbicidas atravessam a cutícula? A resposta para essa pergunta ainda não está bem esclarecida. Supõe-se que os herbicidas lipofílicos se solubilizam nos componentes lipofílicos da camada cuticular e se difundem através da cutícula. Com relação aos herbicidas hidrofílicos, admite-se que a cutícula tenha estrutura porosa, que se mantém hidratada, dependendo das condições ambientais, sendo essa água de hidratação da cutícula a rota de penetração destes herbicidas.

Os estômatos podem estar envolvidos, de duas formas, com a penetração de herbicidas nas folhas. Primeiro, a cutícula sobre as células-guarda parece mais fina e mais permeável a substâncias do que a cutícula sobre outras células epidérmicas. Em segundo lugar, a solução pulverizada poderia, em tese, mover-se através do poro de um estômato aberto para dentro da câmara subestomática, e daí para o citoplasma das células do parênquima foliar. Entretanto, a infiltração pelos estômatos não é possível, a menos que a tensão superficial da solução pulverizada seja muito reduzida pelo uso de surfatantes na formulação ou no tanque do pulverizador. A maioria dos



surfatantes atualmente em uso atua aumentando a penetração cuticular e não consegue reduzir a tensão superficial adequadamente para permitir a penetração estomática. Recentemente, no entanto, o desenvolvimento de surfatantes à base de organossilicones proporcionou avanço nesse ponto. Este surfatantes são capazes de reduzir a tensão superficial ao ponto de a infiltração pelo estômato ocorrer. Eles podem também induzir um fluxo de massa da solução pulverizada através do poro estomatal e também aumentar a penetração cuticular. Alguns trabalhos têm demonstrado que esse tipo de surfatante pode aumentar inclusive a translocação relativa do produto aplicado (KNOCHE, 1994).

Os herbicidas são raramente aplicados na forma pura, mas preparados em soluções, emulsões, etc., às quais alguns ingredientes são adicionados. Destes, os mais importantes são os agentes ativadores de superfície, ou surfatantes, que têm vários propósitos. Eles geralmente são compostos de moléculas grandes, contendo parte hidrofílica e lipofílica, e podem ser catiônicos, aniônicos ou não-iônicos. Vários autores afirmam que os surfatantes melhoram a penetração e, ou, atividade do herbicida. Entretanto, a eficiência do surfatante depende de sua natureza, do herbicida em questão, da presença de outros aditivos e das espécies das plantas. Por exemplo, a atividade do glyphosate é melhorada por surfatantes com alto balanço lipofílico-hidrofílico que pelos surfatantes hidrofílicos que são não-iônicos ou catiônicos (TURNER; LOADER, 1980). No entanto, quando sulfato de amônio é adicionado à solução, o surfatante lipofílico é eficiente. A função primária do surfatante é reduzir a tensão superficial da gota, melhorando a retenção e o espalhamento desta sobre a folhagem. Em alguns casos o surfatante pode provocar parcial solubilização da cera epicuticular, favorecendo mais ainda a penetração do herbicida.

Diversos produtos químicos, além de surfatantes e óleos, têm sido usados como aditivos nas pulverizações, para melhorar a penetração ou atividade dos herbicidas aplicados às folhagens. Sulfato de amônio, na concentação de 1 a 10% (p/v), tem sido usado para melhorar a atividade de númerosos herbicidas, incluindo picloram, glyphosate e sethoxydim. No caso do sethoxydim, a melhoria só ocorre se o surfatante também estiver presente. A adição somente do sal provoca decréscimo da atividade em aveia. Sulfato de amônio não melhora atividade do paraquat e na, proporção de 20% p/v, provoca efeito antagônico com glyphosate (TURNER; LOADER, 1980). Os resultados dos experimentos de campo, em geral, não têm sido suficientemente positivos ou consistentes para adição de tais aditivos na calda de pulverização e para se tornar uma prática recomendada.

Finalmente, a absorção de um herbicida pode ser influenciada pela presença de outro herbicida misturado na calda. A estimulação da absorção pode ser causada pelo surfatante adicional ou por outros aditivos presentes nas duas formulações misturadas. Também podem ocorrer interações negativas entre os dois herbicidas.



1.3 - Penetração pelo caule A absorção de herbicidas pode ocorrer pelo caule das plantas jovens (durante emergência) e

das adultas. Nas plantas jovens, é um sítio de entrada importante para muitos herbicidas aplicados ao solo que são ativos em sementes e durante a germinação e na emergência das plântulas (Quadro 2). O caule da plântula durante a emergência tem uma cutícula muito pouco desenvolvida, desprovida da camada de cera, tornando-a mais permeável aos herbicidas, sendo esta uma rota de entrada de herbicidas em muitas espécies de gramíneas. Além do mais, a barreira que a estria de Gaspary representa na raiz não está presente nestes tecidos.

Quadro 2 - Grupos químicos de herbicidas e exemplos de ingredientes ativos que podem ser absorvidos do solo pelas radículas ou partes aéreas emergentes das plântulas

Famílias de herbicidas Exemplo de produto Acetanilidas acetochlor, alachlor, butachlor, metolachlor Ácidos ftálicos DCPA Difeniléteres oxyfluorfen Dinitroanilinas trifluralin, pendimethalin Tiocarbamatos butylate, molinate

A penetração de herbicidas através da casca de plantas lenhosas é outra opção que pode ser

aproveitada na prática. Entretanto, o periderma é um tecido protetor que substitui a epiderme, após a morte de suas células. As células do periderma contêm tanino e são altamente suberizadas. Outros constituintes comumente encontrados nestas células são ácidos graxos, lignina, celuloses e terpenos. Baseado na sua estrutura e composição, o periderma deve apresentar baixa permeabilidade à água e, também, aos herbicidas aplicados na parte aérea, principalmente os polares. Lenticelas são estruturas que atravessam o periderma, sendo, portanto, rotas importantes para a penetração de herbicidas pelo caule. O crescimento do caule, em diâmetro, causa pequenas rupturas na casca, que facilitam a penetração de herbicidas.

Para atuação de herbicidas aplicados à casca das árvores, eles são preparados em formulações lipofílicas, usando-se óleo como veículo, além de serem aplicados em altas concentrações (5-10%). Estes produtos são pulverizados ou pincelados no caule da planta. Alternativa prática mais eficiente seria injetar o herbicida com equipamento próprio com uma pistola injetora, até a região do câmbio (xilema, e, ou, floema). Neste caso, o herbicida será mecanicamente introduzido através da casca. Este processo está sendo implantado em algumas empresas de reflorestamento, usando imazapyr 20 a 30 dias antes da derrubada das árvores de eucalipto, visando evitar a rebrota das cepas.



1.4 - Penetração pelas raízes Muitos herbicidas aplicados ao solo são absorvidos pelas raízes. A entrada dos herbicidas

pelas raízes não é tão limitada quanto pelas folhas, uma vez que nenhuma camada significativa de cera ou cutícula está presente nas partes das raízes onde a maior parte de absorção de herbicidas ocorre. A rota mais importante de entrada é a passagem do herbicida junto com a água através dos pêlos radiculares existentes nas extremidades das raízes. Os pêlos radiculares são responsáveis por aumento significativo da área disponível para a absorção de água e de herbicidas (Fig. 4).

A disponibilidade dos herbicidas para as raízes é função das propriedades físico-químicas dos herbicidas e do solo e da distribuição espacial destes compostos e das raízes no solo. Os herbicidas têm que entrar em contato com a raiz, o que pode ocorrer pelo crescimento desta ou pela difusão do herbicida no estado gasoso e, ou, em solução com a água, até a zona de absorção das raízes. Muitos herbicidas com estruturas moleculares, tamanhos e solubilidades diferentes são prontamente absorvidos pelas raízes.

O sistema radicular das plantas superiores apresenta uma superfície de absorção extremamente grande, com alta permeabilidade à água e a solutos (sais). Embora raízes jovens sejam também cobertas por uma camada cerosa e as mais velhas sejam fortemente suberizadas, ocorre, normalmente, a penetração de água e solutos. Nas raízes jovens, a principal zona de absorção está entre 5 e 50 mm de sua extremidade. Apesar de não existir nenhuma barreira cuticular na zona dos pêlos radiculares, há uma barreira lipídica localizada na endoderme da raiz. Na endoderme, todas as paredes radiais contêm uma banda fortemente impregnada com suberina (estria de Gaspary), e esta barreira é conhecida por ser impermeável à água. Na endoderme ou antes dela, a água que se move em direção ao xilema deve entrar no simplasto. O que acontece aos herbicidas nesse ponto não está completamente claro.

1.4.1 - Fatores que influenciam a absorção através das raízes

A absorção de herbicidas pelas raízes é caracterizada por uma fase inicial de elevada taxa de

absorção durante os 30 primeiros minutos até 2 horas, seguida por uma fase de absorção mais lenta. Por exemplo, para o 2,4-D, a taxa de absorção aumenta rapidamente logo após a aplicação e, depois, ocorre decréscimo nesta taxa até ela se tornar nula, passando em seguida à negativa (perda por exsudação).

Tem sido observado decréscimo na taxa de absorção de herbicidas devido ao abaixamento da temperatura. Esse fenômeno pode, em grande parte, estar relacionado com a viscosidade da água (sob condições de baixa temperatura) e com reações químicas (absorção ativa). Também a concentração hidrogeniônica, próxima à zona de absorção radicular, pode influenciar a absorção de herbicidas pelas raízes, principalmente quando o composto é sujeito à ionização. Se o herbicida for



absorvido em solução com a água, o pH que aumenta a sua polaridade beneficia também a sua absorção e penetração pelas raízes.

Quanto à concentração do herbicida, dentro de determinados limites, existe uma relação linear entre a concentração do produto disponível e a sua penetração pela raiz. A linearidade é perdida quando o herbicida exerce efeito tóxico sobre a planta. Embora alguns trabalhos demonstrem estreita relação entre transpiração e absorção, há evidências contrárias. A absorção de herbicidas pela raiz também pode ser limitada por ligações ou adsorção do herbicida nos componentes celulares. Triazinas e uréias, por exemplo, podem ser adsorvidas, em parte, pelas raízes. A correlação entre transpiração e absorção é válida para os herbicidas polares, entretanto, existem herbicidas não-polares que são, também, prontamente absorvidos pelas raízes.

Para os herbicidas polares, translocados via xilema, a corrente transpiratória correlaciona-se com o transporte destes para a parte aérea da planta, estabelecendo um gradiente de concentração entre a parte externa da raiz (solução do solo) e a interna da planta (corrente de assimilados). Alta temperatura e irradiância, baixa umidade relativa do ar, alta temperatura do solo e alto potencial de água no solo são condições que favorecem a transpiração e, conseqüentemente, a absorção de herbicidas polares. Também as propriedades físico-químicas dos herbicidas, como lipofilicidade e pka, além do pH da solução do solo, influenciam a absorção. De modo geral, segundo Donaldson et. al., (1973) a taxa de absorção de herbicida correlaciona-se com o coeficiente de partição óleo/água, sendo os herbicidas mais lipofílicos absorvidos mais rapidamente.

1.4.2 - Mecanismo de absorção de herbicidas

A primeira fase de absorção é independente de energia metabólica, o que geralmente não é o

caso da segunda fase. Donaldson et al. (1973) listam os seguintes critérios para a absorção ser ativa ou dependente de energia: Q10 ≥ 2; requerimento de oxigênio; taxa de absorção não é função linear da concentração externa, mas hiperbólica; absorção bloqueada por inibidores metabólicos; e acumulação contra um gradiente de concentração. Essas condições foram satisfeitas para absorção de 2,4-D, mas não o foram para monuron, indicando que o 2,4-D é acumulado ativamente e o monuron, passivamente. Também atrazine e amitrole tiveram absorção passiva. A segunda fase de absorção, para picloram, atrazine e napropamide, também é ativa ou dependente de energia.

Não há dados suficientes para o entendimento completo de mecanismo de absorção de todos os herbicidas. Os herbicidas solúveis na água, inicialmente, se difundem nos espaços livres das células da epiderme do córtex da zona de absorção. Até aí, é um processo passivo a puramente físico e, portanto, dependente da concentração, apresentando baixo Q10. A segunda fase da absorção, que consiste em atravessar a membrana citoplasmática (plasmalema), é um processo ativo de absorção, portanto, demanda energia. Esta fase tem um Q10 maior que a fase inicial e é sensível a inibidores metabólicos. Sendo os herbicidas, em geral, inibidores metabólicos, a energia necessária à manutenção da seletividade da plasmalema é inibida, podendo, então, o produto atravessá-la livremente. Uma vez dentro do citoplasma das células, dependendo das características do produto, ele pode penetrar no floema e, ou, no xilema, de onde se transloca até seu sítio de ação. Como a



translocação via xilema é muito mais rápida que a translocação via floema, há tendência de aqueles herbicidas que são capazes de passar livremente do floema para o xilema serem de baixa ou nenhuma translocação via floema.

• - Moléculas de herbicidas capazes de penetrar nas paredes celulares translocam-se via apoplasto, difundem-se através das estrias de Caspary e atingem o xilema.

o - Moléculas de herbicidas capazes de entrar no protoplasma via simplasto (passam de célula em célula através dos plasmodesmatas) e atingem o floema.

x - Moléculas de herbicidas capazes de penetrar no xilema e, ou, floema por ambas as vias (simplásticas ou apoplásticas).

Figura 4 - (a) Secção transversal de uma raiz, mostrando suas principais estruturas, por Mengel e Kikby (1982); (b) Diagrama hipotético, representando a absorção de herbicidas pelas raízes

Durante a fase de absorção dependente de energia, os herbicidas podem ser acumulados contra um gradiente de concentração, e há várias explicações para isso. Estas incluem ligações nos tecidos do citoplasma, partição nos lipídios do citoplasma ou metabolismo a produtos polares que



são menos hábeis para se difundir através da plasmalema. Normalmente, os produtos de maior afinidade por substâncias lipofílicas (lipofilicidade) atravessam mais facilmente a plasmalema. Esta é a explicação alternativa para a acumulação de ácidos fracos, como 2,4-D. Uma vez que o pH no citoplasma é uma a duas unidades maior que o pH do meio externo da célula, os ácidos fracos se dissociam mais e entram no citoplasma. Essas moléculas dissociadas (ânions) são menos capazes de atravessar a plasmalema do que as moléculas neutras, acumulando-se no interior da célula (Figura 5).

Os herbicidas não-polares seguem uma rota lipofílica até atingirem a plasmalema, onde, provavelmente, impedem a ação seletiva desta. Várias classes de importantes compostos, como os derivados do ácido fenóxico acético, fenilacético, benzóico ou picolínico, são exsudadas pelas raízes, quando aplicadas nas folhas das plantas. A exsudação é um fenômeno limitado apenas às raízes integrais (sem cortes) e vivas, evidenciando que ela se dá por processo metabólico. A exsudação também está relacionada com a detoxificação da planta, podendo ser um dos fatores responsáveis pela tolerância desta ao herbicida. A zona da raiz mais ativa na exsudação é a zona de alongamento, correspondendo à zona de absorção.

Figura 5 - Acumulação de herbicidas (ácidos fracos) no interior da célula (a) e sítios de dissociação dos herbicidas (b): bentazon, chlorsulfuron, 2,4-D, imazethapyr e sethoxydin Fonte: Stelling (1994)



2 - Translocação de herbicidas

Há várias razões pelas quais é importante o estudo de translocação de herbicidas. Plantas jovens. que não são capazes de se regenerar através de seus órgãos subterrâneos, podem ser mortas por herbicidas de contato, quando ocorre completa cobertura da parte aérea pela calda herbicida pulverizada. Entretanto, aquelas plantas que são capazes de se regenerar através de bulbos, rizomas, estolons, tubérculos, etc. necessitam que determinada quantidade do produto seja capaz de translocar e atingir estes orgãos de recuperação, para que produza controle eficiente. Por outro lado, considerando que não é fácil atingir toda a superfície foliar de uma planta, principalmente de arbustos e árvores, e tendo em vista que há diferença de penetração de herbicida nas diferentes posições da parte aérea da planta, o aumento na translocação de um produto aumentará a sua eficiência. Para a maioria dos herbicidas aplicados ao solo, a translocação é também de grande importância. Muitos herbicidas são absorvidos pelas raízes ou pelas partes subterrâneas do caule e são translocados para outras áreas, como ponto de crescimento, cloroplastos, etc., para exercerem a sua efetiva ação herbicida. Se a translocação de um herbicida pode ser aumentada, então as doses aplicadas deste produto podem ser reduzidas; conseqüentemente, menores serão os custos de aplicação e os riscos de causar prejuízos ao meio ambiente.

2.1 - Conceito de movimento simplástico e apoplástico Simplástico - foi definido por Crafts e Crisp, em 1971, citados por Hay (1976), como a

massa total de células vivas de uma planta, formando um conjunto contínuo através das intercomunicações do citoplasma, denominado plasmodesmas. Íons e moléculas podem movi¬mentar-se de célula para célula através dessas estruturas, até atingirem as células companheiras, de onde são transpostos para o floema, sem atravessar as barreiras à permeabilidade, que são as membranas citoplasmáticas. O floema é o principal componente do simplasto. Transporte a longa distância ocorre através dos tubos crivados (floema), com velocidade de 60 a 100 vezes maior que o movimento no sentido radial.

Apoplástico - contrariamente ao simplasto, é formado pelo conjunto de células mortas, incluindo as paredes celulares, os espaços intercelulares e o xilema, os quais formam um sistema contínuo no qual a água e os solutos se movimentam livremente.

O movimento de solutos e assimilados no interior das plantas superiores pode ser definido, basicamente, em dois sentidos, como visto a seguir.



2.1.1 - Movimento descendente

Os assimilados e solutos se movem a uma distância média correspondente a 2,5 vezes o

diâmetro da célula, antes de alcançar os vasos menores do floema. Parte dessa distância ocorre pelo sistema apoplástico. Uma vez que estes assimilados se movem para dentro desses vasos, em direção contrária ao gradiente de concentração, assume-se que esse movimento ocorra à custa de energia metabólica. As células companheiras e as células parenquematosas, que acompanham as células do floema, estão envolvidas no fluxo de carregamento destes vasos. As células com protoplasma muito denso e com pontuações na parte interna da parede celular permitem maior superfície de contato entre o sistema simplástico e o apoplástico. Estas células são conhecidas como células de transferências e parecem funcionar no carregamento dos vasos do floema e na transferência do floema para o xilema.

Citoplasmas das células do mesófilo, das células de transferência e das células companheiras estão diretamente intercomunicados, mas somente as células companheiras estão diretamente ligadas ao floema. O movimento para dentro do floema (carregamento) deve ser um processo ativo, porém o mecanismo desse carregamento, para muitas substâncias, é ainda desconhecido.

A teoria do transporte pelo fluxo de massa baseia-se na elevação da concentração de assimilados (açúcares, principalmente sacarose) dentro dos vasos, causando elevação do potencial osmótico e, conseqüentemente, penetração de água dentro destas células. A alta pressão de turgor, nestes vasos, força o fluxo em massa do conteúdo nele existente.O decréscimo da concentração dos assimilados ao longo dos vasos, à medida que se distancia da fonte, suporta essa teoria. A hipótese do transporte pelo fluxo de massa envolve uma corrente de solutos movendo-se da fonte (folhas, caules ou outros órgãos fotossintetizantes) para o dreno (áreas meristemáticas, flores e frutos em desenvolvimento, raízes e tecidos ou órgãos de reserva). Acredita-se que herbicidas e outras substâncias se movimentem juntamente com esse fluxo. As folhas, inicialmente, são um dreno e, quando amadurecem, se transformam em uma fonte. Substâncias fotossintetizadas nas folhas da base da planta são transportadas para as raízes, enquanto as produzidas nas folhas da parte superior da planta são transportadas para as folhas novas e os brotos terminais. Os assimilados, para se translocarem das folhas para a parte superior da planta, têm, primeiro, que descer até atingir o caule, após o que podem subir pelo floema ou penetrar no xilema e se translocar com a corrente transpiratória.

2.1.2 - Movimento ascendente

Íons e moléculas podem difundir-se pelos espaços intercelulares e paredes celulares do

córtex. O movimento por esta rota para o interior da raiz é bloqueado pelas paredes longitudinais das “estrias de Gaspary”, na endoderme. Contudo, de alguma forma ainda não definida, supunha-se que as substâncias (íons ou moléculas) rompiam essa barreira e penetravam no sistema simplástico das células. Sabe-se, hoje, no entanto, que a estria de Gaspary não está presente nos ápices



radiculares de células endodérmicas jovens e na região basal das raízes laterais em desenvolvimento (LUXOVÁ; CIAMPOROVÁ, 1992), o que pode representar importante rota de passagem dos herbicidas do apoplasto para o simplasto. Essas substâncias podem, então, mover-se de célula para célula, pelo sistema simplástico, ou vazar para o xilema parenquimatoso e ser transportadas no sentido acrópeto pela corrente transpiratória. Em geral, as condições ambientais favoráveis à transpiração (umidade relativa baixa, elevadas temperaturas e adequado suprimento de água no solo) são também favoráveis à translocação dos produtos que se movimentam pelo sistema apoplástico.

2.1.3 - Translocação de alguns herbicidas

Dicamba - é altamente móvel na planta. Aplicado nas raízes ou nas folhas, ele se acumula

nos pontos de crescimento. Pequena acumulação ocorre nas raízes, apesar de ser bastante móvel no sentido basípeto da planta. Exsuda-se, em grande proporção, pelas raízes, podendo causar danos às plantas adjacentes às tratadas. A presença de folhas jovens na planta aumenta a translocação do produto para as raízes. A morte ou injúria das raízes reduz a sua exsudação, indicando ser este um processo que requer energia. A adição do ácido 2-cloroetil-fosfônico (ethrel) ao dicamba aumenta a sua translocação, no sentido descendente.

Derivados do ácido fenóxico - os representantes deste grupo translocam-se pelo floema e, ou, xilema e acumulam-se nos pontos de crescimento (tecido meristemático). Apesar de se translocarem no sentido descendente, não se acumulam na raiz por causa do fenômeno da exsudação. O 2,4-D move-se do floema para o xilema e retorna à folha tratada, espalhando-se rapidamente por toda a planta. A elevação da umidade relativa pode aumentar o movimento descendente do 2,4-D, talvez por inibir o movimento junto à corrente transpiratória.

Picloram - quando aplicado em solução nutritiva, é rapidamente absorvido e translocado para todas as partes da planta. Ele transloca-se, principalmente, para folhas e pontos de crescimento da planta. Se a planta é retirada da solução com herbicida e colocada numa solução sem herbicida, a concentração do produto diminui nas raízes e nas folhas fotossintetizadoras e se concentra nas regiões meristemáticas desta. Se o produto é aplicado nas folhas, também ocorre acumulação nas folhas jovens, nos pontos de crescimento e nas raízes. A sua pequena acumulação nas raízes está, até certo ponto, relacionada com sua exsudação por elas. Apesar de apresentar pequena acumulação na raiz, semelhante ao 2,4-D, o picloram é, aproximadamente, 10 vezes mais tóxico às raízes que o 2,4-D. O uso deste herbicida no raleamento de floresta, visando reduzir o sombreamento de culturas como o cacau, pode danificar a cultura quando ele for injetado em algumas espécies que são capazes de excretá-lo através de suas raízes.

2,3,6-TBA - parece movimentar-se prontamente em ambos os sistemas (apoplásticos e simplásticos). Aplicado nas folhas das plantas, pode ser exsudado pelas raízes, podendo, neste caso, ser absorvido por plantas vizinhas não-tratadas. Aplicado nas folhas do milho, ele se transloca até as raízes e, sendo exsudado, pode controlar uma séria invasora do milho, que é a striga (erva-de-bruxa).



Uréias - os derivados da uréia substituída são translocados exclusivamente via apoplástica. Contudo, de alguma forma, penetram no simplasto, principalmente nos cloroplastos, onde atuam. Aplicados às raízes, espalham-se por toda a planta, concentrando-se nas extremidades das folhas, onde, inicialmente, aparecem os sintomas de toxidez. Aplicados às folhas, eles não se translocam de uma folha para outra. Fatores que reduzem a transpiração da planta reduzem também a sua translocação. Algumas uréias, principalmente diuron, fluometuron e linuron, são bastante toleradas pelos citros e pelo algodão. Altas concentrações destes produtos são encontradas em glândulas ricas em óleo (verdadeira barreira à translocação destes herbicidas) localizadas ao longo do caule e nas folhas da planta, principalmente.

Triazinas - a maioria das triazinas são mais facilmente absorvidas pelas raízes, sendo todas elas translocadas exclusivamente via xilema. Algumas, como metribuzin, ametryn e atrazine, são também absorvidas pelas folhas, porém se translocam apenas do ponto de aplicação para as extremidades da parte da planta onde foram aplicadas. Quando aplicadas às raízes das plantas, em solução nutritiva, dentro de 30 minutos elas podem ser detectadas no topo da planta. A taxa de absorção decresce algum tempo após a aplicação, por causa do fechamento dos estômatos (redução na taxa de transpiração). Os estômatos fecham-se porque o herbicida, ao inibir a fotossíntese, promove o acúmulo de CO2 na câmara subestomática. As triazinas também se acumulam em glândulas ricas em óleos, em plantas de algodão, atingindo, em menor proporção, os cloroplastos.

Bipiridílios – são considerados, na prática, como herbicidas não translocáveis nas plantas. Aparentemente, a pequena translocação do produto ocorre pelo sistema apoplástico. Quando o paraquat é aplicado no escuro, parece que ele atinge o xilema antes de necrosar o tecido e se move com a corrente transpiratória tão logo a planta seja exposta à luz. Alguns trabalhos mostram que a translocação é aumentada pela redução da umidade relativa (elevação da transpiração). Outros autores admitem que a translocação ocorrida na planta seja por difusão causada pelo rompimento das células. Na prática, portanto, eles são considerados herbicidas de contato, em razão de sua rapidez de ação, principalmente quando aplicados durante o dia, sob forte intensidade luminosa. A sua velocidade de ação é proporcional à intensidade luminosa.

Imidazolinonas - estes herbicidas são absorvidos por folhas, caules e raízes e se trans¬locam via floema ou xilema até os pontos de crescimento, onde inibem a síntese de aminoácidos. O sítio de ação dos herbicidas deste grupo é a enzima AHAS (ácido aceto hidroxi sintase), que é concentrada nos tecidos meristemáticos. A translocação das raízes para os caules parece estar relacionada com a lipofilicidade das imidazolinonas. Assim, quanto mais lipofílica for a imidazolinona, mais rápida é absorvida pelas raízes e mais rápida é a translocação para o caule. Entretanto, a translocação da folha para o caule parece não estar relacionada com a lipofilicidade.

A diferença de translocação do imazaquin pode ser a causa das diferenças na susceptibilidade entre as espécies. Imazaquin é muito ativo no milho, mas pouco ativo em Avena fatua. Ocorre paralisação da translocação em aveia uma hora após o tratamento, enquanto a translocação no milho continua por muito tempo.



3 - Metabolismo dos herbicidas nas plantas A seletividade dos herbicidas pode ser atribuída a numerosos fatores, incluindo absorção,

translocação, metabolismo, etc. Para vários grupos de herbicidas (ex.: auxínicos, inibidores da ALS e da ACCase), metabolismo o da molécula é uma das principais causas da seletividade. É muito importante saber se o herbicida é metabolizado ou não, na planta. As agências governa¬mentais estabelecem limites de tolerância de resíduos dos produtos na planta, na época da colheita das estruturas utilizadas para a alimentação. Uma das maneiras pelas quais as plantas se livram destes produtos é através do metabolismo destes. É importante saber não só que o herbicida é metabolizado, mas, também, conhecer os seus metabólitos e a forma como são metabolizados. Embora os herbicidas venham sendo usados há mais de 50 anos, o estudo de seus metabolismos é relativamente recente.

Tratar-se-á, aqui, do metabolismo dos herbicidas nas plantas apenas em relação à sua detoxificação.

Derivados dos ácidos fenóxicos Há três mecanismos básicos envolvidos no metabolismo dos derivados do ácido fenóxido

acético (Figura 6): • degradação da cadeia do ácido acético; • hidroxilação do anel aromático; e • conjugação do composto com constituintes da planta.

A maioria das plantas degrada a cadeia do ácido acético, mas somente algumas espécies o degradam em velocidade suficientemente rápida para aumentar ou proporcionar a sua tolerância ao produto. A hidroxilação na posição ‘para’ inativa o produto. A hidroxilação na posição ‘3’ e a sua conseqüente conjugação com glucose e, ou, aminoácidos também são mecanismos de inativação do 2,4-D. Os compostos geralmente encontrados em conjugação com 2,4-D são: ácido aspártico, ácido glutâmico, alanina, valina, leucina, fenilalanina e triptofano.

A transferência do cloro da posição '4' para a posição '3' e a passagem do cloro da posição '5' para posição ‘6’ do 2,4,5 T, formando o 2,3,6 T, também o inativam. Normalmente, na passagem do cloro de uma posição para outra, há hidroxilação na posição anterior do cloro, com conseqüente conjugação desta hidroxila com constituintes da planta, causando a inativação do herbicida.

O 2,4-DB também é metabolizado por algumas plantas (Figura 7), transformando-se em composto tóxico (2,4-DB → β oxidação → 2,4-D). Algumas leguminosas, como a alfafa, o toleram,



porque não o transformam em 2,4-D ou o fazem muito lentamente, dando tempo para que outros processos metabólicos realizem a sua degradação, antes da saturação dos sítios de ação do produto.

Figura 6 - Biotransformação e rotas metabólicas do 2,4-D em plantas superiores

Figura 7 – β oxidação do 2,4-DB a 2,4-D em plantas superiores

Triazinas Algumas plantas, principalmente gramíneas como milho, sorgo e cana-de-açúcar, são

altamente tolerantes às clorotriazinas (atrazine e simazine). A taxa de degradação das triazinas em plantas superiores varia grandemente com as diferentes espécies. Em espécies tolerantes, elas são rapidamente degradadas (Figura 8), enquanto em espécies suscetíveis (feijão e pepino) a degradação



é mais lenta. O metabolismo do metribuzin nas plantas superiores pode ser observado na Figura 9. Portanto, a taxa de degradação das triazinas parece ser, primariamente, a base de seletividade destes herbicidas às plantas.

Figura 8 - Biotransformação e rotas metabólicas de atrazine em plantas superiores

Os processos de inativação ocorrem pela hidroxilação, demetoxilação e dealquilação na

posição ′N′ e por conjugação com peptídeos. Extratos das raízes e da parte aérea do milho são capazes de hidroxilar as clorotriazinas. A substância catalisadora dessa reação foi identificada como benzoxazinona. Esta substância ocorre em toda a planta de milho, mas a hidroxilação é mais intensa nas raízes, indicando que nestas a benzoxazinona é mais ativa. Também pode ocorrer conjugação das triazinas com peptídeos, o que favorece a tolerância das plantas a estes herbicidas. Glutation-S- transferase é a enzima envolvida nessa conjugação. A N-dealquilação é outra rota do metabolismo das triazinas.



Figura 9 - Biotransformação e rotas metabólicas do metribuzim em plantas superiores

Derivados dos ácidos benzóico A hidroxilação do anel aromático e a sua conjugação com outros constituintes da planta são

demonstradas na prática. Entretanto, não se demonstrou, ainda, a ruptura do anel. Entre os compostos deste grupo, o 2,3,6-TBA é considerado um herbicida estável, tanto na planta quanto no solo. É um produto não-seletivo e de elevada eficiência no controle de plantas daninhas perenes, incluindo as de raízes profundas.

Derivados da uréia As principais rotas do metabolismo das uréias substituídas estão relacionadas com a

demetilação e, ou, demetoxilação e deaquilação, formando a correspondente anilina, e também com a conjugação com os constituintes da planta.

Propanil É uma exceção entre as amidas. Enquanto estas inibem raízes e pontos de crescimento, o

propanil inibe o fotossistema II. É considerado um herbicida completamente metabolizado pelas



plantas tolerantes (Figura 10). A velocidade de sua metabolização influencia decisivamente a tolerância da planta.

Figura 10 - Hidrólise do propanil em plantas de arroz

O metabólito 3-4-dicloroanilina formado pode ser conjugado com constituintes da planta, principalmente com diversos tipos de carboidratos. O 3-4-diclorolactoanilida é um composto intermediário e instável nas plantas tolerantes, como o arroz. Nas plantas sensíveis, como o capim-arroz, ele se acumula e inibe a reação devido à menor atividade da enzima que o degrada, razão pela qual o arroz é tolerante e o capim-arroz, sensível. A enzima envolvida nesse processo (arilacilamidase) é 10 a 20 vezes mais ativa no arroz que no capim-arroz. Esta enzima é sensível aos inseticidas carbamatos e fosforados orgânicos, podendo a mistura do propanil com estes compostos causar sensível redução na tolerância do arroz ao propanil ou até perda total de seletividade do propanil a essa cultura.

Picloram: É um produto altamente estável na planta e no solo. A sua alta atividade como arbusticida e

arborecida está relacionada com a sua estabilidade na planta. Trabalhos realizados por Redemann e outros, citados por Foy (1976), em trigo, mostraram que somente 17% do picloram tinha sido metabolizado três meses após a sua aplicação.

Comparando a atividade do 2,4-D com a do picloram (em algumas espécies de plantas latifoliadas), por unidade de tempo, observou-se que o 2,4-D é mais ativo que o picloram. Entretanto, considerando-se o tempo de ação, o picloram é mais de 10 vezes mais ativo, por causa de sua lenta degradação.



4 - Formulação Formular um herbicida consiste em preparar seu ingrediente ativo na concentração

adequada, adicionando substâncias coadjuvantes, tendo em vista que o produto final deve ser usado em determinadas condições técnicas de aplicação, para poder cumprir eficazmente sua finalidade biológica, mantendo essas condições durante o armazenamento e transporte (ARAÚJO, 1997).

A formulação é a etapa final da industrialização. O mesmo ingrediente ativo, às vezes, é comercializado em formulações diferentes em várias regiões do mundo, mas a tendência atual, segundo Kissmann (1997), é uma formulação universal que possa ser usada em diversos países.

Na legislação federal sobre produtos fitossanitários, no Brasil, ingrediente ativo é o composto com atividade biológica, e os ingredientes inertes são os outros compostos adicionados na formulação. Qualquer substância ou composto sem propriedade fitossanitária, exceto água, que é acrescida na preparação de defensivos para facilitar a aplicação ou aumentar a eficiência ou diminuir os riscos é classificada como adjuvante.

Entre as classes de adjuvantes podem-se citar: emulsificantes (compatibilizam frações polares e apolares); dispersantes (impedem a aglomeração de partículas); espessantes (aumentam a viscosidade); solventes (dissolvem o ingrediente ativo); molhantes (permitem rápida umectação do produto em contato com a água); quelatizantes (tiram reatividade de moléculas e íons); tamponantes (deixam o pH dentro de uma faixa desejada); corantes (dão coloração ao produto formulado); adesivos (melhoram a aderência do produto com a superfície tratada); e surfatantes (agentes ativadores de superfície).

Os óleos não-fitotóxicos também têm grande uso como adjuvante, seja como molhantes, espalhantes, penetrantes, antievaporantes e, ou, adesivos. Eles podem ser: minerais (formulados com predominância de frações parafínicas de hidrocarbonetos), vegetais (apresentam porções variadas de ácidos graxos) e vegetais metilados (sofrem esterificação metílica). Os minerais também podem servir como veículo para aplicação de herbicidas.

Os surfatantes ou tensoativos são também adjuvantes. Estes compotos causam redução da tensão superficial, servindo de interface entre as superfícies, por possuírem porções lipofílicas e hidrofílicas na mesma molécula. Os surfatantes são classificados de acordo com sua carga elétrica ou tendência de ionizar a porção hidrofílica da molécula. Eles podem ser aniônicos (carregados negativamente), catiônicos (carregados positivamente) e não-iônicos (neutros), que não alteram o equilíbrio eletrolítico nas formulações e nas caldas. Recentemente surgiram os surfatantes à base de organossilicones, que são capazes de reduzir muito a tensão superficial e até induzir um fluxo de massa da solução pulverizada através do poro estomatal, fazendo com que o herbicida penetre, também, pelos estômatos.



Além da redução da tensão superficial, os surfactantes favorecem o espalhamento uniforme da calda na superfície foliar, aumentam a retenção e melhoram o contato da gotícula. Também, podem solubilizar substâncias não-polares da folha, causando desnaturação enzimática ou disfunção das membranas e, assim, favorecer mais a penetração do herbicida (RADOSEVICH, 1997).

Os sufatantes podem, também, assumir conotações negativas em certos casos, como sendo fitotóxicos, por diminuírem ou eliminarem a seletividade de alguns herbicidas e até favorecerem ataques de fungos pela remoção da camada cerosa protetora ou por espalharem os esporos pela superfície vegetal (Kissmann, 1997).

A escolha da formulação a ser usada baseia-se, segundo Ozkan (1995), nos seguintes fatores: características físicas e biológicas da planta daninha-alvo, equipamento de aplicação disponível, perigo de deriva e lixiviação, possível injúria na cultura, custo, necessidade de armazenagem e tipo de ambiente em que a aplicação é feita.

Uma formulação de herbicida pode ser considerada de boa qualidade se atender aos seguintes requisitos: ser letal à planta daninha ou, no mínimo, danosa a ela; e não afetar os microrganismos benéficos e a cultura, caso esta já esteja instalada. Além disso, deve apresentar bom espalhamento, boa retenção na superfície da folha, e penetração foliar eficiente. Deve também permitir a associação de produtos, tem que ser compatível, tanto física (sem absorção ou repulsão entre os ingredientes) como química (sem alteração dos compostos) ou biologicamente (a mistura deve ser eficiente para o controle) e ser estável, ou seja, permanecer ativa por um longo período.

4.1 - Veículo de aplicação (água) O veículo mais importante para diluir formulações de produtos fitossanitários a serem

aplicados por pulverização ou imersão é a água, que deve ser de boa qualidade. Argilas e compostos orgânicos em suspenão na água podem absorver alguns tipos de ingredientes ativos, tornando-os indisponíveis. Um exemplo claro dessa ação ocorre com os compostos catiônicos (paraquat e diquat), que são inativados parcial ou totalmente.

A água quase sempre apresenta sais em dissolução, especialmente os de Ca++ e de Mg++, que são os principais causadores da dureza da água. Deve-se salientar que essa dureza é calculada em função do teor de CaCO3 . Quadro 3 - Classes de dureza da água

Classes ppm de CaCO3 Água muito branda 71,2 Água branda 71,2-142,4 Água semidura 142,4-320,4 Água dura 320,4-534,0 Água muito dura > 534,0



A dureza da água interfere na qualidade das caldas dos herbicidas de duas maneiras: Nas formulações - na presença de tensoativos aniônicos contendo Na+ ou K+, os elementos

responsáveis pela dureza da água Ca++ e Mg++ podem substituí-los, formando compostos insolúveis, com conseqüente perda da função desses surfatantes.

Nos ingredientes ativos - ingredientes ativos à base de ácidos ou sais podem reagir na presença dos cátions Ca++ e Mg++ , com possíveis substituições e formações de compostos insolúveis, descaracterizando sua ação biológica.

A dureza da água pode ser corrigida, segundo Kissmann (1997), de duas maneiras: acrescentando um surfatante não-iônico, o que reduziria a tensão superficial dos líquidos, ou acrescentando um quelatizante na água, o que isolaria a carga elétrica e suprimiria a reatividade de íons desta.

As indústrias geralmente já formulam seus produtos para serem compatíveis com 20 até 320 ppm de carbonato de cálcio, que representa água semidura.

Outro fator muito importante que pode influir na estabilidade dos herbicidas e nos resultados é o pH da água. Muitos produtos que ficam preparados em água por muito tempo, antes da aplicação, podem sofrer degradação por hidrólise, cuja velocidade depende do pH. Muitas moléculas sofrem dissociação quando em solução, e a constante de dissociação também é dependente do pH. Valores extremos de pH podem afetar a estabilidade das caldas. Geralmente, as caldas fitossanitárias apresentam mais estabilidade numa faixa de pH entre 6,0 e 6,5.

4.2 - Tipos de formulações As formulações apresentam-se, basicamente, nas formas sólida e líquida.

4.2.1 - Formulações sólidas Pó molhável (PM): esta formulação é definida pela ABNT como formulação sólida de pó,

para aplicação, sob a forma de suspensão, após dispersão em água. É obtida pela moagem do ingrediente ativo absorvido em material inerte (sílica, vermiculita, etc). Adiciona-se geralmente uma substância dispersante, para evitar floculação e aumentar a establilidade da suspensão. Durante a aplicação, precisa-se de uma agitação contínua no tanque. Geralmente, possui 50 a 80% de ingrediente ativo (ex: Sencor BR, 700 g kg-1 de metribuzin).

Pó solúvel (PS): nesta formulação o ingrediente ativo é totalmente solúvel em água, não requerendo agitação durante aplicação.

Grânulos dispersíveis em água (GRDA ou dry flowable): é uma formulação sólida constituída de grânulos, para aplicação sob a forma de suspensão após desintegração e dispersão em água. O ingrediente ativo sólido está na forma de grânulos, e este, adicionado em água, transforma-se numa suspensão. Possui a vantagem de ter, no produto comercial, maior concentração de



princípios ativos, requerendo, com isso, menor volume de calda para aplicação (ex: Scepter 70 DG, 700 g kg-1 de imazaquin).

Granulados (GR): os grânulos são constituídos de veículos minerais, como a vermiculita, e de princípio ativo, cuja concentração varia de 2 a 20%. Em geral, dispensam o uso da água, são mais seletivos, podem ser aplicados em locais de difícil acesso, têm maiores custos e dependem de equipamentos adequados para aplicação e de umidade no solo para liberar o ingrediente ativo (ex.: Ordran 200 GR, 200 g kg-1 de molinate).

Pellets ou pastilhas: possuem ampla similaridade com os granulados, diferindo-se por possuírem partículas de maior tamanho.

4.2.2 - Formulações líquidas

Soluções (S): esta mistura é de natureza homogênea, composta do soluto, que é o

ingrediente ativo, e do solvente, que pode ser água, álcool, acetona, etc. Seu processo de obtenção é o mais simples e barato. Para que um produto seja formulado como solução, ele deve ser solúvel em pelo menos 25% por litro do solvente. Devido à sua pouca penetração foliar, adiciona-se geralmente um surfatante (ex.: DMA 806 BR, 670 g L-1 de 2, 4-D).

Concentrado emulsionável (CE): é uma formulação líquida homogênea, para aplicação após diluição em água, sob a forma de emulsão. Emulsões são sistemas termodinamicamente instáveis que consistem em dois líquidos imiscíveis, sendo um deles disperso como glóbulos de pequeno tamanho dentro do outro. O concentrado emulsionável conta, basicamente, com um solvente não-polar (o ingrediente ativo), dissolvido no solvente, e um agente emulsificante. A solubilidade mínima necessária é de 12%. Possui maior penetração foliar, permanece por longos períodos em suspensão (mistura mais homogênea) e provoca menos desgaste nos bicos (ZAMBOLIM; VALE, 1997) (ex.: Dual 960 CE, 960 g L-1 de metolachlor).

Suspensão concentrada (S) ou “flowable”: é uma formulação constituída por uma suspensão estável de ingrediente(s) ativo(s) num veículo líquido, que pode conter outro(s) ingrediente(s) ativo(s) para aplicação após a diluição. Neste tipo de formulação, o princípio ativo sólido (micropartículas) é mantido suspenso em água. Como vantagens estão a ausência do pó, a baixa toxicidade e o fácil manuseio (ex.: Karmex 500 SC, 500 g L-1 de diuron).

Emulsões concentradas: esta formulação é uma emulsão de ingrediente ativo de baixo ponto de fusão ou líquido, sendo uma alternativa ao concentrado emulsionável (ex.: Podium, 110 g L-1 de fenoxaprop-p-ethyl).

Suspo-emulsão: é uma formulação fluida e heterogênea, constituída de uma dispersão estável de ingredientes ativos na forma de partículas sólidas e de finos grânulos na fase aquosa, para aplicação após a diluição em água. A importância desta formulação reside na possibilidade de poder compatibilizar dois tipos de formulações diferentes.

Microemulsão: é um caso específico de emulsão. Esta formulação contém as fases ‘oleosa’ (contendo o ingrediente ativo e o solvente orgânico surfatante) e ‘aquosa’ (que também pode conter



ingrediente ativo solúvel em água, além de surfatante). A aparência é de um líquido transparente, homogêneo (ex.: Robust: 200 g de fluazifop-p-butil + 250 g L-1 de fomesafen). 5 - Misturas de herbicidas

O controle de plantas daninhas visa, entre outros aspectos, reduzir ou eliminar a competição destas com a cultura É importante lembrar que existem centenas de espécies de plantas daninhas e que estas apresentam as mais variadas características morfológicas e fisiológicas, que lhes conferem comportamento diferenciado (susceptibilidade, tolerância ou resistência) em relação aos herbicidas utilizados. Além desse fato, a necessidade de reduzir os custos de produção da cultura tem levado os produtores, bem como os fabricantes, a preparar misturas de herbicidas com diferentes princípios ativos, ou mesmo com outros agroquímicos/pesticidas.

Houve grande expansão no uso de misturas e na aplicação sequencial de vários herbicidas em um único ciclo cultural; entretanto, o manejo de herbicidas, especialmente as misturas, requer grande cuidado, além do conhecimento a respeito das interações entre os produtos, visando obter o máximo de controle de plantas daninhas e minimizar injúrias às culturas. Deve-se dar preferência às misturas prontas.

5.1 - Vantagens das misturas ou combinações de herbicidas A aplicação de misturas de herbicidas pode oferecer vantagens, quando comparadas com

aplicação de um princípio ativo isoladamente, como:

• Controle de maior número de espécies de plantas daninhas e redução do risco de aparecimento de genótipos resistentes. • As misturas foram primeiramente usadas para o controle não-seletivo e seu uso

contínuo tornou-se importante. A idéia de combinação de herbicidas para controlar seletivamente plantas daninhas em culturas desenvolveu-se posteriormente. • Aumento da segurança da cultura, devido ao uso de doses menores de cada

herbicida misturado. É mais efetiva que uma única dose de um herbicida. Há menor chance de a cultura ser injuriada. • Redução de resíduos na cultura e no solo devido ao uso de doses menores,

especialmente dos componentes mais persistentes. • Redução de custos: o menor custo de aplicação, o controle mais efetivo de

plantas daninhas e as menores quantidades de herbicidas aplicadas geralmente reduzem o custo total do manejo.



• Controle por um período maior, pela adição de outro herbicida mais efetivo sobre determinada espécie de planta daninha predominante. • Melhores resultados em campos com variados tipos de solos. • Pode melhorar o controle de plantas daninhas pela ampliação da seletividade,

em razão da possível ação sinergística na planta daninha e ação antagônica sobre a cultura.

5.2 - Incompatibilidade Quando dois ou mais herbicidas são combinados, eles podem ser aplicados separadamente

(um após o outro), juntos (misturados no tanque) ou ainda podem ser formulados juntos (comercializados numa mesma embalagem). Estes herbicidas pré-misturados ou em misturas no tanque do pulverizador podem ser mais eficientes ou não, dependendo do modo como foi feita a mistura.

Menor desempenho da mistura pode ser resultado de qualquer incompatibilidade física ou biológica. A incompatibilidade física é usualmente causada pela formulação e suas interações, resultando em formação de precipitados, separação de fase, etc., de modo que sua aplicação não pode ser executada. Fatores como solubilidade, complexação, carga iônica e outros parâmetros físicos são responsáveis pela redução do desempenho dos produtos, causada pela incompatibilidade. A incompatibilidade denota a inabilidade de dois ou mais herbicidas em serem usados simultaneamente.

A mistura de um herbicida formulado como pó-molhável, por exemplo, com outro formulado como concentrado emulsionável tem elevada tendência a apresentar incompatibilidade física, que resulta numa rápida sedimentação dos componentes da mistura. Por isso, uma das vantagens da mistura formulada, em relação à de tanque, é evitar possíveis incompatibilidades dos componentes da formulação.

5.3 - Interações entre herbicidas O termo interação descreve a ação conjunta dos herbicidas nas plantas. É a relação da

efetividade de um material com o outro. Quando dois ou mais herbicidas são aplicados juntos, podem ser observados os seguintes efeitos sobre as plantas:

• Efeitos sinérgicos: quando o efeito dos herbicidas aplicados juntos é maior que a soma dos efeitos isolados.

• Efeitos aditivos: quando o efeito dos herbicidas em mistura é igual à soma dos seus efeitos quando aplicados separados.

• Efeitos antagônicos: quando o efeito dos herbicidas em mistura é menor que a soma dos seus efeitos quando aplicados separadamente.



É interessante lembrar que esses efeitos podem ser diferentes entre espécies de plantas. Do ponto de vista prático, seria ideal que a mistura apresentasse efeitos antagônicos para a cultura e sinergísticos para as plantas daninhas.

Várias misturas sinergísticas de herbicidas têm sido reportadas. As bases para essa interação podem ser: aumento da penetração foliar dos herbicidas aplicados em pós emergência, aumento da translocação, inibição do metabolismo, interações dos mecanismos de ação dos herbicidas envolvidos, etc.

O antagonismo em misturas de tanque acontece quando uma reação adversa ocorre entre os herbicidas na solução. É o antagonismo químico, por exemplo, entre o paraquat e o MCPA dimetylamina, principalmente quando a formulação éster do MCPA é usada. Também pode ocorrer a redução da penetração foliar; por exemplo, os inibidores de lipídios não devem ser misturados com 2,4-D, MCPA, bentazon, chlorsurfuron, chlorimuron, imazaquin, imazethapyr, etc. O antagonismo do fenoxaprop com MCPA éster aumentou a tolerância do trigo sem reduzir o controle da aveia-brava (JORDAN; WARREN, 1995). A redução da penetração pela raiz pode resultar em antagonismo e aumentar a seletividade da cultura. É o caso do trifluralin e diuron em algodão e trifluralin e metribuzin em soja, etc. O antagonismo também ocorre quando um herbicida de contato é aplicado com glyphosate ou com herbicidas auxínicos. A absorção e a translocação do glyphosate ficam prejudicadas, resultando em menor efeito dos herbicidas sistêmicos.

O efeito da interação entre dois herbicidas pode ser estimado pela equação a deguir: em que: X = percentagem de inibição do crescimento pelo herbicida A e p L ha-1; Y = percentagem de inibição do crescimento pelo herbicida B e q L ha-1; e E = percentagem ‘esperada’ de inibição do crescimento pelos herbicidas A+B a p+q L/ha. Então, X+(100-Y) é a toxicidade esperada da mistura.

• Se a resposta observada for maior que a esperada, a mistura é sinérgica. • Se a resposta observada foi menor que a esperada, a mistura é antagônica. • Se a resposta observada for igual à esperada, a mistura é aditiva.

5.4 - Interações de herbicidas com inseticidas em mistura Em geral, a fitotoxicidade de alguns herbicidas tem mostrado ser influenciada por alguns

inseticidas organofosforados ou metilcarbamatos. Inseticidas organoclorados não têm apresentado interações com herbicidas. Organofosforados estão envolvidos com interações com nicosulfuron (SILVA et al., 2005) A tolerância do milho a este herbicida é devido ao rápido metabolismo deste; entretanto, inseticidas organofosforados podem inibir, ou reduzir, este metabolismo, induzindo o



surgimento de sintomas de intoxicação nas plantas da cultura. O organofosforado terbufos (Counter) tem causado maiores problemas na prática.

É interessante ressaltar o antagonismo entre phorate (Thimet), disulfoton (Disyston) e o clomazone em algodão. Os inseticidas protegem o algodão de alguma toxicidade do clomazone. A aplicação do terbufos em milho é antagonística aos resíduos do imazaquin no solo e tem dado considerável proteção ao milho. Os mecanismos dessa interação não são bem conhecidos.

5.5. Interações de herbicidas com fertilizantes em mistura Os herbicidas em misturas com fertilizantes, às vezes, são usados por alguns produtores,

porém sem nenhuma base científica. A aplicação de molibdênio na cultura do feijão, em mistura com os herbicidas fluazifop-p-butil+fomesafen, bentazon, fomesafen e imazamox, em ensaios preliminares apresentou efeitos aditivos. Esses resultados, se confirmados, viabilizam a aplicação desses insumos de uma só vez.



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Módulo 3.4 - Herbicidas: comportamento no solo 135


Módulo 3 - Manejo de plantas daninhas 3.4 - Herbicidas: comportamento no solo Tutores: Profº. Antonio Alberto da Silva Profº. Jose Barbosa dos Santos Profº. Rafael Vivian Profº. Rubem Sillvério de Oliveira Júnior



Brasília - DF

2006



Sumário Introdução, 138 1 - Importância do estudo de herbicidas no solo, 139 2 - Processos de retenção, 140

2.1 – Precipitação, 141 2.2 – Absorção, 141 2.3 – Adsorção, 141 2.4 – Sorção, 142

2.4.1 - Estimativa da sorção, 144 2.4.2 - Isotermas de sorção, 147

2.5 - Principais propriedades do solo que influenciam a sorção de herbicidas, 150 2.5.1 - Importância da matéria orgânica do solo na sorção de herbicidas, 150 2.5.2 - Textura e mineralogia, 154 2.5.3 - pH do solo, 155

2.6 - Principais propriedades físico-químicas dos herbicidas que interferem na sua sorção no solo, 158

2.6.1 - Coeficiente de partição octanol-água (Kow), 158 2.6.2 - Capacidade de dissociação eletrolítica (pKa), 158

2.7 – Dessorção, 160 3 - Processos de transporte, 161

3.1 - Escorrimento superficial (run-off) e sub-superficial (run-in), 162 3.2 – Volatilização, 162

3.2.1 - Fatores que influenciam a volatilização, 162 3.2.2 - Alternativas para redução de perdas por volatilização, 164 3.2.3 - Pressão de vapor (P), 164 3.2.4 – Solubilidade, 166 3.2.5 - Relação entre PV e S, 166 3.2.6 - Relação entre KH e incorporação de herbicidas, 167

3.3 - Absorção pelas plantas, 167 3.4 – Lixiviação, 167

4 - Processos de transformação, 170 4.1 – Persistência, 170 4.2 - Degradação química, 175 4.3 - Degradação biológica (microbiana) ou biodegradação, 175



4.4 - Fotodecomposição ou fotólise, 177 5 – Fitorremediação, 178

5.1 - A fitorremediação como mecanismo de biorremediação, 179 5.2 - Problemas relacionados aos herbicidas residuais, 182 5.3 - Estratégias para o sucesso da fitorremediação, 183

6 - Considerações finais, 186 Referências bibliográficas, 188



Introdução

O uso do controle químico em plantas daninhas, atualmente, constitui-se prática indispensável para a agricultura em larga escala, tornando-se indiscutível a utilização de herbicidas no sistema agrícola. No entanto, é fundamental que eles sejam adequadamente aplicados, para que seja preservada a qualidade final dos produtos colhidos, assim como dos próprios recursos naturais que sustentam a produção, especialmente o solo e a água.

Nos últimos anos, observa-se maior preocupação quanto à contaminação do ambiente e a utilização racional dos recursos hídricos e do solo. As práticas agrícolas, entretanto, são responsáveis por grande parte da degradação desses recursos. Outro fator relevante é que 60 a 70% do total dos pesticidas aplicados nos campos agrícolas não atingem a superfície alvo de interesse (LAW, 2001) e acabam alcançando direta ou indiretamente o solo, o qual atua como o principal receptor e acumulador desses compostos.

Ao atingirem o solo, inicia-se o processo de redistribuição e degradação dos herbicidas aplicados, o qual pode ser extremamente curto, como o que ocorre para algumas moléculas simples e não-persistentes, ou perdurar por meses ou anos, para compostos altamente persistentes. O seu tempo de permanência no ambiente depende, entre outros fatores, da capacidade de sorção do solo, da dinâmica do fluxo hídrico e do transporte de solutos, além da sua taxa de degradação, a qual está relacionada à atividade microbiológica, biodisponibilidade e recalcitrância do herbicida.

Embora escassos, os estudos envolvendo a sorção de herbicidas em solos brasileiros sob condições de clima tropical são também fundamentais para avaliação da eficiência de controle das plantas daninhas do local, pois elevados índices de sorção podem comprometer a eficiência do herbicida. Com isso, cresce a importância do entendimento do destino final dessas moléculas e do estudo do comportamento no ambiente onde são aplicados.

Neste capítulo são apresentados os principais conceitos relacionados ao comportamento de herbicidas no solo, juntamente com os processos envolvidos na dissipação desses compostos no ambiente. Os exemplos apresentados destacam os estudos mais relevantes com herbicidas em solos, permitindo maior compreensão da dinâmica desses compostos no ambiente.



1 - Importância do estudo de herbicidas no solo O estudo do comportamento de herbicidas no solo e no ambiente visa pelo menos dois

objetivos principais: primeiramente, conhecer os fatores do ambiente, além do próprio herbicida, que afetam direta ou indiretamente a eficiência no controle de uma planta daninha; segundo, uma vez que o herbicida é uma substância exógena ao meio, procura-se descobrir as interações do herbicida com os componentes do solo, de modo a minimizar os eventuais efeitos negativos que a sua presença possa causar ao ambiente.

Outro fator relevante é que o solo atua na manutenção dos processos vitais, sendo responsável pelo suporte físico e de armazenagem dos nutrientes para as plantas. Promove a retenção e o movimento da água, suportando as cadeias alimentares. É responsável também pela ciclagem dos nutrientes, atividade e diversidade microbiana, além da remediação e imobilização de poluentes (GRANATSTAIN; BEZDICEK, 1992).

No entanto, embora a capacidade de permanência do herbicida e sua degradação no solo sejam um processo-chave na determinação do fato que este terá ou não efeito na qualidade ambiental (Hinz, 2001), a sua avaliação é de difícil mensuração e repetibilidade, em razão de o solo ser considerado um ambiente heterogêneo sob influência de diversos fatores, onde interagem inúmeros processos de ordem física, química e biológica (DORAN; PARKING, 1994).

Atualmente, o estudo do comportamento de herbicidas no ambiente tem sido realizado através de estimativas das tendências a que estes estão sujeitos em função de três principais processos: retenção, transformação e transporte (Figura 1), que interagem entre si, embora esses processos sejam descritos de forma isolada.



Figura 1 - Representação esquemática da interação entre processos de retenção, transporte e transformação de um herbicida aplicado ao solo

2 - Processos de retenção O solo é um sistema aberto e dinâmico no qual os seus constituintes podem, constantemente,

movimentar-se ou sofrer transformação física, química e biológica. Como os herbicidas movem-se, normalmente, a partir da superfície do solo na forma de solução, a compreensão dos fatores que regulam as interações de retenção é essencial para entender o comportamento dessas substâncias no solo.

Sabe-se que as moléculas dos herbicidas, quando em contato com o solo, estão sujeitas aos processos de movimento, transporte e retenção, o que resulta na dissipação destas. Entretanto, o processo de retenção constitui-se num dos processos mais importantes para prever a movimentação dos herbicidas no solo e sua taxa de degradação (física, química e biológica), assim como conhecer qual a eficiência quando estes forem aplicado para o controle de plantas daninhas.

A retenção refere-se à habilidade do solo de reter um pesticida ou outra molécula orgânica, evitando que ela se mova tanto dentro como para fora da matriz do solo. Entretanto, o processo de retenção, por sua vez, pode ser entendido como um processo geral de sorção de herbicidas no solo, que engloba mecanismos específicos de dissipação dos herbicidas: absorção, precipitação e adsorção. A distinção entre adsorção verdadeira (na qual camadas moleculares se formam na



superfície de uma partícula de solo), precipitação (na qual tanto uma fase sólida separada se forma nas superfícies sólidas como ligações covalentes com a superfície da partícula de solo acontecem) e absorção dos herbicidas pelas plantas e organismos é difícil. Na prática, a adsorção é usualmente determinada apenas através do desaparecimento da substância química da solução do solo; em razão disso, o termo adsorção é normalmente substituído por um outro mais geral, denominado de sorção (KOSKINEN; HARPER, 1990).

2.1 - Precipitação A formação de precipitados entre as moléculas de herbicidas pode ocorrer pela junção das

partículas dos argilominerais com o herbicida por ligações covalentes de alta força, ou, ainda, pela formação de uma fase sólida separada na superfície de uma partícula sólida do solo.

2.2 - Absorção O termo absorção é usado especificamente quando as moléculas do herbicida são absorvidas

pelo sistema radicular e outras partes subterrâneas das plantas. Dificilmente ocorrerá a absorção de herbicidas por partículas minerais ou orgânicas do solo.

2.3 - Adsorção A adsorção caracteriza-se por um fenômeno temporário pelo qual uma substância dissolvida

se fixa a uma superfície sólida ou líquida. Essa fixação ocorre por interação de forças da superfície do adsorvente (solo) e do adsorvato (herbicida). Dependendo do sentido dessa força, o herbicida pode ser adsorvido às partículas coloidais (orgânicas e minerais) do solo ou sofrer repulsão, resultando num aumento da concentração na solução do solo. Segundo Gevao (2000), a adsorção de herbicidas no solo depende das propriedades deste e do composto aplicado, as quais incluem tamanho, distribuição, configuração, estrutura molecular, funções químicas, solubilidade, polaridade, distribuição de cargas, natureza ácido/base dos herbicidas, entre outros. As quantidades do herbicida adsorvido aos constituintes do solo são diretamente proporcionais à superfície específica do material coloidal e decresce geralmente com o aumento da temperatura, provocado pelo incremento da energia cinética das moléculas. Contudo, a velocidade das reações químicas aumenta com a elevação da temperatura, podendo favorecer, em alguns casos, a adsorção por ligações químicas, principalmente com os constituintes orgânicos do solo. Esta é a razão pela qual os estudos de adsorção conduzidos em laboratório são realizados em condições de temperatura constante, obtendo-se as curvas denominadas de isotermas de adsorção, abordadas posteriormente. Além disso, o processo adsortivo de herbicidas, seja ele avaliado em condições laboratoriais ou em



campo, depende do tempo de equilíbrio alcançado pelo material adsorvente (solo) e o adsorvido (herbicida), o qual varia em função do mecanismo e da velocidade das reações envolvidas (Figura 2).

2.4 - Sorção Sorção refere-se a um processo geral, sem distinção entre os processos específicos de

adsorção, absorção e precipitação. O processo individual de sorção é profundamente complexo, em virtude da heterogeneidade do solo e da sua continuidade com sistemas biológicos, atmosféricos e aquáticos.

Figura 2 - Representação da determinação do tempo de equilíbrio necessário nos estudos de adsorção de herbicidas em solos

As forças responsáveis pelas reações de sorção dos herbicidas no solo incluem: forças

físicas, pontes de hidrogênio, ligações hidrofóbicas, ligações eletrostáticas, reações de coordenação e ligações de troca, entre outras.

Entre as forças físicas, a mais importante é a força de Van der Waals, envolvendo mole¬culas sem dipolo permanente, devido a um sincronismo no movimento eletrônico, expressando a atração elétron-núcleo. Essa força é extremamente fraca e de curtíssima distância, ocorrendo comumente em moléculas grandes de herbicidas, com alta massa (SCHWARZENDBACH et al., 1993).

As pontes de hidrogênio caracterizam-se por formar uma interação dipolo-dipolo, podendo ocorrer interação entre uma molécula polar e outra apolar, com força muita fraca. As pontes de hidrogênio são produzidas pelas atrações eletrostáticas entre o núcleo eletropositivo do hidrogênio e pares de elétrons expostos de átomos eletronegativos. Esse tipo de ligação é muito mais importante nas ligações das moléculas dos herbicidas sobre a superfície da matéria orgânica do que pela



superfície das argilas e ocorre com compostos contendo grupos >C=O + grupos –NH (ou –COOH, -OH, >C=O ou – NH2) (Figura 3).

Figura 3 - Interação entre atrazine e substâncias húmicas por pontes de hidrogênio. Fonte: Senesi (1992).

Ligações hidrofóbicas estão associadas com a sorção de herbicidas apolares, os quais competem com as moléculas de água pelos sítios sortivos. Muitas das moléculas de herbicidas, principalmente os aromáticos, halogenados, fenóis e bifenóis, com baixa solubilidade em água, podem ligar-se à superfície das argilas por meio de ligações hidrofóbicas. Estas ligações são muito favorecidas quando são adicionados ao solo resíduos orgânicos naturais, aumentando o número de sítios hidrofóbicos de ligação.

As ligações eletrostáticas envolvem cargas elétricas de superfície, formadas por complexas reações de adsorção, as quais podem ocorrer por adsorção por moléculas de água, por cátions, por troca aniônica e por compostos orgânicos naturais. A adsorção por troca aniônica é importante para solos pouco intemperizados de clima temperado. Contudo, em condições de solos brasileiros, desenvolvidos em condições de clima tropical e subtropical, predominam argilominerais (1:1) e elevados teores de óxidos de ferro e alumínio, com baixa capacidade de formar este tipo de ligação.

As reações por coordenação envolvem ligações covalentes, de curta distância, e com sombreamento dos orbitais. São ligações muito fortes e a energia depende do número de elétrons em orbitais moleculares ligantes ou antiligantes. Essas ligações estão presentes, por exemplo, entre os prótons dos grupos funcionais de superfície e os átomos de hidrogênio (Fe-OH, Al-OH, COOH) e N2 (NH2). Esse tipo de ligação, formando complexos de esfera interna, torna difícil a separação e distinção entre o colóide e a molécula do herbicida.

A protonação nada mais é que a formação de complexos de transferência de cargas na superfície mineral. Ocorre quando um grupo funcional forma um complexo com a superfície de um próton. O complexo pode ser extremamente estável, desenvolvendo sorção praticamente irreversível. Esse tipo de ligação ou mecanismo tem sido válido para herbicidas do grupo das s-triazinas, as quais se tornam catiônicas através da protonação, tanto na solução do solo como durante o processo de adsorção (Figura 4) (SCHWARZENDBACH et al., 1993).



Figura 4 - Interação entre atrazine e substâncias húmicas por protonação do herbicida Fonte: Senesi (1992)

2.4.1 - Estimativa da sorção

A avaliação da sorção é feita normalmente por meio da estimativa de coeficientes,

denominados coeficientes de partição, coeficientes de partição solo-água, coeficientes de sorção ou constantes de adsorção. Neste capítulo será adotado o termo coeficiente de sorção para denominar a relação entre as concentrações de herbicida em solução e aquelas sorvidas ao solo.

O coeficiente de sorção, Kd, pode ser estimado pela relação:

O Kd representa a relação entre a concentração do herbicida que permanece sorvido ao solo

Cs (μg g-1) e a concentração do herbicida encontrada na solução de equilíbrio Cw (μg mL-1), para uma determinada quantidade específica do herbicida adicionado.

Entretanto, como o teor de carbono orgânico, aparentemente, tem representado melhor a capacidade adsortiva dos herbicidas nos solos, principalmente para os compostos de caráter básico ou não-iônicos (KARICKHOFF, 1981; OLIVEIRA JR. et al., 1999), tem-se corrigido o Kd em relação ao teor de carbono orgânico do solo. A partir dessa normalização do Kd, obtém se o Koc, o qual permite a comparação da sorção entre diferentes solos e é um índice muito utilizado em métodos de classificação de mobilidade e em modelos de simulação do comportamento de pesticidas no solo. A normalização do Kd para o teor de carbono orgânico é feita pela relação:

Em que Koc representa o coeficiente de sorção normalizado para o teor de carbono orgânico

do solo (L kg-1) e foc indica o teor (% ou dag kg-1) de carbono orgânico do solo, o qual é obtido dividindo-se o percentual de matéria orgânica por 1,72.

Oliveira Jr. (1998), estudando a correlação entre as propriedades dos solos, verificou que os coeficientes de sorção (Kd e Koc) de diferentes herbicidas determinados em solos brasileiros correlacionaram-se significativamente com o teor de carbono orgânico e CTC dos solos para a



maior parte dos herbicidas. De modo geral, os herbicidas ácidos fracos (imazethapyr, metsulfuron, nicosulfuron e sulfometuron) foram os que apresentaram menor sorção, ao passo que os herbicidas básicos fracos (atrazine, hexazinone, simazine) e não-iônicos (alachlor) foram os mais sorvidos.

No Brasil, o Koc tem sido amplamente utilizado para predizer a capacidade de sorção de diversos herbicidas no solo; também é utilizado juntamente com a textura para recomendar as dosagens dos herbicidas. Entretanto, a padronização do Kd em relação ao carbono orgânico do solo não é consenso entre os pesquisadores da área, pois a sorção de herbicidas à matéria orgânica do solo ocorre de forma heterogênea, em função dos mecanismos e da fração orgânica envolvida no processo sortivo, cujos índices podem não representar a realidade. Ao mesmo tempo, o Kd e Koc nem sempre são suficientemente exatos para descrever a sorção de um pesticida em uma faixa considerada de concentração. As relações entre as concentrações em solução e na fase sólida podem, então, ser descritas por isotermas, descritas no item 3.4.2.

As estimativas dos coeficientes sortivos apresentados (Kd e Koc) geralmente são conduzidas em condições laboratoriais, empregando-se a cromatografia líquida e gasosa como técnicas analíticas na determinação das concentrações dos herbicidas nas fases sólida (solo) e líquida (solução do solo) propriamente ditas. Entretanto, devido aos custos envolvidos nessas análises, outras formas de estimar a capacidade de sorção desses compostos no solo podem ser utilizadas. Entre elas, a técnica de bioensaio representa um método simples e de grande valia na determinação da capacidade sortiva e de resíduos de herbicidas no solo.

Inicialmente, para a utilização dessa técnica, são feitas curvas de dose-resposta para cada composto, utilizando-se plantas indicadoras específicas ao mecanismo de ação de cada herbicida. As curvas de dose-resposta devem ser feitas no solo a ser estudado e em material inerte, preferencialmente areia lavada, isentos de qualquer resíduo. Após a aplicação de doses conhecidas do herbicida, são realizadas avaliações nas plantas indicadoras, as quais incluem fitoxicidade, altura da planta, comprimento de raiz, massa seca da parte aérea e raízes (Figura 5). Após as avaliações, utilizam-se modelos de regressão não-linear, como o proposto por Seefeldt et al. (1995):

em que D e C representam os limites superior e inferior da curva, respectivamente; b, a

declividade da curva; e C50, a dose correspondente a 50% de resposta. O limite superior da curva D corresponde à respota média da testemunha e o limite inferior da curva C é a resposta média das plantas que receberam os herbicidas. O b descreve a declividade da curva em torno do C50.



Figura 5 - Curva de dose-resposta para massa seca da parte aérea (% em relação à testemunha) de Sorghum vulgare, em função de doses crescentes de sulfentrazone (X) em Argissolo Vermelho-Amarelo (– – –) e em areia (____) Fonte: Vivian et al. (2005)

A partir dos dados obtidos de (C50) em solo e areia, utiliza-se a equação a seguir para expressar a relação de adsorção (RA) do solo em relação à resposta obtida em areia para a espécie indicadora (SOUZA, 1994). Considera-se que valores de RA elevados indicam maior capacidade de sorção do herbicida estudado no solo e, conseqüentemente, menor potencial de lixiviação do composto no perfil do solo. Um exemplo de curva de dose-resposta utilizada para o herbicida trifloxysulfuron-sodium em solo e areia pode ser observado na Figura 6.

RA = C50solo – C50 areia

C50 areia

Figura 6 – Curva de dose-resposta em solo (a) e areia (b) para trifloxysulfuron-sodium



2.4.2 - Isotermas de sorção

Quando se deseja estudar o comportamento dos herbicidas em diferentes concentrações no

solo, deve-se observar que a sua sorção geralmente não ocorre de forma linear com o aumento do herbicida adicionado. Isso é devido à capacidade limitada de formar ligações com o material coloidal e a variação do coeficiente de sorção com a temperatura e umidade do solo.

Para a determinação de uma isoterma de sorção, é necessário determinar o Kd em diferentes concentrações iniciais do herbicida em solução. As isotermas utilizadas para descrever o comportamento de herbicidas no solo, em diferentes concentrações iniciais, podem ser classificadas, conforme o seu comportamentodo, em S, H, C e.

Tipo S: é uma curva não-linear e convexa em relação à abscissa. Inicialmente a adsorção é baixa, mas com o aumento da concentração do adsorvato na superfície adsorvida, ocorre aumento na adsorção pela associação entre as moléculas. Isso ocorre em razão da baixa afinidade do adsorvato pela interferência de outras substâncias. A água é um forte competidor na adsorção à superfície coloidal, e, com o aumento na concentração do soluto, essa competição se reduz.

Tipo H: ocorre quando o adsorvato possui altíssima afinidade pelo adsorvente, e a máxima adsorção ocorre em baixas concentrações. Desse modo, até que não ocorra a máxima adsorção, não será possível detectar as moléculas na solução. Esse tipo de adsorção ocorre com moléculas extremamente catiônicas ou compostos orgânicos catiônicos, adsorvendo-se nos minerais das argilas.

Figura 7 – Comportamento das isotermas de sorção



Tipo C: a adsorção ocorre de forma linear conforme aumenta a concentração do adsorvato. Novos grupos funcionais são criados no processo de adsorção, permitindo a continuidade do processo.

Tipo L: apresenta-se como uma curva côncava em relação à abscissa, de forma não linear. É o tipo de adsorção mais comum que ocorre com os herbicidas no solo; assim que a concentração deste aumenta, verifica-se que o incremento decresce na adsorção. Existem dois modelos muito utilizados que descrevem o comportamento das moléculas dos herbicidas conforme a sua concentração.

Entre os modelos mais utilizados e que descrevem o comportamento das moléculas dos herbicidas no solo, em função da sua concentração, verifica-se melhor ajuste pelos modelos de Freundlich e Langmuir, descritos a seguir:

a) O modelo de Freundlich, embora empírico, considera que a afinidade inicial é alta e, conforme aumenta a cobertura da superfície, diminuem a afinidade e declividade, reduzindo a energia de interação proporcionalmente ao recobrimento da superfície. Esse modelo tem sido amplamente utilizado na determinação dos coeficientes de adsorção dos herbicidas no solo para uma determinada temperatura (CLEVELAND, 1996). A seguir, pode-se observar a equação empírica utilizada para descrever a isoterma de Freundlich e sua representação gráfica (Figura 8):

Na equação, Cs representa a quantidade do herbicida adsorvido no solo (mg g-1); Caq a

concentração de equilíbrio do herbicida na solução do solo (mg mL-1); Kf, o coeficiente de adsorção da isoterma de Freudlich; e 1/n é um fator de linearização, determinando a intensidade da adsorção. Quando n for igual a 1, o coeficiente de adsorção Kf aumenta linearmente conforme aumenta a concentração do herbicida, e a curva passa a ser de formato linear do tipo C. De forma análoga ao Koc, a normalização do coeficiente de Freundlich em relação ao teor de carbono orgânico também pode ser calculada, dando origem ao Kfoc.

Figura 8 - Comportamento adsortivo do herbicida Clomazone, usando regressão linear e não-linear (isotermas de Freundlich) a 25 ºC, em solo argilo-siltoso Fonte: Mervosh (1995)

Segundo o manual de testes para avaliação da ecotoxicidade de agentes químicos, definido

pelo Ibama para o Brasil, o coeficiente de adsorção Kf é considerado nas análises de capacidade de



adsorção de herbicidas no solo. Sua classificação varia de pequena a elevada e reflete parcialmente a capacidade de movimento e persistência do composto no ambiente (Quadro 1). Entretanto, por haver inúmeros interferentes nos estudos de adsorção a campo e em laboratório, verifica-se que outras avaliações são necessárias para definição do real comportamento de herbicidas no solo. Quadro 1 – Classificação da capacidade de adsorção de agentes químicos no solo

Kf Classificação da Adsorção 0 – 24 Baixa

25 – 29 Média 50 – 149 Grande

> 150 Elevada

b) O modelo de Langmuir baseia-se na adsorção em superfícies planas que apresentam número fixo de grupos funcionais e que cada um interagirá com uma molécula. Quando todos os grupos funcionais estiverem preenchidos, tem-se a adsorção máxima. A energia de adsorção é a mesma para todos os sítios e independe da cobertura de superfície (Figura 9). Esse modelo é expresso pela seguinte equação:

em que Cm representa a quantidade máxima do herbicida adsorvido (mg g-1), Ce é a

concentração de equilíbrio do herbicida na solução (mg mL-1) e K1 é o coeficiente de adsorção para o modelo de Langmuir.

Figura 9 - Modelo da energia de adsorção em função da superfície de cobertura, segundo as isotermas de Langmuir e Freundlich



2.5 - Principais propriedades do solo que influenciam a sorção de herbicidas Em geral, a sorção de herbicidas ao solo aumenta com o incremento da CTC (capacidade de

troca catiônica), da área superfícial específica das partículas coloidais da fração argila e, principalmente, dos teores de carbono orgânico do solo (VELINI, 1992). No entanto, em certos casos, o pH, assim como a mineralogia do solo em questão, também são importantes na sua sorção, os quais serão abordados a seguir.

2.5.1 - Importância da matéria orgânica do solo na sorção de herbicidas

Em solos tropicais e subtropicais altamente intemperizados, a matéria orgânica tem grande

importância para os processos de retenção de cátions e complexação de elementos tóxicos e de micronutrientes. É responsável também pela estabilidade da estrutura do solo e infiltração de água, aeração e atividade da biomassa microbiana, constituindo-se num componente fundamental na sua capacidade produtiva (SANTOS; CAMARGO, 1999).

Segundo Viera et al. (1999), o teor de matéria orgânica no solo desempenha importante papel quando se trata de contaminantes ambientais, como herbicidas e metais pesados. Isto pode ser observado segundo os valores de Kf (Quadro 2) para o herbicida 2,4-D, no solo contendo matéria orgânica. Quadro 2 - Constantes de Freundlich obtidas a partir dos dados de adsorção de 2,4-D em solo arenoso

Adsorção Dessorção Kf 1/n Kf 1/n Solo calcinado 39,28 ± 0,30 1,23 ± 0,09 22,16 ± 0,23 0,80 ± 0,05 Solo com MO 88,48 ± 0,08 1,23 ± 0,07 20,12 ± 0,03 0,87 ± 0,05

MO = matéria orgânica

Fonte: Viera et al. (1999)

A matéria orgânica é o principal componente que influencia a atividade dos herbicidas

registrados para uso em solos tropicais. Ela interfere em todos os processos sortivos que possam ocorrer, principalmente para aqueles recomendados em pré-emergência de característica não-iônica ou para os catiônicos. Thompson et al. (1984), avaliando a persistência do herbicida 2,4-D no solo, verificaram que em solos com alto teor de matéria orgânica e baixo pH a lixiviação deste herbicida foi menor, caracterizando a grande influência da matéria orgânica na adsorção de herbicidas ácidos. Mallawatantri e Mulla (1992) demonstraram que pelo menos 80% do incremento da sorção observada para metribuzin, diuron e 2,4-D, ao compararem solos com diferentes propriedades, estava relacionado ao aumento do conteúdo de carbono orgânico. Já Faloni (1999), estudando o comportamento do herbicida atrazine em Latossolo Roxo sob dois sistemas de manejo



(convencional e direto), também percebeu que a matéria orgânica é a principal responsável pela adsorção deste herbicida.

No caso dos solos brasileiros, as propriedades que mais se correlacionam com a sorção de herbicidas básicos e não-iônicos são a CTC e o teor de carbono orgânico (OLIVEIRA JR. et al., 1999). Uma vez que a maior parte da CTC nos nossos solos está relacionada à matéria orgânica, essa característica pode ser considerada a mais importante para esses herbicidas.

Para alguns herbicidas, notadamente os não-iônicos, não-polares como o alachlor, é possível obter uma predição dos valores de Kd com base nos teores de carbono orgânico do solo (Figura 10), podendo-se ainda estimar a sorção de diversos herbicidas com base nos teores de carbono orgânico (Figura 11).

Figura 10 - Sorção de alachlor (expressa pelo coeficiente de sorção, Kd) em função do teor de carbono orgânico do solo. Fonte: Oliveira Jr. et al. (1998b)



Figura 11 - Relação entre o coeficiente de sorção (Kd) e o teor de carbono orgânico do solo para herbicidas ácidos (linhas cheias) e para herbicidas básicos ou não-iônicos (linhas tracejadas) em solos brasileiros Fonte: Oliveira Jr. et al. (1999)

Teoricamente, a matéria orgânica do solo encontra-se dividida em substâncias humificadas e

não-humificadas. A parte humificada é composta pelos ácido fúlvicos, húmicos e humina, os quais representam a fração mais ativa da matéria orgânica do solo (NETO et al., 999).

Diversos estudos mostraram que a fração húmica apresenta maior correlação com a sorção dos herbicidas, em relação ao teor de matéria orgânica total do solo. Dentre os componentes da fração humificada, também foram demonstradas especificidades na sorção dos herbicidas. Herbicidas iônicos (em faixa de pH com baixa dissociação) e os não-ônicos, normalmente, correlacionam-se melhor com os teores de humina do que os de ácidos húmicos ou fúlvicos da matéria orgânica do solo (PROCÓPIO et al., 2001).

Entretanto, existe grande complexidade e variabilidade da matéria orgânica presente em diferentes solos. Essas diferenças podem interferir não só na retenção dos herbicidas, mas também na transformação e transporte destes (CORREIA, 2000). A fonte orgânica, o clima, os minerais do solo e a população microbiana podem proporcionar a formação da diversidade de características dos compostos orgânicos do solo, os quais variam conforme sua polaridade, aromaticidade, disponibilidade de sítios hidrofóbicos e grupos funcionais. As mudanças conformacionais provocadas nas moléculas da matéria orgânica, pela variação do pH do meio, são citadas como um dos principais fatores que podem influenciar a sua capacidade de adsorção de pesticidas (WANG et al., 1990; TRAGHETTA et al., 1997). A disponibilização de maior ou menor número de sítios



hidrofóbicos pelas mudanças conformacionais das moléculas também pode influenciar a sorção de herbicidas lipofílicos (PROCÓPIO et al., 2001)

Outras características do solo também podem afetar a sorção de herbicidas à matéria orgânica: o material de origem do solo, os tipos de minerais predominantes na fração argila, a presença de íons saturantes dos grupos funcionais da matéria orgânica e a especificidade dos íons (PIRES, 1994). Além destes, a quantidade de matéria orgânica quimicamente protegida, formando complexos argilo-orgânicos, entre outros, é responsável pelas variações nos coeficientes de sorção de herbicidas encontrados na literatura, como pode ser verificado na Figura 12.

Figura 12 - Simulação da adsorção de atrazine no modelo complexo de muscovita-ácido húmico. Fonte: Adaptado de Akim e Bailey (1998)

Embora se verifique extrema quantidade de interferentes nas características de sorção de

herbicidas à matéria orgânica, sabe-se que sorção herbicida-matéria orgânica é mais estável do que aquela resultante da ligação com componentes minerais do solo. Dessa forma, os solos com altos teores de matéria-orgânica apresentam menor tendência geral de lixiviação dos herbicidas, representando menor risco de contaminação dos lençóis freáticos (COX, 1998).

Entretanto, devido à proteção física e química das moléculas do herbicida na matéria orgânica, pode ocorrer menor ação microbiana na degradação dessas moléculas, podendo representar maior permanência desta no meio ambiente. Contudo, na maioria dos trabalhos verificados, a adição de matéria orgânica ao solo acelera a degradação dos herbicidas, principalmente para aqueles cuja ação microbiana é a principal forma de degradação. Prata (2001) também constatou que adição de vinhaça ao solo faz que o processo de mineralização do ametryn seja acelerado.

Atualmente, a relação da textura do solo com a quantidade de matéria orgânica presente, é o principal parâmetro levado em consideração na recomendação da dosagem de herbicidas aplicados



em pré-emergência. Apesar de existir grande possibilidade de os solos mais argilosos apresentarem maiores teores de matéria orgânica, uma elevação nas dosagens recomendadas para estes solos nem sempre é correta.

A presença de argilas de baixa atividade, os erros de estimação dos teores de matéria orgânica e o desconhecimento da sorção específica de herbicidas por alguns argilominerais presentes são um dos inúmeros fatores que devem ser considerados para a adequação nas dosagens dos herbicidas atualmente recomendados. Em relação aos erros de estimação, citam-se a superestimação dos teores de matéria orgânica efetivamente capazes de adsorver as moléculas dos herbicidas e a profundiade de coleta (0-20 cm) utilizada na determinação dos teores de matéria orgânica do solo.

2.5.2 - Textura e mineralogia O conteúdo de areia, silte e argila presente no solo é responsável pela classificação das

diferentes classes texturais dos solos. Por sua vez, a textura é ainda o atual parâmetro utilizado para recomendação da dose dos herbicidas aplicados em pré-emergência ou pré-plantio incorporado. Entretanto, a riqueza de variação das argilas e a formação de compostos argilominerais representam diferentes possibilidades de adsorção dos herbicidas a essas partículas. Em diversos casos observados, não ocorre correlação entre o comportamento do herbicida e as concentrações de argila, como no caso dos herbicidas ácidos ou em altas concentrações de carbono orgânico. Prata (2002), avaliando a adsorção e dessorção do glyphosate em três solos brasileiros com diferentes atributos mineralógicos, observou que a sorção do glyphosate é instantânea, extremamente elevada e está relacionada, principalmente, à fração mineral do solo, e a matéria orgânica desempenha papel secundário no caso de solos oxídicos.

Sabe-se, também que, minerais de argila expansíveis (2:1) e de maior área superfical específíca, como a montmorilonita e vermiculita, possuem maior capacidade de adsorção de herbicidas (Quadro 3). Essas propriedades originam forças de atração de grande intensidade, contribuindo significativamente para o aumento na sorção desses compostos (Quadro 4). A formação de cargas nos minerais 2:1 ocorre pela substituição isomórfica nas camadas tetraédrica e octaédrica. Esses minerais apresentam fraca atração dos cátions entre as camadas expansíveis, permitindo que água, herbicidas e outras moléculas penetrem entre os planos basais e provoquem grande expansão do material. Já minerais 1:1, como a caulinita, são característicos de regiões muito intemperizadas, de clima tropical e subtropical, como o Brasil, e não possuem a capacidade de expandir-se. Suas cargas podem ser geradas nas bordas do mineral pela dissociação de prótons H+ dos grupos OH- , podendo reter cátions.

Os óxidos de ferro e alumínio também atuam na sorção de diversos herbicidas, principalmente naqueles com capacidade de doação de prótons com carga aniônica (herbicidas ácidos fracos). Existem também dados demonstrando que os óxidos de ferro possuem maior capacidade de adsorver os herbicidas em relação aos óxidos de alumínio (Quadro 5), e ambos



encontram-se presentes em grandes concentrações na maioria dos solos brasileiros, principalmente em solos muito intemperizados, como os latossolos, contribuindo em relação à capacidade sortiva nesses solos.

Quadro 3 - Características de alguns minerais de argila importantes nos estudos de sorção de herbicidas em solo

Característica Montmorilonita Vermiculita Ilita Caulinita

Tipo de camada 2:1 2:1 2:1 1:1 Capacidade de Expansão Expansível Expansão limitada Não-

expansível Não-expansível

CTC (cmolc dm-3) 80-120 120-200 15-40 2-10 Área Superficial Específica (m2 g-1) 700-750 500-700 75-125 25-50

Quadro 4 – Sorção de imazaquin em diferentes minerais de argila

Mineral de Argila pH Partição do Imazaquin (Sólido/Líquido) (μG/g:μG/mL)

H-montmorilonita 3,3 2326:1 H-ilita 3,8 238:1 Al-montmorilonita 4,6 40:1 H-caolinita 5,0 2:1 H-vermiculita 6,7 0:1

Fonte: Dolling (1985).

Quadro 5 - Sorção de imazaquin em diferentes hidróxidos (Fe e Al) Tipo de Hidróxido Constante de Freundlich (Kf)

Hidróxido-Fe 2.653

Hidróxido-Al 174 Fonte: Shaner (1989).

2.5.3 - pH do solo

O pH é uma medida muito importante que pode interferir nos processos de sorção dos

herbicidas, principalmente nos daqueles com grande capacidade de inonizarem-se (catiônicos e aniônicos). A influência do pH do solo no processo de retenção e degradação dos herbicidas está estritamente relacionada à capacidade de dissociação eletrolítica - pKa dos compostos, a qual será abordada com mais detalhes no item 3.1.3.3 - Dissociação eletrolítica.

Entretanto, pode-se verificar na Figura 13, para 2,4-D, que à medida que o pH do solo aumenta (2,5 a 6,0), menor é a quantidade sorvida do herbicida no material coloidal, o qual permanece disponível na solução do solo.



Figura 13 – Sorção do herbicida 2,4-D em função do aumento do pH do solo

No caso de imidazolinonas aplicadas ao solo, por exemplo, Goetz (1986) demonstrou que a

quantidade de imazaquin que se liga a diferentes tipos de solo era diretamente relacionada ao pH (Quadro 6). Verifica-se, novamente, que a quantidade sorvida do herbicida aumenta à medida que o pH diminui, devido ao fatop que o pH influenciar fortemente a ligação das imidazolinonas às frações húmica e mineral do solo.

Quadro 6 –Sorção de imazaquin sob diferentes pHs em dois solos Tipo de solo pH Sorção (%)

5,6 53 6,3 53 Franco-arenoso 6,6 0 4,7 62 5,2 40 Franco-siltoso 5,5 25

Fonte: Goetz (1986)

Em trabalho similiar realizado com imazethapyr (Figura 14), verifica-se novamente o

decréscimo do coeficiente sortivo (Kd) do herbicida com o aumento do pH do solo.



Figura 14 - Coeficiente de sorção (Kd) constatado para o herbicida imazetaphyr, em função do aumento do pH do solo. Fonte: Oliveira Jr. (1998)

Para herbicidas de maior persistência, a diminuição da sua capacidade sortiva com o

acréscimo do pH do meio pode, também, resultar em maior lixiviação do composto no perfil do solo, conforme verificado na Figura 15, além de possibilitar maior efeito do herbicida em culturas posteriormente instaladas no local. Nesse caso, solos ácidos, de modo geral, têm maior capacidade de sorção desses herbicidas e operações como a calagem podem afetar significativamente o seu comportamento, especialmente em termos de lixiviação desses herbicidas.

Figura 15 – Efeito do pH na lixiviação do herbicida imazaquin em colunas de solo Fonte: Inoue et al. (2002)

O pH pode também influenciar diversos outros processos envolvidos na degradação dos

herbicidas no solo: a lixiviação de chlorsulfuron, por exemplo, é maior em solos com pH alto e



baixo teor de matéria orgânica, embora a degradação do referido produto seja mais rápida em solos ácidos (GOMEZ DE BARREDA et al., 1993).

2.6 - Principais propriedades físico-químicas dos herbicidas que interferem na sua sorção

no solo As principais propriedades físico-químicas de um herbicida que influenciam o seu

comportamento são: coeficiente de partição octanol-água (Kow), solubilidade, capacidade de dissociação eletrolítica quando em solução aquosa (pKa), pressão de vapor (P) e constante da Lei de Henry (H). Embora algumas propriedades estejam mais distintamente relacionadas aos processos específicos de retenção, transformação e transporte, o conhecimento das características moleculares dos herbicidas é muito utilizado no estudo do seu comportamento no ambiente.

2.6.1 - Coeficiente de partição octanol-água (Kow)

Esta propriedade indica a afinidade que a molécula do herbicida tem em relação à fase polar

(representada pela água) e apolar (representada pelo octanol). Quanto mais polar for o herbicida, diz-se que maior é a sua hidrofilicidade. Ao contrário, herbicidas com características apolares são considerados lipofílicos.

Entretanto, a maioria dos herbicidas possui em sua molécula uma região polar e outra apolar. Os valores de Kow são adimensionais, expressos normalmente na forma logarítmica (log Kow). A polaridade é muito importante para penetração das moléculas dos herbicidas pela cutícula das folhas e também interfere nos processos sortivos com o solo. Geralmente os herbicidas apolares ou lipofílicos (Kow >10.000) possuem maior potencial de se adsorverem a parte orgânica dos colóides do solo. Já os herbicidas polares, os hidrofílicos (Kow <10), possuem maior afinidade às partes argilosa e mineral do solo.

2.6.2 - Capacidade de dissociação eletrolítica (pKa)

O pKa representa a capacidade de dissociação que uma molécula do herbicida possui em

água com diferentes pH. O comportamento dos herbicidas é muito influenciado pelo seu pKa, podendo ser encontrados na forma dissociada (ionizada) e não-dissociada (não-ionizada ou neutra). Conforme a fórmula molecular e pKa dos herbicidas eles, podem ser classificados da seguinte forma:

a) Herbicidas ácidos fracos: são os herbicidas cujas formas moleculares apresentam capacidade de doar prótons e formar íons carregados negativamente. Essa definição está restrita apenas à definição clássica de Brönsted-Lowry, a qual tem sido utilizada para substâncias presentes em solução aquosa, e se adapta perfeitamente aos herbicidas em solução do solo. Quanto maior for o pKa do herbicida, menor será seu caráter ácido e menor a sua capacidade de ficar aniônico. Para



esses herbicidas, quando o pH do solo for igual ao seu pKa, a molécula estará 50% na sua forma molecular ou neutra e 50% na forma dissociada (aniônica). Quanto menor o pH do solo em relação ao pKa do herbicida, maior será a tendência de o herbicida estar na sua forma molecular (neutra) e maior será sua capacidade de se adsorver nas partículas coloidais do solo. Nesse caso, seu comportamento será semelhante ao das moléculas não-iônicas. Quando o pH do meio for superior ao pKa do herbicida, este será prontamente dissociado e sua capacidade de ficar retido no solo será muito menor. O 2,4-D, por exemplo, pode liberar íons hidrogênio numa solução básica ou neutra (Figura 16). Alguns outros compostos que reagem semelhantemente ao 2,4-D são dicamba, picloram e demais herbicidas pertencentes ao grupo das sulfoniluréias e imidazolinonas.

Figura 16 - Comportamento de ionização de um herbicida ácido (2,4-D, pKa = 2,8)

b) Herbicidas bases fracas: são os herbicidas que apresentam a capacidade de receber

prótons e formar íons carregados positivamente, podendo competir com os sítios de adsorção de nutrientes no solo. Da mesma forma que os herbicidas ácidos, quando o pH do solo for igual ao seu pKa, as concentrações da formas dissociada e neutra serão iguais. Entretanto, quando o pH do solo for inferior ao seu pKa, maior será a tendência destes herbicidas de permanecer na sua forma dissociada ou protonada, podendo facilmente ser adsorvidos às partículas de argila e aos grupos funcionais que formam a CTC do solo. Quando o pH do solo for superior ao pKa destes herbicidas, sua forma molecular será favorecida, podendo reduzir sua capacidade de adsorção (KOGAN; PÈREZ, 2003; OLIVEIRA JR.; CONSTANTIN, 2001).

Herbicidas pertencentes a essa classificação, como atrazine, podem atrair íons hidrogênio em uma solução ácida, passando a apresentar carga líquida positiva (Figura 17). Alguns herbicidas de comportamento similar são simazine, cyanazine (PIRES et al., 1995) e hexazinone. Existe ainda um outro grupo de herbicidas tão básicos que possuem cargas positivas para todos os valores de pH verificados no solo (LEAVITT, 1980), como o que ocorre para o paraquat e o diquat, sendo sorvidos ao solo de forma irreversível.



Figura 17 - Comportamento de ionização de um herbicida base fraca (atrazine, pKa = 1,7)

c) Herbicidas não-iônicos: os herbicidas que não doam nem recebem prótons na solução do

solo são considerados não-iônicos, permanecendo em sua forma molecular na solução do solo. Os herbicidas não-iônicos não reagem com a água e não carregam uma carga elétrica líquida. Entre esses herbicidas estão incluídos trifluralin, alachlor, metolachlor, EPTC e diuron. Embora sejam não-iônicos, muitos deles podem ser polares e, em função dessa condição, ser afetados pelo pH do solo e ficar retidos aos complexos argilominerais e ao material orgânico do solo. Contudo, esses efeitos são geralmente de menor intensidade, comparativamente aos herbicidas iônicos. Alguns exemplos de herbicidas e sua classificação encontram-se no Quadro 7.

2.7 - Dessorção A dessorção representa a liberação da molécula do herbicida anteriormente sorvida. A

intensidade da dessorção reflete o grau de reversibilidade do processo sortivo, podendo ocorrer, em alguns casos, altíssima dessorção do herbicida. Em outros, a sorção é praticamente irreversível e não ocorre retorno do herbicida à solução do solo, dando origem ao fenômeno denominado histerese (H). Conforme Southwick et al. (1993), elevados índices de histerese indicam maior dificuldade de o herbicida sorvido retornar para a solução do solo, possibilitando maior permanência deste no ambiente. Neste caso, as isotermas de sorção e de dessorção diferem entre si, como observado por Pusino et al. (2003) (Figura 18). O índice H de histerese pode ser obtido pela equação H= na/nd, em que na e nd representam as curvaturas obtidas nos ensaios de adsorção e dessorção, respectivamente.

A informação da capacidade dessortiva do herbicida no solo pode ser muito importante, por relacionar o seu efeito residual e persistência no solo, embora se tenham verificado poucos estudos referentes a ensaios de dessorção na literatura.



Quadro 7 - Herbicidas e sua classificação conforme fórmula e grupos funcionais HERBICIDAS

Iônicos Catiônicos Diquat, paraquat Básicos Ametryn, atrazine, cyanazine, prometone, metribuzin, propazine, simazine

Ácidos Dicamba, 2,4-D, MCPA, triclopyr, trifloxysulfuron-sodium, picloram, imazaquin, imazapyr, imazetaphyr, chlorimuron-ethyl

Diversos Bromacil, MSMA, DSMA Não-iônicos

Organofosforados Methoxychlor Dinitroanilidas Trifluralin, oryzalin, isopropalin Carbamatos Chlorprophan, swep, prophan Benzonitrila Dichlobenil Ésteres Isopropyl éster de 2,4-D Anilidas Alachlor, metolachlor, propanil, propachlor Uréias Linuron, diuron, chloroxuron

Diversas explicações têm sido propostas no intuito de elucidar a não-singularidade das

isotermas de dessorção, porém as mais aceitas, segundo Pignatello (1989), são: • transformações químicas ou biológicas que o composto em questão pode

sofrer; • falhas no estabelecimento do equilíbrio; e • problemas inerentes à metodologia de determinação.

Figura 18 - Curvas de adsorção (�) e dessorção (�) observadas para triasulfuron em três solos com diferentes teores de argila e materia orgânica. Pusino et al. (2003)

3 - Processos de transporte

O transporte de herbicidas no solo representa um dos processos envolvidos na dissipação desses compostos no ambiente e se destaca, principalmente, por influenciar a capacidade de contaminação dos recursos hídricos subsuperficiais. Embora freqüentes, os problemas de contaminação de aqüíferos no território brasileiro têm despertado pouco interesse dos pesquisadores. Além disso, a demanda hídrica para o abastecimento urbano, industrial e agrícola



tem se elevado nos últimos anos e poucos estudos são conduzidos com o objetivo de retardar o transporte de herbicidas sob condições tropicais.

Dentre as principais formas de transporte nos estudos de herbicidas em solo, destaca-se o escorrimento superficial, a volatilização e a lixiviação.

3.1 - Escorrimento superficial (run-off) e sub-superficial (run-in) Os termos run-off e run-in representam o movimento ou escorrimento em superfície e

subsuperfície, respectivamente, dos herbicidas no solo, de áreas pulverizadas para aquelas que não receberam diretamente o produto. O arraste das partículas coloidais, juntamente com as moléculas dos herbicidas, é mais pronunciado quando o produto é aplicado e logo após ocorre chuva intensa no local.

O maior potencial de movimento de herbicidas por escorrimento superficial ocorre logo após a aplicação, especialmente no caso de herbicidas aplicados em pré-emergência. A intensidade de perdas depende muito do sistema de plantio adotado (SETA et al., 1993; BOWMAN et al., 1994), das práticas culturais, da natureza e dose das aplicações e da declividade da área, além, é claro, do tipo de solo em questão. No entanto, na maior parte dos casos, a quantidade total de herbicida que pode ser perdida por meio desse processo normalmente não excede 1% do total aplicado (Tabela 6). Todavia, em certas situações, as perdas podem ser altas, como no caso do metolachlor (BUTTLE, 1990), para o qual se verificou perda do herbicida aderido aos sedimentos variando entre 9 e 58% do total aplicado ao solo.

Quadro 8 - Perdas de herbicidas no solo por diferentes processos de transporte

Tipo de transporte % de perda do i.a aplicado Referência Volatilização <2 - 90 Taylor (1995) Lixiviação <1 - 5 Flury (1996) Run-off <0,001 – 0,25 Vicary et al (1999a) Fluxo preferêncial 1 - 9 Vicary et al (1999b)

Em certos casos, mesmo quando a quantidade total transportada é pequena, o somatório de

diferentes pesticidas carreados simultaneamente para uma mesma bacia hidrográfica pode comprometer a qualidade da água em relação ao seu aproveitamento posterior (DOMAGALSKY, 1996; CARTER, 2000).

Entre alguns trabalhos citados na literatura, Keese et al. (1994) relataram a detecção de resíduos de herbicidas (oryzalin, pendimethalin e oxyfluorfen) em reservatórios de água, na Carolina do Sul, em áreas irrigadas com intensa atividade agrícola. Os autores constataram que a maior parte da contaminação era proveniente do escorrimento superficial de áreas irrigadas pulverizadas e que a maior concentração de resíduos ocorria nos primeiros 15 minutos da água. Já Pfeuffer e Rand (2004) monitoraram os pesticidas entre 1992 e 2001 no sul da Flórida, constatando que os herbicidas ametryn e atrazine foram os compostos mais comumente encontrados em águas



superficiais. Estudos apresentados por Rand (2004), também mostraram que ametryn, juntamente com DDD e DDE foi o composto detectado com maior freqüência em sedimentos de rios de áreas agrícolas na Flórida, EUA.

3.2 - Volatilização A volatilização é o processo pelo qual o herbicida presente na solução do solo passa para a

forma de vapor, podendo se perder para a atmosfera por evaporação.

3.2.1 - Fatores que influenciam a volatilização Vários fatores influenciam diretamente a volatilização de herbicidas presentes no solo, mas,

de modo geral, esta é aumentada por: a) Elevação da temperatura: a temperatura do solo afeta a volatilização de produtos em

função da alteração da pressão de vapor. É por isso que, para efeito de comparação da PV de dois produtos distintos, os valores devem ser determinados à mesma temperatura. No caso do clomazone (Quadro 9), as perdas podem aumentar significativamente em função do aumento de temperatura, sendo o efeito mais pronunciado quanto maior for a PV do herbicida.

Além disso, a elevação da temperatura aumenta a taxa de evaporação da água presente no solo.

Quadro 9 - Efeitos da temperatura de incubação na distribuição de 14C-clomazone (PV=1,44 x 10-4 mm Hg, 25 °C) aos 84 dias após a aplicação ao solo

14C Recuperado (% do Total de 14C-Clomazone Aplicado) Temperatura de Incubação (°C)

5 15 25 35 DMS5% Volatilizado 1,4 2,1 3,3 7,2 0,8 Mineralizado 2,8 9,8 15,4 15,0 0,5 Total extraído do solo 92,8 78,4 68,4 60,0 4,4 Não extraído (resíduos ligados) 1,1 5,5 9,7 10,8 4,5 Total recuperado 98,1 95,7 96,8 93,0 NS

Fonte: Mervosh et al. (1995)

b) Aumento da umidade do solo: o aumento da disponibilidade de água no solo facilita a

perda de vapor; solos úmidos perdem mais herbicida por volatilização que um solo seco, já que a água funciona como uma interfase entre a molécula e as partículas do solo. Em solos secos, existe maior probabilidade de o herbicida ser sorvido diretamente às partículas de solo (Quadro 10).



Quadro 10 - Efeito da temperatura na perda de EPTC após a aplicação de 3,4 kg ha-1 à superfície do solo

Perda de EPTC em 24 h, % do Total Aplicado Temperatura do ar (°C) Solo Úmido

(14% de Umidade) Solo Seco

(1% de Umidade) 0 62,4 12,0

4,4 67,0 12,2 15,5 81,0 9,2 26,6 80,8 12,2 37,7 75,3 15,7

Fonte: Gray e Weierich (1965)

A volatilização pode ser tão significativa para alguns produtos que, depois de sua aplicação,

eles precisam ser incorporados imediatamente ao solo para que não haja redução substancial de sua eficiência, o que, sem dúvida, é a conseqüência de maior importância imediata da volatilização no que diz respeito às atividades agrícolas.

Existem, no entanto, algumas alternativas que podem reduzir a volatilização e manter a eficiência desses herbicidas.

3.2.2 - Alternativas para redução de perdas por volatilização

a) Incorporação de herbicidas ao solo: a incorporação pode ser feita tanto com implementos

quanto pelo uso de irrigação após a aplicação do herbicida. A escolha da forma de incorporação depende, neste caso, principalmente da solubilidade do composto em questão. Herbicidas mais solúveis, como o EPTC (S=370 mg L-1, a 20 °C), podem ser incorporados com uma irrigação adequada, ao passo que herbicidas menos solúveis, como o trifluralin (S = 0,3 mg L-1, a 25 °C), necessitam ser mecanicamente incorporados ao solo.

b) Formulação do produto: para muitos herbicidas com maior potencial de volatilização têm sido desenvolvidas novas formulações com adjuvantes, com a função de reduzir a evaporação. Além disso, o uso de formulações granuladas em vez das líquidas pode contribuir para diminuir as perdas por volatilização. No caso do EPTC, a formulação granulada pode reduzir entre 60 e 100% as perdas por volatilização (GRAVEEL; TURCO, 1994).

O potencial de volatilização de um herbicida geralmente pode ser estimado indiretamente, por meio de suas propriedades químicas, como a estrutura, o peso molecular e, principalmente, a pressão de vapor (P).

3.2.3 - Pressão de vapor (P)

A pressão de vapor é a pressão exercida por um vapor em equilíbrio com um líquido, a uma

determinada temperatura, sendo expressa normalmente em mm de Hg. É uma indicação da



tendência da substância química em escapar na forma de gás. Portanto, quanto maior a pressão de vapor, mais provável que um líquido vaporize-se. Além do valor específico da pressão de vapor, a intensidade e a velocidade de volatilização de um herbicida dependem também da intensidade e velocidade de movimento até a interface (normalmente a superfície do solo) onde ocorre o processo. No Quadro 11 encontram-se valores de pressão de vapor de alguns herbicidas aplicados ao solo. Nota-se que o problema de volatilização é particularmente importante para alguns grupos químicos, como as dinitroanilinas e os tiocarbamatos. Grupos químicos de desenvolvimento mais recente, como as sulfoniluréias, imidazolinonas e sulfonamidas, já não apresentam esses problemas, normalmente em razão da melhoria na qualidade de suas formulações, as quais muitas vezes incorporam adjuvantes com a finalidade de reduzir a volatilização. Perdas por volatilização são muito variáveis, podendo ser de 10 a 90%, comparada a uma perda típica de 0 a 4% por lixiviação e 0-10% por escorrimento superficial (GRAVEEL; TURCO, 1994). Quadro 11 - Pressão de vapor (PV) e potencial de volatilização de alguns herbicidas Grupo Químico e Princípio Ativo

PV (mm Hg, 25 oC) Potencial de Volatilização

Cloroacetamidas Acetochlor 3,4 x 10-8 Muito baixo Alachlor 1,6 x 10-5 Baixo a moderado Butachlor 4,5 x 10-6 Baixo Metolachlor 3,1 x 10-5 Baixo, podendo aumentar sob certas condições.

Dinitroanilinas

Trifluralin 1,1 x 10-4 Volátil, podendo ser perdido em quantidades significativas quando não incorporado ou em solo úmido.

Isopropalin* 3,0 x 10-5 Pequeno, mas pode ser significativo se não incorporado.

Oryzalin < 1,0 x 10-8 Perdas mínimas que não reduzem a eficácia do produto não-incorporado.

Pendimethalin 9,4 x 10-6 Moderado. Perdas pequenas podem ocorrer sob alta temperatura, solo úmido e vento.

Tiocarbamatos

Butylate* 1,3 x 10-2 Muito alto. Perdas ainda maiores se não incorporados e, ou, em solos úmidos

EPTC* 3,4 x 10-2 Idem Molinate 5,6 x 10-3 Idem Vernolate* 1,1 x 10-2 Idem

Sulfoniluréias Chlorimuron-ethyl 4,0 x 10-12 Muito baixo

Nicosulfuron 1,2 x 10-16 Muito baixo Oxasulfuron <1,5 x 10-8 Muito baixo

Imidazolinonas Imazamethabenz* 1,1 x 10-8 Muito baixo Imazapyr < 1,0 x 10-7 Muito baixo Imazaquin < 2,0 x 10-8 Muito baixo Imazethapyr < 1,0 x 10-7 Muito baixo Imazamox < 1,0 x 10-7 Muito baixo

Piridazinonas Norflurazon 2,9 x 10-8 Perdas significativas quando não incorporado. Triazolopirimidin Muito baixo



Grupo Químico e Princípio Ativo

PV (mm Hg, 25 oC) Potencial de Volatilização

as Flumetsulam 2,8 x 10-15 Desprezível Cloransulam-metil 3,0 x 10-16 Muito baixo

Derivados da uréia

Linuron 1,7 x 10-5 Insignificante, exceto quando solo está quente e não é ativado pela chuva por vários dias após a aplicação.

Diuron 6,9 x 10-8 Insignificante, exceto quando é exposto a condições quentes e secas por vários dias.

* Atualmente não registrados para uso no Brasil Fontes: Adaptado de Ahrens (1994), Hatzios (1998) e Rodrigues e Almeida (2005)

3.2.4 - Solubilidade A solubilidade (S) de um herbicida em água é, por definição, a quantidade máxima de

herbicida que se dissolve em água pura a uma determinada temperatura. Acima dessa concentração, duas fases distintas existirão, dependendo se o herbicida for um sólido ou um líquido na temperatura do sistema: uma fase saturada de solução aquosa e uma fase líquida ou sólida do herbicida (LAVORENTI, 1996). Seu valor geralmente é expresso em mg L-1 (normalmente a 25 °C) e é um reflexo da polaridade da substância química. Quanto maior a quantidade de grupos hidrofílicos na molécula do herbicida (mais polares), maior será a sua afinidade por água, logo, maior a sua solubilidade.

Dos vários parâmetros que afetam o destino e o transporte de herbicidas, a solubilidade em água é um dos mais importantes. Moléculas altamente solúveis são rapidamente distribuídas no ciclo hidrológico, em razão de apresentarem coeficientes de sorção para solos e sedimentos relativamente baixos. Outros meios de degradação (ex: fotólise, hidrólise e oxidação) e transporte (ex: volatilização da solução e lavagem da atmosfera pela água da chuva) também são afetados pela extensão da solubilidade em água dos herbicidas.

De modo geral, dentro de um mesmo grupo químico, a solubilidade de um herbicida e sua sorção no solo estão inversamente correlacionadas, isto é, maior solubilidade resulta em menor sorção. Em geral, quanto mais iônico, mais provável que o composto em questão seja solúvel. Por sua vez, o aumento no peso molecular diminui a solubilidade; moléculas orgânicas grandes, sem carga, são, portanto, pouco ou não solúveis. No entanto, há casos em que moléculas de elevada massa molecular apresentam baixa solubilidade, mesmo quando forem iônicas (KOGAN; PÈREZ, 2003).

3.2.5 - Relação entre PV e S

A combinação de PV e S pode ser expressa através de uma constante denominada KH, ou

constante da lei de Henry. O KH é um coeficiente de partição entre o ar e a água (solução do solo),



sendo semelhante ao coeficiente de sorção (Kd) usado para descrever a sorção ao solo. O KH é muito importante para os herbicidas na fase líquida do solo, podendo ser usado também como indicativo do potencial de volatilização de determinados herbicidas, cujos valores elevados de KH indicam que os solutos são altamente voláteis A constante da lei de Henry é definida pela equação:

KH e PV são constantes proporcionais; portanto, KH também pode ser usado como indicativo do potencial de volatilização de determinado herbicida.

3.2.6 - Relação entre KH e incorporação de herbicidas

A aplicação de um herbicida na superfície gera uma alta concentração numa fina camada de

solo. Como a perda por volatilização é dada pelo produto de KH por concentração, mesmo compostos considerados não ou pouco voláteis podem apresentar certa perda, em virtude da alta concentração numa fina camada superficial do solo. Quando se realiza a incorporação do herbicida, ocorre a diluição da concentração, podendo reduzir as suas perdas. Além disso, a distância torna a difusão para a superfície do solo mais difícil.

Uma revisão bastante completa acerca das bases termodinâmicas e da determinação experimental de K¬H pode ser encontrada em Suntio et al. (1988).

3.3 - Absorção pelas plantas A porcentagem de herbicida que a planta absorve do solo é difícil de ser medida.

Experimentos em vaso demonstraram que as plantas podem absorver de 1 a 10% do total de herbicida disponível, dependendo da densidade de plantas, das espécies presentes, do volume de solo, etc. Trabalhos feitos com outros herbicidas no campo mostram que as plantas podem remover de 2 a 5% do total de herbicida no solo (SHANER, 1989). Portanto, a absorção pelas plantas participa com pequena porcentagem na remoção do total presente no solo.

3.4 - Lixiviação O destino de herbicidas aplicados ao solo depende muito das propriedades químicas da

substância em questão. As duas propriedades mais importantes no que diz respeito ao processo de lixiviação são a sorção e a persistência do produto. A sorção regula o potencial de um herbicida ser



perdido com sedimentos ou por lixiviação. A solubilidade é de importância secundária, embora solubilidades muito baixas possam limitar o transporte com a água.

Em condições normais, a quantidade do herbicida perdido pela movimentação no perfil do solo é geralmente entre 0,1 a 1% do total aplicado, mas, em determinadas circunstâncias, esse percentual pode ser igual ou superior a 5% (Carter, 2000). Alguns estudos, como o realizado pelo National Center for Ecotoxicology and Hazardous Substances, do Reino Unido apontaram alguns dos herbicidas com excesso de resíduos nas amostras de águas avaliadas (Quadro 12).

Quadro 12 – Percentual de amostras de águas avaliadas no Reino Unido que excederam o limite de resíduos permitido

Herbicidas com % amostras excedendo 0,1 mg L-1 Águas de superfície Águas subterrâneas

Isoproturon 19,5 Atrazine 4,8 Mecoprop 12,5 Isoproturon 1,1 Diuron 10,6 Diuron 1,0 CMPA 7,4 Mecoprop 0,9 Simazine 5,9 Chlorotoluror 0,4 2,4-D 5,4 Linuron 0,4 Chlorotoluron 3,7 Atrazine 2,6 Benazolin 2,1 Bromoxynil 1,8 Bentazone 1,6 Terbutryn 1,1 Dichlobenil 1,1

Fonte: Environment Agency, 1999 Além das avaliações in locu, com o objetivo de verificar a contaminação das reservas

hídricas por pesticidas, alguns estudos têm sido realizados com o intuito de prever o potencial desses compostos de atingir rios, lagos e águas em profundidade. Embora empíricos, esses modelos têm contribuído na redução dos custos de análise e também na prevenção de desastres ambientais. Entre os estudos realizados, Cohen et al. (1984) propuseram uma relação entre o Koc e a meia-vida (t ½ vida) dos herbicidas, para classificá-los como lixiviadores (Koc < 300 (L kg-1) e t ½ vida > 21 dias) e não-lixiviadores (Koc > 500 (L kg-1) e t ½ vida < 14). Em 1986, Widerson e Kim (1986) simplificaram essa caracterização e definiram que os herbicidas que possuíssem valor de Koc menor que 512 (L/kg) e meia-vida (t ½ vida) superior a 11 dias seriam classificados como lixiviadores, cujo critério é ainda utilizado pelo California Department of Food and Agriculture (CDFA).

Entre os critérios mais divulgados e aceitos para a classificação de herbicidas conforme seu potencial de lixiviação está o índice GUS (Groundwater Ubiquity Score), proposto por Gustafson (1989), cuja equação a seguir estabelece que herbicidas com índice GUS<1,8 são considerados



como não-lixiviáveis, ao passo que índices superiores a 2,8 representam produtos lixiviáveis. Aqueles com valores entre 1,8 e 2,8 são considerados de potencial lixiviador intermediário:

GUS = log t½ * (4 – log Kfoc)

A equação utiliza os valores de t½ vida do herbicida e o coeficiente de sorção normalizado

para teor de carbono orgânico do solo, sendo adotada por inúmeros estudos que buscam relacionar o potencial de lixiviação dos herbicidas no solo com a contaminação de lençóis freáticos. Entretanto, além de possuir t ½ vida elevada, para que um herbicida seja lixiviado, ele deve estar na solução do solo ou adsorvido a pequenas partículas, como argila, ácidos fúlvicos e húmicos de baixo peso molecular, aminoácidos, peptídeos e açúcares, entre outros, para que o fluxo hídrico consiga carrear o herbicida pelo perfil do solo (OLIVEIRA JR., 2001).

Recentemente, Kogan e Allister (2004) propuseram o IRA – Índice de Risco Ambiental, cujo resultado representa, além da capacidade de lixiviação do herbicida, o seu efeito sobre o meio ambiente. O índice é definido pela soma de inúmeros fatores: P (persistência), M (mobilidade), D (dose), V (volatilidade) e IT (índice toxicológico), cujo resultado final permite elencar os compostos em relação ao maior ou menor risco para o meio ambiente (Quadro 13).

Quadro 7 - Relação de herbicidas classificados conforme somatório obtido pelo IRA – Índice de Risco Ambiental Herbicida P D V M IT IRA Trifluralin 2 4 4 1 4 15 Hexazinona 3 1 1 4 2 15 Paraquat 4 3 1 1 2 11 Imazapyr 3 1 1 4 2 11 Triclopyr 1 1 2 4 2 11 Oxyfluorfen 2 2 2 1 3 10 Linuron 2 1 2 2 3 10 Sulfentrazone 2 1 1 4 2 10 Isoxaflutole 2 1 1 4 2 10 Haloxyfop 1 1 1 3 3 9 Oryzlain 1 3 1 1 3 9 Glyphosate 1 3 1 1 2 8 Fluazifop 1 1 1 1 3 7 Amônio-glufosinato 1 1 1 1 2 6 Sethoxydim 1 1 1 1 2 6



4 - Processos de transformação

Os processos de transformação das moléculas de herbicidas presentes no solo e água são decorrentes da degradação dessas moléculas em compostos secundários, até a sua completa mineralização.

De forma geral, a degradação refere-se a um conjunto de transformações físicas, químicas e biológicas que levam à formação de metabólitos ou à completa mineralização das moléculas, obtendo-se como produto final água, CO2 e compostos inorgânicos (MELTING, 1993). A degradação de moléculas de herbicidas no solo e o conhecimento dos principais mecanismos responsáveis pela aceleração ou pelo retardamento do processo influenciam diretamente a persistência desses compostos no ambiente.

4.1 - Persistência De forma prática, considera-se que resíduos de herbicidas no solo sejam quaisquer

substâncias resultantes da sua aplicação. Essas substâncias podem incluir produtos de degradação (metabólitos), além da própria molécula do herbicida.

A persistência desses compostos é normalmente medida pela meia-vida (t ½ vida), a qual é extremamente importante para predizer o risco de contaminação de lençóis freáticos. A t ½ vida é definida como o tempo necessário para que ocorra a dissipação de 50% da quantidade inicial do herbicida aplicado. O seu cálculo deriva do modelo de primeira ordem definido pela equação:

Ln C0/Ct = K * t

em que C0 é a concentração inicial do herbicida; Ct a concentração no tempo t; e K, a

constante de degradação. A equação anterior admite que a taxa de degradação diminui linearmente com o decréscimo da concentração, e, por análise de regressão linear, pode-se estimar a t ½ vida. Essa equação pode ainda ser simplificada assumindo que, quando C0/Ct for igual a 2, o ln será igual a 0,693, conforme fórmula que segue:

t 1/2= 0,693/K

Entretanto, normalmente utilizam-se equações não-lineares de regressão (bi-exponen¬ciais)

para o cálculo da t ½ vida de herbicidas no solo, como a apresentada a seguir, em que Ct representa a concentração no tempo t, Co a concentração inicial e k, a constante de degradação. Para modelos lineares, nos quais somente uma linha de dissipação é apresentada, os intervalos de tempo



considerados podem fornecer estimativas e interpretações errôneas da t ½ vida de herbicidas (BLUMHORST, 1996).

Ct =C0 * e -kt

Sabe-se que valores altos de t ½ vida contribuem, em muitos casos, para que o herbicida

atinja e contamine águas superficiais e subsuperficias. No entanto, ao aumentar a dose de aplicação do herbicida, dentro dos limites de uso agrícola, a t ½ vida poderá ser alterada e maior quantidade do herbicida estará disponível no ambiente. Por outro lado, embora a t ½ vida sirva de parâmetro para avaliação do tempo de permanência do herbicida no ambiente, sua persistência é basicamente dependente de quatro fatores: solo (teor de carbono orgânico, pH e textura), população de microrganismos presentes, ambiente (temperatura e precipitação) e práticas culturais (sistema de plantio e doses aplicadas).

Assim, a classificação de um herbicida como “persistente” ou “não-persistente” varia de acordo com o propósito da classificação. No Quadro 14 encontram-se exemplos de classificações adotadas na Inglaterra e no Brasil. No Quadro 15 são mostrados os valores de meia-vida de alguns herbicidas em solos do Brasil.

Quadro 14 - Exemplos de classificações de herbicidas quanto à persistência no solo Inglaterra Brasil (IBAMA) Classe t1/2 (dias) Classe t1/2 (dias) Não-persistente <5 Não-persistente <30 Levemente persistente 5-21 Medianamente persistente 30-180 Moderadamente persistente 22-60 Persistente 180-360 Muito persistente >60 Altamente persistente >360

Fonte: Adaptado de Roberts (1996) e Foloni (1997)

Quadro 15 - Valores de meia-vida (t ½ vida) observados para alguns herbicidas em solos do Brasil

Tipo de solo Herbicida

Classe Prof. (cm)

Argila (%)

Areia (%)

pH (H2O)

MO (%)

t1/2 (dias) Referência

Latossolo Vermelho-Escuro - 45 40 5,4 3,6 54 Nakagawa et al. (1995) Atrazine

Glei húmico - 28 63 4,6 3,6 56 Nakagawa et al. (1995)

Simazine Podzolico Vermelho-Amarelo 0-10 17 72 5,8 0,7 22 Blanco et al. (1997)

Metribuzin - 0-14 39 20 6,6 2,3 9-12 Campanhola et al. (1982)

Trifluralin Latossolo roxo 0-10 47 48 4,8a 1,7 54-63 Novo et al. (1993) Latossolo Vermelho-Amarelo 0-30 44 46 5,7 2,3 7-21 Ravelli et al. (1997)Latossolo Vermelho-Amarelo 50-200 47 44 4,8 0,6 8-13 Ravelli et al. (1997)Latossolo Vermelho-Escuro 0-40 48 28 4,4 9,2 10-16 Ravelli et al. (1997)

Latossolo Eermelho-Escuro 100-200 61 27 5,4 1,1 5-29 Ravelli et al. (1997)

Latossolo Vermelho-Escuro 0-15 48 27 5,2 7,3 8-21 Ravelli et al. (1997)

Chlorsulfuron

Latossolo Vermelho-Escuro 70-150 56 24 5,2 1,0 8-26 Ravelli et al. (1997)



Nas Figuras 19 e 20 são encontrados exemplos de comportamentos de persistência de

herbicidas em um Latossolo Roxo distrófico (LRd). Observa-se que os herbicidas tendem a persistir por período mais prolongado quando lixiviam mais rapidamente para horizontes subsuperficiais. Isso ocorre principalmente para compostos cuja degradação é fortemente influenciada pela atividade microbiológica do solo, a qual é reduzida à medida que se afasta da camada superficial do solo. É o caso do imazaquin em relação ao trifluralin.

Herbicidas com maior persistência podem resultar no fenômeno denominado carryover, que pode ser definido como sendo os resíduos fitotóxicos que permanecem no solo e que venham a afetar culturas sensíveis plantadas em rotação após aquelas culturas em que foi utilizado o herbicida. Eventuais alternativas para minimizar o problema de carryover incluem a redução das doses (pode não resolver o problema em certos tipos de solos) e a aplicação em faixas ou dirigida em vez de em área total (reduz a quantidade total de herbicida aplicado).

Entre as principais formas pelas quais os herbicidas são degradados, podem-se citar, as que seguem.



Figura 19 - Toxicidade visual (parte aérea) em plantas de milho cultivadas em amostras de solo coletadas aos 120 (A), 150 (B) e 180 (C) DAA, provenientes de áreas que receberam a aplicação de doses de imazaquin Fonte: Silva et al. (1998)



Figura 20 - Toxicidade visual (parte aérea) em plantas de milho cultivadas em amostras de solo coletadas aos 120 (A), 150 (B) e 180 (C) DAA, provenientes de áreas que receberam a aplicação de doses de trifluralin Fonte: Silva et al. (1998)



4.2 - Degradação química A degradação ou decomposição de herbicidas no solo por meio de reações químicas e não-

biológicas são comuns para diversas moléculas, cujos principais mecanismos envolvidos são a oxirredução e hidrólise desses compostos. A hidrólise representa um processo geral de reação do herbicida com a água, no qual ocorre a quebra de pontes químicas das moléculas herbicidas devido à substituição de um ou mais átomos por íons hidroxil da água (OH-). Esse fenômeno pode ocorrer em solos extremamente secos embora seja facilitada naqueles cuja condição se aproxima da sua capacidade de campo e com temperaturas elevadas. O pH do solo também auxilia na velocidade da reação.

Embora para a grande maioria dos herbicidas aplicados ao solo os processos de degradação mediados por microrganismos sejam mais importantes, a hidrólise química é responsável, em geral, pelo início de uma série de atividades degradativas que ocorrem no solo e torna-se indispensável para os processos de transformação das moléculas de herbicidas no solo. As imidazolinonas, por exemplo são extremamente estáveis nas faixas de pH normalmente encontradas no solo e apresentam t ½ vida normalmente maior que seis meses. A estabilidade desses herbicidas sugere que a hidrólise química não é um mecanismo importante na sua degradação no solo (SHANER, 1989).

4.3 - Degradação biológica (microbiana) ou biodegradação O termo biodegradação refere-se à transformação biológica de um composto químico

orgânico em outra forma. Essa transformação pode ser primária, envolvendo mudanças estruturais na molécula, como uma oxidação, redução ou perda de um grupo funcional, ou mais complexa, envolvendo várias reações seqüenciais, implicando a perda ou alteração da toxidez da molécula. Estudos mais detalhados indicam que a biodegradação pode ser por:

Alteração não-tóxica: conversão de uma molécula não-tóxica, mas com potencialidade de ativação e toxidez, em um produto não-tóxico e desativado.

Ativação: conversão, por ação enzimática, de um substrato não-tóxico em uma molécula com ação biocida.

Detoxificação: conversão de uma molécula tóxica em um produto menos tóxico ou atóxico. Conjugação: quando o substrato torna-se mais complexo pela adição ou complexação com

metabólicos microbianos, podendo se tornar recalcitrante e mais tóxico. O fenômeno da recalcitrância (baixa degradabilidade no solo) é bastante complexo e regulado por outros fatores, entre eles:

• características estruturais do composto: quantidade de substituição e natureza do grupo introduzido no núcleo central da molécula;



• desativação de sistemas enzimáticos responsáveis pelas alterações na molécula do produto no solo;

• inacessibilidade do substrato às enzimas ou células microbianas capazes de promover a sua degradação;

• ausência de fatores de crescimento ou condições favoráveis para os microrganismos decompositores e

• ausência de microrganismo(s) com capacidade metabólica (enzima) capaz de degradar o produto.

Simples degradação: transformação de uma substância tóxica complexa em produtos mais simples.

Mineralização: considerado sinônimo de degradação, embora os produtos finais sejam CO2, H2O, NH3 e íons inorgânicos.

Alteração do espectro de toxidez: alteração no composto que provoca alteração do grupo de organismos específicos sensíveis à sua ação.

Além disso, os processos de biodegradação podem ocorrer em função da atuação de uma ou, mais comumente, de várias espécies de microrganismos do solo. Estes microrganismos podem utilizar os herbicidas tanto como substratos, fornecendo nutrientes, como fonte de energia (metabolismo), ou, ainda, a ação microbiana pode modificar a estrutura química do produto, sem fornecimento de energia para o seu crescimento (co-metabolismo) (MONTEIRO, 1996).

Quando a biodegradação é acelerada, diz-se que ocorreu um processo natural de adaptação metabólica, sendo um dos maiores mecanismos envolvidos na degradação de herbicidas. Diversas dessas moléculas têm sido descritas como condicionadoras da microbiota do solo para sua degradação (FELSOT; SHELTON, 1993). Entretanto, esse fenômeno tem sido questionado a partir de duas considerações: a primeira é de que a degradação acelerada seria resultado do aumento do número de microrganismos selecionados pelo herbicida e, a segunda, de que essa degradação seria devido ao aumento da atividade enzimática com maior ação degradativa sobre esses compostos. Hole et al. (2001) observaram a biodegradação acelerada de carbetamida por microflora adptada, com utilização do composto como fonte de carbono e energia. Já Sanyal e Kulshrestha (1999) observaram a ação de diversos microrganismos na degradação acelerada de metolachlor, utilizando esse composto como fonte de C e N. Contudo, os estudos ainda não permitem uma definição sobre a modificação ou atividade mircrobiana envolvida na degradação acelerada de herbicidas, pois outros fatores ambientais precisam ser considerados na interpretação desses resultados.

Sabe-se, entretanto, que a população microbiana, representada principalmente por fungos e bactérias, é mais abundante nas camadas superficiais do solo, diminuindo com a profundidade. Vários autores, avaliando a degradação de pesticidas em várias profundidades, observaram que a taxa de degradação diminui com a profundidade (VEEH et al., 1996; RAVELLI et al., 1997). Portanto, se um herbicida é lixiviado rapidamente da camada superficial do solo, onde tem maiores chances de ser biodegradado, ele pode acabar tornando-se mais persistente, uma vez que está menos exposto ao contato direto com a microbiota do solo. A rota primária de degradação das



imidazolinonas, por exemplo, parece ser a microbiana. Estudos de dissipação no campo mostram a perda rápida das imidazolinonas a partir do solo, particularmente sob condições de alta umidade e temperatura.

Fatores do ambiente (temperatura, umidade, vento e luz solar) podem afetar a transformação dos herbicidas tanto na água quanto no solo. Além disso, propriedades do solo (pH, superfície mineral, disponibilidade de nutrientes, estado de humificação da matéria orgânica, aeração e micro/macrofauna) e as técnicas de aplicação, cultivo e irrigação, além das próprias culturas, podem afetar a persistência dos herbicidas.

4.4 - Fotodecomposição ou fotólise A radiação solar na faixa do ultravioleta (290-450 nm) contém energia suficiente para causar

transformações químicas dos herbicidas, as quais podem levar à sua inativação. Apenas aqueles herbicidas na ou próximos à superfície do solo ou sobre plantas serão passíveis de sofrerem fotodecomposição, uma vez que a penetração de luz UV no solo é bastante limitada. Exemplos de herbicidas que sofrem fotodecomposição incluem o trifluralin, paraquat, diquat, clethodim, bentazon e atrazine em solução aquosa.

Dentres as principais reações fotoquímicas, as de maior ação sobre os herbicidas são: a hidrólise, a desalogenação, a oxidação, a isomerização e a polimerização, sendo a desalogenação a reação fotoquímica mais comum. Uma reação que também ocorre a partir da substituição de um halogênio de benzeno por uma hidroxila, na presença de um agente nucleofílico em solução aquosa, é a reação fotonucleofílica de hidrólise. Outros exemplos de reações fotoquímicas comuns ocorrem nas bifenilas policloradas (PCBs), uréias substituídas (diuron, triasulfuron, monuron) e em pentaclorofenóis.

O processo de fotodecomposição, ou decomposição pela luz, começa quando a molécula do herbicida absorve a energia luminosa. Isso causa a excitação de elétrons e pode resultar na quebra ou na formação de ligações químicas. Geralmente a luz apresenta um papel de catalisador de reações químicas, como hidrólise, oxirredução, etc., e os produtos da transformação resultantes dessas reações, algumas vezes, são os mesmos que os encontrados em decorrência de processos enzimáticos.

A maioria dos herbicidas apresenta coloração que tende ao branco, ou próximo disso, e possui picos de absorção de luz na faixa do UV, a qual depende da insaturação eletrônica, normalmente como os elétrons deslocados (cromóforos). Compostos amarelados, como as dinitroanilinas, possuem picos de absorção por volta de 370 nm. Embora a energia solar que chega à superfície do solo na faixa abaixo de 295 nm seja considerada desprezível, a energia luminosa pode ser absorvida por uma molécula intermediária e transferida à molécula do herbicida por colisão. Portanto, o comprimento de onda efetivo na fotodegradação de herbicidas pode estar fora do espectro de absorção específico do composto.



Considera-se que os produtos da fotodegradação sejam similares aos produzidos por processos químicos e biológicos de degradação. A Figura 21 exemplifica as estruturas químicas de produtos de fotodegradação do metolachlor.

Herbicidas aplicados à superfície do solo são freqüentemente perdidos, especialmente se um período prolongado de seca acontece após a aplicação. É possível que parte das perdas esteja relacionada ao processo de fotodegradação. No entanto, outros fatores podem estar envolvidos. A volatilização, acentuada pela temperatura elevada na superfície do solo, a degradação química e biológica e a sorção são alguns fatores que devem ser considerados para explicar o desaparecimento dos herbicidas do solo.

Figura 21 - Estruturas químicas de quatro produtos de fotodegradação do metolachlor Fonte: Kochany e Maguire (1994)

5 - Fitorremediação

Recentemente, tem-se mostrado que a atenuação natural monitorada pode contribuir significativamente para o controle e a redução da contaminação de solos e águas subterrâneas (FURTADO, 2005). Mais especificamente, nos últimos dez anos, surgiram nos EUA e em grande parte da Europa inúmeras companhias que exploram a chamada “fitorremediação” para fins lucrativos, como a norte-americana Phytotech e a alemã BioPlanta, e indústrias multinacionais, como Union Carbine, Monsanto e Rhone-Poulanc, que se beneficiam do emprego da fitorremediação em suas áreas de produção e de pesquisa (GLASS, 1998; DINARDI et al., 2003).

Esta alternativa - que consiste simplesmente em manejar ao longo de um certo tempo a degradação dos contaminantes que ocorre por meio de processos naturais - tem-se mostrado viável nos casos em que ocorrem condições biogeoquimicamente favoráveis e pode ser efetiva na remediação de solos e águas subterrâneas quando utilizada paralelamente a outras tecno¬logias, ou isoladamente, se comprovada ao longo de um período de monitoramento.



Dentre os compostos de difícil degradação no solo, os herbicidas de longo efeito residual apresentam-se como principal problema à possibilidade de contaminação de culturas plantadas em sucessão e ao problema ambiental ocasionado por sua lixiviação direta ou de seus metabólitos para camadas mais profundas no perfil do solo, podendo atingir cursos de águas subterrâneas.

No Brasil, algumas empresas estatais e privadas, bem como instituições de pesquisa, entre elas a Embrapa (2005), Petrobrás (2006) e Unicamp (FEA, 2005), pesquisam e exploram métodos de biorremediação, os quais incluem a fitorremediação, principalmente, de ambientes contaminados por metais pesados e derivados de petróleo. Contudo, é no Departamento de Fitotecnia da Universidade Federal de Viçosa que se intensificam os estudos na área da fitorremediação de solos contaminados por herbicidas. Nesses estudos, já se sabe que as espécies Stizolobium aterrimum e Canavalia ensiformis são, comprovadamente, eficientes na descontaminação de áreas tratadas com os herbicidas trifloxysulfuron-sodium e tebuthiuron e que o provável mecanismo envolvido na descontaminação seja a interação da fitoestimulação e da fitodegradação.

A pesquisa referente à biorremediação (biodegradação) de áreas contaminadas por herbicidas é relativamente ampla e já bem consolidada, incluindo o desenvolvimento de vários microrganismos comprovadamente eficientes na biodegradação de alguns compostos (BELLINASO et al., 2003; VROUMSIA et al., 2005; YU et al., 2005).

Dessa maneira, este trabalho abordará especificamente aspectos da técnica da utilização das plantas e sua microbiota associada, visando a descontaminação de ambientes (fitorreme¬diação) que apresentam resíduos de herbicidas em quantidade suficiente para causar interferência negativa nas diferentes atividades agrícolas ou comprometer a sustentabilidade ambiental.

5.1 - A fitorremediação como mecanismo de biorremediação A biorremediação é o processo de remediação in situ de áreas contaminadas que emprega

organismos vivos (microrganismos e plantas, principalmente) capazes de se desenvolverem em meio contendo o material poluente, reduzindo-o ou até mesmo eliminando sua toxicidade. A técnica é bem utilizada para remediação de áreas contaminadas com metais pesados (FRANCO, 2004; QUEROL et al., 2006), solventes halogenados, compostos nitroaromáticos e, mais recentemente, herbicidas (PIRES et al., 2003; PROCÓPIO et al., 2005; SANTOS et al., 2004a, b).

No processo de biorremediação in situ dito “tradicional”, microrganismos do solo, em particular bactérias, são estimulados a degradar os contaminantes seja por utilização da molécula como fonte de nutrientes ou por co-metabolismo. As condições necessárias para essa degradação incluem a existência de receptores de elétrons, de nutrientes e de substrato, incluindo compostos químicos aplicados para as diferentes atividades agrícolas.

Portanto, o termo biorremediação é amplamente utilizado para o processo de descontaminação de ambientes por microrganismos. Quando se trata da descontaminação pela utilização de plantas isoladas ou estimulando a microbiota associada às suas raízes, tem-se a fitorremediação (ACCIOLY; SIQUEIRA, 2000).



Quando comparada com técnicas tradicionais, como bombeamento e tratamento, ou remoção física da camada contaminada, a fitorremediação tem sido considerada vantajosa, principalmente por sua eficiência na descontaminação e pelo baixo custo (PERKOVICH et al., 1996; CUNNINGHAM et al., 1996). Apesar de ser utilizada em solos contaminados com substâncias orgânicas ou inorgânicas, como metais pesados, elementos contaminantes, hidrocar¬bonetos de petróleo, agrotóxicos, explosivos, solventes clorados e subprodutos tóxicos da indústria (CUNNINGHAM et al., 1996), só recentemente tem-se apresentado como promissora técnica para descontaminação de áreas tratadas por herbicidas residuais (PIRES et al., 2003; PROCÓPIO et al., 2004; SANTOS et al., 2005).

Apesar das facilidades observadas, duas limitações, entre outras, devem ser consideradas para o emprego da fitorremediação em áreas contaminadas por herbicidas:

• são contaminantes orgânicos que apresentam diversidade molecular; e • apresentam complexidade de análise diante das constantes transformações a

que estão sujeitos; o contaminante, no caso herbicida, é desenvolvido como agente para o controle do descontaminante, no caso, as plantas.

A utilização da fitorremediação para descontaminação de ambientes com resíduo de herbicidas é baseada na seletividade, natural ou desenvolvida, que algumas espécies exibem a determinados compostos ou mecanismos de ação. Esse fato é de ocorrência comum em espécies agrícolas e daninhas, tolerantes a certos herbicidas. A seletividade deve-se ao fato de que os compostos orgânicos podem ser translocados para outros tecidos da planta e, subseqüentemente, volatilizados; podem ainda sofrer parcial ou completa degradação ou ser transformados em compostos menos tóxicos, especialmente menos fitotóxicos, combinados e/ou ligados a tecidos das plantas (compartimentalização) (ACCIOLY; SIQUEIRA, 2000; SCRAMIN et al., 2001).

Contudo, um importante mecanismo de diminuição do herbicida por ação do fitorremediador parece ser a fitoestimulação, na qual há o estímulo à atividade microbiana, promovido pela liberação de exsudatos radiculares, que atuam degradando o composto no solo, o que caracteriza, em algumas plantas, a aptidão rizosférica para a biorremediação desses compostos.

Em trabalho realizado por Pires et al. (2005), foi comprovado que o solo proveniente da rizosfera de diversas espécies de leguminosas, entre elas C. ensiformis e S. aterrimum, contaminado com o tebuthiuron, apresentou maior atividade microbiana, comparado ao solo não vegetado. Em trabalho realizado por Arthur et al. (2000), constatou-se que, em solos rizosféricos de Kochia scoparia, a meia-vida do atrazine foi de 50 dias, e em solos não vegetados, de 193 dias. Outros trabalhos relatam a contribuição das plantas, estimulando o efeito rizosférico na aceleração da mineralização de alguns herbicidas, principalmente atrazine e metolachlor (ANDERSON et al., 1994; ANDERSON; COATS, 1995; PERKOVICH et al., 1996; BURKEN; SCHNOOR, 1996). Citam-se ainda outros mecanismos, como a capacidade de metabolização do herbicida a um composto não-tóxico (ou menos tóxico) à planta e ao ambiente, conhecido como fitodegradação, entre outros.



Segundo Burken e Schnoor (1996), a absorção de compostos orgânicos, como os herbicidas, pelas plantas é afetada pelas propriedades químicas do composto, pelas condições ambientais e pelas características da espécie vegetal. Para ser translocado, o produto químico deve passar pelo simplasto da endoderme. Para certas características das plantas e condições ambientais, a absorção radicular de xenobióticos da água (em solução) está diretamente relacionada ao logaritmo do coeficiente de partição octanol-água (Kow) do composto; além dessa característica, interferem ainda a constante de acidez (pKa) e a sua concentração (ALKORTA; GARBISU, 2001). Em revisão feita por Pires et al. (2003a) e de acordo com Brigss et al. (1982), o fluxo transpiratório, fundamental para promover o carreamento do herbicida absorvido para a parte aérea das plantas, levando à fitodegradação, é maior quando o Log Kow do pesticida varia de 0,5 a 3,0, sendo maior a absorção quando o valor de Log Kow é de 2,1. Compostos que são mais hidrofóbicos, com Log Kow > 2,1, ligam-se às membranas lipídicas das raízes antes de entrarem no xilema. Compostos que são menos hidrofóbicos, com valores de Log Kow < 2,1, não passam através das membranas lipídicas associadas com as camadas da epiderme das raízes. Essa ligação ou exclusão leva a menor fluxo transpiratório sob valores de Log Kow que se distanciam de 2,1 (PIRES et al., 2003).

Nas condições tropicais em que os solos são altamente intemperizados com predomínio de óxidos e hidróxidos de Fe e Al e argilas silicatadas 1:1, de baixa reatividade (caulinita), a matéria orgânica constitui o principal contribuinte para a CTC. Dos componentes da matéria orgânica do solo, as substâncias húmicas são relatadas como as principais responsáveis pela sorção de herbicidas (PUSINO et al., 1992; CELIS et al., 1997).

Maior conteúdo de matéria orgânica reduz as amplitudes de variação da temperatura e umidade do solo; logo, incrementam-se também a biomassa e atividade microbiana e a biotransformação das moléculas dos herbicidas no solo (WEED et al., 1995; REDDY et al., 1995), ampliando dessa forma, os efeitos benéficos nos processos de fitorremediação de herbicidas.

Outras propriedades do solo podem intervir na fitorremediação e, conseqüentemente, no papel eficiente das plantas, como, por exemplo, o conteúdo de argila. Solos com alto conteúdo deste mineral apresentam reduzida mineralização de atrazine, apesar de ter valores de pH mais altos que 6,5 (HOUOT et al., 2000). Para atrazine verificou-se que sua mineralização aumentava rapidamente com o aumento do pH (HOUOT et al., 2000). Walker et al. (1996) estudaram a degradação de isoproturon, diuron e metsulfuron-metil na solução do solo e na fração adsorvida em dois tipos de solos e encontraram que a meia-vida destes produtos foi menor em solução que na fração adsorvida, com exceção do diuron em um dos solos. Além disso, é sabido que valores de pH fora da faixa de neutralidade comprometem a atividade da microbiota do solo prejudicando diretamente os processos de fitorremediação.

Dessa maneira, além do mecanismo de ação, persistência e concentração do herbicida, vários outros fatores poderão influenciar a capacidade descontaminadora de espécies vegetais em programas de fitorremediação. Todavia, as pesquisas devem direcionar esforços para obtenção de melhores resultados para as áreas contaminadas com os herbicidas que apresentam longo efeito residual no solo.



5.2 - Problemas relacionados aos herbicidas residuais Atualmente, as propriedades procuradas em um herbicida são sua pronta degradabilidade,

eficiência em doses baixas, especificidade e baixa toxicidade para os organismos não-alvos, existindo uma conscientização dos problemas ambientais ou de saúde que podem ocorrer devido à má utilização desses compostos químicos (SANTOS et al., 2005).

Problemas resultantes dos processos de poluição e degradação dos recursos naturais por herbicidas têm recebido atenção especial, principalmente em sistemas agrícolas que necessitam utilizar esses produtos no manejo integrado de plantas daninhas (JAKELAITIS et al., 2005; SANTOS et al., 2005).

Mesmo possibilitando o controle efetivo de plantas daninhas por um período de tempo maior, reduzindo com isso o número de aplicações, os herbicidas que apresentam longo efeito residual no solo proporcionam a ocorrência de toxicidade em culturas sensíveis (carryover) plantadas após sua utilização. Existe ainda o impacto ambiental negativo ocasionado pela lixiviação dessas moléculas ou de seus metabólitos para camadas mais profundas no perfil do solo, podendo atingir lençóis subterrâneos e se mover para outros ambientes com provável contaminação de outros ecossistemas.

Produtos como o trifloxysulfuron-sodium, que é utilizado em mistura com o ametryn na cultura da cana-de-açúcar ou puro na cultura do algodão em pós-emergência inicial, apresenta problemas de carryover na cultura do feijão cultivado em seqüência. Mesmo sendo recomendado em concentrações baixas (em torno de 7,5 g ha-1) (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005), o período de espera, para o plantio de culturas sensíveis, é de aproximadamente oito meses, a contar da data de sua aplicação.

Também o tebuthiuron, que é recomendado para uso em pré-emergência na cultura da cana-de-açúcar, apresenta longo período residual, causando intoxicação às culturas de amendoim, feijão e soja quando cultivadas até dois anos após a sua aplicação. Sua persistência no solo pode variar de 11 a 14 meses em Latossolo Vermelho-Amarelo em lavouras de cana-de-açúcar (BLANCO; OLIVEIRA, 1987) de 15 a 25 meses em solo argiloso (MEYER; BOVEY, 1988) ou mesmo estender-se por mais de sete anos, quando simulada a reunião de todas as condições ambientais que favoreçam sua persistência (EMMERICH et al.,1984). Além disso,este herbicida apresenta elevada mobilidade em solos com baixos teores de argila e de carbono orgânico, sendo, portanto, fonte potencial para contaminação de aqüíferos, principalmente como resultado de aplicações seqüenciais ao longo dos anos na mesma área (CERDEIRA, 1999).

Outros herbicidas, como picloram e imazapyr, apresentam considerado efeito residual no solo, podendo chegar a até três anos o intervalo para o plantio de culturas sensíveis, como algodão, tomate, batata, soja, entre outras (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Áreas contami¬nadas por estes e outros herbicidas persistentes no solo são prioritárias nos programas de fitorremediação. Contudo, para que se obtenha resultados satisfatórios, é essencial conhecer o tempo total necessário para a



descontaminação, que, as vezes é muito longo, além dos procedimentos para o correto emprego da técnica; daí a necessidade do conhecimento de estratégias que acelerem o processo de remediação.

5.3 - Estratégias para o sucesso da fitorremediação O sucesso no emprego da fitorremediação como técnica para descontaminação de áreas

tratadas por herbicidas depende da natureza química e das propriedades do composto, além da aptidão ecológica da espécie vegetal a ser empregada. São conhecidas espécies que se desenvolvem bem em todos os ambientes, solo seco, pedregoso, com elevada umidade, de clima quente ou frio, entre outros fatores. Dessa forma, a técnica pode apresentar algumas limitações de aplicação, sendo importante ressaltar algumas delas, visando efetivar e diminuir o tempo de descontaminação.

Com base nas análises apresentadas por diversos autores (FERRO et al., 1994; PERKOVICH et al., 1996; CUNNINGHAM et al., 1996; NEWMAN et al., 1998; ACCIOLY; SIQUEIRA, 2000; VOSE et al., 2000, PIRES et al., 2003), algumas características devem ser consideradas na escolha da espécie vegetal a ser utilizada em programas de remediação de áreas contaminadas por herbicidas:

• capacidade de absorção, concentração e/ou metabolização e tolerância ao herbicida; • retenção do herbicida nas raízes, no caso da fitoestabilização, como oposto à

transferência para a parte aérea, evitando sua manipulação e disposição; • sistema radicular profundo e denso; • alta taxa de crescimento e produção de biomassa; • capacidade transpiratória elevada, especialmente em árvores e plantas perenes; • fácil colheita, quando necessária a remoção da planta da área contaminada; • elevada taxa de exsudação radicular; • resistência a pragas e doenças; • fácil aquisição ou multiplicação de propágulos; • fácil controle ou erradicação; e • capacidade de desenvolver-se bem em ambientes diversos.

O ideal seria reunir todas essas características numa só planta, porém, aquela que for selecionada deve reunir o maior número delas. Outro aspecto a ser observado é que, embora a maioria dos testes avalie plantas isoladas, várias espécies podem, como sugerido por Miller (1996), ser usadas em um mesmo local, ao mesmo tempo ou subseqüentemente, para promoverem maior descontaminação.

Em essência, a espécie vegetal ideal para remediar um solo contaminado por herbicidas seria uma cultura de alta produção de biomassa, que tanto pode tolerar como acumular o produto. Dessa forma, a escolha de plantas que apresentem tolerância ao herbicida é o primeiro passo na seleção de espécies potencialmente fitorremediadoras.



Nos trabalhos realizados até o momento no Brasil, visando a seleção de espécies vegetais com potencial para emprego em programas de fitorremediação de herbicidas (PIRES et al., 2003a, b, 2005; PROCÓPIO et al., 2004, 2005b; SANTOS et al., 2004b), algumas especies vegetais utilizadas como cobertura do solo foram selecionadas (Figura 22), destacando-se a mucuna-preta (Stizolobium aterrimum) e o feijão-de-porco (Canavalia ensiformis) (Figura 23).

Nos trabalhos realizados por Procópio et al. (2004), após a seleção de diversas espécies vegetais, feijão-de-porco (Canavalia ensiformis) e mucuna-preta (Stizolobium aterrimum) promoveram a fitorremediação de solo contaminado pelo herbicida trifloxysulfuron-sodium, possibilitando o posterior desenvolvimento de plantas de milho e feijão, semelhante ao solo isento do herbicida (Figura 24). Essas culturas são sensíveis à presença desse herbicida (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005), comprovando a eficiência na descontaminação. Também Pires et al. (2005) verificaram que, das várias espécies testadas tolerantes ao herbicida tebuthiuron, as leguminosas C. ensiformis e Lupinus albus possibilitaram o pleno desenvol¬vimento de Avena strigosa, utilizada como bioindicadora da presença do herbicida.

Além dos fatores mencionados, outros mecanismos podem ser implementados no programa de fitorremediação visando maior eficiência no processo. Procópio et al. (2005) verificaram que o aumento da densidade populacional de S. aterrimum promoveu maior descontaminação da área tratada com trifloxysulfuron-sodium. Em outro trabalho, a permanência ou retirada da parte aérea das plantas de C. ensiformis e S. aterrimum da área contaminada com trifloxysulfuron-sodium, após o período de remediação, não interferiu no desenvolvimento posterior de plantas de feijão, indicando que o produto pode estar sendo degradado internamente nos tecidos (fitodegradação) ou inativado por outros mecanismos rízosféricos, sendo, provavelmente, a fitoestimulação da microbiota associada à rizosfera (PROCOPIO et al., 2006). Santos et al. (2006) observaram que o solo proveniente da rizosfera de S. aterrimum, tratado com o trifloxysulfuron-sodium, apresentou maior atividade microbiana, evidenciada pelo maior desprendimento de dióxido de carbono, comparado ao mesmo solo não tratado com o herbicida, evidenciando a contribuição da microbiota no processo de descontaminação.

Belo et al. (2006) constataram que a adição de composto orgânico ao solo contaminado com trifloxysulfuron-sodium e tebuthiuron, além de melhorar o desenvolvimento das espécies vegetais S. aterrimum e C. ensiformis, possibilitou maior eficiência no processo de remediação por essas leguminosas.



Figura 22 – Etapa de seleção de espécies vegetais tolerantes ao trifloxysulfuron-sodium e ao tebuthiuron, visando a fitorremediação de solos contaminados por esses herbicidas

Figura 23 – Desenvolvimento de mucuna-preta (Stizolobium aterrimum) (A) e feijão-de-porco (Canavalia ensiformis) (B), em solos contaminados pelos herbicidas trifloxysulfuron-sodium e tebuthiuron

Figura 24 – Desenvolvimento de plantas de milho e de feijão em solo tratado com o herbicida trifloxysulfuron-sodium (0,0, 7,5 e 15,0 g ha-1) (não-seletivo a essas culturas), posteriormente cultivado (B) ou não (A) com mucuna-preta (Stizolobium aterrimum), visando a remediação Fonte: Procópio et al. (2004)

Para Accioly e Siqueira (2000), para o sucesso da fitorremediação, o programa deve envolver, além do emprego de plantas e sua microbiota associada, amenizantes como a matéria orgânica do solo, os quais, associados às práticas agronômicas, agiriam em conjunto, removendo, imobilizando ou tornando os contaminantes inofensivos ao ecossistema.



Manejo da irrigação, incremento na população e número de espécies vegetais, além da possibilidade de inoculação de microrganismos junto à semeadura das plantas, nos programas de fitorremediação de herbicidas, são pesquisas já iniciadas e fornecerão dados para maior eficiência nos processos de descontaminação de áreas que apresentam resíduos de outros herbicidas comprovadamente persistentes no ambiente, como o picloram e outros.

Em se tratando de ambientes aquáticos, o sucesso do tratamento empregando planta aquáticas vai além do baixo custo, havendo possibilidades de reciclagem da biomassa produzida, podendo ser utilizada como fertilizante, ração animal, geração de energia, fabricação de diversos produtos, como papel, e até proteínas para usos em rações (DINARDI et al., 2003; GLASS, 1998). Entre os herbicidas, o atrazine oferece elevado risco de contaminação de aqüíferos, devido às suas características físico-químicas. Este herbicida apresenta alta persistência no solo, sendo comumente detectado após um ano, hidrólise lenta, absorção moderada à matéria orgânica e argila, baixa pressão de vapor, alto potencial de escoamento, solubilidade de baixa para moderada em água (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005). Contudo, apesar de já ser bem conhecido o processo de biodegradação do atrazine por diversos microrganismos (BEKHI et al, 1993; BEKHI; KHAN, 1986), poucos são os trabalhos que apontam soluções para fitorremediação deste composto em ambientes aquáticos (MARCACCI, 2005).

6 - Considerações finais O comportamento de herbicidas no ambiente, principalmente no solo, depende do somatório

de diversos processos envolvidos, os quais são responsáveis pelo destino final desses compostos. O resultado dos processos de transporte, retenção e transformação que ocorrem com as moléculas representa a capacidade de contaminação e persistência destas no meioambiente, e uma abordagem detalhada da sua dinâmica seria difícil diante dos diversos interferentes relacionados ao seu comportamento. O que se observa é que o conhecimento teórico das propriedades dos compostos do solo, dos fatores climáticos envolvidos e dos mecanismos de interação herbicida–ambiente nem sempre representa o comportamento constatado em condições naturais a campo. Esse fato denota a importância de pesquisas, principalmente em solos brasileiros, com o objetivo de prevenir quanto aos possíveis distúrbios ambientais provocados por esses compostos. Nessa área, a fitorremediação surge como opção para o tratamento eficiente de solo e água contaminados por herbicidas de difícil decomposição nesses ambientes. O tema cresce em complexidade na medida em que se tenta selecionar espécies vegetais que apresentem, além da capacidade remediadora, outros benefícios para o agricultor. Contudo, graças à atual preocupação na viabilidade das técnicas integradas de manejo, que visam o menor impacto negativo ao ambiente, espera-se maior aceitação de métodos de descontaminação in situ, por perturbarem menos o ambiente. Além disso, essa técnica é



relativamente barata, comparada a outros processos de descontaminação, podendo ser aplicada a grandes áreas. Embora o tema seja muito abrangente, quando todos os fatores envolvidos interagem, este é, sem dúvida, um dos motivos pelo qual deve ser mais estudado. As implicações são claras: entendendo como os herbicidas e outros pesticidas aplicados ao solo se comportam, torna-se possível sua utilização com eficiência técnica e econômica, a identificação dos problemas de contaminação e as opções de recuperação do ambiente afetado.



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Módulo 3.5 - Herbicidas: resistência de plantas 196


Módulo 3 - Manejo de plantas daninhas 3.5 - Herbicidas: resistência de plantas Tutores: Profº. Antonio Alberto da Silva Profº. Leandro Vargas Profº. Evander Alves Ferreira



Brasília - DF

2006



Sumário Introdução, 198 1 - Mecanismos que conferem resistência, 200

1.1 - Alteração do local de ação, 200 1.2 – Metabolização, 201 1.3 – Compartimentalização, 201 1.4 - Absorção e translocação, 202

2 - Resistência cruzada, 202 3 - Resistência múltipla, 203 4 - Evolução da resistência, 204 5 - Fatores que favorecem o surgimento da resistência, 208

5.1 - Pressão de seleção, 208 5.2 - Variabilidade genética, 209

6 - Diagnóstico da resistência a campo, 209 7 - Como confirmar a resistência, 210 8 - Como evitar a resistência, 211 9 - Manejo da resistência a herbicidas, 212 10 - Características da resistência por grupos herbicidas, 213

10.1 – Auxinas, 213 10.2 – Bipiridílios, 214 10.3 - Derivados da glicina, 214 10.4 – Dinitroanilinas, 215 10.5 - Inibidores de ACCase, 215 10.6 - Inibidores de ALS, 216 10.7 – Triazinas, 217 10.8 - Uréias/amidas, 218

11 - Seleção de biótipos resistentes por diferentes mecanismos de ação herbicida, 218 12 - A resistência de plantas daninhas no Brasil, 219 13 - Resistência do azevém (lolium multiflorum) ao glyphosate, 221 14 - Culturas transgênicas e plantas daninhas resistentes a herbicidas, 225

14.1 - Culturas transgênicas, 225 15 - Plantas daninhas resistentes em culturas transgênicas, 229 16 - Comentários finais, 230 Referências bibliográficas, 231



Introdução

O controle de plantas daninhas com uso de herbicidas é prática comum na agricultura mundial, e a tendência de uso desses compostos é de aumento, uma vez que essa tecnologia, que era quase exclusivamente utilizada por grandes e médios produtores, hoje está se tornando prática comum até entre os pequenos. Na atualidade, os agricultores depositam confiança excessiva no controle químico das plantas daninhas. No que se refere aos defensivos agrícolas, o Brasil é um dos maiores mercados do mundo, sendo o quinto no "ranking" de vendas de agrotóxicos, onde os herbicidas correspondem a mais de 50% do volume total comercializado (ANDEF 2005). Atualmente estão sendo comercializadas no mercado brasileiro em torno de 200 marcas comerciais de herbicidas (RODRIGUES; ALMEIDA, 2005).

O largo uso de herbicidas deve-se, principalmente, ao fato de que o controle químico tem sido eficiente, possui custo atrativo, está prontamente disponível e profissionalmente desen¬volvido. Dessa maneira, os demais métodos de controle têm sido deixados de lado, principalmente por grandes agricultores. Uma das conseqüências do uso indiscriminado desses métodos tem sido o desenvolvimento de muitos casos de resistência a tais compostos por diversas espécies daninhas.

O uso repetido de um herbicida exerce uma pressão de seleção que leva ao aumento do número de indivíduos resistentes na população. Em conseqüência, a população de plantas resistentes pode aumentar até o ponto de comprometer o nível de controle (HRAC, 1998a).

A constatação da resistência de plantas daninhas aos herbicidas começou em 1957 com a identificação de biótipos de Commelina difusa, nos Estados Unidos, e Daucus carota, no Canadá, resistentes a herbicidas pertencentes ao grupo das auxinas (WEED SCIENCE, 1998). Já em 1970, no estado de Washington (EUA), foram descobertos biótipos de Senecio vulgaris resistentes a simazine (RYAN, 1970). Estudos posteriores demonstraram que esta espécie era resistente a todas as triazinas, devido a uma mutação nos cloroplastos (RADOSEVICH et al., 1979). Depois disso, várias outras espécies, com resistência a triazinas, foram descritas em gêneros como Amaranthus e Chenopodium, em diferentes países (RADOSEVICH, 1977)

Em menos de 30 anos, após o primeiro caso de resistência, havia mais de 100 espécies reconhecidamente resistentes em aproximadamente 40 países (HEAP, 1997). Muitos outros casos foram relatados em diferentes locais do mundo e, atualmente, há aproximadamente 284 biótipos de plantas daninhas que apresentam resistência a um ou mais mecanismos herbicidas (Quadro 1). Esses biótipos pertencem a 171 espécies e estão distribuídos em 59 países. Destes biótipos, 28,9% resistem aos herbicidas inibidores da ALS, 22,9% às triazinas, 11,6% aos inibidores da ACCase, 7,7% aos bipiridílios, 8,1% às auxinas sintéticas, 7% às uréias e amidas, 3,5% às dinitroanilinas e os



10,3% restantes aos demais grupos de herbicidas. Em 1983, 67% dos casos de resistência documentados eram de biótipos resistentes às triazinas; 13%, aos bipiridílios; 12%, aos auxínicos; e os demais mecanismos somavam 8%. Essas proporções mudaram com a introdução no mercado dos novos grupos herbicidas inibidores de ALS e ACCase. Acredita-se que o maior número de biótipos resistentes aos herbicidas dos grupos inibidores de ALS, das triazinas e existentes atualmente, se deve à alta especificidade, à eficiência e à grande área onde são empregados.

Não foram encontradas citações de plantas daninhas resistentes aos herbicidas perten¬centes aos grupos ariltriazolinonas, benzotiadiazinas e ftalimidas. As razões do não-surgimento de plantas daninhas resistentes, até o momento, a estes grupos de herbicidas, apesar do longo tempo de introdução no mercado, não são claras, porém acredita-se que esteja relacionado com o seu modo de ação.

A resistência de plantas daninhas a herbicidas assume grande importância, princi¬palmente quando não existe ou existem poucos herbicidas alternativos para serem usados no controle dos biótipos resistentes. Isso ocorre para diversos biótipos de grande ocorrência em diversas partes do mundo tornando cada vez mais difícil e oneroso o controle desses biótipos. A ocorrência de resistência múltipla agrava ainda mais o problema, já que, neste caso, são dois ou mais os mecanismos que precisam ser substituídos. Assim, o controle dos biótipos resistentes com uso de herbicidas é seriamente comprometido, restringindo esta prática a outros métodos menos eficientes.

Quadro 1 – Ocorrência de biótipos de plantas daninhas resistentes a diferentes grupos herbicidas

Grupo de herbicida Mecanismo de ação Exemplo de herbicida

Total ocorrência

Inibidores da ALS Inibição da acetolactato sintase (ALS) Clorsulfuron 82Inibidores do Fotossistema II

Inibição da fotossíntese no fotossistema II Atrazine 65

Inibidores da ACCase Inibição da acetil carboxilase (ACCase) Diclofop-methyl 33

Bipiridílios Aceptores de eletrons do FSI Paraquat 22Auxinas sintéticas Ação semelhante ao ácido indolacético 2,4-D 23Uréias e amidas Inibição da fotossíntese no FS II Chlorotoluron 20Dinitroanilinas e outros Inibição da formação dos microtúbulos Trifluralin 10

Thiocarbamatos e outros Inibição da síntese de lipídios – não da ACCase Trialate 8

Triazoles, uréias e isoxazolidionas

Branqueamento – inibição da biossíntese de carotenóides Amitrole 4

Glicinas Inibição da EPSP sintase Glyphosate 6

Chloracetamidas Inibição da divisão celular (inibição de ácidos graxos de cadeias longas) Butachlor 2

Outros Diversos Diversos 7Total de biótipos de plantas daninhas observados no mundo 284Fonte: Adaptado de Retzinger, citado por HRAC (2004)



1 - Mecanismos que conferem resistência

1.1 - Alteração do local de ação As informações genéticas de um organismo estão contidas em seu material genético (DNA).

A grande maioria das alterações que ocorrem no DNA, que não provoquem a morte do indivíduo, serão repassadas aos seus descendentes. O DNA é uma dupla hélice formada por bases nitrogenadas púricas (adenina e guanina) e pirimidicas (timina e citosina) que formam os genes. Os genes, longas e específicas seqüências de bases nitrogenadas, são responsáveis pela codificação das proteínas. O DNA é um cordão de genes (SUZUKI et al., 1992).

As etapas para produção de uma proteína são a transcrição, que é a cópia do DNA pela enzima DNA polimerase, formando o RNA mensageiro (RNAm), e a tradução do RNAm com a montagem da proteína pelo ribossomo. Na tradução do RNAm, cada trinca de bases nitrogenadas codifica um aminoácido que comporá a futura proteína. A seqüência linear de nucleotídios em um gene determina a seqüência linear de aminoácidos de uma proteína (SUZUKI et al., 1992).

A probabilidade de ocorrer erros na replicação do DNA, multiplicação do material genético, durante o crescimento do indivíduo é de cerca de 10-4, e cai para 10-9 pela ação das enzimas reparadoras (SUZUKI et al., 1992); contudo, a possibilidade de erro, mesmo remota, existe. Os erros de replicação e as lesões espontâneas geram a maior parte das mutações por substituição de base e mudança da matriz de leitura (SUZUKI et al., 1992). A ocorrência de erros na replicação ou transcrição da fita do DNA, na tradução do RNAm, e a ocorrência de mutações que provoquem inserção, deleção ou substituição de uma base nitrogenada podem alterar um ou mais aminoácidos da proteína a ser formada, resultando em uma proteína mutante.

Mutação foi definida por De Vries como mudanças repentinas e hereditárias; teoricamente, é preferível restringir, afirmando que são “aquelas mudanças bruscas hereditárias que alteram a atividade, porém não a posição do gene individualmente” (BREWBAKER, 1969). A mutação é um processo biológico que vem ocorrendo desde que há vida no planeta; entretanto, a maioria delas é deletéria e a evolução só é possível porque algumas delas podem ser benéficas em determinadas situações (SUZUKI et al., 1992).

A alteração de uma base nitrogenada, mutação de ponto, pode originar uma enzima com características funcionais distintas ou não da original. Biótipos resistentes podem ocorrer em uma população de plantas daninhas como resultado de mutações que provocam alterações no local de ação do herbicida (BETTS et al., 1992). A atividade da enzima pode ou não ser modificada, estando na dependência de qual aminoácido foi alterado. Caso ele componha o centro ativo da enzima, a probabilidade de as suas características cinéticas serem modificadas é grande. Se o aminoácido alterado for o ponto ou um dos pontos de acoplamento de uma molécula herbicida, este produto



pode perder a atividade inibitória sobre esta nova enzima. Uma pequena alteração no polipeptídio pode resultar em um grande efeito sobre a afinidade com a molécula herbicida (BETTS et al., 1992).

A resistência de Arabidopsis thaliana às imidazolinonas se deve à alteração de um aminoácido da enzima ALS, conforme relatam Sathasivan et al. (1991). Desse modo, um herbicida que anteriormente era eficiente em inibir uma determinada enzima deixa de ter efeito sobre esta, e a planta torna-se resistente àquele herbicida e a outros que se ligam da mesma forma àquela enzima. Logicamente que, se o herbicida possuir mais de um mecanismo de ação, a planta pode morrer pela ação do(s) outro(s) mecanismo(s), a não ser que ela apresente outros mecanismos de resistência, ou seja, resistência múltipla.

Alteração do local de ação significa que a molécula herbicida diminui sua capacidade de inibir esse ponto, devido a uma ou mais alterações na estrutura deste local. Contudo, em uma população de biótipos resistentes ocorrem diferentes níveis de resistência ou de susceptibilidade, que podem estar relacionados com o tipo de mutação ocorrida, com as formas alélicas do gene, tipo de molécula e, ou, o tipo de mecanismo que está proporcionando a resistência.

Fontes externas de radiação, como o sol, podem provocar mutações no DNA. A luz ultravioleta e o oxigênio são mutagênicos (BREWBAKER, 1969). Acredita-se que os herbicidas não sejam capazes de provocar mutações, já que estes produtos, antes de serem lançados no mercado, são avaliados quanto à sua capacidade mutagênica. Não há evidências, e é muito improvável, que a mutação possa ocorrer por ação de algum herbicida ou outro defensivo agrícola (KISSMANN, 1996). Como exemplo, têm-se plantas daninhas resistentes aos inibidores de ALS.

1.2 - Metabolização A planta resistente possui a capacidade de decompor, mais rapidamente do que plantas

sensíveis, a molécula herbicida, tornando-a não-tóxica. Esse é o mecanismo de tolerância a herbicidas apresentado pela maioria das culturas, como é o caso da resistência de Lolium rigidum a triazinas e inibidores de ACCase.

1.3 - Compartimentalização A molécula é conjugada com metabólitos da planta, tornando-se inativa, ou é removida das

partes metabolicamente ativas da célula e armazenada em locais inativos, como o vacúolo (ex.: plantas resistentes ao paraquat).



1.4 - Absorção e translocação A absorção e a translocação são alteradas e, assim, a quantidade de herbicida que atinge o

local de ação é bastante reduzida, não chegando a ser suficiente para controlar a planta (ex.: plantas resistentes aos bipiridílios).

Esses mecanismos podem, isoladamente ou associados, proporcionar tolerância ou resistência a herbicidas, mesmo que pertencentes a diferentes grupos químicos. Desse modo, uma planta daninha pode ser sensível, tolerante ou resistente a um herbicida.

Uma planta é sensível a um herbicida quando o seu crescimento e desenvolvimento são alterados pela ação do produto; assim, uma planta sensível pode morrer quando submetida a uma determinada dose do herbicida. Já a tolerância é uma característica inata de uma espécie, em que as plantas são capazes de sobreviver e se reproduzir após o tratamento herbicida, mesmo sofrendo injúrias. Relaciona-se com a variabilidade genética natural da espécie. Em uma população de plantas vão existir aquelas que, naturalmente, toleram mais ou menos um determinado herbicida. Por outro lado, a resistência é a capacidade adquirida de alguns biótipos, de uma população de plantas, de sobreviver a determinados tratamentos herbicidas que, sob condições normais, controlam os membros da população. A resistência pode ocorrer naturalmente (seleção) ou ser induzida com uso de técnicas de engenharia genética, cultura de tecidos ou de agentes mutagênicos.

A resistência pode ser cruzada ou múltipla. A resistência cruzada ocorre quando um biótipo é resistente a dois ou mais herbicidas, devido a apenas um mecanismo de resistência; e a resistência múltipla, quando as plantas resistentes possuem dois ou mais mecanismos distintos que conferem resistência. Assim, são resistentes a herbicidas de diferentes grupos químicos e com diferentes mecanismos. 2 - Resistência cruzada

A resistência cruzada pode ser conferida a um biótipo por qualquer dos mecanismos que conferem resistência.

A resistência cruzada conferida pelo local de ação ocorre quando uma mudança bioquímica, no ponto de ação de um herbicida, também confere resistência a outras moléculas de diferentes grupos químicos, que agem no mesmo local na planta (POWLES; PRESTON, 1998).

A resistência cruzada não confere, necessariamente, resistência a herbicidas de todos os grupos químicos que possuem o mesmo local de ação. Também podem existir variações no nível de resistência cruzada dos biótipos a herbicidas de grupos diferentes. Biótipos de Lolium rigidum e Kochia scoparia, que possuem resistência cruzada a herbicidas inibidores de ALS, apresentam



diferentes níveis de resistência aos diferentes grupos herbicidas que agem inibindo a ALS. Isso se deve a pequenas diferenças de ligação entre a enzima e a molécula herbicida e a diferentes mutações que ocorrem no gene que codifica a enzima ALS (POWLES; PRESTON, 1998). As mutações já analisadas mostram substituição, no centro ativo A da ALS, da prolina 173. Conrudo, já foram encontradas outras alterações na ALS tanto no centro ativo A como em outras partes da enzima (POWLES; PRESTON, 1998).

Biótipos de Lolium rigidum resistentes aos herbicidas inibidores de ACCase, selecionados com uso de herbicidas dos grupos ariloxifenoxipro-pionato ou cicloexanodiona, apresentam maior nível de resistência aos herbicidas do primeiro grupo do que aos do segundo. O diferente nível de resistência pode ser resultado das diferentes mutações ocorridas no gene que codifica a enzima ACCCase e do tipo de alelo do gene (POWLES; PRESTON, 1998).

A resistência cruzada, devido a outros mecanismos, é exemplificada por biótipos de Lolium rigidum, encontrados na Austrália, resistentes aos herbicidas inibidores de ACCase, que não exibem alterações na enzima, mas apresentam pequenos aumentos no metabolismo do herbicida diclofop. Acredita-se que as moléculas não-metabolizadas sejam imobilizadas ou armazenadas de forma a evitar sua ação sobre a enzima. O metabolismo de herbicidas inibidores de ACCase e ALS é realizado pelo Cyt P450, de forma semelhante à que ocorre na cultura do trigo, que é resistente a vários herbicidas inibidores da ALS, devido à rápida metabolização da molécula por aril-hidroxilação catalisada pelo Cyt P450 monoxigenase. A conjugação da molécula herbicida com glicose também foi encontrada. Foi detectado, em biótipos de Lolium rigidum resistentes aos herbicidas inibidores do FSII, aumento da taxa de metabolismo dos herbicidas (POWLES; PRESTON, 1998). 3 - Resistência múltipla

A resistência múltipla é o maior problema atual, e futuro, relacionado a resistência de plantas daninhas a herbicidas. Nos casos mais simples, dois ou mais mecanismos conferem resistência à apenas um herbicida ou a um grupo de herbicida. Já os casos mais complexos são aqueles em que dois ou mais mecanismos conferem resistência à diversos herbicidas de diferentes grupos químicos; um exemplo são biótipos de Alopecurus myosuroides encontrados na Austrália, que resistem a 15 herbicidas diferentes, entre eles diclofop, imazamethabenz, pendimethalim e simazine. Além disso, as dificuldades de controle dos biótipos resistentes aumentam ainda mais quando os mecanismos que conferem a resistência estão relacionados com o local de ação e com outros mecanismos como o metabolismo. Para controlar estas plantas daninhas, é necessário empregar misturas de herbicidas que não tenham sua atividade afetada pelos mecanismos de



resistência em questão. Há poucos casos registrados de plantas com resistência múltipla (POWLES; PRESTON, 1998).

Biótipos de Lolium rigidum e Alopecurus myosuroides constituem casos complexos. Existem biótipos de Lolium rigidum resistentes a herbicidas inibidores de ALS, devido a alterações na enzima, e resistentes a chlorsulfuron, devido ao metabolismo. Os biótipos de A. myosuroides metabolizam chlorotoluron e alguns herbicidas inibidores de ACCase e apresentam ACCase mutada. Contudo, o caso mais complicado de resistência múltipla, encontrado na Austrália, é de biótipos de Lolium rigidum que metabolizam herbicidas inibidores da ACCase, ALS e FSII e possuem ACCase e ALS mutadas (POWLES; PRESTON, 1998). 4 - Evolução da resistência

A teoria da evolução de Darwin, através da seleção natural, pode ser resumida em três

princípios: o da variação: existem variações morfológicas, fisiológicas e de comportamento entre indivíduos, dentro de qualquer população; o da hereditariedade: a prole parece mais com seus pais do que com indivíduos não-aparentados; e o da seleção: algumas formas apresentam maior sucesso na sobrevivência e reprodução do que outras, em determinado ambiente (SUZUKI et al., 1992).

Darwin postulava que a espécie como um todo vai mudando porque os seus indivíduos evoluem na mesma direção, e, assim, a população da próxima geração terá uma freqüência elevada dos tipos que tiveram maior sucesso em sobreviver e se multiplicar nas condições ambientais vigentes. Desse modo, as freqüências dos vários tipos, dentro da população, irão mudar com o tempo e os indivíduos mais bem adaptados ao ambiente tornam-se predominantes (SUZUKI et al., 1992). O surgimento de plantas daninhas resistentes a herbicidas é um exemplo de evolução de plantas como conseqüência de mudanças no ambiente provocadas pelo homem (MAXWELL; MORTIMER, 1994).

O uso repetido de herbicidas para controle de plantas tem exercido alta pressão de seleção, provocando mudanças na flora de algumas regiões. Em geral, espécies ou biótipos de uma espécie que melhor se adaptam a uma determinada prática são selecionados e multiplicam-se rapidamente (HOLT; LEBARON, 1990). Muitas evidências sugerem que o aparecimento de resistência a um herbicida, em uma população de plantas, é devido à seleção de um biótipo resistente preexistente que, por causa da pressão de seleção exercida por repetidas aplicações de um mesmo herbicida, encontra condições para multiplicação (BETTS et al., 1992) (Quadro 2).



Quadro 2 - Tempo para evolução da uma população de biótipos de plantas daninhas resistentes

Ano No de Plantas Resistentes

No de Plantas Sensíveis % de Controle Evolução

0 1 1.000.000 99,9999 Imperceptível 1 1 100.000 99,999 Imperceptível 2 1 10.000 99,99 Imperceptível 3 1 1.000 99,9 Imperceptível 4 1 100 99,0 Imperceptível 5 1 10 90,0 Pouco perceptível 6 1 5 80,0 Perceptível 7 1 2 50,0 Evidente

Fonte: Kissmann (1996)

A utilização de herbicidas que são altamente efetivos no controle de uma planta daninha

específica por um longo período de tempo induz uma grande pressão de seleção quando comparados com outras práticas de controle. A intensidade dessa pressão de seleção sobre uma população de plantas daninhas, assim como as diferentes características biológicas, determinam a probabilidade do desenvolvimento de resistência das plantas daninhas a herbicidas. Assim, conforme a Figura 1, a aplicação do mesmo herbicida, que apresenta 90% de eficácia de controle do biótipo suscetível, vai selecionando os indivíduos resistentes e aumentando a sua freqüência na população. É evidente que a intensidade de seleção na prática não é tão intensa como mostrada na figura, pois no campo existe o banco de sementes, que funciona como um reservatório de sementes suscetíveis e, assim, aumenta esse tempo de aparecimento.

Os biótipos resistentes podem apresentar menor adaptação ecológica nesses ambientes e tornam-se predominantes devido à eliminação das plantas sensíveis. Em condições de seleção natural, biótipos com maior adaptação ecológica apresentam, em média, maior produção que biótipos menos adaptados (SAARI et al., 1994). Biótipos de Amaranthus retroflexus L. (CONARD; RADOSEVICH, 1979) e Chenopodium album (PARKS et al., 1996), sensíveis às triazinas, apresentaram maiores área foliar, altura e produção de sementes. A menor capacidade competitiva, o crescimento e a produtividade de plantas resistentes a triazinas podem estar relacionados com a sua capacidade fotossintética limitada (STOWE; HOLT, 1988). Por outro lado, não foram detectadas diferenças na capacidade competitiva de Abutilon therphrasti resistente a triazina (GRAY et al., 1995).



Figura 1 - Aumento da freqüência do biótipo resistente devido a aplicações repetidas e anuais do mesmo herbicida

A maior questão ecológica associada com a evolução da resistência aos herbicidas envolve o entendimento das relações entre adaptação, freqüência gênica, herança e fluxo gênico (MAXWELL; MORTIMER, 1994).

A ocorrência de variações genéticas, capazes de serem transmitidas hereditariamente, e a seleção natural favorecem o surgimento e a evolução da resistência. Aplicações repetidas de herbicidas, com o mesmo mecanismo de ação, em uma população de plantas exerce alta pressão de seleção, provocando uma seleção direcional e progressiva de indivíduos que possuem genes de resistência. As plantas que expressam o gene de resistência são selecionadas, tornando-se predominantes rapidamente na área. A resistência está ligada a fatores genéticos e é hereditária (KISSMANN, 1996).

O tempo e a proporção de plantas resistentes em um local variam com a freqüência de uso do herbicida e dos seus efeitos biológicos, podendo ser bastante curtos, como três anos após a introdução comercial (TARDIF; PAWLES, 1993), ou levar muitos anos, como no caso do glyphosate, inibidor da EPSPs (Quadro 3). Foram identificados biótipos de plantas daninhas resistentes a sulfoniluréias após quatro a cinco anos de uso contínuo de herbicidas deste grupo (MALLORY-SMITH et al., 1990). Na Austrália, foram selecionados biótipos de Lolium rigidum resistentes ao diclofop-methyl em três gerações, partindo de uma população sensível e usando-se dose normal do herbicida.



Quadro 3 – Tempo de evolução da resistência para diferentes mecanismos de ação

Herbicida Introdução Resistência Local 2,4-D 1948 1957 EUA e Canadá Triazinas 1959 1970 EUA Propanil 1962 1991 EUA Paraquat 1966 1980 Japão Inibidores da EPSPs 1974 1996 Austrália Inibidores da ACCase 1977 1982 Austrália Inibidores da ALS 1982 1984 Austrália

Fonte: Weed Science (1998)

A indústria sempre buscou moléculas herbicidas com alto grau de segurança, ou seja, alta

eficiência e baixa toxicidade para o homem e o ambiente. O objetivo foi atingido e surgiram os herbicidas modernos (inibidores de ALS e ACCase), altamente eficientes e específicos, que agem em pontos únicos nas rotas metabólicas das plantas. Contudo, herbicidas com essas características exercem alta pressão de seleção e, assim, possuem grandes possibilidades de selecionar biótipos resistentes, uma vez que uma alteração no seu ponto de ação (enzima) pode provocar a perda de sua atividade sobre as plantas e, conseqüentemente, o surgimento de plantas resistentes.

Há seis fatores relacionados à população de plantas que interagem e determinam a probabilidade e o tempo de evolução da resistência. São eles: o número de alelos envolvidos na expressão da resistência; a freqüência do(s) alelo(s) da resistência na população inicialmente sensível; o modo de herança do(s) alelo(s) da resistência (citoplasmática ou nuclear); as características reprodutivas da espécie; a pressão de seleção; e a taxa de cruzamentos entre biótipos resistentes e sensíveis (MORTIMER, 1998).

Um gene é formado por um par de alelos. O número de alelos que conferem a resistência é importante, pois, quanto maior, mais genes podem estar envolvidos (poligênica) e mais lenta será a evolução da resistência. As características poligênicas dependem da associação dos genes corretos. Por outro lado, quando dois alelos estão envolvidos, significa que somente um gene é responsável pela resistência (monogênica) e a evolução será rápida.

A freqüência do(s) alelo(s) da resistência na população sensível geralmente está entre 1 em 1016 e 1 em 106 (MORTIMER, 1998), e quanto maior for a freqüência destes alelos, maior será a probabilidade de seleção de um biótipo resistente.

O tipo de herança do(s) alelo(s) da resistência é ponto crucial no estabelecimento da resistência em uma população de plantas. Há dois tipos de herança: a citoplasmática (materna) e a nuclear. Herança citoplasmática é aquela em que os caracteres hereditários são transmitidos via citoplasma; assim, somente a planta-mãe poderá transmitir a resistência para os filhos, como é o caso de plantas resistentes a triazinas. Por sua vez, se a herança for nuclear, a transmissão será via cromossômica e, dessa forma, tanto o pai como a mãe podem transmitir a resistência, como é o caso de plantas resistentes aos inibidores de ALS. Desse modo, características como herança do tipo



nuclear disseminam-se, via pólen, com maior rapidez no ambiente do que as do tipo citoplasmática (materna).

As características reprodutivas, como dispersão de pólen e número de propágulos produ¬zidos, influenciam diretamente a dispersão das plantas resistentes. A dispersão da resistência via pólen é influenciada pela eficiência de dispersão e longevidade do pólen (MULUGETA et al., 1994). A taxa de cruzamento entre os biótipos resistentes e sensíveis determina a dispersão dos alelos de resistência na população. O intercâmbio de pólen, entre plantas resistentes e sensíveis, permite a dispersão da resistência principalmente em plantas com alta taxa de fecundação cruzada; já a contribuição do movimento de sementes é relativamente pequena (SAARI et al., 1994). O fluxo gênico apresenta correlação com o fluxo de distribuição de pólen e varia com a espécie, o mecanismo de polinização e as condições climáticas durante a floração (STALLINGS et al., 1995).

A alta pressão de seleção, favorecimento de um indivíduo em relação a outros, imposta sobre uma população sensível proporciona espaço para o crescimento e desenvolvimento dos biótipos resistentes. O uso de herbicidas altamente eficientes e com residual longo exerce alta pressão de seleção. A alta eficiência dos herbicidas provoca a eliminação rápida dos biótipos sensíveis, favorecendo o desenvolvimento da população resistente. Já os herbicidas com residual longo agem durante tempo maior, controlando as plantas sensíveis em diversos fluxos germinativos.

Resumidamente, o processo da evolução da resistência a herbicidas passa por três estádios: eliminação dos biótipos altamente sensíveis, restando apenas os mais tolerantes e resistentes; eliminação de todos os biótipos, exceto os resistentes, e seleção destes dentro de uma população com alta tolerância; e intercruzamento entre os biótipos sobreviventes, gerando novos indivíduos com maior grau de resistência, que serão selecionados futuramente devido segregação e recombinação de genes (MORTIMER, 1998). 5 - Fatores que favorecem o surgimento da resistência

5.1 - Pressão de seleção Os fatores intensidade de seleção e sua duração contribuem para a pressão de seleção

exercida pelos herbicidas. A intensidade de seleção é a resposta da população de plantas às repetidas aplicações de herbicidas, que é medida pela eficiência de controle das plantas daninhas-alvo e pela relativa redução da produção de sementes das plantas remanescentes, que será proporcional à dose e, ou, ao tempo. A duração da seleção é medida pelo tempo no qual o herbicida permanece com residual. A intensidade e a duração da seleção interagem, provocando variações sazonais que podem ser observadas nas espécies, de acordo com sua fenologia e seu crescimento (MORTIMER, 1998). O uso repetido de um mesmo herbicida ou de herbicidas com mesmo



mecanismo de ação, altamente específicos e com longo residual, produz alta pressão de seleção e aumenta a possibilidade de seleção de biótipos resistentes.

5.2 - Variabilidade genética A variabilidade genética das plantas daninhas, associada à adequada intensidade e duração

de seleção, torna inevitável o surgimento de plantas resistentes. O(s) gene(s) que conferem a resistência a um determinado herbicida pode(m) estar presente(s) em uma população antes mesmo que este herbicida seja lançado no mercado. Toda população natural de plantas daninhas contém biótipos resistentes a herbicidas, que se apresentam indiferentes à aplicação de algum herbicida (HRAC, 1998a).

Geneticamente, há dois caminhos para o aparecimento de plantas resistentes: a ocorrência de um gene ou de genes que conferem a resistência em freqüência muito baixa na população ou através de uma mutação (MORTIMER, 1998). O gene ou os cromossomos mutantes são a fonte essencial de toda a variação genética (BREWBAKER, 1969).

A seleção altera as proporções entre as plantas sensíveis e resistentes. A possibilidade de ocorrer resistência em uma população, devido à mutação, é resultado da relação entre a freqüência da mutação e o tamanho da população. Características das plantas daninhas como alta diversidade genética, baixa dormência das sementes, grande produção de polén e propágulos, aliadas ao monocultivo e ao uso repetido do controle químico, contribuem grandemente para o surgimento de plantas resistentes. 6 - Diagnóstico da resistência a campo

A resistência é um fenômeno que evolui em uma lavoura durante vários anos. O controle insatisfatório de plantas daninhas não significa necessariamente que seja resistência. Segundo HRAC (1998a), quando se suspeitar da ocorrência de resistência, inicialmente, deve-se responder às seguintes perguntas:

a) Produto, dosagem, época ou estádio de aplicação, calibração, volume de calda, adjuvantes, tipo de bicos e condições ambientais foram adequados?

b) As falhas de controle foram para uma espécie apenas? c) As plantas não são resultado de reinfestação?



Se as respostas a estas perguntas forem afirmativas, deve-se iniciar a investigação dos

fatores que levam à resistência. a) Ultimamente tem-se reptido aplicação de um mesmo herbicida ou herbicidas com

mesmo mecanismo de ação? b) O herbicida em questão vem perdendo eficiência? c) Há casos de plantas resistentes a este herbicida? d) O herbicida não perdeu eficiência sobre outras espécies? Se a resposta a uma ou mais destas perguntas for afirmativa, existe a possibilidade de ser

resistência, devendo-se realizar testes para confirmação. 7 - Como confirmar a resistência

O método mais comum e recomendado pelo HRAC (1998b) é colher sementes das plantas suspeitas de resistência e de plantas sensíveis, semear em vasos e tratar com doses crescentes do herbicida em questão.

Para se ter certeza de que as plantas colhidas representam a população, deve-se colher em torno de 40 plantas ou 1.000 sementes. Para servir como padrão sensível, devem-se colher sementes de plantas em locais que nunca receberam aplicação daquele herbicida.

As condições de aplicação devem seguir aquelas recomendadas pela empresa fabricante. As doses a serem aplicadas são: metade da recomendada, dose recomendada, duas e quatro vezes a dose recomendada. Após duas e quatro semanas, avaliar o controle e a produção de matéria fresca.

Os resultados podem indicar se a resistência é devido à alteração no local de ação ou à metabolização da molécula. Se a diferença de controle entre os biótipos resistentes e sensíveis for grande, indica que o possível mecanismo de resistência está relacionado com o local de ação. Por outro lado, se a diferença de controle for pequena, indica que o provável mecanismo envolvido é metabolismo da molécula.

As diferenças entre biótipos resistentes e sensíveis de uma espécie podem ser quantitativamente expressas comparando-se as doses de herbicidas necessárias para reduzir 50% da população (DL50), da biomassa (GR50) ou da atividade da enzima (I50), das plantas tratadas com herbicida em comparação com as não-tratadas (MAXWELL; MORTIMER, 1994).

Análises bioquímicas, para identificar o mecanismo exato da resistência, podem ser realizadas em nível de laboratório. Existem metodologias para estudo da maioria dos casos de resistência. No Brasil, Ponchio (1997) isolou a enzima ALS e avaliou a sua resposta a diferentes doses de herbicidas que agem sobre ela.



A empresa fabricante deve ser informada e, juntamente com esta, devem-se realizar os testes e determinar medidas de manejo. O acompanhamento e a avaliação da eficiência das medidas adotadas para combate à resistência são indispensáveis para garantir o sucesso da prática.

Em caso de confirmação da resistência, deve-se, em primeiro lugar: a) Erradicar imediatamente as plantas remanescentes, para reduzir o acréscimo de

sementes ao banco. b) Colocar em prática o programa de manejo da resistência. c) Evitar a disseminação.

8 - Como evitar a resistência

Antes que as falhas de controle apareçam na lavoura, algumas práticas podem ser implantadas, a fim de minimizar o risco do surgimento de plantas resistentes (Quadro 4). São elas: reduzir a pressão de seleção e controlar os indivíduos resistentes antes que eles possam se multiplicar. Isso pode ser conseguido com adoção das seguintes práticas:

a) Usar herbicidas com diferente mecanismo de ação. b) Realizar aplicações seqüenciais. c) Usar mistura de herbicidas com diferentes mecanismos de ação e de detoxificação. d) Realizar rotação de mecanismo de ação. e) Limitar aplicações de um mesmo herbicida. f) Usar herbicidas com menor pressão de seleção (residual e eficiência). g) Rotacionar o plantio de culturas. h) Rotacionar os métodos de controle de plantas daninhas. i) Acompanhar mudanças na flora. j) Usar sementes certificadas. k) Controlar plantas em áreas adjacentes (terraços, pós-colheita). l) Rotacionar o método de preparo do solo. A adoção dessas práticas visa reduzir a pressão de seleção. A mistura de produtos com

diferentes mecanismos de ação proporciona controle eficiente por maior número de anos do que ambos aplicados de forma isolada, já que a probabilidade de uma planta daninha tornar-se resistente aos dois mecanismos, simultaneamente, é pequena. Para minimizar os riscos de resistência, os herbicidas que compõem a mistura devem controlar o mesmo espectro de plantas daninhas e ter persistência similar e diferente mecanismo de ação e de detoxificação. As práticas culturais visam aumentar o número de possibilidades de controle das plantas daninhas, através de diferentes métodos de controle e mecanismos herbicidas.



Quadro 4 – Risco de evolução da resistência, de acordo com as práticas de cultivo

Risco de resistência Opção de manejo Baixo Médio Alto

Mecanismo herbicida usado Mais que dois Dois mecanismos Um mecanismo Mistura de herbicidas Mais que dois mecanismos Dois mecanismos Um mecanismo

Método de controle Cultural, mecânico e químico Cultural e químico Químico

Rotação de cultura Completa Limitada Nenhuma Infestação Baixa Média Alta Controle nos últimos três anos Bom Declinando Ruim

Fonte: Adaptado de HRAC (1998d)

9 - Manejo da resistência a herbicidas As estratégias de manejo vêm sendo discutidas continuamente por cientistas da área. As

várias opções que vêm sendo sugeridas estão baseadas em somente dois processos biológicos: alteração da pressão de seleção e, ou, seleção reversa, favorecendo os alelos sensíveis (MORTIMER, 1998).

A redução na pressão de seleção, no caso de a resistência ser monogênica, pode ser conseguida com redução na dose do herbicida que selecionou as plantas resistentes, uso de misturas de herbicidas, rotação de culturas e métodos de controle e usando-se herbicidas com diferentes mecanismos de ação. Desse modo, as plantas que não são controladas com uso de herbicidas alternativos podem contribuir para a disseminação e o aumento da freqüência gênica dos alelos sensíveis, e com o passar do tempo a população de plantas resistentes será reduzida (MORTIMER, 1998). Por outro lado, se a resistência for uma característica poligênica, essas medidas podem agravar o problema. As características poligênicas dependem da associação dos genes corretos; assim, a redução na pressão de seleção aumenta a probabilidade de associação desses genes em um biótipo. A baixa pressão de seleção poderá, neste caso, selecionar biótipos altamente resistentes. O uso de altas doses pode intensificar a seleção, mas reduzirá o número de genes na população capazes de associarem-se (MORTIMER, 1998).

A seleção reversa ocorre na ausência da seleção herbicida. O comportamento de uma população de plantas pode ser altamente modificado, e os biótipos mais adaptados tendem a dominar o ambiente. Biótipos de Senecio vulgaris, resistentes às triazinas, são menos competitivos do que biótipos sensíveis. A taxa de cruzamento entre os biótipos resistentes é reduzida. Essa tática somente será eficiente na redução da população dos biótipos resistentes em casos em que as diferenças de adaptabilidade entre os biótipos resistentes e sensíveis forem grandes (MORTIMER, 1998).



Considerando que a resistência é um problema que pode afetar intensamente o mercado de herbicidas, as indústrias tomaram a iniciativa, através do GCPF (Federação Global de Proteção de Plantas), de constituir um grupo permanente de cientistas para estudar o assunto e propor soluções. Este grupo chama-se HRAC (Herbicide Resistance Action Committee) e é formado por três subgrupos que estudam triazinas, inibidores de ALS e inibidores de ACCase, por serem os três grupos de produtos com maiores problemas (KISSMANN, 1996).

As empresas fabricantes de herbicidas, responsáveis pelo HRAC, estão empenhadas em desenvolver técnicas e estratégias para identificação, manejo e monitoramento dos casos de resistência, financiando pesquisas e com iniciativas educativas que visam esclarecer aspectos sobre a resistência e o modo de ação de cada herbicida.

O conhecimento do modo de ação dos herbicidas é fundamental na adoção de técnicas de manejo, fortemente defendidas pelas empresas, que incluem mistura de herbicidas, rotação de mecanismos de ação e adoção de práticas culturais específicas, que visam prolongar a vida útil das moléculas envolvidas na resistência. 10 - Características da resistência por grupos herbicidas

10.1 - Auxinas As auxinas sintéticas 2,4-D e MCPA revolucionaram o controle de espécies daninhas de

folha larga em cereais na década de 1940 e têm sido usadas largamente desde então. Considerando o tempo e o uso extensivo destes herbicidas, poucas plantas daninhas evoluíram resistência até hoje. Os três primeiros casos de resistência identificados foram a esta classe herbicida. Em 1957, foram identificados biótipos de Commelina diffusa, nos Estados Unidos, e de Daucus carota, no Canadá, resistentes ao 2,4-D. O terceiro caso foi em 1964, quando biótipos resistentes de Convolvulus arvensis foram identificados nos Estados Unidos (WEED SCIENCE, 1998)

O uso extensivo de 2,4-D e MCPA em trigo selecionou Sinapis arvensis, no Canadá, Papaver rhoeas, na Espanha, e Matricaria perforata, na França. O herbicida quinclorac, considerado uma auxina e usado para controle de gramíneas em arroz, selecionou biótipos resistentes de Echinocloa crus-galli na Espanha. Os biótipos resistentes assumem importância, devido ao largo uso destes herbicidas para controlar grande número de espécies e ao restrito número de herbicidas com potencial para substituí-los (HEAP, 1997).



10.2 - Bipiridílios Os herbicidas bipiridílios são herbicidas não-seletivos aplicados em pós-emergência, não-

translocáveis (de contato) e com baixa persistência biológica no solo. Após duas décadas de uso, foram identificadas, no Egito, plantas de Conyza bonariensis resistentes ao paraquat (PRESTON, 1994). Depois disso, em 1980, foram identificados, no Japão, biótipos de Erigeron philadelphicus, Erigeron sumatrensis e Youngia japonica resistentes a estes herbicidas. Aplicações de paraquat e diquat selecionaram 25 e duas espécies resistentes, respectivamente. Dentre estas, 20 são dicotiledôneas e sete são monocotiledôneas (HEAP, 1997).

Os mecanismos que conferem resistência aos bipiridílios são redução na translocação e compartimentalização da molécula (PRESTON, 1994).

Devido à pequena área infestada e ao número de herbicidas alternativos, os biótipos resistentes a este grupo herbicida não são considerados de grande importância (HEAP, 1997).

10.3 - Derivados da glicina O herbicida glyphosate é o produto mais usado deste grupo. Por apresentar mais de um

mecanismo de ação, limitado metabolismo pelas plantas e baixo poder residual, é considerado um produto com baixa probabilidade de selecionar espécies resistentes. Contudo, os herbicidas bipiridílios, que apresentam baixo residual, selecionaram 26 espécies resistentes, e os herbicidas auxínicos e inibidores de ACCase, que apresentam, como o glyphosate, mais de um mecanismo de ação, selecionaram, cada um, 17 espécies resistentes. O argumento mais convincente, de que o glyphosate apresenta baixo risco para selecionar biótipos resistentes, é o longo tempo em que este vem sendo usado, em uma vasta área, com surgimento de apenas uma espécie resistente (HEAP, 1997).

Em 1996 foram identificados, na Austrália, biótipos de Lolium rigidum, resistentes ao glyphosate, em lavouras que usaram o produto para controlar plantas daninhas em pré-plantio, pelo menos, dez vezes nos últimos 15 anos. Atualmente existem comprovados no mundo seis casos de resistência ao glyphosate. Trabalhos realizados por Pratley et al. (1997) demonstraram que os biótipos resistentes de Lolium rigidum foram dez vezes mais tolerantes ao glyphosate do que os biótipos sensíveis. Os biótipos também apresentaram-se resistentes ao diclofop e sensíveis aos demais herbicidas graminicidas usados para seu controle.

Lorraine-Colwill et al. (2002) trabalhando com Lolium rigidum, não encontraram nenhuma diferença em nível da expressão gênica no alvo do herbicida e na síntese de EPSPs. Segundo esses autores, entre plantas resistentes e suscetíveis as enzimas são igualmente sensíveis ao glyphosate em ambas as populações.



Esses trabalhos também demonstraram que não existem diferenças de absorção, translocação, metabolismo e sensibilidade da EPSPS ao glyphosate, entre os biótipos resistentes e sensíveis; assim, acredita-se que estes mecanismos não são as causas principais da resistência dos biótipos a este herbicida. A única diferença entre os biótipos foi o maior nível de RNAm encontrado nos biótipos resistentes, em resposta ao tratamento com glyphosate. Desse modo, a maior quantidade de EPSPs sintetizada poderia ser a causa da resistência. Biótipos de Festuca rubra, resistentes ao glyphosate, foram selecionados artificialmente (MORTIMER, 1998).

A identificação de biótipos resistentes ao glyphosate indica que a resistência a este produto deve ser prevenida. Dessa forma, os cultivares de soja resistentes ao glyphosate, recentemente desenvolvidos, devem ser usados com rotação de culturas e de herbicidas. O uso de misturas herbicidas e emprego de mais de um método de controle, além do químico, devem ser adotados.

10.4 - Dinitroanilinas Os herbicidas do grupo dinitroanilinas, como trifluralin, oryzalin e pendimethalin, são

usados em pré-emergência para controlar plantas daninhas gramíneas em culturas oleaginosas. Apesar do tempo de uso e do seu longo período residual, somente cinco monocotiledôneas e uma dicotiledônea apresentam resistência a este grupo herbicida (HEAP, 1998). Biótipos de Lolium rigidum apresentam resistência cruzada às dinitroanilinas, devido ao metabolismo dessas moléculas (MOSS, 1990; POWLES; HOWAT, 1990). Nos Estados Unidos, biótipos de Eleusine indica, Sorghum halepense e Amaranthus palmeri evoluíram resistência à trifluralin após 15 a 20 anos de uso em cereais e leguminosas. Os herbicidas inibidores de ACCase são o primeiro grupo herbicida alternativo para controlar biótipos resistentes aos herbicidas do grupo dinitroanilina, e isso fez com que fossem selecionados biótipos de Setaria viridis com resistência múltipla a estes mecanismos (HEAP, 1997).

10.5 - Inibidores de ACCase Este grupo herbicida foi introduzido na década de 1970, para controle de gramíneas. Essas

moléculas agem sobre a enzima ACCase e controlam com eficiência gramíneas em culturas mono e dicotiledôneas. Há 17 espécies monocotiledôneas resistentes aos inibidores da ACCase, em 16 países. Lolium rigidum e Avena fatua são as espécies com maior importância. Estima-se que haja, na Austrália, mais de 3.000 locais com Lolium rigidum resistente e, no Canadá, mais de 500 locais com Avena fatua (HEAP, 1998).

Entre as plantas resistentes, considera-se que aquelas que resistem aos herbicidas inibidores de ACCase tenham a maior importância econômica, em razão da área infestada e do número restrito de mecanismos alternativos para controle dos biótipos resistentes (HEAP, 1997).



Biótipos de Lolium rigidum, resistentes aos herbicidas inibidores de ACCase, selecionados com uso de herbicidas dos grupos ariloxifenoxipro-pionato ou cicloexanodiona, apresentam maior nível de resistência aos herbicidas do primeiro grupo do que aos do segundo. O diferente nível de resistência pode ser resultado das diferentes mutações ocorridas no gene que codifica a enzima ACCase e do tipo de alelo do gene (POWLES; PRESTON, 1998). A despolarização das membranas é um segundo mecanismo de ação atribuído aos herbicidas deste grupo. A manutenção do potencial é vital para a sobrevivência da célula. Assim, plantas resistentes aos herbicidas inibidores de ACCase devem possuir mais de um mecanismo que proporcione a resistência, um relacionado com a ACCase e outro com a membrana plasmática. Em biótipos de Lolium rigidum, a repolarização das membranas ocorre independentemente da presença da ACCase mutada e existem muitas diferenças entre as membranas dos biótipos resistente e sensível (HEAP, 1997).

10.6 - Inibidores de ALS A introdução no mercado dos herbicidas inibidores de ALS ocorreu em 1982, com o

lançamento da molécula chlorsulfuron para uso em cereais (SAARI et al., 1994). Estes herbicidas são largamente usados devido a sua baixa toxicidade para animais, alta seletividade para as culturas e alta eficiência com emprego de doses baixas (HESS, 1994; AHRENS, 1994). Os herbicidas classificados como inibidores de ALS tornaram-se uma ferramenta de grande importância para agricultura, em razão da sua eficiência e do reduzido impacto ambiental (SAARI et al., 1994).

Essas características contribuíram para o surgimento rápido da resistência. Aproxi¬madamente cinco anos após o início do uso dos herbicidas inibidores de ALS, surgiu a primeira espécie resistente (SAARI et al., 1994). Atualmente, há 50 espécies de plantas daninhas resistentes a estes produtos, em 14 países. Dentre estas, 41 são dicotiledôneas e nove são monocotiledôneas. Nos últimos dez anos, este grupo herbicida vem apresentando o maior número de registros de plantas resistentes. Entre as espécies descritas estão Kochia scoparia, Amaranthus strumarium e Sorghum bicolor (HEAP, 1997).

Os herbicidas inibidores da ALS apresentam alta freqüência de casos de resistência de plantas daninhas, o que se deve a vários fatores, como: 1) a amplitude de recomendações possíveis, que vai desde a cultura da soja até área de produção de arroz irrigado e florestas implantadas, bem como a seu grande espectro de controle de plantas daninhas, desde gramíneas até dicotiledôneas e plantas daninhas perenes como a tiririca e a grama-seda; 2) alta eficácia da maioria dos herbicidas inibidores da ALS - esses herbicidas podem atingir níveis de controle próximos a 100%; 3) muitos herbicidas inibidores da ALS apresentam residual prolongado no solo e conseqüentemente aumentam a pressão de seleção para biótipos resistentes; 4) a resistência aos herbicidas inibidores da ALS é determinada geneticamente por lócus simples e semidominante e alta freqüência inicial - em todos os casos de resistência estudados até o momento, a resistência aos inibidores da ALS tem sido atribuída a mudanças na seqüência de aminoácidos; 5) trabalhos têm mostrado que os biótipos resistentes apresentam a mesma adaptabilidade ecológica que os biótipos sucetíveis dos inibidores



da ALS; e 6) a maioria dos casos de resistência aos inibidores da ALS estudados apresenta resistência cruzada aos diversos grupos químicos de herbicidas que tem este mecanismo de ação (VARGAS et al., 2004).

A resistência a imidazolinonas e sulfoniluréias é conferida por um gene dominante nuclear (MAZUR; FALCO, 1989; SAARI et al., 1994). A causa da resistência aos herbicidas inibidores de ALS está em mutações que ocorrem no DNA e no metabolismo da molécula herbicida.

O gene que codifica a enzima ALS nas espécies resistentes pode apresentar diferentes mutações, entre elas a substituição, no centro ativo A da ALS, da prolina 173 por uma alanina, glutamina, histidina, serina ou treonina, que conferem alterações funcionais na enzima ALS (POWLES; PRESTON, 1998). Além da prolina, outros aminoácidos da ALS podem ser substituídos e produzir plantas resistentes com características distintas. Essas mutações não alteram a função biológica da ALS; assim, até o momento, não foram encontrados biótipos resistentes que apresentem alteração na taxa de crescimento ou na capacidade competitiva.

O metabolismo das moléculas herbicidas é outro mecanismo usado por plantas daninhas para resistir a estes herbicidas. A rápida inativação metabólica é a base para a resistência do biótipo SR4/84 de Lolium rigidum ao chlorsulfuron (COTTERMAN; SAARI, 1992). Christopher et al. (1992) identificaram biótipos de Lolium rigidum resistentes ao herbicida chlorsulfuron, porém a atividade da ALS, em um dos biótipos resistentes, respondeu igualmente a um biótipo sensível ao herbicida; dessa forma, a resistência deste biótipo se deve à rápida metabolização do herbicida. Já um segundo biótipo apresentou resistência devido à insensibilidade da enzima ALS ao inibidor; contudo, não está descartada a hipótese de que o metabolismo da molécula também esteja envolvido.

10.7 - Triazinas A maioria das plantas daninhas resistentes às triazinas foram localizadas em lavouras de

milho na Europa e América do Norte. Entre as plantas resistentes relatadas existem nove espécies de Amaranthus, cinco de Polygonum e quatro de Chenopodium. As espécies mais freqüentes são Chenopodium album, em 16 países, Amaranthus retroflexus e Senecio vulgaris, em dez países, e Solanum nigrum, em nove países. Estima-se que a área infestada no mundo com plantas daninhas resistentes aos herbicidas triazinas seja superior a três milhões de hectares. As plantas daninhas resistentes têm sido controladas com eficiência, usando-se herbicidas alternativos (HEAP, 1997).

Alterações na proteína D1 são as principais causas da ocorrência de plantas resistentes aos herbicidas que agem no fotossistema II, como as triazinas e uréias substituídas. A mutação na D1 provoca alto nível de resistência aos herbicidas do grupo triazinas, mas não a todos os herbicidas do grupo das uréias. Os diferentes níveis de resistência são atribuídos às diferenças na estrutura do centro de reação da D1 entre às espécies, já que, até o momento, foi identificada somente uma mutação na proteína D1: a substituição da serina 264 por uma glicina. Esta mutação afeta o fluxo de elétrons no FSII; assim, biótipos resistentes apresentam menor crescimento do que biótipos normais



(POWLES; PRESTON, 1998). A mutação responsável pela resistência às triazinas ocorreu no genoma do cloroplasto; dessa forma, a resistência não é transmitida hereditariamente via pólen, mas sim via herança materna.

Os biótipos de plantas daninhas resistentes às triazinas são controlados com eficiência, em muitos países, com uso de herbicidas alternativos (HEAP, 1998).

10.8 - Uréias/amidas A primeira espécie a apresentar resistência às uréias foi Alopecurus myosuroides no Reino

Unido, em 1982, e na Alemanha, em 1983. Atualmente, mais de 40 espécies apresentam resistência a este grupo e duas ao propanil, que pertence ao grupo das amidas. Biótipos de Alopecurus myosuroides, resistentes a chlorotoluron, apresentam sérios problemas de controle, por possuírem capacidade de metabolizar herbicidas com diferentes mecanismos de ação. O herbicida propanil é usado para controlar Echinocloa colona e E. crusgalli em lavouras de arroz. A ocorrência destes biótipos resistentes inviabiliza o uso deste herbicida em lavouras da Colômbia, da Costa Rica e dos Estados Unidos (HEAP, 1997). 11 - Seleção de biótipos resistentes por diferentes mecanismos de ação herbicida

Os herbicidas selecionam biótipos resistentes com diferentes mecanismos de resistência (Quadro 5) e em diferentes períodos de tempo (Quadro 3). As diferenças se devem à variabilidade genética das espécies envolvidas, ao tamanho da área e ao tempo em que este produto é usado na área, além da facilidade que as espécies possuem de evoluir resistência para o herbicida e do número de mecanismos envolvidos. Os herbicidas triazinas e auxina sintéticas vêm sendo usados em milhões de hectares há mais de 30 anos, com e sem rotação. Até o momento existem 64 espécies resistentes às triazinas e 17 resistentes aos auxínicos. Isso demonstra que as triazinas apresentam maior risco de seleção de biótipos resistentes que as auxinas sintéticas (HEAP, 1997). As diferenças relacionadas ao mecanismo de ação destes herbicidas podem ser a resposta para essa questão.

Quadro 5 - Mecanismos de resistência de plantas daninhas a herbicidas pertencentes a diferentes grupos químicos

Herbicida Mecanismo Triazinas Local de ação alterado/metabolismo Dinitroanilina Local de ação alterado Inibidores da ALS Local de ação alterado Inibidores da ACCase Local de ação alterado Propanil Metabolismo 2,4- D Desconhecido



Os herbicidas dos grupos cloroacetamidas e inibidores da EPSPs (glyphosate), apesar de serem considerados de baixo risco, selecionaram biótipos resistentes devido ao seu emprego em vastas áreas (HEAP, 1997). O glyphosate esta sendo usado intensivamente na agricultura há mais de 25 anos, até o presente momento, um número limitado de populações de plantas daninhas sofreu pressão de seleção suficiente para o aparecimento de biótipos resistentes (CHRISTOFOLETI; LÓPEZ-OVEJERO, 2003). O primeiro caso de resistência de plantas daninhas ao herbicida glyphosate foi registrado em 1996. Até hoje foram constatados casos de resistência em 6 espécies de plantas daninhas, são elas: Lolium rigudum, Eleusine indica, Conyza canadensis, Lolium multiflorum, Conyza banariensis e Plantago lanceolata (WEED SCIENCE, 2006).

Nos últimos dez anos foram identificadas mais espécies resistentes para os inibidores de ALS do que para qualquer outro mecanismo de ação. A alta freqüência inicial de indivíduos resistentes na população, a vasta área tratada, a alta especificidade e eficiência e o longo período residual contribuem para a evolução rápida da resistência aos herbicidas que agem inibindo as enzimas ALS e ACCase. Em razão de suas características, estes herbicidas apresentam alto potencial para selecionar plantas resistentes.

Somente com o uso de todos os métodos de controle disponíveis conjuntamente, poderão ser evitados o surgimento de novos casos de resistência e o surgimento de plantas com resistência múltipla, que é um problema muito maior do que a resistência cruzada. 12 - A resistência de plantas daninhas no Brasil

Atualmente são reconhecidos 15 casos de plantas daninhas resistentes no Brasil. (Quadro 6). O primeiro caso de resistência, relatado oficialmente, foi o da planta daninha Bidens pilosa L. aos herbicidas inibidores de ALS. A enzima ALS, dos biótipos resistentes, mostrou-se menos sensível a estes herbicidas e, desse modo, constitui-se na mais provável causa da resistência (PONCHIO, 1997). Estes biótipos foram encontrados em lavouras dos estados do Rio Grande do Sul e Mato Grosso do Sul e apresentam resistência cruzada aos herbicidas inibidores de ALS, mas são sensíveis aos herbicidas alternativos sulfentrazone, bentazon, lactofen, fomesafen e acifluorfen (PONCHIO, 1997; VARGAS et al., 1999).



Quadro 6 - Espécies de plantas daninhas resistentes a herbicidas ocorrentes no Brasil e seu provável mecanismo

Biótipos resistentes Nome comum Mecanismo de ação ao qual adquiriu resistência

Bidens pilosa Picão-preto Inibidores da ALS Bidens subalternans Picão-preto Inibidores da ALS Brachiaria plantaginea Capim-marmelada Inibidores da ACCase Cyperus difformis Junquinho Inibidores da ALS Echinochloa colonum Capim-arroz Auxina sintética Digitaria ciliaris Capim-colchão Inibidores da ACCase Echinochloa crusgalli var. crusgalli Capim- arroz Auxina sintética Echinochloa crus-pavonis Capim- arroz Auxina sintética Eleusineiíndica Capim-pé-de-galinha Inibidores da ALS Euphorbia heterophylla Leiteiro Inibidores da ALS Euphorbia heterophylla Leiteiro Inibidores da ALS e PPO Sagitaria montevidensis Flecha Inibidores da ALS Fimbristylis miliacea Cuminho Inibidores da ALS Lolium multifolium Azevém Inibidores da EPSPs Parthenium hysterophorus Losna-branca Inibidores da ALS Raphanus sativus Nabiça Inibidores da ALS

Fonte: Wees Science (2006)

Biótipos de Euphorbia heterophylla, resistentes aos herbicidas inibidores de ALS, e

Brachiaria plantaginea, resistentes aos herbicidas inibidores de ACCase, foram identificados em lavouras de soja nos estados do Rio Grande do Sul e Paraná, onde estes produtos são empregados há mais de cinco anos. O uso repetido destes herbicidas pode ser a principal causa da seleção dos biótipos resistentes.

Estudos relacionados a inibidores da ALS em condições de laboratório e de campo, referentes à resistência em Euphorbia heterophylla L., estão sendo realizados na Universidade Federal de Viçosa. Os resultados deste trabalho indicam que a resistência é conferida por um gene dominante nuclear e que os biótipos apresentam resistência cruzada aos herbicidas inibidores de ALS, porém são sensíveis a herbicidas com outros mecanismos de ação. Os biótipos resistentes sobreviveram ao tratamento com dose 16 vezes maior que a dose de campo (de rótulo). Não houve diferenças entre os biótipos resistentes e sensíveis relacionadas à taxa de germinação e à profundidade de germinação e emergência. Estudos relacionados à capacidade competitiva e ao comportamento das sementes no solo não indicam, até o momento, diferenças entre os biótipos resistentes e sensíveis.



13 - Resistência do azevém (lolium multiflorum) ao glyphosate

Lolium multiflorum é uma espécie anual ou bianual, morfologicamente muito variável, ereta, herbácea, densamente perfilhada, glaba, de 30 a 90 cm de altura. Originária do sul da Europa, propaga-se apenas por sementes (LORENZI, 2000).

O primeiro caso de Lolium multiflorum resistente ao glyphosate foi relatado por Perez e Kogan (2002). Este biótipo resistente foi identificado em pomares no Chile, que vinham recebendo, em média, três aplicações de glyphosate por ciclo durante os últimos 8 a 10 anos.

No Brasil, foram identificados biótipos de azevém (Lolium multiflorum) resistentes ao glyphosate em lavouras de culturas anuais e em pomares (ROMAN et al., 2004). Em todos esses casos a aplicação repetida e continuada de glyphosate para controle da vegetação é considerada a principal causa da seleção dos biótipos resistentes.

Vargas et al. (2004), trabalhando com biótipos sucetíveis e resistentes de azevém (Lolium multiflorum), observaram que aproximadamente 80% das plantas avaliadas resistiram a dose de até 1.440 g ha-1 de glyphosate e, aproximadamente, 20% a doses de até 11.520 g ha-1. Nesse mesmo trabalho, a dose de 360 g ha-1 foi suficiente para controlar o biótipo sensível.

Com relação ao Lolium rigidum, o mecanismo que confere resistência ao glyphosate ainda não foi determinado com clareza. Lorraine-Colwill et al. (2002) não encontraram nenhuma diferença em nível da expressão gênica no alvo do herbicida e na síntese de EPSPs. Nas plantas resistentes e suscetíveis, as enzimas foram igualmente sensíveis ao glyphosate em ambas às populações. As plantas resistentes e suscetíveis foram igualmente capazes de absorver o herbicida aplicado. A diferença marcante entre populações resistentes e suscetíveis foi encontrada no translocação do glyphosate. Depois do tratamento com glyphosate os autores observaram acumulação do produto nas raízes de plantas suscetíveis e nas pontas das folhas de plantas resistentes (Quadro 7).



Quadro 7 - Translocação foliar do 14glyphosate aplicado em plantas resistentes e suscetíveis, em biótipos de L. rigidum após o pré-tratamento com glyphosate isopropilamina (450 g ha-1)

14 C (% total absorvido) Horas Biótipos Acima do LA LA Abaixo do LA Raízes S 30 ± 2 13 ± 1 55 ± 2 02 ± 0 2 R 28 ± 4 11 ± 1 58 ± 5 02 ± 0 S 40 ± 3 11 ± 1 44 ± 3 05 ± 1 4 R 42 ± 4 10 ± 1 44 ± 4 04 ± 0 S 36 ± 5 11 ± 2 45 ± 3 08 ± 1 8 R 48 ± 5 10 ± 2 37 ± 3 05 ± 1 S 19 ± 3 08 ± 1 53 ± 3 20 ± 2 24 R 42 ± 5 10 ± 1 43 ± 4 05 ± 1 S 15 ± 2 10 ± 2 55 ± 3 20 ± 4 48 R 50 ± 1 11 ± 1 33 ± 3 06 ± 1

Lorraine-Colwill et al. (2002). Os valores mostrados são a médias de 10-15 plantas dos biótipos resistente e suscetível, com erros-padrão. LA: local da aplicação.

Baerson et al. (2002) observaram inicialmente que numa população de Lolium rigudum

existiam plantas com diferentes níveis de resistência ao glyphosate e assim classificaram estes biótipos como suscetível, intermediário , resistente e altamente resistente. Os autores isolaram a enzima EPSPS e realizaram testes in vitro de sua atividade na presença de glyphosate em todas as populações. Os resultados do trabalho indicados no Quadro 8 mostram que a atividade da EPSPS das plantas resistentes é similar à atividade das plantas suscetíveis, dessa forma, a hipótese de alteração da EPSPS no sítio de ação é descartada.

Quadro 8 – Inibição da EPSPS em teste in vitro

% de inibição por glyphosate População 0 hora após a aplicação 48 horas após a aplicação Suscetível 42,9 ± 4,0 38,3 ± 7,4 Intermediário 44,3 ± 3,0 42,4 ± 8,8 Resistente 42,2 ± 2,5 43,6 ± 2,9 Altamente resistente 36,6 ± 6,5 44,5 ± 2,8

Fonte: BAERSON et al. (2002)

Esses autores observaram superprodução da EPSPS induzida pela aplicação do glyphosate e

também expressivo aumento no nível de EPSPS nas plantas resistentes e altamente resistentes. Segundo Kogan e Pérez (2003), é muito pouco provável que os maiores níveis de expressão da EPSPs dos indivíduos resistentes expliquem completamente a maior tolerância ao produto, sugerindo que o mecanismo de resistência não esta completamente baseado no sítio de ação.



Figura 2 - Evolução da intoxicação provocada por glyphosate sobre biótipos sensível (A), resistente (B) e de resistência intermediária (C) de Lolium multiflorum Fonte: Ferreira et al. (2006a)

Em recente trabalho realizado por Ferreira et al. (2006a) com três biótipos de Lolium

multiflorum (biótipos sensível, intermediário e resistente ao herbicida glyphosate), observou-se que doses de até 3.200 g ha-1 de glyphosate não controlaram os biótipos resistentes e de resistência intermediária. Tanto o biótipo resistente quanto o intermediário apresentaram elevados níveis de intoxicação (80%) aos 14 dias após a aplicação dos tratamentos (Fig. 3 B e C. Todavia, em ambos os biótipos (resistente e com resistência intermediária) de L. multiflorum observou-se redução na produção de massa seca da parte aérea. Essa queda de produção foi mais severa no biótipo intermediário do que no resistente (Fig. 4). A dose de 200 g ha-1 foi suficiente para controlar 100% das plantas sensíveis (Fig. 3A).



Figura 3 - Porcentagem de produção de massa seca dos biótipos resistente e intermediário tratados com glyphosate em relação à testemunha Fonte: Ferreira et al. (2006a)

Figura 4 - Biótipos resistente (R) e sensível (S) de L multiflorum cinco dias após tratamento com 800 g ha-1 de glyphosate (FERREIRA et al., 2006a)

O possível caso da resistência de L. multiflorum pode estar ligado a translocação diferencial

deste herbicida pelos diferentes biótipos. Ferreira et al. (2006) verificaram que tanto o suscetível quanto o resistente absorveram o glyphosate na mesma intensidade (Fig. 2A). Todavia observaram diferença marcante na translocação do 14glyphosate entre os biótipos resistente (R) e sensível (S). O biótipo R apresentou maior acúmulo de 14glyphosate na folha aplicada às 64 horas enquanto no suscetível observaram maior acúmulo desse herbicida nas raízes (Fig. 5). Esses resultados se assemelham aos encontrados por Lorraine-Colwill et al. (2002) em Lolium rigudum, que constataram maior acúmulo do produto marcado nas raízes do biótipo resistente.



Figura 5 – Concentrações de glyphosate avaliadas em diferentes tempos após aplicação. (A) – na água de lavagem, (B) - na folha onde foi aplicado, (C) – na parte aérea e (D) - nas raízes de biótipos de L. multiflorum resistente (R) e sensível (S) Fonte: Ferreira et al. (2006b)

14 - Culturas transgênicas e plantas daninhas resistentes a herbicidas 14.1 - Culturas transgênicas Cultivares de soja e de outras culturas foram lançados recentemente no mercado. Depois

disso, milhares de hectares cultivados com culturas transgênicas já foram incorporados no processo produtivo. O Brasil é hoje o terceiro produtor de transgênicos, com uma área plantada de 9,4 milhões de hectares de sementes, perdendo apenas para Argentina e Estados Unidos (Quadro 9). No mundo, a área de produção de transgênicos passou de 81 milhões de hectares em 2004 para 90 milhões, correspondendo a um aumento de 11% em 2005 no total de 21 países onde o plantio de transgênicos é permitido (JAMES, 2005).



Quadro 9 - Superfície global de cultivos transgênicos em 2005 (em milhões de hectares) Superfície

Ordem País (milhões de ha-1)

Culturas transgênicas

1 EUA 49,8 Soja, milho, algodão, canola e mamão 2 Argentina 17,1 Soja, milho e algodão 3 Brasil 9,4 Soja 4 Canadá 5,8 Soja, milho e canola 5 China 3,3 Algodão 6 Paraguai 1,8 Soja 7 Índia 1,3 Algodão 8 África do Sul 0,5 Soja, milho e algodão 9 Uruguai 0,3 Soja e milho 10 Austrália 0,3 Algodão 11 México 0,1 Soja e algodão 12 Romênia 0,1 Soja 13 Filipinas 0,1 Milho 14 Espanha 0,1 Milho 15 Colômbia < 0,1 Algodão 16 Irã < 0,1 Arroz 17 Honduras < 0,1 Milho 18 Portugal < 0,1 Milho 19 Alemanha < 0,1 Milho 20 França < 0,1 Milho 21 Rep. Checa < 0,1 Milho

Fonte: James (2005)

Em 2005, dos 21 países produtores de transgênicos, 11 são países em desenvolvimento e 10

industrializados (Fig. 2). A soja tolerante a herbicida é atualmente a cultura geneticamente modificada dominante,

comercialmente disponível em nove países em 2005 (Quadro 9) que, em ordem decrescente de área cultivada, são: EUA, Argentina, Brasil, Paraguai, Canadá, Uruguai, Romênia, África do Sul e México. Ela ocupa 48,4 milhões de hectares, representando 60% da área mundial destinada às plantas geneticamente modificadas em 90 milhões de hectares. Importante destacar que o milho Bt, ocupou um total de 15,0 milhões de hectares, com crescimento de 22% no ano de 2003, quando foram cultivados 12,3 milhões de hectares. A terceira cultura geneticamente modificada mais cultivada foi o algodão Bt, sexta colocação em 2003, e que ocupou 4,5 milhões de hectares, equivalente a 6% da área mundial com lavouras geneticamente modificadas. O algodão Bt foi plantado em oito países, que, em ordem decrescente de área cultivada, foram: China, Índia, Austrália, EUA, México, Argentina, África do Sul e Colômbia. Outras cinco culturas listadas no Quadro 10 ocuparam entre 2% e 5% da área mundial cultivada com plantas derivadas da biotecnologia e incluem, em ordem decrescente de área: milho tolerante a herbicida, cultivado em 4,3 milhões de hectares (5%) em quatro países: EUA, Canadá, África do Sul e Argentina; canola tolerante a herbicida, cultivado em 4,3 milhões de hectares (5%) em dois países: Canadá e EUA; milho Bt tolerante a herbicida, cultivado em 3,8 milhões de hectares (4%) em dois países: EUA e



Canadá; algodão Bt e tolerante a herbicida cultivado em 3 milhões de hectares (4%) em três países: EUA, Austrália e México; e algodão tolerante a herbicida cultivado em 1,5 milhão de hectares (2%) em 3 países: EUA, Austrália e África do Sul (JAMES, 2005).

Figura 2 – Evolução da área de cultivo de transgênicos no mundo, em milhões de hectares, de 1996 a 2005

O Quadro 10 mostra, em ordem crescente por área, os países produtores de culturas

trangênicas em 2005.

Quadro 10 – Princiapais lavouras geneticamente modificada em 2005 Culturas % em relação ao total de áreas cultivadas

Soja tolerante a herbicida 60 Milho Bt 14 Algodão Bt 06 Milho tolerante a herbicida 05 Canola tolerante a herbicida 05 Milho Bt/tolerante a herbicida 04 Algodão Bt/tolerante a herbicida 04 Algodão tolerante a herbicida 02

Fonte: James (2005)



A descoberta das leis da hereditariedade, bem como da natureza química do material genético, e a decifração do código genético foram condições primordiais para o surgimento da biotecnologia moderna, que, por meio de desenvolvimento de métodos refinados com o uso de técnicas de biologia molecular, permitiram a manipulação do material genético, hoje conhecida como tecnologia do DNA recombinante ou engenharia genética (VALOIS, 2001).

A biotecnologia agrícola utiliza a transgenia como uma ferramenta de pesquisa agrícola caracterizada pela transferência de genes de interesse agronômico (e, conseqüentemente, de características desejadas) entre um organismo doador (que pode ser uma planta, uma bactéria, um fungo, etc.) e plantas, com segurança (MONSANTO, 2005).

No melhoramento tradicional, cruzam-se as espécies sexualmente compatíveis e ocorre a combinação simultânea de vários genes. Já a transgenia é uma evolução desse processo, com o objetivo de acelerá-lo e de ampliar a variedade de genes que podem ser introduzidos nas plantas. Além disso, a transgenia, como ferramenta da biotecnologia agrícola, oferece maior precisão do que os cruzamentos, uma vez que permite a inserção de genes cujas características são conhecidas com antecedência, sem que sejam introduzidos outros genes, como ocorre no melhoramento genético clássico (no cruzamento ocorre a "mistura" de metade da carga genética de cada variedade parental).

Quadro 11 –Área total de lavouras geneticamente modificadas no mundo entre os anos de 1996 e 2005

Ano Hectares (em milhões) 1996 1,7 1997 11,0 1998 27,8 1999 39,9 2000 42,2 2001 52,6 2002 59,7 2003 67,7 2004 81,1 2005 90,0

Fonte: James (2005)

A transgenia permite um melhoramento "pontual" através da inserção de um ou poucos

genes e da conseqüente expressão de uma ou poucas características desejáveis (MONSANTO, 2005). Assim, surgiram as plantas que carregam em seu genoma a adição de DNA oriundo de uma fonte diferente de germoplasma paternal, denominadas de transgênicas.

O Quadro 11 mostra a evolução do cultivo de plantas geneticamente modificada e tolerante a herbicidas durante o o período de 1996 a 2005. Nessse período, a área cultivada com lavouras transgênicas cresceu mais de 47 vezes (JAMES, 2005).



15 - Plantas daninhas resistentes em culturas transgênicas Os métodos de controle das plantas daninhas não sofrerão alteração; somente haverá, em

alguns casos, a substituição das moléculas herbicidas que vinham sendo usadas por outra. Esse fato poderá levar a uma situação extrema, em que a maioria da área cultivada empregará a mesma molécula herbicida, o que significa alta pressão de seleção, que é um requisito para a seleção de plantas resistentes. O risco do surgimento de casos de plantas daninhas resistentes é maior para aqueles herbicidas que já apresentam biótipos resistentes, como é o caso dos herbicidas para os quais estão sendo desenvolvidas culturas resistentes.

Em 2005 a soja transgênica foi oficialmente liberada para plantio no país. Dessa forma, espera-se a ocorrência de profundas mudanças nos sistemas de controle, tendo em vista que vários produtos ou combinações de produtos utilizados atualmente serão substituídos por um único ingrediente ativo, o glyphosate (GAZZIERO, 2005).

No Brasil, as plantas daninhas apresentam composição e dinâmica de um país tropical, em que fatores como a intensidade e a rapidez da mudança na composição de uma comunidade são acentuados e inevitavelmente influenciados pelas práticas agrícolas e pela ação humana. A dinâmica e o estabelecimento das plantas daninhas nos levam a antever uma provável mudança na composição das plantas infestantes, se o manejo das plantas daninhas não for adequadamente utilizado na soja transgênica. No início serão observados apenas os benefícios da nova tecnologia, porém com o decorrer dos anos existirá uma grande possibilidade de surgir problemas como a seleção das espécies consideradas tolerantes ou mesmo espécies resistentes (GAZZIERO, 2005).

Os produtos e as combinações de produtos utilizados na soja convencional serão substituídos pelo glyphosate; dessa forma, será utilizado um único ingrediente ativo. Espécies altamente sensíveis a esse produto serão eliminadas, e outras consideradas tolerantes apresentam a possibilidade de disseminação e conseqüente aumento de infestação nas áreas cultivadas com soja transgênica.

Espécies como Commelina benghalensis, Borreria latifolia e Tridax procumbens são plantas consideradas tolerantes ao glyphosate; essas plantas apresentam grande potencial de se tornarem um sério problema de controle. C. benghalensis, por exemplo, é uma espécie que se adapta com facilidade a diferentes ambientes e apresenta intensa resposta à calagem e adubação do solo, sendo hospedeira de pragas e moléstias. É uma planta perene que se reproduz por sementes aéreas, subterrâneas e multiplica-se também a partir do enraizamento de porções do caule (ROCHA 1999; ROCHA et al., 2000).

Muitos produrores de soja transgênica no Rio Grande do Sul preferem controlar as plantas daninhas com aplicação de pós-emergência feita na cultura, deixando de fazer o controle das plantas



que germinam antes da semeadura da soja. Na maioria dos casos, em condições semelhantes, ao se realizar a aplicação, o processo de competição entre a cultura e as plantas daninhas já se iniciou, trazendo prejuízos a cultura (THEISEN citado po GAZZIERO, 2003).

Vargas (2004), observou em pomares de maça tratados com glyphosate a seleção de Richardia brasiliensis, Euphorbia heterophylla, Commelina benghalensis, além da resistência de azevém (Lolium sp.), sobre os quais tem sido aplicada doses de 16 L ha-1 do produto comercial sem sucesso. Nas áreas com mais de 15 anos de uso têm sido feitas três aplicações/ano em doses que variam de 2 a 8 L ha-1.

Biótipos de azevém (Lolium multiflorum) resistente ao glyphosate se tornaram um grave problema nas lavouras de soja transgênica no Rio Grande do Sul, levando a um considerável aumento nos custos de produção.

Desse modo, agricultores que empregarem extensivamente, e em anos seguidos, o mesmo herbicida ou herbicidas, com mesmo mecanismo de ação, estarão sujeitos à seleção de plantas daninhas resistentes. Para que isso seja evitado, devem ser adotadas as práticas de manejo adequadas, como: uso de misturas de herbicidas com diferentes mecanismos de ação e rotação destes mecanismos.

16 - Comentários finais A resistência de plantas daninhas a herbicidas é um fato consumado no Brasil. Sabe-se que

sua evolução em uma área é dependente da pressão de seleção, da variabilidade genética da espécie daninha, do número de genes envolvidos, do padrão de herança, do fluxo gênico e da dispersão de propágulos. O conhecimento desses pontos é importante para embasar previsões de proporções futuras entre plantas resistentes, tolerantes e sensíveis em áreas afetadas e para eleger métodos de manejo e controle das plantas tolerantes e resistentes que permitam impedir a multiplicação e a disseminação desse(s) gene(s) para outras populações. Contudo, poucos cientistas estão se dedicando a essa área no Brasil, e as informações de que se dispõe são relacionadas a casos de outros países, em outras espécies, que poucas vezes podem ser generalizados para as nossas condições. Estudos aprofundados sobre essa questão devem ser realizados com urgência no país, para que se possa entender e estabelecer estratégias específicas para os nossos casos.



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Módulo 3.6 - Manejo de plantas daninhas em pastagens 235


Módulo 3 - Manejo de plantas daninhas 3.6 - Manejo de plantas daninhas em pastagens Tutores: Profº. Antonio Alberto da Silva Profº. Lino Roberto Ferreira Profº. Ricardo Camara Werlang



Brasília - DF

2006



Sumário Introdução, 237 1 - Competição entre plantas daninhas e forrageiras, 238

1.1 - Fatores do ambiente passíveis de competição, 239 1.1.1 - Competição por água, 243 1.1.2 - Competição por luz, 244 1.1.3 - Competição por nutrientes, 246

1.2 - Integração da agricultura e pecuária, 246 1.3 - Plantas tóxicas, 247

2 - Controle de plantas daninhas, 252 2.1 - Controle preventivo, 252 2.2 - Controle cultural, 253 2.3 - Controle mecânico ou físico, 257 2.4 - Controle químico, 258

2.4.1 - Uso de herbicidas na reforma e formação de pastagens, 259 2.4.2 - Uso de herbicidas na recuperação de pastagens, 260 2.4.3 - Uso de herbicidas na manutenção de pastagens, 261

Referências bibliográficas, 267



Introdução Atualmente, a humanidade coloca em segundo plano os tratados e previsões que

fundamentaram a “revolução verde” e busca, diante das transformações que vêm se processando, formas de produção que, além de produtivas, possibilitem convivência harmoniosa com a natureza. Com relação aos sistemas de produção agrícolas, em geral, e na pecuária, em particular, isto é sinônimo de estabelecimento de sistemas sustentáveis, ou seja, sistemas economicamente viáveis, socialmente justos, ambientalmente corretos, capazes de ser conservadores de recursos, como solo, água e recursos genéticos animais e/ou vegetais, e produtivos, competitivos e eficientes.

As mudanças que vêm ocorrendo nos sistemas de produção são reflexos de transformações econômicas, sociais e políticas. A tomada de decisão na pecuária, nesse contexto, deve considerar os vários pontos determinantes dos segmentos envolvidos no setor, como política, economia, social, consumidor, indústria, produtor, eficiência, qualidade, competitividade e sustentabilidade (EUCLIDES FILHO, 1996)

A pecuária brasileira está sendo influenciada pelo processo de globalização em andamento no mundo. É importante ressaltar que, apesar de esse processo estar sendo propalado como a globalização da economia, essa tendência é muito mais complexa e envolve modificações muito mais profundas, que são responsáveis pela reestruturação desde níveis e formas de informação, passando por mudança do estágio de conhecimento e culminando com o estabelecimento de um novo padrão de comportamento da sociedade como um todo. Conseqüentemente, espera-se, em última instância, a formação do que pode ser denominado um novo status de cultura global (EUCLIDES FILHO, 1997).

Dessa forma, a atividade pecuária tende a se tornar cada vez mais uma atividade empresarial, afastando-se cada vez mais do modelo extrativista, representado pela pecuária extensiva, e aproximando-se, em maior ou menor grau, dependendo de cada caso, da intensificação total.

Os últimos dez anos têm sido decisivos para a economia brasileira, em especial para a pecuária. Nesse período, parte expressiva do setor se distanciou da prática extrativista que por muitos anos caracterizou a atividade e tem sido um exemplo de capacidade de ajustes e adaptação à realidade do mercado atual, que penaliza os setores não-competitivos e ineficientes (EUCLIDES FILHO, 1997).

Uma das características que faz com que a atividade pecuária no Brasil seja altamente competitiva é o fato de o País possuir grandes áreas de pastagens e condições adequadas para o desenvolvimento destas. As pastagens, nesse contexto, assumem dois aspectos fundamentais. O primeiro é que elas viabilizam a competitividade brasileira, e o segundo é o fato de possibilitarem o atendimento da grande demanda mundial por alimento produzido de forma natural, com respeito ao ambiente e aos animais.



Diante da importante função assumida pela pastagem no contexto de pecuária empresarial e competitiva, é lógico que o sucesso desse setor está estreitamente relacionado com a manutenção das pastagens em condições adequadas. No entanto, a prática demonstra outra realidade.

Pastagem degradada se constitui, atualmente, em um dos maiores problemas dos sistemas de produção de bovinos no Brasil Central. Estima-se que 80% dos quase 60 milhões de hectares da área de pastagens na região de Cerrados apresentam algum estágio de degradação (MACEDO et al., 2000). Além dos impactos negativos na produção e desvalorização do patrimônio, agravam-se os efeitos ambientais pela erosão dos solos e assoreamento dos mananciais de água.

Degradação de pastagens é um processo evolutivo de perda de vigor e produtividade da forrageira, sem possibilidade de recuperação natural, que afeta a produção e o desempenho animal e culmina com a degradação do solo e dos recursos naturais em função de manejos inadequados. Causada por diversos fatores, entre eles má escolha da espécie forrageira, má formação inicial, falta de adubação de manutenção e manejo da pastagem inadequado, a degradação precisa ser revertida para garantir a produtividade e a viabilidade econômica da pecuária (MACEDO et al., 2000).

1 - Competição entre plantas daninhas e forrageiras Pastagens produtivas significam pastagens bem formadas, bem manejadas e livres de plantas

daninhas. Nas Figuras 1 e 2 são apresentadas algumas das principais espécies de plantas daninhas das pastagens. A presença delas em pastagens reduz a produtividade, devido à elevada capacidade competitiva das plantas daninhas. Essa competição se dá principalmente por luz, mas também por espaço, água e nutrientes.

Em razão do porte arbustivo, e até mesmo arbóreo, de muitas espécies de plantas daninhas infestantes de pastagens em condições brasileiras, pode-se considerar a luz como o principal fator (recurso) de competição destas com as forrageiras. Isso ocorre porque a maioria das gramíneas forrageiras cultivadas no Brasil tem a sua eficiência fotossintética altamente dependente da intensidade da luz, pois são espécies que apresentam o metabolismo C4. Essas forrageiras, se sombreadas, até mesmo parcialmente, têm a sua taxa de fotossíntese líquida altamente reduzida e, nestas condições, é facilmente dominada pelas plantas daninhas.

Assim, a presença de plantas daninhas em pastagens reduz a sua capacidade de suporte (unidade animal por ha), por diminuir o potencial de formação de pasto pelas forrageiras, ocasionado pela competição com as plantas daninhas, e aumenta o tempo de formação das áreas reformadas, uma vez que estas plantas competem por luz, espaço, nutrientes e água, reduzindo a disponibilidade desses fatores para as forrageiras, além de ser um ambiente propício para o desenvolvimento de parasitas, as quais dificultam o processo de produção pecuária. As plantas daninhas podem, ainda, ocasionar danos físicos aos animais, como ferimentos no úbere das vacas,



causados por espécies com espinhos, ou até mesmo levá-los à morte, caso eles se alimentem de plantas tóxicas, muito comuns em pastagens brasileiras.

A seguir serão abordados os principais fatores envolvidos na competição entre as plantas daninhas e as forrageiras.

1.1 - Fatores do ambiente passíveis de competição Em ecossistemas agropastoris, a forrageira e as plantas daninhas desenvolvem-se juntas na

mesma área. Como ambas possuem suas demandas por água, luz, nutrientes e CO2 e, na maioria das vezes, esses fatores de crescimento (ou pelo menos um deles) estão disponíveis em quantidade insuficiente, até mesmo para o próprio desenvolvimento da forrageira, estabelece-se a competição. Isso ocorre porque, nessas circunstâncias, qualquer planta daninha que se estabeleça na pastagem vai usar parte dos fatores de produção, já limitados no meio, reduzindo a produtividade da forrageira. Radosevich et al. (1996) dividem os fatores do ambiente que determinam o crescimento das plantas e influenciam a competição em “recursos” e “condições”.

Recursos são os fatores consumíveis, como água, gás carbônico, nutrientes e luz. A resposta das plantas aos recursos segue uma curva-padrão: é pequena se o recurso for limitado e máxima quando o ponto de saturação for atingido, podendo declinar se houver excesso do recurso (ex.: toxidez devido a excesso de Zn no solo).



Figura 1 – Principais plantas daninhas das pastagens (a) assa-peixe branco (Vernonia polyanthes), (b) leiteiro (Peschiera fuchsiaefolia), (c) mata-pasto (Eupatorium maximilianii), (d) assa-peixe roxo (Vernonia glabrata), (e) ciganinha (Memora peregrina), (f) fedegoso (Senna ocidentalis), (g) guanxuma (Sida glaziovii) e (h) lobeira (Solanum lycocarpum)



Figura 2 – Principais plantas daninhas das pastagens - (a) camboatá (Tapirira guianensis), (b) arranha-gato (Acacia plumosa), e plantas tóxicas - (c) guizo-de-cascavel (Crotalaria spectabilis), (d) cafezinho (Palicourea marcgravii), (e) cambará (Lantana camara), (f) algodão-bravo (Ipomoea carnea sbsp. fistulosa), (g) mamona (Ricinus communis), (h) ximbuva (Enterolobium contortisiliquum) e (i) samambaia (Pteridium aquilinum)



Condições são fatores não diretamente consumíveis, como pH do solo, densidade do solo,

etc., cuja dependência é muito grande, em razão da influência extrema que eles exercem na utilização dos recursos pelas plantas. A condição pode limitar a resposta da planta tanto pela carência quanto pela abundância, até que um nível ideal seja alcançado. Todavia, a competição somente se estabelece quando a intensidade de recrutamento de recursos do meio pelos competidores suplanta a capacidade do meio em fornecer aqueles recursos, ou quando um dos competidores impede o acesso por parte do outro competidor, como acontece, por exemplo, em condições de sombreamento (PITELLI, 1985).

A maioria dos estudos sobre competição entre plantas daninhas e culturas tem focalizado somente a ocorrência e o impacto da competição na produção da cultura, sem examinar as características das plantas e os mecanismos que estão associados à competitividade (RADOSEVICH et al., 1996). Os mecanismos de competição consistem tanto do efeito que as plantas exercem sobre os recursos quanto da resposta destas às variações dos recursos (GOLDBERG, 1990, citado por RADOSEVICH et al., 1996).

Determinadas plantas são boas competidoras por utilizarem um recurso rapidamente ou por serem capazes de continuar a crescer, mesmo com baixos níveis do recurso no ambiente (RADOSEVICH et al., 1996).

A base fisiológica que explica as vantagens que levam as plantas daninhas a ganhar a competição é muito complexa, não estando, ainda, totalmente esclarecida. Na realidade, a competição entre a planta daninha e a cultivada afeta ambas as partes, porém a espécie daninha quase sempre supera a cultivada. Os fatores que determinam a maior competitividade das plantas daninhas em relação às culturas são o seu porte e sua arquitetura; a maior velocidade de germinação e estabelecimento da plântula; a maior velocidade do crescimento e a maior extensão do sistema radicular; a menor suscetibilidade das espécies daninhas às intempéries climáticas, como veranico e geadas; o maior índice de área foliar; e a maior capacidade de produção e liberação de substâncias químicas com propriedades alelopáticas. Entretanto, em áreas de pastagens degradadas a capacidade competitiva das plantas daninhas é ainda maior.

A competição entre plantas daninhas e forrageiras é um fator crítico para o desenvolvimento da pastagem quando a espécie daninha se estabelece junto ou primeiro que a forrageira. Contudo, se a forrageira se estabelecer primeiro, dependendo da espécie cultivada, do seu vigor, da velocidade de crescimento inicial e da densidade de plantio, ela poderá cobrir rapidamente o solo, podendo excluir ou inibir significativamente o crescimento das plantas invasoras. No entanto, se a população de plantas da forrageira por área for baixa ou o estande for desuniforme, caracterizado pela pastagem degradada, as plantas daninhas poderão vencer a competição pelos substratos ecológicos.

A competição pode ser intra-específica, ocorrendo entre indivíduos de uma mesma espécie, seja ela daninha ou não, e, também, interespecífica, envolvendo indivíduos de espécies diferentes. Várias generalizações podem ser inferidas sobre os aspectos competitivos entre as forrageiras e as plantas daninhas, como: a competição é mais séria nos períodos iniciais de desenvolvimento da



forrageira; as espécies daninhas de morfologia e desenvolvimento semelhantes ao da forrageira, comumente, são mais competitivas se comparadas com aquelas que apresentam desenvolvimento diferente; as espécies daninhas de maior porte do que as forrageiras exercem grande potencial competitivo com estas, principalmente se a forrageira possui metabolismo C4, devido ao sombreamento, e as espécies daninhas competem por água, luz, nutrientes e espaço, podendo, ainda, liberar toxinas no solo, que podem inibir a germinação e ou desenvolvimento da forrageira.

As plantas daninhas apresentam certas características que lhes conferem grande capacidade competitiva, como: germinação fácil em condições ecológicas variáveis; desenvolvimento e crescimento rápido de grande superfície fotossintética mesmo ainda na fase de plântula; grande número de estômatos por área foliar; e sistema radicular muito desenvolvido, apresentando muitas raízes fasciculadas nas camadas superficiais do solo e raízes principais com penetração profunda.

Para que se faça o manejo adequado de plantas daninhas em uma pastagem, o profissional necessita ter o conhecimento profundo da forrageira e da vegetação daninha infestante da área a ser formada. O princípio básico da competição baseia-se no fato de que as primeiras plantas que surgem no solo, pequenas ou grandes, tendem a excluir as demais, pois se estabelecem primeiro. Desse modo, no manejo da forrageira, as condições para que ela se estabeleça devem ser fornecidas antes do surgimento da vegetação daninha. Disso resulta a importância do preparo do solo, da profundidade de plantio, da percentagem de germinação e vigor das sementes, da escolha da forrageira adequada para a região, da época correta de plantio, das condições adequadas de pastejo e manejo adequado da forrageira, etc., que são métodos culturais de controle de plantas daninhas. Conhecendo esses fatores, torna-se fácil o manejo da forrageira, fazendo com que esta leve vantagem sobre o complexo de plantas daninhas. Assim a competição é mais facilmente minimizada ou até mesmo eliminada com a integração de outros métodos de controle, como o químico ou mecânico, realizando, dessa forma, o chamado manejo integrado de plantas daninhas.

1.1.1 - Competição por água As plantas daninhas são verdadeiras bombas extratoras de água do solo; por isso, é normal

em alguns agroecossistemas, especialmente nos trópicos em dias quentes, que as plantas forrageiras fiquem completamente murchas e as plantas daninhas túrgidas, sem qualquer sinal de déficit hídrico. Normalmente, a competição por água leva a planta a competir ao mesmo tempo por luz e nutrientes, especialmente nitrogênio e carbono. Vários fatores influenciam a capacidade competitiva das espécies por água. Dentre esses fatores destacam-se a taxa de exploração de volume do solo pelo sistema radicular (maior profundidade do sistema radicular – ex.: assa-peixe, ciganinha e outras); as características fisiológicas das plantas, como capacidade de remoção de água do solo, regulação estomática e capacidade das raízes de se ajustarem osmoticamente; magnitude da condutividade hidráulica das raízes; etc. (Radosevich et al., 1996).



1.1.2 - Competição por luz A competição pela luz é muito complexa e sua magnitude é influenciada pela espécie, ou

seja, se ela é umbrófila ou heliófila e, também, se a rota fotossintética que ela apresenta é C3, C4 ou se realiza o mecanismo ácido das crassuláceas (CAM). As diferenças entre as rotas fotossintéticas C3 (plantas ineficientes), C4 (plantas eficientes) e CAM estão nas reações bioquímicas que ocorrem na fase escura da fotossíntese.

As plantas C3 apresentam apenas o ciclo de Calvin e Benson, responsável pela fixação do CO2, de modo que o primeiro produto estável da fotossíntese é um composto de três carbonos (ácido 3-fosfoglicérico). A enzima responsável pela carboxilação primária do CO2 proveniente do ar é a ribulose 1-5 bifosfato carboxilase-oxigenase (Rubisco), a qual apresenta atividades de carboxilase e oxigenase. Esta enzima apresenta baixa afinidade pelo CO2 e, por ser ambígua quanto ao substrato, catalisa a produção do ác. 3-fosfoglicérico e, também, do glicolato, substrato inicial da respiração. Em conseqüência da ação desta enzima, as plantas C3 fotorrespiram intensamente, apresentam baixa afinidade pelo CO2 e possuem elevado ponto de compensação para CO2, baixo ponto de saturação luminosa, baixa eficiência no uso da água e menor taxa de produção de biomassa, quando comparadas com plantas C4, considerando ambos os grupos em condições ótimas.

As plantas C4 possuem duas enzimas responsáveis pela fixação do CO2. Essas plantas, além do ciclo de Calvin e Benson, que ocorre em todas as plantas superiores, possuem ainda o ciclo de Hatch e Slack. Elas não apresentam fotorrespiração detectável, logo, não desassimilam o CO2 fixado. A enzima primária de carboxilação é a PEP-carboxilase, localizada nas células do mesófilo foliar, a qual carboxiliza o CO2 absorvido do ar via estômatos, no ácido fosfoenolpirúvico, formando o ácido oxaloacético (AOA). Este AOA é convertido em malato ou aspartato, dependendo da espécie vegetal, e, em seguida, por difusão, é transportado para as células da bainha vascular das folhas, onde esses produtos são descarboxilados, liberando no meio o CO2 e o ácido pirúvico. Este CO2 liberado é novamente fixado, agora pela enzima ribulose 1,5 difosfato carboxilase, ocorrendo o ciclo de Cavin e Benson; o ácido pirúvico, por difusão, retorna às células do mesófilo, onde é fosforilado, consumindo 2 ATPs, regenerando a enzima PEP-carboxilase e recomeçando o ciclo.

A maior eficiência das plantas C4 em relação a C3 em condições adequadas de luminosidade e temperatura é o principal fator da superioridade de produção forrageira em condições tropicais (maioria C4), comparado a regiões temperadas. Entretanto, a superioridade das forrageiras utilizadas no Brasil (C4 em sua grande maioria) é dependente de certas condições, como a luminosidade adequada. As plantas C4, por apresentarem dois sistemas carboxilativos, requerem maior energia para produção dos fotoassimilados, pois precisam recuperar duas enzimas para realização da fotossíntese. É sabido que a relação, molécula de CO2 fixado/ATP/NADPH é de 1:3:2 para as plantas C3, sendo esta relação para as plantas C4, de 1:5:2. Esse fato evidencia que as plantas C4



necessitam de mais energia para produção dos fotoassimilados. Como toda essa energia é proveniente da luz, se for reduzido o acesso à luz, estas plantas passarão a perder a competição com as plantas C3. Todavia, a enzima responsável pela carboxilação primária nas plantas C4 (PEP-carboxilase) apresenta algumas características, como: alta afinidade pelo CO2; atua especificamente como carboxilase; atividade ótima em temperaturas mais elevadas; e não satura em alta intensidade luminosa. Em função destas e de outras características, quando plantas estão se desenvolvendo em condições de temperaturas elevadas, luminosidade alta e até mesmo déficit hídrico temporário, as espécies C4 dominam completamente as C3, chegando a acumular o dobro de biomassa por área foliar no mesmo espaço de tempo. Isso acontece porque, nessas condições, a enzima carboxilativa das plantas C3 encontra-se saturada quanto à luz e, em temperatura acima da ótima para a ribulose 1,5-bifosfato carboxilase-oxigenase (25oC), esta passa a atuar mais como oxidativa, liberando CO2.

Além disso, é comum, nessas condições, os estômatos estarem parcialmente fechados (horas mais quentes do dia). Esse fato faz com que a concentração do CO2 no mesófilo foliar caia a níveis abaixo do mínimo necessário para atuação desta enzima, levando a planta a atingir o ponto de compensação rapidamente.

No caso das plantas C4, mesmo que a concentração de CO2 no mesófilo foliar atinja níveis muito baixos, ainda assim elas continuam acumulando biomassa, porque a enzima responsável pela carboxilação primária nestas plantas (PEP-carboxilase) apresenta alta afinidade pelo CO2 (baixo Km). Isso é possível porque esse grupo de plantas não apresenta fotorrespiração detectável.

Como a maioria das forrageiras das regiões tropicais e subtropicais - espécies de Brachiaria (CORSI et al., 1994), gênero Panicum (RODRIGUES; REIS, 1995), gênero Cynodon (SILVA et al., 1998) e Pennisetum purpureum (RODRIGUES et al. 1999) - são plantas C4, as condições de luminosidade e temperatura serão preponderantes no desenvolvimento adequado das forrageiras. Portanto, a ocorrência de sombreamento por plantas daninhas implica redução drástica do potencial competitivo dessas forrageiras.

A luz como fonte de energia de todos os processos biológicos na forrageira é o componente principal na produção da pastagem; conseqüentemente, ocorre a necessidade de controle de invasoras, a fim de evitar o sombreamento.

Cada espécie de forrageira possui um padrão genético de crescimento e expansão foliar (determinado por suas características morfogênicas - alongamento de folha, aparecimento de folha e duração da folha) que, aliado a outros fatores, indica o potencial de produção de uma pastagem. Essas características são genéticas, porém são influenciadas por fatores externos, como água, temperatura, luminosidade e nutrientes.

A combinação das características morfogênicas determina as três principais características estruturais das forrageiras: tamanho de folha, densidade de perfilhos e número de folhas por perfilho, que são diretamente correlacionadas com a quantidade e qualidade da luz.



1.1.3 - Competição por nutrientes

As plantas daninhas possuem grande capacidade de extrair do ambiente os elementos

essenciais ao seu crescimento e desenvolvimento e, em conseqüência disso, exercem forte competição com as forrageiras pelos nutrientes essenciais, os quais quase sempre estão em quantidades inferiores às necessidades das forrageiras em nossos solos.

Devido à grande variação em termos de recrutamento dos recursos minerais do solo apresentada pelas diferentes espécies de plantas daninhas, a competição por nutrientes depende, em alto grau, das espécies presentes. Quando se trata de analisar a capacidade de uma espécie de planta daninha em competir por nutrientes, deve-se considerar, com maior ênfase, a quantidade extraída do que os teores que ela apresenta na matéria seca.

1.2 - Integração da agricultura e pecuária A degradação das pastagens, a queda na produtividade das lavouras, o empobrecimento da

fertilidade do solo, a baixa retenção de água no solo e o aumento do processo erosivo são sintomas do manejo inadequado que prejudicam o meio ambiente. As tecnologias para recuperação e manejo sustentável dos solos degradados dos Cerrados, tanto para as áreas de pastagens como de agricultura, visam melhoria das propriedades do solo, evitando a erosão e quebra do equilíbrio, que facilitam a ocorrência de pragas, doenças e plantas daninhas. Essas tecnologias também proporcionam maior diversificação das atividades econômicas no meio rural (KICHEL; MIRANDA, 2001).

É notório que o setor agropecuário brasileiro está passando por um processo de transição socioeconômica e agroambiental; apesar de esse processo ser lento e silencioso, observam-se a expansão do plantio direto, a consorciação de lavouras e forrageiras, a preocupação da utilização racional de água e agroquímicos e a necessidade de maior competitividade e sustentabilidade (COBUCCI, 2001).

Nesse sentido, tem sido proposto recentemente, como alternativa de recuperação de pastagens degradadas, a utilização de culturas anuais em cultivos seqüenciais ou simultâneos como formas de sistemas de produção. A venda de grãos das culturas, o aproveitamento da adubação residual e o preparo do solo mais elaborado podem ser vantajosos na redução dos custos e na eficiência de recuperação das pastagens degradadas (Macedo et al., 2000; Portes et al., 2000), além da quebra do ciclo de pragas e doenças, melhoria das propriedades físicas do solo, maior eficiência no uso de máquinas, diversificação do sistema produtivo e de aumento da produtividade do empreendimento agrícola, tornando-o sustentável em termos econômicos e ecológicos (KICHEL et al., 2000).

A integração agricultura e pecuária não será abordada em maior detalhe, por constituir-se em tema complexo e não ser objetivo do presente trabalho.



1.3 - Plantas tóxicas Calcula-se que 12% das mortes de bovinos são causadas por sementes, folhas ou raízes de

plantas que possuem grande quantidade de elementos químicos nocivos ao gado (AFONSO; POTT, 2002).

O conceito sobre plantas tóxicas é relativo. Segundo Howes (1933), citado por Hoehne (1939), plantas tóxicas não são somente vegetais que provocam verdadeiros envenenamentos e intoxicações agudas, mas também aquelas que provocam direta ou indiretamente perturbações na saúde do animal.

Tokarnia et al. (2000) definem planta tóxica de interesse pecuário a que é ingerida por animais domésticos de fazenda, em condições naturais, e causa danos à saúde ou morte, com comprovação experimental. Portanto, consideram-se tóxicas todas as plantas que, ingeridas espontânea ou acidentalmente pelo animal, podem provocar danos que se refletem na sua saúde ou vitalidade.

A maioria das plantas tóxicas é consumida pelos animais em razão da escassez de alimentos nas pastagens e da mudança de animais famintos para pastagens que possuem plantas tóxicas (FREITAS et al., 1991).

Além da fome, há outros fatores que também propiciam intoxicações, os quais podem estar relacionados ao animal ou à planta. No caso da espécie bovina, certas raças toleram mais, outras menos, certos venenos. Na mesma raça há fatores ligados ao próprio indivíduo, como idade, peso, sexo, estado sanitário e nutricional, além do grau de sensibilidade do animal a um princípio tóxico (AFONSO; POTT, 2002).

Com relação à planta, deve-se considerar a sua fase vegetativa, como brotação, floração e frutificação, pois às vezes ela provoca intoxicações apenas em uma dessas fases. Existem também plantas com princípio tóxico cumulativo, que o animal, ingerindo pequenas quantidades diárias, vai retendo no seu organismo, até atingir a dose letal (AFONSO; POTT, 2002).

Por outro lado, a ingestão de certas plantas em pequenas quantidades leva o animal a adquirir resistência ou tolerância ao princípio tóxico, como é o caso das mandiocas-do-mato (Manihot spp.). O tipo de solo também pode influenciar na toxidez de uma planta, visto algumas serem tóxicas em uma região e em outra não (AFONSO; POTT, 2002).

Os biomas Pantanal e Cerrado possuem floras ricas em espécies, muitas das quais ingeridas pelo gado, sendo algumas, tóxicas. Várias provocam sinais que podem ser confundidos com picada de cobra, raiva ou outra doença. A mais temível do Brasil é a erva-de-rato ou cafezinho (Palicourea marcgravii) (POTT; AFONSO, 2000).

Algumas plantas cultivadas também são consideradas tóxicas, como Brachiaria decumbens, que causa fotossensibilização ("orelha frita"), principalmente em bezerros; e braquiária-d´água ou "tanner grass" (B. subquadripara = B. arrecta), que pode causar anemia devida a nitratos/nitritos.



São várias as espécies de plantas tóxicas presentes nas pastagens no Brasil. Na Figura 2 estão apresentadas e no Quadro 1 listadas as de maior ocorrência e importância no Brasil, com um resumo das suas principais características. Quadro 1 – Principais plantas tóxicas encontradas no Brasil

Espécie - Família

Princípio ativo Informações sobre a planta

DL(dose letal considerando 100 kg de peso vivo do animal), sinais

clínicos da intoxicação e recomendação de controle da

planta tóxica.

Erva de rato; cafezinho (Palicourea marcgravii) Rubiaceae Figura 2 d

Ácido monoflúor-acético, afeta o ciclo de Krebs

Arbusto responsável pela maioria das mortes de bovinos causadas por plantas tóxicas em terra firme. Possui distribuição ampla, sendo encontrada em todo o País, com exceção do extremo sul e do sertão nordestino. Ocorre em terra firme, em áreas sombreadas das beiras das matas, capoeiras e em pastos recém-formados. Possui boa palatabilidade, sendo ingerida em qualquer época do ano. São tóxicas as folhas e as sementes.

DL (100 g de folhas verdes). Nos bovinos, iniciam poucas horas após ser completada a ingestão da dose letal. Causa a síndrome da morte súbita; os sintomas consistem em queda repentina do animal ao chão, sobrevindo a morte dentro de poucos minutos. Às vezes o animal mostra, antes de cair, desequilíbrio do trem posterior, tremores musculares, respiração ofegante. Controle: erradicar as plantas, cercar as matas e as capoeiras onde existir a planta, uso de herbicidas.

Algodão-bravo, canudo-de-pita (Ipomoea carnea subsp. fistulosa) Convolvulaceae Figura 2 f

Alcalóides derivados do ácido lisérgico (LSD)

Arbusto aquático, trepador, de 1 a 4 m de altura. Perene, flor e semente praticamente durante o ano todo. A semente pilosa (origem do nome algodão) é espalhada pela água. A principal forma de propagação é vegetativa; os ramos que encostam no chão enraízam. Rebrota após cortes e fogo, exceto se for afogado depois. Cresce somente em solo de barro (argiloso), muito alagável. É muito comum em lagoas rasas, nas planícies de inundação dos rios Negro, Abobral e Paraguai. Aumenta em campos com excesso de gado ou perto de porteiras, cochos e aguadas.

DL (9 kg de folhas verdes por dia, durante semanas, o que é difícil de ocorrer no campo, havendo pasto). Inicialmente os sinais apresentados são de emagrecimento progressivo, lassidão e pêlos ásperos. Com a evolução da intoxicação o animal apresenta sinais de origem nervosa, ou estado de embriaguez. O seu andar se torna desequilibrado (como se estivesse embriagado), com as pernas traseiras abertas e instabilidade no trem posterior, caindo com facilidade. A evolução da intoxicação é crônica e não há recuperação do animal Controle: erradicação, controle químico



Espécie - Família




planta tóxica.

Cambará, chumbinho ou camará (Lantana camara) Verbenaceae Figura 2 e

Triterpenóides (lantadene A e lantadene B)

Arbusto ou subarbusto é cosmopolita. Sob condições naturais, os bovinos ingerem a planta somente em circunstâncias especiais, principalmente quando transferido, com fome, para áreas infestadas. No tratamento os animais devem ficar na sombra. Deve-se administrar glicose, extrato hepático e purgante oleoso e medicar as lesões na pele. Já na fase aguda, utilizar ungüentos antiinflamatórios.

DL (variada). Consistem nas manifestações de fotossensibilidade hepatógena. Inicialmente, os animais apresentam anorexia e diminuição ou parada dos movimentos do rúmen; quando expostos ao solo, manifestam fotossensibilidade sob forma de eritema e edema inflamatórios nas partes menos pigmentadas da pele e inquietação à procura de sombra, fezes ressequidas e, em pequena quantidade, eventualmente diarréias enegrecidas. Muitos animais morrem nessa fase. Controle: erradicar as plantas (herbicidas) e não transferir animais com fome para pastagens infestadas.

Samambaia (Pteridium aquilinum) Dennstaedtiaceae Figura 2 i

Substância radiomimética e tiaminase

Planta tóxica de importância no Brasil e no mundo. A fome faz o animal ingerir a planta, que faz com que este, depois de comê-la por algum tempo, se habitue a ela e, mesmo cessada a fome, continue a procurá-la. A planta toda é tóxica, sendo a brotação a porção mais tóxica das partes aéreas. As plantas ocorrem em solo ácido, sendo a correção e aração deste um método cultural de controle desta espécie.

DL (1.000 g de folhas verdes ingerido durante três semanas a poucos meses, para provocar sintomas de intoxicação aguda, que aparece de repente, devido ao efeito acumulativo). Os animais apresentam andar incerto, trôpego, tem incordenação ao andar, apresentam tremores musculares, convulsões, sonolência, falta de apetite. Ingestão em menores quantidades ocasionam hematúria intermitente, anemia, emagrecimento, culminando na morte. Causa febre alta, hemorragia na pele e nas mucosas visíveis. O animal sangra prolongadamente por qualquer ferimento. Em eqüinos causa deficiência de vitamina B1. Controle: erradicação da planta, controle cultural (calagem e aração do solo) e químico



Espécie - Família




planta tóxica.

Mamona (Ricinus communis) Euphorbiaceae Figura 2 g

Ricinina (alcalóide) na folha e ricina (toxoalbumina) na semente.

Arbusto pouco lenhoso, com copa, ereto, de 1 a 4 m de altura. Há formas de folhas verdes e outras arroxeadas. Perene, mas de ciclo curto, com flor e semente em grande parte do ano. O fruto estoura ao sol e lança as sementes a vários metros de distância. Comum em áreas ruderais como beira de estrada, taperas, depósitos de lixo, etc., geralmente não inundáveis, em solos argilosos ou arenosos, geralmente férteis. Possui ampla distribuição. É palatável; tanto as folhas como as sementes são tóxicas. A torta de mamona não bem detoxicada pelo calor também é tóxica. O consumo repetido de pequenas quantidades de semente pode dar imunidade, mas das folhas não.

DL (2.000 g de folhas frescas ou 200 g de sementes, os animais mais novos são mais sensíveis - um quarto dessa dose no caso de bezerro). A intoxicação pelas folhas é aguda, causando perturbação nervosa. Os sinais apresentados têm predominância neuro-muscular. O bovino apresenta andar desequilibrado, com tremores musculares, e dificuldade de caminhar longas distâncias, procurando ficar deitado. Ocorre também eructação excessiva (arroto) acompanhada por sialorréia (baba). Já a intoxicação pelas sementes varia de aguda a subaguda, com o animal apresentando fraqueza, apatia e diarréia sanguinolenta, por irritação do tubo digestivo. Controle: É facilmente eliminada com mais de uma roçada, antes da formação de sementes. Deve-se atentar para o seu aparecimento em leiras, onde o solo é mais fértil. A parte aérea morre com a queima, que favorece a germinação. Uso de herbicidas.

Guizo-de-cascavel, chique-chique (Crotalaria spectabilis) Leguminosae Figura 2 c

Alcalóides do grupo das pirrolizidinas

Planta ereta, de 50 a 100 cm de altura. Anual, com flor e fruto quase durante o ano todo. Comum em áreas mexidas, leiras provenientes de desmatamento e pastagens cultivadas, em solos de vários tipos, geralmente férteis. No Brasil existem mais de 40 espécies de Crotalaria, sendo umas mais, outras menos tóxicas. Há relatos de que o princípio tóxico desta planta se concentra mais nas flores e nas sementes. Embora conste como pouco palatável, as folhas foram observadas bem pastadas por bovinos no Pantanal, ingerindo também flores e frutos, principalmente em situações de fome.

DL (5.500 g de folhas verdes ao dia foram suficientes para levar os bovinos à morte). É tóxica ao fígado. Os principais sinais na intoxicação por Crotalaria iniciam-se por contrações abdominais, perda de apetite, perturbações digestivas, perda do equilíbrio ao caminhar e alteração do sistema nervoso sob forma de excitação ou depressão. Após apresentar estes sinais, dificilmente o animal se recupera. Controle: Pode ser praticamente eliminada com roçadeira (rebrota pouco), antes que forme sementes, as quais são o meio de propagação. Morre na queimada, mas retorna por semente, que germina melhor após o fogo, e a plântula encontra condições mais favoráveis na pastagem rapada e rala (degradada). Controle com herbicida.



Espécie - Família




planta tóxica.

Ximbuva, tamboril (Enterolobium contortisiliquum) Leguminosae Figura 2 h

Saponina do tipo esteroidal

Árvore de 8 a 18 m de altura, copa larga, perde as folhas na estação seca. Floresce de setembro a novembro, produz fruto de agosto a novembro. Semente espalhada pela fauna. Comum em matas e cerradões, solos arenosos ou argilosos, geralmente férteis. Encontrado em todo o Brasil, especialmente no Nordeste e Triângulo Mineiro. A parte tóxica importante desta planta são os seus frutos, que amadurecem e caem no período da seca e apresentam boa palatabilidade para os bovinos.

DL (1.300 a 1.500 g de favas que leva um bovino à morte na intoxicação experimental). O quadro de intoxicação se manifesta poucas horas após a ingestão das favas e a sua evolução é aguda. Causa lesões no tubo digestivo. Os principais sinais apresentados pelo animal intoxicado se caracterizam por lassidão, diminuição ou até perda total do apetite. Em seguida provoca diarréia de coloração amarelada e fétida, acompanhada de outras perturbações digestivas. Ocorre retração acentuada dos globos oculares e, próximo à morte, o animal faz movimentos de pedalagem com os membros traseiros e dianteiros. Há citações de que as favas provocam aborto em vacas, mesmo em pequenas porções, embora, neste caso, não causem outros sinais de intoxicação. Controle: É facilmente eliminada com anelamento (descascar em volta do tronco). Uso de herbicidas.

Gibata ou chibata (Arrabidaea bilabiata) Bignoniaceae

Glicosídeo do tipo esteróide cardioativo

Trepadeira, planta tóxica mais importante das regiões de várzea da bacia amazônica. Os bovinos ingerem a planta somente quando estão com fome; aparentemente, a planta não tem boa palatabilidade.

DL (250 a 1.500 g de folhas verdes). Os sintomas iniciam-se, aproximadamente, de 6 a 24 horas após a ingestão da planta. Os animais, quando movimentados, caem ou deitam-se precipitadamente. Ficam logo em decúbito letal, fazendo movimentos de pedalagem; às vezes, cerram fortemente as pálpebras, berram e morrem. Controle: Pastagens em abundância e erradicação da espécie.

Fonte: Freitas et al. (1991); Afonso e Pott (2002)



2 - Controle de plantas daninhas

Os métodos de controle de plantas daninhas usados são os mesmos empregados em outros

sistemas de produção agrossilvopastoril, sendo muito variados. Atualmente, recomenda-se o “manejo integrado das plantas daninhas”, que consiste num sistema ambientalmente correto no campo, onde são usados todos os conhecimentos e ferramentas disponíveis para produção das culturas livre de danos econômicos da vegetação daninha competitiva. A redução da interferência das plantas daninhas, considerando uma forrageira, deve ser feita quando as perdas forem superiores ao incremento no custo devido ao controle, ou seja, quando não há redução da sua produtividade econômica. Um bom programa de manejo de plantas daninhas pode ser resumido em três situações básicas: máxima produção no menor espaço de tempo, máxima sustentatibilidade de produção e mínimo risco (SILVA et al., 2005).

O nível de controle das plantas daninhas, obtido em uma pastagem, dependerá da espécie infestante, da capacidade competitiva da forrageira, do período crítico de competição, dos métodos empregados, das condições ambientais, etc. Muitas vezes faz-se necessária a associação de dois ou mais métodos para se atingir o nível desejado, constituindo-se, esse fato, no controle integrado. Os métodos de controle podem ser: preventivo, cultural, mecânico ou físico, biológico e químico.

Atualmente, com o advento da chamada agricultura economicamente sustentável, tem sido preconizado o manejo integrado de plantas daninhas, com o objetivo de reduzir as perdas causadas por estas plantas, os custos de controle, a energia gasta com tratos culturais, além de outras operações e a erosão do solo causada por água e vento. Visa, ainda, assegurar a produção adequada de alimentos, mantendo a qualidade ambiental com a maximização de lucro para o agricultor.

Dessa forma, segundo Victoria Filho (2000), o manejo de plantas daninhas pode ser definido como a combinação racional de medidas preventivas associadas a medidas de controle e de erradicação, se necessárias, em um determinado agroecossistema.

O controle ideal é aquele que, economicamente, elimina os prejuízos causados pelas plantas daninhas, resguarda os seus aspectos benéficos e não causa danos à forrageira, aos animais e ao solo. Isso pode ser possível se o pecuarista proceder à absoluta racionalização do controle de plantas daninhas, por meio de métodos e equipamentos usados oportunamente.

2.1 - Controle preventivo O controle preventivo de plantas daninhas consiste no uso de práticas que visam prevenir a

introdução, o estabelecimento e, ou, a disseminação de determinadas espécies-problema em áreas



ainda por elas não infestadas. Essas áreas podem ser um país, um estado, um município ou uma gleba de terra na propriedade.

Regionalmente, o controle é de responsabilidade de cada agricultor ou cooperativas, visando prevenir a entrada e disseminação de uma ou mais plantas daninhas, que poderão se transformar em sérios problemas para a região, como a ciganinha (Memora peregrina). Em síntese, o elemento humano é a chave do controle preventivo.

As medidas que podem evitar a introdução onde a espécie ainda não ocorre são: utilização de sementes de elevada pureza; limpeza cuidadosa de máquinas, grades; inspeção cuidadosamente de mudas adquiridas com torrão e também de toda a matéria orgânica (esterco e composto) proveniente de outras áreas; limpeza de canais de irrigação; e, principalmente, a quarentena de animais introduzidos em outras áreas; etc.

2.2 - Controle cultural O controle cultural reúne todas as práticas disponíveis para o estabelecimento das forragens

em condições adequadas ao seu desenvolvimento e à sua persistência com boa produtividade, qualidade, palatabilidade e longevidade. Proporciona, ainda, condições favoráveis para a forrageira em relação às demais espécies presentes na área (plantas daninhas) e possibilita a vantagem competitiva da forrageira em relação às plantas daninhas.

A escolha de espécies forrageiras adequadas para cada área e objetivo de pastejo é um importante componente do sucesso da atividade. Quando da escolha dessa espécie, os seguintes procedimentos devem ser observados: diagnóstico da área - realizado por meio de análise química e física do solo, tipo de solo, clima (déficit hídrico e ocorrência de queimadas), topografia, pragas, banco de sementes de plantas daninhas, impedimentos físicos ou mecânicos, histórico da área e outros; análise da produtividade desejada; o nível tecnológico a ser adotado; objetivo da produção; e época de utilização da espécie.

Outro componente importante do controle cultural é a formação adequada da pastagem, que deve começar antes da implantação, com uma limpeza adequada da área, eliminando-se rebrota do cerrado de porte alto, arbustos, capoeiras, tocos, pedaços de tronco e galhadas.

A conservação do solo é outro ponto importante, devendo-se realizar a construção de terraços ou curvas de nível quando a área apresentar suscetibilidade ou risco de erosão ou até mesmo escorrimento superficial da água das chuvas, impedindo, assim, ou mesmo reduzindo os efeitos erosivos. A correção da acidez do solo e o fornecimento de cálcio e magnésio a este (quando necessária), bem como a aplicação de adubos fosfatados, devem ser realizados no momento correto. As quantidades desses produtos dependem da espécie forrageira e do nível de produtividade desejado.

O preparo do solo deve ser feito de modo a proporcionar ótima germinação e estabelecimento da forrageira. A intensidade e os equipamentos a serem utilizados no preparo de solo dependem do tipo deste, da quantidade e das espécies de plantas daninhas e de forrageira a ser



implantada; esta deve ser considerada como uma cultura que vai produzir por muitos anos. Portanto, o preparo do solo deve ser igual, ou melhor, ao daquele utilizado para plantio de soja, algodão, milho e outros, isto é, poucos torrões, solo nivelado e livre de plantas daninhas, com pouca palha. Em áreas que apresentarem alta quantidade de palhada, deve-se realizar o preparo do solo no mínimo 120 dias antes do plantio no período das águas, para que ocorra a decomposição desta sem interferir na germinação da forrageira.

Em áreas que apresentarem alta infestação de plantas daninhas ou outras forrageiras, o preparo do solo deve ser escalonado, para favorecer a germinação e eliminação delas, retardando o plantio da forrageira. Deve-se, no entanto, evitar o preparo excessivo do solo, ou seja, a sua pulverização, principalmente nos solos mistos e arenosos.

A correção adequada de nutrientes do solo é outro fator que melhora as condições de estabelecimento, produção e longevidade da forrageira. A correção de fósforo, potássio, enxofre e micronutrientes, quando necessária, deve ser realizada em quantidades recomendadas, levando em consideração o resultado da análise de solo, a exigência de cada espécie forrageira e o nível de produtividade desejado. Podem ser aplicados antes do plantio ou em cobertura, exceção feita aos fosfatos naturais reativos, que, quando recomendados, devem ser antes do plantio e incorporados.

Outro componente do controle cultural muitas vezes desprezado é a quantidade e a qualidade das sementes das forrageiras, como: pureza, ou seja, livres de sementes de plantas daninhas e possuindo qualidade fisiológica (vigor e germinação). A quantidade de sementes a ser utilizada depende da espécie forrageira, da germinação e do vigor. As sementes devem possibilitar a formação de estande adequado e uniforme, proporcionando, assim, o estabelecimento mais rápido da forrageira na área, sendo este um fator importante na dinâmica competitiva da forrageira com as plantas daninhas. Comumente, tem vantagem competitiva a espécie que se estabelece primeiro na área. Em áreas com infestação elevada de plantas daninhas é recomendada a utilização de até 50% a mais da quantidade de semente.

O plantio na época correta e de forma correta é fator preponderante no estabelecimento adequado da forrageira. Para a maioria das forrageiras, a época do plantio é muito ampla em quase todo o território nacional, começando com as primeiras chuvas em setembro até março. Entretanto, de modo geral, a melhor época é de novembro a janeiro, podendo variar em certas regiões. Deve-se considerar para isso a disponibilidade hídrica e temperatura para cada região, além das exigências térmicas, hídricas e de fotoperíodo da forrageira.

O plantio pode ser realizado a lanço sobre o solo devidamente preparado com uma grade leve, parcial ou totalmente fechada, para incorporar as sementes de 0,5 a 4 cm de profundidade (dependendo do solo e da forrageira), exceto para estilosantes ou andropógon. Logo após a última gradagem (niveladora), as sementes devem ser distribuídas na área e, posteriormente, deve-se passar o rolo compactador, com maior peso no solo arenoso, peso médio no misto e peso leve no argiloso, evitando, assim, a compactação da camada superficial deste, que impõe restrição à emergência das plântulas. Deve-se evitar a utilização do rolo em solo com excesso de umidade, para que o solo não fique aderido nele. O plantio com semeadeira deve seguir as mesmas exigências do



plantio a lanço, com espaçamento entre linhas de 13 a 40 cm, dependendo do equipamento e da espécie forrageira, com profundidade de 0,5 a 4 cm, podendo-se realizar, na mesma operação, a adubação da pastagem ou consórcio com outras espécies. Se a semeadeira não possuir sistema de compactação, deve-se passar o rolo compactador após o plantio.

Já o plantio direto exige as mesmas condições do plantio direto de grãos (soja, milho), isto é, boa cobertura do solo, distribuição uniforme da palhada, sem limitações químicas e físicas, sem erosão, compactação, trilheiros, cupins, tocos, plantas daninhas de difícil controle por herbicidas e outros. Esse sistema de plantio exige máquinas e equipamentos adequados. Após a dessecação, realiza-se o plantio de linhas espaçadas de 13 a 40 cm, colocando-se 10 a 20% a mais de sementes do que o sistema tradicional, para garantir o estande adequado e uniforme.

A manutenção da pastagem em condições ideais com o controle adequado de pragas também é componente do controle cultural de plantas daninhas, por melhorar as condições desta. As pragas mais importantes na formação de pastagens são: lagartas, cupins subterrâneos e formigas. Toda vez que o nível de infestação for significativo, ele deve ser controlado com defensivos específicos para cada tipo de praga. O não-controle dessas pragas pode comprometer a formação e a persistência da pastagem, favorecendo o surgimento e estabelecimento de plantas daninhas.

A realização de adubações de cobertura nitrogenadas melhora as condições de desenvolvimento e estabelecimento da forrageira. Para gramíneas forrageiras de média a boa produtividade, o nitrogênio é muito importante, principalmente em solos de baixo teor de matéria orgânica. Estando todos os nutrientes corrigidos, o nitrogênio é o que proporciona o maior efeito no aumento de produtividade. Na formação de pastagem, recomenda-se a aplicação de nitrogênio de 30 a 40 dias após a emergência ou após o manejo de formação (primeiro pastejo), com o objetivo de auxiliar na boa formação da pastagem. A dose aplicada vai depender da análise de solo, espécie forrageira e produtividade desejada. A adubação nitrogenada possibilita maior rapidez e quantidade de área foliar, fechando o dossel mais rápido, implicando o sombreamento e abafamento das plantas daninhas.

O manejo de formação da pastagem, também chamado de pastejo de uniformização, tem como objetivo contribuir para a boa formação da pastagem. A princípio, deve-se iniciar o pastejo de 60 a 100 dias após a emergência da pastagem, ou antes da emissão da inflorescência (sementeira), desde que o plantio seja realizado na época recomendada para cada região. Devem-se utilizar, de preferência, animais jovens com alta lotação, por curto período de tempo (10 a 30 dias). As vantagens desse manejo são: evitar o acamamento; diminuir a competição interespecífica, eliminando o excesso de plantas; eliminar a maior parte das gemas apicais, reduzindo assim a produção de semente e translocação de nutrientes para estas, estimulando a emissão de novos perfilhos e raízes; antecipar a utilização da forragem, aproveitando o maior valor nutritivo, com boa produção de carne/hectare; e proporcionar a mais rápida e perfeita cobertura de solo, proporcionando, dessa forma, maior sombreamento para plantas daninhas.

O manejo da pastagem estabelecida é, possivelmente, o método de controle cultural de plantas daninhas mais importante, uma vez que vai garantir a longevidade e qualidade da pastagem,



ou seja, maior aproveitamento do investimento empregado até o momento. Este manejo pode facilitar o desenvolvimento da espécie forrageira ou das espécies de plantas daninhas; portanto, o beneficiamento da forrageira vai depender do manejo correto. A melhoria das condições para o desenvolvimento das plantas daninhas ocorre quando o manejo empregado reduz as reservas e a capacidade competitiva e de restabelecimento da forrageira. Isso ocorre quando há pastejo excessivo (superpastejo), excesso de lotação (carga animal excessiva), pisoteio demasiado e arranque de plantas.

O manejo correto consiste na utilização de lotação adequada, épocas corretas de entrada e retirada dos animais (altura de pastejo), sendo o manejo específico para cada região, condições da propriedade (solo e clima), finalidade de pastejo, espécie forrageira, etc. A altura de pastejo depende da espécie forrageira, como exemplo: tanzânia e mombaça (40 a 50 cm); marandu e andropógon (30 cm); Brachiaria decumbens (20 cm); Humidícola e Dictioneura (15 cm); e tifton (15 cm).

De modo geral, o pastejo pode ser classificado de três maneiras: contínuo - o animal fica sempre na mesma invernada ou pastagem; alternado - o animal explora duas invernadas alternadamente, com 28 a 36 dias de pastejo, e com o mesmo período de descanso; e rotacionado - o animal usa de 3 a 40 piquetes ou invernadas, com período de pastejo de 1 a 15 dias, com período de descanso de 24 a 39 dias, dependendo da espécie forrageira, nível de adubação ou fertilidade natural do solo, época do ano, categoria animal, sistema de produção e outros. O tamanho e o número de piquetes dependem, exclusivamente, do potencial produtivo da forrageira, da intensidade de pastejo e do número de animais.

Uma das principais causas da degradação das pastagens é a redução da fertilidade do solo, em razão dos nutrientes perdidos no processo produtivo, que pode chegar a mais de 40% do total de nutrientes ingeridos pelo animal em pastejo, principalmente nitrogênio e fósforo. A pastagem degradada não oferece condições à forrageira de competir com as plantas daninhas, tornando a infestação da área uma questão de tempo. A adubação de manutenção é, portanto, um fator importante no controle integrado de plantas daninhas.

A quantidade de adubação de manutenção, utilizada anualmente, está diretamente relacionada com a produtividade da pastagem. De maneira geral, recomenda-se devolver às pastagens 20% da receita bruta anual. A utilização da adubação de manutenção é extremamente econômica desde que seja escolhida a espécie de forrageira adequada às condições de clima e solo e que ela esteja bem formada e com manejo adequado.

Outro método cultural de controle de plantas daninhas é a manutenção de animais oriundos de outras pastagens em área isolada por 24 a 48 horas, evitando assim a infestação da pastagem com sementes de plantas daninhas presentes no trato digestivo desses animais. Esta prática também é considerada um método preventivo, por evitar a entrada de plantas daninhas na pastagem.



2.3 - Controle mecânico ou físico São métodos mecânicos de controle de plantas daninhas o arranque manual, a capina

manual, a roçada, a inundação, a queima, a cobertura morta e o cultivo mecanizado. A utilização do fogo é um método pouco eficiente, pois reduz a quantidade de matéria

orgânica do solo, afeta a atividade microbiana deste, expondo-o à ação da erosão, e disponibiliza de forma desorganizada os nutrientes armazenados nos vegetais, ocorrendo perda de nutrientes e degradação da fertilidade do solo. Este método, além de controlar as plantas daninhas, também controla a espécie forrageira, e na maioria dos casos a forrageira é mais suscetível à ocorrência de queimadas do que as plantas daninhas.

O arranque manual, ou monda, é o método mais antigo de controle de plantas daninhas. Ainda hoje é usado no controle em hortas caseiras, jardins e na remoção de plantas daninhas entre as plantas das culturas em linha, quando o principal método de controle é o uso de enxada. No controle de plantas daninhas em pastagens, é um método pouco eficiente e ineficaz. Serve para controlar plantas gramíneas, por possuir sistema radicular menos profundo e mais fácil de ser arrancado. Entretanto, para plantas daninhas perenes a manutenção de parte do sistema radicular no solo possibilita a rebrota e o seu restabelecimento. Este método de controle exige muita mão-de-obra e possui baixo rendimento operacional, acarretando, assim, elevado custo de controle; no entanto, possui a vantagem se ser altamente seletivo quanto à planta controlada.

Um dos métodos mais utilizados no controle de plantas daninhas em pastagens é a roçada manual com foice. Seu rendimento operacional é maior do que o arranque, porém possui baixa eficiência e eficácia. As plantas roçadas podem rebrotar logo após a realização desta prática, e algumas ainda perfilham, aumentando a infestação. É um método relativamente seletivo, ou seja, agride pouco a forrageira e pode ser empregado em locais de difícil acesso com máquinas (roçadeira); contudo, possui custo elevado, por demandar muita mão-de-obra.

Outro método muito empregado entre os pecuaristas é a roçada mecanizada, que possui rendimento operacional elevado e necessita de pouca mão-de-obra. O custo é relativamente inferior ao da roçada manual, porém demanda equipamentos apropriados, como o trator e a roçadeira, os quais requerem manutenção adequada. Possui baixa eficiência e eficácia, devido à rebrota e ao restabelecimento das plantas daninhas. É um método não-seletivo, por também cortar a forrageira, danificando assim o sistema radicular e reduzindo o vigor da forrageira. Esta prática, bem com a roçada manual, deve ser repetida periodicamente, uma vez que a maioria das plantas se restabelece logo após o corte.

Assim, as espécies de plantas daninhas perenes que possuem reservas no sistema radicular rebrotam ou, ainda, rebrotam e perfilham, induzindo o aparecimento de reboleiras, esta tem a tendência de aumentar a cada roçada. A parte aérea das plantas cortada ao entrar em contato com a superfície do solo vai desencadear os processos de decomposição e degradação. No entanto, como a maior parte desse material vegetal é constituída por tecidos de elevada relação C/N (na maioria



gramíneas), os microrganismos do solo demandam nitrogênio, e este será imobilizado do solo, reduzindo, assim, a quantidade disponível deste nutriente no solo em um momento em que a forrageira dele necessita para seu restabelecimento.

A roçada é uma prática que controla plantas daninhas sem reservas no sistema radicular e as demais espécies, quando for adotada juntamente com outros métodos de controle, como o cultural e químico. Deve-se salientar que, após a realização da roçada, os animais devem ser retirados da área, para garantir o restabelecimento da forrageira e o seu poder de competição com as plantas daninhas.

2.4 - Controle químico No controle químico utilizam-se herbicidas que, em concentrações convenientes, têm a

finalidade de inibir o desenvolvimento ou provocar a morte das plantas daninhas. As vantagens do uso do controle químico podem ser enumeradas:

• Menor dependência da mão-de-obra, que possui custo elevado; em certas regiões é difícil de ser encontrada no momento certo e na quantidade necessária.

• Maior rendimento na operação de controle de plantas daninhas. • Mesmo em épocas chuvosas, o controle é mais eficiente, proporcionando menor

rebrota das plantas daninhas. • É eficiente no controle de plantas daninhas na pastagem sem afetar o sistema

radicular da forrageira. • Permite o menor revolvimento do solo - plantio direto. • Pode controlar plantas daninhas perenes e de propagação vegetativa.

O herbicida deve ser considerado uma ferramenta a mais e não como o único método de controle. São necessárias pessoas capacitadas para uso correto dos herbicidas, observando-se as normas técnicas, as instruções dos fabricantes e as leis governamentais que regulamentam o seu uso.

Todo herbicida é uma molécula química que tem que ser manuseada com cuidado, havendo perigo de intoxicação do aplicador, principalmente. Pode ocorrer também poluição do ambiente - água (rios, lagos e água subterrânea), solo e alimentos - quando manuseados incorretamente. Há necessidade de mão-de-obra especializada para aplicação dos herbicidas, sendo essa a causa de cerca de 80% dos problemas encontrados na prática. O conhecimento da fisiologia das plantas, dos grupos aos quais pertencem os herbicidas e da tecnologia de aplicação é fundamental para o sucesso do controle químico das plantas daninhas. Os riscos de uso existem, mas devem ser conhecidos, perfeitamente controlados e evitados.

A utilização de herbicida seletivo no controle de plantas daninhas em pastagens tem demonstrado várias vantagens. Por possuir seletividade, tanto fisiologicamente como quando aplicado de forma localizada, ele causa menor dano à forrageira. É eficiente no controle de plantas daninhas anuais e perenes e possui alto rendimento operacional, sendo o tempo de recuperação da área relativamente rápido, uma vez que reduz ou elimina a competição entre estas e a forrageira. Na



maioria dos casos, a utilização de herbicidas no controle de plantas daninhas tem se mostrado uma prática economicamente viável, possuindo retorno rápido e certo, desde que inserida em um manejo adequado de controle de plantas daninhas e recuperação da pastagem.

O emprego do controle químico deve ser feito juntamente com outras práticas de controle, sendo a de maior importância o controle cultural, uma vez que este possibilita as melhores condições de desenvolvimento e permanência da forrageira, cabendo ao controle químico apenas auxiliar quando necessário. O emprego do controle químico como único e generalizado implica a inviabilidade econômica da prática agrícola e sério desequilíbrio no sistema de produção. Portanto, o herbicida é uma ferramenta muito importante no manejo integrado de plantas daninhas, desde que utilizado no momento adequado e de forma correta.

São necessários alguns fatores para o sucesso da utilização do controle químico no manejo integrado de plantas daninhas, como: conhecimento das condições de degradação da pastagem e decisões conjuntas para sua recuperação; identificação correta das plantas daninhas (espécie, biologia, estádio de desenvolvimento, atividade metabólica e densidade de infestação); conhecimento do tipo da forrageira; e distribuição de plantas daninhas (localizada ou não).

A seguir será abordado o manejo de plantas daninhas em pastagens utilizando-se herbicidas.

2.4.1 - Uso de herbicidas na reforma e formação de pastagens Na reforma de pastagens ocorre a necessidade da destruição da vegetação da área, com

posterior implantação da forrageira. A eliminação da vegetação pode ocorrer pelo emprego de práticas mecânicas ou por meio de controle químico com herbicidas, sendo estes de amplo espectro de ação e baixa persistência no ambiente (dessecantes). Os principais herbicidas utilizados com essa finalidade são glyphosate, paraquat, diquat, paraquat + diuron e 2,4-D, sendo comum a mistura entre alguns destes. Os herbicidas a serem utilizados, bem como suas misturas, são dependentes das plantas daninhas presentes na área e de seu desenvolvimento no momento da aplicação (Quadro 2).

Os demais sistemas de plantio devem ser realizados em solo com preparo adequado, não possuindo torrões e tocos, sendo para isso realizada a destoca e gradagens. A gradagem é um método mecânico de controle de plantas daninhas, porém não controla as espécies que possuem órgãos de reserva, sendo necessário o emprego conjunto do controle químico com herbicidas sistêmicos (Quadro 2).

Quando a forrageira (monocotiledônea) estiver se estabelecendo na área e surgirem plantas daninhas dicotiledôneas, também em estádios iniciais de desenvolvimento, o emprego do controle químico se faz necessário. O objetivo deste controle é reduzir a competição das plantas daninhas e possibilitar condições ideais ao rápido estabelecimento e desenvolvimento da forrageira. Nesse caso, o emprego de reguladores de crescimento, em pequenas doses, é prática viável, uma vez que estes produtos são seletivos às gramíneas (Quadro 2).



2.4.2 - Uso de herbicidas na recuperação de pastagens

A recuperação de pastagens é caracterizada pelo retorno às condições de produção destas

sem ocorrer destruição da forrageira ou mesmo o revolvimento do solo. É dependente da população adequada de plantas forrageiras na área e da viabilidade do seu sistema radicular, ou seja, presença de comprometimento da fertilidade do solo com manutenção da integridade da forrageira. A prática da recuperação é dependente, ainda, da espécie da forrageira, do nível de infestação de plantas daninhas, das espécies de plantas daninhas presentes na área e do nível tecnológico empregado pelo pecuarista.

A recuperação da pastagem demanda menor custo e possibilita a obtenção mais rápida de pasto, quando comparada à formação ou mesmo à reforma, uma vez que implica disponibilizar condições adequadas ao restabelecimento e desenvolvimento da forrageira já implantada na área.

Na prática da recuperação das pastagens, o primeiro passo é a eliminação da competição pelas plantas daninhas, o que pode ser realizado pelo emprego de herbicidas, como: 2,4-D, 2,4-D + picloram, fluroxipir + picloram, triclopyr e tebuthiuron (Quadro 2). Eles possibilitam condições de rápida recuperação da pastagem e melhor aproveitamento do adubo e da calagem pela forrageira. Práticas culturais adequadas, como adubação e calagem, são componentes fundamentais no sucesso do manejo de plantas daninhas e na recuperação da forrageira. A ausência da complementação do controle químico com o controle cultural inviabiliza essa tecnologia, mesmo que os herbicidas sejam eficazes no controle das espécies infestantes. A ausência de condições adequadas ao desenvolvimento da forrageira proporciona o restabelecimento das plantas daninhas na área. Deve-se manter a pastagem sem pastoreio por um período de tempo após as práticas suficiente para recuperação desta, a fim de proporcionar condições adequadas de restabelecimento da forrageira.

2.4.3 - Uso de herbicidas na manutenção de pastagens

O manejo adequado da pastagem é o principal fator responsável por sua longevidade e

produtividade, por possibilitar condições adequadas ao desenvolvimento da forrageira, tornando esta competitiva e dificultando o estabelecimento de plantas daninhas. Dentre os vários componentes do manejo de pastagens, o controle de plantas daninhas é fundamental para a sustentabilidade do sistema de produção. Os herbicidas podem ser utilizados para eliminar as plantas daninhas, através de produtos seletivos às gramíneas, como o 2,4-D, 2,4-D + picloram, fluroxipir + picloram e triclopyr (Quadro 2).

A eliminação de reboleiras de plantas daninhas perenes e arbustivas pode ser realizada com aplicação localizada nas folhagens, no meristema apical (ex.: na pindoba) ou mesmo no toco recém-cortado de arbustos e árvores, utilizando-se para isso o picloram, 2,4-D + picloram, fluroxipir + picloram e triclopyr (Quadro 2). Entretanto, os arbustos com muitos espinhos, que impõem dificuldades na pulverização ou mesmo no corte, podem ser eliminados pela utilização de produtos granulados espalhados no solo na projeção da copa, como o tebuthiuron (Quadro 2).



Deve-se atentar para a manutenção da pastagem livre de pastoreio no momento e também por um período de tempo após a aplicação dos herbicidas, objetivando a recuperação da forrageira. Esta prática também reduz a contaminação do esterco dos animais com esses herbicidas, que possuem persistência neste e no solo, podendo causar sérios danos a culturas sensíveis adubadas com o esterco, como tomate, alface e outras hortaliças, ou cultivadas em área tratada por um período inferior à sua carência.

Quadro 2 – Principais herbicidas recomendados na cultura das pastagens

Nome técnico

Nome comercial Observações

2,4-D Diversos

Aplicação (pós-emergência) em área total em forrageiras monocotiledôneas controlando seletivamente as espécies dicotiledôneas. Deve ser aplicado preferencialmente nos estádios iniciais de desenvolvimento das plantas daninhas, visando redução das doses e maior eficiência de controle. Controla plantas de folhas largas anuais e algumas perenes. Utilizar pontas de pulverização especiais para reduzir o efeito da deriva e proporcionar boa cobertura das plantas daninhas. Na dessecação para o sistema de plantio direto, em infestações mistas (de gramíneas e dicotiledôneas), usá-lo em mistura no tanque do pulverizador, com glyphosate, glyphosate potássico ou sulfosate. Não aplicar em plantas daninhas perenes adultas, devendo ser aplicada a mistura de 2,4-D com picloram, devido ao rápido metabolismo do 2,4-D nessas plantas, não ocasionando a morte delas em aplicação isolada. No controle em área total procede-se, previamente, ao pastoreio da área, com a finalidade de rebaixar a pastagem e expor as plantas daninhas ao herbicida que será aplicado. Deve-se atentar para o efeito da deriva para culturas altamente sensíveis próximo à área de pulverização, como: algodão, tomate, batata, feijão, soja, café, entre outras. Plantas daninhas controladas: amendoim-bravo (Euphorbia spp), beldroega (Portulaca oleracea), caruru (Amaranthus sp.), carrapicho-de-carneiro (Acanthospermum hispidum), cordão-de-frade (Leonotis spp.), corriola (lpomoea spp), dente-de-leão (Taraxacum officinale), erva-moura (maria preta) (Solanum nigrum), flor-roxa (Echium plantagineum), guanxuma (Sida spp.), joá (Solanum spp.), jurubeba (Solanum paniculatum), mamona (Ricinus communis), mastruço (mentruz) (Coronopus didymus), melão-de-são-caetano (Momordica charantia), mentrasto (Ageratum conyzoides), Mostarda (Brassica campestre), Nabiça (Raphanus raphanistrum), Nabo-bravo (Brassica rapa), picão-branco (Galinsoga parviflora), picão-preto (Bidens pilosa), poaia (Richardia spp.), serralha (Sonchus oleraceus), trapoeraba (Commelina spp.) e aguapé (Eichornia crassipes)

Diuron + paraquat Gramocil

Utilizado na renovação das pastagens, em área total, para matar as plantas daninhas anuais (monocotiledôneas e dicotiledôneas), porém não elimina as plantas perenes. Também é utilizado na dessecação para o plantio direto em pós-emergência das plantas daninhas, estando estas em estádio inicial de desenvolvimento. Controla várias espécies de gramíneas e dicotiledôneas anuais, que não se reproduzem por partes vegetativas. Por ser herbicida não-seletivo, de ação por contato, não pode ser aplicado sobre a forrageira. Recomenda-se aplicá-lo com ponta de pulverização que produza boa cobertura foliar.



Nome técnico


2,4-D + picloram Mannejo

Utilizar surfatantes 0,3% v.v. Aplicação em pós-emergência em área total ou localizada. É utilizado na reforma e recuperação da pastagem no controle de plantas daninhas dicotiledôneas herbáceas e semi-arbustivas; a aplicação deve ser realizada cerca de 40 dias após a emergência das plantas daninhas, em pleno vigor vegetativo. Caso contrário, deve-se roçar as plantas daninhas e esperar a rebrota vigorosa e bem enfolhada (30 a 40 cm para plantas herbáceas e 1 m para semilenhosas) para posterior aplicação. Utilizar doses maiores em plantas daninhas adultas que tenham sofrido várias roçadas anteriormente ou quando já tenham terminado seu desenvolvimento vegetativo (final do período chuvoso). Em aplicações em área total deve-se evitar o plantio de culturas suscetíveis na área por 2 a 3 anos. Utilizar pontas de pulverização especiais para reduzir o efeito da deriva e proporcionar boa cobertura das plantas daninhas. Deve-se atentar para o efeito da deriva para culturas altamente sensíveis próximo à área de pulverização, como: algodão, tomate, batata, feijão, soja, café, entre outras. No controle em área total procede-se, previamente, ao pastoreio da área, com a finalidade de rebaixar a pastagem e expor as plantas daninhas ao herbicida que será aplicado. Em aplicações em área total deve-se evitar o plantio de culturas suscetíveis na área por 2 a 3 anos. Plantas daninhas controladas: assa-peixe branco (Vernonia polyanthes), cheirosa (Hyptis suaveolens), malva-branca (Sida cordifolia), guanxuma (Sida rhombifolia), fedegoso (Senna obtusifolia), canela-de-perdiz (Croton glandulosus) e mata-pasto (Eupatorium maximilianii) e outras.

2,4-D + picloram

Tordon 2,4-D

Utilizar surfatantes (0,20 a 0,25% v.v Aterbane ou 0,2 a 0,3% de óleo mineral). É utilizado no controle de plantas herbáceas tolerantes ao 2,4-D e para controlar arbustos e árvores. No primeiro caso, pulveriza-se por via terrestre ou aérea toda a área ou as reboleiras mais infestadas. No segundo caso, na erradicação de arbustos ou árvores isoladas utiliza-se o método da pulverização da copa ou, preferencialmente, o de aplicação no toco recém-roçado. No controle em área total procede-se, previamente, ao pastoreio da área, com a finalidade de rebaixar a pastagem e expor as plantas daninhas ao herbicida que será aplicado. Deve ser realizado durante a estação das chuvas, quando as plantas se encontram em pleno vigor vegetativo. Deve-se atentar para o efeito da deriva, principalmente em pulverizações aéreas que devem ser realizadas no mínimo a 2.000 metros de distância de culturas sensíveis, como: algodão, tomate, batata, feijão, soja, café, entre outras. Utilizar doses maiores em plantas daninhas adultas que tenham sofrido várias roçadas anteriormente ou quando já tenham terminado seu desenvolvimento vegetativo (final do período chuvoso). Em aplicações em área total deve-se evitar o plantio de culturas suscetíveis na área por 2 a 3 anos. Utilizar pontas de pulverização especiais para reduzir o efeito da deriva e proporcionar boa cobertura das plantas daninhas. Plantas daninhas controladas (*aplicação no toco recém-roçado): amendoim-bravo (Euphorbia paniculata), arranha-gato* (Acacia sp. e Sharnkya sp.), aguapé (Eichordia crassipes), assa-peixes (Vernonia spp.), buva (Erigeron bonariensis), cajussara (Solanum spp.), cambarazinho (Eupatorium laevigatum), capixingui (Croton floribundus), caraguatá (Erygium spp), carqueja (Bacharis trimera), erva-de-bicho (Polygonum punctatum), erva-lanceta (Solidago microglossa), espinilho (Fagara praecox), fumeiro (Solanum sp), guanxumas (Sida spp.), joá (Solanum sisymbrifolium), jurubeba (Solanum paniculatum), leiteiro* (Peschiera fuchsiaefolia), maria-mole (Senecio brasiliensis), mio-mio (Baccharis coridifolia), picão-preto (Bidens pilosa), samambaia (Pteridium aquilinum), timbó* (Serfania sp), tojo (Ulex europaeus) e trançagem (Plantago major).



Nome técnico


Fluroxipir + picloram Plenum

Utilizar surfatante 0,3% v.v ou óleo mineral 0,2 a 0,5% v.v. Aplicação em pós-emergência em área total ou localizada; controla plantas daninhas dicotiledôneas herbáceas semi-arbustivas e arbustivas. As plantas daninhas devem estar em pleno desenvolvimento vegetativo. Evitar deriva deste produto para culturas altamente sensíveis, como: algodão, tomate, batata, feijão, soja, café, entre outras. Utilizar doses maiores em plantas daninhas adultas que tenham sofrido várias roçadas anteriormente, plantas de cerrado ou quando já tenham terminado seu desenvolvimento vegetativo (final do período chuvoso). No controle em área total procede-se, previamente, ao pastoreio da área, com a finalidade de rebaixar a pastagem e expor as plantas daninhas ao herbicida que será aplicado. Em aplicações em área total deve-se evitar o plantio de culturas suscetíveis na área por 2 a 3 anos. Utilizar pontas de pulverização especiais para reduzir o efeito da deriva e proporcionar boa cobertura das plantas daninhas. Plantas daninhas controladas: assa-peixe-branco (Vernonia polyanthes), assa-peixe-roxo (Vernonia westiniana), mata-pasto (Eupatorium maximilianii), vassourinha (Sida santaremnensis), malva branca (Sida cordifolia), guanxuma (Sida rhombifolia), joá (Solanum viarum), malvão (Triunfetta bartramia), guatanbú* (Aspidosperma sp.), assa-peixe branco do cerrado* (Vernonia ferruginea), mamica-de-porca* (Fagara rhoifolium), roseta* (Randia armata, Bauhinia variegata), aroeirinha* (Schinus terebenthifolius), angiquinho* (Parapiptadenia sp). (*Em algumas condições ocorre a exigência de repasse no segundo ano com a aplicação de picloram no toco recém-roçado).

Glyphosate diversos

Aplicar em pós-emergência das plantas daninhas, jovens ou adultas, estando estas em boas condições metabólicas. Controla de forma não-seletiva plantas daninhas mono e dicotiledôneas. A dose recomendada depende das espécies e do estádio de desenvolvimento destas. Em pastagem, usa-se para destruí-la, quando se pretende renová-la, ou reverter o terreno para outras culturas. Por ser um herbicida sistêmico, controla plantas daninhas perenes e com órgãos de reserva, evitando a rebrota destas após o revolvimento do solo. Pode ser utilizado, ainda, em aplicações localizadas para controlar plantas em reboleiras. Neste caso, deve-se evitar o contato com as forrageiras, por não ser seletivo a elas. Requer período de 4-6 horas sem chuvas após sua aplicação, para assegurar sua absorção, dependendo da formulação utilizada. É comum sua mistura ao 2,4-D, principalmente para uso em áreas infestadas por plantas de difícil controle. Este herbicida não impõe restrições quanto à escolha das culturas subseqüentes, por ser fortemente sorvido ao solo e não possuir efeito residual.



Nome técnico


Triclopyr Garlon

Controle eficiente da pindoba (Orbinea speciosa) – 10 mL da solução 4,0% v.v de Garlon em óleo diesel para cada metro de altura desta planta. Para plantas velhas, roçadas várias vezes, que apresentam engrossamento visível próximo à superfície do solo, devem-se aplicar 15 a 20 mL por planta, mesmo que a altura esteja abaixo da roçada recente. A aplicação deve ser realizada diretamente no meristema apical da planta, localizado no centro da projeção das folhas mais novas. Controle de guatambu (Aspidosperma sp.) pata-de-vaca (Bauhinia variegata e Parapiptadenia sp.) e outras brotações de cerrado - aplicação de Garlon 5,0% v.v em óleo diesel a baixa pressão no terço final do caule, aproximadamente 30-40 cm acima do nível do solo (cerca de 20 mL por planta), cuidando para atingir o mínimo possível as folhas da forrageira. Na aplicação em área total não se deve utilizar óleo diesel; esta pode ser aérea ou terrestre, em pastagens infestadas densamente por plantas daninhas de pequeno, médio e grande porte. Aplicar o produto molhando bem e uniformemente toda a folhagem da planta. Evitar deriva deste produto para culturas altamente sensíveis, como: algodão, tomate, batata, feijão, soja, café, entre outras. Utilizar pontas de pulverização especiais para reduzir o efeito da deriva e proporcionar boa cobertura das plantas daninhas. No controle em área total procede-se, previamente, ao pastoreio da área, com a finalidade de rebaixar a pastagem e expor as plantas daninhas ao herbicida que será aplicado. A aplicação deve ser realizada em plantas com desenvolvimento adequado. Plantas daninhas controladas: erva-quente (Borreria alata), cambará (Lantana camara), assa-peixe (Vernonia polyanthes), espinilho (Acacia farnesiana), jurubeba (Solanum paniculatum) e outras. O produto é rapidamente degradado, apresentando meia-vida no solo de 20 a 45 dias, dependendo do tipo de solo e das condições climáticas, não impondo restrições quanto a culturas subseqüentes.

Picloram Padron

Não adicionar óleo diesel nem surfatantes. Aplicação deve ser localizada no toco recém-roçado. Roçar as plantas daninhas a serem controladas com foice o mais próximo possível do solo. Em plantas já roçadas anteriormente, deve-se fazer o corte abaixo do engrossamento da raiz da última roçada. Os caules mais grossos devem ser rachados em cruz para proporcionar a maior absorção do produto. Deve-se utilizar ponta de pulverização do tipo cone cheio, que deve ficar o mais próximo possível no momento da aplicação, para evitar perda do produto. O produto deve ser aplicado imediatamente após o corte, molhando bem todo o toco até atingir o ponto de escorrimento. Em plantas que possuem engrossamento do caule abaixo do nível do solo (ex.: ciganinha), deve-se corta-las com enxadão abaixo do nível do solo e posteriormente aplicar o produto em caule e raízes decepadas até o ponto de encharcamento. Em plantas com toco de diâmetro inferior a 3 cm, deve-se aplicar o produto sobre o solo ao redor do toco, objetivando-se atingir o seu sistema radicular. Não realizar aplicação em plantas secas e com atividade metabólica reduzida (estresse hídrico acentuado, queimada). Utilizar doses maiores em plantas daninhas adultas que tenham sofrido várias roçadas anteriormente, plantas de cerrado ou quando já tenham terminado seu desenvolvimento vegetativo (final do período chuvoso). Plantas daninhas controladas: arranha-gato (Acacia plumosa), leiteiro (Peschiera fuchsiaefolia), aroeirinha (Schinus terebenthifolius), espinho-agulha (Barnadesia rosea), camboatá (Tapirira guianensis), mamica-de-porca (Machaerium aculeatum), pata-de-vaca (Bauhinia variegata) e ciganinha (Memora peregrina).



Nome técnico


Tebuthiuron Graslan

Formulação granulada aplicada a lanço, com granuladeira ou por via aérea, devendo, em ambos os casos, o aplicador proteger-se com equipamento de proteção adequado (luvas impermeáveis e outros). Usa-se em cobertura total do terreno, ou localizada nas reboleiras de infestantes que se pretende eliminar, ou, ainda, embaixo da copa dos arbustos indesejáveis (plantas com espinhos e outras), distribuindo-se os grânulos na projeção da copa. A distribuição do produto deve ser uniforme na área, para reduzir os efeitos negativos à forrageira. Em caso de lesões ocasionadas principalmente pela maior concentração localizada do produto, os danos tendem a desaparecer num período de 6 a 12 meses. É aplicado em dose única em qualquer época do ano. No entanto, resultados mais rápidos e eficientes serão obtidos quando a aplicação for realizada pouco antes (ou no início) do período chuvoso (julho a dezembro nas regiões Sul e Centro-Oeste). Devido ao modo de absorção e translocação do herbicida, os arbustos devem apresentar bom desenvolvimento foliar; portanto, a aplicação não deve ser feita em arbustos roçados ou queimados recentemente. Após a aplicação deste produto não se recomenda eliminar a parte aérea do arbusto de que se deseja o controle, pois esta é importante para melhor absorção do herbicida e conseqüentemente agilizará o processo de morte desse arbusto. Deve-se evitar a aplicação sobre ou perto de culturas anuais suscetíveis, como soja, feijão, tomate, algodão, fumo, pepino e outras, bem como de árvores frutíferas. Não aplicar o produto em florestas ou reservas naturais. No caso de aplicação em área total, as culturas rotacionais poderão ser plantadas no mínimo 3 anos após a aplicação do herbicida, entretanto, quando em aplicação localizada, seu efeito restringe-se ao local de aplicação. Mantenha afastados das áreas de aplicação crianças, animais domésticos e pessoas desprotegidas por um período de 7 dias após a aplicação do produto. É recomendado para solos arenosos e areno-argilosos. Plantas daninhas controladas: gramão ou grama-batatais (Paspalum notatum), assa-peixe, assa-peixe-do-pará, folha-de-santana (Vernonia ferruginea), assa-peixe-roxo (Vernonia scabra), carqueja (Bacharis trimera), chirca (Eupatorium bonifolium), jurubeba (Solanum fastigiatum), roseta ou limãozinho-de-goiá (Randia armata), taboca (Guadua angustifólia), assa-peixe-branco, assa-peixe-do-cerrado (Gochnatia polymorpha), café-de-bugre (Solanum caavurana), capa-bode (Melochia tomentosa), cega-jumento ou cajussara (Solanum rugosum), fumo-bravo (Solanum verbascifolium), lobeira (Solanum lycocarpum), malícia ou dorme-dorme (Mimosa invisa), mangueirinha ou camboatá-do-cerrado (Tapirira guianensis), arranha-gato ou unha-de-gato (Acacia plumosa), cansanção ou urtigão (Cnidosculus urens), cipó-prata (Banisteria metalicolor), esporão-de-galo (Pisonea aculeata), esporão-de-galo (Celtis glycicarpa), leiteiro (Peschiera fuchsiaefolia), limão-bravo (Soliva sessilis), pereiro (Aspidosperma eburneum), veludo-vermelho (Chomelia pohliana), aroeirinha (Schinus terebinthifolius), cruzeta (Strychnos parvifolia), espinho-agulha (Chuquiragua tomentosa), espinho-agulha (Barnadesia rósea), leiteiro-vermelho (Chrysophyllum marginatum), limãozinho ou juvu (Acanthocladus brasiliensis), mamica-de-porca (Fagara hiemalis) e tarumã (Vitex sp.).

São várias as maneiras de aplicação de herbicidas em pastagens, sendo elas dependentes das

condições de infestação, operação na ocasião do controle (reforma, formação, recuperação e manutenção), espécie infestante, nível tecnológico do pecuarista e herbicida utilizado.

A aplicação foliar pode ser localizada ou em área total. A localizada é denominada catação e constitui-se na eliminação de arbustos agrupados; a área é caracterizada pela infestação menor do



que 40% e disposta em reboleiras. Os pulverizadores utilizados são o costal tracionado por uma pessoa, o pulverizador tracionado por animal, denominado Burro Jet, ou mesmo um pulverizador tratorizado adaptado com várias saídas de pontas, direcionadas por trabalhadores que acompanham o trator.

A aplicação em área total é feita em áreas com infestação acima de 40% e está condicionada à topografia adequada da área, permitindo a mecanização com o trator. Essa forma de pulverização possui alto rendimento operacional e exigência baixa de mão-de-obra, podendo ser realizada com pulverizador de barra, canhão ou avião (aérea).

A aplicação aérea é recomendada em grandes áreas que possuem obstáculos à pulverização tratorizada. Esta prática demanda maior nível tecnológico do pecuarista, pelas exigências quanto a monitoramento sistemático das condições meteorológicas, necessidade de pista de pouso próximo à área e topografia adequada à pulverização aérea. Deve-se cuidar quanto à deriva próximo a áreas agrícolas, uma vez que a maioria das culturas anuais e perenes é altamente sensível aos herbicidas reguladores de crescimento utilizados em pastagens. A principal vantagem da aplicação aérea é o alto rendimento operacional, podendo pulverizar até 300 ha por dia.

Outra forma de aplicação de herbicidas é em toco recém-roçado, tendo como objetivo aumentar a suscetibilidade das plantas daninhas aos herbicidas. Todavia, em condições que impõem restrições à aplicação foliar ou ao corte dos arbustos, pode-se realizar a aplicação basal, caracterizada pela deposição do herbicida granulado no solo na projeção da copa da planta daninha. É utilizado no controle de arbustos com espinhos e com arquitetura de galhos bem fechados.



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