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Keywords:

  • herbicide;
  • soil;
  • degradation;
  • mobility;
  • kinetics;
  • soil moisture;
  • microbial activity

Abstract

Mobility, extractability, and disappearance of the herbicides diuron, terbuthylazine, metolachlor, and pendimethalin were examined in incubation experiments with two topsoil samples of different natural microbial activity and after sterilization. Soil moisture was held constant at 10, 40, and 60 % WHC. In other variants, the soil water content was changed during the incubation.

The four herbicides reveal a fairly different extent of microbial and chemical degradation and immobilization. The herbicide mobility – expressed by coefficients of partition between adsorbed and dissolved herbicide amounts – decreases at a lower rate and extent, when the microbial activity is low or the soil is sterile. With increasing initial soil moisture, also herbicide mobility and extractability increase; but in the course of time, abiotic immobilization occurs to a higher extent. When soil moisture changes during the incubation, formerly non-extractable herbicide fractions (up to 40 % of the applied amounts) become extractable.

Kinetics of herbicide immobilization follow an empirical sigmoidal function, which describes three periods of immobilization. The three-period shape of the curve and its possible reasons are discussed for the data of the incubation experiments as well as for the results of a long-term field trial with diuron.

Einfluss von mikrobieller Aktivität und Bodenfeuchte auf die Immobilisierung von Herbiziden in Böden

Mobilität, Extrahierbarkeit und Abbau der Herbizidwirkstoffe Diuron, Terbuthylazin, Metolachlor und Pendimethalin wurden in Inkubationsversuchen mit Oberbodenproben von zwei Böden mit unterschiedlicher mikrobieller Aktivität bzw. unter sterilen Bedingungen untersucht. Die Bodenfeuchte wurde bei 10, 40 und 60 % WHC konstant gehalten bzw. im Zeitverlauf variiert.

Bei geringer mikrobieller Aktivität bzw. in sterilem Boden nehmen die Rückstandsgehalte sowie die Mobilität der Wirkstoffe – gemessen anhand der Verteilung zwischen adsorbierten und gelösten Rückstandsanteilen – langsamer ab. Das Ausmaß des mikrobiellen und chemischen Abbaus sowie der Immobilisierung ist für die verschiedenen Herbizide sehr unterschiedlich. Bei höherer Bodenfeuchte sind Mobilität und Extrahierbarkeit der Herbizide anfänglich höher als in trockenem Boden; im weiteren Verlauf erfolgt aber eine stärkere abiotische Festlegung. Bei wechselnder Bodenfeuchte können zuvor nicht extrahierbare Rückstände (bis 40 % der Aufwandmenge) wieder in eine extrahierbare Form übergehen.

Die Kinetik der Herbizid-Immobilisierung folgt einer empirisch ermittelten sigmoidalen Funktion, die drei Phasen der Festlegung beschreibt. Der dreiphasige Verlauf der Immobilisierung und dessen mögliche Ursachen werden anhand der Ergebnisse der Inkubationsversuche sowie von Langzeit-Feldversuchsergebnissen für Diuron diskutiert.