Verlag des Forschungszentrums Jülich

JUEL-4163
Wegner, Reinhard
Studies on the Effect of Soil Moisture and Time of Application on the Distribution of the Herbicide Propoxycarbazone-Sodium (BAY MKH6561) in Plants (Wheat, Blackgrass) and Soil
VIII, 188 S., 2005

Untersuchung zum Einfluss von Bodenfeuchte und Behandlungszeitpunkt auf die Verteilung des Herbizids Propoxycarbazone-Sodium (BAY MKH6561) in der Pflanze (Weizen und Ackerfuchsschwanz) und im Boden

Die Verteilung und Konzentration von Propoxycarbazone-Sodium (MKH6561) und seiner Metabolite wurde in Pflanze und Boden untersucht. Durch Versuche mit Bodensäulen und Lysimeterwannen wurden Abhängigkeiten der Herbizidwirkung von der Bodenfeuchte und dem Behandlungszeitpunkt bei Kulturpflanze (Weizen) und Zielgras (ALOMY) aufgeklärt. Vor der Applikation von [phenyl-UL-14C]-markiertem MKH6561 wurden in Parabraunerde und Saurer Braunerde unterschiedliche Bodenfeuchten (20 bis 60%WKmax) eingestellt. Nach der Applikation zu zwei verschiedenen Zeitpunkten des vegetativen Wachstums (BBCH22 und 25), erfolgte die Simulation unterschiedlicher Niederschlagsereignisse ("normaler" Niederschlag vs. Starkregen). Ziel ist es, Aussagen über die Wirkstoffaufnahme, Verlagerung im Boden und Metabolisierung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Ausgangsvorraussetzungen hinsichtlich Bodenfeuchte und Wachstumsstadien zu liefern. Die Ergebnisse sollen zur Optimierung der Wirkung des Präparates genutzt werden.
Im Zielgras wurden, aufgrund der Lage des Hauptwurzelhorizontes ("Positionsselektivität"), höhere MKH6561-Gesamtgehalte als im tiefer wurzelnden Weizen erreicht. Weizen wies prozentual geringere Wirkstoff- sowie höhere Hauptpflanzenmetabolitgehalte (2-Hydroxypropoxy- MKH6561) und somit bessere Verträglichkeit durch schnelleren Wirkstoffabbau auf. ALOMY zeigte eine anteilsmäßig gleiche Verteilung beider Fraktionen und somit eine verlangsamte "Entgiftung". Insgesamt lagen dort die Gehalte [in µg/g] aller Fraktionen, aufgrund hoher MKH6561-Gesamtgehalte, höher als im Weizen. Durch Massenzuwachs der Pflanzen und dem daraus resultierenden Verdünnungseffekt zeigten sich höhere MKH6561-Gesamtgehalte bei frühem Applikationszeitpunkt (BBCH22) und geringere Gehalte bei späterem (BBCH25). Es ist somit von einer Minderwirkung bei BBCH25 auszugehen. Die Bodenfeuchte ist für die Ausprägung der Herbizidaufnahme maßgeblich verantwortlich. Bei hoher Feuchte ist die beste herbizide Unkrautwirkung sowie gleichzeitig die stärkste Gefährdung der Kultur zu erwarten. Die hohe Wirksamkeit und erhöhte Aufnahmeraten bei ALOMY auf der Sauren Braunerde kann dadurch erklärt werden, dass die Pflanzen - bei gleicher Bodenfeuchte - eine geringere Wasserspannung als auf der Parabraunerde überwinden müssen. Im Boden sind erhöhte Translokationsraten bei hoher Feuchte zu erwarten. Mit fortschreitendem Probenahmetermin steigen die Gehalte im Unterboden weiter an. Starkregen führt durch abwärts gerichteten Wasserfluss und die Erhöhung der Bodenfeuchte zu hohen Verlagerungsraten und starker Pflanzenaufnahme. Bei der Sauren Braunerde wird im Vergleich zur Parabraunerde, aufgrund eines hohen Sand- und Grobporenanteils, eine höhere hydraulische Leitfähigkeit, geringere effektive Retardation sowie sorptive Eigenschaften (lockere Bindung des Wirkstoffs an die Bodenmatrix, niedrige KOCOC-Werte) nachgewiesen. Somit ist bei der Sauren Braunerde mit einer stärkeren Verlagerung zu rechnen; Konzentrationen von >1 µg/kg bzw. Gehalte >1% der applizierten Menge können im Unterboden jedoch ausgeschlossen werden. Die Metabolisierung erfolgt langsamer als in der Pflanze. Das Metabolitenspektrum umfasst einen Hauptmetaboliten (4-Hydroxysaccharin), der im Boden angereichert wird. In der Sauren Braunerde wird ein schnellerer Wirkstoffabbau als bei der Parabraunerde nachgewiesen.


Studies on the Effect of Soil Moisture and Time of Application on the Distribution of the Herbicide Propoxycarbazone-Sodium (BAY MKH6561) in Plants (Wheat, Blackgrass) and Soil

The distribution and concentration of propoxycarbazone-sodium (MKH6561) (a.i.) and its metabolites in plant and soil were investigated. Soil columns and lysimeters were used to examine the dependence of the herbicide action on soil moisture and time of application for crop (wheat) and target grass (ALOMY). Before application of [phenyl-UL-14C] labelled MKH6561, various levels of soil moisture (20 to 60%WHCmax) were adjusted in orthic luvisol and gleyic cambisol. After the application at growth stages BBCH22 and 25, different precipitation events were simulated ("normal" precipitation vs. heavy rain). The aim was thus to provide information on plant uptake, translocation in soil and metabolization of a.i. as a function of soil moisture and growth stage. The results will be used to optimise the effectiveness of the compound.
The experiments show higher total MKH6561 content in ALOMY due to the position of the main root horizon ("position selectivity"), compared to the deeper-rooting wheat. Wheat displayed lower percentage content of a.i. but higher content of the major plant metabolite (2-hydroxypropoxy-MKH6561) and thus better tolerance due to faster metabolization. ALOMY showed a similar distribution of both fractions and slowed down "detoxification". On the whole, the concentration [µg/g] of all the fractions considered was higher in ALOMY due to higher total MKH6561 content than in wheat. Due to the increase in mass of the plants and the resulting dilution effect, higher total MKH6561 content was found at the early (BBCH22), and lower content at the later application date (BBCH25), where a reduced effect of the herbicide is to be assumed. The soil moisture is the most important factor responsible for herbicide uptake. Thus, at high soil moisture, the greatest herbicidal effect and, at the same time, the greatest danger to the crop is to be expected. Due to lower pressure head at identical soil moisture on gleyic cambisol in comparison to orthic luvisol, high uptake rates and effectiveness of the herbicide in ALOMY on gleyic cambisol can be estimated.
In the soil, at high moisture, elevated translocation is to be expected. In the subsoil, the concentrations further increase with advancing time after application. Heavy rain led to elevated translocation and plant uptake due to downward water flow and the increase of soil moisture, respectively. In gleyic cambisol, in comparison to orthic luvisol, a higher hydraulic conductivity, lower effective retardation and lower sorptive properties (weak sorption of a.i. to the soil matrix, low KOC values) were identified due to a high sand and coarse pore fraction. Thus, stronger translocation is to be expected in gleyic cambisol but concentrations of >1 µg/kg or contents of >1% of the applied quantity in subsoil layers can be ruled out. Metabolization takes place more slowly than in the plant, forming one major soil metabolite (4-hydroxysaccharin) which accumulates in soil. Degradation in gleyic cambisol was faster than in orthic luvisol.

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Letzte Änderung: 07.06.2022