The mixture of herbicides is a widely used technique in weed control in several crops, including maize. However, interactions that might potentially result from mixing herbicides are a matter of constant concern and research. Soils are ideal settings to study transport and behavior of herbicides along gradients of physicochemical properties. The aim of this study was to evaluate sorption-desorption, leaching mineralization, biodegradation, and microbial respiration of mesotrione applied alone and mixed with S-metolachlor + terbuthylazine in samples from Brazilian sites cultivated with maize. The sorption-desorption of 14C-labeled [cyclohexane-2-14C] mesotrione was evaluated using the batch method, leaching was in glass columns, mineralization and degradation experiments were conducted using biometric flask, and microbial respiration was established according to the soil microorganisms: carbon transformation test with 14C-glucose solution in biometric flasks as well. Sorption of mesotrione applied alone and mixed had Kd sorption coefficient) values ranging from 0.08 to 5.05 kg L-1 and from 0.09 to 5.20 kg L-1, respectively, with similar behavior across soils. Mesotrione sorption was influenced primarily by the clay mineral (CM) content and the soil pH. Leaching of mesotrione is relatively high in the tropical soils and correlates with the pH (R2 = -0.84) and CM content (R2 = 0.75) and may pose a potential groundwater contamination risk. From the 49 d laboratory incubation data, increased mineralization half-life of mesotrione were observed for the mixture of herbicides, ranging from a 4 d increase for the sandy loam soil to a 1 d increase in the sandy clay texture soils. Mesotrione degradation rate had a 2-fold increase in the sandy loam compared to the sandy clay soil. Two metabolites can be identified from mesotrione degradation, 4-methyl-sulfonyl-2-nitrobenzoic acid (MNBA) and 2-amino-4-methylsulfonyl benzoic acid (AMBA). For unamended soil - control (without herbicide), microbial activity followed similar behavior to amended soil with herbicides in total 14CO2 released and accumulated, ranging from 23 to 27%. The mode of application of mesotrione did not influence sorption, desorption or leaching. Mesotrione sorption was relatively low in soils, which creates the high potential for leaching in maize producing areas. Thus, recommendations for mesotrione application, without the prior knowledge of the soil physical and chemical properties can result in an inefficient weed control. Mesotrione biotransformation was relatively quick, indicating this herbicide has low persistence, and consequently, low residual effect on crops and weeds when present in similar soils to this present study. Microbial respiration for all treatments was slightly higher in the sandy clay compared with sandy loam soil; although soil samples with application of herbicides (alones and in a mixture) did not have decreased basal microbial respiration or mineralization rate of glucose / A mistura de herbicidas é uma técnica amplamente utilizada no controle de plantas daninhas em diversas culturas, incluindo o milho. No entanto, as interações que podem potencialmente resultar da mistura de herbicidas são uma questão de constante preocupação e pesquisa. Os solos são os locais ideais para estudar o transporte e o comportamento de herbicidas ao longo dos gradientes de propriedades físico-químicas. O objetivo deste estudo foi avaliar a sorção-dessorção, lixiviação, mineralização, biodegradação e respiração microbiana do mesotrione aplicado isolado e misturado com S-metolachlor + terbuthylazine em amostras de locais brasileiros cultivados com milho. A sorção-dessorção do mesotrione 14C-marcado [ciclohexano-2-14C] foi avaliada utilizando o método de lote, a lixiviação foi em colunas de vidro, experimentos de mineralização e de degradação foi realizados utilizando frascos biométricos e a respiração microbiana foi estabelecida de acordo com os microorganismos do solo: teste de transformação de carbono com uma solução de 14C-glicose em frascos biométricos também. A sorção do mesotrione aplicado isolado e misturado apresentou valores de Kd (coeficiente de sorção) varando de 0,08 à 5,05 kg L-1 e de 0,09 à 5,20 kg L-1, respectivamente, com comportamento semelhante nos solos. A sorção do mesotrione foi influenciada principalmente pelo teor de argila mineral (CM) e o pH do solo. A lixiviação do mesotrione é relativamente elevada nos solos tropicais e correlaciona-se com o pH (R2 = -0,84) e teor de CM (R2 = 0,75) e pode representar um potencial risco de contaminação das águas subterrâneas. A partir dos dados de laboratório de 49 dias de incubação, o aumento da meia-vida de mineralização do mesotrione foi observado para a mistura de herbicidas, variando de um aumento de 4 dias do solo franco-arenoso para um aumento de 1 dia nos solos de textura argilo-arenosa. A taxa de degradação do mesotrione apresentou um aumento de 2 vezes no franco-arenoso em relação ao solo de textura argilo-arenosa. Dois metabólitos podem ser identificados a partir de degradação do mesotrione, o ácido 4-metil-sulfonil-2-nitrobenzóico (MNBA) e 2-amino-4-metilsulfonil benzóico (AMBA). Para o solo sem alterações - controle (sem aplicação de herbicida), a atividade microbiana seguiu comportamento similar ao solo tratado com herbicidas no total de 14CO2 liberado e acumulado, variando de 23 a 27%. O modo de aplicação do mesotrione não influenciou a sorção, dessorção ou lixiviação. A sorção do mesotrione foi relativamente baixa nos solos, que gera alto potencial de lixiviação em áreas produtoras de milho. Assim, as recomendações para a aplicação do mesotrione, sem o conhecimento prévio das propriedades físicas e químicas do solo podem resultar em um ineficiente controle de plantas daninhas. A biotransformação do mesotrione foi relativamente rápida, indicando que este herbicida tem baixa persistência, e, consequentemente, baixo efeito residual sobre as culturas e plantas daninhas, quando presentes em solos semelhantes ao presente estudo. A respiração microbiana em todos os tratamentos foi ligeiramente superior no argilo-arenoso em comparação com o solo franco-arenoso; embora as amostras de solo com aplicação de herbicidas (isolados e em uma mistura) não têm diminuído a respiração microbiana basal ou a taxa de mineralização da glicose

The mixture of herbicides is a widely used technique in weed control in several crops, including maize. However, interactions that might potentially result from mixing herbicides are a matter of constant concern and research. Soils are ideal settings to study transport and behavior of herbicides along gradients of physicochemical properties. The aim of this study was to evaluate sorption-desorption, leaching mineralization, biodegradation, and microbial respiration of mesotrione applied alone and mixed with S-metolachlor + terbuthylazine in samples from Brazilian sites cultivated with maize. The sorption-desorption of 14C-labeled [cyclohexane-2-14C] mesotrione was evaluated using the batch method, leaching was in glass columns, mineralization and degradation experiments were conducted using biometric flask, and microbial respiration was established according to the soil microorganisms: carbon transformation test with 14C-glucose solution in biometric flasks as well. Sorption of mesotrione applied alone and mixed had Kd sorption coefficient) values ranging from 0.08 to 5.05 kg L-1 and from 0.09 to 5.20 kg L-1, respectively, with similar behavior across soils. Mesotrione sorption was influenced primarily by the clay mineral (CM) content and the soil pH. Leaching of mesotrione is relatively high in the tropical soils and correlates with the pH (R2 = -0.84) and CM content (R2 = 0.75) and may pose a potential groundwater contamination risk. From the 49 d laboratory incubation data, increased mineralization half-life of mesotrione were observed for the mixture of herbicides, ranging from a 4 d increase for the sandy loam soil to a 1 d increase in the sandy clay texture soils. Mesotrione degradation rate had a 2-fold increase in the sandy loam compared to the sandy clay soil. Two metabolites can be identified from mesotrione degradation, 4-methyl-sulfonyl-2-nitrobenzoic acid (MNBA) and 2-amino-4-methylsulfonyl benzoic acid (AMBA). For unamended soil - control (without herbicide), microbial activity followed similar behavior to amended soil with herbicides in total 14CO2 released and accumulated, ranging from 23 to 27%. The mode of application of mesotrione did not influence sorption, desorption or leaching. Mesotrione sorption was relatively low in soils, which creates the high potential for leaching in maize producing areas. Thus, recommendations for mesotrione application, without the prior knowledge of the soil physical and chemical properties can result in an inefficient weed control. Mesotrione biotransformation was relatively quick, indicating this herbicide has low persistence, and consequently, low residual effect on crops and weeds when present in similar soils to this present study. Microbial respiration for all treatments was slightly higher in the sandy clay compared with sandy loam soil; although soil samples with application of herbicides (alones and in a mixture) did not have decreased basal microbial respiration or mineralization rate of glucose / A mistura de herbicidas é uma técnica amplamente utilizada no controle de plantas daninhas em diversas culturas, incluindo o milho. No entanto, as interações que podem potencialmente resultar da mistura de herbicidas são uma questão de constante preocupação e pesquisa. Os solos são os locais ideais para estudar o transporte e o comportamento de herbicidas ao longo dos gradientes de propriedades físico-químicas. O objetivo deste estudo foi avaliar a sorção-dessorção, lixiviação, mineralização, biodegradação e respiração microbiana do mesotrione aplicado isolado e misturado com S-metolachlor + terbuthylazine em amostras de locais brasileiros cultivados com milho. A sorção-dessorção do mesotrione 14C-marcado [ciclohexano-2-14C] foi avaliada utilizando o método de lote, a lixiviação foi em colunas de vidro, experimentos de mineralização e de degradação foi realizados utilizando frascos biométricos e a respiração microbiana foi estabelecida de acordo com os microorganismos do solo: teste de transformação de carbono com uma solução de 14C-glicose em frascos biométricos também. A sorção do mesotrione aplicado isolado e misturado apresentou valores de Kd (coeficiente de sorção) varando de 0,08 à 5,05 kg L-1 e de 0,09 à 5,20 kg L-1, respectivamente, com comportamento semelhante nos solos. A sorção do mesotrione foi influenciada principalmente pelo teor de argila mineral (CM) e o pH do solo. A lixiviação do mesotrione é relativamente elevada nos solos tropicais e correlaciona-se com o pH (R2 = -0,84) e teor de CM (R2 = 0,75) e pode representar um potencial risco de contaminação das águas subterrâneas. A partir dos dados de laboratório de 49 dias de incubação, o aumento da meia-vida de mineralização do mesotrione foi observado para a mistura de herbicidas, variando de um aumento de 4 dias do solo franco-arenoso para um aumento de 1 dia nos solos de textura argilo-arenosa. A taxa de degradação do mesotrione apresentou um aumento de 2 vezes no franco-arenoso em relação ao solo de textura argilo-arenosa. Dois metabólitos podem ser identificados a partir de degradação do mesotrione, o ácido 4-metil-sulfonil-2-nitrobenzóico (MNBA) e 2-amino-4-metilsulfonil benzóico (AMBA). Para o solo sem alterações - controle (sem aplicação de herbicida), a atividade microbiana seguiu comportamento similar ao solo tratado com herbicidas no total de 14CO2 liberado e acumulado, variando de 23 a 27%. O modo de aplicação do mesotrione não influenciou a sorção, dessorção ou lixiviação. A sorção do mesotrione foi relativamente baixa nos solos, que gera alto potencial de lixiviação em áreas produtoras de milho. Assim, as recomendações para a aplicação do mesotrione, sem o conhecimento prévio das propriedades físicas e químicas do solo podem resultar em um ineficiente controle de plantas daninhas. A biotransformação do mesotrione foi relativamente rápida, indicando que este herbicida tem baixa persistência, e, consequentemente, baixo efeito residual sobre as culturas e plantas daninhas, quando presentes em solos semelhantes ao presente estudo. A respiração microbiana em todos os tratamentos foi ligeiramente superior no argilo-arenoso em comparação com o solo franco-arenoso; embora as amostras de solo com aplicação de herbicidas (isolados e em uma mistura) não têm diminuído a respiração microbiana basal ou a taxa de mineralização da glicose

Research was conducted at the Mississippi State University Delta Research and Extension Center from 2015 to 2018 to (1) determine the effects of sub-lethal concentrations of paraquat, metribuzin, fomesafen, and cloransulam-methyl applied at different rice growth stages, determine the effects on rice growth of simulated off-target paraquat applications at varying concentration based on a proportionally decreased carrier volume characterize rice response to a sub-lethal concentration of paraquat in combination with common POST and residual herbicides, assess whether starter N fertilizer or different N fertilizer management strategies can aide in rice recover after exposure to a sub-lethal concentration of paraquat, and define a maximum soil concentration of S-metolachlor that will allow rice to germinate and emerge. Rice yield was negatively affected following exposure to paraquat applied any time after rice emergence. Paraquat applications to rice in early reproductive growth reduced rough rice yield and seed germination the greatest. Paraquat plus metribuzin injured rice 68 to 69% 14 and 28 d after treatment (DAT), which was 10 to 13% greater than following paraquat alone or paraquat plus fomesafen. Pooled across metribuzin and fomesafen treatments, paraquat reduced rough rice yields 23%. Paraquat plus 10 different residual herbicides injured rice ≥51% 28 DAT and reduced rough rice yields ≥21%. In spite of starter N fertilizer applications, paraquat injured rice ≥41%, reduced height 57%, reduced dry weight prior to flooding 77%, delayed maturity 10 d, reduced dry weight at maturity 33%, and reduced rough rice yield 35%. Similar results were observed in the N Fertilizer Timing Study. Soil concentrations of s-metolachlor 28 DAT were 30, 31, 32, 36, 61, and 488 ppm following exposure to s-metolachlor applied at 0, 1/64, 1/32, 1/16, 1/4, and 1X concentration. A soil analysis would be the best option to determine levels of s-metolachlor prior to planting rice if an off-target herbicide movement containing s-metolachlor occurred. These data indicate that paraquat can have negative impact on rice growth and development. Therefore, it is crucial that if environmental conditions are conducive for off-target herbicide movement extreme caution should be exercised when applying paraquat adjacent to fields devoted to rice production.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-05-03T13:16:12Z No. of bitstreams: 2 Tese - Wanessa Fernandes Carvalho - 2018.pdf: 4178094 bytes, checksum: 12ab926257d567aaefec72a5d4d53bf7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-05-03T13:23:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Wanessa Fernandes Carvalho - 2018.pdf: 4178094 bytes, checksum: 12ab926257d567aaefec72a5d4d53bf7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-03T13:23:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Wanessa Fernandes Carvalho - 2018.pdf: 4178094 bytes, checksum: 12ab926257d567aaefec72a5d4d53bf7 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The increased use of pesticides, the risks and disruptions that these compounds can cause to organisms and the environment has been much discussed in recent years. 2,4-D and glyphosate herbicides are applied post-emergence in large-scale crops and play an important role in the optimization of agricultural production worldwide. Environmental quality bioindicators are used in environmental impact assessment studies because of their interaction with the environment and their ease of absorption and accumulation of xenobiotic compounds (Younes, 2000). Therefore, the objective of this study was to evaluate the genotoxic and mutagenic effects of herbicides on environmental quality bionicators. Acute toxicity of Credit® at 48%, Herbifen Super® at 97%, Weedar Full® at 83.5%, Dedalo elite® at 30%, and Imazethapyr and their binary combinations were tested on Cnesterodon decemmaculatus, Rhinella arenarum and Dendropsophus minutus. The lethal effect was determined from experiments with mortality and the sublethal was used the single cell gel electrophoresis (SCGE) bioassay and the micronucleus test. The LC5096h value for Herbifen Super® was 2.668 mg / L, Weedar Full® was 678.04 mg / L, Dedalo elite® was 0.463 mg / L and for Credit® was 91.73 mg / L and Imazethapyr® was 0.99 mg / L. The results of this study demonstrated that the comet assay and the micronucleus test are highly sensitive methods for the detection of herbicide-induced DNA damage in aquatic organisms. The herbicides tested showed different behaviors when combined at their concentrations of 5% and 10% of LC5096h. The toxic effect of the combination of Herbifen Super® and Credit® was basically due to the action of the active principle glyphosate present in Credit®. For Weedar Full® and Dedalo elite® herbicides, synergism was observed in combinations of 5% and 10% of LC5096h values. Our study is the first report on the induction of lethal acute and sublethal effects of Credit® binary combinations; Herbifen Super®, Weedar Full®, Dedalo elite®; Imazethapyr® in aquatic organisms. / O aumento da utilização dos pesticidas, os riscos e perturbações que esses compostos podem provocar aos organismos e ao meio ambiente está sendo bastante discutido nos últimos anos. Os herbicidas 2,4-D e glifosato são aplicados em pós-emergência em culturas de larga escala e desempenham um papel importante na otimização da produção agrícola em todo o mundo. Os bioindicadores de qualidade ambiental são utilizados em estudos de avaliações de impacto ambiental devido sua interação com o meio ambiente e a sua facilidade de absorção e acumulação de compostos xenobióticos (Younes, 2000). Sendo assim, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos genotóxicos e mutagênicos de herbicidas em biondicadores de qualidade ambiental. A toxicidade aguda do Credit® a 48%, Herbifen Super® a 97%, Weedar Full® a 83.5%, Dedalo elite® a 30% e Imazethapyr e suas combinações binárias foram testadas em Cnesterodon decemmaculatus, Rhinella arenarum e Dendropsophus minutus. O efeito letal foi determinado a partir de experiências com mortalidade e o subletal foi utilizado o bioensaio de eletroforese em gel de célula única (SCGE) e oteste do micronúcleo. O valor LC5096h para Herbifen Super® foi de 2.668 mg / L, Weedar Full® foi de 678,04 mg/L, Dedalo elite® foi de 0,463 mg/L e para Credit® foi de 91.73 mg /L e Imazethapyr® foi de 0.99 mg/L. Os resultados deste estudo demontraram que o ensaio cometa e o teste do micronúcleo são métodos altamente sensíveis para a detecção de danos ao DNA induzidos por herbicidas em organismos aquáticos. Os herbicidas testados revelaram diferentes comportamentos ao serem combinados em suas concentrações de 5% e 10% da CL5096h. O efeito tóxico da combinação entre Herbifen Super® e Credit® deu-se basicamente pela ação do princípio ativo glifosato presente no Credit®. Para os herbicidas Weedar Full® e Dedalo elite® foi observado um sinergismo nas combinações de 5% e 10% dos valores de CL5096h. Nosso estudo constitui o primeiro relatório sobre a indução de efeitos agudos letais e subletal de combinações binárias de Credit® ; Herbifen Super® , Weedar Full® , Dedalo elite® ; Imazethapyr® em organismos aquáticos.