Estimation of herbicide bioconcentration in sugarcane (Saccharum officinarum L.).

Abstract: Sugarcane is an important crop for sugar and biofuel production in Brazil. Growers depend greatly on herbicides to produce it. This experiment used herbicide physical-chemical and sugarcane plant physiological properties to simulate herbicide uptake and estimate the bioconcentration factor (BCF). The (BCF) was calculated for the steady state chemical equilibrium between the plant herbicide concentration and soil solution. Plant- water partition coefficient (sugarcane bagasse-water partition coefficient), herbicide dilution rate, metabolism and dissipation in the soil-plant system, as well as total plant biomass factors were used. In addition, we added Tebuthiuron at rate of 5.0kg a.i. ha -1 to physically test the model. In conclusion, the model showed the following ranking of herbicide uptake: sulfentrazone > picloram >tebuthiuron > hexazinone > metribuzin > simazine > ametryn > diuron > clomazone > acetochlor. Furthermore, the highest BCF herbicides showed higher Groundwater Ubiquity Score (GUS) index indicating high leaching potential. We did not find tebuthiuron in plants after three months of herbicide application. Resumo: A cana de açúcar é uma cultura importante para produção de açúcar e biocombustíveis no Brasil e exige elevada utilização de herbicidas. Utilizamos modelo matemático para ajudar na compreensão da absorção de herbicida dessa cultura. Propriedades físico-químicas dos herbicidas e propriedades fisiológicas das plantas de cana foram usados para estimar a absorção e também o fator de bioconcentração, bioconcentration factor (BCF), calculado para o equilíbrio químico entre a concentração do herbicida na planta e na solução do solo. O coeficiente de partição planta/água, a taxa de diluição de herbicida, o metabolismo e a dissipação no sistema solo-planta e biomassa total das plantas foram adicionados ao modelo. O herbicida tebuthiuron aplicado ao solo na dose de 5,0kg ha-1 i.a. foi utilizado para testar o modelo. A absorção dos herbicidas mostrada pelo modelo indicou em ordem o seguinte: sulfentrazone> picloram> tebuthiuron> hexazinone> metribuzin> simazina> ametryn> diuron> clomazone> acetochlor. Esses herbicidas com alto índice (BCF) também apresentaram alto índice de potencial de lixiviação para água subterrânea Groundwater Ubiquity Score (GUS). Tebuthiuron não foi encontrado nas plantas após três meses de aplicação.