Effect of biosolarization with horticultural crop residues on the presence of pesticides in soil

Abstract

Biosolarization combines the application of organic matter and the use of solar energy to contribute to general soil health. There are antecedents on the detection of imidacloprid and abamectin residues in soil where tomato stubble was incorporated and the reduction of these residues after solarization. The aim of this work was to determine the presence of some pesticides in a soil subjected to biosolarization using vegetable crop stubble. In a tunnel type greenhouse (8x50m) the following treatments were applied in the same plots from 2003 to 2023 and every two years: 1=Control (bare soil without solarization); 2=Solarization without organic amendments, 3=Biosolarization with incorporation of chicken manure (EST), broccoli, EST, BRO, tomato (TOM) and pepper residues, mustard, TOM, broccoli, TOM, rocket. A completely randomized block design with four replicates was used. Some of the pesticides used in 20 years of the trial and the number of applications were: imidacloprid 22, abamectin 20, thiamethoxan 8, azoxystrobin 8, chlorantraniliprole 1, tebuconazole 6, spinosad 2, fludioxonil 1, metalaxyl 1 and carbendazim 2. From January to November 2023, 2 applications were made with abamectin and 0 with imidacloprid. In November of 2023 two soil samples for treatment at a depth of ten cm were extracted and residue determination was performed by QuEChERS extraction (AOAC Official Method 2007.01) and Liquid Chromatography with Triple Quadrupole Mass Spectrometry (UHPLC-MS/MS). The pesticides detected were imidacloprid, abamectin and atrazine. No significant differences were obtained between treatments (p>0.05). The values in ug/kg soil obtained for imidacloprid, abamectin and atrazine were TRAT1= 22.5±3.54 / 11.5±16.26 / 8.5±12.03; TRAT2=10.0±14.14/ 6.0±8.49 / traces; TRAT3= 23 ±9.9 / 19.5±2.12 / 0±0. The herbicide atrazine was never applied inside the greenhouse. Solarized plots without organic matter input showed lower residue values of imidacloprid and abamectin and only trace amounts of atrazine. These results are discussed in the framework of sustainable crop management and the use of soil regenerative practices.

La biosolarización combina la aplicación de materia orgánica y el uso de la energía solar para contribuir a la salud general del suelo. Existen antecedentes sobre la detección de residuos de imidacloprid y abamectina en suelo donde se incorporó rastrojo de tomate y la reducción de éstos luego de la solarización del mismo. El objetivo de este trabajo fue determinar la presencia de algunos plaguicidas en suelos sometidos a biosolarización utilizando rastrojos de cultivos hortícolas. En un invernadero tipo túnel (8x50m) se aplicaron en las mismas parcelas desde 2003 hasta 2023 y cada dos años los siguientes tratamientos: 1=Control (suelo desnudo sin solarizar); 2=Solarización sin enmiendas orgánicas, 3=Biosolarización con incorporación de estiércol de pollo (EST), brócoli, EST, brócoli, rastrojo de tomate (TOM) y pimiento, mostaza, TOM, brócoli, TOM, rúcula. Se utilizó un diseño en bloques con cuatro repeticiones. Algunos de los plaguicidas utilizados en los 20 años de ensayo y la cantidad de aplicaciones fueron: imidacloprid 22, abamectina 20, tiametoxan 8, azoxistrobina 8, clorantraniliprole 1, tebuconazole 6, spinosad 2, fludioxonil 1, metalaxil 1 y carbendazim 2. Desde enero a noviembre de 2023 se hicieron 2 aplicaciones con abamectina y 0 con imidacloprid En noviembre de 2023 se extrajeron dos muestras de suelo por tratamiento a 10 cm de profundidad y se realizó la determinación de residuos mediante extracción QuEChERS (Método Oficial AOAC 2007.01) y Cromatografía Líquida con Espectrometría de Masa Triple Cuadrupolo (UHPLC-MS/MS). Los plaguicidas detectados fueron imidacloprid, abamectina y atrazina. No se obtuvieron diferencias significativas entre tratamientos (p>0.05). Los valores en ug/kg de suelo obtenidos para imidacloprid, abamectina y atrazina fueron TRAT1= 22.5±3.54 / 11.5±16.26 / 8.5±12.03; TRAT2=10.0±14.14/ 6.0±8.49 / trazas; TRAT3= 23±9.9 / 19.5±2.12 / 0±0. El herbicida atrazina nunca se aplicó dentro del invernadero. Las parcelas solarizadas sin aporte de materia orgánica presentaron menores valor de residuos de imidacloprid y abamectina y sólo trazas de atrazina. Se discuten estos resultados en el marco del manejo sostenible de los cultivos y el uso de prácticas regenerativas del suelo.