Glyphosate and AMPA dynamics in tropical agricultural soils (Paraná, Brazil)

Abstract

ABSTRACT: This study investigates the presence of glyphosate and its primary metabolite, aminomethylphosphonic acid (AMPA), in agricultural soils of Paraná, Brazil, aiming to understand the environmental dynamics of these chemicals. Nineteen soybean farms with similar climatic characteristics were sampled, employing diverse weed management practices and located on claystone and sandstone soils. The limits of detection (LOD) were 0.02 ug g?¹ for glyphosate and 0.03 ug g?¹ for AMPA, while the limits of quantification (LOQ) were 0.05 ug g?¹ and 0.09 ug g?¹, respectively. Glyphosate contents ranged from below the LOD to 0.92 ?g g-1, while AMPA ranged from below the <LOD to 1.75 ?g g-1. Claystone soils retained significantly higher glyphosate contents likely due to stronger adsorption, whereas AMPA exhibited a more uniform concentration across soil types. Glyphosate seemed to be related to higher soil-cation exchange capacity and exchangeable aluminum, while AMPA was significantly associated with phosphorus contents. Despite Brazil being the world's largest glyphosate market, residue levels in its soils are not among the highest worldwide. This is attributed to the unique mineralogy of tropical soils, formed by intense weathering, and rich in iron and aluminum oxides, which promote glyphosate binding and limit mobility for leaching, but allows these organic synthetic substances to be transported by soil erosion, and be more quickly degraded by microorganisms. These findings enhance our understanding of glyphosate and AMPA behavior in tropical soils in agricultural systems, reinforcing global patterns and shedding light on their environmental dynamics under intensive farming.

RESUMO: Este estudo investiga a presença do glifosato e de seu principal metabólito, o ácido aminometilfosfônico (AMPA), em solos agrícolas do Paraná, Brasil, com o objetivo de compreender a dinâmica ambiental desses compostos. Foram amostradas dezenove lavouras de soja com características climáticas semelhantes, localizadas em solos de origem argilosa e arenosa, e que empregavam diferentes práticas de manejo de plantas daninhas. Os limites de detecção (LOD) foram de 0,02 ?g g?¹ para glifosato e 0,03 ?g g?¹ para AMPA, enquanto os limites de quantificação (LOQ) foram de 0,05 ?g g?¹ e 0,09 ?g g?¹, respectivamente. Os teores de glifosato variaram de abaixo do LOD até 0,92 ?g g?¹, enquanto os de AMPA variaram de abaixo do LOD até 1,75 ?g g?¹. Solos argilosos apresentaram teores significativamente mais altos de glifosato, devido à maior capacidade de adsorção, enquanto o AMPA exibiu concentração uniforme entre os dois tipos de solo. O teor de glifosato se associou significativemente à maior capacidade de troca catiônica do solo e ao alumínio trocável, enquanto o AMPA se associou ao teor de fósforo. Apesar de o Brasil ser o maior mercado mundial de glifosato, os níveis residuais em seus solos não estão entre os mais elevados globalmente. Isso se deve à mineralogia única dos solos tropicais, formados por intemperismo intenso e ricos em óxidos de ferro e alumínio, os quais promovem a adsorção do glifosato e limitam sua mobilidade por lixiviação, mas permitem que essas substâncias orgânicas sintéticas sejam transportadas pela erosão do solo e degradadas mais rapidamente por microrganismos. Estes resultados contribuem para o entendimento do comportamento do glifosato e do AMPA em solos tropicais sob sistemas agrícolas, reforçando padrões globais e elucidando sua dinâmica ambiental em contextos de agricultura intensiva.