MATERIALES Y MÉTODOS

El experimento se desarrolló en el agroecosistema con papaya en la localidad de Mata Tambor, del municipio de Cotaxtla Veracruz. Se estableció el 2 de agosto de 2017, en una parcela experimental de papaya Maradol y sandía (Figura 1), ubicada en las coordenadas de 18° 53´51´´ latitud norte y 96° 22´37´´ latitud oeste, la huerta de papaya tiene una densidad de población de 2778 plantas/ha.

Figura 1. Ubicación de la zona productora de papaya en la localidad de Cotaxtla, Veracruz.

Las características de la parcela experimental.

La localidad de Mata Tambor, Cotaxtla, es una zona productora de papaya Maradol, donde los productores, utilizan el thiamethoxam en el ciclo del cultivo, con un volumen alrededor de 500 ml ha-1_{, para el control de mosquita blanca, trips y} pulgones.

Los suelos del agroecosistema con papaya en la zona de estudio se caracterizan por que, el 45% está constituido por la siembra de sandía y papaya en fechas diferentes,

utilizando la rotación de cultivos. El tipo de suelo es vertisol y el insecticida thiamethoxam tiene 5 años que se utiliza en el agroecosistema con papaya. Para el estudio del thiamethoxam se determinaron varias épocas de muestreo en suelo y agua, los tratamientos de estudios son las etapas fenológicas en el agroecosistema con papaya, y los tratamientos correspondieron a T1: el cultivo relevo (sandia); T2: Después del trasplante de la papaya; T3: Producción de fruta de papaya.

La técnica de muestreo:

Las muestras fueron colectadas y trasladadas al laboratorio de Investigación de Recursos Agropecuarios (LIRA) del Instituto Tecnologico de Boca del Río.

Para la determinación de las concentraciones de thiamethoxam en planta y fruta se utilizó el equipo de HPLC-UV, Thermo scientific-modelo Finnigan surveyor. Está integrado por una bomba cuaternaria, automuestreador de 200 viales, con jeringa de 250 µL, detector de UV visible y florescencia, contiene cuatro solventes y una columna de separación de 10 cm por 4.6 de diámetro de 5 µ y loop de 20 µL de muestra con un sistema de captura. Las condiciones instrumentales de la columna cromatografica es de C18 RP 5 µm, con una temperatura de 25° C, una fase móvil de 45/55 (AC/AG), con un flujo de 1mL min-1 y λ= 254 nm, _{un intervalo de trabajo de 10} a 100 µg de thiamethoxam L-1_{, la} linealidad de R≥0.9 y una recuperación de ≥90%. Para la determinación de thiamethoxam, las muestras se conservaron en refrigeración, posteriormente se adicionó 5 g de la muestra con 10 ml de Acetonitrilo (CH3CN), se reposó 5 durante minutos; se agito con Vórtex un minuto, se agregó 3 ml de agua HPLC con 6 ml de hexano (C6H14), 4 g de Sulfato de Magnesio (MgSO4), 1 g de N-acetilcisteina (NAC), 500 mg de citrato de sodio (Na3C6H5O7); posteriormente se realizó una agitación manual durante 20 segundos mas una agitación con vórtex un minuto; después se continuó con 10 minutos de centrifugación; se tomó 6 ml de sobrante y se depositó en el tubo II 90 mg de Sulfato de magnesio, 150 mg de Amina Primaria Secundaria (PSA), 150 mg de Octadecyl Carbon Chain (C18); se procedió con la agitación de 1 minuto en vortex, y se centrifugó a 5000 rpm durante 10 minutos; se tomarón 3 ml de sobrenadante y se llevó a sequedad a 40°C y con N2; se adicionó 200 µl de metanol (CH3OH), y se

midió 100 µl+ 900 µl en la fase móvil, y después se filtró con discos 0.22 µl, posteriormente se recuperaron en viales. Todos los reactivos utilizados son de calidad cromatografía (Mr), además se utilizó como estándar el thiamethoxam 37924- 100MG-R, con intervalo de confianza= 95%/n=6, su punto de función es de 139.2- 139.6 °C, y su ensayo analítico (HPLC) es al 99.6%, en agua (Karl Fischer) de 0.01 %. Los picos eluidos para thiamethoxam, presentes fueron superiores a 0.1 mg/kg.

El diseño estadístico fue para planta y fruta de papaya se utilizó bloques completos al azar con 6 repeticiones.

El software estadístico fue con el programa Statistica versión 2007, con análisis estadísticos paramétricos (ANOVA) y no paramétricos Kruskal-Wallis, y categorización de graficas con pie charts.

RESULTADOS

En planta se encontró que el thiamethoxam en la etapa de trasplante registro los valores más altos con respecto a las concentraciones de thiamethoxam en el Citrullus lanatus (Cultivo relevo), esto podría ser por la fecha de siembra entre ambos cultivos, ya que se realiza en periodos diferentes durante el año. En la etapa de producción de fruta de papaya, en la hoja fotosintéticamente activa se observan concentraciones de thiamethoxam más bajos, pero superiores a las concentraciones de thiamethoxam en hojas de Citrullus lanatus (Figura 2).

Figura 2. Concentraciones de thiamethoxam en planta en el agroecosistemas con papaya.

El 80% de los hojas muestreadas en papaya presentaron concentraciones de thiamethoxam en la etapa de fructificación, superiores a los muestreos realizados en las otras etapas correspondientes al agroecosistema con papaya; se deduce que existe mayor migración del thiamethoxam en la etapa de fructificación del cultivo de Carica papaya L., esto es, considerando los procesos de ósmosis que intervienen en la planta, en los periodos alta precitación (Figura 3).

Figura 3. Presencia de thiamethoxam en planta de papaya en relevo con la sandia

Con respecto a las concentraciones de thiamethoxam en frutos de papaya, colectados en madures fisiológica y fruta entera, no presentaron diferencias significativas, en los tres principales cortes de cosecha. A los 470 días después del trasplante expreso valores superiores a 0.3 mg/kg, seguido de los frutos cosechados a los 556 días del corte (Figura 4). El 80 % de los frutos muestreados a los 556 días, presentaron concentraciones de thiamethoxam superior a los otros cortes de frutos de papaya. Esto implica que los procesos de traspiración son los mecanismos por el cual la molécula de thiamethoxam, utiliza como ruta para bioconcentrarse en el fruto. (Figura 5).

Figura

Figura 4. Concentración de thiamethoxam en fruta de papaya entera

Los frutos de papaya en madures fisiológica, presentaron similares concentraciones de thiamethoxam con respectos a las concentraciones registradas en las hojas fotosintéticamente activas, caso contrario con las hojas de Citrullus lanatus (cultivo relevo), el cual los valores son menores a los encontrados en el cultivo de papaya. La causa a este comportamiento puede ser en respuesta a las dosis de thiamethoxam por hectárea, aplicado a la asociación y relevo de los cultivos de sandía y papaya, o de la capacidad del thiamethoxam de bioacumularse en suelo y ser trasportado vía apoplasto y simplasto a los órganos aéreos de las plantas (hojas, flores y frutos). Considerando que los mecanismos de entrada del thiamethoxam, principalmente es donde se realiza los procesos de fotosíntesis y respiración celular (Figura 6). Existen otros mecanismos de entradas y salida para el thiamethoxam en la planta llamados espacios porosos (ostiolos) como las lenticelas en los tallos, los estomas en las hojas, los hidátodos en las hojas y nectarios, quienes juegan un papel importante en el trasporte del thiamethoxam. El thiamethoxam, se caracteriza por ser móvil y participar en los procesos de transpiración, motivo por el cual puede estar en la zona radicular de las plantas, cuando el thiamethoxam se aplica en el sistema de riego o permanecer en la zona radicular para el control de plagas, esto indica su participación en los procesos de trasporte del suelo, como los fenómenos de erosión hídrica, infiltración y percolación, que van directamente hacia el manto acuífero. El ciclo de agua, explica el proceso de movilidad del thiamethoxam en el agua en la atmosfera y el suelo, debido a que, las moléculas de thiamethoxam tiende a evaporarse fácilmente a través de los estomas de plantas en el día y de la superficie del suelo. La movilidad del thiamethoxam en el agua podría permitir su presencia en el agua para el uso doméstico y para el riego de los cultivos (Figura 7).

Figura 6. Concentraciones de thiamethoxam en planta y fruta de papaya

Figura 7. Movilidad del thiamethoxam en el agroecosistema con papaya (Elabora por Eulises Megchún-García y Juan Valente Megchún-García).

DISCUSIÓN

Se encontraron presencia de thiamethoxam en el néctar y polen de las plantas con valores de 4 ppb, tal es el caso de Cucúrbita pepo, las concentraciones correspondieron a 12±9 ppb en polen y 11±6 ppb en néctar; en gotas de riego establecidas con plantas con flores femeninas se encontraron 13±3 ppb de thiamethoxam, y en partículas de suelo manejados con plantas con flores femeninas se encontró una concentración de thiamethoxam de 26±12 ppb (Stoner y Eitzer, 2012). Las hojas de Citrullus lanatus analizadas, presentaron residualidad de thiamethoxam más elevadas que Cucúrbita pepo, en este sentido las partículas de thiamethoxam en Carica papaya L. son superiores a las reportadas para Citrulus lanatus en hojas y frutos, este fenómeno es consecuencia del ciclo de cultivo de cada especie. Durante el experimento en la papaya, transcurrieron 556 días del trasplante al tercer corte en la etapa de producción de fruta, se observó que en este periodo hay presencia de thiamethoxam.

Este fenómeno puede atribuirse a la residualidad del thiamethoxam, debido a que tiene la tendencia a disminuir con el tiempo a más del 50%, realizando aplicaciones periódicas de thiamethoxam cada 90 días; en suelos franco arenoso y franco arcilloso, se encontró residualidad de linuron+thiamethoxam+mancozeb en concentraciones de 1.380 a 1.439 mg/kg (Swarcewicz et al., 2013). En Hungria en diferentes tipos de suelo se halló thiamethoxam, los valores fueron de 0.20 µg/ml de thiamethoxam en suelos arcillosos, y en suelos francos de 0.40 µg/ml, con respecto a los suelos arenosos fue de 0.70 µg/ml, este fenómeno podría ser por la estructura de cada muestra de suelo, debido a que ejercerse influencia en las concentraciones de thiamethoxam en la atmosfera del suelo, ya que algunos tipos de suelos tienen mayor porosidad y diferente textura (Mortl et al., 2016). El thiamethoxam ejerce en el suelo un efecto inhibidor sobre las actividades fosfatasas y deshidrogenesa (Jyot et al., 2015). Ante esta situación los procesos microbianos y los procesos de liberación de C, N y P en el suelo, se ven afectado cuando son interrumpidos con la presencia de thiamethoxam, esto es resultado del manejo agronómico del suelo como la labranza, control de arvenses y control de plagas (Henríquez et al., 2014).

El thiamethoxam por sus características físico-químicas, es absorbido por las plantas y distribuido en toda la estructura hasta volverlas tóxicas por periodos variables en el tiempo; aunque tiene una estructura similar a la nicotina, los neonicotinoides, tienen en su estructura un radical nitro o ciano que los hace electronegativos y los vuelve más afines a los receptores nicotínicos en los insectos, además, presenta un pH fisiológico que les permite ser hidrosolubles y el volumen de distribución es variable en la planta (Estrada et al., 2016). La movilidad de los neonicotinoides en el floema de la planta pueden ocurrir hasta cierto punto, pero es posible encontrarlo en gotas de agua de gutación de semillas tratadas, con el riesgo de causar toxicidad para las abejas, existen argumentos que mencionan que las gotas de agua de este proceso fisiológico en la planta, no tiene mucha relevancia para las colonias de las abejas melíferas (Apis melliera), se ha demostrado la concentración en residuos de neonicotinoides en flores, néctar y polen, menores a 20 µg/kg, estas concentraciones no son tóxicas para las abejas (Breukelen y Maus, 2017). La comunidad Europea, a partir del 2004, prohibió el uso de neonicotinoides en los cultivos, por la mortalidad ocurrida en abejas melíferas, sin embargo, continúan con los procesos de revisión, además que se ha encontrado residualidad en polen y néctar en un rango de 1 a 10 ppb para el caso del Imidacloprid, se estima que la toxicidad aguda en abejas ocurre a partir de las 60 ppb, aunque se han reportado efectos crónicos en concentraciones más bajas, en el 2005 la Comunidad Francesa de Estándares Alimenticios, publicó un estudio para refutar que no existe influencia tóxica del Imidacloprid (Neonicotinoides) sobre las colmenas de abejas alimentadas con sirope contaminados con Imidacloprid (Devine et al., 2008). Con respecto a lo encontrado en este estudio de thiamethoxam en sandía y papaya, las concentraciones superan a lo establecidos por las normas internacionales de EPA (Environmental Protection Agency) Y EFSA (European Food Safety Authority) en el 2002, de 0.4 y 0.05 ppm, el thiamethoxam a altas concentraciones podrían traslocarse a los néctares y polen en la etapa de floración y fructificación de la papaya, considerando que la residualidad del thiamethoxam está en función de la cantidad bioacumulada en los principales órganos de la planta, se tiene el riesgo de consumir alimentos agropecuarios contaminados, además el thiamethoxam puede participar en los procesos

biogeoquímicos del agroecosistema con papaya, a su vez generar daños ecológicos en el agua superficial y subterráneo, que con lleva a impactos negativos en el consumo de alimentos pesqueros y en el consumo de agua de uso doméstico (Megchún et al., 2017).

CONCLUSIÓN

Se encontró thiamethoxam en hojas de sandía con valores de 0.15 mg/kg, y en hoja de papaya los valores más altos fueron de 0.29 mg/kg, cuando las plantas de papaya fueron trasplantadas en campo. La residualidad en fruta entera de papaya en los tres cortes en madurez fisiológica tuvo un comportamiento similar, pero superaron las concentraciones de thiamethoxam en hojas, esto indica que el thiamethoxam emigra para bioconcentrarse en los frutos de papaya. Los valores de thiamethoxam en fruta de papaya corresponden a 0.24 a 0.32 mg/kg.

Las concentraciones de thiamethoxam superan a los valores de residualidad y tolerancia de EFSA y la FAO. Pero algunas concentraciones están por debajo de los límites de tolerancia y residualidad de la EPA.

REFERENCIAS

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OBJETIVO ESPECÍFICO 3

Realizar una proyección del riesgo por el uso y manejo del insecticida thiamethoxam en el agroecosistema con papaya.

En los Capítulos VI, VII y VIII, se presentan los resultados del objetivo tres, y se enfatiza a conocer cual es el panorama de la contaminación por el uso y manejo del thiamethoxam en el agroecosistema con papaya, se describe un escenario de contaminación en el suelo, agua de riego y la bioconcentración del thiamethoxam en plantas y fruta de papaya. Cabe destacar, que se realiza la publicación de artículos científicos; uno de los objetivos es evaluar la dosis óptima para el control de plagas asociadas al cultivo de papaya, estudiando la dinámica y migración de los insectos plagas dentro del agroecosistema. Por otra parte, al estudiar la proyección del riesgo por el uso y manejo del thiamethoxam, vinculadas al proceso producción agrícola, surgió la necesidad de buscar otras alternativas para el manejo sustentable de los cultivos, principalmente en áreas donde se utiliza el thiamethoxam. En esta encomienda, la estancia internacional de investigación en la Universidad Federal do Acre, Brasil, permitió conocer y diseñar un modelo cibernético del manejo orgánico en el agroecosistema tropical Amazónico; en el capítulo VIII, se describe las técnicas agrícolas y un sistema de producción enfocado a la sostenibilidad agrícola. Este panorama sobre el manejo del thiamethoxam nos alienta a reflexionar, sobre los procesos de producción que están impactando de manera negativa en los recursos naturales, como el agua superficial de los ríos Cotaxtla y Soyolapa, además, el agua para el consumo humano y domesticó es evidente que es contaminado por los plaguicidas, en especial las partículas químicas más móviles, que tienen la capacidad de emigrar a los cuerpos de agua, generando enfermedades en humanos.

CAPÍTULO VI