Alelopatía de residuos de Wedelia trilobata (L ) Hitchc e Ipomoea batatas (L ) Lam sobre malezas y cultivos hortícolas

Texto completo

(1)Alelopatía de residuos de Wedelia trilobata (L.) Hitchc. e Ipomoea batatas (L.) Lam. sobre malezas y cultivos hortícolas. Maykel Hernández Aro Sinesio Torres García Ricardo Hernández Pérez.

(2) Edición: Magda Céspedes y Liset Ravelo Corrección: Fernando Gutiérrez Ortega Diagramación: Roberto Suárez Yera. Maykel Hernández Aro, Sinesio Torres García, Ricardo Hernández Pérez, 2010 Editorial Feijóo, 2010 ISBN: 978-959-250-595-7. Editorial Samuel Feijóo, Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Carretera a Camajuaní, km 5 ½, Santa Clara, Villa Clara, Cuba. CP 54830. 2.

(3) RESUMEN. Se evaluaron in vitro (los culivos) y en parcelas (las malezas) residuos con suelo en dosis de 1,12 %; 0,56 % y 0,28 % p/v de boniato y 1,25 %; 0,63 % y 0,31 % p/v de Wedelia. También se evaluó la actividad microbiológica y algunas propiedades químicas del suelo (pardo sialítico). Los residuos inhibieron la germinación de malezas totales en un 72 % con boniato y 64 % con Wedelia, aumentando la inhibición proporcionalmente con la dosis. Ambas especies redujeron la germinación de Dicotiledóneas, mientras que para Monocotiledóneas se necesitó aplicar la máxima concentración de residuos. Todos los tratamientos con boniato controlaron a súrbana, verdolaga y bledos; controlando los restos de Wedelia sólo a metebravo y verdolaga, al aplicar la mayor dosis. No hubo influencias sobre la germinación de cultivos. El boniato estimuló el crecimiento de tomate y col, sin efecto sobre el rábano. La cebolla se vio afectada por todos los tratamientos de ambas especies. Los restos de Wedelia estimularon las bacterias, hongos totales, actinomicetos y hongos celulolíticos en el suelo, sin afectar las poblaciones de Azotobacter spp. El boniato no afectó los microorganismos, pero estimuló los actinomicetos. Las propiedades del suelo no fueron afectadas significativamente por las aplicaciones de los residuos y se notó un aumento de los niveles de materia orgánica, Na+ y la conductividad eléctrica de la solución del suelo.. 3.

(4) ÍNDICE Introducción / 5 Aspectos significativos de la Alelopatía / 7 La Alelopatía / 7 La Alelopatía en una agricultura sustentable / 8 Naturaleza química de los compuestos alelopáticos / 10 Factores que intervienen en la actividad alelopática / 11 Modo de liberación de los agentes alelopáticos / 17 Aplicaciones de la Alelopatía en la agricultura / 20 Potencial herbicida de especies vegetales / 22 Antecedentes sobre la alelopatía de Ipomoea batatas y Wedelia trilobata / 23 Descripción botánica de las especies vegetales empleadas / 26 Metodología de empleo de residuos vegetales / 27 Efecto alelopático de Ipomoea y Wedelia / 33 Conclusiones / 48 Bibliografía / 50 Anexos / 57 Apéndices / 58. 4.

(5) INTRODUCCIÓN En los últimos cincuenta años el uso indiscriminado de herbicidas ha creado verdaderos problemas ecológicos y medioambientales. Entre ellos se encuentran, el desarrollo de resistencia a herbicidas químicos de más de 235 especies vegetales, la incidencia de especies de malezas más agresivas y relacionadas con especies cultivables y la contaminación de aguas superficiales y subterráneas. Esto constituye un peligro cada vez más eminente para la salud humana y animal (Narwal, 1999). La alelopatía es definida por Sampietro (2001) como los efectos beneficiosos o perjudiciales resultado de la acción de compuestos químicos (aleloquímicos), liberados por una planta (donadora) que ejerce su acción sobre otras especies (receptoras), entre las que se incluyen hongos y otros microorganismos. La aleopatía muestra potencialidades aprovechables en el contexto de una agricultura sustentable, donde el enfoque principal ha sido, según Pérez (1997), la sustitución de agroquímicos por insumos menos nocivos, sobre la base de dos pilares fundamentales, el control biológico y el control natural de las plagas. Los aleloquímicos son la fuente de las variadas interacciones que pueden dar al traste con una buena práctica en el manejo de los cultivos y malezas, se estima que solo el 3 % de unos 400 000 metabolitos secundarios que producen las plantas y microorganismos han sido aislados e identificados y de estos sólo unos pocos han sido evaluados como herbicidas o biorreguladores (Narwal, 1999). Una estrategia alternativa para el manejo de malezas en los agroecosistemas es el control mediante la alelopatía, la cual permite reducir la dependencia de los herbicidas. Ofrece, además, una protección adecuada a los cultivos, mejora el contenido de materia orgánica y la estructura de los suelos y reduce la erosión de los mismos. El uso de coberturas vegetales alelopáticas es una aplicación promisora de la alelopatía para el control de malezas, por su efecto fitotóxico directo, a través de los aleloquímicos producidos y liberados en el suelo. Dicho efecto herbicida de los Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(6) _______________________________________________________________Introducción aleloquímicos es selectivo, específico de cada especie y depende de la concentración usada (Ercoli et al., 2007). Wedelia trilobata (L.) Hitchc. (Romerillo de playa, Wedelia) una especie perteneciente a la familia Asteraceae, considerada actualmente una maleza en varias partes del mundo (Batianoff y Franks, 1997 y 1998), e Ipomoea batatas (L.) Lam. (Boniato) de la familia Convolvulaceae, estimado como un cultivo importante en la alimentación del hombre a nivel mundial (Clark y Moyer, 1991); poseen hábitos de crecimiento rastrero y comúnmente invaden extensiones de terrenos, por lo que son consideradas especies invasivas según Fitter (2003), citado por Lovett (2007), debido en parte, a la actividad fitoquímica que desarrollan (Wu et al., 2006). Hipótesis El efecto alelopático producido por los residuos naturales de Wedelia trilobata (L.) Hitchc. e Ipomoea batatas (L.) Lam. pudieran ejercer control de malezas en cultivos que no sean dañados por los aleloquímicos liberados por estas especies. Objetivo General Determinar los efectos alelopáticos de los residuos naturales de W. trilobata e I. batatas sobre plantas indeseables y cultivos hortícolas. Objetivos Específicos 1. Evaluar el efecto de residuos de I. batatas y. W. trilobata sobre la. germinación espontánea de malezas y su crecimiento bajo condiciones semicontroladas. 2. Evaluar el efecto de los residuos de I. batatas y W. trilobata sobre la germinación y el crecimiento de tomate, cebolla, col y rábano. 3. Evaluar la relación de los residuos de I. batatas y W. trilobata con la actividad de la microflora del suelo. 4. Evaluar la influencia de los residuos de I. batatas y W. trilobata sobre algunas propiedades químicas del suelo.. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(7) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA 1. ASPECTOS SIGNIFICATIVOS DE LA ALELOPATÍA. 1.1.. La Alelopatía. El término alelopatía (del griego allelon = uno al otro y del griego pathos = sufrir, o sea, efecto injurioso de uno sobre otro) fue acuñado por primera vez por el profesor Hans Molisch en el año 1937, quien lo define como los efectos perjudiciales o benéficos que son el resultado directo o indirecto de la acción de compuestos químicos liberados por una planta sobre otras especies vegetales. Incluye dentro de su definición a los hongos y otros microorganismos, además de las plantas superiores, pues en aquel entonces estos se consideraban parte del reino vegetal (Narwal, 1994). Estos compuestos químicos se denominan aleloquímicos y el fenómeno en el cual están involucrados se designa con el nombre de aleloquimia, pero entre individuos vegetales se conoce como alelopatía. Comúnmente ha existido confusión entre los términos competencia y alelopatía. En esencia la competencia involucra la reducción de la disponibilidad de algún recurso común (agua, nutrientes, luz), al ser consumido por un individuo más competente que otro. Mientras que la alelopatía implica la liberación de aleloquímicos desde una planta que a su vez afectan el desarrollo de otras. Aunque estos conceptos difieren entre si en un sentido ecofisiológico, se pueden considerar estrechamente ligados y complementarios en su efecto. Para evitar confusiones se ha utilizado el término interferencia para designar el efecto total de una planta sobre otra, es decir, la suma de los efectos debidos a los fenómenos de competencia, alelopatía y también parasitismo (Sampietro, 2001; Vázquez, 2003). Otros autores han sido más precisos al considerar una internación alelopática. Así, Fuerst y Putnam (1983), citado por Narwal en 1994, mencionan que es necesario comprobar al menos cuatro aspectos definitorios durante la secuencia de estudio que sigue:. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(8) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA 1) Demostrar la existencia de interferencia, describir los síntomas y cuantificar el grado de interferencia. 2) Aislar, ensayar y caracterizar el aleloquímico responsable. 3) Repetir la aplicación de los aleloquímicos en condiciones naturales para verificar la manifestación de los síntomas de interferencias previamente diagnosticados. 4) Monitorear la liberación de la toxina, su movimiento y captación por parte de la planta receptora, para demostrar que la dosis es suficiente para explicar la interferencia observada. Las interacciones interespecíficas que se establecen entre los organismos a través de los aleloquímicos, se incluyen entre los mecanismos de defensas químicas con que cuentan las plantas para enfrentar el ataque de herbívoros y microorganismos patógenos. Estas defensas se clasifican como constitutivas cuando forman parte permanente de los componentes químicos de las especies, y como inducidas cuando solo se producen como respuesta a un daño (Leicach, 2005).. 1.2. La alelopatía en una agricultura sustentable La agricultura sostenible es el modo de agricultura que intenta proporcionar rendimientos sostenidos a largo plazo, mediante el empleo de tecnologías de manejos integrales de forma que se logre una mayor eficiencia biológica del sistema y que este sea, ambiental, social y económicamente viable y compatible. Esta definición y las estategias que de ella se derivan buscan armonizar todos los elementos del agroecosistema. El uso de arropes, cultivos de coberturas, rotación de cultivos e intercalamiento de cultivos son prácticas agrícolas sustentables que sientan sus bases científicas en el conocimiento de las propiedades alelopáticas de las especies cultivables y las malezas. Las plantas alelopáticas pueden ser manejadas para evitar efectos sobre cultivos o para disminuir la afectación y el crecimiento de malezas. Esto es posible Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(9) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA a través de la confección de bioproductos (producción industrial) y biopreparados (producción artesanal), práctica que puede ser muy promisoria en la producción agraria sostenible (Vázquez, 2003). En este sentido, la Sociedad de Ciencia de las malezas de América (WSSA), destaca a las malezas como uno de los factores que más eleva los insumos agrícolas. Asimismo, advierte que para lograr una agricultura sustentable el manejo de las malezas juega un rol significativo,y reconoce, además que los cultivos de cobertura alelopáticos están aumentando la atención en esta dirección. Este tipo de cultivos evita la erosión eólica e hídrica, conserva la humedad del suelo, aumentan la materia orgánica, incrementan la fertilidad del suelo a través del reciclaje de nutrientes, mejora las propiedades físicas del suelo, reduce la pérdida de nutrientes y modera la temperatura del suelo en las distintas épocas del año (Nagabhushana et al., 2001). Por otra parte Chittapur et al. (2001), manifiesta como la alelopatía ha aportado elementos importantes en el manejo de malezas, específicamente en el control de malezas parásitas (Striga spp. y Orobanche spp.), a través del empleo de plantas trampa y plantas presa. La implementación del cultivo alterno de estas especies ha permitido reducir las aplicaciones de herbicidas, el grado de infestación y daño de estas malezas, a la vez que mejora las condiciones del suelo para cultivos posteriores. El desarrollo de la alelopatía como ciencia multidisciplinaria ha permitido impulsar el desarrollo agrícola así ha sido posible el uso de patógenos o fitotoxinas de estos en el control de malezas. También se han logrado estimular las esporas latentes de hongos no patógenos, importantes en la descomposición de residuos y el control biológico de enfermedades. A través de la biotecnología se explora el desarrollo de variedades de cultivos menos susceptibles a malezas y microorganismos patógenos, mediante la potenciación de sus propiedades alelopáticas. Algunas de estas fitotoxinas (aleloquímicos) han podido ser usadas directamente en el control de malezas, otras han servido de molde para la síntesis. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(10) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA de nuevos herbicidas, menos nocivos, y otras, sin embargo,. pueden proveer. información útil acerca de nuevos sitios de acción molecular en plantas y microorganismos (Rice, 1992). Lemerle et al. (1996), citado por Zheng et al. (2007), expone que la transferencia genética de la capacidad de interferencia de varias especies con elevado potencial alelopático a cultivares cormerciales podría ser el mayor paso en la actualidad hacia una producción de cultivos sustentables.. 1.3. Naturaleza química de los compuestos alelopáticos La naturaleza química de estos agentes derivados del metabolismo secundario de las plantas es muy variada (Martínez, 1996; Narwal, 1999; Sampietro, 2003). Entre los grupos químicos con acción alelopática tenemos: compuestos alifáticos, lactonas no saturadas, lípidos y ácidos grasos, terpenoides, glicósidos cianogénicos, compuestos aromáticos (fenoles simples, ácido benzóico y derivados, ácido cinámico y sus derivados, quinonas y derivados, cumarinas, flavonoides, taninos y alcaloides). Los aleloquímicos pueden presentar características autotóxicas, pero las plantas desarrollan métodos para el almacenamiento de estos compuestos sin ser afectadas. Muchas de estas sustancias están localizadas dentro de ciertos tejidos, células u organelos, con el fin de aislarlos de los procesos metabólicos críticos en el organismo que lo produce. En otros casos los aleloquímicos se acumulan en una forma inactiva y se transforman químicamente antes de su liberación. Muchos de los aleloquímicos presentes en las plantas son compuestos no involucrados en el metabolismo primario de las plantas (metabolitos secundarios). Los metabolitos secundario; a diferencias de los primarios (aminoácidos, nucleótidos, azúcares, etc), no tienen, aparentemente, una función metabólica directa en las especies, y están menos distribuidos en todo el reino vegetal. Los metabolitos se distribuyen en tres grandes grupos de compuestos que recogen a una gran variedad de grupos químicos: terpenos, fenoles y compuestos nitrogenados (Lock, 1995; Taiz y Zeiger, 2002).. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(11) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA 1.4. Factores que intervienen en la actividad alelopática La actividad alelopática como otros fenómenos ecológios y ecofisiológicos es extremadamente compleja debido a la interacción de diversos factores tanto bióticos,. como. abióticos. (figura. 1).. Entre. los. abióticos. se. encuentran. fundamentalmente las variables ambientales (radiación, temperatura, régimen de precipitaciones, etc.) y las propiedades fisicoquímicas del suelo (textura, composición, materia orgánica, fertilidad, ph, salinidad, capacidad de retención de agua, aireación, etc.). Los factores bióticos estan constribuidos en primer lugar; por las características genotípicas y fenotípicas de las especies donadoras y receptoras.En ellas están emplicadas las cualidades y cantidades de los aleloquímicos, las formas de liberación de los mismos, la susceptibilidad y el potencial defensivo que las mismas son capaces de desplegar. En segundo lugar se encuentra la composición y actividad de la microflora autóctona del suelo; y, en tercer lugar, el estado fitosanitario de las especies determinado por el ataque de agentes patógenos como insectos, hongos, bacterias, virus y organismos herbívoros en general. Los factores que influyen en la actividad alelopática, modifican las concentraciones de los aleloquímios en la plantas como respuesta al estrés biótico, abiótico, o a ambos. De manera que las manifestaciones de actividad alelopática siempre se mueven en sentido de recuperar el equilibrio metabólico en las plantas (Zobel et al., 2002; Vázquez, 2003; Leicach, 2005).. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(12) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA. Figura 1. Esquema que muestra los factores y procesos que influyen en la interacción aleloquímico-suelo (Leicach, 2005). 1.4.1. Factores Abióticos La producción y liberación de los aleloquímicos por la planta está afectada en gran medida por el medio ambiente (Kong et al., 2002). Bajo condiciones aparentemente normales, los aleloquímicos pueden estar inactivos en las plantas y las concentraciones pueden ser más o menos estables. Cuando las condiciones ambientales se convierten en estresantes para el desarrollo de la planta (déficit hídrico, radiaciones no óptimas UV, deficiencias minerales, salinidad excesiva, temperaturas extremas, etc.), se modifican los niveles de aleloquímicos, no solo. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(13) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA aumentando estos, sino también, su grado de fitotoxicidad (potencialidad), además, el estrés aumenta la susceptibilidad de las especies más sensibles a los aleloquímicos (Reigosa et al., 1999; Zobel et al., 2002; An, 2005; Leicach, 2005). También las precipitaciones y el agua de riego pueden modificar las concentraciones de aleloquímicos del suelo, en condiciones de campo. Entre los aleloquímicos más comúnes se encuentran los compuestos fenólicos, muchos de los cuales han demostrado ser muy fitotóxicos Erocoli et al. (2007), esto explica en parte la diferencia entre los resultados experimentales en condiciones controladas, comparados con resultados obtenidos en campo. La mayoría de los aleloquímicos ingresan al suelo, de modo que su toxicidad puede ser modulada por las características de este (textura, composición, cantidad de materia orgánica, fertilidad, ph, aereación y la microflora). Así, por ejemplo la aereación del suelo determina el nivel de oxígeno en los aleloquímicos, lo cual influye en la cantidad y naturaleza de las toxinas producidas. Bajo condiciones aeróbicas los residuos orgánicos son rápidamente transformados en nuevos compuestos por la gran actividad desarrollada por los microorganismos. Cuando hay déficit de oxígeno en el suelo, la actividad microbiana se afecta; y se suprime la formación de numerosos ácidos orgánicos y ácidos grasos volátiles. Bajo estas condiciones se forman compuestos, en su mayoría, con actividad tóxica: metano, sulfuro de hidrógeno, etileno, ácido acético, láctico, butírico, fórmico y otros. También se forman compuestos fenólicos como siringaldeido, vanilin, ácidos p-hidroxibenzóico y benzóico, varios aminoácidos y muchos intermediarios con diversos grados de toxicidad (Narwal, 1994). El oxígeno del aire y/o los microorganismos del suelo pueden transformar compuestos inactivos o poco tóxicos en toxinas potentes, la concentración y disponibilidad de estos aleloquímicos depende del equilibrio entre las velocidades con que son absorbidos y liberados de las partículas de suelo. Este proceso ocurre en la superficie de las partículas del suelo y depende de su tamaño, acidez, cantidad de agua y del contenido de materia orgánica, entre otros (Leicach, 2005).. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(14) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA Batish et al. (2005), comprobó que restos de Parthenium hysterophorus L. (Asteraceae) inhibieron el crecimiento de rábano y mostaza. Sin embargo, se produjo un aumento en el contenido de materia orgánica, nitrógeno (N), fósforo (P), hierro (Fe), cinc (Zn), manganeso (Mn) y cobre (Cu). la causa de ese efecto no fue, por tanto, el contenido y estado de los elementos en el suelo, sino el contenido elevado de fenoles y del sesquiterpeno lactona, partenina, todos muy activos en la inhibición del crecimiento. Al respecto, Kong et al. (2002), advierte que el potencial alelopático y la producción de aleloquímicos volátiles en la planta Ageratum conyzoides se incrementa bajo condicines de déficit nutricional, así como por la competencia impuesta por la especie Bidens pilosa, entre otras.. 1.4.2. Factores bióticos La actividad alelopática como otros fenómenos ecológios y ecofisiológicos es extremadamente compleja debido a la interacción de diversos factores genéticos y ambientales: dependencia a la potencialidad de la especie donadora, sensibilidad de la especie receptora, los órganos de la planta que contenga los aleloquímicos, el estado fenológico, la forma de liberación de las toxinas al medio, los efectos de la actividad e interacciones bióticas y abióticas que ocurren una vez incorporados los restos al suelo (Rice, 1984 y Vázquez, 2003). Por otra parte Gonçalves et al. (2001), al probar extractos de la maleza Rottboelia cohinchinensis (Lour.) Clayton (Poaceae) sobre la cebolla encontró que los extractos de raíces no afectaron la germinación de la cebolla, mientras los de follaje la estimularon en todas las concentraciones (0,1-1,0 g·L-1). Los extractos de raíces inhibieron la raíz en todas las concentraciones y los de follaje solo inhibió a concentraciones por encima de 0,5 g·L-1; ambos inhibieron el creimiento del tallo en todas las concentraciones. Esto evidencia la influencia de los órganos y su sensibilidad en el efecto alelopático. Dos Santos et al. (2001) tuvo iguales resultados al probar extractos de Thelypteris scabra Presl. sobre lechuga y cebolla. Percibió una inhibición de la germinación de la cebolla bajo todos los niveles aplicados, mientras que no detectó afectación en el caso de la lechuga.. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(15) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA En cambio en una concentración de 1 g·L-1 los lixiviados inhibieron en un 14,7% la elongación radicular de la lechuga y en un 28,1% la de la cebolla, sin observarse afectación del crecimiento caulinar en una concentración por debajo de 1g·L-1. Kurás et al. (1999), citado por Reigosa et al. (2002), expresa que los compuestos localizados sobre la superficie celular y el cuerpo de las plantas pudieran ser más importantes que los que se encuentran dentro de ellas. Esto lo demuestra el hecho que extractos producidos a partir del lavado de la superficie de hojas de Brassica oleracea L. inhibiera la mitosis y los extractos del interior de las hojas incrementara la mitosis. El contenido de los aleloquímicos difiere en raíces, brotes y frutas, su localización en la planta. Allan y Adkins (2005) demostraron, al probar las potencialidades alelopáticas de los diferentes órganos de las plantas, que las hojas tienen un mayor efecto fitotóxico comparado con las raíces y tallos, esto puede estar relacionado relacionado con los tipos y cantidades de aleloquímicos que en ellas se producen y liberan. También Falcón (1992), plantea que las plantas discriminan ciertas toxinas sobre la base de su tamaño (peso molecular) o algunos otros factores, como son: el efecto de la radiación luminosa debido a su intensidad, duración y calidad de la luz incidente, deficiencia mineral, estrés hídrico, cambios de temperatura e influencia de agentes bióticos. Es importante acotar que posiblemente la sensibilidad diferencial (inhibición o estimulación) entre dos especies receptoras se deba fundamentalmente, a dos cuestiones importantes en el fenómenos alelopático, a las altas concentraciones de los aleloquímicos en los tejidos secos de la planta donadora o a la mayor sensibilidad de la especie receptora a los aleloquímicos presentes en la especie donadora (Nava et al., 2005). La estimulación a bajas concentraciones, así como la inhibición a concentraciones más altas son fenómenos ampliamente observados en respuesta a los aleloquímicos liberados por las plantas, desde los niveles morfológicos hasta los bioquímicos (Calabrese y Baldwin, 2003).. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(16) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA. Reigosa et al. (1999), concluyó al probar varios fenoles sobre la germinación de seis especies de malezas, que los efectos variaron de acuerdo la especie de maleza, la concentración de los compuestos probados y a las características de los aleloquímicos: y comprobó la evidencia de efectos aditivos en los aleloquímicos utilizados. An (2005) demuestra a través de hipótesis basadas en modelos matemáticos desarrollados a partir de curvas de dosis-respuesta, que el fenómeno alelopático depende del aleloquímico, de las características genéticas del organismo donador, de la fase de desarrollo en que este se encuentre, de las condiciones ambientales en que los aleloquímicos son producidos y liberados, así como de la sensibilidad, dado el genotipo de la especie receptora. Enfatiza la importancia de la concentración de los aleloquímicos en el efecto alelopático, pues bajas concentraciones de aleloquímicos propician una estimulación de los mismos, mientras que a altas concentraciones el efecto se mueve hacia la inhibición. En el caso de la incorporación de residuos (figura 2), cuando se fuerza la descomposición de los mismos se observa un máximo de inhibición coincidente con el máximo contenido de aleloquímicos liberados en el suelo. Con la degradación de los tejidos y la lixiviación de metabolitos solubles se observa entonces una disminución de la actividad fitotóxica por parte de la planta receptora.. A. Figura 2: (A) Simulación dinámica de la fitotoxicidad de residuos. P es Fitotoxicidad y t es tiempo de descomposición. (B) Dinámica de la producción de aleloquímicos durante la descomposición de residuos de plantas. A es la producción de aleloquímcos t tiempo de descomposición (An, 2005). Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(17) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA. 1.5. Modo de liberación de los agentes alelopáticos La liberación de los aleloquímicos en el medio es un factor determinante en la manifestación alelopática (Vázquez, 2003). Las plantas superiores pueden liberar diversos compuestos por volatilización desde la superficie foliar y a través de la lixiviación desde tejidos frescos y secos de sus órganos. También las raíces, mediante la exudación de secreciones concentradas de agentes alelopáticos, son capaces de afectar el crecimiento y desarrollo de diversos organismos. Generalmente los compuestos químicos de todos los organismos son liberados al ambiente a través de la descomposición de sus restos, aunque esto depende esencialmente de la estructura química de los aleloquímicos (Leicach, 2005). La volatilización es un modo de liberación frecuentemente observada en los ecosistemas de desiertos y mediterráneos, donde las altas temperaturas y la presión competitiva entre las especies son determinantes. Los compuestos liberados de esta forma actuan como insecticidas y disuasivos alimenticios, con larga persistencia en su efecto por su facilidad para quedar absorbidos por las partículas del suelo. En la tabla 1 pueden apreciarse algunos de los efectos de estos agentes. Tabla 1. Efecto de algunas sustancias liberadas desde las plantas al ambiente por volatilización, lixiviación y exudación Especies Donadoras. Modo de Liberación. Efectos observados. Referencias. Lactuca serviola L.. Exudados radiculares. Inhibió el crecimiento y la masa seca de col, pepino, calabaza, cebolla, pimiento y tomate, aunque no de zanahoria.. Obaid y Qasem (2005). Ipomoea batatas (L.) Lam.. Lixiviados de hojas Exudados radiculares. Centaurea maculosa. Inhibición del crecimiento radicular de Medicago sativa L. (alfalfa). Alteración en la expresión de genes, muerte del sistema radicular.. Chon y Boo, (2005) Bais et al. (2003). Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(18) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA. Extractos etanólicos. Extractos de raíces no afectaron la germinación de cebolla, pero los extractos del Gonçalves et al. follaje estimularon la germinación en todas (2001) las concentraciones usadas.. Thelypteris scabra (Presl.) Lellinger. Extractos etanólicos. Extracto no afectó la germinación de Lechuga pero inhibó la germinación de cebolla en todas las concentraciones. Los extractos inhibieron el crecimiento de la raíz, pero no afectaron el crecimiento de tallos para ambas plantas.. Dos Santo et al. (2001). Acacia leucopholea. Extractos acuosos. Al 5 %, 10,15 % y 20 % inhiben la germinación de maní y sorgo. El efecto fue proporcional a la concentración.. Jayakumar y Manikandan (2005). Rottboelia cochinchinensis (Lour.) Clayton. Los compuestos sustraídos por el riego o la lluvia, la nieve, la niebla y el rocío, desde tejidos frescos o residuos secos de plantas, son lixiviados y emplazados en los lugares donde ejercen su acción alelopática sobre otros organismos. Las cuantías y las especies químicas lixiviadas dependen fundamentalmente de las características del tejido y la edad de la planta, así como de la cantidad y la naturaleza de las fuentes de agua influyentes. En la tabla 1 pueden verse ciertos efectos de los lixiviados en algunas especies. Los exudados radiculares comprenden del 2 %-12 % del total de los fotosintatos de la planta. Esto tiene especial connotación, pues la liberación de toxinas por esta vía, quizás sea una de las formas en que las malezas afectan el crecimiento y el desarrollo de la mayoría de los cultivos. Entre los factores que influyen sobre la producción de exudados radiculares se encuentran la edad de la planta, su estado nutricional, la luz y la humedad. La toxicidad generada por la descomposición de residuos vegetales origina problemas y oportunidades para los agricultores. La incorporación de restos de siembras anteriores de otro cultivo es una práctica usual que puede provocar retrasos en la germinación, desarrollo y disminución del rendimiento agrícola y biológico de las cosechas, o por el contrario estimular una u otra fase del desarrollo y afectar negativamente a las malezas que habitualmente crecen junto a los cultivos. En el proceso de descomposición se considera importante la. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(19) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA naturaleza de los residuos, el tipo de suelo y las condiciones de descomposición como la humedad, la aireación, la composición de la microflora, así como otras características del suelo. La actividad microbiana del suelo transforma frecuentemente los compuestos liberados en nuevas sustancias con propiedades a veces potenciadas respecto a las moléculas originales. Naturalmente, las sustancias solubles en agua son rápidamente liberadas al suelo durante el proceso de descomposición. La descomposición de restos vegetales en contacto con el suelo es probablemente la fuente más rica de aleloquímicos, y puede contribuir tanto a la autotoxicidad de cultivos, como al control de malezas que afecten su rendimiento. Muchas formas de manejo agrícola, tales como la siembra directa y los cultivos de cobertura, dejan restos vegetales en el suelo con el fin de evitar su agotamiento y erosión (Leicach, 2005). Tabla 2. Efecto alelopático de sustancias liberadas durante la descomposición de residuos de planta. Especies Donadoras. Efectos observados. Referencias. Triticum aestivum L. (trigo). Los restos de follaje y raíces inhibieron la germinación de malezas dicotiledóneas (Ipomoea hederacea L.; Sida spinosa L.y Amaranthus retroflexus L.).. Blum et al. (2002). Ageratina petiolare. Redujo un 40 % y un 30% la germinación de Lolium multiflorum Lam. y Physalis ixocarpa respectivamente, pero no afectó a Triticum vulgare Wild.. González et al. (2001). Triticum aestivum L. (Trigo). Trigo (0,2 mg/mL– 1mg/mL) inhibieron la germinación hasta en un 60% de las especies Digitaria sanguinalis L., Poa annua L., Amaranthus retroflexus L., Echinochloa crusgalli L. y Avena fatua L.. Zheng et al. (2007). Portulaca oleracea L. (Verdolaga). Inhibición de la germinación de Daucus carota L. (zanahoria, Umbeliferae), Cucumis sativus L. (pepino) y cucurbita pepo L. (calabaza) (Cucurbitaceae), Allium cepa L. (cebolla, Liliaceae) y Capsicum annuum L. (ají, Solanaceae).. Silva et al. (2007). Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(20) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA Al descomponerse los rastrojos acumulados después de la cosecha, estos generan una intensa actividad microbiana que produce diferentes ácidos orgánicos. Entre ellos se encuentra el ácido ferúlico, que puede reaccionar durante la germinación formando un compuesto químico muy activo llamado estireno, el cual es fitotóxico sobre muchas especies de malezas de hoja ancha. 1.6. La. Aplicaciones de la alelopatía en la agricultura. alelopatía. brinda. una. serie. de. aplicaciones. prácticas. ajustables. fundamentalmente a agroecosistemas encaminados al desarrollo sustentable. Se han propuesto tecnologías de manejo de malezas basadas en arropes, cultivos de cobertura, cultivos mixtos, rotaciones de cultivos, cultivos trampa y cultivos presa específicos para malezas parásitas, así como la confección de bioproductos y biopreparados a partir de las mezclas de toxinas contenidas en tejidos de plantas y microogranismos. En todo ello media el conocimiento aportado por la alelopatía referente al estudio de las interacciones entre plantas (Narwal, 1994). Muchas especies cultivadas pueden ser utilizadas en el control de malezas. Asímismo pueden establecerse en suelos en barbecho cultivos alelopáticos tan solo con el fin de incorporarlos al suelo como abonos verdes. Además pueden asociarse a otros cultivos o establecerse como cobertura viva en otros, los cuales generalmente, resultan estimulados en su crecimiento o en otra de sus fases fenológicas, o simplemente no afectados por los aleloquímicos liberados por estas. Así lo refiere el Centro Internacional de Información sobre Cultivos de Coberturas (2004), el cual advierte que las toxinas liberadas por los cultivos de cobertura, llamadas aleloquímicos, han tomando importancia entre las prácticas de reducción de malezas. Estas técnicas en el control de malas hierbas, llamadas “Sistemas de corte y cobertura” son ejemplos valiosos de prácticas sostenibles que no causan casi daño en comparación con los “Sistemas de corte y quema” y disminuyen los insumos externos, citando como ejemplo las leguminosas más utilizadas en Latinoamérica en los últimos tiempos: Dolichos lablab, Vicia faba y Phaseolus coccineus. Estos procedimientos además, incorporan cientos de quilogramos de. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(21) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA nitrógeno por hectárea, por lo que. cumplen una función importante como. restaurador es de la fertilidad de los suelos agotados. Aunque los extractos y residuos aplicados al suelo en condiciones de campo no han demostrado ser prácticos como reguladores de malezas y cultivos, con el empleo de algunos mulchs, con demostrada actividad alelopática, sí ha sido posible reducir significativamente la infestación de malezas en cultivos desarrollados bajo sistemas de cero labranza. Se han logrado aplicar acciones muy precisas en el control de malezas parásitas (Striga spp. y Orobanche spp.). Así, Chittapur et al. (2001), comprobó que la planta Linum usitatissimum L. puede ser usada como cultivo trampa para el control de Orobanche ramosa L., O.cernua Loefl., O.crenata Forsk. y O.aegyptica Pers.; mientras que otras plantas como: Crotolaria juncea L.,. Phaseolus mongo L.,. Phaseolus aureus Roxb. y Sesamum indicum L. tienen buen potencial en el control de Orobanche spp. También propuso la rotación cultivo presa/cultivo trampa (sorgo/maíz/arroz/tabaco) por 3 o 4 años, lo cual redujo la infestación y la biomasa de Orobanche spp. De igual manera la siembra de tabaco, tras cultivos como Capsicum annuum L., Allium cepa L. y Arachis hypogaea L., redujeron la incidencia de Orobanche spp. Estos mismos autores identificaron las especies Panicum miliaceum L., Sorghum bicolor Moench., Zea mayz L. y Sorghum sudanense Stapf. como cultivos presa de la maleza Striga asiatica (L.) O. Kuntze. y la planta Vigna catjang Walp. para la especie S. gesnerioides (Wild.) Vatke. Mientras que Gossypium spp. (algodón), Glycine max (L.) Merr. y Arachis hypogaea L. son importantes cultivos trampas. El intercalamiento de soya o maní con sorgo controlan efectivamente la Striga hermonthica (Del.) Benth. En algunos países, se ha mantenido el uso tradicional y con éxito de plaguicidas naturales tales como: los piretroides que se obtienen a partir del crisantemo, los rotenoides preparados a partir de algunas especies de Faboideae y las nicotinas, del género nicotiana. Por esta razón los consorcios químicos se han dedicado a la producción de plaguicidas con principios activos que son análogos sintéticos de estas sustancias naturales, por ejemplo: cypermethrin (Zeneca agrochemicals,. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(22) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA Inglaterra y Rhone poulenc, Francia), deltamethrin (Agrevo sp., Alemania), permethrin (Zeneca agrochemicals, Inglaterra) imidacloprid (Bayer AG, Alemania) todos autorizados en Cuba. Cuando se trata de estructuras moleculares muy complejas cuya síntesis es difícil y costosa se sigue utilizando la fuente natural para preparar formulaciones, tal es el caso de la azadirachtina, que se obtiene a partir del árbol del Nim y que constituye el ingrediente activo de las formulaciones Margosan-O, Azatina, BioNeem, Aling, NeemAzal y Safer BioNeem elaboradas en Estados Unidos, Inglaterra y Alemania. En poner a punto la fabricación de formulados como OleoNim 50 CE, OleoNim 80 CE, CubaNim-SM, Cuba Nim-T, lo cuales podrán ser utilizados para contrtolar varias plagas en más de 14 cultivos (Pérez y Vázquez, 2004).. 1.7. Potencial herbicida de especies vegetales Las plantas podrían ser fuentes menos ricas en compuestos herbicidas que en aleloquímicos con actividad insecticida y fungicida, lo cual es de esperar, pues en la naturaleza la presión de selección que ejercen las plantas vecinas es generalmente menor que la que ejercen los insectos y microorganimos patógenos (Hogland y Cutler, 2000). En la tabla 3, se citan algunas plantas que han mostrado su potencialidad fitotóxica sobre diferentes especies de malezas, puede notarse que en la mayoría de los casos, el uso de los residuos es práctica común en el intento de buscar un hebicida natural. Tabla 3. Especies de plantas con actividad fitotóxica sobre malezas Especie Donadora. Modo de liberación. Efecto observado. Referencia Bibliográfica. Chromolaena odorata. Extracto de planta. Inhibieron el crecimiento de Eleusine coracana (L.) Gaertn.. Ambika y Smitha (2005). Sorghum bicolor L. (Moench). Residuos. Inhibió la germinación y el crecimiento de la maleza. Alsaadawi et al. (2005). Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(23) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA Lolium tenulintum hasta un 67 y 66 % respectivamente.´. Saccharum spp. Híbrido.. Spehenoclea zelanica. Residuos. Inhiben el crecimiento de las malezas Cynodon dactilon y Brachiaria eruciformis, mientras que estimulan las especies Panicum repens y Bidens pilosa.. Del Toro et al. (2005). Residuos. Inhibiço la germinación y crecimiento de Echinochloa crus-galli, Leptochloa chinensis y no tuvo ningún efecto sobre el cultivo del Arroz.. Abeysekera et al. (2005). Entre los productos con potencialidades herbicidas está la sorgoleona, aislada de raíces de Sorghum bicolor, con gran poder fitotóxico sobre especies indeseables de hoja ancha, y el artemisina sesquiterpeno aislado de Artemisia annua L. (Asteraceae), con suficiente fitotoxicidad sobre malezas (Hogland y Cutler, 2000). A escala comercial existe Callisto®, proveniente de Callistemon citrinus, herbicida comercializado por Syngenta en el 2005, efectivo contra malezas de hoja ancha en el cultivo de maíz, y que ha presentado mejores resultados en el control de malezas que otros herbicidas existentes actualmente (An y Pratley, 2005; Cornes, 2005). 1.8. Antecedentes sobre la alelopatía de I. batatas y W. trilobata Determinados investigadores han trabajado con estas plantas para descubrir algunas de sus potencialidades. Torres et al. (2003), al estudiar el efecto de Ipomoea batatas (L.) Lam. sobre malezas y cultivos comprobó un fuerte efecto inhibidor sobre el crecimiento del frijol, tanto en condiciones controladas (en forma de extractos) como de campo (restos incorporados al suelo), mientras estimuló el crecimiento de los demás cultivos estudiados (melón, calabaza, pepino, maíz y rábano). Los restos de esta especie inhibieron además la germinación y el crecimiento (masa fresca y seca) de malezas como bledo, verdolaga, metebravo y hierba lechosa (Euphorbia heterophylla L.). También Chon y Boo (2005),. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(24) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA comprobaron un efecto inhibitorio de extractos de partes del boniato sobre el crecimiento radicular de alfalfa (Medicago sativa L.). Los extractos obtenidos de las hojas tuvieron un mayor efecto de la alfalfa que los extraídos del tallo y las raíces. Esto sugirió que la planta de boniato es potencialmente alelopática, en dependencia de la parte de la planta que se utilice y del color de la peridermis. Peterson et al. (2002) detectaron al menos ocho fracciones de extractos de cortex de boniato que inhibían la germinación de Panicum milliaceum L. (millo), y encontraron altos niveles de ácidos grasos como el ácido palmítico (C-16, saturado), ácido linoléico (C-18, 2 insaturaciones), ácido linolénico (C-18, 3 insaturaciones), así como ácidos saturados e insaturados de veintidós carbonos. Al avanzar en su investigación comprobaron la presencia de ácidos caféico, clorogénico, p-cumárico, trans-cinámico e isómeros del ácido dicafeoil químico, los cuales se hallaban hasta en un 96 % de total de los fenoles, así como niveles elevados de cumarinas como la escopoletina y su glucósido, escopolina (Chon y Boo, 2005; Harrison et al., 2006). Este último autor agrega que algunos compuestos presentes en raíces de boniato llegan a producir más de un 85 % de inhibición del crecimiento de Erwinia chrysanthemi, lo que sugiere que el ácido caféico presente en estos tejidos protege a las raíces frente a las bacterias. El trabajo con la especie Wedelia trilobata (L.) Hitchc. ha sido mucho menos explorado, aunque se sabe según varios autores (Batianoff y Franks, 1997 y 1998) que es una especie muy invasiva con potencialidades alelopáticas tentativas. Puente et al. (2005a), comprobó que los extractos de Wedelia (10%-20%) estimularon la germinación total de malezas, este mismo efecto se manifestó sin diferencias estadísticas, entre las malezas mono y las dicotiledóneas. Puente et al. (2005b) ha evaluado también el efecto inhibidor del extracto de esta planta sobre hongos fitopatógenos del suelo, como Fusarium solanii Slecht. y Rhaizoctonia solanii Kuhn bajo condiciones de laboratorio. Por su parte Chengrong et al. (2005), demostraron que los extractos de Wedelia trilobata tienen un efecto deprimente sobre el metabolismo de plántulas de arroz. Al aplicar los extractos de Wedelia sobre el arroz se detectó un aumento de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(25) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA permeabilidad de las membranas, una reducción de su contenido de clorofila, del peso, de la actividad radicular, de la tasa fotosintética, la tasa de respiración y una mayor permeabilidad de la membrana de las plantas.. 1.9. Descripción botánica de las especies vegetales empleadas Las especies objeto de este trabajo fueron seleccionadas esencialmente por dos características comunes que se han apreciado en especies con potencialidades alelopáticas. Primero por su hábito rastrero y segundo por la capacidad que tienen de invadir territorios, en este caso Wedelia como coberturas vegetales ralas. A continuación se describen las especies con las que se trabajó en la presente investigación. Ipomoea batatas (L.) Lam. (boniato) Esta especie pertenece a la familia Convolvulaceae. El género lo forman, en su mayoría especies herbáceas rastreras. La especie Ipomoea batatas (L.) Lam., representada en la figura 3, es una planta herbácea, lechosa y de raíces gruesas; con tallo casi o completamente lampiño,. Figura 3. Vista superior de la especie Ipomoea batatas (L.) Lam.. rastrera, de 1 m o más. Sus hojas son de variadas formas, desde aovadas hasta suborbiculares, enteras, con bordes dentados o lobulados, acuminadas en el ápice o acorazonadas en la base y pueden medir de 5-15 cm, sus pedúnculos son tan o menos largos que los pecíolos, paucifloros; sépalos oblongos, agudos, cuspidados, algo desiguales, de 7-10 mm; corola purpúreo-pálido a blanca, de unos 5 cm; ovario y cápsula 2-loculares, semillas lampiñas. Menos espontánea después del cultivo; ampliamente cultivada y más o menos espontánea en regiones tropicales. Oriunda de América Tropical (Sauget y Liogier, 1957).. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(26) _____________________________________ Aspectos significativos de la ALELOPATÍA Wedelia trilobata (L.) (L.) Hitchc. (romerillo de playa, Wedelia) Esta especie pertenece a la familia Asteraceae. Wedelia trilobata (L.) Hitchc. (figura. 4),. es. una. hierba. perenne,. rastrera, radicante, de hasta 1 m o más; hojas sésiles, abovadas, de 2-12 por 1,77,5 cm, obtusas a agudas en el ápice, cuneadas en la base, mayormente 2lobuladas en la mitad, margen crenadoaserrado arriba, subcarnosas, pelositas. Figura 4. Vista superior de la especie Wedelia trilobata (L.) Hicthc. (Wedelia). con pelitos de base callosa, el envés glanduloso; pedúnculos solitarios, de 2.5-14 cm, engrosados en el ápice, pelositos; brácteas del invólucro oblongoespatuladas, obtusas, de 7,5-12 mm; páleas agudas, ciliadas, de 5-7 mm; flores radiadas 8-11, de 1-1,5 cm, las del disco de 7.5 mm; aquenios de 5 mm, grisáceos. Se presenta en lugares húmedos en toda Cuba (Liogier, 1964).. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(27) 2. METODOLOGÍA DE EMPLEO DE RESIDUOS VEGETALES El trabajo se realizó en el Laboratorio de Alelopatía del Centro de Investigaciones Agropecuarias (CIAP), en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV), en el período de noviembre de 2005 a junio de 2007.. 2.1. Efecto de residuos naturales de Ipomoea batatas (L.) Lam. y Wedelia trilobata (L.) Hitchc. sobre la germinación y crecimiento de malezas 2.1.1. Material vegetal Las especies vegetales en estudio fueron: Wedelia trilobata (L.) Hitchc. e Ipomoea batatas (L.) Lam. Wedelia fue colectada en la Estación Experiemental “Álvaro Barba” de la UCLV, mientras Ipomoea batatas (L.) Lam. (clon CEMSA 78- 354) fue colectada en áreas experimentales del Instituto Nacional de Viandas Tropicales (INIVIT), Santo Domingo. 2.1.2. Obtención de los residuos vegetales utilizados Para la obtención de los restos vegetales utilizados en los experimentos se partió de las consideraciones y orientaciones brindadas por Narwal (1996) y John et al. (2006). Los tallos, hojas y flores de ambas especies (boniato y Wedelia) fueron colectados en fase de floración. Inmediatamente se procedió al secado de la muestra, en una estufa por un lapso de tiempo de 48-72 horas a una temperatura de 60 °C. Los residuos secos de cada especie fueron triturados, hasta convertirlos en partículas de aproximadamente 1 mm de diámetro en un molino marca Nossen 8255. Los residuos molidos se guardaron en bolsas de papel bajo condiciones de oscuridad y baja humedad hasta el momento de su uso. 2.1.3. Evaluación del efecto de los residuos sobre especies indeseables La germinación espontánea de malezas fue evaluada al aplicar residuos de boniato y Wedelia sobre suelo pardo sialítico (Hernández et al., 1999). El suelo fue colectado al azar en siete puntos, en la diagonal central del campo cuatro de la Estación Experimental Agrícola “Alvaro Barba Machado” de la UCLV. La muestra. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(28) Metodología de empleo de residuos vegetales colectada (50 kg) fue tamizada (Ø 4mm) y homogeneizada para lograr una distribución adecuada de las diásporas contenidas en ella. El suelo fue mezclado y homogenizado con los residuos de boniato y Wedelia según las dosis establecidas (ver tabla 4), y depositado en 12 parcelas de 0,067 m2 de superficie cada una, a razón de 4 parcelas por tratamiento, más un testigo sin tratar. Las evaluaciones fueron realizadas a los treinta días del experimento, quedó determinado el número de malezas germinadas por especie, con el apoyo brindado por especialistas del Jardín Botánico de la UCLV, basado en los descriptores botánicos (Rodríguez et al., 1985; Sánchez y Uranga, 1990 y Roig, 1975). Además se evaluó el peso seco total de las principales especies de malezas germinadas. Tabla 4. Dosis de residuos empleadas en los diferentes experimentos. ESPECIE DONADORA Boniato. Wedelia. DOSIS 1. PORCENTAJE.2. 1,12 % (p/v) 0.56 % (p/v) 0,28 % (p/v) 1,25 % (p/v) 0,63 % (p/v) 0,31 % (p/v). 100 % 50 % 25 % 100 % 50 % 25 %. EQUIVALENTE (g residuos · m-2) 560 280 140 630 315 160. Leyenda: -DOSIS 1: Peso de residuos en 100 cm3 de suelo -PORCENT. 2: Porcentaje de residuos respecto al total de masa seca obtenido en 1m2 de suelo cubierto por la especie. Una vez recolectados los datos, se realizó el análisis de varianza bifactorial. Empleando. la. prueba. de. Duncan,. Dunett. ´C. y Kruskal-Wallis. según. correspondiera, con un margen de confianza del 95 %. Los datos fueron procesados empleando los paquetes estadísticos Statgraphics ver. 5.0., SPSS Ver. 13 y Statistix.. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(29) Metodología de empleo de residuos vegetales. 2.2. Efecto de residuos naturales de Ipomoea batatas (L.) Lam. y Wedelia trilobata (L.) Hitchc. sobre la germinación y crecimiento de cultivos 2.2.1. Especies receptoras Las especies cultivables fueron seleccionadas con varios propósitos: que fueran especies con un valor socioeconómico significativo, que presentaran dificultades reales ligadas al combate de malezas y que fueran lo suficientemente sensibles como para comprobar los objetivos del presente ciclo de indagación. Atendiendo a lo antes previsto se decidió considerar las especies receptoras siguientes: Lycopersicum. esculentum Mill. (tomate), Allium cepa L. (cebolla), Brassica. oleraceae L. (col) y Raphanus sativus L. (rábano). Las semillas de estas especies, adquiridas en el Instituto Nacional de Viandas Tropicales (INIVIT), poseían más de un 85 % de germinación.. 2.2.2. Evaluación del efecto de los residuos sobre especies cultivables Las especies probadas como blanco se colocaron en cámara húmeda utilizando para ello placas de Petri (Ø 150 mm, h = 25 mm) y como substrato, suelo de origen idéntico al utilizado en el acápite 3.1.3. De igual forma el suelo fue tratado y homogenizado con los residuos respectivos (ver tabla 4), se realizaron cuatro repeticiones para cada dosis y un testigo sin restos. Finalmente se colocó un papel de filtro sobre el suelo y 20 semillas por cada placa (John et al., 2006). Las placas fueron esterilizadas por calor seco (170 °C/1,5 horas), en tanto el papel de filtro y el suelo fueron esterilizados por calor húmedo (1 atm/30 min). A los 10 días de iniciado el experimento se evaluó el número de semillas germinadas, y el crecimiento longitudinal de las radículas y tallos de los diferentes cultivos. A los datos recolectados referentes al crecimiento se les realizó un análisis de varianza simple, empleando la prueba de Bonferroni y Kruskal-Wallis según correspondiese. Mientras a los datos de germinación se les aplicó la prueba. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(30) Metodología de empleo de residuos vegetales de comparaciones múltiples, usándose para todas las pruebas un intervalo de confianza de un 95 %. En el procesamiento de los datos se empleó principalmente el programa Statgraphics Ver. 5.0., el paquete Statistix solo se usó para determinar la diferencia por la prueba de Kruskal-Wallis.. 2.3. Efecto de residuos naturales de Ipomoea batatas (L.) Lam. y Wedelia trilobata (L.) Hitchc. sobre la actividad microbiana del suelo Para conocer el efecto de los residuos aplicados sobre las características microbiológicas del suelo se diseñó un experimento en recipientes donde se depositaron (500 cm3), las mezclas de suelo y residuos correspondientes a las dosis mínima (25 %) y máxima (100 %) empleadas anteriormente (ver tabla 3). A los treinta días de montado el experimento se tomó una muestra de suelo y se determinó la composición microbiana. Mediante el conteo de diluciones seriadas propuesto por Vinogradsky (1949), citado por Mayea et al. (1982), se evaluó el número de unidades formadoras de colonias de microorganismos por gramo de suelo (UFC g. -1. ). Se utilizaron medios. de cultivos y diluciones según los microorganismos a ensayar, partiendo de 1 g de suelo en 9 mL de agua (1/10) como dilución inicial. Se incubaron a 28 °C y se evaluaron en el tiempo según su crecimiento (Tabla 5). Para lograr las condiciones asépticas adecuadas fueron esterilizadas las placas en estufa (calor seco) a 170 °C por 1,5 horas. Tabla 5. Condiciones establecidas para evaluar el número de unidades formadoras de colonias de microorganismos por gramos de suelo Microorganismos bacterias. Medios de cultivos agar de glicerina peptona. Dilución final 1/100000. Evaluación 48 h. hongos totales. agar de rosa bengala. 1/1000. 48 h. actinomicetos. agar de almidón amoniacal. 1/10000. 7 días. Azotobacter spp.. aedio de Asbhys. 1/1000. 48 h. hongos celulolíticos. agar de Müller. 1/1000. 15 días. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(31) Metodología de empleo de residuos vegetales. Para el análisis de los datos se empleó el paquete estadístico Statgraphics Ver. 5.0, realizándose un ANOVA simple y aplicando la prueba de Duncan para un 95 % de confiabilidad. 2.4. Efecto de residuos naturales de Ipomoea batatas (L.) Lam. y Wedelia trilobata (L.) Hitchc. sobre algunas propiedades químicas del suelo Se tomó una muestra de suelo de cada tratamiento del experimento anterior a los treinta días de comenzado. Se analizó el substrato por los especialistas del Laboratorio Provincial de Suelo de Villa Clara, y se determinaron algunas propiedades químicas del mismo: pH (H2O), pH (KCl), contenido de P2O5, K2O, Ca2+, Mg2+, K+ y Na+; así como la conductividad eléctrica de la solución del suelo y la capacidad de intercambio catiónico (CIC) expresada comúnmente por el valor T. Dichos análisis se efectuaron con aplicación de las Normas Ramales establecidas por el MINAGRI (NRAG), asimismo se empleó la NRAG 837 (1986) para la determinación de las formas móviles de P y K. Para evaluar los índices del grado de acidez la NRAG 878 (1987). La NRAG 879 (1987) para cationes cambiables (Ca2+, Mg2+, K+ y Na+) y el valor T. Finalmente las sales solubles totales, cationes y aniones solubles con la NRAG 889 (1988). Los datos obtenidos fueron procesados con el paquete estadístico Statgraphics Ver. 5.0., realizándose ANOVA simple y aplicando la prueba de Tukey en todos los casos, para un 95 % de confiabilidad.. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(32) Metodología de empleo de residuos vegetales. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(33) 3. EFECTO ALELOPÁTICO DE IPOMOEA Y WEDELIA 3.1. Efecto de residuos naturales de Ipomoea batatas (L.) Lam. y Wedelia trilobata (L.) Hitchc. sobre la germinación y crecimiento de malezas 3.1.1. Efecto de los residuos sobre malezas totales Un significativo control de la germinación de las malezas se manifestó al aplicar los residuos tanto de Wedelia como de boniato, sin que existieran diferencias estadísticas entre la aplicación de ambos residuos (Figura 5).. 21 -a(54%). 18 -a(46%) Boniato Wedelia. Letras no comunes difieren por Duncan para p < 0,05. Figura 5. Efecto de restos de W. trilobata e I. batatas sobre la germinación total de malezas Se produjo un control significativo de las malezas al usar cualquiera de las dosis de ambas plantas. Los residuos de boniato produjeron hasta un 64 % de inhibición de la germinación de malezas, sin diferenciarse las dosis aplicadas. En tanto, hasta un 72 % de inhibición pudo constatarse al incorporar restos de Wedelia. Aunque la dosis más baja se diferenció del resto, generó un 31,6 % de control respecto al testigo (Figura 6). Con el aumento de la dosis se observó una disminución de las malezas germinadas, lo cual demuestra el efecto inhibitorio de los residuos utilizados. Otros autores como Saxema et al. (2005), logran el control de la germinación de Parthenium hysterophorus L al emplear varias especies alelopáticas.. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(34) ________________________________________Efecto alelopático de Ipomoea y Wedelia Testigo. 25%. 50%. 100%. a 600. a. Plantas / m. 2. 500. b. 400 300. b. 200. b. b. c. c. 100 0 I. batata. W. trilobata. Letras no comunes para una misma especies difieren por Duncan para p< 0,05.. Figura 6. Efecto de las dosis de residuos de W. trilobata e I. batatas sobre la germinación total de malezas Otros investigadores han confirmado la actividad potencial de muchas plantas sobre las malezas. Puente et al., (2001) al probar extractos de Nicotiana tabacum L. (tabaco) y Helianthus annuus L. (girasol) demuestran el efecto inhibitorio de estos sobre la germinación de múltiples malezas. También coincidimos con Torres et al. (2003), los que obtuvieron una reducción importante del número de malezas germinadas por especie al incorporar restos de boniato al suelo.. 3.1.2. Efecto de los residuos sobre las malezas mono y dicotiledóneas Al analizar el control ejercido por los residuos de boniato y Wedelia sobre malezas mono y dicotiledóneas (Figura 7). Se aprecia que todas las dosis de residuos de boniato y Wedelia inhibieron la germinación de las malezas dicotiledóneas sin diferencias significativas entre ellas, en el caso de boniato, mientras que la dosis más baja de Wedelia no tuvo diferencia contra el testigo. Solamente con la aplicación del 100% de residuos de Wedelia y boniato se controló las malezas monocotiledóneas.. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(35) ________________________________________Efecto alelopático de Ipomoea y Wedelia. 350. Testigo. 25%. 50%. 100%. a 300. a. Plantas germinadas / m. 2. a. 250. a. a. 200 150. ab. ab ab. ab. b b. 100. b. b. b. b. b. 50 0 I. batata. W.trilobata. Monocotiledóneas. I. batata. W.trilobata. Dicotiledóneas. Boniato: Letras no comunes difieren por Duncan para p<0,05. Wedelia: Letras no comunes difieren por Dunnett´C para p<0,05).. Figura 7. Efectos de las dosis de residuos de W. trilobata e I. batatas sobre la germinación de malezas mono y dicotiledóneas Lo anterior se corrobora con lo expresado por Puente et al. (2003), quienes comprobaron una reducción de la emergencia de malezas al aplicar extractos de Helianthus annus L. (girasol) al suelo. Similar resultado obtuvieron Blum et al. (2002), al incorporar residuos de Triticum aestivum L. (trigo) para el control de especies Dicotiledóneas.. 3.1.3. Efecto de los residuos sobre las principales especies de malezas En el análisis del control de las especies indeseables por ambos residuos pudo comprobarse que solo las especies Urochloa fasciculata (Sw.) R.D.Webster (Súrbana) y Amaranthus spp. (bledos), fueron significativamente controladas al aplicar los restos de boniato, mientras que no hubo efecto sobre estas al aplicar Wedelia. Esto comprueba una mayor fitotoxicidad del boniato para estas especies indeseables (Anexo 1).. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….

(36) ________________________________________Efecto alelopático de Ipomoea y Wedelia. En la figura 8 se aprecia el efecto de los residuos sobre las especies indeseables. En general se comprobó que todas las dosis de boniato inhibieron la germinación de Súrbana, Portulaca oleracea L. (verdolaga) y bledos, mientras no tuvo efecto sobre Eleusine indica (L.) Gaertn. (pata de gallina) y Lepidium virginicum L. (mastuerzo). Los restos de Wedelia, en cambio, nunca tuvieron efecto sobre estas malezas indeseables. Calabrese y Baldwin (2003) al tratar el efecto de la concentración en la manifestación de la actividad alelopática, destacan que la inhibición a concentraciones altas es un fenómeno ampliamente observado, en respuesta a los aleloquímicos liberados por las plantas.. (A) 10,00. Testigo. 9,00. 25%. 50%. 100%. a. Promedio de Plantas Germinadas / parcelas. a 8,00 7,00 6,00 5,00. a ab. 4,00. a a. 3,00 2,00. a. a. b. 1,00 b 0,00 E. colona. ab. b b b b U. fasciculata. a. a a E. indica. b. Chamaesyce spp.. a. a. a a. L. virginicum. b. b b P. oleracea. b. Amaranthus spp.. Especies Indeseables. Letras no comunes para una misma especie difieren por Duncan (p< 0.05), (E. colona) por Kruskal-Wallis (p < 0,05).. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas………………………………………………………………. b.

(37) ________________________________________Efecto alelopático de Ipomoea y Wedelia (B) 10,00. Promedio de Plantas Germinadas / parcelas. 9,00. Testigo. 25%. 50%. 100% a. a. 8,00 7,00 6,00. a ab a. 5,00. b. 4,00. a. a. b a. a. a. 3,00 2,00 1,00. a 0,00 E. colona. U. fasciculata. b. a. ab b ab a. a. a. E. indica. b. b. b. Chamaesyce spp.. ab ab. b. a. L. virginicum. P. oleracea. Amaranthus spp.. Especies Indeseables. Letras no comunes en una misma especie difieren por Duncan para p< 0.05. Figura 8. Efectos de las dosis de residuos de I. batatas (A) y W. trilobata (B) sobre la germinación de las principales malezas. Los residuos de boniato controlaron a Chamaesyce spp. cuando se utilizaron dosis de 50 % y 100 %, y solo tuvieron efecto sobre metebravo con la máxima dosis; Wedelia controló esta última especie cuando se emplearon dosis de un 50 % y 100 % de residuos, lo mismo que para verdolaga. Es significativo destacar la estimulación que produce el 25 % de Wedelia sobre Chamaesyce spp. Los resultados antes expuestos coinciden con los obtenidos por Torres et al. (2003), quienes observan una disminución del número de malezas germinadas de cada especie. a medida que se aumentó la dosis de restos aplicados.. Especificaron que el 100 % de los restos de boniato inhibieron la germinación de las especies verdolaga, metebravo y bledo (Amaranthus crassipes Schlecht.). Se evidencia claramente, al observar la figura 9, que para ambas especies y en todos los tratamientos, los valores de masa seca de malezas están muy por debajo del control, desde 0 g m-2- 0,8 g·m-2 al aplicar los restos de boniato y entre 0,4 g m-2-8,8 g·m-2 para Wedelia, respecto a los valores del testigo que fueron de 30 g m-2 -29,4 g·m-2.. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas……………………………………………………………….