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Centro de Información y Gestión Tecnológica de Santiago de Cuba
Cuba
Vuelta Lorenzo, Daniel Rafael
LA BIOFUMIGACIÓN Y LA SOLARIZACIÓN COMO AL TERNATIVAS AL MANEJO DE PLAGAS DEL SUELO
Ciencia en su PC, núm. 1, enero-marzo, 2014, pp. 15-26 Centro de Información y Gestión Tecnológica de Santiago de Cuba
Santiago de Cuba, Cuba
Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=181331235002
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LA BIOFUMIGACIÓN Y LA SOLARIZACIÓN COMO AL TERNATIVAS AL MANEJO DE PLAGAS DEL SUELO
BIOFUMIGATION AND SOLARIZATION AS ALTERNATIVES TO SOIL PEST MANAGEMENT
Autor:
Daniel Rafael Vuelta-Lorenzo,dvuelta@agr.uo.edu.cu. Facultad de Ciencias Agrícolas. Universidad de Oriente. Santiago de Cuba, Cuba.
RESUMEN
En esta investigación se estudia la acción de los gases producidos por la descomposición de la materia orgánica para el control de fitonematodos del suelo mediante el empleo de la biofumigación y la solarización. La eficacia de la aplicación de estas técnicas es similar a la d e los fumigantes convencionales; además, permite disminuir la carga tóxica provocada por el uso de agroquímicos tan contaminantes como los n ematicidas químicos; de ahí que se logre una mejor protección de los cultivos y del medioambiente. El experimento se desarrolló en la Unidad Básica de Producción Cooperativa 40 Aniversario de la Empresa Agropecuaria Caney. Se diseñó en bloques al azar, con tres tratamientos y tres repeticiones de cada uno. Se distribuyeron los tres tratamientos: Biofumigación (BF), Biofumigación + Solarización (BF+S) y un tratamiento Testigo (T). El mejor tratamiento fue el que combinó biofumigación con solarización, ya que reduj o la población de nematodos a grado 0.
Palabras clave: solarización, biofumigación y nematodos. ABSTRACT
The action of the gases produced by the decomposition of organic matter was studied in this paper, to control soil phytonematodes by using bio -fumigation and solarization. The effectiveness of the application of these techniques is similar to the conventional fumigants. It also helps reducing the toxic load caused by the use of agrochemicals so pollutants as chemical nematicides. Hence, a better protecti on of crops and the environment is achieved. The experiment was conducted in the Basic Unit of Cooperative Production “40th Anniversary” from the Agricultural Enterprise “Santiago”. It was designed in randomized blocks with three treatments and three repli cates of each. The three treatments were distributed as follows: Bio -fumigation (BF), Bio-fumigation + Solarization (BF + S) and a control treatment (T): the. The best treatment was that which combined solarization with bio -fumigation because it reduced th e nematode population to grade 0.
INTRODUCCIÓN
Los investigadores agrícolas se han enfrentado a un gran reto, el de encontrar alternativas al bromuro de metilo (BM) para controlar plagas y enfermeda des de las plantas. La alternativa que se proponga debe tener una eficacia similar al BM, no impactar sobre el medio ambiente, ser económica y socialmente viable, características que no han sido exigidas hasta ahora a ningún otro pesticida. El BM es un biocida que destaca por su amplio espectro de acción frente a los patógenos de los vegetales, así como por su alta efectividad en cuanto a penetración y difusión en el suelo, incluso en aque llos que presentan contenidos de humedad y temperatura altos. Sin emba rgo, el BM no se retiene en su totalidad en el suelo, sino que entre el 50 y el 95 % pasa a la estratosfera en forma de emisiones gaseosas, donde se liberan átomos de bromo que reaccionan con el ozono y otras molécul as estables que contienen cloro; lo que da lugar a una reacción en cadena que contribuye a la disminución de la capa de ozono, con el consiguiente incremento de la emisión de rayos ultravioletas y los consecuentes riesgos para la salud y el medio ambiente (Thomas, 1997). La evidencia científica d e la destrucción de la capa de ozono por el B M dio lugar a la toma de decisiones que contribuyesen a la retirada de este producto, a partir de acciones reguladoras (UNEP , 1992). Así, algunos países del norte de Europa han eliminado el uso del BM, como es e l caso de Dinamarca, mediante los cultivos sin suelo (Gyldenkaerne, Yohalem y Hvahøe , 1997). La 10ª Reunión del Protocolo de Montreal estableció para los países desarrollados un programa en el que se acordó la reducción, de forma gradual, de los usos agrícolas del BM, hasta llegar a su eliminación total para el año 2005 ; y para países del Artículo 5 º su eliminación en el año 2015 (Tierney, 2000). Otros estados como Argentina, Brasil, China, Cuba, Guatemala, Marruecos y Uruguay están elaborando proyectos de investigación demostrativos con vistas a su eliminación total. Respecto a las alternativas al BM, no existe un único sustituto para todos los usos de este fumi gante del suelo, ya que esto depende del organismo patógeno, el cultivo y la zona. Los Programas de Manejo Integrado de Cultivos (Integrated Crop Management ICM) son la mejor alternativa. Para ello, es importante que las distintas alternativas regulen de forma eficaz y económica los patógenos controlados actualmente por el BM, para garantizar su viabilidad a largo plazo (Slooteen, 1997).
Entre los organismos parásitos de plantas que se ven a fectados por la retirada del BM se encuentran fundamentalmente varias especies de hongos, los nematodos pertenecientes a los géneros Meloidogyne y Rotylenchulus; además, están los problemas de replantación, especialmente en frutales.
En la agricultura es necesario tener en cuenta el uso de criterios ecológicos que permitan conocer cuáles son los elementos y procesos clave en el funcionamiento de los agro ecosistemas. La utilización de materia orgánica a través de los procesos de degradación que producen gases sirve para controlar los patógenos de los vegetales. Este proceso ha sido definido como biofumigación (Kirkegaard, Gardner, Desmarchelier, Angus, 1993b ; Bello, 1998) y se ha ampliado a todas las materias orgánicas y residuos agroindustriales el anterior concepto de biofumigación, que se aplicaba solo a la emisión de isotiocianatos durante los procesos de descomposición de las brasiccas y su efecto fungicida e insec ticida (Kirkegaard, Angus, Gardner, Cresswell, 1993a, b; Matthiesen y Kirkegaard , 1993; Angus, Gardner, Kirkegaard y Desmarchelier , 1994). Por otro lado, Stirling (1991), en una revisión sobre el control biológico de los nematodos parásitos de plantas, señala la importancia de la materia orgánica , no solo porque mejora la fertilidad y estructura del suelo, sino también por su efecto tóxico sobre los nematodos fitoparásitos.
La biofumigación es el control de plagas y patógenos del suelo por medio de la liberación en el suelo de compuestos originados naturalmente de la descomposición de residuos orgánicos. Una amplia gama de residuos orgánicos pueden ser utilizados para biofumigar, desde distintos tipos de estiércoles hasta residuos de cultivos como boniato, p apa, sorgo, brassicas, maíz, etc.
La biofumigación utiliza los gases y otros productos resultantes de la biodegradación de las enmiendas orgánicas y residuos agroindustriales como fumigantes para el control de los or ganismos patógenos de vegetales; además, contribuye a resolver los graves problemas ambientales que estos productos pueden producir. Su eficacia se incrementa cuando se incorpora dentro de un sistema de manejo integrado de cultivos (Bello , 1998) y se diferencia del uso de las enmiendas orgánicas en las características de los materiales biofumigantes y en el método de aplicación ( Bello, López-Pérez, Díaz-Viruliche, Sanz, Arias,
1999). Esta técnica puede ser de gran interés en países en vías de desarrollo debido al bajo costo y facilidad de aplicac ión. Bello et al. definen la biofumigación como "la acción de las sustancias volátiles producidas en la biodegradación de la materia orgánica en el control de los patógenos de las plantas, incrementándose su eficacia cuando se incluyen en un sistema integrado de producción de cultivos" (1999, 2000a,b,c); presentan resultados de su aplicación en cultivos de cucurbitáceas, pimiento, zanahoria, tomate, otras hortalizas, fres a, plátano, cítricos, frutales, viñedos y flor cortada en diferentes ambientes. La eficacia obtenida es similar a los pesticidas convencionales, al mismo tiempo que se incrementan los nematodos saprófagos, se mejoran las características del su elo y la nutrición de la planta; de ahí la necesidad de diseñar una metodología para cada situación, en la cual la aplicación de la materia orgánica se diferencie en las dosis y el método de aplicación.
Algunos materiales orgánicos tienen efecto, por ejemplo, contra nematodos a través de la actividad microbiana relacionada con la liberación de amonio. Estos materiales tienen una baja relación C/N con altos contenidos de proteínas y aminas. Las enmiendas con efecto nematicida tie nen una relación C/N menor a 20; a relaciones C/N menores a 10 puede haber efectos fitotóxicos. Cuando los materiales incorporado s al suelo para biofumigar son tejidos de brassicas, entre los productos de la degradación de los mismos, se liberan unos compuestos denominados glucosinolatos. Los isotiocianatos y otros compuestos volátiles derivados de los glucosinolatos realizan un papel muy importante en la supresión rápida (< 10 días) de patógenos. En diferentes ensayos, enmiendas con residuos de b oniato, papa, espinaca, tomate y sorgo fueron en algunos casos tan efectivos como los residuos de brassicas, por lo que numerosos autores s uponen que el aporte de materia orgánica sobre la comunidad microbiana puede favorecer la aparición de antagonistas y contribuir a la reducción de la población de patógenos.
Fernández, Rodríguez-Kábana y Kloepper (2000) analizan el valor de la s enzimas del suelo para determinar la capacidad de los microorganismos en la supresión de los patógenos de plantas; asimismo, señalan que los contenidos de ureasa y quitinasa están inversamente correlacionados con el número de nódulos de M. arenaria y que la aplicación de compost incrementa las
poblaciones de bacterias y la actividad enzimática (ureasa, proteasa, quitinasa, catalasa y la hidrólisis de diacetato de fluoresceina). Calderón, Solís, Trabanino, Barillas y García (2000) señalan que la biofumigación se encuen tra entre las mejores alternativas al BM en cultivos de tomate y brassica en Guatemala. Hewlett y Dickson (2000) indican que los nematodos formadores de nódulos (M. arenaria y M. javanica) pueden ser controlados con la aplicación de taninos. Bello, López-Pérez, Díaz-Viruliche y Sanz (2000c) establecen que la eficacia de la biofumigación es similar a la de los pesticidas convencionales, y aunque su técnica es diferente a la solarización, se pueden complementar , con lo cual se incrementa su eficacia.
Solarización y biofumigación para el control de nematodos
Los nematodos son de apariencia similar a un g usano. Hay muchas clases de nematodos, algunos de los cuales habitan el suelo, son de tamaño microscópico y viven como parásitos en las raíces de las plantas, por lo que afectan seriamente los rendimientos y constituyen, por ende, un problema importante en las producciones hortícolas.
Comúnmente, los nematodos y otras plagas del suelo se combatían mediante la aplicación de productos químicos y/o fumigantes de al ta toxicidad, como el bromuro de metilo. A partir de la prohibición de e ste último, debido principalmente a su efecto destructor de la capa de ozono , se han comenzado a investigar diferentes alternativas de control; en este sentido, la solarización y la biofumigación aparecen como herramientas efectivas y de bajo impacto ambiental.
Solarización
La solarización consiste en el calentamiento del suelo a temperaturas tales que produzcan un control físico de los patógenos del mismo. Se logra cubriendo el suelo con polietileno transparente de baja densidad (entre 40 y 100 micrones, tipo cristal) para incrementar y mantener el efecto de la radi ación solar, durante 40/45 días; los rayos solares inciden de forma perpendic ular en la superficie del suelo y mejoran la efectividad de la técnica. El efecto de la técnica puede verse disminuido en años con frecuentes lluvias o días nublados dur ante el período de tratamiento.
La solarización ha tenido resultados contradictorios en el control de nematodos fitoparásitos, es efectiva en el control de algunos ectoparásitos y endoparásitos migratorios (Ditylenchus spp. y Pratylenchus spp.); mientras que, la mayoría de las veces, no lo es para los endoparásitos formadores de nódulos (Meloidogyne spp.); asimismo, es efectiva para determinadas malas hierbas y algunos hongos fitopatógenos que se localiza n en capas profundas del suelo . Las técnicas de solarización so lo se pueden utilizar en áreas de altas temperaturas, por lo que son de gran interés las estrategias que permitan la util ización de la técnica en épocas frías y en países con temperaturas bajas , así como el incremento de su eficacia para organismos como los nematodos formadores de nódulos. Los procesos implicados en la solarización no son del todo conocidos, el incremento de la temperatura del suelo es funda mental para la reducción del inóculo, pero existen otros efectos importantes derivados de la actividad microbiana (Bello, González, Arias, Rodríguez -Kábana, 1998).
La biofumigación combina los efectos de la solarización , pero a diferencia de esta se incorporan al suelo, previo a la cobertura del mismo con polietileno, diferentes tipos de enmiendas y materiales orgánicos sin compostar (abonos verdes, estiércoles, restos de cultivos, residuos orgánicos de la industria, etc.) , a razón de 5 a 10 kg por m ² (según el material orgánico incorporado). En este caso, además de la acción del sol, se produce otro fenómeno a partir de la acción de los microorganismos al descomponer la materia orgánica. Estos generan gran cantidad de sust ancias químicas de origen natural (amonio, fenoles, sulfídrico y un importante número de sustancias volátiles y ácidos orgánicos) que actúan como controladores de los patógenos del suelo. También se considera que la incorporación d e materia orgánica por sí misma estimula el desarrollo de los microorganismos benéficos, con lo cual disminuyen las poblaciones de plagas.
Para asegurar el éxito de e stas técnicas se debe regar el suelo abundantemente (a capacidad de campo) antes de la colocación del polietileno y continuar con riegos habituales (cintas de goteo debajo del nylon).
Para el caso de la biofumigación , el período del proceso es más corto que el de solarización, solo se puede sembrar sin inconvenientes después de 20 días de iniciado el tratamiento.
El material orgánico incorporado al suelo sirve además como fertilizante de base, de ahí que el cultivo se pueda desarrollar sin inconvenientes después de 3 o 4 meses de realizado el tratamiento. Se puede reforzar la fertilización con aplicaciones foliares o a través del riego con abonos líquidos o biofertilizantes. Se debe procurar que durante el transporte y almacenaje en campo no se pierdan los gases producidos en la biodegradación, esto se hace cubriendo los montones del biofumigante con plásticos hasta el momento de su aplicación. Se recomienda la utilización de una dosis de 50 t ha -1, aunque cuando los problemas de nematodos u hongos sean muy graves se deben aplicar 100 t ha -1, dosis que se puede reducir mediante las técnicas de cultivo, como la aplicación en surcos. Se debe distribuir el biofumigante uniformemente, para que no aparezcan focos de patógenos que creen problemas en el cultivo. Una vez distribuido este, se debe incorporar inmediatamente al suelo mediante un pase de rotavator, dejando la supe rficie del suelo lisa con la aplicación de la alomadora del rotavator. Se riega, de ser posible por aspersión, hasta que se produce una saturación del suelo, aunque se puede regar a manta o instalar goteros. Se cubre a continu ación con plástico para retene r durante al menos dos semanas los gases producidos en la biodegradación de la materia orgánica.
La biofumigación es una técnica fácil de aplicar por agricultores o técnicos. Una vez elegido el biofumigante, el método de aplicación debe tener en cuenta la necesidad de retener al menos durante dos semanas los gases fumigantes producidos en la biodegradación de la materia orgánica (normalmente cubriendo la superficie a tratar con plástico transparente de poco grosor), ya que este es el tiempo de acción necesa rio para el control de los patógenos.
La utilización como biofumigante de restos de brassicas (col, coliflor, rábano, nabo, brócoli, mostaza, etc.) es especialmente interesante, dado que en su descomposición se producen de forma natural compuestos de iso tiocianatos de marcado efecto fumigante contra hongos patógenos e insectos nocivos para las plantas cultivadas.
Al contrario que con la solarización, en la biofumigación la temperatura ambiente no es un factor limitante, ya que se puede realizar en cualqu ier época del año. La solarizaci ón por sí sola no es un método eficiente de control de patógenos de suelo. Resulta eficaz cuando se combina con biofumigación, se
recomienda de 30-60 días a una temperatura ambiental superior a 30 -35 ºC durante julio y agost o, con el fin de alcanzar en el suelo temperaturas superiores a 50ªC. No obstante , con la solarización se ha observado una disminución de la biodiversidad en la microfauna del suelo.
Las principales ventajas de la tecnología ofrecida son su bajo costo, no afecta la capa de ozono, es un proceso totalmente natural y no contaminante y no produce la intoxicación de las plantas, a la vez que permite una excelente germinación, crecimiento y enraizamiento de e stas. Además, brinda un aporte adicional de materia orgánica al suelo por la descomposición de las malezas en la tierra, lo que facilita el arrancado de la s posturas con la conservación de sus raíces. Las desventajas son el tiempo relativamente largo que se requiere para efectuar el tratamiento y la necesidad de utilizar malezas específicas, lo cual demanda la capacitación de los productores en su reconocimiento.
Costo
El único insumo que se debe adquirir es el plástico de cobertura, que suele ser transparente y de unos 80 micrones de espesor para la generalid ad de los casos. El costo para un área de 10 m² es de $ 11. Si se compara el costo de la biofumigación con los tratamientos alternativos, como puede ser el de bromuro de metilo, que cuest a $ 24 para la misma superficie; o el tratamiento con metam sodio ($ 14,75), o la combinación solarización -metam sodio ($ 10), la propuesta resulta sumamente conveniente. Los recursos provenientes del sistema productivo son en lo fundamental los residuos de cosecha presentes en el campo.
El objetivo de esta experiencia fue determinar la influencia de la b iofumigación y la solarización para el control de nematodos del suelo.
MATERIALES Y MÉTODOS
El experimento se desarrolló en la Unidad Básica de Producción Cooperativa (UBPC) 40 Aniversario de la empresa Agropecuaria Santiago, se utilizó un plástico de cobertura de 10 m² y restos de cosecha de col ( Brassica oleracea). Este experimento se realizó entre los meses de diciembre 201 2 y enero-febrero de 2013.
Se diseñó en bloques al azar con tres tratamientos y tres repeticiones de cada uno. Se distribuyeron los tres tratamientos: Biofumigación (BF), Biofumigación + Solarización (BF+S) y un tratamiento Testigo (T). Las características de cada uno de los tratamientos fueron:
1. Testigo (T): sin aplicación.
2. Biofumigación (BF): aporte de restos de cosecha de col a razón de 3 Kg. /m².
3. Biofumigación+solarización (BF+S): la misma aplicación de restos de cosecha de col a razón de 3 Kg. /m².
Determinación del grado de infestación de nematodos edáficos En 5 puntos de cada parcela experimental distribuidos en bandera inglesa se tomaron muestras de suelo a una profundidad de 5 -30 cm. Se mezclaron entre sí y con las restantes parcelas de cada réplica hasta hacer una muestra homogénea de 8-10 kg. Se homogenizaron y se dividieron en 2 porciones de 4 a 5 kg, añadiendo cada una a bolsos de polietileno de 5 Kg.
Antes de las 24 horas se sembraron 4 o 5 semillas de calabaza ( Cucurbita pepo, L.) y después de germinadas se dejaron 3 plantas. A los 35 días se extrajeron las plantas sin dañar las raíces (humede ciendo previamente el suelo). Se evalúo el sistema radical de cada planta según la escala de 0 a 5 (NRAG 548, 1982).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Analizando el gráfico 1, se observa que al término del período experimental existió disminución en el grado de infes tación en todos los tratamientos donde se aplicaron los residuos de cosecha de col y se realizó la biofumigación , lo cual se corresponde con los tratamientos 3 y 2; cuando se utiliza la biofumigación sin una cubierta plástica suelen ocurrir escapes de los gases que se generan a partir de la descomposición de los residuos de cosecha de col ; por tanto, tiende a no ser tan efectiva su aplicación . El testigo (tratamiento 1) permaneció con grado 3.
0 1 2 3 4 5 1 2 3 Tratamientos G ra d o d e i n fe s ta c ió n p o r n e m a to d o s Grado inicial Grado final
Gráfico 1. Dinámica del grado de infestación por nemat odos en el período experimental
CONCLUSIONES
La biofumigación no produce ningún efecto adverso sobre el ambiente; por el contrario, es benéfica, ya que contribuye a erradicar el uso del bromuro de metilo y otros agroquímicos en la desinfección de suelos. También conserva parte de la microflora del suelo y elimina diversos tipos de plagas del suelo , fundamentalmente nematodos . No puede producir un impacto social negativo, puesto que la técnica promueve la concienciación por parte de los productores y sus familias del peligro que implica la utilización de productos de alto riesgo para la salud y el ambiente en los procesos productivos.
La tecnología es muy flexible, se puede adaptar a sistemas productivos muy pequeños, como también a sistemas de mayor envergadura. L as dificultades que presenta son el largo tiempo de tratamiento (hasta 2 meses) y cuando se combina con la solarización (recomendado) , pues es muy difícil obtener el plástico de cobertura que requiere.
Las principales ventajas de la práctica sugerida son: el bajo costo en la desinfección de los suelos, no afecta la capa de ozono, es un proceso totalmente natural, no contaminante, y no produce intoxicación de plantas; lo que permite una excelente germinación, crecimiento y enraizamiento de e stas. Lo más importante de la propuesta es c ontar con una alternativa de re mplazo
de los productos agroquímicos utilizados en la desinfección de los suelos , que tradicionalmente son muy tóxicos.
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Recibido: diciembre de 2013 Aprobado: enero de 2014
