Biosolarizacion desinfeccion de suelos agricolas

Eficacia de la biosolarizacion del suelo en el control de patógenos en cultivos enarenados

En la actualidad, la desinfección química del suelo no está autorizada en producción ecológica, y no siempre lo está en producción integrada. No obstante, existen otros métodos no químicos para la desinfección, como la biosolarización, que combina las técnicas de la solarización y de la biofumigación. El objetivo general de este estudio fue comprobar la eficacia de la biosolarización del suelo con respecto a la solarización en el control de patógenos.

Ana Pérez, Emilio Martín, Miguel Giménez, Milagros Fernández y Julio Gómez.
Centro IFAPA La Mojonera (Almería).

La mayoría de los hongos patógenos que producen enfermedades de las raíces y de la base del tallo en los cultivos hortícolas se conservan en el suelo. Algunos durante periodos prolongados de tiempo como Pythium spp., Chalara elegansVerticillium dahliae y las diferentes formas especializadas de Fusarium oxysporum, mientras que otros se conservan durante un periodo más limitado de tiempo como Rhizoctonia solani y algunas especies de Phytophthora. Cuando es necesaria la eliminación del inóculo en un suelo de cultivo se puede realizar la desinfección del mismo mediante tratamientos químicos, físicos-biológicos o ambos a la vez. En la provincia de Almería y durante el periodo bianual 2005/06 se desinfectó el 91,7% de la superficie invernada (Céspedes et al., 2009). En la actualidad, la desinfección química no está autorizada en producción ecológica, y no siempre en producción integrada, ya que no se considera una técnica respetuosa con el medio ambiente.

La solarización es un sistema de desinfección del suelo que consiste en acolchar un suelo húmedo con plástico transparente y fino (generalmente polietileno), durante 4-6 semanas en la época de mayor intensidad de radiación solar y temperatura. La solarización produce en el suelo un aumento de la temperatura y cambios en la microbiota y en las propiedades físico-químicas del suelo. Se utiliza en el control de bacterias, hongos, nematodos, insectos y malas hierbas. Entre sus ventajas cabe destacar que: su eficacia es equiparable a la obtenida con tratamientos químicos, no utiliza ni produce compuestos tóxicos, es económicamente viable, fácil de utilizar tanto en parcelas pequeñas como a gran escala con maquinaria, y además es una práctica aceptada en agricultura ecológica y recomendada en producción integrada. Su efecto depende de la radiación solar y también de la temperatura ambiente. Los meses más recomendables para solarizar en la zona del Poniente almeriense parecen ser de junio a agosto.

La biofumigación es otro método de desinfección del suelo de reciente implantación, que utiliza los gases generados en la descomposición de la materia orgánica cuando se aplica al suelo en cantidades importantes. La biofumigación, con los mismos usos que la solarización, se puede realizar con estiércol de vacuno, caprino, ovino o de aves (gallinaza), que debe ser fresco ya que genera más amoniaco. También con restos de cultivos de especies de crucíferas (gen. Brassica) o con otros de la misma familia (gen. RaphanusEruca o Sinapis). Todas estas especies liberan al descomponerse isotiocianatos.

Cuando se combinan la solarización y la biofumigación se denomina biosolarización. Con la biosolarización, el suelo se calienta en mayor medida y el plástico permite la acumulación de los gases generados. La aplicación de materia orgánica incrementa la actividad biológica del suelo, mejora su estructura y aumenta su capacidad de retención de agua. En los invernaderos con el sistema de cultivo “enarenado almeriense”, incluso cuando se realiza la solarización de manera adecuada, parece ocurrir que la temperatura alcanzada en el suelo no es lo suficientemente alta y no se lleva a cabo una correcta desinfección. Por ello se pretende evaluar si la eficacia de la desinfección se mejoraría complementando la solarización con la biofumigación (biosolarización). La biosolarización se debería de realizar, después de apartar la capa de arena de 10-12 cm de espesor, incorporando hasta 50 t/ha de materia orgánica al suelo con una labor superficial en los primeros 30 cm, y colocando de nuevo la capa de arena y regando posteriormente.

El objetivo general pretendido fue comprobar la eficacia de la biosolarización del suelo con respecto a la solarización en el control de patógenos. Los patógenos a ensayar fueron: Fusarium oxysporum f. sp. melonisFusarium oxysporum f. sp. lycopersiciPythium aphanidermatumPythium solarePhytophthora capsici y Phytophthora nicotianae var. parasitica.

Material y métodos

Foto 1. Vista general del experimento durante el periodo de solarización.

Para evaluar la eficacia de la solarización y de la biosolarización del suelo se realizaron tres experimentos consecutivos en un invernadero de raspa y amagado de 970 m², con orientación E-O y cubierta de polietileno de 200 µm de espesor situado en el Centro Ifapa La Mojonera. Los tratamientos ensayados fueron: biosolarización con estiércol (BSE), biosolarización con restos de pimiento (BSRP), solarización (Sol), desinfección con metam potasio (MK) y testigo (T).

Para la biosolarización con estiércol, la biosolarización con restos de pimiento, y para la solarización se utilizó un film de polietileno de 30 µm de espesor y se realizó por un periodo próximo a los 45 días en los meses de julio, agosto y septiembre de los años 2010, 2011 y 2012. El tiempo de solarización y biosolarización y las fechas concretas de inicio y final del periodo fueron: 43 días y del 20/07 al 01/09 en 2010, de 46 días y del 14/07 al 29/08 en 2011 y de 45 días del 31/07 al 14/09 en 2012.

En el primer año y para la superficie enmendada, la materia orgánica en la biosolarización con estiércol estuvo compuesta por una mezcla de estiércol fresco de ganado (7 kg/m²) y de gallinaza (2 kg/m²). La materia orgánica se aplicó en el 54,55% de la superficie total del suelo, en bandas de 1,2 m de ancho, separadas 1 m entre sí, donde se colocaron posteriormente dos líneas de plantas del cultivo. En la biosolarización con restos de pimiento la materia orgánica estuvo compuesta por los restos de un cultivo de pimiento triturados (considerando que 1 m2 de superficie cultivada de pimiento produce 1 kg de restos de pimiento triturados). En ambos casos la materia orgánica se aplicó en bandas después de apartar la arena hacia ambos lados, pocos días antes de la colocación del plástico y durante la primera decena de julio. La cantidad de materia orgánica utilizada se redujo al 75% y al 60% para el segundo y tercer año, respectivamente.

Los diferentes tratamientos se dispusieron con un diseño experimental en bloques completos al azar con cuatro repeticiones. Las parcelas elementales tuvieron una superficie de 40 m2 efectivos. El cultivo utilizado después de los tratamientos fue pimiento tipo dulce italiano del cv. Palermo. El trasplante de las plantas se realizó en las tres ocasiones en la segunda decena de septiembre colocando las plantas en las líneas de cultivo a 25 cm de distancia. Las fechas de trasplante y final del cultivo de los tres experimentos realizados fueron: 06/09/10 al 08/06/11, 13/09/11 al 15/06/12 y 18/09/12 al 01/07/13.

El marco de plantación fue en líneas pareadas distantes entre sí 0,8 m y dejando pasillos de 1,2 m entre cada par de líneas. La densidad de plantación fue próxima a las 25.000 plantas/ha. La poda, el entutorado, los deshojados y aclareos de frutos, así como el resto de las labores de cultivo fueron las frecuentes en la zona. La solución nutritiva se aplicó mediante riego por goteo y se preparó con un agua de 0,8 a 1 dS m-1 de conductividad. El cultivo se regó en base a las lecturas tomadas de una batería de tensiómetros instalados a diferentes profundidades, intentando mantener en los primeros 20 cm de suelo entre 10 y 20 cbar.

La efectividad de los tratamientos se valoró: estudiando las temperaturas registradas en los diferentes tratamientos, comparando la producción de frutos y los porcentajes de plantas enfermas y/o muertas contabilizadas en los diferentes tratamientos de los experimentos, y evaluando la viabilidad de los diferentes patógenos introducidos en el suelo.

Las temperaturas en las parcelas biosolarizadas, solarizadas y testigo se midieron en el año 2010 con sondas Watermark colocadas a 10 y 30 cm de profundidad y se registraron con un datalogger Watermark, mientras que en los dos restantes se midieron con termistores 108 (Campbell Scientific). Las lecturas se tomaron cada 10 minutos y se registraron con un datalogger CR10X (Campbell Scientific).

La estimación de la producción se realizó pesando los frutos comerciales obtenidos en cada una de las parcelas elementales. Los resultados se analizaron mediante el análisis de la varianza y las comparaciones entre las medias se realizaron por la más pequeña diferencia significativa (LSD) para una probabilidad del 95%.

Foto 2. Zanjas en el suelo del invernadero para la colocación de las sondas biológicas.

La eficacia de la biosolarización con estiércol y de la solarización contra varios patógenos de suelo se midió introduciendo bolsitas, fabricadas con tela poliéster y malla de polipropileno, conteniendo suelo contaminado con propágulos de las diferentes especies patógenas (sondas biológicas) en las parcelas del experimento a 10-15 y 30-35 cm de profundidad.

Para cada patógeno, bloque y profundidad se usaron tres sondas biológicas, que fueron enterradas en tres zanjas practicadas donde se colocaron posteriormente las líneas de cultivo. Los patógenos estudiados fueron los siguientes: Fusarium oxysporum f. sp. melonisagente causal de la fusariosis vascular del melón, Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici agente causal de la podredumbre de las raíces y de la base del tallo del tomate, Pythium aphanidermatum agente causal de caída de plántulas y necrosis radiculares y del cuello de la mayoría de plantas hortícolas, Pythium solare principal agente causal de la enfermedad del pie de la judía y Phytophthora capsici y Phytophthora parasitica agentes causales de la tristeza del pimiento y del tomate, respectivamente.

El suelo contaminado se preparó añadiendo a éste al menos 107conidias y clamidosporas de las dos formas especializadas de Fusarium oxysporum obtenidas después de cultivar un aislado patógeno del hongo en medio líquido patata-dextrosa durante quince días en agitación. Y añadiendo al menos 107 esporangios, hinchamientos hifales y oosporas para las especies P. aphanidermatum, P. solare , P. capsici y P. parasiticaobtenidas después de cultivar para cada especie un aislado patógeno del hongo en medio líquido judía de Lima-dextrosa durante quince días en agitación.

Foto 3. Sondas biológicas preparadas con suelo contaminado con los diferentes patógenos.

Una vez concluidos los tratamientos de biosolarización y solarización las sondas biológicas fueron recuperadas del suelo, y se transportaron de forma aséptica y en nevera refrigerada al laboratorio de micología del Centro IFAPA La Mojonera, donde se conservaron en frigorífico (4-8ºC) hasta la realización de los posteriores análisis. Los análisis se realizaron de forma diferente dependiendo del patógeno a analizar. Las cuatro pytiáceas (P. aphanidermatumP. solareP. capsici y P. parasitica) se analizaron primeramente mediante la técnica de trampas vegetales con pétalos inmaduros de clavel, mientras que los dos F. oxysporum se analizaron mediante la adición de pequeñas cantidades del suelo contenido en las sondas biológicas en placas de Petri con medio semiselectivo de Komada.

Resultados

Estudio de las temperaturas

Figura 1. Temperaturas medias registradas durante el periodo para los tratamientos de solarización (SOL), biosolarización con estiércol (BSE), biosolarización con restos de pimiento (BSRP) y no solarizado (Test) durante el verano de 2010.

Las temperaturas alcanzadas a 10-15 cm de profundidad durante el verano de 2010 se reflejan en el cuadro I y en la figura 1. La BSE, la BSRP y la Sol aumentaron la temperatura media con respecto al T, con valores de 2,9ºC, 2,1ºC y 1,7ºC, respectivamente. La media en la parcela BSE fue 1,2ºC más alta que en la Sol, y solo 0,8ºC más que en la BSRP. También la Sol, la BSE y la BSRP aumentaron la temperatura máxima media con respecto al T, con valores de 1,6ºC; 3,3ºC para BSE y de 2,1ºC para BSRP. La media de las máximas en la parcela BSE fue mayor en 1,2ºC a la BSRP y en 1,7ºC a la de la Sol. La máxima absoluta (45,5ºC) se registró en la parcela BSE y fue 4ºC mayor que en el T. La Sol, la BSE y BSRP aumentaron la temperatura mínima media con respecto al T entre 1,7 y 2,8ºC.

Cuadro I. Temperaturas registradas durante el periodo en el verano de 2010.
Tratamientos MedMed MedMax MedMin Max. Abs. Min. Abs.
Bio Estiércol (BSE)                    40,8    43,5      38,7      45,5    33,0
Bio ResPim   (BSRP)                  40,0    42,3      38,3      45,0    33,5
Solarización (SOL)    39,6    41,8      37,6      44,5    31,5
Testigo (Test)    37,9    40,2      35,9      41,5    32,0
* Temperatura media durante todo el periodo (MedMed), media de las máximas (MedMax), media de las mínimas (MedMin), máxima absoluta (Max. Abs.) y mínima absoluta (Min. Abs.).

Figura 2. Temperaturas medias registradas durante el periodo para los tratamientos de solarización (SOL), biosolarización con estiércol (BSE), biosolarización con restos de pimiento (BSRP) y no solarizado (Test) durante el verano de 2011.

Las temperaturas alcanzadas a 10-15 cm de profundidad durante el verano de 2011 se reflejan en el cuadro II y en la figura 2. La BSE, la BSRP y la Sol aumentaron la temperatura media con respecto al T, con valores de 4,2ºC, 3,6ºC y 3,6ºC, respectivamente. La media en la parcela BSRP fue 0,6ºC más alta que en la BSE y en la Sol. También la BSE, la BSRP y la Sol aumentaron la temperatura máxima media con respecto al T, con valores de 3ºC para BSE, de 4,6ºC para BSRP y de 2,9ºC para la Sol. La media de las máximas en la parcela BSE fue menor en 1,6ºC a la BSRP y ésta 1,7ºC mayor que en la Sol. La máxima absoluta (49,7ºC) se registró en la parcela BSRP y fue 4,8ºC mayor que en el T. La BSE, la BSRP y la Sol aumentaron la temperatura mínima media con respecto al T entre 3,9 y 4,2ºC.

Cuadro II. Temperaturas registradas durante el periodo en el verano de 2011.
Tratamientos MedMed MedMax MedMin Max. Abs. Min. Abs.
Bio Estiércol (BSE)                    42,7    45,8      39,9      47,9    34,0
Bio ResPim   (BSRP)                  43,3    47,4      39,7      49,7    31,1
Solarización (SOL)    42,7    45,7      40,0      48,0    33,8
Testigo (Test)    39,1    42,8      35,8      44,9    31,9

Las temperaturas alcanzadas a 10-15 cm de profundidad durante el verno de 2012 se reflejan en el cuadro III. La Sol, la BSE y la BSRP aumentaron la temperatura media con respecto al T, con valores de 4,6ºC, 4,4ºC y 3,8ºC, respectivamente. La media en la parcela Sol y en la BSE fue muy parecida (0,2ºC de diferencia), y éstas algo mayores que en la BSRP, 0,8ºC y 0,6ºC, respectivamente.

Cuadro III. Temperaturas registradas durante el periodo en el verano de 2012.
Tratamientos MedMed MedMax MedMin Max. Abs. Min. Abs.
Bio Estiércol (BSE)                    43,9    47,0      40,8      49,4    34,9
Bio ResPim (BSRP)                  43,3    47,0    39,8      49,8    31,8
Solarización (SOL)    44,1    49,5      39,4      52,7    34,0
Testigo (Test)    39,5    42,4      36,6      44,5    31,8

Igualmente, la Sol, BSE y la BSRP aumentaron la temperatura máxima media con respecto al T, con valores de (7,1ºC Sol), y de (4,6ºC para BSE y BSRP). La media de las máximas en la parcela Sol fue mayor en 2,5ºC a las de la BSE y a la BSRP. La máxima absoluta (52,7ºC) se registró en la parcela Sol, siendo 8,2ºC mayor que en el T. La Sol, la BSE y BSRP aumentaron la temperatura mínima media con respecto al T entre 2,8 y 4,2ºC.

Valoración de la producción

Las producciones de frutos obtenidas en los tres experimentos realizados se encuentran reflejadas en el cuadro IV. Como se puede observar, en el ciclo de cultivo 2010-11 las producciones obtenidas en los diferentes tratamientos ensayados oscilaron entre los 8,6 kg/m2 obtenidos en la biosolarización con restos de pimiento y los 8 kg/m2 obtenidos en la biosolarización con estiércol y en el testigo. En el cultivo realizado durante 2011-12 las producciones obtenidas oscilaron entre los 8 kg/m2 en la parcela desinfectada con metam-K y los 7,4 kg/m2 del testigo. Y durante 2012-13 las producciones oscilaron entre los 8,2 kg/m2obtenidos también en la desinfección con metam-K y los 7,4 kg/m2 obtenidos en el testigo. Las pequeñas diferencias observadas entre todos los tratamientos ensayados en los tres experimentos no fueron significativas. En ninguno de los experimentos se observaron diferencias de producción entre los diferentes bloques establecidos, ni tampoco se observaron síntomas de enfermedad causada por algún patógeno de suelo.

Cuadro IV. Producciones obtenidas en los cultivos de pimiento cv. Palermo durante los ciclos realizados.  
Tratamientos Producción (Kg./planta) por Campañas
2010-2011 2011-2012 2012-2013
Bio Estiércol (BSE) 8,0 a 7,5 a 7,6 a
Bio ResPim (BSRP) 8,6 a 7,7 a 8,2 a
Solarización (SOL) 8,2 a 7,6 a 7,8 a
Metam-K 8,4 a 8,0 a 8,2 a
Testigo (Test) 8,0 a 7,4 a 7,4 a
* Valores por columnas seguidos de la misma letra no son significativamente diferentes (p=0,05).
Viabilidad de patógenos

En primer lugar los análisis realizados indican la conservación en el suelo, durante el periodo de verano y en ausencia de cultivo, de F. oxysporum f. sp. melonis, de F. oxysporum f. sp. radicis-lycopersici y de P. aphanidermatum, y la pérdida de viabilidad de P. capsici durante el mismo periodo. También indican la eficacia de los tratamientos de solarización y de biosolarización para eliminar, a las dos profundidades estudiadas, tanto a las dos formas especializadas de Fusarium como a P. aphanidermatum.

P. solare no se detectó en ninguna de las sondas biológicas colocadas en el invernadero, ni tampoco se detectó en las que permanecieron en el frigorífico, a pesar de que éstas se fabricaron aportando una cantidad de razonable de hinchamientos hifales y de oosporas. El patógeno tampoco se detectó en el bioensayo realizado posteriormente.

P. nicotianae var. parasitica tampoco se detectó en las sondas biológicas colocadas en el invernadero, ni en las que permanecieron en el frigorífico. Aunque en este caso, y a pesar de usarse una técnica que favorece la formación de clamidosporas en el patógeno, las sondas biológicas fueron fabricadas con micelio y esporangios.

Discusión y conclusiones

En el cuadro V se reflejan las diferencias observadas entre las temperaturas medias registradas los dos tratamientos de biosolarización empleados (dos fuentes de materia orgánica) y el Testigo con respecto a la solarización. De los resultados obtenidos, en relación a valorar las mejoras introducidas por la biosolarización con respecto a la solarización en cultivos enarenados, se pueden obtener las siguientes conclusiones parciales.

Cuadro V. Producciones obtenidas en los cultivos de pimiento cv. Palermo durante los ciclos realizados.  
Año 2010 Año 2011 Año 2012
Tratamientos Medias Máximas Medias Máximas Medias Máximas
Bio Estiércol (BSE)                    +1,2    +1,7      0,0    +0,1      -0,2    -2,5
Bio ResPim (BSRP)                  +1,4    +0,5    +0,6    +1,7      -0,8    -2,5
Solarización (SOL)    39,6    41,8    42,7    45,7    44,1    49,5
Testigo (Test)      -1,7    -1,6    -3,6    -2,9      -4,6    -7,1
Con respecto a las temperaturas

La biosolarización no siempre consiguió elevar las temperaturas registradas en la solarización. Y las diferencias observadas entre biosolarizar con mezclas de estiércoles de ganado o biosolarizar con restos de pimiento no han sido concluyentes (0,8ºC en 2010, -0,6ºC en 2011 y 0,6ºC en 2012). Por ello las temperaturas alcanzadas en la biosolarización parecen depender en gran medida, sin tener en cuenta las derivadas del ambiente exterior y del manejo de la técnica dentro del invernadero, de la cantidad y calidad de la materia orgánica utilizada.

Con respecto a la eficacia contra determinados patógenos de suelo

Foto 4. Vista general del experimento con cultivo de pimiento.

La biosolarización tampoco mejoró la eficacia de la solarización contra los patógenos de suelo ensayados, a ninguna de las dos profundidades estudiadas, 10-15 y 30-35 cm, ya que la solarización por sí misma, ha sido capaz de eliminar del suelo a esas profundidades todos los patógenos estudiados. Algunos de estos patógenos permanecen viables en el suelo durante el periodo del verano, como Fusarium oxysporum f. sp. melonisFusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersiciPythium aphanidermatum y en menor medida Fusarium solani f. sp. cucurbitae, mientras que otros no se mantienen, caso de Phytophthora capsici, Phytophthora nicotianaevar. parasitica y de Pythium solare, para los que, por lo tanto, no parece imprescindible la desinfección del suelo.

Con respecto a la producción del cultivo

La biosolarización no aumentó la producción de frutos, obtenida durante tres ciclos consecutivos de un cultivo de pimiento, respecto a la solarización, aunque tampoco, la producción obtenida en la primera ha sido inferior a las estimadas en parcelas desinfectadas con metam potasio o no solarizadas, una producción que, por otra parte en nuestros experimentos, no se ha visto afectada por el fenómeno conocido como “fatiga del suelo”.

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