Biosolarización, técnica para el control del suelo en invernadero by Horticultura & Poscosecha

BIOSOLARIZACIÓN

Técnica para el control de patógenos del suelo en invernadero

Heriberto Godoy Hernández Salvador Villalobos Reyes Gabriela Medina Ramos Juan Luis Marín León Elizabeth Aguilar Ramírez Mónica Maya Castañeda Ángela Guadalupe Juárez Corona

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Centro de Investigación Regional Centro Campo Experimental Bajío Celaya, Gto., México Folleto Técnico No. 18 Mayo 2013

SECRETARÍA DE AGRICULTURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENTACIÓN Lic. Enrique Martínez y Martínez Secretario

Lic. Jesús Aguilar Padilla Subsecretario de Agricultura

Prof. Arturo Osornio Sánchez Subsecretario de Desarrollo Rural

Lic. Ricardo Aguilar Castillo Subsecretario de Alimentación y Competitividad

Lic. Marcos Bucio Mújica Oficial Mayor

INSTITUTO NACIONAL DE INVESTIGACIONES FORESTALES, AGRÍCOLAS Y PECUARIAS Dr. Pedro Brajcich Gallegos Director General

Dr. Salvador Fernández Rivera Coordinador de Investigación, Innovación y Vinculación

M.Sc. Arturo Cruz Vázquez

Coordinador de Planeación y Desarrollo

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Coordinador de Administración y Sistemas

CENTRO DE INVESTIGACIÓN REGIONAL CENTRO Dr. Eduardo Espitia Rangel Director Regional

Dr. Alfredo Josué Gámez Vázquez Director de Investigación

Dr. Mario Martín González Chavira Director de Planeación y Desarrollo

C.P. Manuel Ortega Vieyra Director de Administración

CAMPO EXPERIMENTAL Bajío M.C. Roberto Paredes Melesio Jefe de Campo

BIOSOLARIZACIÓN

Técnica para el control de patógenos del suelo en invernadero

Heriberto Godoy Hernández1 Salvador Villalobos Reyes1 Gabriela Medina Ramos2 Juan Luis Marín León3 Elizabeth Aguilar Ramírez1 Mónica Maya Castañeda3 Ángela Guadalupe Juárez Corona2

1 INIFAP-Campo Experimental Bajío, Km 6.5 Carr. Celaya-San Miguel de Allende, CP. 38110 Celaya, Gto. 2 Universidad Politécnica de Guanajuato, Av. Universidad Norte s/n, Loc. Juan Alonso CP. 38483 Cortazar, Gto. 3 Comité Estatal de Sanidad Vegetal en Guanajuato (CESAVEG), Vicente Rodríguez s/n, CP. 36530 Fracc. La Paz, Irapuato, Gto,

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Centro de Investigación Regional Centro Campo Experimental Bajío Celaya, Gto., México Folleto Técnico Núm. 18

Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias Progreso No. 5, Barrio de Santa Catarina Delegación Coyoacán, C.P. 04010 México, D.F. Teléfono (55)3871-8700 BIOSOLARIZACIÓN Técnica para el control de patógenos del suelo en invernadero Derechos Reservados ® ISBN: 978-607-37-0034-4 Primera Edición 2013 Folleto Técnico Núm. 18 No está permitida la reproducción total o parcial del contenido de esta publicación, ni la trasmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de la institución.

CONTENIDO

Página

I. INTRODUCCIÓN................................................................. 5 1.1 Antecedentes sobre el uso de residuos vegetales en la biosolarización del suelo para el control de patógenos..................................................................................... 6

II. PASOS PARA IMPLEMENTAR LA BIOSOLARIZACIÓN EN INVERNADERO...................................................................... 9 2.1 Aclaraciones y recomendaciones.......................................... 9 2.2 Distribución de los residuos y preparación del suelo........ 10 2.3 Instalación de las líneas de distribución del agua de riego............................................................................................ 11 2.4 Colocación de la membrana de polietileno....................... 12 2.5 Humedecimiento y saturación del suelo............................ 13 2.6 Duración de la técnica de biosolarización......................... 14 2.7 Retiro del plástico............................................................... 15 2.8 Análisis microbiológico del suelo...................................... 17 2.9 Control del contenido de sales en el suelo......................... 18

III. RESULTADOS DE LA BIOSOLARIZACIÓN DE SUELO CONTAMINADO POR LA BACTERIA Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis.......................................... 18 3.1 Uso de estiércol caprino..................................................... 19 3.2 Uso de residuos de pimiento.............................................. 20

3.3 Uso de residuos de trigo..................................................... 21 3.4 Uso de residuos de sorgo.................................................... 22 3.5 Conclusiones...................................................................... 24

IV. LITERATURA CITADA.................................................. 24

I. INTRODUCCIÓN En varias regiones de México, los productores de tomate en condiciones invernadero han sufrido cuantiosas pérdidas provocadas por la bacteria Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. Durante el ciclo agrícola 2006-2007, en el estado de Sinaloa fueron dañadas por este patógeno más de 180 hectáreas, con pérdidas superiores a los 40 millones de dólares (García et al., 2007).También en el ciclo agrícola 2007-2008, en Guanajuato, de los 15 invernaderos muestreados de ocho municipios, en el 54% estaba presente la bacteria. Para afrontar este problema se proponen las técnicas de biofumigación y solarización como alternativa al uso de pesticidas sintéticos para la erradicación del patógeno en el suelo, lo que contribuye a reducir la contaminación ambiental y riesgos a la salud humana. La biofumigación es definida como la acción de sustancias volátiles y no volátiles producidas en el proceso de descomposición de la materia orgánica o residuos agroindustriales (Bello et al., 2000; 2001). La solarización es el proceso de calentar el suelo aprovechando la energía solar, una vez humedecido y cubierto con una lámina de plástico, preferentemente transparente. El uso combinado de ambas técnicas es definido como biosolarización o biodesinfección, cuyo objetivo es reducir y controlar las poblaciones de los parásitos y patógenos presentes en el suelo que afectan a las plantas. La incorporación al suelo de materia orgánica o desechos agroindustriales (estiércoles y residuos de cultivos) para implementar la técnica de biosolarización en el invernadero contribuye a mejorar las características químicas y físicas del suelo, a incrementar el contenido de materia orgánica, a disminuir la densidad aparente y a bajar el pH. Además, con el aumento de la temperatura se acelera la descomposición de los residuos, lo que propicia la liberación de nutrimentos solubles como nitrógeno (NO3, NH4), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), potasio (K) y ácidos húmicos y fúlvicos. Estas sustancias favorecen el crecimiento y desarrollo de las plantas, lo que da como resultado un aumento en el rendimiento, y contribuyen a la reducción de los costos de producción al requerir el cultivo menor cantidad de fertilizantes y pesticidas (Ros et al., 2002; Barres et al., 2006).

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En comparación con el uso de pesticidas sintéticos para el control de bacterias, la biosolarización presenta la misma eficiencia, y por ser una técnica sencilla de implementar y de bajo costo, su uso permite a los agricultores mejorar la rentabilidad e inocuidad en la producción de hortalizas en condiciones de invernadero.

1.1 Antecedentes sobre el uso de residuos vegetales en la biosolarización del suelo para el control de patógenos El uso de la biofumigación con diferentes enmiendas orgánicas ha dado resultados efectivos en el control de patógenos en el suelo. Arnault et al. (2008) obtuvo resultados prometedores en el control de nemátodos con el uso de los residuos de cebolla en el proceso de desinfección del suelo. La actividad biocida la atribuyó a las sustancias dimetil disulfuro, dipropil disulfuro y dialilo disulfuro. Kirkegaard et al. (2008) usaron residuos de mostaza y rábanos para pruebas de biofumigación y encontraron respuesta positiva en la reducción de la población de los patógenos Ralstonia solanacearum y Meloidogyne arenaria. El efecto biocida se le atribuyó a la formación de isotiocianatos en el proceso de descomposición de los residuos. En general en el proceso de descomposición de la materia orgánica se liberan sustancias orgánicas que tienen efecto biocida, entre ellas amoníaco, nitratos, sulfuro de hidrógeno, ácidos orgánicos, sustancias orgánicas volátiles, enzimas, fenoles, etc. (Barres et al., 2006). Conn et al. (2005) redujeron los daños de Verticillium dahliae en el cultivo de papa al aplicar 5700 L ha-1 de purines de cerdo (extracto líquido del excremento con orines), el efecto biocida se asoció a la formación de ácido acético de los ácidos grasos volátiles presentes en los purines y a la formación de ácido propiónico, butírico, isobutírico, valérico, isovalérico y capríoico. En condiciones de descomposición anaerobia, la paja de trigo es fitotóxica debido a la producción de ácido acético (Lynch, 1978), ácido nitroso y amoníaco (Lazarovits, 2004). El uso de los residuos del mismo cultivo afectado por el patógeno puede ser utilizado como enmienda orgánica para la práctica de biodesinfección del suelo. La aplicación de gallinaza y de residuos del cultivo de clavel fue efectiva para controlar Fusarium oxysporum f. sp. dianthi en el suelo (Villamar et al., 2009). Regalado et al. (2006) utilizaron restos vegetales de los cultivos de pimiento, calabaza y tomate para pruebas de biodesinfección contra 6

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nemátodos formadores de nódulos de género Meloidogyne, con mejores resultados con los residuos de tomate. Por su parte, Segura et al. (2004) utilizaron restos de tomate y melón en biodesinfección para el control de Fusarium oxysporum f. sp. radicis lycopersici en el suelo, y obtuvieron resultados positivos efectivos de control. La aplicación de residuos de Brassica carinata en dosis de 10 kg m-2 en el cultivo de fresa fue efectiva para el control de Phytophthora cactorum (Porras et al., 2008). Por su parte, Martínez et al. (2011) reportaron que la combinación del estiércol con residuos de pimiento en el proceso de biosolarización disminuyó hasta en 72% la población de Fusarium en el suelo. Piedra et al. (2007) y Tsai (2000) reportaron una reducción significativa en la población de nemátodos al incorporar residuos de pimiento al suelo en la técnica de biosolarización. Diez et al. (2010) mencionaron que la dosis de 25 t ha-1 de estiércol caprino combinado con la técnica de solarización elimina de forma efectiva los nemátodos del suelo. Según Koopmans y Zanen (2007) el uso del estiércol caprino y de otras especies contribuye en el mejoramiento de la fertilidad, así como en la condición física y biológica del suelo. Por su parte, Bello et al. (2003) reportaron que una mezcla de 7:3 de estiércol caprino y gallinaza en dosis totales de 10 kg m-2 en suelo controla el nemátodo Xiphinema index. Deferera et al. (2003) mencionaron que el uso de aceites vegetales que contienen timol inhibe totalmente el crecimiento de Clavibacter en condiciones de laboratorio. Talibi et al. (2011) encontraron que la infusión de plantas medicinales y aromáticas como zarzamora, manzanilla, pistacho y otras, inhiben el desarrollo de la bacteria Clavibacter en cajas petri en laboratorio. Los residuos de la mayoría de las gramíneas tienen alto contenido de celulosa, hemicelulosa y lignina (Lee et al., 2007), que al descomponerse producen varios subproductos, entre ellos azúcares (Ding et al., 2010), con predominio de galactosamina, glucosamina, ácido murámico, manosamina y otros, así como aminoácidos, fenoles (Martens, 2000) y ácidos orgánicos volátiles y no volátiles (Chang y Patrick, 1976). Estas sustancias son necesarias para la vida microbiana en el suelo (Xueli et al., 2010), y el desarrollo de microorganismos benéficos que a su vez liberan sustancias y compuestos útiles para las plantas cultivadas, las cuales contrarrestan el crecimiento de ciertos microorganismos dañinos presentes en el medio (Ashraf et al., 2007). En el proceso de degradación de la materia orgánica actúan poblaciones de microorganismos (Sanchez, 1987; Abdulla, 2007) que tienen efecto biostático y biocida sobre microorganismos patógenos en el suelo (Tiilikkala et al., 2010). Los residuos de trigo por su alto contenido de celulosa, BIOSOLARIZACIÓN Técnica para el control de patógenos en del suelo en invernadero

son principalmente degradados por microorganismos mesófilos (Carrillo, 2003). En condiciones anaerobias se producen ácidos acético, fórmico, láctico, butírico y succínico, entre otros. Además, se ha reportado la liberación de cianuro durante la degradación de residuos de sorgo, el cual elimina nemátodos (Widmer y Abawi, 2000) y otros hongos como Verticilium sp. (Van der Hulst, 2006). Singh et al. (1981) mencionaron que la incorporación al suelo de residuos de trigo, maíz y sorgo controla el hongo Rhizoctonia sp. ya que las enzimas celulasas que se pudieran sintetizar también son capaces de destruir la pared celular de los microorganismos patógenos de las plantas (Bhat, 2000). Lorito et al. (1994) reportaron que la β-1,3glucanasa y la N-acetil glucosaminidasa producidas por el hongo celulósico Trichoderma harzianum inhibe la germinación de la espora y la elongación del tubo germínico del patógeno Botrytis cinerea. Fernández et al. (2000) analizaron la presencia de enzimas para determinar la capacidad de supresión de los patógenos. Estos autores encontraron que el contenido de ureasa y quitinasa está inversamente correlacionado con el número de nódulos de M. arenaria en el suelo, y que la aplicación de composta aumenta la población de bacterias y la actividad enzimática (ureasa, proteasa, quitinasa, catalasa y la hidrólisis de diacetato de fluoresceína). Los productos liberados en la descomposición de la materia orgánica, como el amonio, nitratos, ácido sulfhídrico, y un gran número de sustancias volátiles y ácidos orgánicos, pueden producir una acción nematicida directa o afectar la eclosión de los huevos o la movilidad de los juveniles de nemátodos; los fenoles y los taninos a ciertas concentraciones también son nematicidas (Mian y Rodríguez, 1982a; Mian y Rodríguez, 1982b). Existen antecedentes de la combinación de residuos de tomate con sustrato peat moss a temperatura controlada de 45 oC, para el control de las bacterias Clavibacter michiganensis y Ralstonia solanacearum después de seis semanas (Zanón y Jordá, 2008; Zanón et al., 2011). En otro experimento se utilizaron residuos de tomate en combinación con gallinaza en el proceso de biosolarización para el control de nemátodos en suelo, cuya eficacia fue alta cuando la temperatura fue superior a 25 oC (López et al., 2005). Piedra et al. (2006) encontraron resultados similares al evaluar diferentes residuos vegetales incorporados al suelo con el propósito de controlar nemátodos; los resultados fueron mejores cuando combinaron el estiércol de ovinos con el residuo de tomate en el proceso de biosolarización del suelo.

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En este folleto se describe paso a paso cómo implementar la biosolarización en los invernaderos como una alternativa al uso de pesticidas sintéticos para el control de Clavibacter michiganenisis subsp. michiganensis y reducir el problema que afrontan los productores de tomate en México.

II. PASOS PARA IMPLEMENTAR LA BIOSOLARIZACIÓN EN INVERNADERO A continuación se describen e ilustran los pasos para implementar con éxito la técnica de biosolarización.

2.1 Aclaraciones y recomendaciones Nunca se deben utilizar heces humanas en la biosolarización ya que contienen microbios patógenos que pueden provocar enfermedades contagiosas al hombre. En caso de usar estiércol fresco de caprinos, bovinos y ovinos, debe tomar en cuenta que Estados Unidos de Norteamérica cuenta con normas estrictas para la importación de hortalizas frescas que restringen el uso de estiércol fresco en el suelo. Por ello se recomienda al agricultor verificar con la exportadora o comercializadora el tipo de certificación de inocuidad que se requiere para prevenir conflictos. Por otra parte, se debe evitar el almacenamiento temporal del estiércol cerca de las fuentes de agua para evitar contaminación por los lixiviados (Figura 1). En este folleto se presenta el caso de la bacteria Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis y su control mediante el uso de la técnica de biosolarización. Los tipos de residuos y las cantidades a aplicar se mencionan en el apartado III (Resultados de la biosolarización de suelo contaminado por la bacteria Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis), pero el procedimiento puede ser usado para el control de otros patógenos del suelo. Para verificar la efectividad de la técnica se recomienda realizar un análisis del suelo. Se recomienda al implementar la biosolarización en el invernadero registrar todas las actividades en una bitácora: fecha de inicio y término, lugar donde se realiza el tratamiento, así como una descripción general del proceso.

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Figura 1. Residuos y estiércol a cielo abierto para ser incorporados al suelo inmediatamente. Si se mantienen por mayor tiempo sin incorporar, hay que prever reacciones biológicas y evitar el contacto con animales y fuentes de agua.

2.2 Distribución de los residuos y preparación del suelo Es necesario distribuir uniformemente los residuos orgánicos en la superficie del suelo, la cual debe quedar cubierta en su totalidad (Figura 2). Retirar cualquier objeto que pudiera rasgar o perforar el plástico con el que se cubre la superficie. Al distribuir el estiércol el operador deber utilizar mascarilla, botas de plástico, overol, guantes, gafas protectoras, etc; no consumir alimentos en horas de trabajo; y lavarse las manos con agua y jabón el término de la actividad de acarreo, distribución, asperjado e incorporación en el suelo. Para la incorporación del residuo al perfil del suelo se recomienda primero el cincelo, después un paso de rastra y posteriormente un paso con rototiller con el fin de mullir y reducir el tamaño de los terrones, y desmenuzar los residuos (Figura 3). Para la formación de las camas, algunos equipos rototiller cuentan con aditamentos para formar camas al mismo tiempo que mullen el suelo. En caso de no contar con uno de ellos, la alternativa es formar las camas con un acamador u otro equipo disponible. 10

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Se recomienda que los recipientes y herramientas sean exclusivos para esta actividad. Al concluir el trabajo la maquinaria ser lavados y desinfectados.

Figura 2. Distribución de residuos sobre el suelo después del paso con el cincel.

Figura 3. Incorporación de residuos con la rastra.

2.3 Instalación de las líneas de distribución del agua de riego Tender la cintilla de riego sobre las camas y conectarla a los tubines de polietileno que salen de la línea de conducción del agua (Figura 4). La cintilla debe quedar con los goteros hacia arriba para evitar la entrada de raíces o succión de lodo durante los cambios de presión en la red de riego. Se sugiere fijar la cinta de riego sobre las camas con ganchos de alambre insertados en el suelo, presionando ligeramente la cinta o amontonando el suelo sobre la cinta a lo largo del tendido para evitar la distorsión provocada por los cambios de temperatura y prevenir el movimiento que puede ocurrir al colocar y quitar el plástico utilizado en la biosolarización. Colocar dos líneas de cintilla de riego por cama. Una vez instalada la cintilla es recomendable poner a funcionar el riego al menos durante media hora con el propósito de detectar fugas de agua en la cinta. El siguiente paso después de la prueba de riego es colocar la cubierta de plástico.

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Figura 4. Camas formadas y tendido de la cintilla de riego.

2.4 Colocación de la cubierta de polietileno sobre la superficie del suelo El plástico transparente (claro) deja pasar con facilidad los rayos del sol, por lo que son más efectivos para la biosolarización. El plástico debe cubrir totalmente la superficie del suelo. Comúnmente los plásticos para solarización tienen un ancho preestablecido. La unión de los bordes de las láminas plásticas se realiza mediante grapas que refuerzan la unión (Figura 6). Los extremos de las láminas plásticas deben ser anclados o enterrados en el suelo, junto con el plástico del faldón de las paredes del invernadero. La cobertura del suelo con plástico en camas es más práctica y económica que la cobertura completa, ya que se utiliza menor cantidad de plástico y no es necesario unir los bordes de la lámina plástica. Sin embargo, este tipo de cubierta sólo es recomendable cuando se trata de mejorar las caracteristicas físicas y químicas del suelo. Si esta técnica se llegara a utilizar para suelos contaminados por Clavibacter michiganesis subsp. michiganensis el control sería parcial, debido a que con seguridad el cultivo se infecta nuevamente con el inóculo que persiste en los pasillos. La cobertura en camas se recomienda después de haber usado la cobertura completa y siempre y cuando no se haya registrado reincidencia de la enfermedad. Durante el proceso de sellado del plástico se recomienda cubrir adecuadamente el área de postes, tubería, esquinas y bordes interiores del invernadero para prevenir el escape de calor y gases durante la biosolarización. 12

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Figura 5. Tendido del plástico en la superficie del suelo.

Figura 6. Unión y sellado de las laminas de plástico en la biosolarización.

2.5 Humedecimiento y saturación del suelo El suelo húmedo conduce mejor el calor que el suelo seco y permite una distribución uniforme tanto de calor como de las sustancias que se liberan durante la descomposición de la materia orgánica, lo que favorece un aumento en la eficiencia para eliminar los microorganismos presentes en el estrato arable de suelo. Se recomienda humedecer el suelo hasta los 60 cm de profundidad. El riego se inicia después de instalar el plástico (el suelo húmedo dificulta la colocación del plástico; y lo mancha, por lo que se reduce la cantidad de luz que llega en la superficie del suelo). El volumen de agua para el riego de humedecimiento varía según el tipo de suelo. Es importante lograr el humedecimiento total, lo cual garantiza la distribución del calor y de las sustancias producidas durante la descomposición de los residuos (Figura 7). En los suelos de textura arenosa, la conductividad hidráulica horizontal es menor que la vertical, por esta razón es recomendable utilizar doble cintilla en cada surco o cama. Por otra parte, se debe implementar el riego en eventos; por ejemplo, aplicar riegos con una duración de 2 a 4 horas, con pausas de 1 a 2 horas entre cada riego, hasta conseguir el humedecimiento total de la superficie del suelo y el alcance del frente de humedad a 60 cm de profundidad. Durante la biosolarización se puede perder agua, por lo que es necesario aplicar riegos ligeros durante el periodo en que se desarrolla la práctica en caso de ser necesario. Se sugiere mantener un régimen constante de humedad (aproximadamente a 80% de la capacidad de campo). La temperatura en el suelo se reduce momentáneamente con el riego; sin BIOSOLARIZACIÓN Técnica para el control de patógenos en del suelo en invernadero

embargo, debido a que el grado de humedad es constante, se favorece la continuidad del proceso de degradación de los residuos y la liberación de sustancias con efecto biocida.

Figura 7. Humedecimiento del suelo.

2.6 Duración de la práctica de biosolarización Para lograr efectividad en el control de bacteria es necesario mantener el plástico en el suelo de cinco a seis semanas bien sellado, sin rupturas y con alta radiación (superior a 15 Megajoules por metro cuadrado al día), lo que permite conservar la temperatura, el vapor de agua, los gases orgánicos y otras sustancias que se liberan, así como los microorganismos. La mayoría de las sustancias no tiene efecto biocida sino biostático, por lo que es necesario prolongar el periodo de su acción sobre los patógenos (Figura 8 y 9). En el Centro de México se puede realizar la biosolarización de febrero a septiembre. En regiones con periodos de menor radiación (menos de 15 Mj.m-2.día-1), no se tienen antecedentes en cuanto al uso de esta técnica.

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Radiación Solar

Plástico

Disminuye la pérdida por radiación IR

Disminuye la pérdida por calor latente evaporación

Figura 9. Plástico para biosolarización instalado en el interior del invernadero.

Energía transmitida al suelo Glucosinolatos

Isotiocianatos

Enmienda+Microorganismos Amonio, Nitratos, Sulfídrico, Sustancias volátiles, Ácidos orgánicos

Figura 8. Flujo del calor en el proceso de biosolarización.

2.7 Retiro del plástico

Figura 10. Tendido del plástico en la superficie del suelo.

Figura 11. Unión y sellado de las láminas de plástico en la biosolarización.

Al concluir el periodo de biosolarización (cinco o seis semanas) el plástico puede ser retirado antes del trasplante (Figuras 10 y 11) o éste se puede dejar en el suelo como acolchado para el siguiente cultivo. Para el alcochado el plástico se debe pintar de blanco para evitar la entrada de luz y así bajar la temperatura en el suelo. La desventaja de dejar el plástico en el suelo es que se degrada rápidamente, lo que impide ser reutilizado para la biosolarización. BIOSOLARIZACIÓN Técnica para el control de patógenos en del suelo en invernadero

El plástico se puede reutilizar siempre y cuando no tenga rasgaduras demasiado grandes, aunque con el paso del tiempo el plástico se vuelve opaco lo que provoca disminución de la temperatura que se podría alcanzar en el suelo en comparación con uno nuevo. Si el plástico sufrió desgarres se recomienda reciclarlo. El trasplante se realiza inmediatamente después de terminado el periodo de biosolarización. Sólo se debe esperar el análisis de suelos para corroborar que la biosolarización fue efectiva para el control de patógenos. Después de retirar el plástico se toman muestras de suelo y se envían al laboratorio de microbiología para la detección de Salmonella, E. coli O157:H7, huevecillos de parásitos y fitopatógenos a controlar. Las muestras de suelo se toman a 30 cm de profundidad en los sitios donde existió el problema. La mayoría de las raíces de las hortalizas crecen a esa profundidad (Figura 12). El muestreo de suelo se realiza con barrena o con una pala pequeña. De un invernadero de 1 ha se puede enviar al laboratorio una muestra compuesta de suelo de 1 kg la cual se obtiene de al menos 15 submuestras tomadas a la misma profundidad en varios sitios del invernadero.

Figura 12. El muestreo del suelo se debe realizar inmediatamente después de haber retirado el plástico.

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2.8 Control del nivel de sales en el suelo Las enormes cantidades de residuos vegetales y estiércol que se usan para la biosolarización contienen elementos químicos como nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y algunos micronutrimentos que son requeridos por las plantas para su crecimiento y desarrollo. También contienen sodio y cloro que pueden ser perjudiciales para las plantas. El incremento en la concentración de estas últimas sales en el suelo afecta negativamente el desarrollo de las raíces y por lo tanto de las plantas. Para estimar el contenido de sales en el suelo se mide la conductividad eléctrica la cual se expresa en microSiemens/cm (µS cm-1), o deciSiemens/m (dS m-1) aunque algunos laboratorios aún la reportan en milimohos por centímetro (mmho cm-1). Después de la biosolarización es necesario medir la conductividad eléctrica. La medición se puede realizar en laboratorio o en el invernadero, en muestras obtenidas mediante sondas de succión o extracto de pasta, con equipos portátiles calibrados. La conductividad eléctrica en el suelo al momento del trasplante debe ser menor de 2.5 m-1. Si el valor es mayor se deben realizar riegos para bajar la concentración del lavado de sales. Los volúmenes son variados según el tipo de cintilla, el número de cintillas por surco, el tipo de suelo y la geometría del surcado (Figuras 13 y 14).

Figura 13. Esquema de arrastre de sales cuando se coloca una sola cintilla de riego por surco.

Figura 14. Esquema de arrastre de sales cuando se colocan dos cintillas de riego por surco.

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2.9 Productos biológicos para enriquecer el suelo biosolarizado Afortunadamente muchos patógenos del suelo son eliminados durante la biosolarización, y la mayoría de los microorganismos benéficos son capaces de sobrevivir a la biosolarización y recolonizar el suelo rápidamente después de aplicación de la técnica. Para acelerar la recolonización del suelo se recomienda aplicar algunos de los siguientes productos: Trichoderma spp., Bacillus, Paecilomyces lilacinus, micorrizas y Pseudomonas spp. (Figura 15), o cualquier otro microorganismo benéfico. Estos productos pueden agregarse al suelo a través del riego o ser inoculados desde el semillero en la producción de la plántula, o bien puede aplicarse al cepellón mediante la inmersión de este en una solución que contenga los organismos benéficos al momento del trasplante (Figura 15).

Figura 15. Productos biológicos a base de microorganismos benéficos.

III. RESULTADOS DE LA BIOSOLARIZACIÓN DE SUELO CONTAMINADO POR LA BACTERIA

Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis

A continuación se presentan los resultados de la biosolarización utilizando residuos de diferentes cultivos incorporados al suelo como alternativa para el control de Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm) en el cultivo de tomate en condiciones de invernadero. Los materiales orgánicos incorporados al suelo para la biosolarización fueron residuos de estiércol caprino, pimiento, trigo y sorgo, en dosis de 10, 30 y 60 t ha-1 y con solarización y sin solarización (sin residuos), con tres repeticiones, en 18

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una superficie de 0.4 m2 . La distribución de los tratamientos fue completamente al azar y cada parcela se dividió con plástico enterrado a 0.3 m. Previo a esto se trasplantó plántula de tomate inoculada de Cmm a la concentración de 3 x 108 unidades formadoras de colonias (UFC) por mL de agua por punción con una herida en el tallo mediante una jeringa. Se agregaron 10 t ha-1 (en base seca) de residuos de tomate infectado de la bacteria Cmm. Además, se aplicó al suelo una solución concentrada de Cmm (1 x 108 UFC). La biosolarización se realizó durante seis semanas en un invernadero tipo capilla, ubicado en terrenos del INIFAPCampo Experimental Bajío en Celaya, Gto; el cual consta de 68.25 m2. Se utilizó un plástico calibre 37µm transparente de polietileno, se regó y se mantuvo a capacidad de campo. Con el propósito de monitorear la presencia de la bacteria Cmm se tomaron muestras de suelo en cada tratamiento cada semana y posteriormente fueron sembradas en un medio de cultivo CMS.

3.1 Uso de estiércol caprino El estiércol caprino es un recurso disponible en áreas de clima árido y semiárido, por lo que representa una alternativa para realizar la biosolarización en regiones con este tipo de clima. En la literatura no existen antecedentes sobre el uso del estiércol caprino en la biosolarización para el control de Cmm; sin embargo, sí para el control de otras enfermedades en suelo en diferentes cultivos. Después de la primera semana de la biosolarización se registró la respuesta en cada tratamiento sobre la reducción de la población de la bacteria Cmm. El tratamiento que recibió residuos de tomate sin incorporación de estiércol caprino y sin solarizar registró las más altas poblaciones del patógeno, seguido del tratamiento solarizado con residuos de tomate más 120 t ha-1 de estiércol, presentando una reducción de 40 y 45% de la población original (3 x 108 UFC) de las bacterias, respectivamente. En la primera semana de la prueba los tratamientos de mayor efectividad fueron los solarizados con residuos de tomate más estiércol a la dosis de 10 y 30 t ha-1, la reducción de la población de la bacteria fue de 80% en promedio (Figura 16) respecto a la población original (3 x 108 UFC). Después de la segunda semana en todos los tratamientos la población del patógeno continuó descendiendo. Los mejores tratamientos fueron aquellos donde se agregaron 10 y 30 t ha-1 de estiércol caprino y la biomasa del tomate infectado (10 t ha-1). Al final de la tercera semana la población del patógeno se redujo un 97.5 a 99.5% en los tratamientos con 120 y 30 t ha-1 de estiércol, respectivamente. BIOSOLARIZACIÓN Técnica para el control de patógenos en del suelo en invernadero

Al parecer las dosis altas de estiércol generan condiciones en el medio edáfico que permiten la sobrevivencia del patógeno durante mayor tiempo. Después de la cuarta y sexta semanas, en todos los tratamientos la población del patógeno siguió descendiendo. El mejor tratamiento fue en el que se aplicaron 30 t ha-1 de estiércol caprino, el cual eliminó totalmente el patógeno en el suelo. El tratamiento con 120 t ha-1 de estiércol conservó para esta fecha las más altas poblaciones del patógeno, por lo que hay que considerar al momento de implementar la técnica que las dosis más altas no son las más efectivas. 120.0

3.0

Porcentaje de pob. de Cmm

Porcentaje de población de Cmm

100.0 80.0 60.0 40.0

2.0

1.0

0.0 4 5 6 Semana despues del inicio de la biosolarización

20.0 0.0 0 T1 T2 T3 T4 T5 T6

Semana después del inicio de la biosolarización

10 t ha-1 R.Tomate + 10 t ha-1 E.Caprino + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 30 t ha-1 E.Caprino + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 60 t ha-1 E.Caprino + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 120 t ha-1 E.Caprino + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 0 t ha-1 E.Caprino + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 0 t ha-1 E.Caprino + Sin Solarización

Figura 16. Población de Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis durante el proceso de biosolarización en suelo con residuo de tomate y estiércol caprino.

3.2 Uso de residuos de pimiento El pimiento es una hortaliza que se consume en fresco. En los últimos años la producción en condiciones de invernadero ha crecido en el ciclo otoñoinvierno debido a la demanda que existe en los mercados de Estados Unidos y Canadá. El uso de los residuos de esta hortaliza en el proceso de biosolarización significa beneficios extras en la economía del productor. El hecho de dejar los residuos dentro del invernadero para ser incorporardos al suelo representa ahorro de la mano de obra que se requeriría para retirarlos una vez terminado el ciclo de producción; además, se aprovechan los nutrimentos acumulados en la biomasa durante la etapa de crecimiento, así como el carbono contenido en la biomasa para promover el crecimiento de los microorganismos benéficos en el suelo.

Godoy H. H. et al.

Durante la primera semana de biosolarización, en los tratamientos con las dosis de 5 y 10 t ha-1 de residuos de pimiento se registró una reducción de aproximadamente 70% en la población de la bacteria Cmm en el suelo (Figura 17). Durante la segunda semana, la población de la bacteria continuó a la baja en todos los tratamientos. En los tratamientos con dosis altas de residuos (30 y 60 t ha-1) la reducción del patógeno fue menor con respecto al resto de los tratamientos. En las semanas tres, cuatro y cinco se registró una reducción aún mayor de la población del patógeno en todos los tratamientos. Esta tendencia continuó hasta la sexta semana en todos los tratamientos, con una reducción de 99% de la población inicial del patógeno. El 1% de la población de la bacteria no fue eliminado mediante la solarización. Porcentaje de población de Cmm

Porcentaje de población de Cmm

120 100 80 60

0 4 5 6 Semana después del inicio de la biosolarización

40 20 0 0

1 2 3 4 5 Semana después del inicio de la biosolarización

T1 10 t ha-1 R.Tomate + 5 t ha-1 R.Pimiento + Solarización T2 10 t ha-1 R.Tomate + 10 t ha-1 R.Pimiento + Solarización T3 10 t ha-1 R.Tomate + 30 t ha-1 R.Pimiento + Solarización T4 10 t ha-1 R.Tomate + 60 t ha-1 R.Pimiento + Solarización T5 10 t ha-1 R.Tomate + 0 t ha-1 R.Pimiento + Solarización T6 10 t ha-1 R.Tomate + 0 t ha-1 R.Pimiento + Sin Solarización

Figura 17. Población de Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis durante el proceso de biosolarización en suelo con residuos de tomate y varias dosis de residuos de pimiento.

3.3 Uso de residuos de trigo En Guanajuato el trigo es una de las gramíneas que se cultiva en el ciclo otoño-invierno. En el 2011 ocupó una superficie 84,869.16 ha (SIAP, 2011). El uso de los residuos del trigo en el proceso de biosolarización para el control de Clavibacter es una alternativa de alta viabilidad debido a la disponibilidad de este recurso en varias regiones del país. En la primera semana después de la biosolarización se registró una reducción de la población del patógeno en el suelo en los tratamientos con dosis de BIOSOLARIZACIÓN Técnica para el control de patógenos en del suelo en invernadero

120

Porcentaje de población de Cmm

30 y 60 t ha-1 de residuo de trigo, y también en los tratamientos sin residuos de trigo (Figura 18). En el tratamiento con 10 t ha-1 de residuos no se registró descenso de la población del patógeno, y en el tratamiento con 5 t ha-1, la reducción fue de sólo 2%. Después de la segunda semana de la biosolarización, la población del patógeno continuó disminuyendo en todos los tratamientos, pero aún con ventaja de los tratamientos que recibieron mayor cantidad de residuos en comparación con los tratamientos con menor cantidad de residuo. En la sexta semana, la reducción de la población del patógeno varió de 99.81 a 99.93%, la mayor reducción ocurrió en los tratamientos con 30 y 60 t ha-1 de residuos, y la menor en los tratamientos con 5 y 10 t ha-1 de residuos.

100 80 60 40

3 2 1 0 4 5 6 Semana después del inicio de la biosolarización

20 0 0

1 2 3 4 5 Semana después del inicio de la biosolarización

T1 10 t ha-1 R.Tomate + 5 t ha-1 R.Trigo + Solarización T2 10 t ha-1 R.Tomate + 10 t ha-1 R.Trigo + Solarización T3 10 t ha-1 R.Tomate + 30 t ha-1 R.Trigo + Solarización T4 10 t ha-1 R.Tomate + 60 t ha-1 R.Trigo + Solarización -1 -1 T5 10 t ha R.Tomate + 0 t ha R.Trigo + Solarización -1 -1 T6 10 t ha R.Tomate + 0 t ha R.Trigo + Sin Solarización

Figura 18. Población de Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis durante el proceso de biosolarización en suelo con residuos de tomate y varias cantidades de residuos de trigo.

3.4 Uso de residuos de sorgo El sorgo es la gramínea que ocupa el segundo lugar en importancia económica en México (SIAP, 2011) y se cultiva en casi todo el país. Los residuos de cosecha de esta gramínea son abundantes en algunas regiones en el verano y otras en otoño. En la primera semana de la biosolarización, los tratamientos con 5 y 10 t ha-1 de residuos de sorgo fueron alrededor de 30% menos efectivos para reducir la población del patógeno en el suelo comparación con los tratamientos con 30 y 60 t ha-1 (Figura 19). 22

Godoy H. H. et al.

120

Porcentaje de población de Cmm

En la segunda semana después de la biosolarización la población del patógeno se redujo entre 50 y 80% en todos los tratamientos; la efectividad fue mayor con 30 y 60 t ha-1, y también en el tratamiento con solarización y sin residuos de sorgo. A la tercera y cuarta semanas hubo descenso en la población del patógeno de 98 al 99%, respectivamente, en el suelo en todos los tratamientos. Las poblaciones más bajas del patógeno se registraron en los tratamientos con 30 y 60 t ha-1 de residuos de sorgo y en el tratamiento sin residuo de sorgo con solarización. Después de la sexta semana en todos los tratamientos se registró una reducción de 99.93% en la población del patógeno, aunque en ninguno se registró 100% de eliminación.

100 80 60

3.0

2.0

1.0

0.0 4

Semana después del inicio de la biosolarización

20 0 0

Semana después del inicio de la biosolarización T1 T2 T3 T4 T5 T6

10 t ha-1 R.Tomate + 5 t ha-1 R.Sorgo + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 10 t ha-1 R.Sorgo + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 30 t ha-1 R.Sorgo + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 60 t ha-1 R.Sorgo + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 0 t ha-1 R.Sorgo + Solarización 10 t ha-1 R.Tomate + 0 t ha-1 R.Sorgo + Sin Solarización

Figura 19. Población de Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis durante el proceso de biosolarización en suelo con residuos de tomate y varias cantidades de residuos de sorgo.

3.5 Conclusiones En este estudio sólo se muestran los resultados de trabajos hechos con Cmm, pero se ha visto que la implementación de esta técnica puede controlar otros patógenos del suelo que causan problemas en los cultivos en invernaderos. En caso de usar dicha técnica y las dosis aquí recomendadas se sugiere realizar un análisis fitopatológico del suelo unos días antes de concluir el proceso, con el fin de verificar su eficacia en caso de no ser eliminado el fitopatógeno programar a un mayor tiempo. En los meses de mayor calor o radiación es en el periodo en el que se alcanza un mayor control de los fitopatógenos presentes en el suelo en menor tiempo.

BIOSOLARIZACIÓN Técnica para el control de patógenos en del suelo en invernadero

Durante esta evaluación el residuo que registró una reducción del 100% de Cmm fue el estiércol caprino en dosis de 30 t ha-1 con solarización a partir de la cuarta semana. Los residuos de pimiento, trigo y sorgo en dosis de 5, 10, 30 y 60 t ha-1 y solarización sin residuo alcanzaron valores menores de 1% de población del patógeno entre la cuarta a sexta semanas, pero no se alcanzó el 100% de eliminación.

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BIOSOLARIZACIÓN Técnica para el control de patógenos en del suelo en invernadero

Comité Editorial del CIRCE Presidente Dr. Eduardo Espitia Rangel Secretario Dr. A. Josué Gámez Vázquez Vocales M.C. Santa Ana Ríos Ruíz Dra. Martha Blanca G. Irizar Garza Dr. Francisco Becerra Luna Dra. Alma Velia Ayala Garay Dr. Alejandro Rodríguez Guillén Revisores técnicos Dr. Roberto Dorantes González Dr. Luis Antonio Mariscal Amaro M.C. Mirna Bobadilla Mléndez Edición Santa Ana Rios Ruíz

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Esta publicación se imprimió en Mayo de 2013 en Celsa Impresos, Calle Cuencamé No. 108, Parque Industrial Gómez Palacio, Cuarta Etapa, Gómez Palacio, Durango, CP. 35070. Su tiraje constó de 1000 ejemplares Impreso en México – Printed in México