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2007-2 Documento de Trabajo

Alternativas al uso del bromuro de metilo en la producci贸n de semilla de papa de calidad

ISBN 978-92-9060-350-4 Divisi贸n de Manejo Integrado de Cultivos Documento de Trabajo No. 2007 - 2

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Documento de Trabajo

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Alternativas al uso del bromuro de metilo en la producciĂłn de semilla de papa de calidad

International Potato Center • Working Paper 1

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Alternativas al uso del bromuro de metilo en la producción de semilla de papa de calidad © Centro Internacional de la Papa (CIP), 2008 ISBN 978-92-9060-350-4 Las publicaciones del CIP contribuyen con información importante sobre el desarrollo para el dominio público. Los lectores están autorizados a citar o reproducir este material en sus propias publicaciones. Se solicita respetar los derechos de autor del CIP y enviar una copia de la publicación donde se realizó la cita o se publicó el material, al Departamento de Comunicación y Difusión a la dirección que se indica abajo.

Centro Internacional de la Papa Apartado 1558, Lima 12, Perú cip@cgiar.org - www.cipotato.org Producido por el Departamento de Comunicación y Difusión del CIP Citación correcta: Centro Internacional de la Papa (CIP). División de Manejo Integrado de Cultivos.

2008. Alternativas al uso del bromuro de metilo en la producción de semilla de papa de calidad. Lima (Perú). CIP. 53 p. Documento de Trabajo 2007-2 Coordinadora de Producción Cecilia Lafosse Diseño y diagramación Elena Taipe con la contribución de Artes Gráficas Impreso en el Perú por Comercial Gráfica Sucre Tiraje: 300 ejemplares Julio 2008

Tabla de contenido Introducción ............................................................................................................................................................... v Literatura citada....................................................................................................................................................... vii Alternativas al uso del bromuro de metilo en la producción de semilla de papa de calidad........................................................................................................................................................................... 1 Otros productos usados en esterilización de sustratos................................................................................ 1 Resumen ................................................................................................................................................................... 1 Introducción ............................................................................................................................................................ 1 Literatura citada...................................................................................................................................................... 5 Solarización de sustratos para invernadero..................................................................................................... 7 Resumen ................................................................................................................................................................... 7 Introducción ............................................................................................................................................................ 7 Experimentos de solarización con patógenos de papa............................................................................ 9 Recomendaciones ...............................................................................................................................................12 Literatura citada ...................................................................................................................................................12 Esterilización de sustratos de invernadero por vapor ................................................................................15 Resumen ................................................................................................................................................................15 Introducción .........................................................................................................................................................15 Sustrato a esterilizar ...........................................................................................................................................16 Temperatura .........................................................................................................................................................16 Problemas de fitotoxicidad por liberación de Mn y amonio................................................................18 Problemas de recontaminación.....................................................................................................................20 Formas y equipos de esterilización...............................................................................................................20 Costos......................................................................................................................................................................22 Precauciones a tener en cuenta .....................................................................................................................24 Literatura citada...................................................................................................................................................25 Producción de semilla de papa por hidroponía ...........................................................................................26 Resumen ................................................................................................................................................................26 Introducción .........................................................................................................................................................26 Técnica de flujo continuo de una película de solución nutritiva (NFT).............................................28 Materiales y métodos ........................................................................................................................................29 iii

Resultados y discusión .......................................................................................................................................30 Recomendaciones ...............................................................................................................................................34 Bibliografía .............................................................................................................................................................34 Producción de semilla de papa de calidad por aeroponía .......................................................................35 Resumen .................................................................................................................................................................35 Introducción ..........................................................................................................................................................35 Materiales y métodos .........................................................................................................................................37 Resultados y discusión .......................................................................................................................................39 Costos ......................................................................................................................................................................42 Conclusiones y Recomendaciones.................................................................................................................43 Literatura citada ...................................................................................................................................................44 Análisis de costos entre el sistema convencional de producción de semilla de papa de calidad y el sistema por aeroponía ...................................................................................................................46 Resumen.................................................................................................................................................................46 Introducción..........................................................................................................................................................46 Costos e indicadores de rentabilidad del sistema convencional ........................................................47 Costos e indicadores de rentabilidad del sistema aeropónico ............................................................49 Análisis comparativo ..........................................................................................................................................50 Análisis de sensibilidad......................................................................................................................................51 Análisis de riesgo .................................................................................................................................................52 Conclusiones.........................................................................................................................................................52 Literatura citada ...................................................................................................................................................53

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Introducción Las bondades del uso de semilla formal de papa han sido ampliamente documentadas (4, 5, 7, 9, 12). Las técnicas de multiplicación in vitro y técnicas serológicas para detectar enfermedades virósicas que ha desarrollado el CIP han permitido establecer programas de producción de semilla de calidad en muchos países Latinoamericanos, Asiáticos y Africanos. Progresos en la producción de semilla de papa de calidad en países Latinoamericanos han sido analizados (4, 5).

El proceso de producción de semilla de papa de calidad empieza en el laboratorio, multiplicando plantas libres de patógenos, luego pasan a invernaderos donde las plántulas se tienen que multiplicar en sustratos estériles para obtener la semilla prebásica. Luego estos se multiplican en campo para obtener la semilla básica y otras categorías de semilla de acuerdo al grado de sanidad y la legislación de cada país.

La forma tradicional de producir semilla de calidad en invernaderos consiste en multiplicar plantas libres de patógenos usando sustratos adecuados pero también libres de patógenos. Los sustratos usados en invernaderos para producir semilla de calidad usualmente son mezclas en base a tierra orgánica y musgo andino. Estos generalmente provienen de las partes altas de los Andes, pero muchas veces están contaminados con huevos de insectos, semillas de malezas o patógenos como Rhizoctonia solani, Spongospora subterranea, y otros, que deben ser eliminados antes de ser usados en invernaderos. La forma de garantizar que el sustrato esté libre de patógenos es usando un esterilizante efectivo. En el pasado se han usado una serie de métodos para esterilizar sustratos, pero sin duda, el agente esterilizante de suelo más eficiente y más usado en la agricultura moderna ha sido el bromuro de metilo. Este fumigante es un gas altamente tóxico que en el suelo elimina artrópodos, nematodos, patógenos y semillas de malezas sin alterar otras características del suelo (11). Aunque hay reportes de su ineficiencia en el control de bacterias fitopatógenas (10), por mucho tiempo ha sido el desinfestante preferido por la industria hortícola (8) y usado en muchas instituciones que se dedican a producir semilla de papa de calidad. Su técnica de aplicación es relativamente sencilla (1) y el costo es significativamente menor a otros métodos de esterilización.

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Hace algunos años se descubrió que el bromuro de metilo era uno de los agentes que afectaban significativamente a la capa protectora de ozono en nuestra atmósfera. Debido a esto, los gobiernos y agencias internacionales dieron la voz de alarma y establecieron plazos para ir dejando de lado a este producto. Actualmente ya está prohibida su fabricación y se han establecido plazos para prohibir su uso. Estos plazos se establecieron en diferentes reuniones internacionales como políticas globales regulatorias bajo el Protocolo de Montreal y que se detallan en el Tabla 1.(6). Aunque para países en desarrollo la prohibición total del uso de bromuro de metilo es en el 2015, en la actualidad ya no hay en existencia.

Se han organizado eventos y se han producido publicaciones a nivel mundial para analizar este problema y se han propuesto diversas alternativas que reemplacen al bromuro de metilo (2,3,6,9).

Algunas de estas propuestas eran alternativas químicas (1,3,11). Así, se han identificado otros agentes esterilizantes como el yoduro de metilo, que no afecta la capa de ozono, pero por falta de registro y su costo elevado, aún no es posible ni conveniente su uso. Se han considerado otros métodos de esterilización, como la solarización, uso de vapor de agua, uso de otros fumigantes etc, los que se analizaran en esta oportunidad para poder tener alternativas viables que faciliten la producción de semilla de calidad de papa a menor costo. La hidroponía y en especial la aeroponía representan métodos de producción de semilla prebásica con ventajas excepcionales con relación a otros métodos tradicionales. Por este motivo en esta publicación, no solamente se dan resultados de experimentación inéditos con estos métodos, sino también se describen procedimientos escritos y gráficos que esperamos sean de utilidad a otros colegas en Latinoamérica y en otros lugares.

Tabla 1. Medidas de control en la producción y uso del Bromuro de Metilo dadas en las reuniones de países participantes hasta el Protocolo de Montreal* __________________________________________________________________________________________ Reuniones Internacionales Países Industrializados Países en desarrollo Referencia: 1991 Referencia : 1995-1998 __________________________________________________________________________________________ 4ta,Copenhagen,1992 Congelar en 1995 (a) ------------------7ma, Vienna, 1995 25% de reducción en 2001 Congelar en 2002 50% reducción en 2005 100% reducción en 2010(b) 9na, Montreal, 1997 25% reducción en 1999 20% reducción en 2005 50% reducción en 2001 100% reducción en 2015(a,b) 70% reducción en 2003 100% reducción en 2005(a,b) __________________________________________________________________________________________ (a). Usos de Bromuro de Metilo para cuarentena y pre-embarque, exceptuados. (b). Posibles excepciones para usos críticos. *Fuente: Gullino et al (6).

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Literatura citada 1.

Aguilar, J. y C. Vittorelli. 1987. Desinfección de sustrato de plantas usando Bromuro de metilo.

Lima, Convenio INIIA-COTESU-CIP 11 p.

2.

Anónimo. 1998. Assessment of alternatives to methyl bromide. Methyl bromide technical options committee. United Nations Environmental programme ozone secretariat. Nairobi, Kenya.

3.

Duniway, J.M. 2002. Status of chemical alternatives to methyl bromide for preplant fumigation of soil. Phytopathology 92:1337-43.

4.

Ezeta, F.N. 2001. Producción de semilla de papa en Latinoamérica. Revista Latinoamericana de la Papa. 12: 1-14.

5.

Fano, H. 1999.Aspectos socioeconómicos de la producción y distribución de los tubérculossemillas en América Latina y El Caribe. En: Producción de tubérculos-semillas de papa. Centro Internacional de la Papa. Lima-Perú. Manual de capacitación. O. Hidalgo (Edit). Fascículo 1.1.

6.

Gullino, M.L.; A. Camponogara; G. Gasparrini; V. Rizzo; C. Clini and A. Garibaldi. 2003.

Replacing Methyl Bromide for soil disinfestations. Plant Disease. 87: 1012-1021.

7.

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8.

Jarvis, W.R. 1997. Managing Diseases in Greenhouse Crops. A.P.S. Press. St. Paul, Minnesota, USA. 288p.

9.

Martin, F.N. 2003. Development of alternative strategies for management of soil-borne pathogens currently controlled with methyl bromide. Annu. Rev. Phytopathol. 41:325-50.

10. Munnecke, D.E. & J. Ferguson. 1960. The effect of soil fungicides upon soil-borne Plant pathogenic bacteria and soil nitrogen. Plant Dis. Rep. 44:552-555.

11. Taylor, R. 2001. Facing the future without methyl bromide – Are alternatives available to this versatile fumigant? Phytoparasitica 29:3-5.

12. Wissar, R. 1995. Producción de tubérculos-semillas de papa con pequeños agricultores de la región de Potosí-Bolivia. Revista Latinoamericana de la Papa 7-8:1-16.

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Alternativas al uso del bromuro de metilo en la producción de semilla de papa de calidad OTROS PRODUCTOS USADOS EN ESTERILIZACIÓN DE SUSTRATOS

/// V. Otazú Resumen La desaparición del bromuro de metilo ha traído consecuencias importantes en las economías de productores de hortalizas de países desarrollados. El efecto en las economías de productores de semilla de papa de calidad en países Latinoamericanos aún no se percibe. En diferentes reuniones y publicaciones se han considerado alternativas de otros fumigantes que aún son permitidos y se han considerado en el presente análisis. La cloropicrina es un fumigante efectivo para el control de hongos, nematodos y otros patógenos del suelo. En el pasado se ha usado con eficiencia mezclado con el bromuro de metilo. Sus limitaciones radican en que requiere de To óptimas de mas de 15oC, lo que no es común en la zona andina. También requiere de periodos largos antes de poderse usar el sustrato. Probablemente su uso en el futuro sea en mezclas con 13-D o con metam sodio. Tanto el metam sodio que es la formulación líquida como el Dazomet (granulado) se degradan en el suelo para formar el metil isotiocianato (MITC). Estos productos tienen inconsistencias derivadas de la forma de aplicación y otras. La limitación mayor es que permanece bastante tiempo en el sustrato. Su uso en el futuro probablemente sea en mezclas con productos como el Telone C-35. El 1,3-Dicloropropeno, comercializado como Telone, usualmente funciona como nematicida. Por su alta toxicidad, requiere de equipo especial y no se puede aplicar en lugares cercanos a viviendas. El formaldehído es el mas antiguo de los fumigantes. Es un producto sumamente irritante y está clasificado como sustancia probablemente cancerígena. Entre los productos nuevos que tienen potencial para reemplazar al bromuro figuran el Bromuro de propargyl, el ioduro de metilo, que no causa daños a la capa de ozono, y el mismo ozono, que puede servir como fumigante. Estas sustancias requieren de mas desarrollo antes de estar disponibles en el mercado.

Introducción Habiéndose reconocido al bromuro de metilo dentro de las sustancias más importantes que causan daño a la capa estratosférica del ozono, inevitablemente se produjo su prohibición. Se dieron plazos limite para su uso: para países en desarrollo hasta el 2015 y para países desarrollados hasta el 2005 (7). Esta situación hizo que se produjeran cambios económicos A L T E R N A T I V A S

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importantes en la comercialización de algunos productos, así en Estados Unidos, el precio del bromuro de metilo subió de $2.71/kg en 1995 a $9.92/kg en 2001. El precio del 1-3 Dicloropropeno subió 10 veces mas (10). El efecto en las economías de productores de semilla de papa de calidad en Latinoamérica aún no se percibe. En el pasado se han realizado certámenes y publicaciones donde se discuten alternativas a la desaparición del bromuro de metilo (1, 3, 7, 10), lo que ha servido de base para el presente análisis.

Además del bromuro de metilo (BM) existen otros productos que pueden ser considerados para su uso en la desinfección de sustratos, aunque a la fecha no existe un solo producto que económica y eficazmente se aproxime al BM (10). Estos pueden ser usados si no existen facilidades para desinfección por vapor. Sustratos ricos en materia orgánica como se utiliza en invernaderos para producción de semilla de papa absorben estos productos por mas tiempo que sustratos sueltos, arenosos (2). Como en el caso de la esterilización por vapor, hay hongos del suelo que son tolerantes a fumigantes químicos. Hay reportes que combinando solarización con algunos fumigantes se logra mejor efectividad en el control de enfermedades del suelo (4,6).

Jarvis (8) hace un listado de fumigantes mas comunes indicando su espectro de efectividad (Tabla 1). Existen otras complicaciones y limitaciones importantes en los principales productos que a continuación se analizan.

Tabla 1. Algunos fumigantes comunes y su espectro de efectividad* __________________________________________________________________________________________ Efectividad contra: Fumigante Bacterias Hongos Nematodos Insectos Malezas __________________________________________________________________________________________ Cloropicrina + + + + + Dazomet = + + + +Dicloropropano-Dicloropropeno (D-D) +++ ++1,3-Dicloropropeno (1,3D) = + = +Dibromuro de Etileno (EDB) = + = = Metham sodio +++ + Isotiocianato de Metilo (MIT) + ++ + +Bromuro de metilo-Cloropicrina (mezcla) + + + + + Bromuro de Metilo (puro) ++ + + Yoduro de metilo = + + = + __________________________________________________________________________________________ * Adaptado de Jarvis (8): + alta efectividad; - Efectividad baja o nula; +- Efectividad contra algunos microorganismos o con dosis altas; = Efectividad no probada

Cloropicrina. Es un gas (tricloronitrometano) usado por la policía en las bombas lacrimógenas.

Kreutzer (9) lo considera como un erradicante no selectivo del suelo con eficiencia en el control de nematodos y hongos. Sin embargo, Martin (10) en aplicaciones puras no lo considera tan eficiente en el control de nematodos y malezas, siendo más eficiente mezclado con bromuro de 2

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metilo. Además, para un control efectivo de patógenos y semillas de malezas recomiendan dosis tan altas de hasta 336 kg/ha. Otras limitaciones de este producto es que para su aplicación en el campo requiere de un sellado con plástico. También requiere de temperaturas mayores a 15oC para una eficiente difusión en el sustrato (2), lo que en la zona andina no es común. Finalmente requiere de periodos largos (por lo menos de 4 días) antes de retirarse el plástico y otros tantos días para poder utilizar el sustrato para la siembra. Probablemente en el futuro su uso sea en mezclas con otros productos como1-3-D o con metam sodium (10).

Metil isotiocianato. (MITC). Comercialmente hay varios productos que al aplicarse al suelo o al sustrato se degradan para formar el fumigante MITC. Los más conocidos son: el metam sodio (sodio N-metil ditiocarbamato) que viene en una formulación líquida con los nombres comerciales de Vapam o Busan. El otro es el Dazomet (tetrahidro-3,5-dimetil-2H-1,3,5-tiadizina-2tiona) que viene en formulación granulada y el producto comercial más conocido es el Basamid.

El mayor problema con este fumigante es la inconsistencia en su efectividad de control (10). Esta inconsistencia probablemente se deriva por el método de aplicación usado (11), por el pobre movimiento en el sustrato (10) y porque requiere de humedad y temperaturas óptimas (mayor a 15oC) para matar todos los estadíos de los patógenos y pestes (9). El metam sodio se infiltra bien con el agua de regadío o se puede usar también plástico para su sellado. Desafortunadamente no se combina bien con 1-3 D o cloropicrina (3). La otra limitación de este producto es que permanece bastante tiempo en el sustrato, siendo necesario hacer remociones continuas. Antes de la siembra, después de aplicado el producto es útil realizar la prueba del germinado en el sustrato tratado con una especie de crecimiento rápido (frijol) para observar si aun causa fitotoxicidad (2). La eficiencia de dazomet es limitada como producto solo, pero esta aumenta cuando se aplica en mezclas con productos como el Telone C-35 (3).

Hay reportes de un control eficiente de patógenos del tomate usando el metam sodio, aumentando su rendimiento (12). En la Estación experimental CIP de clima cálido en San Ramón se logró controlar una alta infestación de sus campos experimentales con marchitez bacteriana (Ralstonia solanacearum) usando Metam Sodio a 1000 l/ha, sellándolo con agua de riego por aspersión. Después de la aplicación la incidencia de marchitez bacteriana en papa bajó de mas de 50% a 1.7% en promedio, permaneciendo con menos del 5% después de 5 años de su aplicación (14). En la Estación experimental CIP de clima frío en Huancayo se logró un eficiente control de la podredumbre rosada de papa (Phytophthora erythroseptica) con una mezcla de Dazomet y Matalaxyl granulado, obteniéndose mejores rendimientos en parcelas tratadas (16).

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1,3-Dicloropropeno. (1,3 D). Usualmente usado como nematicida, se comercializa como Telone (solo) o en mezclas con cloropicrina como Telone C-17 o Telone C-35 con 17% o 35% de cloropicrina respectivamente. Según Duniway (3), es posible que en el futuro cercano este producto en mezclas reemplace al bromuro de metilo. Sin embargo, por su alta toxicidad requiere equipo especial de aplicación y no puede ser usado en lugares cercanos a viviendas (3).

En un experimento para estimar pérdidas por ataque del falso nematodo del nudo en papa (Nacobbus aberrans) se aplicó a un suelo infestado 1-3 D en mezcla con cloropicrina (Telone C17), habiéndose logrado un control eficiente aunque no total del nematodo en cuestión (15).

Tabla 2. Alternativas químicas al bromuro de metilo para tratamiento del suelo adaptado de Duniway (3)

_________________________________________________________________________________ Actualmente disponibles: Requieren de más desarrollo*: __________________________________________________________________________________________ Cloropicrina Yoduro de metilo 1,3-Dicloropropeno Bromuro de propargyl Metam Sodio Ozono Dazomet Formaldehído Tetratiocarbonato de sodio Disulfito de carbono Amonio anhidro Azidas inorgánicas Compuestos naturales _________________________________________________________________________________________ *Alternativas consideradas en el reporte de 1998 por el Comité de opciones técnicas al bromuro de metilo. Programa ambiental de las Naciones Unidas (1).

Formaldehído. Es el mas antiguo de los fumigantes (5). La forma comercial viene como formol o formalina que es una solución de formaldehído en agua en una proporción de alrededor 37%, conteniendo también entre 1- a 15% de metanol para evitar su polimerización. El producto se aplica diluido en agua en una proporción de 1:50. Esta solución se aplica en una dosis de 20 l/m2, tapándose luego con plástico 24 hrs y se deja airear por 10-14 días (2,5). Cualquier residuo es sumamente tóxico para las plantas. También es un producto sumamente irritante y está clasificado como sustancia probablemente cancerígena.

Productos nuevos. Duniway (3) hace un listado de productos actualmente disponibles y los que aun requieren de mas desarrollo (Tabla 2). Entre los productos nuevos que aun requiere de mas desarrollo esta el Ioduro de Metilo (Iodometano). Este es un producto cuyo registro aun está en trámite. Por su efectividad, es el más cercano al bromuro de metilo como alternativa de su reemplazo (13). Se puede aplicar con el mismo equipo que el bromuro de metilo, su espectro de eficiencia es similar, aunque tiene mas persistencia en el sustrato, requiriéndose mas tiempo de aireación. Lo mas interesante de este producto es que no afecta a la capa de ozono (13). También 4

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hay otros productos como el bromuro de propargyl y aunque parezca irónico, el mismo ozono que puede ser usado como fumigante, pero que aun requiere de mas desarrollo.

Literatura citada 1.

Anon. 1998. Assessment of alternatives to methyl bromide. Methyl bromide Technical options committee. United Nations Environmental Programme Ozone Secretariat. Nairobi, Kenya.

2.

British Crop Protection Council. 1972. Insecticide and fungicide handbook for crop Protection. H. Martin (ed.) Blackwell Scientific Publications. Fourth Ed. Oxford, U.K. 415 p.

3.

Duniway, J.M. 2002. Status of chemical alternatives to methyl bromide for preplant fumigation of soil. Phytopathology 92:1337-43.

4.

Eshel, D.; A. Gamliel; A. Grinstein; Pd Primo, and J. Katan. 2000. Combined soil treatments and sequence of application in improving the control of soil-borne pathogens. Phytopathology 90:751-57.

5.

French, E.R.; T.T. Hebert. 1980. Métodos de investigación fitopatologica. I.I.C.A. San José Costa Rica. 289 p.

6.

Gamliel, A.; A. Grinstein; V. Zilberg; M. Beniches; J. Katan; and O. Ucko. 2000. Control of soilborne diseases by combining soil solarization and fumigants. Acta Hortic. 532:157-64.

7.

Gullino, M.L., A. Camponogara, G. Gasparrini, V. Rizzo, C. Clini, and A. Garibaldi. 2003.

Replacing Methyl bromide for soil disinfestation. The Italian experience and implications for other countries. Plant Dis. 87:1012-20.

8.

Jarvis, W.R. 1997. Managing Diseases in Greenhouse Crops. A.P.S. Press. St. Paul, Minnesota, USA. 228p.

9.

Kreutzer, W.A. 1963. Selective toxicity of chemicals to soil microorganisms. Ann. Rev. Phytopathol. 1:101-126.

10. Martin, F.N. 2003. Development of alternative strategies for management of soil-borne pathogens currently controlled with methyl bromide. Annu. Rev. Phytopathol. 41:325-50.

11. McGovern, R.J.; C.S. Vavrina; J.W. Noling; L.A. Datnoff and H. Yonce. 1998. Evaluation of application methods of metam sodium for management of Fusarium crown and root rot in tomato in Southwest Florida. Plant Dis. 82:919-23.

12. Minuto, A, D. Spadaro, A. Garibaldi, and M.L. Gullino. 2006. Control of soil-borne Pathogens of tomato using a commercial formulation of Streptomyces griseovirides and solarization. Crop Protection 25:468-75.

13. Ohr, H.D.; J. Sims; N.M. Grech; J.O. Becker and M.E.Mcgiffen.1996. Methyl Iodide, an ozonesafe alternative to methyl bromide as a soil fumigant. Plant Dis. 80: 731-35.

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14. Otazú, V. 1996. Control de Pseudomonas (Ralstonia) solanacearum, (Bv1) en una estación experimental de clima cálido. En XIV Congreso Peruano de Fitopatología. Lambayeque-Perú.

10-15 Nov.1996. Resúmenes. p 29.

15. Otazú,V., R. Hoopes, G. Caero, I. Huayta. 1985. El rosario de la papa causado por Nacobbus

aberranas (Thorne 1935) Thorne & Allen. 1944, su efecto en el rendimiento y algunos aspectos que inciden en su propagación y prevalencia en Bolivia. Fitopatología 20:65-70.

16. Torres, H., C. Martín, and J. Henfling. 1985. Chemical control of pink rot of Potato (Phytophthora erythroseptica Pethyb) Am. Potato J.

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SOLARIZACIÓN DE SUSTRATOS PARA INVERNADERO /// V. Otazú

Resumen La solarización o pasteurización solar aprovecha la radiación solar para disminuir la población de patógenos del suelo en un tiempo prolongado. Las ventajas de este método radican en que es de bajo costo, no causa fitotoxicidad por Mn a las plantas como lo hace la esterilización a vapor y es un método amigable al medio ambiente. Hay factores que inciden en su optimización. No es eficiente a profundidades mayores de 20 cm. Se debe escoger épocas con días soleados. Doble capa de plástico y otros tipos de plástico aumentan la To del sustrato solarizado. La mayoría de estudios reportan disminución importante de poblaciones de patógenos en campos infestados después de un proceso de solarización. Hay reportes controversiales sobre su aplicación en sustratos para producción de semilla de calidad de papa en invernaderos. Un estudio controlado, usando sustratos inoculados con diversos patógenos de la papa, indicó que después del proceso de solarización por 1 mes no logró eliminar 3 de los 5 patógenos inoculados. Por lo tanto, este método no es recomendable como erradicante de patógenos en sustratos de invernadero con fines de producción de semilla de papa de calidad. Sin embargo, cuando no existen otras alternativas se lo puede usar, tomando en cuenta ciertos factores que optimicen su uso. Se ha reportado una mejora en eficiencia cuando se ha combinado la solarización con fumigantes. Se deben hacer pruebas con fumigantes actualmente permitidos.

Introducción Este método, también llamado pasteurización solar aprovecha la radiación solar para erradicar o disminuir la población de patógenos del suelo en un tiempo mas o menos prolongado. Se ha usado desde 1976 (15). Su aplicación ha sido mayormente en campos infestados (11,12,15,21,22).

Martin (17) considera a este método como una alternativa de manejo de patógenos del suelo ante la desaparición del bromuro de metilo. La solarización usa un plástico transparente para concentrar y mantener el calor solar en el suelo. Una doble capa de plástico incrementa la temperatura del suelo (4). Hay que aprovechar la época de mayor incidencia solar para conseguir mejores resultados. Hay diferencias importantes entre la solarización y la esterilización por calor artificial. La solarización emplea el calor solar sin mayor costo que el del plástico, pero alcanza temperaturas menores. Con este método no se observa efectos negativos como la fitotoxicidad por Mn que se presenta por la esterilización por vapor. Tampoco se observa el problema de recontaminación después que termina el proceso, lo que es común con la esterilización con calor artificial. Otra ventaja adicional de este método es que es amigable al medio ambiente (14).

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La solarización del suelo ha sido útil para disminuir poblaciones de hongos (9,11,12,15), nematodos (12,20,21,22), y malezas (11). También se ha reportado un aumento significativo de bacterias benéficas con antibiosis a hongos en suelos solarizados en comparación a suelos no solarizados (23). En algunos casos su eficiencia en disminuir poblaciones de patógenos como F.

oxysporum f.sp. conglutinans aumentó cuando se incorporó rastrojo de repollo, aduciéndose un efecto tóxico adicional por la descomposición del rastrojo (19). En muchos casos la combinación de solarización con fumigantes logró mejores resultados en el control de diferentes patógenos (3,7,8,22). Además de la disminución de la población de patógenos, también se ha reportado un aumento en la fertilidad de los suelos solarizados por incrementos significativos de N (24).

Existen otros factores muy importantes a considerar en un proceso de solarización. El primero es la profundidad del suelo o sustrato a esterilizar. Las capas superficiales se calientan mas que las capas menos superficiales (14), ver Fig 1. Coelho et al (5) no consiguió un eficiente control de patógenos fungosos del suelo a 25 cm de profundidad. También es importante el tiempo acumulado de temperaturas altas. El plástico más delgado parece ser el mas apropiado (14), pero hay materiales mas eficientes que el plástico polietileno (9), aunque no tan disponibles. Chelleni (2) reporta que usando un plástico especial que absorbe mejor los rayos térmicos infrarojos aumenta la temperatura del sustrato solarizado, comparado al plástico común.

Aunque las bondades de la solarización han sido ampliamente demostradas para disminuir poblaciones de patógenos en el campo, su rol en la esterilización de sustratos para invernaderos ha sido un tanto controversial. Gran parte de los reportes de solarización de sustratos para invernaderos señalan un control importante de la enfermedad problema (13,15,20,22) pero no una completa erradicación, que es lo que se requiere para la producción de semilla de papa libre de patógenos. Hay reportes que recomiendan este sistema de esterilización para sustratos de invernaderos con fines de producción de semilla de papa (1,4,25), pero no hay evidencia contundente que demuestre sus ventajas frente a otros métodos. Por este motivo, se hicieron ensayos de solarización con patógenos de papa para tener mayor información.

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Fig. 1 Temperaturas de suelos húmedos solarizados a 3 profundidades en función al tiempo (hora local) experimentos en suelos arenosos de Israel.

Adaptado de Katan (14).

Fig. 2 Temperaturas del suelo a 10 cm de profundidad, en camas de almácigo cubiertas con dos capas ( ) y una capa ( ) de hojas de plástico transparente, comparadas con las de una cama de almácigo sin cubierta ( ) Lima-Perú. Marzo a Abril 1985.

Experimentos de solarización con patógenos de papa El procedimiento de solarización de sustratos para invernadero es relativamente sencillo (1). Una vez que el sustrato este debidamente mullido y tamizado, con humedad, se prepara un ambiente plano o una fosa de 20 cm de profundidad, con dimensiones de acuerdo al volumen por esterilizar. Se cubre el fondo con una capa de plástico transparente para evitar contaminaciones con el resto del suelo, se pone el sustrato y se pone el resto del plástico herméticamente sellado, de modo que gran parte de la superficie esté expuesta al sol. Es necesario hacer esto en época de días soleados, por lo menos por30 días consecutivos. En este proceso la temperatura interna llega a 58oC horas de sol, enfriándose durante la noche semejando a un proceso de pasteurización. Con doble capa de plástico se obtienen temperaturas aún mayores (4). En la Fig. 2 se grafica las temperaturas alcanzadas en camas de 1 capa de plástico, con doble capa y sin plástico.

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Con el fin de evaluar el método de solarización para esterilizar sustratos y poder producir semilla prebásica de papa se hizo un estudio en la Estación Experimental de San Ramón Perú, que es de clima cálido. La temperatura en este lugar durante los meses de junio a setiembre varía de 18oC por las noches a 31oC en el día. Se evaluó este método frente a otros métodos de esterilización.

Un primer experimento consistió en inocular sustrato de campo con Rhizoctonia solani multiplicado en granos de trigo. Lotes de 50 kg de sustrato inoculado con 250g de inoculo se sometieron a los siguientes tratamientos: Suelo tratado con Flutolanil, suelo solarizado por 4 semanas, suelo esterilizado en autoclave. Cuatro bandejas por tratamiento se sembraron con semilla botánica (Atzimba x R-128) y se midió la incidencia de “chupadera” en plántulas.

Resultados de este ensayo se muestra en el Tabla 1. Fue claro que todos los tratamientos se comportaron bien frente al testigo sin tratamiento cuando se evaluó sólo la sobrevivencia de plántulas.

Tabla 1. Efecto de la solarización de sustrato inoculado con Rhizoctonia solani en la sobrevivencia de plántulas de papa

_________________________________________________________________________________ Tratamiento

% Sobrevivencia Significación de plántulas (P=0.01)* __________________________________________________________________________________________ Testigo sin tratamiento 23 b Con Flutolanil 96 a Sustrato solarizado 97 a Sustrato estéril en autoclave 99 a __________________________________________________________________________________________ *Letras diferentes denotan significación estadística con la prueba de Duncan.

Para poder hacer conclusiones mas precisas, se diseñó un experimento mas detallado inoculando sustratos esterilizados con bromuro de metilo (0.1 lb/100 kg de sustrato), calor de vapor (85oC, 10 lb, 2 hr), calor por electricidad, usando un contenedor con resistencia eléctrica que calentó el sustrato a 90oC por 1 hr; y solarización por 30 días con doble plástico con temperaturas máximas de 58oC. Los sustratos esterilizados por estos medios se inocularon previamente con diversos patógenos de la papa (Tabla 2). Después de finalizar los procesos de esterilización, en los respectivos sustratos se procedió a sembrar semilla botánica de papa (Atzimbax R-128).

Paralelamente se tomaron muestras de sustrato para detectar la presencia o ausencia de los patógenos inoculados después de los tratamientos. Los patógenos, cantidad de inoculo y métodos de recuperación del patógeno después del proceso de esterilización se dan en el Tabla 2. A los 40 días de la siembra se evaluó el % de sobrevivencia de las plántulas de papa.

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Tabla 2. Patógenos empleados en métodos de esterilización de sustrato y formas de detección después del tratamiento __________________________________________________________________________________________ Patógeno Cantidad de inoculo Método de detección por peso de sustrato después del tratamiento** _________________________________________________________________________________________ Rhizoctonia solani 50 g trigo inoc/kg Trampa de semilla (18) E.carotovora var.carotovora 50 ml susp./kg * soil enrichment (6) Ralstonia solanacearum 50 ml susp./kg * Tetrazolium (16) Meloidogyne incognita 2g nodulos/kg Nódulos visibles Globodera pallida 37mg quistes/kg Quistes: Flotación (10) Larvas: (10) _________________________________________________________________________________________ * Suspensión que contiene 105 unidades formadoras de colonia por ml **Método se describe en referencia

Tabla 3. Sobrevivencia de plántulas y recuperación de patógenos después de diferentes formas de esterilización de sustratos

_________________________________________________________________________ Método de esterilización

Sobrevivencia de Significación* Detección de patógenos plántulas (%) estadística post-esterilización** __________________________________________________________________________________________ Solarización*** 96.0 a Gp, Rh.s, R.s Calor por vapor 95.5 a ninguno Calor por electricidad 99.0 a ninguno Bromuro de metilo 99.0 a ninguno Sustr. sin esterilizar 33.5 b todos Sustr.estéril sin inóculo 99.5 a ninguno

_________________________________________________________________________ *Letras diferentes denotan diferencias significativas (P=0.01). **Gp = Globodera pallida. Rh.s = Rhizoctonia solani. R.s = Ralstonia solanacearum o ***La temperatura máxima alcanzada por la solarización fue de 58 C

En el Tabla 3 se puede notar que todos los tratamientos empleados para esterilizar sustratos se comportaron en forma similar si consideramos sobrevivencia de plantas. Sin embargo, cuando se procedió a detectar patógenos en el sustrato, se detectaron 3 patógenos en el sustrato solarizado, lo cual indica que este método no es conveniente como método de esterilización para producir semilla de papa en invernaderos, pues para producir semilla de papa de calidad en invernaderos la tolerancia por estos patógenos debe ser extremadamente reducida por no decir cero. Para otras actividades, tales como producción de plantas en viveros o producción de hortalizas, seria el método ideal si consideramos el bajo costo y la característica de ser amigable con el medio ambiente.

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Recomendaciones Solamente si no se tienen otras facilidades para esterilizar sustratos para invernadero con fines de producción de semilla de papa de calidad, se puede usar el método de solarización con las siguientes recomendaciones: El sustrato deberá provenir de las partes altas donde hay bajas poblaciones de patógenos.

Se deberá escoger la época adecuada con abundante sol.

El sustrato deberá estar bien mullido y con suficiente humedad.

El sustrato debe estar convenientemente aislado con plástico del resto del suelo.

El grosor (profundidad) del sustrato a esterilizar debe ser lo más delgado posible, ya que el calor no llega muy bien a sustratos profundos.

Usar en lo posible doble capa (separada) de plástico para aumentar el calor solar.

Solarizar por lo menos por 30 días o si fuera posible, alargar este tiempo.

Cuidar que no se produzcan roturas del plástico durante la solarización.

Se debe probar la combinación de solarización con fumigantes u otros productos químicos disponibles para mejorar su eficacia.

Una vez solarizado el sustrato, ingresarlo al invernadero solo antes de su uso.

Literatura citada 1.

Aguilar, J.; C. Vittorelli, J. Santisteban. 1989. Desinfecte el substrato de siembra por el método de la solarización, para la producción de tubérculos-semillas de categoría básica de papa.

Lima-Perú. Convenio INIAA-COTESU-CIP. 18p.

2.

Chelleni, D. 2002. Nonchemical management of soil-borne pests in fresh market. Vegetable production systems. Phytopathology 66:683-88.

3.

Chelleni, D.O., S.M. Olson, D.J. Mitchell, I. Secker, and R. McSorley. 1997. Adaptation of soil solarization to the integrated management of soil-borne pests of tomato under humid conditions. Phytopathology. 87:250-58.

4.

CIP 1986. Reporte Annual CIP 1985. Lima Peru 176 p.

5.

Coelho, L., D.O. Chelleni, and D.J. Mitchell 1999. Efficacy of solarization and cabbage amendment for the control of Phytophthora spp in North Florida. Plant Dis. 83:293-99.

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Cuppels, D. and A. Kelman. 1974. Evaluation of selective media for isolation of soft rot bacteria from soil and plant tissue. Phytopathology 64: 468-75.

7.

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90:751-57.

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9.

Garibaldi, A.; and G. Tamietti. 1984. Attempts to use soil solarization in closed greenhouses in northern Italy for controlling corky root of tomato. Acta Hortic. 152237-43.

10. Gonzáles, A. y J. Franco. 1993. Manual de técnicas y métodos para estudios del nematodo quiste de la papa, Globodera spp. Centro Internacional de la Papa (CIP). Programa de Investigación en papa (PROINPA) 99 p.

11. Grinstein, A., J. Katan, A. Abdul Razik, O. Zeydan; and Y. Elad. 1979. Control of Sclerotium

rolfsii and weeds in peanuts by solar heating of the soil. Plant Dis. Rep. 63:1056-59.

12. Grinstein, A.; D.Orion; A. Greenberger; and J. Katan. 1979. Solar heating of the soil for the control of Verticillium dahliae and Pratylenchus thornei in potatoes. In: Soil-borne plant pathogens. Pp 431-38. ed. B. Schipers, W. Gams. London, New York, S. Francisco. Ac. Press 686 p.

13. Jarvis, W.R. 1992. Managing diseases in greenhouse crops. APS Press. St. Paul, Minnesota.

USA. 288 p.

14. Katan, J. 1981. Solar heating (solarization) of soil for control of soil-borne pests. Ann. Rev. Phytopathol. 19:211-36.

15. Katan, J.; A. Greenberger; H. Alon, and A. Grinstein. 1976. Solar heating by polyethylene mulching for the control of diseases caused by soil-borne pathogens. Phytopathology 66: 683-88.

16. Kelman, A. 1954. The relationship of pathogenicity in Pseudomonas solanacearum to colony appearance on a tetrazolium médium. Phytopathology 51: 158-61.

17. Martin, F.N. 2003. Development of alternative strategies for management of Soil-borne pathogens currently controlled with methyl bromide. Annu. Rev. Phytopathol. 41:325-50.

18. Papavizas, G.C.; P.B. Adams; R.D.Lumbsdem; J.A. Lewis; R.L.Dow; W.A. Ayers and J.G. Kantzes. 1975. Ecology and epidemiology of Rhizoctonia solani in field soil.

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19. Ramírez-Villapuda, J. and D.E. Munnecke. 1987. Control of cabbage yellows (Fusarium

oxysporum f.sp. conglutinans) by solar heating of field soils amended with dry cabbage residues. Plant Disease 71:217-21.

20. Raymundo, S.A.; J. Alcazar y R. Salas. 1986. Efectos de la solarización del suelo con diferentes grosores de plástico en el control de Meloidogyneincognita. Fitopatología. 21: 18 (resumen).

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22. Stapleton, J.J.; and J.E. DeVay. 1983. Response of Phytoparasitic and free-living nematodes to soil solarization and 1,3-dichloropropene in California. Phytopathology. 73: 1429-1436.

23. Stapleton, J.J. and J.E. DeVay. 1984. Thermal components of soil solarization as related to changes in soil and root microflora and increased plant growth response. Phytopathology 74:255-59.

24. Stapleton, J.J.; J. Quick; and J.E. DeVay. 1985. Soil Solarization: Effects on soil properties, crop fertilization and plant growth. Soil Biol. Biochem. 17:369-73.

25. Torres, H; y S.A. Raymundo. 1986. Efecto de la solarización, vapor de agua y fumigantes químicos sobre microorganismos de suelo. Fitopatología. 21:18-19 (resumen).

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ESTERILIZACIÓN DE SUSTRATOS DE INVERNADERO POR VAPOR /// V. Otazú

Resumen El método de esterilización a vapor es el método más confiable ante la ausencia del bromuro de metilo. Sin embargo su costo inicial y su costo de operación por gasto de combustible son altos en comparación a la esterilización con bromuro de metilo y otros métodos. Se da un listado de patógenos de las plantas con sus puntos de inactivación térmica. El control de la temperatura es el factor más importante a tenerse en cuenta en un proceso de esterilización de sustratos de invernadero a vapor. Temperaturas de 70oC por media hora debe matar la mayoría de patógenos del sustrato. Temperaturas mayores a 80oC hará que los sustratos liberen Mn, causando toxicidad a las plantas y aumentando innecesariamente costos de esterilización. Sustratos ricos en materia orgánica también pueden presentar toxicidad por amonio después de la esterilización. Otro problema a tenerse en cuenta es la recontaminación del sustrato recientemente esterilizado por esporas de hongos saprofitos y también parásitos. Un análisis económico muestra que este método tiene un alto costo inicial. En relación a la esterilización de sustratos con bromuro de metilo, sus costos son mas del doble, lo que repercutirá en los costos de producción de la semilla de papa de calidad en el futuro.

Introducción El método de esterilización o pasteurización de sustratos por vapor es sin duda la mejor alternativa frente a la ausencia del bromuro de metilo, aunque con costos significativamente mayores. Las ventajas de este método han sido ampliamente documentadas (1, 2, 3, 9) y en las estaciones experimentales del CIP se ha usado y se usa actualmente como el único método confiable de esterilización de sustratos de invernadero. Su eficiencia frente a otros métodos ha sido demostrado anteriormente (6). Sin embargo, es necesario analizar algunos aspectos importantes de este método para una aplicación adecuada. Un esquema de esterilización a vapor se puede ver en la Fig.1.

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Fig. 1.

Un esquema de esterilización a vapor.

Sustrato a esterilizar Para la producción de semilla de papa de calidad en invernaderos se requieren sustratos ricos en materia orgánica. Estos pueden ser mezclas de musgo andino, suelo orgánico de partes altas y compost. También se puede usar algo de arena en la mezcla para mejorar la textura del sustrato.

El musgo andino cada vez es de difícil disponibilidad por lo que se lo esta reemplazando por el compost, el que ha demostrado ser un buen sustrato mezclado con tierra orgánica (6). La mezcla final debe ser convenientemente mullida y humedecida antes del proceso de esterilización. Un sustrato seco actúa como un material aislante y dificulta que el calor llegue debidamente a todo el sustrato.

Temperatura La mayoría de patógenos mueren a temperaturas cercanas a 70oC. La excepción la constituyen algunos virus que soportan temperaturas de hasta 100oC. Con cierta seguridad, calentando el suelo a 82oC por 30 minutos debe esterilizarlo (2).

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Tabla 1. Inactivación térmica de algunos patógenos y pestes selectos - Adaptado de Jarvis (4) Patógeno/peste Mayoría de bacterias Bact. termotolerantes

Botrytis cinerea Cylindrocarpon destructans Didymella lycopersici Fusarium oxysporum f.sp. dianthi f.sp. gladioli

Phialophora cinerescens Phytophthora cryptogea Pythium sp.

P. irregulare P. ultimum Rhizoctonia sp.

R. solani Sclerotinia sclerotiorum Sclerotium rolfsii Thielaviopsis basicola Verticillium albo-atrum V. dahliae Mayoría hongos patógenos Nematodos foliares

Heterodera marioni Meloidogyne incognita Pratylenchus penetrans Mayoría de virus Insectos y ácaros Gusanos, babosas Semillas de malezas

Temperatura o ( C) 60-70 90 55 50 50

Tiempo de exposición (min) 10 30 15 30 30

60 57 50 50 53 53 46 52 53 50 50 48 53 58 60 49 48 48 49 100 60-70 60 70-80

30 30 30 30 30 30 20-40 30 30 5 30 30 30 30 30 15 15 10 10 15 30 30 15

Referencia 2 3 2 3 3 3 2 3 3 3 3 2 2 3 2 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 2 2 2

En el Tabla 1 se da un listado de inactivación térmica de diferentes patógenos. El proceso de esterilización a vapor debe considerar el monitoreo de la temperatura, lo que se hace haciendo el uso de un termostato con un sensor que este en una parte donde más difícilmente penetre el calor.

Al usar sustratos ricos en materia orgánica provenientes de las partes altas de los Andes, o proveniente de un proceso de compostación, podríamos sospechar de la presencia de los siguientes patógenos: Rhizoctonia solani, Spongospora subterranea, Synchitrium endobioticum,

Erwinia carotovora, Globodera spp. ácaros y huevos de insectos. Durante el proceso de compostación se elimina una población considerable de patógenos y pestes, pero no todos.

Teniendo en cuenta el Tabla anterior, tratando el suelo con vapor a una temperatura de 70oC por 30 minutos, debería eliminar estos patógenos/plagas del sustrato. Como un rango de seguridad se puede elevar la temperatura hasta 80oC, pero no mas que eso. A mayores temperaturas se corre el riesgo que se libere manganeso del sustrato en niveles tóxicos para las plantas.

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Problemas de fitotoxicidad por liberación de Mn y amonio El vapor del agua caliente llega a 100oC o más, de modo que el contacto inmediato con parte del sustrato producirá una liberación de Mn tóxico para las plantas. Esto también se produce cuando no se monitorea la temperatura del sustrato adecuadamente, pues se deja que la temperatura pase de los 80oC. Manganeso soluble en niveles mayores a 12 ug./g, particularmente en suelos ácidos puede permanecer tóxico hasta por 60 días, a no ser que se lave con agua. Su presencia también contribuye a una deficiencia de hierro. Los síntomas de toxicidad por manganeso en plantas de papa se pueden notar en un debilitamiento de los tallos y pérdida de hojas basales (Fig.2). El efecto de la esterilización por vapor y la presencia de Mn ha sido documentado (1,2,4,9) y se puede notar en el siguiente Tabla y en la Fig.3 donde se puede observar la creciente liberación de Mn tóxico a medida que aumenta la temperatura a mas de 71oC.

Fig. 2 Síntomas de fitotoxicidad por Mn en plantas de papa crecidas ensustrato esterilizado con vapor.

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Fig. 3 Efecto del tratamiento de suelo con vapor a diferentes temperaturas (oC) por 30 min. en la cantidad de Mn fitotóxico soluble e intercambiable después de 3 días.(1)

Tabla 2. Contenido de Mn en 6 tipos de suelo después de una esterilización con vapor (1) __________________________________________________________________________________________ Tipo de suelo Manganeso intercambiable (ug/g) ____________________________________________________ Con esterilización Sin esterilización________ Arenoso Limo-arenoso Arcillo limoso Arcilloso con turba

30 45 180 140 160 16

10 15 28 25 20 18

_________________________________________________________________________ Especialmente en sustratos ricos en materia orgánica como el compost y sustratos con estiércol de corral, también se puede presentar problemas de fitotoxicidad por amonio después de la esterilización por vapor. El proceso normal de la descomposición de la materia orgánica empieza por la acción de microorganismos amonificantes, luego siguen las bacterias nitrificantes que convierten el amonio en nitratos que es la forma de N asimilable para las plantas. Nelson (5) describe el proceso de cómo se puede producir una fitotoxicidad por amonio. Durante la esterilización a vapor, los microorganismos amonificantes y las bacterias nitrificantes son casi A L T E R N A T I V A S

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eliminados del sustrato. Después de unas semanas, la población de microorganismos amonificantes se recuperan rápidamente y se producen grandes cantidades de N amoniacal que pueden causar toxicidad a las plantas. Después de 2 a 3 semanas las bacterias nitrificantes se recuperan y recién se produce el balance de N en su forma amoniacal y de nitratos en una mezcla que no es nociva para las plantas. Las plantas toleran mas el N en su forma de nitratos, los que tambien pueden ser lavados por el riego. Los síntomas de toxicidad por amonio incluyen necrosis de las puntas radiculares, enanismo y marchitez apical de las plantas.

Problemas de recontaminación Los sustratos esterilizados con vapor son especialmente susceptibles a ser re-colonizados, formándose un vacío biológico que puede ser llenado por organismos saprófitos o patógenos.

Sustratos recientemente esterilizados con vapor pueden ser re-infestados por esporas presentes en el aire u organismos presentes en el polvo acarreado por los vientos o la lluvia.(7). Hongos saprofitos comunes colonizantes de sustratos recientemente esterilizados por vapor son Peziza

ostrachoderma y Pyronema spp.de esporulacion de color rosado (5). Lo ideal sería que el sustrato se re-infeste solo con organismos saprofitos que tengan un potencial de supresividad contra organismos patogénicos. En invernaderos es posible de implementar también este tipo de control biológico. Otra forma de evitar la recontaminación de sustratos por patógenos es aplicando fungicidas al recientemente esterilizado sustrato (8). La forma más común de evitar una recontaminación es cubriendo el sustrato recientemente tratado con plástico.

Formas y equipos de esterilización Hay varias formas de esterilización con vapor. Sin embargo, con algunas variaciones hay básicamente 2 formas de aplicar el vapor: En las mismas camas, en el interior del invernadero, o usando una estructura especial. En ambos casos se requiere de un equipo ya sea que funcione con petróleo o a gas. Estos equipos usualmente son quemadores tipo caldero que funcionan con un motor eléctrico que alimenta a un quemador a petróleo y permite calentar el agua que circula por un serpentín y a través de una manga envía el vapor de agua con cierta presión hacia el ambiente que deseamos esterilizar (ver Fig. 1). Si el caldero es de tipo portátil, con ruedas, permite movilizar el equipo hacia diferentes zonas. Así, cuando se tienen camas, se puede establecer en el fondo de éstas tuberías de metal con agujeros distanciados, de tal forma que permita distribuir el calor uniformemente. Sobre esta estructura se puede poner el sustrato a ser esterilizado, luego se debe cubrir con un plástico grueso que no deje escapar el vapor.

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Finalmente se conecta la manga del caldero a la tubería y se prende la máquina por periodos de tiempo previamente establecidos.

Si el caldero es de tipo estacionario, este va conectado de frente a una estructura cerrada hecha de preferencia con ladrillo refractario que permita mantener el calor interno (ver Fig. 4). Esta estructura puede ser de diferente tamaño, dependiendo del volumen a esterilizar, pero guardando armonía con la potencia del caldero. Otra alternativa es el uso de carretas movibles en las que se coloca el sustrato a esterilizar en un fondo con agujeros que permite el paso del vapor.

Esta carreta se cubre con una lona especial o plástico para sellar totalmente la salida de vapor (Fig. 5). Un equipo adicional consiste en una bomba impulsora de vapor (Fig. 6), que permite la aplicación del vapor a presión y que en el CIP lo usamos mayormente con la carreta. Este equipo permite minimizar el tiempo de funcionamiento del caldero, ahorrando combustible, pero su costo es alto (cercano a los $3,000). El costo de estos equipos hace que el costo de esterilización por vapor se incremente.

Fig. 4 Cuarto de ladrillo para esterilización con vapor.

Al costado, el caldero accionado con petróleo.

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Fig. 5 Carreta usada para esterilización a vapor

Fig. 6 Bomba impulsora de vapor.

Va conectada a la carreta.

Costos El mayor costo de este sistema además del costo inicial del caldero, es el costo por combustible (petróleo), siendo más económicos y ecológicos los quemadores que funcionan a gas. Para optimizar el consumo de combustible se puede poner un termostato interno en la cámara que permita apagar automáticamente el caldero cuando se haya conseguido la temperatura deseada.

En el CIP-Huancayo, con el caldero que tenemos, se puede esterilizar 2m3 a la vez y se ha logrado alcanzar temperaturas deseables entre 70-80oC con un tiempo de funcionamiento del caldero de 4 hrs, necesitándose 10.8 gln de petróleo. Costos comparativos se muestran en el Tabla 3. Es evidente que los costos de esterilización a vapor mas que duplican a los costos de esterilización con bromuro de metilo. Esta diferencia se debe mayormente al costo del combustible y al equipo 22

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usado en la esterilización con vapor. Esta diferencia puede aun ser mayor si no se monitorea adecuadamente la temperatura. Ante la ausencia del bromuro de metilo, los costos de producción de semilla de papa de calidad irremediablemente subirán, lo que redundará en las economías de los productores y consumidores. También se dan los estimados de costos de producción usando sustrato esterilizado con vapor en un invernadero de 5 x 15 m en una campaña. (Tabla 4).

Tabla 3. Comparativo de costos ($) de esterilización de sustrato por m3 en el CIP-Huancayo _________________________________________________________________________________________ Descripción Esterilización _____________________________________ Bromuro Vapor _________________________________________________________________________________________ Equipo$ (a) 0.10 2.72 Equipo de control$ T°(b) 0.10 Volumen (m3) 4.00 2.00 Infraestruct. para esterilizar $ (c) 0.35 0.36 Consumo combustible gln/hora 2.70 Tiempo funcionamiento (horas) 48.00 4.00 Costo combustible US$/gln 3.60 o o 70-80 T alcanzada C Costo combustible US$/m3 19.44 3 0.50 Costo electricidad US$/m 3 6.70 6.70 Costo sustrato US$/m Costo de bromuro US$/m3 2.80 3 5.31 5.31 Mano de obra US$/m 1 jornal 3

15.26 38.73 Costo sustrato estéril/m ________________________________________________________________________________________ 3

(a) Costo de caldero:$10,000, con 10 años de duración y 184m de sustrato esterilizado por campaña (6meses). Equipo de bromuro: Se considera costo de dosificador y sistema de distribución con 10 años de duración. (b) Incluye termostato y otros: $184.38/10 campañas de duración y 16 invernaderos/campaña.

3 (c) Para bromuro se considera poza de concreto para 4m de $1,000.00 y una duración de 15 años o 30 campañas y 96 3 m /campaña.

3 Para vapor se considera cámara de concreto para 2m de $2000.00 y una duración de 15 años o 30 campañas y 3 184m /campaña.

Los beneficios derivados de la producción de tuberculillos por campaña varían de acuerdo a los cvs a producirse, la densidad de plantas a usarse y otros factores. La mayor limitación del sistema es el costo inicial. Si se consigue un promedio de producción de 7 tuberculillos/planta y asumimos que el costo por tuberculillo subirá a $ 0.22 en el futuro cercano, la primera campaña obtendremos un ingreso de $ 3,471.16. Si se planifica la producción para unos 10 años, el uso de este sistema resulta rentable. Un análisis económico más detallado de este sistema, comparado a otros se está haciendo en un capítulo aparte.

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Tabla 4. Costos de producción de semilla de papa de calidad en un sistema convencional usando sustrato esterilizado por vapor en un invernadero de 5 x 15 m ________________________________________________________________________________________ Componente Cantidad Costo inicial ($) Costo/campaña ($) ________________________________________________________________________________________ Caldero Equipo de control To Infraestructura para 2m3 Sustrato m3 (compra,transp.)

Mano de obra , jornales Combustible, gal Electricidad Kw Madera: tablones 10’x10”x1” Madera: tutores 10’x2”x1.5” Plantas de papa (tuberculillos) Mantenim. (salario, 6 meses)

1 1 1 11.5 11.5 62.1 0.1 40 15 2254 0.3

10,000.00 184.38 2,000.00 77.05 61.07 223.56 5.75 312.38 35.11 338.10

31.97(1) 1.15(2) 4.17(3) 77.50 61.07 223.56 5.75 31.24(4) 3.51(4) 338.10(*) 332.32(**)

Costo total ( $ ) 13,237.40 1,110.34 _________________________________________________________________________________________ (1) Se considera 10 años de vida útil o 20 campañas de producción para 16 invernaderos.

(2) Se considera 5 años de vida útil o 10 campañas de producción para 16 invernaderos.

(3) Cámara de esterilización de concreto con 15 años de duración o 30 campañas/16 inv.

(4) Se considera 5 años de vida útil o 10 campañas. (*) Se considera costo/tuberculillo prebásico=$0.15 o 3,726 plántulas in vitro a $7.00/magenta de 20 = $1304.10 (**) 1 salario mensual se considera $184.62

Precauciones a tener en cuenta - El sustrato a esterilizar debe estar adecuadamente mullido y con suficiente humedad.

- La temperatura y el tiempo de exposición al calor son importantes. Se recomienda un rango seguro de 70-80oC por 30 min.

- La temperatura a leerse debe ser una medición del interior donde se encuentra el sustrato. El tiempo a leerse debe empezar cuando se llegue a 70oC. - La distribución del vapor en el interior del ambiente debe ser lo mas uniforme posible.

- La manga de entrada del vapor debe estar siempre abajo, pues el calor se concentrará siempre arriba.

- Después de cumplir con el tiempo de exposición, dejar todo cerrado hasta que se enfríe el sustrato.

- Tomar precauciones para evitar la recontaminación del sustrato. Si no se va a usar inmediatamente, almacenarlo en un lugar adecuado usando envases herméticos.

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Literatura citada 1.

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2.

Baker, K. F. and C. N. Roistacher. 1957. Principles of heat treatment of soil. Pgs 138-161 in: The U.C. System for producing healthy container-grown plants. K.F. Baker, ed. Calif. Agric. Exp. Sta. Man.23.

3.

Bollen, G. J. 1969. The selective effect of heat treatment on the microflora of a greenhouse soil. Neth. J. Plant Pathol. 75: 157-163.

4.

Jarvis, W. R. 1997. Managing Diseases in Greenhouse crops. A.P.S. Press. St. Paul, Minnesota, USA. 288 pp.

5.

Nelson, P, V. 1998. Greenhouse operation and management. Fifth ed. Prentice-Hall, Inc. Upper Saddle River NJ USA. 637 p.

6.

Otazú, V. 2000. Evaluación de sustratos para el crecimiento de plántulas de papa en invernadero. XVIII Reunión de la Asociación Latinoamericana de la papa. Febr. 9-13.

Cochabamba, Bolivia. pp 151-152.

7.

Rowe, R. C., J. D. Farley and D.L. Coplin. 1977. Airborn spore dispersal and recolonization of steamed soil by Fusarium oxysporum in tomato greenhouses. Phytopathology 67:1513-1517.

8.

Rowe, R. C. and J.D. Farley. 1978. Control of Fusarium crown and root rot of tomatoes by inhibiting recolonization of steam-disinfested soil with a captafol drench. Phytopathology 68: 1221-1224.

9.

Toussoun, T. A., R. V. Bega & P.E. Nelson (eds). 1970. Root diseases and soil-borne pathogens.

University of California Press. Berkeley, California USA.252 p.

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PRODUCCIÓN DE SEMILLA DE PAPA POR HIDROPONÍA 1

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/// Carlos Chuquillanqui , Jorge Tenorio y L. F. Salazar 1

2

Centro Internacional de la Papa 2Director, Científico Agdia Inc.

Resumen La producción de semilla pre-básica de papa debe partir necesariamente de material de alta calidad (in vitro o tuberculillos libre de enfermedades) y ser producido en invernadero. Esta producción en invernadero es generalmente realizada usando un substrato de origen vegetal (básicamente musgo y suelo) lo cual involucra el riesgo de infección por diferentes patógenos presentes en el substrato, tales como Rhizoctonia solani (chupadera), Spongospora subterránea (Roña), Erwinia spp. (Pudrición blanda), Phytium spp., y otros. Además, otra de las desventajas de la producción de semilla pre-básica en suelo es generalmente la baja tasa de multiplicación. Para resolver estos problemas, la Unidad de Virología del Departamento de Protección de Cultivos, en el Centro Internacional de la Papa (CIP) ha desarrollado una técnica para la producción de tuberculillos pre-básicos por hidroponía bajo el sistema NFT (Técnica de flujo continuo de una película de solución nutritiva). El objetivo de la técnica de la producción de tuberculillos por hidroponía, es conseguir una reducción de los costos operacionales y de instalación (con elementos simples y rústicos), obtener un mayor número de tuberculillos, producir material prebásico de alta calidad para proporcionar de esta manera una herramienta más eficiente y menos costosa para la multiplicación rápida de material de alta calidad en los programas de producción de semilla de papa.

Introducción Hidroponía es una técnica agrícola antigua pero que recientemente ha sido adoptada para producir semilla de papa de alta calidad. A menudo, cuando hablamos de cultivo hidropónico, no descubrimos en nuestros interlocutores ningún signo de reconocimiento. Y cuando explicamos que se trata de un cultivo directo en el agua, sin tierra y por añadidura en plástico, captamos esa mirada de tierna incredulidad o cargadas de escepticismo. Incluso de desaprobación.

Sin embargo, esta tecnología representa uno de los desarrollos más sensacionales de los últimos años. Por otra parte, ya tiene un auge formidable en Australia, Canadá, México, España, Japón, Estados Unidos, la ex Unión Soviética, Holanda e Israel. En América del sur Argentina y en Perú en el Departamento de Hidroponía de la Universidad Nacional Agraria la Molina y algunas empresas privadas.

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Existen muy diversos métodos de cultivos hidropónicos, pero todos se ajustan a un principio esencial, que consiste en el cultivo de plantas sin tierra y sin materia orgánica. Mundialmente existen grandes establecimientos dedicados a la producción de este tipo de cultivo, destinados fundamentalmente al abastecimiento de hortalizas frescas a la población. Dentro de las técnicas de cultivo que el hombre ha desarrollado durante miles de años, la hidroponía representa lo más avanzado y moderno. Es sin duda, la forma de cultivar del futuro.

Sus aplicaciones y ventajas •

Uso óptimo del potencial genético de una variedad.

•

Mejor control de la nutrición de la planta.

•

Clara mejora en el rendimiento de la calidad.

•

Reducción significativa del ciclo vegetativo, el desarrollo de la planta es más rápido.

•

Se requiere una superficie mucho menor para obtener igual cantidad de producción.

Realizando instalaciones superpuestas, puede multiplicarse aún más el espacio.

•

Excelente tasa de logros en expansión.

•

Las plantas desarrollan poco sus raíces pues están directamente en contacto con los nutrientes, pero logran un crecimiento extraordinario de tallos, hojas y frutos.

•

Requiere mucho menor mano de obra, ya que no es necesaria la remoción del suelo, efectuar transplantes, limpiar los cultivos de malezas, etc.

•

La presentación de los productos obtenidos es superior a la de los cultivados en tierra.

•

Mantiene los cultivos en un medio fitosanitario extraordinariamente bueno. Facilita el control de las plagas en los cultivos.

•

Importante economía de abono y sobre todo de agua, en un planeta donde la falta de agua comienza a ser seria.

•

Ausencia total de herbicidas, por cierto: Algunas veces se utilizará la el manejo integrado para evitar fungicidas y pesticidas.

•

En la enseñanza, a todas las edades, el cultivo hidropónico maravilla tanto a los grandes como a los pequeños.

•

El cultivo hidropónico ha permitido enormes adelantos en el conocimiento de las plantas, particularmente en lo que se refiere a su nutrición. Después de 50 años, este método es utilizado en todos los grandes centros de investigación por su fiabilidad, su precisión y la diversidad de sus aplicaciones.

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Hoy en día las variantes de esta tecnología son numerosas: NFT, Drip System, aero-hidroponía, etc. Ellas son aplicadas cada vez más en los países industrializados. En muchos países del tercer mundo hay equipos de ayuda para núcleos poblados para construir sus propios sistemas de cultivo hidropónico con productos y abonos de recuperación doméstica.

Cualquiera sean los métodos aplicados, la tecnología se utiliza hoy en forma industrial y está unida esencialmente a la producción en invernadero. En Australia, por lo menos el 90% de las lechugas y tomates son producidos siguiendo este método. Los australianos invaden actualmente el mercado superpoblado del sur de Asia con una enorme cantidad de frutas y legumbres hidropónicas

Técnica de flujo continuo de una película de solución nutritiva (NFT) El sistema NFT es un sistema de cultivo en agua, donde la solución nutritiva circula continuamente por una serie de canales de cultivo donde se desarrollan las raíces y tubérculos de las plantas. En este caso, los canales están conformados por las canaletas de un techo de calamina de asbesto y para la siembra se cubre con polietileno color negro de 8 micras de grosor o se puede usar fibra de PVC. El principio del sistema consiste en lo siguiente: la solución nutritiva preparada y almacenada en un tanque de fibra de vidrio (500 litros), es enviada por una electro bomba hacia las canaletas o canales de PVC. Por los canales recorre una película o lámina de unos 3 a 5 milímetros de agua conteniendo la solución nutritiva. La plancha de asbesto acanalado se coloca sobre una mesa con una ligera pendiente (0.5-1.0%) para facilitar la circulación de la solución nutritiva por los canales, luego ésta es recolectada por una tubería de drenaje que está conectada con el tanque. Finalmente la solución retorna al tanque. La electro bomba funciona durante las 24 horas del día con un intervalo de 15 minutos de trabajo y 15 minutos de descanso. Este flujo continuo de solución nutritiva permite que las raíces tengan una buena oxigenación y un adecuado suministro de agua y nutrientes minerales esenciales para crecimiento de la planta (Fig. 1).

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g Fuente de electricidad

Fig. 1 Sistema básico del sistema hidropónico (NFT) adaptado en el CIP.

Timer (15 min intervalo) Electrobomba ¼ - ½ HP

Tanque solución Nutritiva

Entrada de agua

Mesas y plantas

Retorno de solucción nutritiva

Materiales y métodos La investigación fue desarrollada en las estaciones experimentales del CIP en La Molina y en La Victoria (Huancayo), para lo cual se utilizaron los cultivares Canchan, Perricholi y Yungay en La Molina y los cultivares Canchan y Musuq Tomasa en La Victoria, categoría prebásica. Los tuberculillos fueron sembrados en arena, previo análisis por la técnica serológica de DAS-ELISA para confirmar que se encontraban libres de virus, cuando las plántulas alcanzaron unos 10 centímetros de altura fueron separados del tuberculillo madre, previniendo así cualquier posible ataque de hongos o bacterias en el mismo. Las plántulas fueron colocadas (plantadas) en mesas de 2.40 m x 1.10 m, en una densidad de 45 plántulas/m2 (Fig. 2). La solución nutritiva puede prepararse o ser adquirida en la Universidad Agraria La Molina.

Solución nutritiva •Solución A (para 5.0 l agua, volumen final)

•Nitrato de potasio 13.5% N, 44-45% K20

550.0 g

•Nitrato de amonio 33% N

350.0 g

•Superfosfato triple de calcio 45% P2PO5, 20% CaO 180.0 g Solución B (para 2.0 l, volumen final) •Sulfato de magnesio 16% MgO,13% S

220.0 g

•Quelato de hierro 6.0% Fe

17.0 g

Soluciones de micronutrientes: Fetrilom Combi* •Fertilom combi (Fertilizante foliar soluble, comercial): magnesio (9.0% MgO), azufre (3.0% S), hierro (4.0% Fe), manganeso (4.0% Mn), cobre (1.5% Cu), zinc (1.5% Zn), boro (0.5% B), y molibdeno (0.1% Mo)

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Como se mencionó anteriormente el electro bomba funcionó durante las 24 horas del día con un intervalo de 15 minutos de trabajo y 15 minutos de descanso. La solución final se mantuvo a un pH cuyo rango fue de 5.5 a 6.5, cuando se requirió bajar el pH se usó ácido sulfúrico al 70%, en cuanto a la conductividad eléctrica (C.E) esta debe mantenerse entre 1.00-2.5 mS/cm Para hacer un estudio comparativo de métodos, paralelamente se sembraron las mismas variedades en macetas y camas en los invernaderos de La Molina y sólo en macetas en los de la estación experimental de la Victoria (Huancayo), para estos casos no hubo un pre-brotamiento en arena, los tuberculillos fueron sembrados directamente en suelo definitivo. A la cosecha se cuantificó el número de tubérculos por planta y peso por planta.

Resultados y discusión El sistema hidropónico fue superior en producción (número y peso de tubérculos) a los sistemas de multiplicación correspondientes a macetas y camas, con este sistema todas las variedades evaluadas presentaron mayores producciones significativas en los invernaderos de La Molina (Tabla 1 y Fig. 3) y en los invernaderos de la estación de La Victoria (Fig. 4 y Fig. 5).

Con esta técnica (dependiendo de la variedad), nosotros hemos podido obtener una de tasa de multiplicación de 15-20 tuberculillos por planta (Fig. 6) Esto nos permite producir entre 675 a 900 tuberculillos por m2. La tasa de multiplicación se puede mejorar aun más con la regulación de la composición de la solución nutritiva. La calidad de los tuberculillos producida es excelente: No se observa infección con patógenos y el comportamiento fisiológico de estos tubérculos no es diferente de aquellas producidas en forma convencional en invernadero o en campo abierto.

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Tabla 1. Rendimiento por planta en gramos de variedades en diferentes sistemas de multiplicación en La Molina _______________________________________________________________________________________ Variedad Sistema de multiplicación Hidropónico

Camas

Macetas

_______________________________________________________________________________________ Yungay 115.42 a 88.94 b 38.58 c Canchan

107.56 a

65.32 b

64.12 b

Perricholi

117.58 a

59.36 b

48.93 b

Tomasa

94.98 a

57.54 b

43.12 b

_______________________________________________________________________________

A través de este sistema, se puede controlar el crecimiento y desarrollo de tuberculillos, cortando aquellos que han logrado el peso y tamaño deseado (10-20 g) para favorecer el crecimiento y desarrollo de otros tuberculillos aún más pequeños y que requieren desarrollar.

Fig. 2 Multiplicación de semilla pre-básica en el sistema NFT.

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25 20 15 10 5

Hidropónico

Camas

Macetas

Sistema

Fig. 4 Comportamiento de Canchan y Musuq Tomasa para peso/ planta en condiciones de Huancayo.

250

a

peso de tub/planta

200

a 150

100

b b

50

0 Hidropónico

maceta

Hidropónico

Canchan

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maceta

Musuq Tomasa

Sistemas y cultivares 32

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Tomasa

Perricholi

Canchan

Yungay

Perricholi

Canchan

Yungay

0 Yungay

Número de tubéculos/planta

Fig. 3 Comportamiento de variedades en número de tubérculos por planta en diferentes sistemas de multiplicación en La Molina.

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Canchan

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Tomasa

•

Perricholi

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Fig. 5 Comportamiento de Canchan y Musuq Tomasa para número de tubérculo /planta en condiciones de Huancayo.

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número de tub/planta

14

a

12 10

a

8

b

6

b

4 2 0 Hidropónico

maceta

Hidropónico

Canchan

maceta

Musuq Tomasa

Sistemas y cultivares

Fig. 6 Producción del cultivar Canchan en invernaderos de La Victoria (Huancayo).

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Recomendaciones Utilice siempre semilla sana. El tratamiento de la semilla y plántulas con 0.2% de hipoclorito de sodio.

Uno de los problemas principales encontrados fue del Erwinia sp. Su control puede ser realizado con eficacia agregando estreptomicina a 5 ppm (0.05 g/l) y hipoclorito de calcio 2 ppm a la solución nutritiva.

Si se desarrollan algunos hongos, adicionar algunos fungicidas a la solución nutriente (véase la dosis comercial recomendada).

Para la producción de semilla la distancia entre las plántulas debe ser entre 10-15 cm. Cuando los tubérculos se utilizan para la propagación se recomienda distancia entre 15-25 cm dependiendo del tamaño del tubérculo de la semilla.

Utilice los tubérculos del tamaño uniforme en cada mesa. Los tubérculos deben estar brotados.

Corte la fuente de la solución nutriente 3 días antes de cosecha para permitir la tuberización del tubérculo.

Bibliografía Relloso JB, Pascualena J, Ritter E. 2000. Sistema Aeropónico en la Producción de patata de siembra de Categoría Prebásica Libro Actas del Congreso Iboamericano de Investigación y Desarrollo en Patata. Patata 2000. 3-6 Julio, Vitoria-Gastéis, España. P 285-297.

Raymond M. Wheeler, Chery, L. Mackowiak, Jhon C. Sager, William M. Knot, and Ross Hinkle. 1990. Potato growth and yield using nutrient film technique (NFT). Am. Potato J. 67: 177-187.

Rodríguez- Delfín A, Hoyos M, Chang La Rosa M. 2001. Soluciones Nutritivas en Hidroponía, Departamento de Hidroponía, Universidad Nacional Agraria “La Molina”, Lima, Perú.

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PRODUCCIÓN DE SEMILLA DE PAPA DE CALIDAD POR AEROPONÍA /// V. Otazú y C. Chuquillanqui

Resumen La prohibición del uso del bromuro de metilo en la industria de producción de semilla de papa de calidad hace que se recurra a otras alternativas. La aeroponía es una alternativa novedosa que a diferencia de la hidroponía que hace que las plantas crezcan en una solución nutritiva líquida, este sistema permite el crecimiento de las plantas en el aire, con aplicaciones periódicas de nutrientes nebulizados al sistema radicular. Este método ha sido probado en el Centro Internacional de la Papa con resultados promisorios. Se probaron 3 cvs peruanos de papa en aeroponía y se comparó la producción a un sistema convencional. Los cvs fueron: Perricholi, Canchan y Yungay. Los 3 cvs produjeron entre 5 a 10 veces más tuberculillos por planta en el sistema aeropónico que sus plantas hermanas crecidas en forma convencional, en macetas. Tanto el follaje como el sistema radicular crecieron mucho más en el sistema aeropónico comparado al sistema convencional de producción. El periodo vegetativo de las plantasse alargó en 40 días. Así mismo el periodo de brotamiento de los tuberculillos producidos por aeroponía se alargó en mas de un mes. Se diseñó un sistema aeropónico usando materiales simples, baratos y de fácil accesibilidad, lo que ligado a la producción hace que este sistema de producción sea más económico, rentable y una alternativa viable a la ausencia del bromuro de metilo. Podría tener otras aplicaciones como el mantenimiento de material genético, colecciones de germoplasma, etc. La producción de semilla de calidad por este sistema se puede realizar durante todo el año en la zona Andina, por los beneficios que ofrece el clima.

Introducción La forma convencional de producir semilla prebásica de papa es multiplicando material limpio en el invernadero usando sustrato esterilizado. El bromuro de metilo ha sido sin duda el agente desinfectante de suelo más eficiente y más usado en la agricultura moderna. Este fumigante es un gas altamente tóxico que en el suelo elimina artrópodos, nematodos, patógenos y malezas, sin alterar otras características del suelo (12). Por esta razón y por los costos bajos, se le ha usado extensivamente en la esterilización de sustratos para la producción de semilla prebásica de papa (1,7). Sin embargo, hace algunos años se descubrió que el bromuro de metilo es uno de los compuestos que afecta significativamente a la capa protectora del ozono en nuestra atmósfera.

Debido a esto, los gobiernos y agencias internacionales dieron la voz de alarma y establecieron plazos para ir dejando de lado este producto. Estos plazos se establecieron en diferentes A L T E R N A T I V A S

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reuniones internacionales como políticas globales regulatorias bajo el Protocolo de Montreal (5).

Actualmente ya no se debe usar este producto, aunque aún no se ha identificado un producto con similar eficacia y costo. En el Centro Internacional de la Papa (CIP), se han evaluado otras alternativas incluyendo: uso del vapor, solarización y otros productos químicos. Resultados de este análisis se dan en capítulos anteriores a esta publicación. Se ha determinado que el vapor producido en calderos accionados con petróleo esteriliza los sustratos con similar eficiencia, pero a un costo significativamente mayor.

Aunque se han hecho avances en cuanto a multiplicación rápida de material prebásico en invernaderos (7), la tasa de producción por planta es aún baja, lo que también incide en los costos de producción. Con la prohibición del uso del bromuro de metilo, los costos de producción de semilla prebásica de papa aún serán mayores. Para mejorar esta situación, se ha probado la técnica de la hidroponía, con la cual se ha duplicado la tasa de producción de tuberculillos por planta en relación a los métodos convencionales de producción (2,8,9,10). Sin embargo este método presenta desventajas importantes como son: un espacio limitado para el desarrollo radicular de las plantas, susceptibilidad a una contaminación masiva con patógenos que ingresen a la solución nutritiva y limitada aeración de los tuberculillos producidos. También Wheeler (13) reporta daños en tuberculillos por concentración de sales. Con el fin de superar estas desventajas se ha probado la aeroponía con resultados alentadores (2,11). Esta técnica permite mayor producción de tuberculillos por planta, pues el sistema radicular de las plantas crece en un ambiente aéreo con nutrientes nebulizados, creando condiciones óptimas para su desarrollo. Esta tecnología fue probada por Farran y Mingo-Castel (4) bajo condiciones experimentales con parámetros ambientales controladas, con equipo sofisticado, lo que repercute en los costos de producción. Ha tenido una aplicación más comercial con la producción de hortalizas (6). Actualmente se está usando la aeroponía para producción comercial de semilla de calidad de papa en Korea y China (Bian Chunsong, Institute of Vegetables & Flowers. Chinese Academy of Agricultural Sciences. Comunicación personal).

El objetivo de este trabajo tiene por fin probar la técnica de la aeroponía para producir semilla prebásica de papa en 3 cvs peruanos usando materiales y equipo simple con el fin de solucionar el problema de esterilización de sustratos ya sí poder bajar los costos de producción.

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Materiales y métodos El estudio empezó durante la época seca y fría (Mayo) y concluyó al inicio de la época lluviosa (Noviembre). Tuberculillos prebásicos de aproximadamente 10 a 20 g de los cvs Perricholi, Canchan-INIA y Yungay con brotes desarrollados fueron puestos en bandejas con arena esterilizada para su enraizamiento por 24 días, al cabo de los cuales se obtuvieron brotes enraizados de 8-10 cm de longitud. La mitad de estos fueron transplantados en cajones de aeroponía y la otra mitad en macetas No 6 conteniendo sustrato estéril a base de suelo negro y musgo en una proporción de 1:1. A las plantas en macetas se les aplicó fertilizante foliar 2 veces durante la campaña y riegos periódicos. El cajón y las macetas fueron distribuidos en el interior de un invernadero de 15 x 5 m y de 2.60 m de alto con techo de fibra de vidrio y el resto con malla antiáfida. Estos son parte del sistema de invernaderos de la estación experimental del CIP en Huancayo-Perú.

El cajón de aeroponía fue construido con planchas de tecnopor y pegamento. Se construyó un cajón de 3.70x1.30m y 0.50m de alto (Fig.1). Al cajón se le recubrió interna y externamente con un plástico negro con el fin de garantizar la impermeabilidad y oscuridad en el interior del mismo. Se usó un tanque de fibra de vidrio de 400 l de capacidad para almacenar la solución nutritiva. Así mismo se usó una electro bomba de 0.5 HP para impulsar la solución nutritiva hacia las plantas a través de una tubería de PVC de ½ pgda. A la entrada del cajón se le puso un filtro para evitar la oclusión de los atomizadores. Al interior del cajón, en la parte superior media se colocaron 4 atomizadores equidistantes conectados con una tubería de 16 mm. Ala parte inferior del cajón se le dio una pendiente para que discurriera la solución nutritiva sobrante de la nebulización. Al extremo mas bajo se le conectó una tubería de desagüe de 2 pgds para que la solución regrese al tanque y recircule nuevamente. En la tapa del cajón se hicieron agujeros redondos de 2 cm de diámetro distanciados cada 25 cm. Se colocaron 16 plantas del cv Perricholi, 20 del cv CanchanINIA y 20 del cv Yungay. Las plantas se fijaron con una esponja en la tapa de tecnopor. Un medidor de tiempo automatizado permitió administrar la solución nutritiva nebulizada al sistema radicular periódicamente cada 15 min. con otros 15 min. de intervalo. Otros materiales usados se dan en el Tabla 3.

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Fig. 1 Esquema de producción de semilla pre-básica de papa en un sistema aeropónico.

Se preparó la solución nutritiva con agua de un pozo superficial sin contaminantes biológicos, de pH 7.93, CE 1.2mS/cm, (clasificación C2S1)de la siguiente forma: 5.4 meq/l KNO3, 4.4 meq/l NH4NO3, 2.6 meq/l Superfosfato de Ca, 1.8 meq/l MgSO4, 12 ppm Fetrilon Combi (abono foliar que contiene: 9% Mg0, 3%S, 4%Fe, 4%Mn, 1,5%Cu, 1.5%Zn, 0.5%B,y 0.1%Mo) . El pH fue ajustado con una solución diluída de H2SO4 a 7.1 y la conductividad eléctrica de la solución a2 mS/cm. Al comienzo, inmediatamente después del trasplante la concentración de la solución nutritiva fue 25% de la concentración final y esta fue subiendo a 50%, 75% y 100% conforme desarrollaron las 38

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plantas. Se tomaron registros de temperatura y humedad relativa del interior del invernadero.

Cuando las plantas alcanzaron 40 cm de altura se les puso tutores. A los 60 días del transplante y cada 20 días subsiguientes se empezó a contar el número de tuberculillos producidos por planta..

Así mismo, a los 85 días del transplante se empezó con la primera cosecha de tuberculillos con un peso mínimo de 8 g. Las subsiguientes cosechas se realizaron cada 2 semanas. La cosecha final se hizo cuando las plantas empezaron a mostrar síntomas de senescencia, de los 140 a 160 días después del transplante. Las plantas en macetas se cosecharon a los 4 meses del transplante. Se evaluaron los siguientes parámetros: número de tuberculillos por planta, peso de tuberculillos por planta, longitud de tallo y sistema radicular. Además se tomaron registros de temperatura (T) y humedad relativa (HR).

Resultados y discusión Al inicio, las condiciones climáticas dentro del invernadero tuvieron las siguientes características: To max, 24.8, To min, 4.0, To med 17.9. Durante el ultimo mes la To aumentó de la siguiente manera: To max 30.7, To min 9.9, To med 19.1. La HR fluctuó de 46 a 50%. El experimento se llevó a cabo durante la estación de invierno, que en la Sierra Central del Perú se le conoce como la estación seca. Esta estación se caracteriza por presentar días soleados y noches frías con frecuentes heladas y escasa precipitación pluvial. La HR en esta época es mucho mas baja que en época lluviosa. Los resultados de la producción de tuberculillos y crecimiento de plantas en el sistema aeropónico se dan en el Tabla 1.

Tabla 1. Producción de tuberculillos en un sistema de crecimiento aéroponica en 3 cvs Peruanos de papa __________________________________________________________________________________________ Descripción Perricholi Canchan Yungay x d.s. x d.s. x d.s. __________________________________________________________________________________________ N° total de plantas 16 20 20 N° tuberculillos/planta 69.7 15.2 70.8 23.0 67.7 17.0 Peso tubercu./planta (g) 633.2 211.0 499.3 159.5 475.1 166.8 Peso promedio tuberc. (g) 9.1 1.6 7.1 0.6 6.9 1.1 % tuberc. con más de 8 g.

37.2 12.1 26.7 6.0 34.5 4.3 Longitud de tallo (cm) 146.5 17.0 146.9 10.3 155.6 11.2 Longitud de raíz (cm) 84.0 17.6 82.8 18.9 96.6 19.7 __________________________________________________________________________________________

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Tabla 2. Producción de tuberculillos en macetas usando sustrato convencional con plantas hermanas a las usadas en el sistema aeropónico _________________________________________________________________________________________ Descripción Perricholi Canchan Yungay x d.s. x d.s. x d.s. _________________________________________________________________________________________ N° tuberculillos/planta 15.9 5.6 7.4 2.5 7.3 3.2 Peso total/planta (g) 77.8 20.9 51.0 17.9 69.5 14.3 % tuberc. con más de 8 g.

26.0 8.5 39.7 20.6 48.5 14.8 _________________________________________________________________________________________ Los resultados de producción de tuberculillos en macetas, usando sustrato convencional se muestran en el Tabla 2.

El desarrollo de tuberculillos durante el periodo vegetativo de las plantas se puede observar en la Fig. 3. La primera cosecha se realizó a los 85 días del trasplante en el cv Perricholi. Las siguientes cosechas se realizaron cada 2 semanas. El cv Perricholi tuvo 5 cosechas y los otros cvs tuvieron 4 cosechas. Se empezaron a cosechar tuberculillos de mas de 8 g de peso. Para el conteo final solo se tomaron en cuenta tuberculillos de mas de 1.5 g de peso. El periodo vegetativo de las plantas en macetas fue de 120 días, mientras que en el sistema aeropónico fue de 160 días. En los Tablas 1 y 2 se puede apreciar la producción de tuberculillos por planta. Se puede notar diferencias abismales de producción entre plantas crecidas en sustrato convencional y aquellas en un sistema aeropónico. El No de tuberculillos por planta fue mayor a 60 en los 3 cvs en el sistema aeropónico, mientras que en macetas sólo el cv Perricholi llegó a 15.9 y los otros a menos de 8.

Así mismo, el peso de tuberculillos por planta fue de casi 10 veces mas en el sistema aeropónico comparado alas plantas crecidas en sustrato convencional. Otra diferencia notoria que se pudo notar es en el crecimiento de follaje y sistema radicular, necesitándose invernaderos un tanto más altos para la instalación de este sistema. Estos resultados son mucho mas espectaculares que los reportados por Farran y Mingo-Castel (4), quienes reportan promedios de 13 tuberculillos por planta y definitivamente superan ampliamente en producción a los sistemas hidropónicos reportados por Muro, et al (9), Rolot y Seutin (10), Wheeler et al (13) y otros. Hay que considerar que el ensayo se llevó a cabo en la estación menos favorable, con grandes fluctuaciones de temperatura entre el día y la noche, y parte de la tuberización se produjo en la época más caliente. También hay que considerar que la calidad del agua proveniente de un pozo superficial no fue la mejor. Por el alargamiento del período vegetativo del cultivo aeropónico en comparación al sistema convencional (40 días), el brotamiento de los tuberculillos producidos también se retrasan en esta proporción, lo que hay que tener en cuenta para la planificación en la producción. Siendo esta tecnología relativamente nueva, hay varios aspectos que mejorar para lograr su optimización.

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Fig. 2 Tuberculillos del cv Canchan-INIA producidos en cultivo aeropónico.

Fig. 3 Desarrollo de tuberculillos durante el periodo de crecimiento de 3 cvs. de papa en un sistema de aeroponía.

Las barras indican la d.s. de los promedios.

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Costos En el Tabla 3 se puede apreciar los componentes, costos iniciales y por campaña en un sistema aeropónico. Se puede notar que la inversión inicial es medianamente alta, pero no tan alta que en el caso de esterilización de sustratos a vapor. Si sacamos los costos por campaña, esta disminuye notablemente, teniendo en cuenta que algunos equipos durarán 10 años o más.

El componente que aumenta los costos por campaña es el de mano de obra por mantenimiento.

Gran parte de los equipos y materiales empleados son de fácil accesibilidad en los mercados locales y son relativamente simples y de bajo costo. Estos costos, sobre todo los iniciales pueden bajar o subir de acuerdo a la calidad de los materiales empleados. Si se construyen varios invernaderos con aeroponía, los costos por invernadero sin duda disminuirán. Los costos de infraestructura de invernadero que no se han tomado en cuenta son de $3,200 (con techo de plástico) y de $4,800 para invernaderos con techo de policarbonato.

Aunque la producción de tuberculillos por planta en un sistema aeropónico depende del cv, densidad de siembra y otros factores, podemos asumir que este sistema ayuda a abaratar significativamente la producción de semilla de calidad de papa o hace que un negocio en este rubro sea sumamente rentable. Si conseguimos un promedio de producción de 45 tuberculillos/planta y asumimos que en el futuro cercano el precio/tuberculillo será de $0.22, la primera campaña obtendremos un ingreso de $13,008.60, lo cual justifica plenamente la inversión inicial. Siguiendo las recomendaciones de Espinoza et al (3) se ha procedido a hacer un análisis económico más detallado que se muestra en el siguiente capítulo. Teniendo en cuenta los beneficios climáticos que ofrece la zona andina, la producción de semilla de calidad usando este sistema se puede planificar para todo el año, a diferencia de otros lugares, donde se puede producir sólo 1 vez por año. Es posible calentar o enfriar los ambientes de invernadero, pero esto incidirá significativamente en los costos de producción. Otra ventaja adicional del sistema es que el uso de pesticidas es mínimo, pues no ocurre la contaminación de sustratos con patógenos que están en el aire.

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Tabla 3. Costos de un sistema aeropónico para producción de semilla de papa en un invernadero de 15x5m __________________________________________________________________________________________ Componente Cantidad Costo inicial Costo/campaña\ ($) ($) __________________________________________________________________________________________ Tubería PVC, pegamento 16.77 1.68(b) Accesorios pvc, llaves 7.52 0.75(b) Tecnopor (planchas) 61 de 2.40x1.20 m 517.28 25.86(a) Madera (cuartones) 102 de 2”x2”x10’ 314.16 15.71(a) Madera (cuartones) 57 (base) 70.11 3. 51(a) Plástico doble ancho (m) 100 154.00 15.40(b) Cinta adhesiva (rollos) 14 17.23 8.62(c) Silicona (chisguetes) 10 30.77 1.53(a) Barras de aluminio 16 221.54 11.08(a) Clavos de 3” (kg) 10 12.30 0.62(a) Boquillas nebulizadoras 88 189.20 18.92(b) Manguera 16 mm (m) 60 9.60 0.96(b) Interruptor horario 1 50.77 5.08(b) Interruptor térmico 1 0.77 1.08(b) Bomba Hidrostal 1 HP 1 398.00 39.80(b) Presurizador 1 (hidroneumático) 80.00 4.00(a) Tanque Rodoplast 600 lt 1 90.90 4.55(a) Bandejas de enraizamiento 30 4.10 .41(b) Plantas de papa 1,314 197.10 197.10(**) Tutores 1,314 262.80 13.14(a) Nutrientes (UNALM) 2 juegos 57.40 57.40 Energía eléctrica(0.4 kw/mes) 5.5 meses 85.94 85.94 Mano de obra (jornales) 10 (construcción) 61.54 3.08(a) Mano de obra (salario) 1(mantenim),6 meses 1,107.69(*) Generador eléctrico 1 500.00 25.00(d) COSTO TOTAL $ 3,389.80 1,652.91 (a) Se calcula duración para 20 campañas o 10 años. (b) Se calcula duración para 10 campañas o 5 años. (c) Se calcula duración para 2 campañas o 1 año. (d) Se calcula duración para 40 campañas o 20 años (se espera funcionamiento esporádico). (*) Salario mensual se estima en $184.62. Costo puede reducirse si se atiende 2 o 3 invernaderos. (**)Se estima $0.15/tuberculillo o 1314 plántulas in vitro a $7.00/magenta de 20= $ 459.9.

Conclusiones y Recomendaciones Frente a la desaparición del bromuro de metilo para esterilizar sustratos de invernadero, el sistema de aeroponía se perfila como la alternativa más viable, tanto desde el punto de vista ecológico como económico para producir semilla de papa de calidad en invernaderos. Las desventajas de este sistema radican en lo siguiente: Es dependiente de energía eléctrica permanente, requiere de una inversión inicial significativa y requiere de personal especializado.

Sin embargo, las ventajas que ofrece el sistema son inmensamente superiores, pudiéndose adoptar fácilmente por los programas nacionales y por productores con cierto nivel de preparación. Al producirse tuberculillos libres de enfermedades, estos pueden exportarse sin restricciones cuarentenarias. Es más sencillo el manejo de tuberculillos que plántulas in vitro en A L T E R N A T I V A S

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invernaderos manejados por programas nacionales. Este sistema también puede ser usado en tareas de mantenimiento de material genético y colecciones de germoplasma y ciertamente en la producción de hortalizas sin utilización de pesticidas. Por las características climáticas, la producción puede darse durante todo el año. Siendo una tecnología relativamente nueva, se requiere realizar tareas de investigación para optimizar la producción con este sistema. Algunas de estas se están llevando a cabo en el CIP. Los aspectos más importantes a investigarse son: -

Densidad de plantas por área y por cv.

-

Nutrición óptima.

-

Producción de semilla de papas nativas y otras especies como raíces y tubérculos andinos.

-

Producción de semilla de papa mejorada (S. tuberosum subsp. tuberosum).

-

Planificación de la producción durante todo el año.

-

Reducción de costos usando materiales y equipos más baratos.

-

Optimización de uso de invernaderos usando sustrato convencional para siembra de tuberculillos muy pequeños que no pueden ser multiplicados en el campo.

Literatura citada 1.

Aguilar, J. y C. Vittorelli. 1987. Desinfección de sustrato de plantas usando bromuro de metilo.

Lima-Perú. Convenio INIIA-COTESU-CIP. 11p.

2.

Boersig, M. R., and S. A. Wagner. 1988. Hydroponic system for production of seed tubers. Am Potato J. 65:470-71.

3.

Espinoza, P., C. C. Crissman and A. Hibon. 1996. Accounting for seed potato production costs: a computer spreadsheet-based management tool. Training Manual, International Potato Center (CIP) Lima, 64p.

4.

Farran, I., and A. M. Mingo-Castel. 2006. Potato minituber production using aeroponics: Effects of Plant density and harvesting intervals. Amer J of Potato Res 83:47-53.

5.

Gullino, M. L., A. Camponogara, G. Gasparrini, V. Rizzo, C. Clini and A. Garibaldi. 2003.

Replacing methyl bromide for soil disinfestations. Plant Disease 87:1012-21.

6.

He. J. and S. K. Lee. 1998. Growth and photosynthetic responses of three aeroponically grown lettuce cultivars (Lactuca sativa L.) to different rootzone temperatures and growth irradiances under tropical aerial conditions. J. Hort Sci Biotech 73:173-80.

7.

Hidalgo, O.A., J. L. Marca, y L. Palomino. 1999. Producción de semilla prebásica y básica usando métodos de multiplicación acelerada. En: Producción de tubérculos-semillas de papa.

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Centro Internacional de la Papa. Lima-Perú. Manual de capacitación. O. Hidalgo (ed.).

Fascículo 4.3.

8.

Jones, E. D. 1988. A current assessment of in vitro culture and other rapid multiplication methods in North America and Europe. Am Potato J. 65:209-220.

9.

Muro, J., V. Diaz, J.L. Goñi, and C. Lamsfus. 1997. Comparison of hydroponic culture in a peat/sand mixture and the influence of nutrient solution and plant density on seed Potato yields. Potato Res. 40:431-438.

10. Rolot, J. L., and H. Seutin. 1999. Soil-less production of Potato minitubers using hydroponic technique. Potato Res. 42:457-469.

11. Soffer, H., and D. H. Burger. 1988. Effects of dissolved oxygen concentration in aerohydroponics on the formation and growth of adventitious roots. J Am Soc Hortic Sci 113:218-21.

12. Taylor, R. 2001. Facing the future without methyl bromide. Are alternatives available to this versatile fumigant? Phytoparasitica 29:3-5.

13. Wheeler, R. M., C. L. Mackowiak, J. C. Sager, W. M. Knott and C. R. Hinkle. 1990. Potato growth and yield using nutrient film technique (NFT). Am Potato J. 67: 177-187.

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ANÁLISIS DE COSTOS ENTRE EL SISTEMA CONVENCIONAL DE PRODUCCIÓN DE SEMILLA DE PAPA DE CALIDAD Y EL SISTEMA POR AEROPONÍA /// L. Maldonado, G. Thiele y V. Otazú

Resumen Se hace el comparativo de costos entre el sistema convencional de producción de semilla de calidad en invernadero usando el sistema de esterilización por vapor y el sistema alternativo de producción de semilla por aeroponía. Primeramente se describen los costos más importantes y algunos indicadores de rentabilidad para cada sistema de producción. Luego de realizar el comparativo de costos y beneficios entre ambos sistemas, es evidente que el sistema de producción por aeroponía es un sistema más rentable que el sistema convencional. La tasa de retorno por cada dólar invertido en el sistema aeropónico es casi 5 veces mayor que el sistema convencional. Asimismo, los indicadores VAN y TIR son ampliamente superiores. Un análisis de sensibilidad con diferentes escenarios de producción en ambos sistemas permite visualizar diferentes posibilidades ventajosas del sistema aeropónico a partir de una producción conservadora de 20 tuberculillos por planta. Estas evidencias indican claramente las ventajas económicas del sistema de producción de semilla de papa por el sistema de aeroponía en relación al sistema tradicional usando sustrato esterilizado por vapor.

Introducción Ante la prohibición del uso del fumigante bromuro de metilo, se ha demostrado que el sistema de esterilización de sustratos por vapor resulta ser el más confiable, aunque con costos apreciablemente superiores (2). Esta situación incidirá significativamente en los costos de producción de semilla de papa de calidad. El sistema de producción por aeroponía ha sido probado con resultados alentadores y es una alternativa viable de producción de semilla de papa de calidad en invernaderos (3). En esta oportunidad se presenta el análisis económico de estos 2 sistemas de producción de semilla de papa. Es decir, el sistema convencional de invernadero usando el sustrato esterilizado por vapor y el sistema alternativo por aeroponía. En la primera parte, se describen los costos más importantes y se señalan algunos indicadores de rentabilidad para cada alternativa de acuerdo a los procedimientos descritos por Espinosa et al (1). Luego, se realiza un análisis comparativo de costos y beneficios entre los dos sistemas. Finalmente, se realiza un análisis de sensibilidad con diferentes escenarios de producción de tuberculillos por planta para ambos sistemas.

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Costos e indicadores de rentabilidad del sistema convencional En este sistema los costos fijos representan el 94% de la inversión inicial, donde la adquisición del caldero es la mayor inversión. Este activo cubre aproximadamente el 75% del total de costos fijos.

Con relación a los costos por campaña, el mayor gasto se realiza en la compra de las plantas de papa, lo cual representa casi el 40% del gasto por campaña. El gasto en mantenimiento es otro costo importante en este sistema, constituido por el pago de salarios y significa el 26% del costo total por campaña (Tabla 1).

Tabla 1. Costos de producción de semilla de papa de calidad en un sistema convencional usando sustrato esterilizado por vapor en un invernadero de 5 x 15 m ________________________________________________________________________________________ Detalle Cantidad Costo Inicial ($) Costo/ Inicial ($) campaña ________________________________________________________________________________________ Caldero 1 10,000.00 31.25 o 1 184.38 1.15 Equipo de control T 3 1 2,000.00 4.17 Infraestructura para 2m Madera: tablones 10’x10”x1” 40 312.38 31.24 Madera: tutores 10’x2”x1.5” 15 35.11 3.51

Total costos fijos Mano de obra, jornales Combustible, gal Electricidad Kw 3 Sustrato m (compra,transp..)

Plantas de papa (tuberculillos) Mantenim. (salario,6 meses)

12,531.87

71.32

61.07 223.56 5.75 77.05 495.88

61.07 223.56 5.75 77.05 495.88 332.32

11.5 62.1 0.1 11.5 2,254 0.3

Total costos variables Total costo Ingresos Producción (tuberculillos) Precio US$/tuberculillo Beneficio neto

863.31

1,195.63

13,395.18

1,266.95 3,967.04

18,032 0.22 2,700.09

Tasa de retorno (%) 113 _________________________________________________________________________________________

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Tabla 2. Estimación del VAN y la TIR para el sistema convencional de producción de semilla

_________________________________________________________________________ Años

Inversión

Costos

Ingresos Beneficios Netos _________________________________________________________________________________________ 0 13,395 (13,395) 1 2,533.90 7,934.08 5,400 2 2,533.90 7,934.08 5,400 3 2,533.90 7,934.08 5,400 5 2,533.90 7,934.08 4,868 6 531.87 2,533.90 7,934.08 5,400 7 2,533.90 7,934.08 5,400 8 2,533.90 7,934.08 5,400 9 2,533.90 7,934.08 5,400 4 2,533.90 7,934.08 5,400 10 2,533.90 7,934.08 5,400 Tasa de dcto 10% VAN= $17,657.58 TIR 38%

_________________________________________________________________________

El sistema convencional con una producción por campaña promedio de 8 tuberculillos por planta alcanza una tasa de retorno del más del doble del costo por campaña, lo que significa una alta rentabilidad. Asimismo, una proyección de costos y beneficios para 10 años (Tabla 2), es decir 20 campañas, reflejan una inversión rentable, con un Valor Actual Neto (VAN) positivo y una Tasa Interna de Retorno (TIR) mayor que la tasa de oportunidad.

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Tabla 3. Costos de un sistema aeropónico para producción de semilla de papa en invernadero de 15 x 5 m __________________________________________________________________________________ Detalle Cantidad Costo Costo/ inicial ($) campaña Tubería PVC, pegamento Accesorios PVC, llaves Tecknopor (planchas) Madera (cuartones) Madera (cuartones) Plástico doble ancho (m) Cinta adhesiva (rollos) Silicona (chisguetes) Barras de aluminio Clavos de 3" (kg) Boquillas nebulizadoras Manguera 16 mm (m) Generador eléctrico Interruptor horario Interruptor térmico Bomba Hisdrostal 1 HP Presurizador Tanque Rodoplast 600 lt Energía electrica

16.77 7.52 517.28 314.16 70.11 154.00 17.23 30.77 221.54 12.30 189.20 9.6 500.00 50.77 10.77 398.00 80.00 90.90 103.57

61 de 2.40 x 1.20 m 102 de 2'' x 2'' x 10' 57 (base) 100 14 10 16 10 88 60 1 1 1 1 1(hidroneumático) 1 5.5 meses

Total costos fijos Plantas de papa Tutores Nutrientes (UNALM) Mano de obra (jornales) Mano de obra (salarios)

1,314 1,314 2 juegos 10 (construcción) 1(manteni.), 6 meses

Total costos variables Total costo Ingreso: Producción (tuberculillos) Precio US$/tuberculillo Beneficio neto

1.68 ** 0.75 ** 25.86 * 15.71 * 3.51 * 15.40 ** 8.62 *** 1.54 * 11.08 * 0.62 * 18.92 ** 0.96 ** 12.50 **** 5.08 ** 1.08 ** 39.80 ** 4.00 * 4.55 * 103.57

2,794.49

275.20

289.08 262.80 57.4 61.54 1,107.7 670.82 3,465.31

289.08 13.14 57.40 3.08 1,470.4 1,745.59 13,008.60

59,130 0.22

11,263.01 545.23 _________________________________________________________________________________

Tasa de retorno (%)

*Se calcula duración para 20 campañas o 10 años **Se calcula duración para 10 campañas o 5 años ***Se calcula duración para 2 campañas o 1 año ****Se calcula duración para 40 campañas o 20 años

Costos e indicadores de rentabilidad del sistema aeropónico En este sistema el total de los activos fijos suman el 81% del costo de la inversión inicial. Los mayores gastos iniciales en este costo lo constituyen las planchas de teckno por y el generador eléctrico, los cuales representan el 15% y 14 de la inversión total respectivamente. Por otro lado, el pago de salarios por mantenimiento constituye el mayor gasto por campaña, este gasto representa casi el 64% del total. Otro rubro importante en el costo, se relaciona con la compra de los tuberculillos de papa, este representa aproximadamente el 17% de los gastos por campaña.

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La tasa de rentabilidad en este sistema es casi6 veces mayor al costo realizado, es decir por un dólar invertido se obtiene 6 dólares de ganancia. Lo cual significa una altísima rentabilidad. De igual modo, si proyectamos los flujos netos de beneficios para 10 años (Tabla 4), con una producción por campaña promedio de 45 tuberculillos/planta, los indicadores del VAN y la TIR, son evidencias de la altísima rentabilidad de este sistema.

Tabla 4. Estimación del VAN y la TIR para el sistema alternativo de producción de semilla __________________________________________________________________________________________ Años Inversión Costos anuales Ingresos Beneficios netos __________________________________________________________________________________________ 0 3,465 (3,465) 1 3,491.18 26,017.20 22,526 2 3,491.18 26,017.20 22,526 3 3,491.18 26,017.20 22,526 4 3,491.18 26,017.20 22,526 5 3,491.18 26,017.20 22,526 6 836.63 3,491.18 26,017.20 21,689 7 3,491.18 26,017.20 22,526 8 3,491.18 26,017.20 22,526 9 3,491.18 26,017.20 22,526 10 3,491.18 26,017.20 22,526 Tasa de dcto. 10% VAN =$122,250.09 TIR = 650%

___________________________________________________________________

Análisis comparativo Como se aprecia en la Tabla 5, existe una notoria diferencia de costos, producción y rentabilidad entre el sistema convencional y el aeropónico. Por el lado de costos, en el sistema convencional la inversión inicial son cuatro veces superior al sistema aeropónico, debido principalmente a que en el sistema a vapor es indispensable el uso del caldero, en cambio en el sistema alternativo este equipo no es necesario.

A pesar que el costo por campaña en el sistema aeropónico es levemente superior al costo por campaña del sistema tradicional, esto debido principalmente al gasto en salarios por mantenimiento, este sistema se ve compensado por la alta producción de tuberculillos de papa.

En una campaña el sistema alternativo puede producir en promedio 45 tuberculillos por planta, rendimiento muy superior al promedio de cosecha de 8 tuberculillos por planta en el sistema tradicional.

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Con relación a los indicadores de rentabilidad, estos evidencian que el sistema aeropónico es una alternativa más rentable que el sistema tradicional. Como se señala en la Tabla 5, la tasa de retorno por cada dólar invertido en el sistema alternativo, es aproximadamente cinco veces mayor que el sistema tradicional. Asimismo, si comparamos los indicadores del VAN y el TIR, se aprecia la amplia superioridad del sistema alternativo.

Tabla 5. Comparación de costos, producción y rentabilidad entre el sistema convencional y el sistema alternativo __________________________________________________________________________________________ Indicadores Sistema convencional Sistema alternativo ______________________________________________________________ Inversión Costo/ Inversión Costo/ inicial ($) campaña ($) campaña ($) __________________________________________________________________________________________ Costos fijos 12,531 71 2,794 275 Costos variables 863 1,196 671 1,470 Total Costo (US$) 13,395 1,267 3,465 1,746 Ingresos (US$) 3,967 13,008 Producción (tuberculillos) 18,032 59,130 Precio (US$) 0.22 0.22 Beneficios 2,700 11,263 Tasa rentabilidad (%) 113 545 VAN (US$) 17,658 122,250 TIR (%) 38 650

_________________________________________________________________________ Análisis de sensibilidad El análisis de sensibilidad permite realizar algunos cambios en ciertas variables inciertas (precios, producción entre otros), con el fin de determinar que tan sensibles son otros indicadores (Tasa retorno, VAN, TIR) con respecto al cambio de estas variables inciertas. En los casos presentados de producción de semilla, la producción o la cosecha por planta es una de las variables más inciertas que puede incidir en la rentabilidad. Para medir la incidencia de la cosecha con relación al VAN, manteniendo las otras variables constantes se realiza un ejercicio de sensibilidad.

En la Tabla 6 se presentan 5 escenarios de producción de tuberculillos por planta para el sistema convencional y alternativo respectivamente. Se aprecia en el escenario 1 que si la producción promedio por campaña fuera 4 el VAN se vuelve negativo. Lo mismo sucedería con el sistema alternativo si se cosechara en promedio 7 tuberculillos/planta. En el escenario 3, donde la producción promedio del sistema convencional es 8 y en el sistema alternativo es 12, la mejor opción en este escenario es el sistema tradicional por el mayor VAN, de igual manera sucede en el escenario 4. Para que el sistema alternativo se convierta en la mejor inversión deberá producir en promedio igual o más de 20 tuberculillos/planta para superar en su máxima capacidad (12 A L T E R N A T I V A S

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tuberculillos/planta) al sistema tradicional. Este último escenario que es más factible, dado que la producción promedio del sistema alternativo frecuentemente es de 45 tuberculillos/planta y puede llegar hasta más de 50 tuberculillos por planta (3).

Tabla 6. Análisis de sensibilidad entre el sistema convencional y el alternativo __________________________________________________________________________________________ Escenarios Sistema convencional Sistema alternativo __________________________________________________________________________________________ Cosecha VAN Cosecha VAN (tuberculillos/planta) ($) (tuberculillos/planta) ($) __________________________________________________________________________________________ 1 4 Negativo 7 Negativo 2 6 6,578 10 9,215 3 8 17,568 12 15,674 4 12 39,817 15 25,362 5 12 39,817 20 41,510

___________________________________________________________________ Análisis de riesgo No se ha realizado un análisis comparativo de riesgo. Sin embargo se debe indicar que especialmente después de la desaparición del bromuro de metilo, con el sistema convencional se han presentado pérdidas casi totales de semilla prebásica por la aparición de problemas sanitarios. Esto como consecuencia de una desinfección deficiente de sustrato. El mayor riesgo con el sistema aeropónico podría ocurrir cuando hayan cortes de energía eléctrica. Por eso se recomienda incluir en el presupuesto la compra de un generador alterno de energía. El otro factor de riesgo en aeroponía, tiene que ver con la capacitación del operador, con el fin que maneje adecuadamente los invernaderos y se acostumbre a esta tecnología nueva. Climas adversos contribuirán definitivamente a situaciones de mayor riesgo.

Conclusiones Las evidencias indican que el sistema de producción de semilla por el sistema aeropónico como un sistema alternativo al uso de sustrato esterilizado por vapor en un invernadero de 5 x 15 m, es la inversión más optima. Con una inversión inicial muy por debajo del sistema tradicional y con una producción promedio de casi 6 veces mayor en tuberculillos, alcanza tasas de retorno muy rentables.

Solo en escenarios en que el sistema alternativo cosechara cantidades menores a 20 tuberculillos por planta y el sistema tradicional cosechara 12 tuberculillos planta, podría seleccionarse este último, por obtener el mayor VAN. Sin embargo, este escenario es poco probable, debido a que los ensayos han demostrado la gran productividad del sistema aeropónico.

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Literatura citada 1.

Espinosa, P., C. C. Crissman, and A. Hibon. 1996. Accounting for seed potato production costs: A computer spreadsheet-based management tool. Training manual. International Potato Center (CIP) Lima, 64 p.

2.

Otazú, V. 2007. Esterilización de sustratos de invernadero por vapor.

3.

Otazú, V. 2007. Producción de semilla de papa de calidad por aeroponía.

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Misión del CIP El Centro Internacional de la Papa (CIP) busca reducir la pobreza y alcanzar la seguridad alimentaria sobre bases sustentables en los países en desarrollo, mediante la investigación científica y actividades relacionadas en papa, camote y otras raíces y tubérculos y un mejor manejo de los recursos naturales en sistemas agrícolas basados en cultivos de papa y camote La Visión del CIP El Centro Internacional de la Papa (CIP) contribuirá a reducir la pobreza y el hambre, a mejorar la salud humana, desarrollar sistemas de sustento rurales sostenibles y robustos, y a mejorar el acceso a los beneficios de los conocimientos y las tecnologías modernas. El CIP afrontará estos desafíos ejecutando y convocando investigaciones y alianzas que se centren en cultivos de raíces y tubérculos y en el manejo de los recursos naturales en sistemas de montaña y otras zonas menos favorecidas en donde el CIP puede contribuir a un desarrollo humano saludable y sostenible. www.cipotato.org El CIP es financiado por un grupo de gobiernos, fundaciones privadas y organizaciones internacionales y regionales que conforman el Grupo Consultivo para la Investigación Agrícola Internacional, más conocido por sus siglas en inglés CGIAR. www.cgiar.org

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