Resumen.
RESUMEN. Es un hecho conocido desde la antigüedad que la reiteración de cultivos en una misma parcela conduce a una disminución progresiva de los rendimientos. Las razones por las que se produce esta disminución radican principalmente en lo que se conoce como “fatiga de suelos” o “tierra cansada”. También se define este término como la perturbación de la fertilidad del suelo debida a causas múltiples que puede ser acumulativas, sucesivas o simultaneas resultando de gran dificultad establecer el diagnóstico de la fatiga a través de una relación simple causa-efecto por que los factores limitantes son numerosos, su acción puede superponerse, sinergizarse o acumularse con lo cual la posibilidad de la determinación de su etiología es generalmente muy dificultosa (Bouhot, 1983). 1. INTRODUCCIÓN. Los factores limitantes que pueden conducir a la “fatiga” suelen agruparse en los siguientes grupos (Maroto, 2000): • Factores fitopatológicos de naturaleza parasitaria. Los factores parasitarios son los mejor estudiados y conocidos dentro de algunos límites. Después del cultivo reiterado de una determinada planta los microorganismos mejor adaptados a vivir de ella, es decir sus enemigos naturales, aumentan sus poblaciones y intensifican sus ataques, entre ellos podemos mencionar: insectos, ácaros, nematodos, hongos, malas hierbas, bacterias y virus. De todos ellos, los patógenos que producen más daños económicos son los hongos del suelo y los nematodos, a pesar de que los demás agentes no son despreciables a la hora de producir una mengua de los rendimientos. Respecto a los factores relacionados con la nutrición y el cultivo de suelos, hay que señalar que como consecuencia del cultivo reiterado, se produce un empobrecimiento gradual de los horizontes de suelo colonizados por las raíces de la especie vegetal en función de los elementos nutritivos extraídos por las mismas raíces. Por otra parte la práctica de un sistema de laboreo similar puede conducir a un manejo deficiente del suelo, que lleva a la falta de estabilidad estructural, a la tendencia a la fisuración y a la compactación de algunos horizontes del suelo. |
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Los factores alelopáticos son los derivados de la excreción al terreno de determinadas toxinas por parte de las plantas o microorganismos que pueden ser autotóxicos o inhibir la germinación y el desarrollo de otras plantas. La constitución de estas toxinas puede ser la de ácidos orgánicos o patrones ácidos que incluyen fenoles, fenil propanos, flavonoides, terpenoides, alcaloides, poli-acetilenos, glucosinolatos, etc.
2. LA FATIGA DEL SUELO.
La fatiga del suelo, conocida también como tierra cansada o mal de replantación (en inglés soil sickness, soil fatigue, tired soil, replant disease), es un término que, como ya se ha indicado, describe un crecimiento deficiente y anómalo de plantas así como una pérdida de producción en sistemas de cultivo continuado como los huertos replantados y los monocultivos en huerta y ornamentales.
Foto 1.Un gran número de malas hierbas poseen propiedades alelopáticas que tienen efectos de inhibición del crecimiento de los cultivos.
La fatiga del suelo fue descrita por primera vez con un enfoque más próximo a la realidad, a finales del siglo XIX (Chen et al., 1991). No obstante hay referencias claras a la misma en textos agrarios clásicos como el de Columela, Abú Zacaría, etc. Resulta curioso que en el siglo XVIII, el inglés Jethro Tull, considerado como el padre de la Agronomía moderna, en su obra más famosa, sólo implicaba como factores de la fatiga del suelo aspectos físicos y nutricionales del mismo y de su manejo, de manera que pensaba que este fenómeno podía soslayarse mediante la aportación de estiércol y un adecuado laboreo (curiosamente realizado con caballo) (Maroto, 1998). En muchas ocasiones el agente causal acaba siendo un patógeno importante que no habría podido ser identificado en un principio. El problema que surge con las replantaciones suele referirse al retraso en el crecimiento (árboles conocidos en Valencia como “endurits”) de plantas jóvenes replantadas, normalmente con la misma especie, en un huerto recién arrancado, tal como se conoce en los cítricos, melocotoneros y manzanos. Un fenómeno similar ha sido descrito en cultivos anuales bajo agricultura intensiva en explotaciones continuadas y sobre todo en invernadero. La fatiga del suelo es un asunto importante en la fitopatología moderna, especialmente en cultivos de alto valor económico.
Las plantas cultivadas en suelos cansados muestran retraso en el crecimiento y en la floración y son menos productivas; curiosamente en el cultivo del fresón las plantas suelen proporcionar cosechas más tempranas, pero pronto detienen su producción. Normalmente los síntomas de fatiga en plantas no están bien definidos, variando en función de las distintas circunstancias concurrentes en cada situación agroecológica. Hay dos hipótesis principales que se han propuesto para explicar los factores que intervienen: causas químicas y microbiológicas. La propuesta química se concentra en la acumulación de sustancias fitotóxicas mientras que la biológica apunta a un desequilibrio microbiológico en el suelo que conduce al establecimiento de microorganismos perjudiciales en detrimento de los beneficiosos.
La fatiga del suelo en la que se aprecia retraso en el crecimiento pero no aparecen síntomas claros hace que el diagnóstico del problema sea más difícil que cuando se identifica una enfermedad convencional, debida a un patógeno importante.
Las propuestas para controlar la fatiga incluyen la rotación de cultivos, el control biológico y la aplicación de plaguicidas. La desinfección del suelo es, en la mayoría de los casos, el mejor instrumento para controlar el problema. Las medidas para mejorar la fatiga permanecen en el umbral entre el control convencional de los patógenos importantes y la evolución de la respuesta de aumento de producción de suelos libres de patógenos conocidos. (Chen et al., 1991).
3. FACTORES QUÍMICOS INVOLUCRADOS EN LA FATIGA DE SUELO.
La posible intervención de sustancias toxicas, sea por exudación de las raíces o por descomposición de residuos vegetales como ácidos orgánicos, fenoles, y benzaldehidos ha sido descrita (Borner, 1960) y es considerada normalmente como el resultado de un proceso de transformación en toxinas de origen. En la naturaleza la amigdalina se degrada en los suelos a benzaldehido, el cual es tóxico para las plántulas de melocotón. Residuos de sorgo, arroz, trigo, y otros cultivos cuando se descomponen en un suelo producen efectos fitotóxicos en los cultivos posteriores de la misma especie pero no se registran estos efectos si se cambia de cultivo (Kimber, 1973).
Foto 2. La desinfección del suelo es, en la mayoría de los casos, el mejor instrumento para controlar la fatiga del suelo. A la izquierda desinfección mediante aplicación de un fumigante a máquina, a la derecha solarización del suelo.
La palabra que representa modernamente este síndrome debido a toxicidad es el de alelopatía (Allelopathy en inglés). Los metabolitos tóxicos están distribuidos en todos los tejidos de la planta (Anurag et al., 1999) y las hojas son unas fuentes potentes de sustancias químicas alelotóxicas. Los efectos principales de la alelopatia en el transcurso de un cultivo son las toxinas liberadas por los propios tejidos en los despojos de las plantas o en el suelo. La Acacia tortilis y A. nilotica no permiten el crecimiento de garbanzos, mijo perla o mostaza india en áreas 5 ó 6 veces el tamaño de su copa. Un gran número de malas hierbas como Cyperus rotundus, Amaranthus palmerii, Chenopodium album, y C. murale poseen propiedades alelopáticas que tienen efectos de inhibición del crecimiento de los cultivos. Sin embargo la alelopatía también juega un papel importante en la supresión del crecimiento en malas hierbas de los géneros Cerastium y Lactuca.
En plantaciones de espárragos se ha visto que tras su alzamiento, quedan restos de ácidos esparrágico, cafeínico, ferúlico, etc. que pueden ser autotóxicos y algunos de ellos coadyuvar los ataques de fusariosis. Restos de algunas umbelíferas, como el apio, pueden aportar al suelo moléculas orgánicas como psolareno, cumeno, limoneno, furocumarinas, etc, que pueden ser tóxicas para las lechugas, pero al mismo tiempo actuar como fitoalexinas contra algunos patógenos, como Sclerotinia, Erwinia, etc. Algunas plantas como la lechuga pueden emitir al suelo unas moléculas de bajo peso molecular con una gran facilidad para captar el hierro de los suelos, llamadas sideróforos, lo que puede ser negativo para el desarrollo de ciertos patógenos como Fusarium oxysporum, al competir desventajosamente por este elemento nutritivo (Maroto, 2000; Shilling et al., 1992).
Aún así el bromuro de metilo, dibromuro de etileno y aldicarb resultaron interesantes para controlar la fatiga del suelo en cultivos de vid (Loubster, 1997), los dos primeros productos mejoraron significativamente el crecimiento de las plantas en experimentos repetidos hasta tres años sin embargo el bromuro de metilo permitió el cultivo hasta seis años con una cosecha significativamente superior a los demás tratamientos y al testigo, demostrando que en ausencia de patógenos la fumigación del suelo evita la fatiga.
4. EL PAPEL DE LOS MICROORGANISMOS EN LA FATIGA DE SUELO.
La implicación de los microorganismos en la fatiga de suelo se piensa que está relacionada o bien con la producción de fitotoxinas o bien al parasitismo directo de las raíces de las plantas.
A mediados del siglo pasado (Martin, 1948) ya se informaba que aunque los problemas de la replantación en cítricos podrían ser controlados por la desinfestación de suelos, el crecimiento de los plantones de cítricos era mejor en tierras donde no se habían cultivado cítricos con anterioridad, y se relacionaba el problema de la fatiga de suelos por la acumulación de hongos de escaso poder parasitario en condiciones normales como Penicillium spp. y Aspergillus spp. que podían ser los agentes causales del problema de replantación de agrios.
El BM puede inducir una merma en el crecimiento de plantones de cítricos, debido a la destrucción de micorrizas, y por tanto no suele ser utilizado en la desinfección de suelos para la producción de plantas de vivero de cítricos. En el caso de utilizar este fumigante el tratamiento debe ser complementado con la introducción de micorrizas (Calvet y Cambrubí, 1996) como Glomus intraradicis Schlenk y Smith., o la combinación de G. Intraradicis y Trichoderma aureoviride Rifai (Camprubí et al., 1995) lo cual mejora sustancialmente el desarrollo de los plantones. Hay evidencias que indican (Catska et al., 1982) que los hongos que producen fitotoxinas son los responsables del problema de replantación de manzanos. La inoculación artificial con estos hongos o las mezclas de tierra en donde se han cultivado manzanos con tierra no infestada producía la inhibición del crecimiento de plántulas igual como ocurría con la tierra cansada. Las poblaciones del hongo Penicillium spp. aumentaban en las raíces mientras que las de hongos patógenos disminuían.
Foto 3. Plantas de alcachofa de crecimiento reducido (izquierda) como consecuencia de la fatiga producida por la repetición del cultivo, comparado con un cultivo en suelo desinfestado (derecha).
Otros estudios recientes informan de la pérdida de cosecha en trigo, alfalfa o Gypsophila spp., la cual era atribuida a infecciones de Pythium spp. También han sido relacionados hongos de los géneros Cylindrocarpon, Thielaviopsis. y algunos actinomicetos. (Handcock, 1985).
También se ha sugerido que un aumento de Pseudomonas spp. y otras bacterias pueden estar relacionadas con la fatiga de suelo. Los mecanismos involucrados (Fredrickson y Elliot, 1985) serían la producción de cianuro o otras toxinas por bacterias perniciosas.
Además de los microbios de tierra, la fatiga del suelo puede estar potenciada por poblaciones de patógenos de debilidad, nematodos, y otra microfauna nociva. Trabajos realizados en Valencia (Barreda G.De, 1988) demuestran el papel de los nematodos Tylenchulus semipenetrans en el problema de replantación de cítricos y el efecto de la aplicación de fenamifos en el agua de riego. Este nematodo no había sido considerado un problema (Rivero Del y Martí-Fabregat, 1965) importante, la divergencia de criterios entre ambas fuentes puede haber sido producida por la gran variabilidad de las muestras. En todo caso el comportamiento de los árboles de cítricos replantados en huertos viejos mejora, con un tratamiento nematocida previo según estos últimos autores.
Con todo, debe señalarse que algunos microorganismos del suelo pueden actuar en sentido contrario al patogénico. Además del efecto beneficioso de bacterias como nitrosomas, nitrobacter, Azotobacter, etc, existen p.e. otras bacterias como cepas de Pseudomonas putida o Ps. fluorescens que pueden excretar los mencionados sideróforos, contribuyendo a disminuir los ataques de ciertos patógenos criptogámicos del suelo; Trichoderma puede actuar como un claro antagonista de patógenos como Pythium, Rhizoctonia, Sclerotinia, etc (Maroto, 2000).
Foto 4. Plantas fresón mostrando fatiga (primer plano) por la repetición del cultivo, comparado con plantas en suelo desinfestado (segundo plano).
Foto 5. En primer plano plantas pimiento de crecimiento reducido como consecuencia de la fatiga producida por la repetición del cultivo, al fondo plantas en suelo desinfestado.
5. LA DESINFECCIÓN DEL SUELO.
5.1. Tratamientos de calor.
El vapor de agua controla de manera eficaz el problema de la replantación de cítricos (Martin, 1948) y el monocultivo de patata donde aumenta el crecimiento de la planta en condiciones de invernadero.
5.2. Fumigación y biocidas principalmente fungicidas.
La fumigación con disulfuro de carbono, 1,3-dicloropropeno, cloropicrina, bromuro de metilo, dibromuro de etileno, y metam-Na es efectiva para controlar el problema de replantación de acuerdo con muchos autores (Jackson, 1960). En algunos casos se aprecia una inhibición del crecimiento, que fue primero atribuida (Tucker y Anderson, 1972) a la supresión de micorrizas, por otra parte el análisis de los nutrientes minerales en tierra después de la fumigación suele revelar escasas variaciones y también se reducen las poblaciones de nematodos como Pratylenchus spp., sin embargo también se apreció un aumento de la respuesta al crecimiento en suelos donde el número de nematodos era bajo, sugiriendo que los nematodos no eran la única causa. Otros experimentos con fumigantes en replantación de manzanos mostraban una reducción de Pythium spp., sugiriendo que este era el agente de la fatiga de suelo. La aplicación de metalaxyl resultó efectiva, indicando que Pythium spp. puede estar implicado. El fumigante más valorado para el control del problema de la tierra cansada es el bromuro de metilo según la mayoría de los autores.
5.3. Solarización del suelo.
Por ser un método relativamente moderno, desarrollado en Israel a partir de mediados de 1970, la solarización ha sido estudiada recientemente en monocultivos anuales pero los efectos parecen similares a los observados en la fumigación del suelo (Katan, 1980). En efecto la solarización en suelos en monocultivo mejoraba el crecimiento de algodón (Gamliel et al., 1993) y reducía enormemente el número de Penicillium spp. y Aspergillus spp. los cuales también reducían el crecimiento de algodón en experimentos en invernadero. En España los efectos de la solarización han sido estudiados por diversos autores, con resultados en general bastante satisfactorios (p.e. Cenís, 1987).
En suelo de monocultivo de Gypsophila el crecimiento de la planta y la cosecha mejoraban después de la solarización. En algunos casos se obtuvo una cosecha más precoz y un aumento de la producción muy interesante desde el punto de vista económico a lo largo de tres años de cultivo. Las poblaciones de algunos Aspergillus spp, de los que se probó que retardaban el crecimiento de Gypsophila, quedaron reducidas y permanecieron en número bajo al nivel de la rizosfera y raíces a lo largo de tres años de cultivo, demostrando así el efecto a largo plazo de la solarización. Las poblaciones de Pythium menguaban también a niveles bajos y el número de hongos patógenos, (Gamliel et al., 1993) los cuales eran suprimidos por el testigo de monocultivo sin tratamiento, se multiplicaba en raíces y rizosfera en les parcelas solarizadas.
Foto 6. Árbol de naranjo de 7 años con escaso crecimiento (endurit) por reposición entre árboles adultos.
6. CONCLUSIÓN.
De lo expuesto queda claro el papel de la desinfección tanto física (Calor y solarización) como química en la recuperación de suelos fatigados, por la destrucción o reducción de poblaciones de los agentes involucrados, aún sin una relación parasitaria claramente establecida, en suelos en los que se repite el cultivo con plantas de la misma especie o especies afines.
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Autores:
Vicent Cebolla i Rosell.
Director de la Oficina de Transferencia de Resultados de Investigación del Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA).
Coordinador del Subproyecto INIA AT06-006-C7-5: "Métodos de Aplicación de las Alternativas",
dentro del proyecto “Optimización y nuevos desarrollos sostenibles en las alternativas al Bromuro de metilo"
J. Vicent Maroto Borrego
Catedrático de Horticultura de la Universidad Politécnica de Valencia.
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