Aplicación de fungicidas en base a umbrales de precipitación – un

Aplicación de Fungicidas en Base a Umbrales de
Precipitación – un Ejemplo del Papel de la Simulación de
Enfermedades de Plantas en el Manejo del Tizón Tardío
de la Papa
1
Greg Forbes
Resumen
Uno de los principales problemas asociados al manejo del tizón tardío de la papa es conocer cuándo se
deben aplicar los fungicidas. En los países industrializados, se han desarrollado sistemas sofisticados para
ayudar a los agricultores a tomar decisiones en torno a la aplicación de fungicidas. Generalmente, estos
sistemas se basan en datos climatológicos, en el empleo de computadoras para el manejo de los datos y, con
frecuencia, requieren una coordinación regional. En los agro-ecosistemas tan altamente variables de los
países en desarrollo, estos sistemas no son utilizados por algunas razones obvias. Sin embargo, se están
investigando continuamente estrategias que puedan ayudar al manejo del tizón tardío. La validación de
estas estrategias requiere de costosos y largos ensayos de campo. Una opción, es evaluar primero las
estrategias mediante la simulación de la enfermedad. Este artículo demuestra cómo se puede emplear la
simulación de enfermedades para evaluar umbrales de acción basados en la precipitación acumulada.
También se discute cuán apropiados son este tipo de umbrales para los campesinos con pocos recursos.
Abstract
Forbes, G. 2001. Spraying fungicides based on rainfall thresholds – an example of the role of plant disease
simulation in potato late blight management. Pages in: Proceedings of the International Workshop on
Complementing Resistance to Late Blight (Phytophthora infestans) in the Andes. February 13-16, 2001,
Cochabamba, Bolivia. GILB Latin American Workshops 1. E.N. Fernández-Northcote, ed. International Potato
Center, Lima, Peru.
One of the primary problems associated with management of potato late blight is knowing when to apply
fungicides. In the industrialized countries sophisticated systems have been developed to assist farmers in
making decisions about fungicide application. These systems are generally based on weather data, employ
computers to manage the data, and often involve regional coordination. In the highly varied agro-ecosystem
of developing countries, these systems are not used for many obvious reasons. Nonetheless, research is
continuously searching for strategies that can facilitate late blight management. Validation of these
strategies requires expensive and time-consuming field trials. One alternative is to first evaluate strategies
with disease simulation. This paper demonstrates how disease simulation may be used to evaluate action
thresholds based on accumulated rainfall. The appropriateness of this kind of threshold for resource-poor
farmers is also discussed.
Introducción
El tizón tardío de la papa, causado por Phytophthora infestans (Mont.) de Bary, es un limitante importante en
la producción de papa a nivel mundial. La enfermedad es especialmente destructiva en las zonas
montañosas de los trópicos de América Latina, Asia y África, donde puede ser controlada mediante la
aplicación continua de fungicidas, que a veces es combinada con niveles moderados de resistencia de
hospedero (Forbes & Jarvis, 1994; Haverkort, 1990). En el caso de muchos agricultores pobres, sin embargo,
la enfermedad no es controlada, las pérdidas son grandes y no es raro que el cultivo sea abandonado (G.
Forbes, datos no publicados).
1
Centro Internacional de la Papa, Casilla 17-21-1977, Quito, Ecuador. C. Elec: forbes@cip.org.ec
Epidemiología y Toma de Decisiones para el Manejo del Tizón 151
Se están desarrollando cultivares resistentes para las montañas tropicales, pero no se sabe mucho sobre
cómo emplear mejor esta resistencia para reducir la aplicación de fungicidas. Las recomendaciones
generales para la reducción de dosis o para extender el intervalo entre las aplicaciones son tal vez de poca
utilidad en las montañas tropicales debido a la enorme variedad de agroecosistemas (patrones de cultivo,
precipitación, temperatura, altitud). Estrategias de fumigación que sean específicas para un lugar, para un
cultivo o que sean dinámicas (basadas en umbrales de acción) serían de mayor utilidad para los agricultores
de estos trópicos, pero el desarrollo de estrategias para condiciones climáticas específicas requeriría de
largos y costosos ensayos de campo. Por este motivo, se han empleado modelos de simulación
computarizada para evaluar la posible eficacia de estrategias de reducción de fungicidas, de modo que solo
las más prometedoras sean probadas en el campo. Este método permite reducir los costos e incrementa el
número de estrategias que pueden ser evaluadas.
Un modelo de simulación del tizón tardío de la papa, desarrollado en la Universidad de Cornell, ha sido
utilizado ampliamente para evaluar y desarrollar nuevos métodos para el manejo del tizón tardío en
condiciones de clima templado. El modelo fue empleado para evaluar posibles alternativas de manejo de la
enfermedad (Doster y Fry, 1991; Doster et al., 1990; Fohner et al., 1984; Raposo et al., 1993; Shtienberg et al.,
1989; Shtienberg y Fry, 1990). El simulador también ha sido utilizado para desarrollar un sistema de
pronóstico de la enfermedad (Fry et al., 1983) y para cuantificar los efectos de la agresividad del patógeno en
la severidad final de la enfermedad (Kato et al., 1997).
Hasta el momento, el modelo de Cornell ha sido probado y empleado únicamente en condiciones
templadas, cerca de Ithaca, Nueva York, Estados Unidos. Por lo tanto, no se sabe si puede funcionar
adecuadamente en regiones que sean diferentes a esta. Actualmente, el CIP y otros colaboradores están
validando una versión modificada del simulador de Cornell, empleando datos de diversos sitios de las
montañas tropicales. Una vez que el simulador esté ajustado a las condiciones de las montañas tropicales,
podrá ser empleado para realizar un gran número de ejercicios de manejo de la enfermedad.
Uno de estos ejercicios es la determinación del papel que juega la precipitación en la eficacia de los
fungicidas. En el modelo, la precipitación no tiene un efecto en la enfermedad, tan solo lava los residuos de
fungicida del follaje, dejándolo sin protección. El objetivo de este trabajo es demostrar cómo se puede
emplear el modelo de simulación, en base al fungicida que ha sido lavado, para estimar cuándo se requieren
nuevas aplicaciones. El lector debe tener en cuenta que el simulador no ha sido validado todavía para las
condiciones de las montañas tropicales.
Materiales y métodos
Descripción del simulador. El modelo de simulación que utilizamos está basado en un modelo que fue
desarrollado y descrito originalmente por Bruhn et al (Bruhn y Fry, 1981). A finales de los 90s, el simulador
fue transcrito de C a SAS. Excepto por algunas diferencias en la forma en que los fungicidas eran tratados, las
versiones en C y SAS eran idénticas. El modelo en lenguaje SAS fue denominado Versión 1 (sin publicar). A
partir de entonces, la versión en SAS fue modificada de la siguiente manera: Los parámetros de resistencia
para un cultivar resistente, moderadamente resistente y susceptible fueron modificados para que se ajusten
a los parámetros específicos de los cultivares peruanos Amarilis (resistente), Yungay (moderadamente
resistente) y Tomasa (susceptible) (Cuadro 1). En el presente estudio, hemos empleado la versión en
lenguaje SAS con las modificaciones antes mencionadas, que fue designada anteriormente como Versión 2
(Andrade-Piedra Naranjo, 2000).
Cuadro 1. Componentes de resistencia al tizón tardío utilizados en el simulador de tizón tardío.
Componente
Eficiencia de infección a
Expansión de la lesión b
Periodo de latencia c
Esporulación d
Susceptible
1
8.7
3
116
Una constante empleada en el modelo.
Incremento de la longitud de la lesión en mm/día.
c Días transcurridos entre la inoculación y la esporulación.
d Número de esporas por mm2/día.
a
b
152 Aplicación de Fungicidas en Base a Umbrales de Precipitación …
Mod. Resistente
1
7.7
3
102
Resistente
1
7.2
4
50
Experimentos de validación en el campo. Este estudio incluye datos de dos ensayos de campo diferentes
realizados durante los ciclos 1996-1997 y 1997-1998. Los dos ensayos fueron efectuados en la estación
experimental del CIP en Santa Catalina, cerca de Quito, Ecuador. La estación está ubicada a 3058 msnm y
tiene una temperatura media diaria de 11-13 °C. Para el objetivo de este trabajo, la simulación se realizó
solamente con los cultivares resistentes y moderadamente resistentes, empleando la información
meteorológica de cada ensayo. Para evaluar la posibilidad de emplear diferentes cantidades de lluvia como
umbrales de acción, se programó el modelo para aplicar un control con fungicida luego de la acumulación
individual de 10, 20 y 30 mm de lluvia. Estas simulaciones de severidad del tizón tardío fueron comparadas
con la severidad simulada sin aplicación de fungicida. Esto se hizo en cada uno de los ensayos, tanto para los
cultivares resistentes como para los moderadamente resistentes, dando un total de 8 simulaciones para cada
base de datos meteorológicos.
Resultados
En general, la enfermedad fue menos severa durante el periodo 1996-1997 que durante el periodo 19971998. En el primer periodo, todos los umbrales de precipitación funcionaron para el cultivar resistente. La
severidad de la enfermedad fue mínima aún cuando se aplicaron fungicidas luego de cada 30 mm de lluvia
(Figura 1). En el caso del cultivar moderadamente resistente, la enfermedad se incrementó de un 15 a 20%
con los umbrales de precipitación de 20 y 30 mm. La enfermedad fue eliminada cuando se aplicaron
fungicidas luego de la acumulación de 10 mm de lluvia.
100
A
C
B
D
Porcentaje de infección
50
0
100
50
0
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110
Días transcurridos desde el inicio de la simulación
Figura 1. Simulación del progreso de la enfermedad en cuatro situaciones diferentes. A = datos meteorológicos del CIP
1996-1997 y un cultivar resistente; B = datos meteorológicos del CIP 1996-1997 y un cultivar moderadamente resistente; C
= datos meteorológicos del CIP 1997-1998 y un cultivar resistente; D = datos meteorológicos del CIP 1997-1998 y un
cultivar moderadamente resistente. Se corrieron cuatro simulaciones para cada combinación de cultivar y base de datos
meteorológicos, generándose 4 líneas por gráfico. En tres simulaciones se emplearon umbrales de precipitación de 10, 20 y
30 mm y en una no se aplicaron fungicidas. Las líneas en los gráficos pueden ser identificadas por su posición relativa. La
de más arriba representa el tratamiento sin fungicida; las otras, en orden descendente, representan los umbrales de 10, 20 y
30 mm, respectivamente.
En 1997-1998, la simulación mostró que el cultivar resistente sin tratamiento de fungicida tuvo mayor
infección que en el ciclo anterior, aunque todavía se pudo controlar la enfermedad con todos los umbrales
de precipitación. La situación fue muy diferente con el cultivar moderadamente resistente. En este caso, en
la simulación se vió que el testigo sin tratamiento fue destruido por el tizón tardío y que con los umbrales de
20 y 30 mm la enfermedad también fue severa. Aún con el umbral de 10 mm la enfermedad fue superior al
20%.
Epidemiología y Toma de Decisiones para el Manejo del Tizón 153
Discusión
En este artículo se describe un ejemplo de cómo la simulación de enfermedades puede ser empleada para
desarrollar hipótesis sobre el manejo de enfermedades en plantas. Es importante que los resultados de un
ejercicio de este tipo sean vistos como hipótesis y no como resultados para ser aplicados directamente. El
beneficio de este tipo de ejercicios es que puede proporcionar una orientación valiosa para los ensayos de
campo, mas no una solución inmediata a los problemas que hayan en él. La experimentación en el campo
podría tener una mayor probabilidad de éxito si se basara en un fundamento teórico de este tipo.
La intención principal del ejercicio descrito en este trabajo fue demostrar un proceso y no necesariamente
desarrollar una hipótesis para el manejo de la enfermedad. La aplicación del simulador a problemas reales de
manejo del tizón tardío en las montañas tropicales, sin una apropiada validación, sería peligrosa. No
obstante, el uso del modelo con el solo propósito de ilustración del proceso no requiere de una validación
con un conjunto particular de condiciones. El lector debe darse cuenta, sin embargo, que los umbrales de
precipitación usados en este estudio no pretenden ser una guía para el manejo de la enfermedad.
Existen varias razones por las que los umbrales de precipitación son particularmente interesantes en las
montañas tropicales. Por lo menos un modelo, basado en estudios en cámara de crecimiento, demuestra
que la temperatura tiene poco efecto en la persistencia del fungicida en zonas donde los promedios diarios
están por debajo de 15 °C (Bruhn y Fry, 1980). Esto lleva a considerar a la resistencia a la lluvia como el factor
que determina el periodo durante el cual el fungicida permanece efectivo en la superficie de la planta.
Los umbrales de precipitación también son interesantes en los países en desarrollo porque requieren de un
equipo simple para ser medidos y son extremadamente intuitivos. El concepto de que la lluvia lava el
producto del follaje suena lógico para los agricultores e investigadores relacionados con el manejo de la
enfermedad. Otros aspectos de mayor complejidad que afectan a la dinámica del fungicida en la superficie
de la hoja, como volatilización y redistribución, son más difíciles de comprender, pero probablemente
tengan menor importancia. De igual forma, herramientas más complicadas para la toma de decisiones,
como el pronóstico por computadora, están más allá de los medios a disposición de los agricultores de los
países en desarrollo.
Literatura citada
Andrade-Piedra Naranjo, J. L. 2000. Epidemiología del tizón tardío de la papa en los Andes peruanos:
Validación del simulador LATEBLIGHT, Lima, Universidad Nacional Agraria La Molina Magister Scientiae
Thesis.
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205.
Bruhn J. A., and Fry, W. E. 1981. Analysis of potato late blight epidemiology by simulation modeling.
Phytopathology 71, 612-616.
Doster M. A., and Fry, W. E. 1991. Evaluation by computer simulation of strategies to time metalaxyl
applications for improved control of potato late blight. Crop Protection 10, 209-214.
Doster, M. A., Milgroom, M. G., Fry, W. E. 1990. Quantification of factors influencing potato late blight
suppression and selection for metalaxyl resistance in Phytophthora infestans: A simulation approach.
Phytopathology 80, 1190-1198.
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Forbes G. A., and Jarvis, M. C. 1994. Host resistance for management of potato late blight. Pages 439-457 in:
Advances in Potato Pest Biology and Management. G. Zehnder, R. Jansson and K.V. Raman, eds. St. Paul,
Minnesota, American Phytopathological Society.
Fry, W. E., Apple, A. E., Bruhn, J. A. 1983. Evaluation of potato late blight forecasts modified to incorporate
host resistance and fungicide weathering. Phytopathology 73, 1054-1059.
Haverkort, A. J. 1990. Ecology of potato cropping systems in relation to latitude and altitude. Agriculutral
Systems 32, 251-272.
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Kato, M., Mizubuti, E. S., Goodwin, S. B., Fry, W. E. 1997. Sensitivity to protectant fungicides and pathogenic
fitness of clonal lineages of Phytophthora infestans in the United States. Phytopathology 87, 973-978.
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forecasts: A simulation analysis. Phytopathology 83, 103-108.
Shtienberg, D., Doster, M. A., Pelletier, J. R., Fry, W. E. 1989. Use of simulation models to develop a low-risk
strategy to suppress early and late blight in potato foliage. Phytopathology 79, 590-595.
Shtienberg, D., and Fry, W. E. 1990. Field and computer simulation evaluation of spray-scheduling methods
for control of early and late blight of potato. Phytopathology 80, 772-777.
Epidemiología y Toma de Decisiones para el Manejo del Tizón 155