Evaluación de la prevalencia de enfermedades en sistemas productivos de hortalizas para una propuesta de conversión agroecológica, en el oriente antioqueño (Colombia)

RESUMEN. Antecedentes: los sistemas de producción de hortalizas en el cinturón hortícola en la zona Altiplano del Oriente Antioqueño (Colombia), se caracterizan por el uso de variedades mejoradas importadas, están fundamentados en tecnologías foráneas, especializados en menor rotación de cultivos, intensivos en el espacio y tiempo, lo que conlleva a la presencia de más problemas fitosanitarios y ambientales. Se destaca la alta aplicación de insumos externos, entre ellos, plaguicidas de síntesis química y fertilizantes inorgánicos, así como el uso de abonos orgánicos comerciales, utilizados en altas cantidades en cada nuevo ciclo de producción y repetidamente en campos aledaños, lo que repercute en problemas de salud para los sistemas de producción de hortalizas y ecosistemas en todo su conjunto. Los fungicidas, nematicidas y bactericidas son los más empleados en escala significativa para el control de enfermedades en los cultivos, pero sobrepasando las dosis y frecuencias recomendadas por los expendedores, con un gran consumo de agua y sin embargo, las enfermedades continúan presentes y la calidad de varios de los productos obtenidos, presenta residualidad de plaguicidas. La agroecología como propuesta, desarrolla sistemas alternativos en los cuales se potencia la capacidad de bienestar y salud para todo el agroecosistema. Objetivo: Evaluar los elementos críticos de sostenibilidad que inciden en la prevalencia de enfermedades en sistemas productivos de hortalizas a través del análisis de las interacciones en el sistema suelo-planta-patógenos-manejo en la zona Altiplano de la subregión Oriente Antioqueño para la consolidación de un modelo de conversión agroecológica que contribuya a la disminución de la aplicación de plaguicidas. Materiales y métodos: Se evaluaron los factores críticos que inciden en las decisiones de los agricultores y definen los sistemas de manejo y explican la prevalencia de enfermedades en sistemas de producción convencional y ecológica de hortalizas. Se seleccionó el subsistema suelo y su manejo, en el que se midieron las interacciones con respecto a su aporte a la prevalencia de enfermedades de los cultivos de hortalizas. Para ello, se midió las características físico-químicas de fertilidad de suelos. Microbiológicamente se realizaron análisis para bacterias y hongos totales en suelos, y así mismo se evaluó índice de Shanon para biodiversidad bacteriana en suelos. Se identificó semanalmente, la incidencia de las principales enfermedades, identificando síntomas y signos. Se evaluaron periódicamente muestras para confirmar a nivel de género hongos, bacterias y nematodos patógenos del suelo. Se evaluó la calidad físico-química de bioinsumos empleados en los sistemas ecológicos. Se evaluaron metales pesados en suelos, análisis de residualidad de plaguicidas en material vegetal. Así mismo, se midieron las condiciones climatológicas diariamente durante el periodo de evaluación de las enfermedades. Como alternativa para evitar la dependencia de la aplicación de fungicidas, nematicidas y bactericidas para control de enfermedades, se elaboró una propuesta para la conversión de los sistemas convencionales a agroecológicos, fundamentado en el incremento de la biodiversidad del sistema y en el manejo agroecológico del suelo, de los cultivos y de las plagas. Resultados: el alcance de la sostenibilidad en sistemas de producción de hortalizas, depende fundamentalmente de objetivos asociados al bienestar social y ambiental, donde los tiempos y las formas de logro, no se supeditan a normas establecidas para la transición y menos en forma lineal, sino que obedece a las aspiraciones personales permeadas por los satisfactores de salud física y sicológica como la salud del sistema de producción; seguidamente por el alcance de necesidades de ingresos y cohesión familiar, después sí, vienen los factores de sometimiento a la norma. Del análisis del manejo del suelo en sistemas ecológicos a través de la práctica de nutrición de cultivos, se obtuvo que tienden a aumentar en el tiempo la disponibilidad de elementos en el suelo como el P, S y K, y a disminuir positivamente la disponibilidad tóxica del Fe y Al, pero con la necesidad de equilibrar a través de la mejor estandarización del manejo de materias primas, los aportes de Ca y Mg. En los sistemas ecológicos se encontró un 18% más de fincas con contenidos superiores de materia orgánica, con repercusiones en valores de pH cercanos a 6.0, contrario de los sistemas convencionales, estancados en pH ácido a pesar del sobreencalado y sobreabonamiento del suelo. Existen desbordados niveles de Ca, Mg, P, Fe y Cu, en los sistemas convencionales por el alto uso de enmiendas minerales (cales) como orgánicas y de fertilizantes inorgánicos. Se obtuvieron como factores relevantes de manejo en los sistemas convencionales: la “inercia o dependencia de soluciones externas para la acidez de los suelos”; influencia del ciclo redox del Fe en condiciones variables de óxido-reducción por el manejo del suelo, con pérdida de la capacidad neutralizante del suelo. Y un tercer factor principal es la relevancia de la interrelación de elementos mayores con menores en el sistema, caso específico, la disminución del Zn por exceso de fertilizantes fosfatados. De los análisis para componentes principales en los sistemas ecológicos, se obtuvieron: planificación de la nutrición de cultivos de acuerdo a criterios estándar propios, ajustados a las normas ecológicas de producción; complejación de iones metálicos responsables de la acidez de los suelos como el Al, Fe y Cu y permanencia de niveles mínimos aceptables de microelementos. Del análisis conjunto de la prevalencia de enfermedades, no existe diferencia significativa entre sistemas ecológicos y convencionales, pero sin embargo, se obtuvo una persistencia similar de las bacterias Xanthomonas sp., y Pseudomonas sp., para ambos sistemas en el cultivo de la lechuga (Lactuca sativa). Hubo diferencia significativa en la presencia de la enfermedad Alternaria sp., entre el sistema ecológico y tradicional (p<0.05), con mayor prevalencia en el primero de ellos. Para el brócoli (Brassica oleracea var. Itálica), no se presentó diferencia significativa entre sistemas (p>0.05), pero existe prevalencia de Alternaria sp., muy similar entre ellos. En el apio (Apium graveolens), se presentó diferencia entre sistemas para las enfermedades Xanthomonas sp., y nematodos (Meloidogyne sp.), en especial para esta última, siendo el sistema ecológico el que mayor prevalencia obtuvo durante el periodo evaluado. En los sistemas de producción de hortalizas convencionales, se encontró el uso de 46 ingredientes activos para tratar problemas fitosanitarios: de ellos, 18 son fungicidas, 20 insecticidas, 4 herbicidas, 2 de carácter insecticida-nematicida y 2 de acción bactericida. Los fungicidas son los que más se repiten en las aplicaciones o en mezclas incluso con otros productos, con mayor consumo por unidad de área. Mientras que los sistemas ecológicos recurren básicamente a factores de manejo de suelo a través de la nutrición orgánica de los cultivos y mínima perturbación del suelo, además de mayor diversidad de cultivos, reflejado en indicadores de sostenibilidad.

ABSTRACT. Background: Vegetable production systems in the horticultural belt in the High Plateau zone of the Eastern Antioquia (Colombia), are characterized by the use of imported improved varieties, are based on foreign technologies, and specialized in lower crop rotation, intensive in space and time, which leads to the presence of more phytosanitary and environmental issues. It stands out the high application of external supplies, including chemical synthesis pesticides and inorganic fertilizers, as well as the use of commercial organic fertilizers, used in high quantities in each new production cycle and repeatedly in surrounding fields, which brings repercussions on health problems for the production systems of vegetables and ecosystems as a whole. The fungicides, nematicides and bactericides are the most used in significant scale for diseases control in crops, even exceeding the doses and frequencies recommended by the retailers, with a great consumption of water, the diseases continue present and the quality of several of the products obtained, presents residual pesticides. Agroecology as a proposal develops alternative systems, which enhance the capacity of well-being and health for the whole agroecosystem. Objective: To evaluate the critical elements of sustainability that incise on the diseases prevalence in vegetable productive systems through the analysis of interactions in the soil-plant-pathogens-management system in the High Plateau zone of the Eastern Antioquia sub region, for consolidation of an agroecological conversion model that contributes to the reduction of the application of pesticides. Materials and methods: Critical factors that incise on farmer’s decisions and define management systems and that explains the prevalence of diseases in conventional and ecological vegetable production systems were evaluated. The soil subsystem and its management were selected, in which the interactions regard to its contribution to the diseases prevalence of vegetable crops were measured. For this, the physical-chemical characteristics of soil fertility were measured. For bacteria and total fungi in soils, microbiological analyzes were performed and Shanon index for bacterial biodiversity in soils was also evaluated. The incidence of the main diseases was identified weekly, identifying symptoms and signs. Samples were periodically evaluated to confirm at the genus level fungal, bacterial and pathogenic soil nematodes. The physical-chemical quality of bio-inputs used in the ecological systems was evaluated. Heavy metals in soils were evaluated, pesticide residue analysis in plant material. Likewise, the climatological conditions were measured daily during the evaluation period of the diseases. As an alternative to avoid dependence on the application of fungicides, nematicides and bactericides for disease control, a proposal was made for the conversion of conventional to agroecological systems, based on the increase in the system biodiversity and in the soil agroecological management, of crops and pests. Results: the scope of sustainability in vegetable production systems depends fundamentally on associated objectives with social and environmental wellbeing, where times and forms of achievement are not subject to established rules for the transition and less in a linear fashion, but that obeys personal aspirations permeated by physical and psychological health satisfiers such as the health of the production system; next by the scope of income needs and family cohesion, finally, come the factors of submission to the norm. From the analysis of soil management in ecological systems through the crop nutrition practice, it was obtained that tend to increase in time the availability of elements in the soil such as P, S and K, and to positively decrease the toxic availability of the Fe and Al but with the necessity to balance through the best standardization of the handling of raw materials, the contributions of Ca and Mg. An 18% more of farms with higher organic matter contents were found in ecological systems, with repercussions at pH values close to 6.0, contrary to conventional systems stagnated in acidic pH regardless soil over liming and overfertilization. There are overflowing levels of Ca, Mg, P, Fe and Cu, in conventional systems due to the high use of mineral conditioning (limes) such as organic and inorganic fertilizer. As relevant management factors in conventional systems were obtained: "inertia or dependence on external solutions for the acidity of soils"; influence of the redox cycle of Fe in variable oxide-reduction conditions for soil management with loss of its neutralizing capacity. In addition, a third main factor is the relevance of the interrelation of major elements with minors in the system, a specific case, the decrease in Zn due to excess phosphate fertilizers. From analyzes for major components in ecological systems, were obtained: crops nutrition planning according to standard criteria, adjusted to the ecological norms of production, complexation of metal ions responsible on soils acidity such as Al, Fe and Cu and permanence of minimum acceptable levels of microelements. From the overall analysis of diseases prevalence, there is no significant difference between ecological and conventional systems; nevertheless, a similar persistence of Xanthomonas sp., and Pseudomonas sp. bacteria was obtained for both systems in the cultivation of lettuce (Lactuca sativa). There was a significant difference in the presence of the Alternaria sp. disease, between the ecological and traditional system (p <0.05), with a higher prevalence in the first one. For broccoli (Brassica oleracea var. Italica), there was no significant difference between systems (p> 0.05), but there is a prevalence of Alternaria sp., very similar among them. In celery (Apium graveolens), there was a difference between systems for diseases Xanthomonas sp. and nematodes, especially for the last one, being the ecological system with the highest prevalence during the evaluated period. In the conventional vegetable production systems, the use of 46 active ingredients was found for treatment of phytosanitary problems: of which, 18 are fungicides, 20 insecticides, 4 herbicides, 2 with insecticide-nematicide character and 2 with bactericidal action. Fungicides are the most repeated in applications or mixtures even with other products, with higher consumption per unit area. Whereas ecological systems basically draw on soil management factors through crops organic nutrition and minimal soil disturbance, in addition to a greater diversity of crops, reflected in sustainability indicators.

Doctorado

Doctor en Agroecología