Protección Integrada de Cultivos: una visión general (parte II)

UNA VISIÓN GENERAL (PARTE II)

Álvarez, AJ, Oliva, RM, Galindo MN
Universidad de Almería, Departamento de Ingeniería

El campo de investigación relacionado con la protección de cultivos es extensísimo y su desarrollo no puede obviar los nexos existentes entre aspectos muy diversos. De hecho, prácticamente, todas las acciones de manejo realizadas en general sobre el cultivo tendrán alguna interacción y repercusión sobre el desarrollo de plagas, enfermedades y malas hierbas. Algunas de las líneas de futuro pueden ser las siguientes:


• El desarrollo de modelos de predicción precisos a modo de modelos meteorológicos, es decir, en función del lugar y de la época, estos modelos ofrecerán información relacionada con plagas teniendo en cuenta todas las variables implicadas, incluidas las propias interacciones entre plagas, la presencia de enemigos naturales o los propios mecanismos de defensa del cultivo. Obviamente, la consecución de este objetivo es muy compleja y probablemente lejana ya que la intervención antropogénica es constante. Sin embargo, los sistemas de información, recopilación y procesado de datos nos puedan acercar, en un futuro, a esta situación.
• Para alcanzar el objetivo anterior deben mejorarse y especializarse las técnicas de monitoreo, incluido el de enemigos naturales.
• Los trabajos relacionados con el control biológico ofrecen distintas posibilidades como la de identificar nuevos enemigos naturales y evaluar sus posibilidades (desde todas las perspectivas, incluida la cría masiva, métodos de suelta, entomopatógenos, etc.) o su mejora genética.
• La modificación del hábitat en el entorno del cultivo para promover el desarrollo de enemigos naturales, la integración de plantas silvestres o el manejo de la cubierta del suelo son aspectos de interés en la protección integrada de cultivos.
• La aplicación de insecticidas es un método de control del que difícilmente se podrá nunca prescindir, pero las líneas de trabajo se dirigirán a la evaluación del enorme “catálogo” de sustancias naturales con propiedades insecticidas o a la búsqueda de modelos para sustancias de síntesis (como el caso de las piretrinas y los piretroides).
• El trabajo con feromonas ofrece grandes posibilidades (trampas, confusión de machos) incluso desde el punto de vista de la ingeniería genética (como la variedad de trigo capaz de liberar un sesquiterpeno que produce una señal de alarma entre distintos áfidos).
• El papel de fututo de la ingeniería genética es indudable. Cada vez con una asunción de riesgos más medida, las posibilidades que se plantean son, incluso, difíciles de imaginar. Siempre con la premisa fundamental del manejo adecuado de los logros alcanzados como, por ejemplo, el manejo de la resistencia frente a la toxina Bt que expresan algunas especies transgénicas. Otros mecanismos de resistencia pueden ofrecer excelentes resultados como la síntesis de determinadas proteínas (por ejemplo, inhibidores de proteasas).
• Estudios de los factores de resistencia de las plantas deberán llevarse a cabo para conocer mejor sus mecanismos. Los factores de resistencia morfológicos como la presencia de tricomas (forma, tamaño o secreción de compuestos), el papel de la capa cérea cuticular como barrera física o química o la composición de las estructuras tisulares (lignina, ácido salicílico o silicatos).
• Los factores de resistencia fisiológicos (más importantes que las defensas morfológicas) van a tener un papel fundamental en el futuro de la protección integrada de cultivos. La bioquímica que conduce a la síntesis de los denominados metabolitos secundarios de las plantas y su función jugarán un papel clave. La gran mayoría de los metabolitos secundarios están implicados en la protección de las plantas ya que estos compuestos ejercen efectos negativos en el metabolismo de los insectos (mecanismos de defensa directa inducida por herbívoros). También se presenta como un tema muy complejo puesto que estos factores de resistencia pueden tener un efecto indirecto sobre los antagonistas.
• Se necesita un conocimiento más profundo sobre los procesos que desencadenan los mecanismos de defensa directa. Las reacciones ante el ataque de herbívoros, patógenos, daño por factores abióticos o la aplicación de compuestos específicos dependen de sustancias inductoras denominadas elicitores (por ejemplo, el ácido jasmónico cuya aplicación sobre la superficie de las hojas produce una reacción similar en la planta a la producida por la alimentación de herbívoros). La respuesta de las plantas puede ser específica, no sólo según el tipo de daño, sino, también, según la especie que lo provoque. Sin embargo, los efectos de la respuesta no son específicos.
• Otras líneas de investigación deben plantearse para entender los mecanismos que definen las relaciones entre las plantas y los enemigos naturales de insectos. Estos mecanismos de defensa indirecta son específicos y se desencadenan después de que los insectos dañen los tejidos de las plantas y se basan en la secreción de sustancias volátiles para atraer a depredadores o parasitoides.
• Los factores que influyen en la selección de presas o anfitriones por sus antagonistas son más complejos que los factores relacionados con la selección de hospedadores por los fitófagos y estos factores no se conocen bien.
• Otras líneas de investigación estarán relacionadas con los mecanismos que regulan la adquisición de la resistencia sistémica en plantas.


El uso de agrotextiles: un método de control preventivo


Una clasificación muy genérica de los métodos de control para la protección de cultivos nos podría llevar a dividirlos entre preventivos y curativos. En el primer grupo se encuentran las barreras físicas y entre éstas se pueden citar los agrotextiles y, más concretamente, las mallas antiinsectos y los textiles no-tejidos de polipropileno (Figura 1, 2 y 3). Este es un campo que, en general, ha evolucionado menos que otros, probablemente, debido a que su origen es relativamente reciente. Sin embargo, sus posibilidades son muy prometedoras. Es cierto que existe un gran desconocimiento sobre este tema. Este desconocimiento lleva, frecuentemente, a simplificar las soluciones que participan del concurso de agrotextiles, incluso entre investigadores relacionados con la protección de cultivos. Sirva como ejemplo la alusión constante en la literatura científica a tejidos concretos referenciando únicamente su densidad de hilos (10×20 hilos cm-2, por ejemplo) o la idea de que las soluciones adoptadas con agrotextiles se pueden generalizar.

Figura 1: Adulto de Bemisia tabaci sobre malla antiinsectos
Figura 2: Adulto de Frankliniella occidentalis sobre malla antiinsectos
Figura 3: Adulto de Drosophila suzukii sobre malla antiinsecto

También, en la literatura científica, se valora la eficacia de las mallas antiinsectos como un valor constante. Nada más lejos de la realidad, la eficacia de las mallas antiinsectos depende de multitud de variables relacionadas con el propio insecto, el tejido y factores abióticos. En este sentido, la comprensión de las relaciones entre estas variables y su influencia sobre la eficacia de los tejidos permitirá elaborar modelos de predicción relacionados con el empleo de textiles para la protección.
La aplicación de las mallas en invernaderos es muy evidente porque, junto con el plástico que define la envolvente, ambos materiales consiguen la “hermeticidad” de la estructura. Otro tipo de estructuras (hoy por hoy abiertas en los laterales y fachadas hastiales) como los macrotúneles que se destinan al cultivo de frutos blandos, presentan unas enormes posibilidades de protección mediante mallas antiinsectos. Por otro lado, al margen de las denominadas cubiertas flotantes, existen muy pocos trabajos e información de la aplicación de mallas en cultivos al aire libre.

¿Qué posibilidades existen para su aplicación? ¿Cuál debe ser la altura de los cercados? ¿Qué influencia tendrán sobre la fauna auxiliar?

La eficacia de los agrotextiles ha sido suficientemente demostrada, pero, además, deben valorarse sus efectos negativos como los relacionados con el microclima (que se pueden valorar mediante ensayos aerodinámicos, la aplicación de modelos predictivos y experiencias de campo) y otros efectos de largo plazo relacionados con su uso intensivo: ¿puede provocar el empleo de mallas antiinsectos una presión selectiva sobre el tamaño de los insectos? Si esto sucediera, ¿qué otros cambios se producirán: morfológicos o fisiológicos? (Ya que la selección en una dirección puede originar cambios en otros caracteres).

Precisamente, el tamaño de los insectos juega un papel central en la aplicación de textiles para la protección de cultivos. Hasta ahora no han tenido demasiada importancia las dimensiones de las secciones transversales de los insectos ni la distribución de tamaños en las poblaciones. El tamaño de los insectos (intraespecífico) sufre variaciones que dependen de distintas variables. La temperatura es una de ellas y provoca variaciones sensibles según la latitud geográfica. Incluso, en algunas especies, estas diferencias son muy significativas y presentan una variación estacional muy evidente. La diferencia de tamaños entre machos y hembras debe ser completamente establecida y, por ende, la razón entre sexos es un aspecto que debe abordarse ya que en algunos casos concretos tiene una gran significancia.
Todos los aspectos relacionados con el tamaño de los insectos son esenciales para el diseño y selección de tejidos. Existen algunas herramientas para la caracterización morfológica de insectos, pero el proceso de medida apenas está automatizado y sigue consumiendo demasiado tiempo (sin entrar en consideraciones relacionadas con la precisión de las medidas). Por este motivo, premia conseguir un método de medida automático y preciso que permita obtener un gran volumen de datos en unos tiempos asumibles. El desarrollo de este método puede estar basado en la identificación de regiones características en el cuerpo de los insectos o en técnicas de segmentación de imágenes.
Desde el punto de vista de los insectos, el microscópico, las mallas no son cuerpos planos. Este efecto determina que un poro sea más grande que la realidad medible en las imágenes tomadas bajo microscopio (proyecciones ortogonales). La valoración de este efecto tridimensional es fundamental para mejorar el diseño y conseguir soluciones más óptimas.
El denominado efecto cárcel (los hilos de urdimbre actúan como barrotes y los de trama se distancian, sin llegar a comprometer la estabilidad de la estructura del tejido, con el objetivo de mejorar su porosidad) es un criterio de diseño muy extendido que no logra el efecto deseado con algunas especies concretas. La disposición espacial de los hilos de urdimbre está detrás de este error de diseño. Por tanto, es preciso valorar los factores de forma óptimos (relaciones entre el ancho y el largo de los poros) según el grosor de los hilos y la especie-plaga que pretendamos excluir.
Además del efecto mecánico, las barreras físicas pueden sumar efectos de protección como la adicción de insecticidas o aditivos que alteren sus propiedades ópticas. La utilización de aditivos para incorporar a los hilos propiedades fotoselectivas con el objetivo de interferir en las señales visuales que atraen a los insectos hacia las plantas que parasitan; otros aditivos, los colorantes, empleados para teñir los hilos de color, están en desuso puesto que reducen la cantidad de radiación disponible para el cultivo. Sin embargo, el actual reto tecnológico que persiguen los fabricantes está relacionado con la capacidad de añadir propiedades insecticidas mediante la incorporación de materias activas. Las mallas tratadas con insecticidas fueron desarrolladas en el pasado para el control de los mosquitos perteneciente al género Anopheles, principales vectores de enfermedades como la malaria. Recientemente, se han empezado a estudiar el uso de estas barreras fisicoquímicas frente a los cultivos agrícolas. Las mallas tratadas con insecticidas pueden fabricarse mediante dos procesos: en el primero el insecticida puede ser aplicado sobre la superficie de la malla por inmersión o pulverización del material con una solución a una dosis determinada y, en el segundo caso, la materia activa es incorporada durante el proceso de fabricación del hilo (mediante encapsulación del agente activo en la matriz polimérica). Este último tratamiento da lugar a las denominadas mallas tratadas con insecticida de larga duración.
Los primeros estudios que evaluaron la eficacia de estas mallas frente a las principales plagas de los cultivos hortícolas fueron realizados por Dáder et al., (2014). Los autores analizaron la eficacia de una malla experimental fabricada con poliéster (100%), con una trama de 25 hilos cm-2, de color amarillo claro y que, durante la fabricación del tejido, en el proceso de extrusión, se incluyeron los compuestos químicos deltametrina y bifentrín para conferir propiedades insecticidas al material. En el caso de las mallas tratadas con deltametrina, los resultados obtenidos revelaron que la malla actuaba como barrera protegiendo a los cultivos del daño causado por lepidópteros y áfidos. Lamentablemente, dadas las características del diseño experimental en el que no se incluyeron parcelas protegidas con la misma malla sin impregnación insecticida, no se pudo discriminar con certeza si la eficacia del textil frente a los pulgones se debió al efecto físico del tejido o a su acción insecticida. Los resultados obtenidos con las mallas tratadas con bifentrín mostraron tener una mejor exclusión y persistencia que las tratadas con deltametrina.
Martin et al., (2010) (176) evaluaron la eficacia frente a las especies de ácaros Polyphagotarsonemus latus y Tetranychus spp de un agrotextil de poliéster (100%) con una trama de 40 hilos cm-2, impregnado con deltametrina y dicofol. Estos agrotextiles fueron utilizados como cubiertas flotantes sobre cultivos de berenjena de forma intermitente, es decir, se colocaban sobre los cultivos a las 5 p.m. y se retiraban a las 9 a.m. Los resultados obtenidos revelaron que el agrotextil tratado con dicofol controlaba la población de ácaros en el cultivo, observándose poblaciones muy reducidas y, prácticamente, ningún síntoma de lesión debido a las picaduras en comparación con los cultivos protegidos con los agrotextiles tratados con deltametrina, sin tratamiento químico y los cultivos utilizados como control (sin agrotextil) que presentaron una fuerte infestación de ácaros.

 En la actualidad, una de las principales líneas de investigación que persiguen los fabricantes va encaminada en esta dirección, lo que implica la adición de nuevas propiedades insecticidas a los agrotextiles mediante la inclusión de bioplaguicidas. Los productos naturales de origen botánico son un segmento importante del mercado de bioplaguicidas, incluyendo productos tales como piretrinas y el aceite de neem para el control de insectos y formulaciones de aceites esenciales y agroresiduos. Entre las especies de plantas más utilizadas se encuentran Allium sativum, Annona reticulata, Azadirachta indica, Capsicum frutescens, Quassia amara, Chenopodium ambrosiodes, Gliricidia sepium y Ryana speciosa.El principal reto tecnológico asociado a este tipo de desarrollo se centra en asegurar la persistencia de la eficacia de las propiedades insecticidas del tejido. Para ello se están estudiando diferentes técnicas que permiten la inclusión de la materia activa a la matriz polimérica del monofilamento utilizado para fabricación de las mallas antiinsectos. Las principales técnicas que permiten incorporar estos compuestos en el agrotextil son: por un lado, mediante la aplicación de un recubrimiento que contiene la materia activa a la superficie (como una bicapa aplicada mediante pulverización) o, por otro lado, mediante la incorporación directa de la materia activa bien por adsorción (muy poco frecuente en las mallas de polietileno de alta densidad) o mediante la mezcla directa con el polímero. En este caso, es necesario realizar la encapsulación de la materia activa mediante las técnicas de secado por atomización o la de electrospinning.
En todo caso, estas nuevas medidas de control integrado pueden parecer ciencia ficción, alejándose de las técnicas tradicionales de manejo, pero más cerca de lo que parece a priori, han llegado para incorporarse como métodos de control en las labores habituales de trabajo.

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