Doi: http://dx.doi.org/10.17584/rcch.2016v10i2.5066

¹ Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Corpoica), C.I. Tibaitatá, Mosquera (Colombia).
² Autor para correspondencia. mmbolanos@corpoica.org.co

RESUMEN

El cultivo de plátano en el departamento de Quindío (Colombia), ha sido por tradición uno de los productos de mayor importancia en la economía de la región. Este cubre más de 50% del área agrícola y contribuye con 7,2% de la producción nacional. La bacteria Ralstonia solanacearum, agente causal de la enfermedad del moko de plátano, es el problema fitosanitario más importante en el departamento, debido al incremento de 17% en el número de municipios afectados a partir del año 2002. Con el fin de contribuir con el manejo de este problema, se exploró la relación entre la incidencia de la enfermedad y variables relacionadas con propiedades físicas y químicas del suelo, así como el uso del suelo y la ubicación altitudinal. Se estudiaron 269 fincas, empleando un diseño de muestreo estratificado con afijación proporcional al área sembrada. Se analizaron suelos y tejidos foliares, así como los síntomas de la enfermedad. Se ajustó un modelo de regresión logística para establecer el efecto de las variables sobre la probabilidad de ocurrencia de la enfermedad. De acuerdo a los resultados del modelo, mediante el software ArcGis 9.3 (ESRI^®), se interpolaron los puntos en georreferenciados utilizando la técnica de distancia inversa ponderada. En 52% de los predios evaluados, se detectó la enfermedad, y se encontró una correlación positiva y significativa entre la incidencia de la enfermedad, la conductividad hidráulica y la saturación de potasio en suelo; y negativa y significativa con la altitud, concentración de cobre foliar y presencia de cultivos asociados.

Palabras clave adicionales: Ralstonia solanacearum, incidencia, nutrición, potasio, cobre.

ABSTRACT

In the department of Quindío (Colombia), the plantain crops have traditionally been the most important products in the economy of the area; it covers more than 50% of the agricultural area and contributes with the 7.2% of the national production. Ralstonia solanacearum bacterium is a causal agent of Moko disease of plantain and it is the most important phytosanitary problem, since 17% of this disease increment in number of affected municipalities, from 2002. In order to contribute to the management of this problem, it was explored the relationship between the incidence of the disease and variables related to physical and chemical properties of soil as well as the soil use and the altitudinal location. For this, 269 farms were studied, by using a stratified sampling design with proportional allocation to the sown area. Soil and leaf tissues were analyzed as well as the symptoms of disease. According to the model results, by ArcGis 9.3 (ESRI^®) software, the georeferenced points were interpolated using the technique of inverse distance weighted. The results showed that in 52% of the properties assessed, the disease was detected, and a significant positive correlation was found between the incidence of disease and saturated hydraulic conductivity and soil potassium; conversely, a negative and significant with altitude, foliar copper concentration and location of associated cultivation was also shown.

Additional key words: Ralstonia solanacearum, incidence, nutrition, potassium, copper.

INTRODUCCIÓN

Entre los años 2005 y 2012 en Colombia el cultivo de plátano ocupó 355.602 ha, con una producción de 2.823.825 t y un rendimiento de 7.937,75 kg ha-1. Los departamentos de mayor participación fueron Arauca (12,5%), Antioquia (9,5%), Quindío (7,2%), Meta (7,1%) y Caldas (6,8%) (MADR, 2013). En la región Quindiana, el plátano contribuye con más del 50% del área agrícola, 1997 fue el año más representativo con una participación de 64,5%; para 1996 y 1997 contó con 45.953 y 39.013 ha, respectivamente; en 2011 el área disminuyó a 30.150 ha, con una producción de 301.879 t y rendimiento de 10,01 t ha^-1 (EVAS, 2006; 2009; 2010; 2012).

A pesar de presentarse incremento del rendimiento, se ha registrado disminución en la producción y área cultivada, atribuida a problemas de tipo climático y sanitario. El cultivo de plátano Dominico Hartón, propio del departamento, presenta diversos problemas sanitarios, siendo la bacteria Ralstonia solanacearum Raza 2 la más limitante. Esta es considerada como el patógeno más agresivo de las musáceas en las regiones tropicales y subtropicales del mundo, y por su epidemiología, es una amenaza en países donde aún no se ha detectado (SENASICA, 2013). En áreas afectadas se generan pérdidas económicas por "no producir" durante los meses de cuarentena y resiembra; caso reportado en el Urabá Antioqueño, donde las pérdidas durante 35 años ascendieron a 1.328.763 cajas de banano (Castañeda y Espinosa, 2005).

La enfermedad puede presentarse en cualquier estado fisiológico de la planta, el ataque se desarrolla descendentemente a causa de daños mecánicos con herramienta infectada o por ataque de insectos al racimo, y ascendentemente cuando R. solanacearum penetra el sistema radical o pseudotallo por heridas; al ingresar causa el taponamiento de haces vasculares, induciendo debilitamiento por deficiencia de agua y nutrientes, causando finalmente la muerte (Hurtado, 2012).

La bacteria está reportada en 32 países de Asia, África, América del Norte, Central y Sur (EPPO, 2010). En Colombia, se reportó en 1954 en el departamento de Tolima, para 1962 se dispersó al Magdalena y en 1968 y 1970 a la zona bananera de Urabá y el eje cafetero, respectivamente (Granada, 2003). En el Quindío, se registró en los municipios de Armenia, Calarcá, Montenegro, La Tebaida y Quimbaya en 1998 (Merchán, 1998), en 2000 se reportó en 105 fincas, comprometiendo un área de 81,06 ha y 10 años después, el área aumentó a 418,21 ha (Vargas-Sánchez, 2000; Bejarano, 2010; ICA, 2010). Para 2010, en el Quindío se erradicaron 52.863 plantas y 17.621 focos (ICA, 2010); según el ICA, seccional Quindío, las pérdidas en producción ascendieron a 6.800 t y 3.000 millones de pesos (Bejarano, 2010).

La práctica de fertilización contribuye a disminuir la incidencia y severidad de enfermedades, por ende a la sostenibilidad de la producción y preservación del ambiente (Datnoff et al., 2006; Méndez y Viteri, 2007; Bolaños-Benavides, 2011; Ceballos et al., 2014; Viteri et al., 2012). Un desequilibrio nutricional puede inducir factores de resistencia o predisposición de las plantas al ataque de patógenos (Chaboussou, 1967; Gimenez y Rathjen, 2010; Riveros, 2010), de acuerdo con las interacciones entre estos (Eschen-Lippold et al., 2016). Adicionalmente, deficiencias nutricionales pueden aumentar la susceptibilidad (Velasco, 2000; Huber y Haneklaus, 2007) o incrementar la agresividad de las enfermedades (McMahon, 2012).

El análisis de problemas fitosanitarios en región demanda gran cantidad de recursos, por lo que mediante geoestadística y sistemas de información geográfica (SIG), se generan mapas temáticos sobre la distribución espacial y temporal de fenómenos naturales (Moral, 2004). Estas herramientas han sido útiles en estudios epidemiológicos y control de enfermedades (Nelson et al., 1999; Schroder, 2006), estimación espacial del ataque de patógenos (Lamsal, 2011; Parnell et al., 2011; Huang et al., 2012) y el análisis de condiciones agroecológicas que influyen en problemas fitosanitarios (Chica et al., 2011; Bautista et al., 2013).

Por lo anterior, esta investigación analizó la incidencia de la enfermedad del moko o maduraviche en el cultivo de plátano Dominico Hartón (Musa AAB Simmonds) en el departamento de Quindío y su relación con concentración foliar de nutrimentos, propiedades químicas y físicas del suelo, así como los usos de suelo y cotas altitudinales.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se llevó a cabo en 2013 en el departamento de Quindío, localizado en el centro occidente del país entre los 0°04’41" y 0°43’18" de latitud norte y los 75°23’41" y 75°53’56" de longitud oeste, con una superficie total de 1.845 km² (IGAC, 1996). Para la selección de las fincas se utilizó el muestreo estratificado con afijación proporcional, los estratos correspondieron a los 12 municipios del departamento.

El marco muestral se definió a partir de los estudios de uso y cobertura de suelo a escala 1:10.000 (IGAC, 2010); mientras que el tamaño de muestra se calculó con la siguiente expresión (Scheaffer et al., 2007):

Donde: n = tamaño total de muestra; Ni = tamaño del estrato i-ésimo (i=1, 2, 3); Wi = proporción de área productora de plátano por estrato, con respecto al área total; pi = proporción estimada de afectación por moko para cada estrato fijada en el 10%; qi=1- pi; N = tamaño total de la población; D = confiabilidad fijada en el 95% y un error de muestreo del 5%.

El tamaño de muestra por estrato, se definió con afijación proporcional al tamaño del estrato, con la siguiente expresión:

Donde: ni = tamaño de la muestra por estrato i-ésimo (i=1, 2, 3); n = tamaño total de muestra; Wí = proporción de área productora de plátano por estrato.

De acuerdo con el número de fincas cultivadas con plátano en el departamento y la expresión empleada para determinar el tamaño de la muestra, se estableció el número de fincas a evaluar en los diferentes municipios (Tab. 1).

Las fincas seleccionadas en la muestra se georreferenciaron utilizando un GPS Gpsmap^® 76S (marca Garmin^®). La incidencia de la enfermedad en las fincas se identificó aleatoriamente, clasificándolas como sanas o enfermas, mediante evaluación de síntomas en campo y reportes del ICA, seccional Quindío (2012).

Se realizó análisis físico y químico de los suelos, y químico del tejido foliar en el Laboratorio de Suelos de Corpoica, Tibaitatá (Mosquera, Cundinamarca). Los resultados fueron sometidos a comparación de medias para dos grupos independientes (sano y enfermo) mediante la prueba t de Student-Welch con un nivel de significancia P≤0,05.

Con el propósito de estimar la incidencia de la enfermedad en función de las variables a nivel del suelo y foliar, se ajustó un modelo de regresión logística utilizando el procedimiento LOGISTIC del software SAS; se seleccionó el modelo con variables significativas según la prueba Ch^-2 de Wald, sobre la probabilidad de ocurrencia de esta enfermedad:

Donde: β_i = parámetros estimados mediante el análisis de regresión logística, correspondientes a cada una de las variables explicativas o independientes; Xi = variables explicativas (variables físicas y químicas del suelo, y químicas a nivel foliar); i= 1, 2,"¦; p = número de variables independientes.

Finalmente, mediante herramientas geoestadísticas (Geostatical Analyst) del software ArcGIS 9.3 software (ESRI^®) y el método determinístico de interpolación espacial: Distancia Inversa Ponderada (IDW - Inverse Distance Weight), se representaron cartográficamente patrones de distribución de las variables más significativas del modelo sobre la probabilidad de incidencia de la enfermedad.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Incidencia de R. solanacearum

El 52% de las fincas se encontraron afectadas por la enfermedad, con incidencias de 77, 75 y 60% en los municipios de Armenia, Montenegro y La Tebaida, respectivamente; por otro lado, los municipios de Quimbaya, Pijao, Calarcá, Circasia, Córdoba, Buenavista y Filandia presentaron valores inferiores al 50%, mientras que Salento y Génova no reportaron la enfermedad (Fig. 1, izq.).

En este sentido, la distribución de la enfermedad en las fincas afectadas tiene influencia directa con la ubicación de los focos, ya que como lo reportan Tapiero et al. (2007), la enfermedad se desarrolla en zonas cercanas y lejanas a los focos, debido a la concentración del inóculo en suelo sin vegetación, arvenses hospederas asintomáticas, aguas de escorrentía y tejidos infectados (González et al., 2012).

La ubicación de las fincas respecto a la hidrología del departamento permitió observar mayor cantidad de predios enfermos en cercanías a fuentes hídricas. El papel del agua como reservorio de bacterias es esencial para su dispersión, ya que focos de un agente causal han tenido origen mediante la diseminación por aguas residuales o agroindustriales (Elphinstone, 1998; Steadman et al., 1975; Peñalver et al., 2009).

Para R. solanacearum Raza 2, se resalta la diseminación mediante canales de riego y drenaje, agua de escorrentía, ríos, arroyos o inundaciones por desborde de estos (Martínez y García, 2003; Tapiero et al., 2007), los cuales establecen la enfermedad en zonas sanas y su expansión por otros agentes diseminadores (Munar- Vivas et al., 2010; Álvarez et al., 2015) (Fig. 1, der.).

Propiedades físicas y químicas de suelo, y concentración foliar de nutrimentos

De acuerdo con la prueba t de student para comparar fincas sanas y enfermas con respecto a las propiedades del suelo, se presentaron diferencias significativas (P≤0,05) para Cu, Mn, B, Al, Ca/K y altamente significativas (P≤0,001) para K, Mg/K, Ca+Mg/K, pH, MO, CIC, CH y AL+H (Tab. 2). Por otro lado, la concentración foliar nutrimentos presentó diferencias significativas (Pô€‚"0,05) para P, S, Cu, Mn y B (Tab. 3).

El suelo de fincas reportadas como sanas presentó pH fuertemente ácido (5,8), alta concentración de materia orgánica (MO) y aluminio (Al), así como exceso de cobre (Cu) y boro (B), por otro lado, las fincas con plantas enfermas presentaron desbalance en las relaciones catiónicas del suelo y los valores de potasio (K) lo cual puede dificultar la asimilación de cationes bivalentes como Ca²⁺ y Mg⁺² (Tab. 2).

El suministro de calcio mejora la resistencia de las plantas a enfermedades causadas por hongos y nematodos (Agrios, 2005), esto mediante la inhibición de enzimas que degradan la superficie de los tejidos, adicionalmente, mayor contenido en paredes celulares aumenta la resistencia a patógenos causantes de marchitez vascular, al formar complejos de pectato- Ca que hacen resistentes las paredes del xilema (Waggoner y Dimond, 1955; Corden, 1965; Spann y Schumann, 2010). Por su parte el magnesio se considera como un activador de enzimas involucradas en la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) y un factor que disminuye la viabilidad de esporas de hongos cuando se encuentra alta relación con el calcio y potasio (Chuang, 1988).

Según los resultados de los análisis foliares, las plantas de las fincas sanas presentaron alta concentración en la mayoría de los elementos exceptuando potasio (K), sodio (Na), hierro (Fe) y boro (B) (Munson, 1998) (Tab. 3).

De acuerdo con el análisis de regresión logística para establecer efectos de las variables del suelo y la concentración foliar de nutrimentos, así como la prueba t realizada, se observó que la probabilidad de ocurrencia del moko de plátano está relacionada negativamente con la altitud (Alt) y la concentración foliar de cobre (Cufol); mientras que la conductividad hidráulica (CH) del suelo y la saturación de potasio en el suelo (Con K) se relacionaron positivamente:

La CH cuantifica el paso de agua en las primeras capas del suelo y describe la movilidad subsuperficial o subterránea (Forsythe, 1975; Montenegro y Malagón, 1990). Las fincas con mayores valores de CH se presentaron en los municipios de Armenia y Quimbaya (Fig. 2, izq.), coincidiendo con la mayor concentración de predios enfermos en cercanías a fuentes hídricas.

En este sentido, Tapiero et al. (2007) evaluando la persistencia de la bacteria R. solanacearum en suelo y aguas que conforman el flujo freático de cultivos de plátano del municipio de Fuente de Oro, Meta; mencionaron la influencia del movimiento de agua sobre la dispersión del patógeno en el área de estudio.

Para la concentración de potasio (Con K) en suelo, se observó que las fincas que presentaron mayor concentración de este elemento, reportan mayor incidencia de la enfermedad, la cual se concentra en los municipios de Quimbaya, La Tebaida, Armenia y Montenegro (Fig. 2, der.).

Conocidas las funciones metabólicas del K en la planta y su efecto sobre enfermedades (Datnoff et al., 2006), la incidencia de R. solanacearum y su relación con la saturación de K en el suelo puede ser interpretada como poca disponibilidad de este elemento o un proceso de fijación por parte del suelo. Este fenómeno se presenta cuando los iones de potasio se ubican en los sitios donde han sido adsorbidos, lo cual causa una contracción de las láminas de arcillas (Cox y Uribe, 1992) y se ve influenciada por factores térmicos, formas de K y condiciones de humedad (Huang y Jin, 1996; Conti, 2001; Navarro y Navarro, 2013). Los suelos del departamento de Quindío se clasifican dentro del orden Andisol (IGAC, 1995); de acuerdo a su mineralogía, fracción arcillosa y grado evolutivo, muestran un alto predominio de las arcillas neoformadas como caolinita y esmectitas (Sánchez y Rubiano, 2015).

Según un estudio mineralógico del departamento de Quindío (IGAC, 2004), los suelos con topografía de vertiente muestran contenidos superiores al 50% de caolinita y la abundancia de caolinita en sus suelos (68%), se relaciona con una capacidad de intercambio canónico variable (CICV), superior a la CICE. Los suelos con cantidades considerables de arcillas caolinitas inducen baja disponibilidad de K hacia el sistema suelo-planta y presentan baja CIC, lo cual hace que el K intercambiable sea bajo (Jiménez et al., 2008); esta condición sugiere un suministro adicional del elemento (Navarro y Navarro, 2013), para lograr una mejor respuesta a nivel fisiológico y productivo frente a la fertilización con macronutrientes (Bolaños- Benavides et al., 2000).

El cobre foliar (Cufol) presentó un efecto significativo en la reducción de la probabilidad de ocurrencia de la enfermedad. El cobre está involucrado en procesos de transferencia de electrones y proteínas oxidativas, así como en la síntesis de ADN-ARN y procesos fotosintéticos (Marschner, 1995); este elemento tiene una tasa de absorción baja, se ve afectado principalmente por la especie de Cu (Kopsell y Kopsell, 2007) y su deficiencia ha sido relacionada con la disminución en la lignificación del xilema (Evans et al., 2006).

El efecto del Cu sobre una enfermedad es atribuido a una toxicidad directa sobre los patógenos y al incremento de la resistencia del hospedero frente a estos, se considera un regulador esencial de enzimas involucradas en la producción de compuestos antimicrobianos, flavonoides, oxidación de aminoácidos, producción de especies reactivas de oxígeno y la regulación en la expresión de genes de resistencia (Evans et al., 2006). A este elemento se le han atribuido efectos sobre disminución de las poblaciones e incidencia de enfermedades causadas por bacterias (Medina-Urrutia y Stapleton, 1985; Kairu et al., 1991; Jones y Woltz, 1993; Datnoff et al., 2006).

En la presente investigación, los cultivos de plátano se ubicaron entre 1.064 y 1.819 msnm. La enfermedad se presentó en las fincas ubicadas a partir de 1.064 msnm mientras que las fincas en altitudes superiores a 1.676 msnm fueron reportadas como libres de la enfermedad (Fig. 3, izq.). La relación de menor incidencia de la enfermedad respecto a la altitud, puede estar relacionada con la epidemiología del patógeno, ya que según Goszczynska et al. (2000) y SENASICA (2011), R. solanacearum Raza 2, se desarrolla a temperaturas entre 35 y 37ºC.

Los resultados del presente estudio ubicaron las fincas enfermas en el paisaje de piedemonte, con clima medio muy húmedo a medio húmedo sobre un piso térmico templado. Por otro lado, las fincas sanas se ubican en el paisajes de montaña, con climas fríos muy húmedos a extremadamente fríos-húmedos, sobre pisos térmicos fríos a extremadamente fríos, los cuales presentan temperaturas promedio de 8 a 17°C (IGAC, 2014).

Se estableció que la baja probabilidad de ocurrencia de la enfermedad está relacionada significativamente con la cobertura de cultivos permanentes (Per) en comparación con cobertura de cultivos de plátano (Pl).

Esto podría ser entendido como menor probabilidad de ocurrencia de la enfermedad cuando se cuenta con diversificación en las fincas cultivadas con plátano. La combinación en un policultivo de especies susceptibles y resistentes a una enfermedad, reduce incidencias de microorganismos fitopatógenos, debido a la formación de barreras frente al movimiento de microorganismos, modificación de microclimas, rompimiento de ciclos biológicos de patógenos, efecto sobre la dinámica de las poblaciones de insectos vectores, supresión de arvenses hospederas, así como el efecto de plantas con propiedades alelopáticas (Gómez-Rodríguez y Zavaleta-Mejía, 2001; Arenas et al., 2005; Guzman y Alonso, 2008).

CONCLUSIONES

En 2013 en el departamento de Quindío, 10 de los 12 municipios registraron la enfermedad del moko de plátano, los municipios de Salento y Génova se encontraron aparentemente libres de la bacteria.

El 52% de las fincas evaluadas en el departamento de Quindío registraron la enfermedad del moko de plátano, la cual mostró mayor incidencia y concentración entre los municipios de Armenia, Montenegro, La Tebaida y Quimbaya.

De acuerdo a la cartografía generada, se observaron fincas afectadas por moko de plátano en cercanías a fuentes hídricas del departamento de Quindío, factor que favorece la diseminación de la bacteria.

Se observó alta probabilidad de ocurrencia de la enfermedad en suelos con alta conductividad hidráulica y alta concentración de potasio; también se observó baja probabilidad de ocurrencia en plantas con alta concentración de cobre foliar y en fincas situadas a mayor altitud.

De acuerdo con la cobertura productiva del departamento de Quindío, se observó baja probabilidad de ocurrencia de la enfermedad en fincas con cultivos permanentes y alta probabilidad en áreas con plátano en monocultivo.

Se evidenció que las condiciones agroecológicas como las propiedades del suelo y la vegetación, tienen influencia sobre la presencia de la enfermedad; esto debe incluirse para planificar acciones culturales y sanitarias en el cultivo de plátano.

Se recomienda realizar estudios más detallados sobre las propiedades físicas y químicas de los suelos, así como la influencia de la nutrición en el desarrollo de la enfermedad del moko de plátano causada por R. solanaceaurm.

Se recomienda adelantar trabajos concernientes a la influencia de las condiciones agroecológicas y tipos de coberturas en las zonas productoras de plátano, y su relación con el desarrollo de la enfermedad del moko de plátano.

AGRADECIMIENTOS

Estos resultados hacen parte del proyecto "Estrategias para el manejo del moko en el departamento de Quindío. Fase I.", financiado por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, y cuya ejecución estuvo a cargo de la Corporación Colombiana de Investigación Agropecuaria (Corpoica). Por su colaboración y cooperación se agradece especialmente al Instituto Colombiano Agropecuario (ICA), la Secretaría de Agricultura y Desarrollo Ambiental de Quindío, la Corporación Autónoma Regional de Quindío y las Umatas de los municipios de Quindío.

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