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Agentes fitopatogenos en la solucion nutritiva para el cultivo de jitomate en un sistema hidroponico cerrado.

PHYTOPATHOGEN AGENTS IN THE NUTRIENT SOLUTION FOR TOMATO CROP IN A CLOSED HYDROPONIC SYSTEM

AGENTES FITOPATOGENOS NA SOLUCAO NUTRITIVA PARA O CULTIVO DE TOMATE EM UM SISTEMA HIDROPONICO FECHADO

Introduccion

La escasez de agua a nivel mundial orienta a un cambio en su uso para el riego, a fin de maximizar su ahorro y buen aprovechamiento, asi como incrementar los rendimientos en los cultivos agricolas, ya que la agricultura debera mantener la seguridad alimentaria y al mismo tiempo proteger los recursos naturales (De Wrachien y Mudlagiri, 2015).

La mayoria de los cultivos en invernadero, entre ellos el jitomate o tomate, se han desarrollado utilizando sistemas hidroponicos con o sin sustrato, incrementando asi rendimiento y calidad en frutos (Preciado et al., 2011). Los impacto negativo en el ambiente. Los sistemas cerrados, a diferencia de los abiertos, presentan ventajas importantes por reusar la SN una vez que drena del sustrato, evitando su infiltracion en el suelo y la contaminacion ambiental. Ademas de permitir un bien ambiental, estos sistemas pueden retribuir al productor con un ahorro en agua y fertilizantes (Pardossi et al., 2011; Sanchez-Del Castillo et al., 2014a, b; Moreno-Perez et al., 2015).

La dispersion de los patogenos de la raiz es el principal riesgo en los sistemas hidroponicos cerrados. Algunos patogenos que infectan la raiz pueden ser dispersados a traves de la SN, por lo que la adopcion de sistemas hidroponicos con recirculacion se ha visto frenada (Sanchez-Del Castillo et al., 2014b). Los patogenos que causan mas problemas de enfermedades en la raiz son Fusarium oxysporum, Verticillium spp., Pythium spp. y Phytophthora spp., siendo estos dos ultimos los mas comunes en los sistemas hidroponicos con recirculacion (Khalil y Alsanius, 2010; Stewart-Wade, 2011; Gonzalez et al., 2013).

Pythium tiene una alta probabilidad de presencia y es frecuentemente severo en casi todo tipo de plantas producidas en sistemas hidroponicos. Materiales como sustratos, tuberias, tanques, goteros, etc., previamente utilizados para la produccion de cultivos hidroponicos con frecuencia pueden albergar Pythium y son a menudo fuentes potenciales de enfermedades en cultivos sucesivos. La recirculacion de la SN es el principal medio por el cual se dispersan los patogenos en cultivos hidroponicos (Hultberg et al., 2010; StewartWade, 2011).

La pudricion de la raiz causada por Pythium aphanidermatum es una de las enfermedades mas importantes del jitomate cultivado sin suelo en invernadero (Khalil y Alsanius, 2010). El control de esta enfermedad es complicado debido a que el patogeno, especialmente las zoosporas, puede propagarse facilmente en la SN de recirculacion a todo el sistema de cultivo (Schwarz et al., 2010; Stewart-Wade, 2011).

El mejor desarrollo de las plantas, la mayor produccion y la mayor eficiencia en el uso del agua y los nutrientes se obtienen cuando la SN drenada del sustrato es de ~28% respecto a la aplicada; con porcentajes de drenaje menores puede ocurrir estres hidrico y nutrimental. El porcentaje de drenaje debe variar dependiendo de la demanda hidrica del cultivo; por las mananas debe ser de 15% e incrementar progresivamente hasta 40% en las horas del dia de mayor demanda, con un promedio diario de 27-30%, respecto a la SN aplicada (Vazquez-Gomez et al., 2009; Agung y Yuliando, 2015).

Una alternativa sustentable para reducir el agua aplicada puede ser recircular la SN; no obstante, esto tiene mayor probabilidad de problemas de enfermedades (Sanchez-Del Castillo et al., 2014b). Sin embargo, existen tecnologias y sustratos con bajo riesgo de dano por patogenos en el sistema radical de las plantas; ademas de tener propiedades fisicas y quimicas favorables, los sustratos siempre deben estar libres de patogenos cuando se utilizan por primera vez, y cuando son reutilizados deben ser desinfectados. Con estas medidas, los sistemas cerrados son una alternativa efectiva para la produccion intensiva de hortalizas (Mata-Vazquez et al., 2010). Existe poca informacion sobre la incidencia de enfermedades por efecto de las formas de conduccion de la SN al reservorio y la recirculacion durante el desarrollo de los cultivos; ante la necesidad de ahorrar agua y fertilizantes en el proceso de produccion de jitomate en invernadero con sustrato, es importante generar informacion al respecto.

El objetivo de esta investigacion fue evaluar el desarrollo de microorganismos que atacan a la raiz, en cuatro tipos de conduccion de la SN con dife rente grado de exposicion a la intemperie en un sistema hidroponico cerrado con el cultivo de jitomate en invernadero. Se planteo la siguiente hipotesis: existe la presencia de microorganismos en la SN drenada que causan enfermedades a la raiz de jitomate, al conducir la SN a traves de conducto con mayor exposicion al ambiente hasta un reservorio para su recirculacion en un sistema hidroponico cerrado en invernadero.

Materiales y Metodos

Ubicacion del experimento y clima en el invernadero

El presente estudio se desarrollo en un invernadero tipo multitunel de 640[m.sup.2], con control pasivo de la circulacion del aire, ubicado a los 22[grados]43'42"N y 102[grados]40'58"O, a una altitud de 2240msnm. Se midieron la temperatura y la humedad relativa dentro del invernadero, mediante cuatro sensores Watchdog[R] ubicados en cada tunel del invernadero. La informacion se recabo cada 15min durante el desarrollo del experimento, desde el 2l/03/2014 al 04//11/2014. La temperatura media durante todo el ciclo dentro del invernadero fue de 24,7[grados]C, la maxima promedio 33,3[grados]C, la minima promedio 17,3[grados]C y la humedad relativa media 53,2%.

Establecimiento del experimento

Se utilizo semilla de jitomate tipo saladette de habito de crecimiento indeterminado, del cultivar 'El Cid' de Harris Moran Seed Company[R]. La siembra se llevo a cabo en charolas de 35ml por celda, el 16/02/2014, y se desarrollaron las plantulas durante 35 dias despues de la siembra. Luego se trasplantaron dos plantas en cada maceta con capacidad de 20 litros, utilizando como sustrato perlita fina (Hortipearl[R]) con las siguientes caracteristicas: densidad aparente de 0,18g x [cm.sup.-3], 27% de porosidad de aireacion, capacidad de retencion de agua de 37% y porosidad total de 60%.

Tratamientos evaluados

Se utilizo un sistema hidroponico cerrado en el que se ensayaron cuatro tratamientos con relacion al sistema de conduccion de la SN (Figura 1). Cada tratamiento estuvo constituido por 67 macetas con dos plantas cada una, alineadas en una hilera y un canal o sistema de conduccion de la SN, con cuatro repeticiones. El total de plantas en el experimento fue de 2144. Los tratamientos consistieron en cuatro sistemas de conduccion de la SN:

Sistema de conduccion descubierto (Tratamiento 1). Este sistema consistio en dejar el plastico completamente extendido en la superficie del suelo, es decir, en una linea horizontal, con el objeto de mantener la SN a su paso hasta el deposito de captacion totalmente expuesta al medio ambiente del invernadero (Figura 1, a1 y a2).

Sistema de conduccion parcialmente cubierto (Tratamiento 2). Similar al anterior, con la diferencia de que en este el plastico no esta extendido; esta sujetado a la parte superior de un costado de las macetas cada 3m (cada 10 macetas), con la finalidad de proteger parcialmente la SN del medio ambiente (Figura 1, b1 y b2).

Sistema de conduccion cubierto (Tratamiento 3). El plastico en este caso se sujeto totalmente a la parte superior de un costado de cada maceta para cubrir el paso de la SN hasta el reservorio, quedando solo expuesta la parte intermedia entre cada maceta (Figura 1, c1 y c2).

Sistema de conduccion entubado (Tratamiento 4). En este tratamiento se instalo un tubo de PVC ranurado en la parte inferior de las macetas, las cuales se insertaron en el para garantizar la completa proteccion de la SN de drenaje, asi como protegerla completamente de las condiciones del medio ambiente (Figura 1, d1 y d2).

Manejo de las plantas

En lo relativo al manejo de plagas y enfermedades, se llevaron a cabo las medidas de control tal y como lo recomiendan Munos-Ramos (2009), Vasicek (2015) y Ronco y Ruscitti (2015), con las cuales se evito la incidencia de enfermedades de la parte aerea del cultivo durante todo el ciclo.

Para el monitoreo del crecimiento de plantas de jitomate se empleo la metodologia que reporta Munoz-Ramos (2009) con el fin de asegurar que el crecimiento de la planta fuese equilibrado.

Manejo de la solucion nutritiva durante el experimento

Diariamente, se utilizo la solucion nutritiva (SN) Steiner entre los primeros 25-30 riegos (75-80%). La SN drenada de cada tratamiento se almaceno en su respectivo reservorio antes de los ultimos diez riegos de cada dia, y para re-establecerla se anadio agua hasta abatir la CE a 17 [+ o -] 1dS x [m.sup.-1] y posteriormente la cantidad nece saria de una solucion 1N de nitrato de potasio para lograr una CE de 2,0 [+ o -] 1dS x [m.sup.-1], y la cantidad necesaria (cuando se requirio) de una solucion 1N de acido sulfurico para re-establecer el pH a 5.5 [+ o -] 1.

El agua usada para preparar la SN tuvo un pH= 7,23 y una CE= 0,55dS [m.sup.-1]. La concentracion de iones solubles fue ([mol.sub.c] x [m.sup.-3]) de N[O.sub.3.sup.-]: 0,21; [H.sub.2]P[O.sub.4.sup.-]: 0,02; S[O.sub.4.sup.2-]: 0,70; HC[O.sub.3.sup.-]: 3,60; [Cl.sup.-]: 0,80; [Ca.sup.2+]: 1,85; [Mg.sup.2+]: 1,48; [K.sup.+]: 0,26; [Na.sup.+]: 1,89; y la de los siguientes micronutrientes fue (mg x [l.sup.-1]) de Fe: 0,00; Mn: 0,01; Zn: 0,00; Cu: 0,00 y B: 0,10. Los fertilizantes utilizados fueron nitrato de calcio (Ca[(N[O.sub.3]).sub.2] x 0,2N[H.sub.4]N[O.sub.3][H.sub.2]O), nitrato de potasio (KN[O.sub.3]), sulfato de potasio ([K.sub.2]S[O.sub.4]), sulfato de magnesio (MgS[O.sub.4] x 7[H.sub.2]O), fosfato monopotasico (K[H.sub.2]P[O.sub.4]), acido fosforico ([H.sub.3]P[O.sub.4]) y acido sulfurico ([H.sub.2]S[O.sub.4]). Para proporcionar los micronutrientes se utilizo un fertilizante con una concentracion de 6,6; 2,6; 1,1; 0,9; 0,3; y 0,2%, de Fe, Mn, Zn, B, Cu y Mo, respectivamente. Se aplicaron 26g de este fertilizante por cada [m.sup.3] de SN. El agua utilizada fue directamente de pozo profundo; la presencia de bacterias y hongos fue negativa.

El volumen de solucion nutritiva aplicada fue suministrado mediante un sistema de fertirriego automatico cuya frecuencia y tiempo de riego se programaron en funcion de la etapa de desarrollo y las condiciones ambientales dentro del invernadero. En la etapa de produccion, en promedio al dia se aplicaron 35 riegos de 4min cada uno. En cada maceta con dos plantas se instalaron dos goteros de 2l x [h.sup.-1] cada uno. Diariamente se tomo una muestra de SN de un gotero en cada tratamiento, para determinar la CE, el pH y la cantidad de solucion aplicada.

La SN drenada de cada maceta fue conducida por gravedad a lo largo de cada hilera de macetas hasta su correspondiente contenedor de plastico con capacidad de 18 litros, y de estos se bombearon a su respectivo tanque de 200 litros mediante un sistema automatico, para determinar la CE, el pH y la cantidad de solucion captada. Los contenedores de la SN drenada fueron colocados en cada una de las 16 hileras de macetas (cuatro tratamientos con cuatro repeticiones).

El potencial de hidrogeno (pH) y la conductividad electrica (CE) se midieron diariamente, tanto en la SN aplicada en goteros como en la de drenaje, utilizando para ello un potenciometro Hanna Combo HI98130.

Identificacion y descripcion de patogenos en la SN

Se obtuvieron muestras de SN de cada tratamiento y repeticion a los 124, 138, 152, 166 y 180 dias despues del trasplante; a la vez, en cada muestra se tomaron cinco submuestras, y se sembraron las 20 repeticiones en cajas de Petri con medio de cultivo agua-agar y PDA (agar, dextrosa y papa). Las cajas se incubaron durante dos dias a 23[grados]C y despues de este tiempo los crecimientos fungosos y/o bacterianos que se obtuvieron se transfirieron a nuevas cajas de Petri con PDA. La identificacion de los patogenos (a nivel de genero), se realizo mediante claves especializadas (Waterhouse, 1968; Barnett y Hunter, 1972).

Rendimiento

El rendimiento fue medido con base en los 25 cortes de fruto de jitomate realizados durante el ciclo del cultivo (Marzo-Noviembre). El pesaje de los frutos se realizo por tratamiento y repeticion, con una precision de 0,1g.

Cada cinco dias a partir del 17 de junio se pesaron los frutos producidos por cada unidad experimental y se clasificaron por calidad (peso) de acuerdo con la escala siguiente: primera (>130g), segunda (100-130g), tercera (60-100g) y cuarta (< 60g).

Diseno experimental y analisis estadistico

Se utilizo un diseno experimental en bloques completos al azar, con cuatro tratamientos y cuatro repeticiones. A los resultados de las variables evaluadas se les aplico analisis de varianza y prueba de Tukey (p [menor que o igual a] 0,05).

Resultados y Discusion

Fitopatogenos asociados con la solucion nutritiva

En el presente trabajo no se detecto la presencia ni danos ocasionados por agentes fitopatogenos que ataquen a la raiz de la planta. El hongo Cladosporium fulvum (Cooke, 1883) se presento en la parte aerea de tres de las 2144 plantas de que consto el experimento. Las plantas correspondieron a diferentes tratamientos, por lo cual no tuvieron relacion ni con el tipo de conduccion y en general con la recirculacion de la SN, ya que se trato de un patogeno aereo del cultivo de tomate. Estas plantas enfermas fueron eliminadas de inmediato cuando se detectaron y posteriormente no hubo reincidencia de este hongo. Ademas, como medida preventiva para evitar la diseminacion, se aplico en todo el invernadero un producto con azufre y oxicloruro de cobre.

Las plantas, durante el tiempo que duro el experimento (212 dias), no mostraron sintomas que indicaran la presencia de algun fitopatogeno con origen en el sustrato-SN-raiz.

La frecuencia de presencia de microorganismos totales en cinco muestreos de SN fue practicamente nula; menos de 0,19 presencias en todas las muestras analizadas (Figura 2). Entre ellos se detecto Aspergillus y Actinomycetes que solo se identificaron al nivel de genero debido a que no son considerados fitopatogenos del tomate, por su estructura micelial y por no presentar ninguna sintomatologia que los identificara como tales (Gonzalez et al., 2012, 2013). Se detecto bacterias que, de acuerdo a su coloracion naranja y rojiza en medio PDA y a su morfologia (esfericas) observada en microscopio, no cumplen las caracteristicas de fitopatogenas (Holt et al., 1994), siendo innecesaria por esta razon su identificacion al grado de especie. Ademas, no hubo diferencias estadisticas entre tratamientos por efecto de la frecuencia de presencia de microorganismos totales en la SN (Figura 2).

Deniel et al. (2006) reportan poblaciones de los hongos Fusarium oxysporum y Pythium spp. de 180 a 3000 UFC/l y 47 a 140 UFC/l, respectivamente, asi como de 3,6x[10.sup.4] a 2,1x[10.sup.5] UFC de bacterias mesofilicas aerobicas fluorescentes Pseudomonas, en la SN de recirculacion en un invernadero de produccion comercial de tres variedades de jitomate durante tres anos, una variedad en cada ano. La razon por la cual estos investigadores encontraron microorganismos puede ser debida a la presencia de estos desde el establecimiento del cultivo, siendo posteriormente las condiciones, durante el proceso de desarrollo del cultivo, idoneas para su crecimiento (Khalil y Alsanius, 2010). En el presente experimento la presencia de microorganismos fitopatogenos fue nula, debido al manejo desde el inicio y durante el proceso de produccion, que limito las condiciones ambientales favorables para el desarrollo de enfermedades (Gonzalez et al., 2013).

Schwarz et al. (2010) y Stewart-Wade (2011) reportan que en un sistema hidroponico con recirculacion de la SN, cuando no se da el manejo apropiado se incrementa el riesgo de enfermedades en las raices, dentro de las cuales el microorganismo fitopatogeno que puede presentar mayor riesgo es Pythium. Sin embargo, en el presente trabajo no se presento, ni en el tratamiento con mayor exposicion a la intemperie, no obstante que Stewart-Wade (2011) menciona que en estas condiciones se puede presentar el mayor riesgo.

Variables medidas en la solucion nutritiva

A lo largo del ciclo se tuvo un control en la SN en goteros. El volumen diario aplicado fue de 865ml en las primeras etapas del cultivo, hasta 3,26 litros en la etapa de maxima demanda hidrica de la planta, que corresponde con un volumen diario por planta de jitomate en etapa de produccion. El volumen de SN aplicado por planta y por dia es variable, porque depende de la demanda de la planta, la cual esta en funcion de la etapa de desarrollo y las condiciones ambientales. Cuadrado-Garcia et al. (2014) reportan 2,0 litros/planta en la etapa de demanda maxima con dias soleados, mientras que Pardossi et al. (2011) reportan 3,0 a 3,5 l x [m.sup.-2]/dia para jitomate en el sistema hidroponico NFT y de 2,5 l x [m.sup.-2]/dia con perlita, considerando una densidad de 2,2 plantas/[m.sup.2]; el agua aplicada fue de 1,364 a 1,591 y 1,136 litros/planta y dia, respectivamente.

El pH de la SN aplicada se mantuvo entre 5,5 y 6,0; y la CE entre 2,0 y 2,3dS x [m.sup.-1]. La SN drenada de las macetas vario de 20 a 32% respecto a la SN aplicada. El pH en la SN drenada tendio a acidificarse, bajando a 5,2 [+ o -] 0,1. La CE de la SN drenada se incremento a valores de 3,1 a 5,5dS x [m.sup.-1]; la CE media de esta SN drenada corresponde con el limite maximo que recomiendan Pardossi et al. (2011) para mantenerla en recirculacion.

Rendimiento

El rendimiento medio de frutos obtenido fue de 25,33kg x [m.sup.-2] y no se presentaron diferencias por efecto de los tratamientos evaluados (Tabla I). El rendimiento obtenido es 29% mayor al reportado en los invernaderos comerciales de Italia con plantas de jitomate injertadas (Pardossi et al., 2011). Estos autores tampoco encontraron diferencias en el rendimiento entre un sistema cerrado y uno abierto.

En los 25 cortes de tomate cosechados durante el ciclo del cultivo, los tratamientos ensayados tampoco tuvieron efecto en el tamano de los frutos. Las categorias de primera y segunda calidad presentaron mayor porcentaje en rendimiento, entre 85 y 88%, y solo en los frutos de la tercera categoria el tratamiento descubierto tuvo mayor porcentaje de frutos que el entubado (Tabla I). Esto es resultado de mantener un manejo adecuado de la SN y del cultivo para cada etapa fenologica (Hernandez et al., 2011; Lopez et al., 2011) asi como del control del clima dentro del invernadero, es decir, un buen manejo agronomico del cultivo (Soto-Bravo, 2015). Los resultados en estos rendimientos fueron en gran medida obtenidos por la ausencia de enfermedades que incidieran negativamente en el rendimiento del cultivo, lo cual coincide con Ronco y Ruscitti (2015).

Conclusiones

La solucion nutritiva recirculada sin ningun metodo de desinfeccion, utilizando solamente el manejo adecuado de la misma, en un sistema hidroponico cerrado no tiene efecto en la incidencia de enfermedades de la raiz en un cultivo de jitomate durante ocho meses.

Por medio de la recirculacion de la solucion nutritiva drenada se logra un ahorro de agua y fertilizantes en un 30 y 25%, respectivamente, respecto a los sistemas abiertos. Con este ahorro se reduce la liberacion de residuos contaminantes al medio ambiente.

La solucion nutritiva cuando es conducida por cualquiera de los metodos ensayados puede ser recirculada en un sistema hidroponico cerrado sin ningun metodo de desinfeccion y, por lo tanto, sin riesgos de problemas fitosanitarios en la raiz del cultivo.

REFERENCIAS

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Recibido: 05/01/2016. Modificado: 20/03/2017. Aceptado: 21/03/2017.

Rodolfo de la Rosa Rodriguez. Ingeniero Agronomo y Estudiante de Maestria en Ingenieria y Tecnologia Aplicada, Universidad Autonoma de Zacatecas (UAZ), Mexico.

J. Jesus Avelar Mejia. Doctor en Ciencias Agricolas, Colegio de Postgraduados (COLPOS), Mexico. Profesor Investigador, UAZ, Mexico.

Alfredo Lara Herrera. Doctor en Ciencias Agricolas, COLPOS, Mexico. Profesor Investigador, UAZ, Mexico. Direccion: Unidades Academicas de Agronomia e Ingenieria, UAZ. Jardin Juarez # 147, Colonia Centro, Zacatecas, Zac., Mexico, Codigo postal 98000. e-mail: alara204@hotmail.com

Julio Lozano Gutierrez. Doctor en Ciencias Agricolas, Universidad de Colima, Mexico. Profesor Investigador, UAZ, Mexico.

Juan Estrada Casillas. Maestro en Ciencias Agricolas, UAZ, Mexico. Profesor Investigador, UAZ, Mexico.

Rodrigo Castaneda Miranda. Doctor en Ciencias en Ingenieria, Universidad Autonoma de Queretaro, Mexico. Profesor Investigador, UAZ, Mexico.

Leyenda: Figura 1. Vistas frontal (a1, b1, c1 y d1) y lateral (a2, b2, c2 y d2) de los sistemas de conduccion y captacion de la solucion nutritiva a lo largo de la hilera de macetas con plantas de jitomate en los tratamientos: a) descubierto, b) parcialmente cubierto, c) cubierto y d) entubado.

Leyenda: Figura 2. Presencia de microorganismos en cuatro tratamientos de conduccion de SN de las macetas al reservorio de un sistema hidroponico cerrado para la produccion de jitomate, en cinco etapas de desarrollo del cultivo en el ano 2014 (N=20).
TABLA I
PORCENTAJE DE FRUTOS DE JITOMATE POR PESO Y RENDIMIENTO POR
EFECTO DE CUATRO SISTEMAS DE CONDUCCION DE LA SOLUCION NUTRITIVA
DRENADA DESDE LAS MACETAS Y CONDUCIDA HACIA LOS RESERVORIOS PARA SU
RECIRCULACION EN UN SISTEMA HIDROPONICO CERRADO, EN UN CICLO DE MARZO
A NOVIEMBRE DE 2014 (N= 4).

Tratamiento    Porcentaje de frutos             Rendimiento

               1 *       2      3       4     (kg [m.sup.-2])

Descubierto    38 a **   47 a   11 a    4 a      26,880 a
Parcialmente   40 a      46 a   10 ab   4 a      25,023 a
  cubierto
Cubierto       39 a      46 a   10 ab   5 a      25,116 a
Entubado       41 a      47 a    7 b    5 a      24,317 a

* Categorias por peso: 1-primera (>130g por fruto), 2-segunda
(100-130g por fruto), 3-tercera (60-100g por fruto), y 4-cuarta (<60g
por fruto).

** Cifras seguidas con letra diferente en cada columna son
estadisticamente diferentes (Tukey p[menor que o igual a] 0.05).
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Author:de la Rosa-Rodriguez, Rodolfo; Avelar-Mejia, J. Jesus; Lara-Herrera, Alfredo; Lozano-Gutierrez, Juli
Publication:Interciencia
Article Type:Ensayo
Date:Apr 1, 2017
Words:4837
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