elocation-id: e3653
Oebalus insularis Stål, conocido de manera coloquial como chinche vaneadora provoca daños en el cultivo del arroz, cuyas pérdidas productivas pueden oscilar entre el 30 y el 65%, razón por la cual se incrementan las alternativas agroecológicas para su control sin la aplicación de productos químicos sintéticos contaminantes. El objetivo de la investigación consistió en evaluar el empleo de microorganismos benéficos y compost con silicio para el control de O. insularis Stål, en Oryza sativa L., cultivar INIAP-14. La investigación se desarrolló verano-otoño de 2023 en Quevedo, Ecuador, bajo condiciones de campo en un suelo franco arcilloso para lo cual se emplearon seis tratamientos consistentes en un control sin aplicación alguna (T1), insecticida Buffago a 0.5 L ha-1 (T2); Azotobacter chroococum, cepa Ag, a 1 x 109 UFC ml-1 (T3); compost líquido con silicato de potasio (K4SiO4) a 5 L ha-1 (T4); Metarhizium anisopliae, cepa 45 a 1.2 L ha-1 (T5) y un tratamiento combinado con A. chroococum, compost líquido con silicato de potasio y M. anisopliae (T6), en un diseño completamente aleatorizado. La variable dependiente evaluada fue la cantidad de insectos por parcelas antes y después de aplicados los tratamientos. Los resultados demuestran una variación significativa de la población de insectos pre y post aplicación de los tratamientos, con resultados diferenciados entre tratamientos, orientando a que el uso de tratamientos combinados y aquel con Metarhizium, manifiestan resultados efectivos para ser considerados como una alternativa agroecológica en el control de chinche Oebalus insularis.
Metarhizium anisopliae, Oebalus insularis Stål, Oryza sativa L., chinche vaneadora.
El arroz (Oryza sativa L.) es la segunda especie de planta con más área cultivada a nivel mundial, después del trigo (Triticum aestivum L.), por su alto aporte de nutrientes, rendimientos por hectáreas y fácil cocción (Edison-Zambrano et al., 2019). En Ecuador el arroz figura entre los cultivos más importantes y extensos, ocupa más de la tercera parte de la superficie de productos transitorios del país, sembrándose anualmente alrededor de 340 000 ha distribuidas entre 75 000 unidades de producción agropecuarias (Mendoza-Avilés et al., 2019).
Entre los factores que disminuyen los rendimientos agrícolas del arroz se encontró un mal manejo agronómico, los agentes abióticos y bióticos, en los abióticos figuran las altas temperaturas, repentinas lluvias y la salinidad entre otros, con relación a los bióticos resalta la afectación por plagas insectiles, entre ellas se puede citar a la especie Oevalus Oebalus Stål, 1872, conocido vulgarmente como chinche de la espiga o chinche vaneadora pudiendo causar pérdidas en rendimiento del cultivo que pueden oscilar entre un 30 y el 65% (Krinski y Amilton-Foerster, 2017), pudiendo visualizarse los daños en la etapa de ninfa y adulto del insecto a través de la succión del contenido acuoso de los granos de arroz (Hajjar, 2023).
Para el control de O. insularis lo más generalizado es el uso de insecticidas químicos con sus consiguientes efectos contaminantes al medio ambiente (Rodríguez-Delgado et al., 2018). Estos efectos nocivos se pueden contrarrestar con el empleo de productos de origen biológico, específicamente con bacterias y hongos entomopatógenos, aspecto que sustenta hoy en día la lucha biológica como componente importante del manejo integrado de plagas. Dentro de los hongos entomopatógenos utilizados para el control de insectos plagas se encuentra Metarhizium anisopliae, encontrándose en una variedad amplia de tipos de suelo, que representa su lugar de desarrollo natural y en condiciones climáticas diversas (Zhe-Yu et al., 2022; Hajjar, 2023).
Otro producto con acción bio-insecticida es el silicio (Si) (Ahmad et al., 2019). Este elemento es conocido por mejorar la resistencia de las plantas de arroz y otras Poaceas al ataque de plagas (Tenguri et al., 2023). Una de las formulaciones de silicio como fertilizante químico comercializable para los agricultores en Ecuador es bajo la forma de silicato de potasio líquido, el cual incorpora los efectos benéficos del potasio como uno de los principales macroelementos en la nutrición vegetal. De la misma forma, el empleo de bacterias promotoras del crecimiento como Azotobacter chroococum ha quedado demostrado en diferentes estudios su acción contra agentes patógenos, en especial nematodos del suelo (Akram et al., 2016).
Estudios relacionados con el control de O. insularis Stål, en Oryza sativa L., cultivar INIAP-14 por el efecto de microorganismos benéficos y compost con silicio, no ha sido demostrado; la hipótesis planteada consiste en que este tipo controles cuando de combinación se trate, éstos se manifestarán seguros, para ser considerados una alternativa agroecológica en el control de chinche Oebalus insularis. El objetivo de la investigación consistió en evaluar el empleo de microorganismos benéficos y compost con silicato de potasio para el control de Oebalus insularis Stål en Oryza sativa L, cultivar INIAP-14, en Quevedo, Ecuador.
La investigación se realizó en el período del mes de mayo a agosto de 2022, en la finca experimental ‘La María’ de la Universidad Técnica Estatal de Quevedo, ubicada en el km 7.5 de la vía Quevedo-El Empalme, Cantón Mocache, provincia de Los Ríos, Ecuador. Ubicada a 1° 04' 48.6" latitud sur y 79° 30’ 04.2” longitud oeste, a una altitud de 75 m. La zona se caracteriza como tropical húmedo, con temperatura promedio anual de 25.3 °C, con precipitación media anual de 1 587.5 mm; 86% de humedad relativa y 994.4 h sol al año. El suelo presenta una topografía plana, textura franco-arcilloso con un pH promedio de 5.5 (INANHI, 2021).
Los tratamientos del estudio fueron: Tratamiento 1 (T1). Control absoluto. Aplicación de agua destilada, tratamiento 2 (T2). Insecticida Buffago® a 0.5 L ha-1; tratamiento 3 (T3). compost líquido con silicato de potasio (K4SiO4). Compost líquido a 5 L ha-1 y 10 ml de silicato de potasio por litro de agua, tratamiento 4 (T4). Azotobacter chroococum cepa Ag, 109 UFC ml-1, a 1 ml L-1; tratamiento 5 (T5). Metarhizium anisopliae, cepa 45 a 1 x 108 conidios ml-1, a una dosis de 1.2 L ha-1; tratamiento 6 (T6). Metarhizum + Azotobacter 109 UFC ml-1 + compost líquido.
El diseño empleado fue un completamente aleatorizado con seis tratamientos y cuatro réplicas. El tamaño efectivo de las parcelas fue de 4 m2 (2 m x 2 m), más un área de borde considerado no efectivo de 0.5 m, sobre los criterios por Romero-Cortes et al. (2022).
El tratamiento a base de insecticida químico fue aplicado mediante el de una bomba de mochila Guarany® con boquilla de abanico #06; el insecticida utilizado fue el Buffago® en dosis 0.5 L ha-1 (Ruilova-Cueva et al., 2022). Mientras que para el tratamiento con A. chroococum cepa Ag 109 UFC ml-1, fue utilizado el producto comercial Nemagreen® fabricado por la empresa Ecovad y que contiene A. chroococum, cepa Ag a 1 x 109 UFC ml-1, en forma de preparación líquida; la dosis utilizada fue la 20 L ha-1.
La inoculación se realizó sumergiendo las semillas por espacio de 60 min en agua destilada a una dosis de 10 ml-1 de agua, posteriormente la semilla fue aireada a la sombra por 12 h, según Llerena-Ramos et al. (2021). Con relación al tratamiento a base de compost líquido con silicato de potasio, se prepararon 45 kg de sustrato empleando una báscula de plataforma (Camry, TCS 300 ZE21®), constituido de 30% de estiércol de ganado vacuno fresco (13 kg), de maíz (Zea mays L.) (23 kg), 10% (5 kg) de restos de la especie leguminosa (Pueraria phaseoloides L.) Kudsú tropical, 9% de suelo (4 kg) y 1% de ceniza (0.5 kg). Se le agregó melaza procedente del proceso industrial de la caña de azúcar (Saccharum spp.).
Del compost mencionado, se elaboró un abono orgánico líquido para lo cual se pesaron 250 g de compost y se mezcló en un litro de agua y se dejó reposar por 24 h, para así, obtener una relación masa volumen (m/v) del 25%, se determinó una relación volumen/volumen (v/v) de 50 ml-1, que para 1 ha representó una dosis de 10 L ha-1. Por cada litro de la solución final se añadieron 10 g de silicato de potasio (K4SiO4) en formulación líquida. El compost elaborado para esta investigación presentó un pH de 7.5, materia orgánica de 11.5 %, el contenido de nitrógeno (N) de 1.8%, fósforo (P) 0.48%, potasio (K) 1.2%, calcio (Ca) 3.93%, magnesio (Mg) 0.48% y azufre (S) de 0,25%.
Las concentraciones de microelementos en mg L-1 de boro (B), zinc (Zn), cobre (Cu), hierro (Fe) y manganeso (Mn) fueron de 36; 96; 42; 603 y 338 respectivamente. Se aplicó con mochila marca Guarany® y boquilla de abanico número 06, con la cual se logró una distribución uniforme en el follaje de las plantas de arroz, se realizó la aplicación cuando apareció la en el tallo principal característico de la etapa de ahijamiento en el cultivo.
La combinación de este compost con el uso de melaza se utilizó en base a los trabajos desarrollados por Álvarez-Sánchez et al. (2021). El tratamiento con Metarhizium anisopliae consistió en la aplicación del producto comercial Meta 45®, (Ecofertilizin, SAC) que contiene esporas de Metarhizium anisopliae, cepa 45 en solución líquida concentrada 1 x 108 conidias ml-1 según Valle-Ramírez et al. (2020), las aplicaciones foliares a base de M. anisopliae se empleó la dosis recomendada por el fabricante de 1.2 L ha-1, aplicándose en las primeras horas de la tarde noche.
Se realizaron dos aplicaciones, la primera cinco días antes del inicio de la floración y la otra al inicio de la floración, para las aplicaciones foliares se empleó una bomba de mochila Guarany® descrita anteriormente. El tratamiento a base de Metarhizium + Azotobacter 109 UFC ml-1 + compost líquido con silicato de potasio, consistió en aplicar a las semillas antes de la siembra el Azotobacter, el resto del tratamiento se elaboró mezclando el compost líquido a 10 L ha-1 con 10 g de silicato de potasio (K4SiO4), más 1.2 L ha-1 de Metarhizium y con una única aplicación al inicio de la etapa de floración.
La siembra se realizó manualmente utilizando una espátula de punta, depositando 20 semillas por hoyo, con distancias de siembra de 30 cm entre hileras y 25 cm entre plantas. El manejo de experimento se realizó de acuerdo con lo citado por Ruilova-Cueva et al. (2022). Para confirmar la presencia del insecto se realizó su monitoreo en las áreas cultivadas, preferiblemente al iniciarse la etapa de floración (5% de la parcela florecida) y en zonas aledañas con presencia de arvenses (una vez/semana/un mes).
Se empleó la red o malla entomológica, ejecutándose el muestreo tanto en el centro como en los bordes de las parcelas seleccionadas (10 muestreos por parcela) siguiendo diagonales imaginarias, con 10 barridas con la red entomológica en dos de las cuatro réplicas de cada tratamiento. Se cuantificó el número de las chinches (ninfas y adultos) capturadas. Los insectos colectados se llevaron en tarros de plásticos al laboratorio de entomología del Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias (INIAP) para su clasificación, ubicado en la Estación Tropical Pichilingue, en Empalme, Cantón Mocache, a 5 km de la ciudad de Quevedo, provincia Los Ríos, Ecuador.
Se analizaron las variables por medio de comparaciones múltiples después de aplicados los tratamientos con la prueba de Dunnett T3 y el número de O. insularis antes y después de dichas aplicaciones. Para cada parcela (dos de las cuatro por cada tratamiento) se contabilizaron el número de chinches en estado de ninfa y adultos previos a la aplicación y 15 días después a la aplicación de los tratamientos.
Se verificó la similaridad de la varianza del factor tiempo (pre y post aplicados a los tratamientos) con la prueba de Mauchly, mientras que el análisis de los efectos del factor tiempo y su interacción con los tratamientos a través de la prueba de Huynh-Feldt. Se realizó en análisis de varianza multivariado con el empleo del estadístico Lambda de Wilks (Cárdenas-Castro y Arancibia-Martini, 2014). La comparación múltiple entre los tratamientos se realizó con la prueba de T3 de Dunnett, para el análisis estadístico se utilizó el paquete estadístico SPSS versión 26 (Ates et al., 2019; IBM, 2019; Christensen, 2022).
Los resultados con el empleo de microorganismos benéficos y compost con silicato de potasio en el control de Oebalus insularis muestran una probabilidad (p≤ 0.0001) con el empleo de la prueba de Mauchly (Cuadro 1). Se encontró un tamaño del efecto de 0.836 debido a la influencia del factor insectos y un tamaño mayor, con un valor más cercano al valor de uno (0.906) para el efecto de la interacción insectos x tratamientos.
El control del insecto plaga O. insularis con el producto químico insecticida superó estadísticamente a los restantes tratamientos con la excepción del tratamiento combinado y la aplicación de Metarhizium. La aplicación a base de insecticida químico hizo decrecer la población de insectos por parcela en 10.3 insectos respecto al tratamiento control. Los resultados con Metarhizium no muestran diferencias significativas, apreciándose que el insecticida químico disminuyó en tres insectos la población y en un insecto respecto al tratamiento combinado, tratamientos además que correspondieron los intervalos de confianza más estrechos (Cuadro 2).
La comparación entre compost-silicato de potasio y el resto de los tratamientos denotó ausencia de diferencias significativas con el tratamiento con Azotobacter y con el control. Este mismo tratamiento alcanzó poblaciones promedio de ocho insectos por parcelas contra el tratamiento químico, con rangos del intervalo de confianza que van desde un límite inferior de 5.39 hasta un límite superior de 10.61 insectos.
El tratamiento con Azotobacter y la aplicación de compost-silicato de potasio, fueron los tratamientos que controlaron la población de insectos plagas, aunque con una tendencia sin diferencias significativas a controlar más el tratamiento compost-Silicato de potasio con relación a Azotobacter. La aplicación del tratamiento con Azotobacter no se diferenció estadísticamente del tratamiento a base de compost-silicato de potasio, tampoco para el control, y sí para el resto de los tratamientos; por lo que pueden considerarse estos tres tratamientos como los que menor control tuvieron sobre la plaga.
Las plantas de las parcelas en las que se aplicó Azotobacter presentaron como promedio cerca de nueve insectos más respecto al control químico. Por su parte el tratamiento con Metarhizium no mostró diferencias significativas con el tratamiento combinado entre Azotobacter-compost silicato de potasio-Metarhizium.
La aplicación a base de Metarhizium mostró un control promedio de siete insectos menos respecto al control. El tratamiento combinado entre Azotobacter-compost silicato de potasio-Metarhizium no difirió de forma significativa respecto al control químico y a la aplicación de Metarhizium y sí para el resto de los tratamientos. El tratamiento combinado redujo en nueve insectos la población por parcelas respecto al control. Cabe indicar que, aunque sin diferencias significativas con aquel a base de Metarhizium.
La cantidad de insectos promedio por tratamientos antes (pre) y después de ser aplicados (post) (Figura 1), demostró que al realizar la aplicación combinada de la mezcla de Azotobacter-Compost silicato de potasio-Metarhizium logra de 11 insectos antes de la aplicación descender la población de la plaga a cinco insectos para una reducción porcentual del 54.5% y es la segunda reducción mayor después del tratamiento químico, únicos tratamientos que reducen los niveles poblacionales en porcentajes mayores del 50%. Contrario a lo anterior fue el tratamiento a base de compost silicato de potasio.
El tratamiento control antes de realizar la aplicación presentó como promedio una población de 11.5 insectos en preaplicación y unos siete días después la población de O. insularis se incrementó en catorce insectos promedio para un incremento de la población de la plaga de 17.9% (Figura 1).
En el tratamiento químico la población de la plaga antes de ser aplicado (pre) fue de 10 una vez aplicado el producto químico (post) descendió a 3.8 equivalente a un descenso poblacional del 62%, el tratamiento con la mayor reducción poblacional porcentualmente respecto a ambos momentos. Para el tratamiento con Metarhizium, descendió a siete insectos promedio que representa porcentualmente un descenso poblacional de 39.1%.
Los resultados arrojan un valor de significancia (p) de la prueba de Mauchly del análisis de varianza multivariado (Cuadro 1) menor de 0.05, orientando que la hipótesis de esfericidad es rechazada; sin embargo, Ateş et al. (2019) proponen como una solución alternativa responsabilizar de la decisión a estadísticos que aporta el análisis de varianza multivariado como el Lambda de Wilks, debido a que la determinación de estos estadísticos no se ve afectado por el incumplimiento de la premisa de la esfericidad desde un enfoque multivariado.
Con relación al parámetro de no centralidad, de acuerdo con Christensen (2022), al incrementarse este valor, se incrementa la potencia estadística del análisis y disminuye la probabilidad de rechazar la hipótesis de nulidad. Aunque está ampliamente documentado que Azotobacter chroococum provoca un efecto benéfico importante sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas (Sumbul et al., 2020; Llerena-Ramos et al., 2021) y además se ha demostrado su efecto supresor de agentes patógenos (nematodos) (Akram et al., 2016; Edison-Zambrano et al., 2019; Hajjar et al., 2023), en esta investigación no se encontró un control significativo sobre el insecto plaga Oevalus insularis.
Con relación a la aplicación de Metarhizium anisopliae, en Ecuador, algunos estudios como el de McGuire y Northfield (2021) y el de Valle-Ramírez et al. (2020) aislaron y caracterizaron cepas de Metarhizium anisopliae, con potencial para el control de Mahanama andigena (Jacobi) en caña de azúcar (Saccharum spp.), demostrándose en el presente estudio el efecto bio-insecticida sobre el insecto O. insularis.
El mecanismo de M. anisopliae sobre los insectos que parasita es por contacto, lo que le confiere una ventaja respecto al mecanismo que emplean bacterias y virus, los cuales para accionar sobre el insecto necesitan ser digeridos. El contacto con el insecto de M anisopliae facilita su infección a través de la cutícula, debido a la producción de enzimas con capacidad de hidrolizar dicha cutícula, cuyos compuestos derivados de esa hidrólisis le sirven como nutrientes al hongo (Acuña-Jiménez et al., 2015).
Diversos estudios relacionados con el Silicio (Abada y Eman, 2017; Mukarram et al., 2022; Bhavanam y Stout, 2022), muestran que el silicio provoca una silificación de las paredes de las células y tejidos y la formación de barreras físicas o como elicitor de las vías de defensa de la planta; sin embargo, los resultados obtenidos con la presencia del silicato de potasio en el compost, aunque no realizó un control efectivo de la plaga.
La efectividad en el control de O. insularis del tratamiento combinado, la inclusión del compost y de Azotobacter es un aspecto importante para valorar por la sinergia que se puede establecer entre ambos componentes de manera positiva para la planta (Aslam y Ahmad, 2020; Bhavanam y Stout, 2022). En el mismo sentido los resultados que se logaron en el tratamiento conjunto compost silicato de potasio-Azotobacter-Metarhizium pueden estar asociados a los efectos conjuntos del silicato de potasio y la presencia de Azotobacter como microorganismo promotor del crecimiento y desarrollo vegetal (Salim y Hikal, 2019; Ranjan et al., 2021).
Como elemento independiente el silicio estimula el desarrollo vegetal, la arquitectura foliar, mantiene más erectas las hojas y tallos, lo que disminuye el acamado tan perjudicial en el momento de la cosecha de cultivos que se cosechan mecanizados, como el arroz, el proceso de fotosíntesis y las relaciones hídricas, mientras que el potasio como macroelemento esencial de la fisiología de las plantas cumple funciones importantes en la formación de carbohidratos como el almidón en los granos de arroz, síntesis de proteínas, división celular, desarrollo vegetativo y el tamaño y calidad de las semillas (Hasanuzzaman et al., 2018).
El silicio, además favorece el crecimiento del sistema de raíces, los pigmentos fotosintéticos, regula el movimiento de apertura y cierre de las estomas, del estado hídrico de las plantas por su función como osmoregulador, el balance iónico y la actividad de enzimas antioxidantes (Ahmad et al., 2019) cuya función está muy relacionada cuando las plantas se encuentran influenciadas por algún tipo de estrés como es el caso de ataques por plagas, del tipo de estreses abióticos.
Los resultados con relación a la evaluación del empleo de microorganismos benéficos y compost con silicio para el control de Oebalus insularis Stål en Oryza sativa L., cultivar INIAP-14, muestran resultados diferenciados entre tratamientos, orientando a que el uso de tratamientos combinados a base de silicato de potasio (K4SiO4) y aquel con Metarhizium, manifiestan resultados efectivos para ser considerados como una alternativa agroecológica en el control de Oebalus insularis. Se recomienda que los resultados logrados con el empleo de tratamientos combinados deben ser ampliados con futuras investigaciones considerando variables de crecimiento y desarrollo del cultivo del arroz
Los autores(as) expresan su agradecimiento a la Universidad Técnica Estatal de Quevedo, por el apoyo en la realización de los estudios doctorales en la Universidad de Granma, Cuba.
Acuña-Jiménez, M.; García-Gutiérrez, C.; Rosas-García, N.; López-Meyer, M. and Saínz-Hernández, J. 2015. Formulación de Metarhizium anisopliae (Metschnikoff) Sorokin con polímeros biodegradables y su virulencia contra Heliothis virescens (Fabricius). Revista Internacional de Contaminación Ambiental. 31(3):219-226.
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