Propiedades bioplaguicidas del vermicompost

Bio–pesticide properties of vermicompost

Jorge DOMÍNGUEZ, María GÓMEZ–BRANDÓN & Cristina LAZCANO

Departamento de Ecología y Biología Animal. Universidad de Vigo. Vigo E–36310, España. E–mail: jdguez@uvigo.es, mariagomez@uvigo.es, cristina@uvigo.es

RESUMEN

A pesar de la abundante información sobre las propiedades bioplaguicidas de algunos fertilizantes orgánicos como el compost, existen muy pocos trabajos acerca de este tipo de propiedades en el vermicompost. Recientemente se ha investigado el potencial del vermicompost como bioplaguicida contra patógenos vegetales, insectos, ácaros y nematodos parásitos de plantas. La adición de vermicom–post al suelo incrementa la diversidad microbiana del mismo y por lo tanto hay un rango más amplio de microorganismos que pueden actuar como agentes biocontrol contra diferentes plagas para las plantas. Además, el vermicompost constituye una fuente de nutrientes de liberación lenta, que se van poniendo a disposición de la planta a medida que ésta los va necesitando, y su aplicación puede aumentar la producción de compuestos fenólicos en la misma, haciéndola más resistente a la herbivoría. Aunque existen evidencias científicas del papel del vermicompost como bioplaguicida, es necesario esclarecer qué factores desencadenan esta supresión y en qué medida éstos dependen del material de origen, de la especie de lombriz de tierra y del proceso de vermicompostaje.

Palabras clave: Control biológico, fitosanidad, enmiendas orgánicas, fitopatógenos, lombrices de tierra.

ABSTRACT

Despite the extensive literature on the suppression of pests by some organic fertilizers like compost, there are very few studies related to the control of pests by vermicompost. Recently, the potential of vermicompost in the suppression of plant pathogens, insects, mites and plant parasitic nematodes has been investigated. The addition of vermicompost to soils increases microbial diversity, providing a wider range of microorganisms that can act as biocontrol agents against different plant plagues. Furthermore, vermicompost is a slow releasing nutrient source providing nutrients in synchrony with plant needs, and its application can increase the production of phenolic compounds in plants, making them more resistant to herbivory. Although, there is scientific evidence of the role of vermicompost in the suppression of pests, it is necessary to clarify which factors trigger this suppression and to what extent these are dependent on the source of the material, on the species of earthworm and the vermicom–posting process.

Key words: Biological control, plant health, organic amendments, plant pathogens, earthworms.

INTRODUCCIÓN

El compost y el vermicompost son dos tipos de fertilizantes orgánicos con una efectividad, en muchos casos, superior a la de otros abonos orgánicos como los estiércoles naturales. En los últimos años se ha reforzado el estudio de los efectos de la aplicación de los mismos en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. En estudios a largo plazo, se ha demostrado que su adición produce una disminución significativa de la densidad aparente, un aumento de la estabilidad de los agregados y de la capacidad de retención de agua del suelo (Albiach et al. 2001, Ferreras et al. 2006, Weber et al. 2007), así como un incremento de la concentración de carbono orgánico y de las cantidades totales de nutrientes esenciales para las plantas en comparación con los fertilizantes minerales (García–Gil et al. 2000, Bulluck et al. 2002, Chaoui et al. 2003, Nardi et al. 2004, Weber et al. 2007). La adición de estos fertilizantes orgánicos al suelo incrementa además la concentración de sustancias húmicas de estructura molecular compleja, aumentando por lo tanto la relación ácidos húmicos/ácidos fúlvicos (Albiach et al. 2001, Nardi et al. 2004, Weber et al. 2007).

Además de modificar las propiedades químicas, la adición de fertilizantes orgánicos produce también cambios en las propiedades biológicas del suelo, aumentando la biomasa y la actividad microbiana y modificando distintas actividades enzimáticas (Benitez et al. 2000, García–Gil et al. 2000, Arancon et al. 2005, Ros et al. 2006) y la estructura misma de las comunidades microbianas (Ros et al. 2006). Bulluck et al. (2002) y Nardi et al. (2004) observaron que tras la adición de diferentes tipos de compost, aumentaba la abundancia de microorganismos beneficiosos para el crecimiento vegetal, reduciéndose el número de microorganismos patógenos, y además aumentaba la actividad biológica de los ácidos húmicos extraídos del suelo con efectos hormonales similares a los de las giberelinas sobre plantas de maíz. En el Cuadro I se muestran algunos ejemplos de trabajos recientes sobre la supresión de distintas enfermedades de plantas tras la aplicación de enmiendas orgánicas.

Debido a esto, en los últimos años el empleo del vermicompost para otros fines distintos a los tradicionales ha suscitado un gran interés científico (Edwards et al. 2004); su potencial como bioplaguicida contra patógenos vegetales y nematodos parásitos de plantas abre un campo científico casi inexplorado y de indudable interés. Aunque hay algunos trabajos que indican que la aplicación del vermicompost a distintos cultivos reduce notablemente el número de nematodos parásitos de plantas (Ribeiro et al. 1998, Swathi et al. 1998) y la incidencia de enfermedades producidas por hongos (Nakamura 1996, Nakasone et al. 1999), es necesario esclarecer qué factores desencadenan esta supresión, y en qué medida éstos dependen del material de origen, de la especie de lombriz de tierra y del proceso de vermicompostaje.

El vermicompost como bioplaguicida contra enfermedades causadas por microorganismos

Recientemente se ha demostrado que los vermicomposts pueden tener efectos notables en la supresión de patógenos vegetales que producen podredumbre y necrosis radicular en plantas de cultivo. Nakamura (1996) estudió las propiedades bioplaguicidas de los vermicomposts contra Plasmidiophora brassicae, Phytophthora nicotianae y Fusarium lycopersici, tres hongos patogénicos que causan podredumbre en los cultivos de tomate. Orlikowski (1999) observó una reducción en la esporulación del patógeno Phytophthora cryptogea tras la adición de vermicompost, y Nakasone et al. (1999), utilizando extractos acuosos de vermicompost, observaron una inhibición en el crecimiento del micelio de hongos patogénicos como Botrytis cinerea, Sclerotinia sclerotiorum, Corticium rolfsii, Rhizoctonia solani y Fusarium oxysporum. La adición de vermicomposts de residuos ganaderos a semillas de tomate redujo notablemente la infección causada por Fusarium lycopersici (Szczech 1999) y Phytophthora nicotianae (Szczech & Smolinska 2001); sin embargo, Szczech & Smolinska (2001) no encontraron diferencias significativas en la supresión de Phytophthora nicotianae con respecto al sustrato control (turba) cuando utilizaron vermicomposts de lodos residuales.

Arancon et al. (2007a) utilizaron té de vermicomposts de distintos residuos orgánicos (estiércol de vaca, purín de cerdo, restos de comida y residuos de la industria papelera) como bioplaguicida contra los parásitos vegetales Pythium, Rhizoctonia, Plectosporium y Verticillium, y observaron una reducción notable de la incidencia de estos patógenos en diferentes cultivos. Sahni et al. (2007) estudiaron los efectos de la inoculación de microorganismos antagonistas (Pseudomonas syringae) y vermicom–post de restos vegetales en la incidencia de Sclerotium rolfsii en la planta del garbanzo (Cicer arietinum) y encontraron que este tratamiento combinado incrementó la disponibilidad de nutrientes para la planta, y redujo su mortalidad.

Siguiendo los modelos de supresión propuestos para el compost (Hoitink & Bohem 1999, Noble & Coventry 2005), la reducción en la incidencia de estas enfermedades podría explicarse bien por una supresión directa del patógeno por el vermicompost, o bien mediante la inducción de resistencia sistémica en la planta (Fig. 1).

La supresión directa del patógeno por la microflora y la microfauna asociadas al vermicompost, puede ser general o específica dependiendo de si hay un solo agente supresor o si la supresión se debe a la acción conjunta de varios factores. En ambos casos, los mecanismos de supresión propuestos son la competencia, la antibiosis y el parasitismo. Los mecanismos de supresión específica por el vermicompost no se conocen bien por lo que el papel bioplaguicida de los vermicomposts suele explicarse por el mecanismo de supresión general, ya que la adición de vermicompost incrementa la diversidad de los microorganismos y de la fauna del suelo (Gunadi et al. , 2002) y por lo tanto hay un rango amplio de organismos que pueden actuar como agentes de biocontrol y supresión de enfermedades. Sin embargo, no se conoce el mecanismo exacto de supresión, ni se sabe hasta qué punto la capacidad supresora de los vermicomposts depende del material de origen, de la especie de lombriz de tierra y del proceso de vermicompostaje. En este sentido, Lores et al. (2006) demostraron que, en función de la especie de lombriz empleada y del residuo de partida, las comunidades microbianas originadas tras el proceso de vermicompostaje eran diferentes, lo que podría implicar distintas capacidades para la supresión de enfermedades.

Por otro lado, otros trabajos apuntan a la existencia de mecanismos de inducción de resistencia sistêmica. Por ejemplo, Zaller (2006), encontró que la aplicación foliar de extractos de vermicompost redujo la incidencia de Phytophthora infestans en el tomate, y Singh et al. (2003), encontraron que la aplicación de extractos acuosos de vermicompost a la planta del guisante (Pisum sativum) y al bálsamo de jardín (Impatiens balsamina) incrementó la resistencia de las mismas contra el ataque de los hongos patogénicos Erysiphe pisi y Erysiphe cichoracearum, incrementando también la producción de compuestos fenólicos de la planta.

El vermicompost como bioplaguicida contra los ataques de insectos y ácaros

Hay pocos estudios de la aplicación del vermicompost como bioplaguicida contra insectos y ácaros parásitos de plantas. Mediante una serie de experimentos de campo, se ha demostrado que la aplicación de vermicomposts al suelo redujo notablemente: el grado de infestación producido por el psilido Heteropsylla cubana en la acacia forrajera Leucaena leucocephala (Biradar et al. 1998); la incidencia del insecto minador Aproaerema modicella sobre las hojas de la planta del cacahuete (Ramesh 2000); y el ataque de jassidos, áfidos, escarabajos coccinélidos y ácaros–araña a la planta del cacahuete (Rao 2002).

Además de reducir el nivel de infestación de las plantas, algunos trabajos muestran que tras la aplicación de vermicompost al suelo se produce una reducción significativa de las poblaciones de insectos parásitos. La adición de vermicompost de restos de comida a un cultivo de tomate redujo considerablemente las poblaciones de dos especies de escarabajos (Acalymma vittatum y Diabotrica undecimpunctata) con respecto al tratamiento de fertilización inorgánica; su aplicación en un cultivo de pepino también disminuyó las larvas del gusano Manduca quinquemaculata (Yardim et al. 2006). Estos autores evaluaron los efectos del vermicompost tanto en invernadero como en campo, y obtuvieron los mismos resultados en ambos experimentos.

Arancon et al. (2005) adicionaron vermicompost de restos de comida a cultivos de tomate, pepino y col, y observaron una disminución de las poblaciones de áfidos (Myzuspersicae Sulz.), chinches (Pseudococcus spp.) y orugas blancas (Pieris brassicae L.). Arancon et al. (2007b) también registraron una reducción notable de las poblaciones de ácaros–araña (Tetranychus urticae), chinches (Pseudococcus sp.) y áfidos (Myzus persicae) en cultivos de tomate y pepino tras la aplicación de vermicompost de restos de comida.

El vermicompost constituye una fuente de nutrientes de liberación lenta, que se van poniendo a disposición de la planta a medida que ésta los va necesitando (Chaoui et al. 2003); y actúa también como inóculo de microorganismos que pueden producir sustancias reguladores del crecimiento vegetal, así como microorganismos responsables de la fijación de N y de la solubilización del P. Todo ello puede producir una mejora significativa en la eficacia biológica de la planta y consecuentemente, en su capacidad para combatir plagas (Patriquin et al. 1995). Sin embargo, tal y como sucede en la supresión de enfermedades causadas por microorganismos, tampoco se conoce el mecanismo exacto de supresión de insectos y ácaros, ni cuáles son los principales factores que lo desencadenan, y en qué medida éstos dependen del material de origen, de la especie de lombriz de tierra y del proceso de vermicompostaje.

El vermicompost como bioplaguicida contra nematodos parásitos de plantas

Hay muy pocos estudios del posible efecto del vermicompost en la supresión de nematodos parásitos de plantas. Swathi et al. (1998) demostraron que la adición de 1 kg m^–2 de vermicompost al suelo inhibió los ataques del nematodo parásito del tabaco Meloidogyne incognita. Tras la aplicación de vermicompost, Morra et al. (1998) registraron un control parcial de Meloidogyne incognita, y Ribeiro et al. (1998) encontraron una reducción de la masa de huevos de Meloidogyne javanica. Arancon et al. (2003) añadieron vermicompost de restos de comida y de residuos de la industria papelera a un cultivo de uva (Vitis vinifera) y fresa (Fragaria ananasa), y observaron una reducción notable de las poblaciones de nematodos parásitos de plantas. Arancon et al. (2007a) también registraron una reducción de las poblaciones de nematodos parásitos de plantas (géneros Heterodera y Meloidogyne) tras la aplicación de té de vermicomposts de distintos residuos orgánicos.

Mientras que existen numerosas evidencias científicas que demuestran el papel bioplaguicida de los composts hay muy pocos estudios de la posible aplicación del vermicompost en este campo. Se han observado casos de reducción de la incidencia de patógenos vegetales, insectos y nematodos parásitos de plantas tras la aplicación de vermicompost. El papel bioplaguicida de los vermicomposts suele explicarse por el mecanismo de supresión general, ya que la adición de vermicompost incrementa la diversidad de los microorganismos y de la fauna del suelo, y por lo tanto hay un rango amplio de organismos que pueden actuar como agentes biocontrol contra la supresión de enfermedades. Sin embargo, no se conoce el mecanismo exacto de supresión, ni cuáles son los principales factores que lo desencadenan, y en qué medida éstos dependen del material de origen, de la especie de lombriz de tierra y del proceso de vermicompostaje. El desarrollo de investigaciones en este sentido es fundamental para incrementar tanto la eficacia del vermicompost como bioplaguicida, como su valor comercial.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha sido financiado por la Xunta de Galicia (proyectos 07MRU023383PR) y el Ministerio de Ciencia e Innovación (proyecto CTM2009–08477). María Gómez ha sido financiada por una beca del Ministerio español de Educación. Cristina Lazcano ha sido financiada mediante un contrato del programa 'Ángeles Alvariño' (Xunta de Galicia).

LITERATURA CITADA

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