Efecto de labranza, humedad y fertilización en el rendimiento de frijol y la patogenicidad de Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid*

Effects of tillage, moisture and fertilization on the yield of the common bean and the pathogenicity of Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid

Krystal Lira-Méndez¹, Jaime Roel Salinas-García², Arturo Díaz-Franco² y Netzahualcóyotl Mayek-Pérez^1§

¹ Centro de Biotecnología Genómica, Instituto Politécnico Nacional. Blvd. del Maestro s/n esq. Elías Piña, Col. Narciso Mendoza, CP 88710, Reynosa, México. Tel. 01 899 9243627. (klira@ipn.mx).^§Autor para correspondencia: nmayek@ipn.mx.

* Recibido: junio de 2011
Aceptado: febrero de 2012

Resumen

El hongo Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid. causa la 'pudrición carbonosa' en frijol común (Phaseolus vulgaris L.) y otros cultivos y afecta el crecimiento y el rendimiento de grano. En este trabajo se determinó el efecto de cuatro niveles de labranza (barbecho, destronque-bordeo, subsuelo-bordeo, cero), dos de humedad (temporal, riego) y dos de fertilización (química, 40-20-00 NPK; biológica con la micorriza Glomus intraradices) en el rendimiento de grano de la variedad Negro INIFAP en 2006 y 2007 en Río Bravo, México y en la patogenicidad de M. phaseolina. Los experimentos se establecieron en arreglo de tratamientos en parcelas subdivididas con tres repeticiones. Un aislamiento de M. phaseolina se obtuvo de plantas colectadas en cada unidad experimental y su patogenicidad se midió en semillas de cinco variedades de frijol (Azufrado Tapatío, Bayo Madero, Flor de Mayo Bajío, Negro Altiplano y Negro INIFAP). El riego y G. intraradices incrementaron el rendimiento de grano 144% y 12% respecto al temporal y la fertilización química, respectivamente. Los aislamientos de M. phaseolina de parcelas con riego, fertilización química, subsuelo-bordeo y barbecho fueron más agresivos en frijol. La aplicación de micorrizas y la labranza de conservación promueven la sostenibilidad del suelo y también podrían constituirse en medidas de manejo integrado de M. phaseolina en frijol.

Palabras clave: Phaseolus vulgaris L., manejo de cultivo, pudrición carbonosa, sistemas de labranza.

Abstract

Key words: Phaseolus vulgaris L., crop management, charcoal rot, tillage systems.

El hongo Macrophomina phaseolina (Tassi) Goid. es el agente causal de la pudrición carbonosa y es un patógeno con un rango amplio de hospedantes que ataca en regiones con climas variados, desde áridos hasta tropicales, en todo el mundo. En condiciones de sequía y altas temperaturas el ataque del hongo es favorecido y, generalmente, ocasiona la muerte de plántulas o bien, reduce el vigor de las plantas adultas y el rendimiento de semilla. Los síntomas típicos causados por M. phaseolina incluyen lesiones oscuras e irregulares en los cotiledones, marchitez, clorosis o muerte de plantas adultas. Las infecciones tardías causan la aparición de áreas grises en los tallos donde se producen los microesclerocios y picnidios (Abawi y Pastor-Corrales, 1990).

Debido a un amplio rango de hospedantes y habilidad para sobrevivir en residuos de cultivos, es difícil reducir la incidencia y daños de la pudrición carbonosa. Una alternativa para el manejo del hongo es la rotación de cultivos, en virtud de que altera la especialización patogénica de M. phaseolina (Almeida et al., 2008). Otra alternativa es interferir la supervivencia al alterar su ambiente o bien, favorecer el antagonismo con hongos mico-parásitos, como la labranza de conservación que incluye la labranza cero y la labranza reducida (Salinas-García et al., 2005).

La labranza cero en maíz disminuyó los daños por pudrición carbonosa pero con pérdidas en el rendimiento de grano en comparación con la labranza convencional (Díaz-Franco et al., 2008), mientras que en soya redujo los daños por pudrición carbonosa y la producción de biomasa (Almeida et al., 2003); además de reducir los microesclerocios por gramo de suelo en comparación con la labranza convencional (Almeida et al., 2001). Mientras que el riego no evita la colonización de M. phaseolina (Nischwitz et al., 2004), el déficit hídrico favorece la agresividad del hongo (Cervantes-García et al., 2003). La utilización de fertilizantes químicos tiene consecuencias directas en la contaminación del ambiente. La biofertilización basada en el uso de micorrizas arbusculares (MA) puede complementarla o sustituirla (Salinas-García et al., 2005). Salinas-García et al. (2005) reportaron que no hubo diferencias en los niveles de materia orgánica y de N, P y K en el suelo entre la fertilización química (40N-20P-00K) y la biológica con MA.

El objetivo de este trabajo fue determinar el efecto de cuatro niveles de labranza, dos de humedad y dos de fertilización en el rendimiento del frijol cultivado en 2006 y 2007 en Río Bravo, México y en la patogenicidad de M. phaseolina.

Cuatro tratamientos de labranza [tradicional (barbecho), subsuelo-bordeo, destronque-bordeo y cero (testigo)]; dos condiciones de humedad (temporal y riego) y dos tratamientos de fertilización (química, 40-20-00 NKP: y biológica, inoculación con la micorriza arbuscular Glomus intraradices) se aleatorizaron en un arreglo de tratamientos en parcelas divididas en un diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones en 2006 en el Campo Experimental Río Bravo del INIFAP ubicado en Río Bravo, México (25° 57' latitud norte, 98° 01' longitud oeste, 34 msnm). Las parcelas grandes fueron los sistemas de labranza; las parcelas medianas las condiciones de humedad y las parcelas chicas los niveles de fertilización. El experimento se desarrolló durante 2006 y 2007 con la variedad de frijol Negro INIFAP de acuerdo como lo describieron Salinas-García et al. (2005).

El porcentaje de plantas marchitas por M. phaseolina se midió durante floración y a madurez fisiológica. A la cosecha, se estimó el rendimiento de grano expresado en kg ha-¹. Muestras de raíces y tallos se colectaron en cada una de las 96 unidades experimentales (UE) durante la madurez fisiológica del frijol en cada año de prueba. El aislamiento y obtención de cepas de M. phaseolina se llevó a cabo como indicaron Cervantes-García et al. (2003). La patogenicidad de las 96 cepas se midió en cinco variedades de frijol (Azufrado Tapatío, Bayo Madero, Flor de Mayo Bajío, Negro Altiplano, Negro INIFAP). Los tratamientos (aislamiento x variedad de frijol) se aleatorizaron en un diseño experimental completamente al azar con dos repeticiones. La UE consistió de 20 semillas sembradas en una caja Petri colonizada con un aislamiento de M. phaseolina. Las pruebas de patogenicidad in vitro y la escala de medición de daños fueron descritas por Cervantes-García et al. (2003). Los datos de campo se sometieron al análisis de varianza (ANVA) individual. En los casos que el ANVA detectó diferencias estadísticas entre tratamientos (p= 0.05), las medias se compararon con el valor de Tukey (DMSH, p= 0.05). La media y la desviación estándar de los datos de patogenicidad se calcularon para cada cepa y así evaluar las diferencias entre tratamientos. El análisis de datos se realizó con el programa de cómputo GraphPad Prism versión 4.02 (GraphPad Software Inc., 2005. San Diego, EUA).

El ANVA detectó diferencias significativas (p= 0.05) entre niveles de humedad y de fertilización en rendimiento de grano. La diferencia de rendimiento entre riego y temporal fue de 347 kg ha-¹, en los dos años; mientras que el promedio de rendimiento en los dos años con inoculación micorrízica y fertilización inorgánica fue de 644 kg ha^-1 y 662 kg ha-¹, respectivamente. En 2007 el porcentaje de plantas marchitas aumentó 8% entre niveles de labranza respecto al testigo (Cuadro 1). En general, la patogenicidad de los aislamientos de M. phaseolina se redujo 10% de 2006 a 2007 (Figura 1). El análisis de la patogenicidad de las 96 cepas deM. phaseolina en frijol indicó efectos significativos entre niveles de labranza en 2006 y 2007 y entre niveles de fertilización sólo en 2007. En 2006, la menor patogenicidad se observó en aislamientos de M. phaseolina provenientes de parcelas con labranza cero (Figura 1 A), mientras que en 2007 los aislamientos menos agresivos se obtuvieron de parcelas con destronque-bordeo y barbecho. En 2007, los aislamientos obtenidos de los tratamientos con fertilización química fueron más agresivos en semilla de frijol en comparación con los fertilizados con micorrizas (Figura 1B). En 2006, los aislamientos de suelos con labranza cero mostraron menor agresividad particularmente en las variedades Azufrado Tapatío y Bayo Madero (Figura 2A), mientras que en 2007 los aislamientos de los tratamientos con destronque-bordeo y barbecho redujeron los daños en Bayo Madero, Negro Altiplano y Negro INIFAP (Figura 2B). Aunque no hubo diferencia significativa en la patogenicidad de M. phaseolina obtenido de suelos con o sin riego o entre niveles de fertilización, los mayores daños por el hongo se observaron en las variedades Negro Altiplano y Negro INIFAP en condiciones de riego o de fertilización química.

El frijol sujeto a la labranza que incluye el destronque-bordeo y el barbecho mostró daños menores por M. phaseolina en comparación con labranza cero o subsuelo-bordeo. Almeida et al. (2003) demostraron que la labranza cero disminuye el estrés por sequía así como los daños por pudrición carbonosa en comparación con labranza convencional. Además, la incidencia de M. phaseolina se asocia positivamente con el déficit hídrico y las altas temperaturas. Este efecto benéfico también fue reportado por Claflin y Giorda (2002) quienes indicaron que la incidencia de la producción carbonosa en sorgo se redujo 11 % con labranza cero en comparación con labranza mínima y convencional, con incidencias de 23 y 39%, respectivamente. La labranza cero permite también la acumulación de los residuos de la cosecha que por una parte contribuyen a la sostenibilidad del suelo (Roldán et al., 2006) pero que podrían ser al menos reservorios de los propágulos vegetativos y reproductivos de hongos causantes de pudriciones de raíz (Bueno et al., 2007).

Los resultados de este trabajo ratifican que los sistemas de labranza mínimoa o cero pueden disminuir la incidencia y daños por M. phaseolina y favorecer las condiciones físico-químicas del suelo en las condiciones agro-climáticas de cultivo del norte de Tamaulipas. Los aislamientos obtenidos de frijol cultivado en riego fueron más agresivos que los de parcelas de temporal. El crecimiento y patogenicidad del hongo es influenciado significativamente por la disponibilidad de agua en el suelo (Cervantes-García et al., 2003). La exposición del hongo a la sequía afecta la densidad de microesclerocios y la infección (Kending et al., 2000), aunque también la humedad alta o las condiciones de riego incrementan la agresividad (Mayek-Pérez et al., 2004).

Los aislamientos de M. phaseolina provenientes de parcelas con fertilización química fueron más agresivos en frijol que de parcelas biofertilizadas con micorriza. Los hongos micorrízicos, además de su papel importante en la nutrición de las plantas, participan en el control biológico de fitopatógenos de raíz (Rivera-Becerril et al., 2002) como se observó en este trabajo. Los aislamientos de M. phaseolina provenientes de plantas de frijol cultivadas en condiciones de riego, fertilización química, subsuelo-bordeo y labranza cero fueron las más agresivas en frijol debido a que posiblemente un hospedante libre de estrés induce al incremento de la agresividad del hongo (Mayek-Pérez et al., 2004).

Los hongos micorrízicos y la labranza de conservación promueven la sostenibilidad del suelo (Salinas-García et al., 2005) y, además, podrían constituirse como medidas de manejo integrado de M. phaseolina en frijol que en conjunto con la rotación de cultivos (Almeida et al., 2008) y el germoplasma y así reduzcan paulatinamente las densidades de propágulos y la incidencia y daños causados por pudrición carbonosa en los cultivos del norte de Tamaulipas. Los resultados permiten concluir que la aplicación de riego y la fertilización biológica con G. intraradices incrementaron el rendimiento de grano del frijol común en comparación con el cultivo desarrollado en condiciones de temporal y/o fertilización química, respectivamente. Los aislamientos de M. phaseolina obtenidos de frijol cultivado en riego, fertilización química y subsuelo-bordeo o barbecho fueron más agresivos en frijol in vitro. La aplicación de micorriza y la labranza de conservación promueven la sostenibilidad del suelo y constituyen una medida de manejo integrado de M. phaseolina en frijol en el norte de Tamaulipas, México.

Agradecimiento

Literatura citada

Abawi, G. S. and Pastor-Corrales, M. A. 1990. Root rots of beans in Latin America and Africa: diagnosis, research methodologies, and management strategies. Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT). Cali, Colombia. 114 p.         [ Links ]

Almeida, A. M. R.; Ferreira, S. O.; Bouças, F. J. R.; Almeida, G. C. and Torres, E. 2001. Survival of pathogens on soybean debris under no-tillage and conventional tillage systems. Pesq. Agrop. Bras. 36:1231-1238.         [ Links ]

Almeida, A. M. R.; Amorim, L.; Bergamin F., A.; Torres, E.; Farias, J. R. B.; Benato, L. C.; Pinto, M. C. and Valentim, N. 2003. Progress of soybean charcoal rot under tillage and no-tillage systems in Brazil. Fitopatol. Bras. 28:131-135.         [ Links ]

Almeida, A. M. R.; Sosa-Gomez, D. R.; Binneck, E.; Marin, S. R. R.; Zucchi, M. I.; Abdelnoor, R. V. and Souto, E. R. 2008. Effect of crop rotation on specialization and genetic diversity of Macrophomina phaseolina. Trop. Plant Pathol. 33:257-264.         [ Links ]

Bueno, C. J.; de Queiroz, A. M. M. and de Souza, N. I.2007. Production and evaluation of survival of resistance structures of soilborne phytopathogenic fungi. Summa Phytopathol. 33:47-55.         [ Links ]

Cervantes-García, D.; Padilla-Ramírez, J. S.; Simpson, J. and Mayek-Pérez, N. 2003. Osmotic potential effects on in vitro growth, morphology and pathogenicity of Macrophomina phaseolina. J. Phytopathol. 75:53-57.         [ Links ]

Clafin, L. E. and Giorda, L. M. 2002. Stalk rots of sorghum. In: sorghum and millets diseases. Leslie, J. F. (ed.). Iowa State Press. Ames, USA. 185-190 pp.         [ Links ]

Díaz-Franco, A.; Salinas-García, J. R.; Garza-Cano, I. y Mayek-Pérez, N. 2008. Impacto de labranza e inoculación micorrízica arbuscular sobre la pudrición carbonosa y rendimiento de maíz en condiciones semiáridas. Rev. Fitotec. Mex. 31:257-263.         [ Links ]

Kending, S. R.; Rupe, J. C. and Scott, H. D. 2002. Effect of irrigation and soil water stress on densities of Macrophomina phaseolina in soil and roots of two soybean cultivars. Plant Dis. 84:895-900.         [ Links ]

Mayek-Pérez, N.; López-Salinas, E.; Cumpián-Gutiérrez, J. y Acosta-Gallegos, J. A. 2004. Reacción de germoplasma de frijol común a Macrophomina phaseolina en condiciones de riego-secano en Veracruz, México. Agron. Mesoamer. 15:45-52.         [ Links ]

Nischwitz, C.; Olsen, M. and Rasmussen, S. 2004. Effect of irrigation type on inoculum density of Macrophomina phaseolina in melón fields in Arizona. J. Phytopathol. 152:133-137.         [ Links ]

Rivera-Becerril, F.; Mier, T.; Camacho,A. D. y Valdés, M. 2002. Manejo de la mosquita blanca en invernadero con Verticillium lecani en plantas de frijol micorrizadas con Glomus intraradices. Terra Latinoamer. 20:147-152.         [ Links ]

Roldán, A.; Salinas-García, J. R.; Alguacil, M. M. and Caravaca, F. 2006. Soil sustainability indicators following conservation tillage practices under subtropical maize and bean crops. Soil Till. Res. 93:273-282.         [ Links ]

Salinas-García, J. R.; Díaz-Franco, A.; Garza-Cano, E. y Garza-Cano, I. 2005. Efectos de labranza y biofertilización en propiedades del suelo que afectan a la sostenibilidad de la producción del frijol. Ciencia Tecnol. Aliment. 5:30-34.         [ Links ]