REVISTA BIMESTRAL
ABRIL - MAYO 2020 I NUMERO 167
Nuestro 2019 - Emprendiendo 2020
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Sustitución de suelos
en sistemas productivos intensivos


 
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Ing. Agr. Daniel Tawil
M.N. 13257*01*01

Especialista en Horticultura Intensiva Moderna
 
   

La emigración a mediana y gran escala hacia sustratos distintos al suelo no se inició aún en la Argentina hortícola. Esta nota desarrolla las ventajas de incorporar los sustratos artificiales y propone una transición equilibrada hacia una producción hortícola moderna, que admita una convivencia entre ambos sistemas, sin abandonar el cultivo tradicional.

Los sistemas de producciones intensivas pueden clasificarse según los sustratos en los cuales se desarrollan. Hay tres categorías de sustratos:
› Suelos.
› Sustratos Artificiales.
› Sustratos líquidos: 100% SN (Solución Nutritiva) 0 % de materia orgánica.
A su vez los sustratos artificiales se dividen en químicamente inertes y químicamente activos. La diferencia entre los inertes y los activos viene determinada por la capacidad de intercambio catiónico de los sustratos o el poder buffer de los mismos. Ambos actúan como soporte de la planta pero la diferencia radica en que los químicamente inertes no intervienen en el proceso de fijación ni de adsorción de los nutrientes ya que éstos deben ser suministrados por la SN, mientras que los químicamente activos actúan como depósito de reserva de los nutrientes aportados como fertilización.

Antecedente científico

 
   

La visión científica buscó desarrollar desde sus orígenes la sustitución total del suelo como método de control del mismo, reemplazándolo por un sustrato menos complejo y que cumpla idénticas funciones.
Por ejemplo los cultivos en soluciones hidropónicas son la respuesta científicamente más simple a dicha sustitución mientras que los cultivos en turba son una sustitución hibrida aunque simplificadora.

Dado que lo científico y lo técnico no siempre van de la mano, nos encontramos con que en el terreno las soluciones hidropónicas nunca son las sustituciones más simples porque el control de las variables no es sencillo (debido a factores climáticos y productivos). Aunque son las mejores si se tienen los conocimientos necesarios para gestionar técnicamente un NFT (en español Técnica de la Película Nutritiva) y entender lo que significa la falta total de inercia que tienen los sistemas líquidos.
De esto último surge que el agua actúa como un inerte y por lo tanto una pequeña variación en el PH por ejemplo puede dejar a la SN sin disponibilidad de algunos nutrientes y quelatos.

Veamos algunos ejemplos de sustratos artificiales:
› Químicamente inertes: perlita; arena; grava; roca volcánica; fibra de coco y lana de roca, entre otros.
› Químicamente activos: turba rubia y negra; vermiculita; materiales ligno celulósicos y corteza de pino, por ejemplo.

Hidroponía Sistema NFT o Técnica de la película nutritiva

Se trata de un sistema hidráulico básico formado principalmente por caños en cuya base interior recircula una película nutritiva delgada desde donde se alimentan las raíces del cultivo. En este sistema hidráulico hay tres tipos de caños con funciones específicas: están los que sirven para descarga o abastecimiento; los de cultivos en donde crecen y desarrollan los cultivos y los que se utilizan para drenaje a tanque subterráneo.

La circulación es cerrada: luego de fluir la SN por los caños de cultivos vuelve al tanque (por los caños de drenaje) de dónde provino, allí se oxigena, se regulan variables como pH, CE y temperatura de la SN, luego se bombea nuevamente a la zona de caños de cultivo y así sucesivamente.

Forma del caño

La base interior del caño específico para NFT debe ser dentro de lo posible plana y ancha, es decir, si observamos un corte transversal del mismo su forma sería rectangular o trapezoidal. Es por eso que se utilizan caños de base plana ya que en ellos se forma una película delgada de nutrientes que permite una correcta nutrición radicular, cosa que no ocurre con los caños circulares.
El NFT debe estar construido de tal manera que se mantenga a lo largo del tiempo el equilibrio entre agua, nutrientes y oxígeno. Este es el principio básico del NFT.

Longitud del caño

Cuanto más largo el caño, más posibilidades de:
a) Aumentar la temperatura de la SN (recordar siempre que a mayor temperatura, menor disponibilidad de oxígeno).
El oxígeno es el insumo estrella en cualquier sistema hidropónico, especialmente en verano. Es importante tener conocimientos de todas las técnicas activas y pasivas de oxigenación, ya que una bajada del nivel de oxígeno de la SN produce muerte radicular, hecho que afectaría la nutrición y disminuiría el rendimiento.
b) Tener una variación nutricional entre las primeras y últimas plantas. Ventajas del Sistema NFT Presente y futuro de los sustratos artificiales, sus mezclas y sustratos líquidos en la Argentina Horticola

En nuestro país ya se observa interés en el tema.
Se ven emprendimientos hidropónicos en NFT de muy pequeña escala y de diseños varios. También se ven cultivos hidropónicos en raíz flotante en donde además de producción se realizan cursos sobre el tema y visitas profesionales.

Pasaje de sustrato suelo a sustrato artificial

 
   

La emigración de un sustrato a otro tendrá a futuro un impacto importante sobre las producciones en la Argentina Hortícola pues son los sustratos artificiales los que alcanzarán más rápidamente un volumen de comercialización que le permitirá a esta tecnología participar en un porcentaje de la gran distribución comercial. No se trata de abandonar el cultivo tradicional, se trata de ir probando las tecnologías de sustratos e incorporarlas en un determinado porcentaje, generando convivencia entonces entre los dos sistemas: suelo y sustrato artificial.

Algunas de las motivaciones productivas asignadas a esta emigración:
1. Permitirán introducir un elemento de descanso en las tierras intensivas sin bajar la superficie de producción.
2. Se reducirán las horas-hombre necesarias para labrar la tierra, alomarla, colocar mulching, etc.
3. Se morigerará el efecto de salinización de los suelos causada por el fertirriego.
4. Se reducirán los tratamientos de suelos pre trasplante (los mismos son costosos y de difícil manejo).
5. Se resuelve el problema de heterogeneidad del suelo a lo largo del lote de producción.
6. Se baja la carga de inoculo patógeno en la zona de la rizosfera por el efecto descanso lo que implica mejor sanidad, cosechas más prolongadas y menor uso de agroquímicos.

Hoy en día ya se están comercializando algunos sustratos y las empresas proveedoras que trabajan en este próximo desafío tecnológico están muy activas buscando formulaciones y mezclas nuevas que se adapten a la producción hortícola moderna.

 
   

El sustrato artificial puede utilizarse en macetas individuales. No obstante esto, la tendencia a futuro es comprar el sustrato artificial en planchuelas o slabs de medidas determinadas que pueden venir o no con los orificios de trasplante también a distancia establecida.

La unidad técnica y comercial de estos sustratos es el litro. Lo que se define entonces es la cantidad de litros por slab o planchuela. Un productor nuevo en esta tecnología estará necesitando mínimo 5 litros de sustrato por tallo y cuanto más experimentado sea el productor menos litros por tallo necesitará.

Por último comentar que esta tecnología permite recolectar el drenaje y ajustar en función de los mismos la cantidad de agua necesaria a regar. Tener en cuenta que el riego excesivo es uno de los mayores impactos negativos contra el medio ambiente en este tipo de producciones junto con el consumo eléctrico y los restos de polietileno para el agro utilizadas en la construcción de invernaderos una vez que entran en desuso.

Pasaje de sustrato suelo a NFT

Esta emigración será más lenta que la anterior. Algunas de las razones:
1. El costo inicial es elevado. 2. Se requiere de conocimientos en fertilización, nutrición y fisiología vegetal.
3. Hay dificultad en el pasaje a escala comercial. La inercia cero de los sistemas de sustratos líquidos hace que al momento de decidir un aumento de superficie se necesiten incorporar mediciones de sensores on line ya que se tiene que tener capacidad de reacción muy rápida ante deficiencias o excesos de la Solución Nutritiva.
4. Sensores de PH, CE, temperatura de la SN, Tensiómetros, serán de una importancia sustantiva a la hora de querer ampliar la superficie de NFT a una escala comercial y medidores de nutrientes en savia entre otros instrumentos de medición.
5. Inversión en el control de las variables más relevantes de la producción mediante la tecnología de hidroponía 4.0.

Conclusiones

› La emigración a mediana y gran escala hacia sustratos distintos al suelo no se inició aun en la Argentina Hortícola.
› Dicha emigración tecnológica transformará a las producciones intensivas en producciones más amigables con el medio ambiente y más seguras en relación al cuidado del capital social.
› Representará un salto cualitativo y cuantitativo importante en calidad y cantidad de cosecha.
› Sería catalizador crear un grupo público privado dedicado al estudio de los diferentes sustratos en el terreno e ir configurando las variables más adecuadas de todos estos tipos de sistemas productivos según las condiciones climáticas, disponibilidad de sustratos PH del agua local temperatura pendiente, longitud del caño de cultivo, materiales, capacidad del tanque de retorno, etc .
› En definitiva estamos frente a tecnologías útiles para pequeños y grandes productores.

Llego el tiempo de los sustratos...

 

 



Sitio de acción

Es el Sitio o proceso bioquímico específico afectado directamente por el herbicida (Mallory Smith 2003). Esta definición es la base de la clasificación de la HRAC (Herbicide Resistance Committee Action). Dicha asociación otorga diferentes letras a los herbicidas que actúan en distintos sitios, las cuales deben estar presentes en la etiqueta de los envases. (Ej. A: inhibidores de la enzima ACCasa; B: inhibidores de la enzima ALS). Asimismo, la WSSA (Weed Science Society America) asigna números a los diferentes sitios de acción. Este concepto, da especificidad absoluta al herbicida y es necesario conocerlo para una adecuada elección de mezclas o rotación de productos. A diferencia de la resistencia, la tolerancia refiere a la capacidad propia de los individuos de una especie de tolerar la aplicación de un determinado herbicida, a la dosis recomendada o a aún mayores (4 a 6 x), siendo x la dosis recomendada en marbete. No proviene de un proceso de selección sino que es la capacidad intrínseca de la especie. Ej. Commelina erecta tolerante a glifosato. De lo antedicho, se desprende que la identificación y ratificación de una población resistente debe siempre estar complementada con el estudio de la susceptible.

Figura 1. Supervivencia (%) de dos poblaciones de ryegrass (S: azul y R: roja) en respuesta a incrementos de dosis de glifosato (curva dosis respuesta).
 
   

En la Figura 1, se observa la respuesta a incrementos de dosis de ambas poblaciones (S) y (R) (curva dosis respuesta). Relacionando el % 50 de supervivencia con la dosis correspondiente para cada población, se obtiene la DL50 de cada población.
El cociente entre ambas es el llamado Factor o Índice de Resistencia (IR). En términos generales se acepta que aquellas poblaciones que presente un IR > 2 pueden considerarse resistentes.

Mecanismos de resistencia a herbicidas

La resistencia a herbicidas se clasifica según el mecanismo involucrado en Resistencia de sitio o Target Site, cuando se genera una mutación en el gen que codifica la enzima sitio especifica del herbicida. Si en cambio, los mecanismos de resistencia no son propios del sitio de acción, se denomina (Resistencia fuera de sitio o No target site). En el primer caso, una mutación en el gen propio de la enzima en la que actúa el herbicida, genera una modificación en la misma impidiendo el acople del herbicida. Por ejemplo, en el caso de glifosato, cuyo sitio de acción es la EPSPS, la mutación del aminoácido prolina en posición 106 por el aminoácido serina (Pro106-Ser) o Alanina (Pro 106-Ala) o Threonina (Pro 106-Thr), ha sido identificada en diferentes especies Sammons and Gaines (2014). Asimismo, en el caso de herbicidas tales como los inhibidores de ALS, que son los de mayor cantidad de casos de resistencia en el mundo (Figura 2), se han identificado numerosas mutaciones presentes en diferentes especies, que confieren resistencia a dichos herbicidas (Heap 2019).

Figura 2. Incremento cronológico en número de especies resistentes para diferentes sitios de acción (en cada curva se observa la numeración correspondiente según la clasificación de WSSA.
 
   

Otra clase de resistencia de sitio es la sobreexpresión génica. En este caso, si bien el sitio de acción no es alterado, se mantiene un nivel de actividad de la enzima extremadamente alto que no es afectada por el herbicida, independientemente de la cantidad aplicada. Respecto a la resistencia fuera de sitio, se pueden presentar diferentes mecanismos en distintas especies: (i) metabolismo de herbicidas (ii) no llega al sitio de acción debido a reducida absorción y traslocación u otros mecanismos fisiológicos, (iii) hipersensibilidad al herbicida (iv) retención en vacuola y (v) tolerancia a formas reactivas tóxicas de oxígeno.

La metabolización de los herbicidas en las plantas es llevada a cabo mediante complejos enzimáticos especializados (citocromo-P 450, Glutatión S transferasa y Glucosil transferasa). Este tipo de resistencia, se asocia a la acumulación de genes menores que regulan la expresión de dicho carácter. Es común encontrarla en poblaciones que han sido seleccionadas mediante aplicación de subdosis del herbicida al cabo de 4/5 generaciones. Por ejemplo, poblaciones de Lolium multiflorum mediante la recurrente selección con subdosificación de un herbicida inhibidor de ACCasa, alcanzaron en 4 generaciones un alto nivel de resistencia a dicho herbicida.
Esto ocurre como consecuencia del cruzamiento de los individuos que sobreviven a las diferentes subdosis aplicadas. Además, dado que el mecanismo involucrado es la metabolización del herbicida, se comprobó resistencia a otros herbicidas cuyos sitios de acción son diferentes al herbicida mediante el cual se había seleccionado la población (Malanil et al. 2011). Similar proceso ha sido documentado en otras especies.

Figura 3. Biotipos resistentes en Argentina desde 1995. Fuente REM AAPRESID. Gentileza: Martín Marzetti
 
   

Otra manera de clasificar la resistencia es considerando la cantidad de mecanismos involucrados. Resistencia cruzada, es cuando un solo mecanismo confiere resistencia a más de un herbicida. Por ejemplo, los herbicidas inhibidores de ALS (diclosulam, imazetapir, clorimurón) poseen el mismo sitio de acción y entonces puede darse el caso de poblaciones resistentes a los tres herbicidas pese a que nunca se haya aplicado alguno de ellos. Este ejemplo, ratifica que la mutación presente en el gen ALS, inhibe la acción de los tres herbicidas citados. En este caso, la resistencia cruzada se denomina resistencia cruzada de sitio de acción. A su vez, si el mecanismo que confiere resistencia es fuera del sitio (ej. metabolización), la resistencia cruzada puede involucrar herbicidas con diferentes sitios de acción, tal como fue ejemplificado anteriormente. En este sentido, es muy relevante conocer la vía de metabolización de los diferentes herbicidas.
Por último, se denomina Resistencia múltiple a aquellos casos en que un individuo presenta más de un mecanismo que confiere resistencia a diferentes herbicidas. Ej: Un individuo resistente a inhibidores de ALS y ACCasa por mutación del gen ALS y ACCasa, respectivamente.

Prácticas agronómicas para el manejo de la resistencia a herbicidas

La tasa de evolución de resistencia es posible regularla mediante el uso de prácticas agronómicas estratégicamente utilizadas. El incremento de poblaciones resistentes en los últimos años en Argentina (Figura 3), es consecuencia de no haber aplicado de manera ordenada los conceptos básicos de agronomía (Manejo agronómico) y sólo plantear la producción mediante el excesivo e inadecuado uso de insumos, en este caso herbicidas.

A continuación, se transcriben una serie de prácticas necesarias para el manejo de la resistencia a herbicidas (Norsworthy et al. 2012)

> Conocer la biología de las malezas.
> Rotación de cultivos. Diversificación de prácticas con el objetivo de minimizar la producción de semillas de malezas. Utilizar prácticas culturales (cultivares más competitivos, densidad de siembra, etc.).
> Realizar cultivos de cobertura.
> Reducir la presencia de malezas en el campo.
> Monitoreo de malezas a campo e inventario de prácticas agronómicas.
> Diversificar el uso de herbicidas con distinto sitio de acción. Doble golpe, mezclas, rotación.
> Aplicar las dosis recomendadas. No subdosificar.
> Realizar prácticas de control mecánico.
> Manejo de semillas de malezas en cosecha (prácticas químicas o mecánicas). Oportunidad de cosecha.
> Prevenir el ingreso de semillas al lote. Limpieza de maquinaria.

Bibliografía consultada
• HEAP I. (2019). weedscience.org. International Survey of herbicide resistant weeds
• Manalil S., R. Busi, M, Renton and S.B. Powles. 2011. Rapid Evolution of Herbicide Resistance by Low Herbicide Dosages. Weed Science 59: 210-217l
• MALLORY-SMITH C.A. and E. J. RETZINGER Jr. 2003. Revised Classification of Herbicides by Site of Action for Weed Resistance Management Strategies. Weed Technology 17:605–619.
• Norsworthy, Jk., Sarah M. Ward, David R. Shaw, Rick S. Llewellyn, Robert L. Nichols, Theodore M. Webster, Kevin W. Bradley, George Frisvold, Stephen B. Powles, Nilda R. Burgos, William W. Witt, and Michael Barrett. 2012. Reducing the Risks of Herbicide Resistance: Best Management Practices and Recommendations Weed Science 2012 Special Issue:31–62
• Sammons RD and TA Gaines. 2014. Glyphosate resistance: state of knowledge Pest Management Science 70: 1367–1377