Por: Departamento Técnico de Magro

El pasado 5 de octubre de 2022, la Corte Constitucional de Colombia con su sentencia T-343/22 prohibió la comercialización de una molécula plaguicida de larga trayectoria y amplio uso en las producciones agrícolas del país: el clorpirifos.

Traigo a colación este reciente episodio como una forma contundente de mostrar el difícil escenario que enfrentan los productores agrícolas de Colombia y del mundo, como consecuencia de las cada vez más prohibitivas regulaciones alrededor del uso de sustancias de síntesis química en la agricultura para el control de plagas y enfermedades.

Esto nos obliga a todos a pensar en nuevas alternativas para solucionar los problemas y retos técnicos de nuestro día a día en la producción agrícola, y qué mejor manera de hacerlo que usando a la naturaleza misma.

En las fincas dedicadas a la producción de rosas y crisantemos, la explotación recurrente del suelo con un mismo cultivo  obliga a los floricultores a hacer procesos periódicos de desinfección del sustrato, ya sea con vapor o con el uso de un fumigante químico autorizado (Infoagro, s/f-a, s/f-b).

La desinfección con vapor tiene la complejidad de requerir un esfuerzo logístico y económico importante: movimiento de tuberías, abastecimiento y consumo de gas, carbón o ACPM, largos tiempos de espera y liberación de material particulado a la atmosfera por cuenta del funcionamiento de la caldera, entre otros (University of Missouri, 2020). 

Entretanto, la fumigación química cada vez es más cuestionada por la alta toxicidad de los productos empleados para llevar a cabo esta labor, por la elevada posibilidad que estos tienen de dejar residuos en los productos vegetales y por el elevado riesgo que implican para la salud de las personas (tanto aplicadores como “espectadores”) (Chellemi, 2014). 

Adicionalmente, estas dos formas de desinfección del suelo tienen el problema de no discriminar entre microfauna patogénica y benéfica, impactando esta última de manera negativa (Chellemi, 2014; University of Missouri, 2020).

Al eliminar los microorganismos benéficos del suelo, se altera el ciclo de los nutrientes en el sustrato, limitando su disponibilidad para los cultivos. Esto obliga entonces, a que el agricultor, después de hacer la esterilización, deba aplicar productos para repoblar su suelo con microorganismos benéficos (University of Missouri, 2020). 

Existe también un concepto llamado biofumigación. Consiste en la incorporación de material vegetal fresco al suelo que se quiere tratar. Este material durante su proceso de descomposición libera varias sustancias, entre ellas isotiocianatos de metilo, que son altamente tóxicas para los hongos, bacterias y otras plagas del suelo. Las plantas de la familia crucífera son ideales para este proceso porque liberan abundantes isotiocianatos de metilo (FAO, s/f).

Sin embargo, el proceso de biofumigación, al igual que el de desinfección con vapor, implica grandes complejidades logísticas y costos alrededor de la producción y transporte del material vegetal (Bello et al., 2004), requiere de 3 a 4 semanas para surtir efecto (FAO, s/f) e implica la introducción de material vegetal ajeno a la explotación agrícola lo que representa un importante riesgo de bioseguridad.

Dada la gran toxicidad de los fumigantes químicos y los altos costos y desafíos logísticos de la esterilización con vapor y de la biofumigación, ¿no sería ideal poder hacer una desinfección profunda de suelos con la sencilla aplicación de un producto biorracional?

Hagamos un paréntesis y detengámonos brevemente en las plantas crucíferas (también llamadas brassicas), especialmente en Sinapis alba (Brassica alba) y su capacidad biocida. Esta planta, conocida vulgarmente como Mostaza Blanca, es originaria probablemente del mediterráneo en Eurasia, con una distribución amplia, pero esporádica, en América del norte y la parte alta de Centroamérica y con presencia en el norte y sur de África y oeste de Asia (Perdomo, 2004).

La mostaza blanca, al igual que las demás brassicas, es rica en glucosinatos: azucares que al hidrolizarse se transforman en isotiocianatos con propiedades fumigantes, con efecto controlador e inhibidor especialmente sobre hongos y bacterias (Camacho Carrillo et al., 2019; Drakopoulos et al., 2020; Koron et al., 2014). Consecuentemente, los extractos de esta planta tienen un gran potencial para incorporarse como soluciones para la protección de cultivos en los modelos de producción actuales.

Ahora, dejemos por un momento a un lado las soluciones de origen botánico y volquémonos a las oportunidades que nos brindan los océanos a través de la quitina. Esta sustancia es el segundo polisacárido de mayor abundancia en la naturaleza, solo superado por la celulosa. La principal fuente comercial de esta sustancia son las conchas y caparazones de crustáceos (Karunaratne, 2012). De la quitina se obtiene su derivado deacetilado, el quitosano, que por sus propiedades bactericidas y antifúngicas es ampliamente utilizado en la industria biomédica, farmacéutica y agrícola (Faqir et al., 2021; Guarnieri et al., 2022).

La actividad bactericida del quitosano aparentemente resulta de:

• Su capacidad de ligarse a la pared celular con carga negativa de las bacterias, generando una ruptura de la célula con la consecuente alteración de la permeabilidad de la membrana, seguida de una fijación al ADN, inhibiendo su replicación, lo que finalmente desemboca en la muerte celular.
• Su posible acción quelatante mediante la cual se une de manera selectiva a metales trazas, causando la producción de toxinas y, por lo tanto, inhibiendo el crecimiento bacterial (Yilmaz Atay, 2020). 

En el mismo orden de ideas, la actividad antifúngica de este polisacárido posiblemente se deriva de la permeabilización de las membranas celulares del organismo y la activación de la producción de especies reactivas de oxígeno que oxidan los ácidos grasos libres de estas membranas. El aumento de la oxidación de la membrana celular finalmente conduce a la permeabilización de la membrana plasmática y consecuentemente a la muerte celular (Lopez-Moya et al., 2019). 

Cerremos el paréntesis e intentemos dar respuesta a la pregunta que nos hicimos algunos párrafos atrás: ¿no sería ideal poder hacer una desinfección profunda de suelos con la sencilla aplicación de un producto biorracional? 

En Magro recientemente evaluamos un extracto de quitosano en mezcla con Sinapis alba con este propósito. Llevamos a cabo estas evaluaciones primero in vitro y posteriormente en cultivos de ornamentales en la sabana de Bogotá, aguacate en el eje cafetero y suelos sobreexplotados del Valle del Cauca.

En la tabla 1 se presentan los resultados de la evaluación in vitro realizada en el laboratorio de Agroidea para asegurar la independencia y objetividad del ensayo.

Como se puede apreciar, los resultados, en términos generales, fueron más que alentadores, especialmente tratándose de un producto enteramente biológico. Sin embargo, nos asaltaron dudas acerca de la inhibición y del control de Fusarium oxysporum. Revisamos estos resultados con el equipo de desarrollo de nuestro proveedor y nos manifestaron que los resultados estaban dentro de lo esperado, pero que el máximo potencial del extracto se vería en las evaluaciones de campo, pues su eficacia dependía de varias de las interacciones que el producto tiene cuando se encuentra en el suelo. 

Hicimos un primer ensayo sobre un cultivo de ornamentales con serios problemas de Fusarium oxysporum. El análisis de laboratorio nos mostró que el suelo tenía 1.000 UFC de Fusarium oxysporum por gramo de sustrato. Aplicamos este extracto (mezcla de quitosano y Sinapis alba) a una dosis de 3 l/ha (dosis de mantenimiento) e hicimos una nueva lectura 5 días después, encontrando que el número de UFC se había reducido a tan solo 200 por gramo, es decir que, con una única aplicación, logramos una reducción del 80% de la población de este patógeno.

Posteriormente, evaluamos el producto en un cultivo de aguacate. El extracto fue empleado en una dosis de 15 l/ha (dosis de establecimiento). En la tabla 2 se presentan los resultados obtenidos de este ensayo.

Una vez más encontramos un control muy alto, superando el 90%, de diferentes patógenos del suelo, corroborando la utilidad del producto.

Por último, decidimos retar todavía más al producto, evaluándolo en un suelo sobreexplotado del Valle del Cauca. En la tabla 3 se presentan los resultados obtenidos en ese ensayo.

En este ensayo, además del excelente control sobre patógenos del suelo altamente limitantes, también hallamos control sobre una plaga de bastante complejidad, los nemátodos, con resultados sobresalientes.

Estas evaluaciones nos permitieron corroborar el gran potencial que tiene este extracto de quitosano y Sinapis alba (mostaza blanca) para ayudar a los productores de crisantemos y rosas (y muchos otros cultivos) en Colombia a recuperar sus suelos y proteger sus cultivos contra patógenos presentes en el sustrato, con un bajo riesgo para la salud de las personas y para el ambiente.

Pregunte a nuestros asesores acerca de esta nueva solución para sus cultivos.
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Bibliografía 

Bello, A., López-Pérez, J. A., García-Álvarez, A., Sanz, R., & Lacasa, A. (2004). Biofumigation and nematode control in the Mediterranean region (pp. 133–149). Brill. 

Camacho Carrillo, M. A., Arias-Palacios, J., & Rodríguez Aguirre, O. E. (2019). Assessment of the antibacterial capacity of extracts of Sinapis alba L. by the method of plates and wells. Pharmacology Online, 2, 329–335. 

Chellemi, D. O. (2014). Plant Health Management: Soil Fumigation. En N. K. Van Alfen (Ed.), Encyclopedia of Agriculture and Food Systems (pp. 456–459). Academic Press. 

Drakopoulos, D., Kägi, A., Gimeno, A., Six, J., Jenny, E., Forrer, H.-R., Musa, T., Meca, G., & Vogelgsang, S. (2020). Prevention of Fusarium head blight infection and mycotoxins in wheat with cut-and-carry biofumigation and botanicals. Field Crops Research, 246, 107681. 

FAO. (s/f). Plant Production and Protection Division: Biofumigation. Recuperado el 21 de diciembre de 2022, de 

Faqir, Y., Ma, J., & Chai, Y. (2021). Chitosan in modern agriculture production. Plant, Soil and Environment, 67(No. 12), 679–699. 

Guarnieri, A., Triunfo, M., Scieuzo, C., Ianniciello, D., Tafi, E., Hahn, T., Zibek, S., Salvia, R., De Bonis, A., & Falabella, P. (2022). Antimicrobial properties of chitosan from different developmental stages of the bioconverter insect Hermetia illucens. Scientific Reports, 12(1), Art. 1. 

Infoagro. (s/f-a). Agricultura. El cultivo del crisantemo. 1^a parte. Recuperado el 21 de diciembre de 2022

Infoagro. (s/f-b). El cultivo de la rosa. Recuperado el 21 de diciembre de 2022,

Karunaratne, D. N. (2012). The Complex World of Polysaccharides. BoD – Books on Demand.

Koron, D., Sonjak, S., & Regvar, M. (2014). Effects of non-chemical soil fumigant treatments on root colonisation with arbuscular mycorrhizal fungi and strawberry fruit production. Crop Protection, 55, 35–41. 

Lopez-Moya, F., Suarez-Fernandez, M., & Lopez-Llorca, L. V. (2019). Molecular Mechanisms of Chitosan Interactions with Fungi and Plants. International Journal of Molecular Sciences, 20(2), 332. 

Perdomo, F. (2004). Sinapis alba—Ficha informativa. 

University of Missouri. (2020). Soil Steaming to Reduce the Incidence of Soil-borne Diseases, Weeds and Insect Pests (Ramón Arancibia). 

Yilmaz Atay, H. (2020). Antibacterial Activity of Chitosan-Based Systems. Functional Chitosan, 457–489.