El uso de estos fumigantes para controlar enfermedades transmitidas por el suelo tuvo efectos positivos en el cultivo más allá del control de enfermedades. El rendimiento total y comercializable y el desarrollo de tubérculos fueron más altos en las parcelas tratadas con cualquiera de los fumigantes que en las parcelas de control no fumigadas en todas las tasas de nitrógeno probadas.
En la agricultura de papa de América del Norte, los fumigantes químicos como el metam sodio y la cloropicrina se usan a menudo para controlar las enfermedades transmitidas por el suelo. Sin embargo, este enfoque para la supresión de enfermedades puede ser un arma de doble filo.
Por un lado, la fumigación es muy eficaz para controlar las enfermedades transmitidas por el suelo, como la sarna común y la muerte prematura de la patata, al menos durante una temporada de crecimiento. Con menos patógenos transmitidos por el suelo, las plantas de papa pueden desarrollar sistemas de raíces más sanos y robustos, lo que las hace mejores para capturar los nutrientes del suelo y disminuir los requisitos de entrada de nitrógeno. Alternativamente, la supresión de enfermedades transmitidas por el suelo puede incrementar requerimientos de entrada de nitrógeno aumentando el rendimiento máximo que el cultivo es capaz de alcanzar.
Por otro lado, los fumigantes del suelo tienen efectos sobre la comunidad microbiana del suelo más allá de sus efectos sobre los patógenos. Por ejemplo, se ha descubierto que los fumigantes reducen las tasas de ciclo del nitrógeno del suelo y la respiración microbiana. También pueden disminuir las poblaciones de algunos microbios que suprimen enfermedades, lo que aumenta el grado en que el productor debe depender de la fumigación para controlar los patógenos en el futuro. En resumen, la fumigación química del suelo puede tener un efecto negativo en la salud del suelo.
Nuestro enfoque a esta pregunta
Usamos mucho la palabra “puede” en los últimos dos párrafos. Hasta la fecha, ha habido muy poca investigación sobre si la fumigación cambia la tasa óptima de nitrógeno en cualquier cultivo. También se desconoce cuánto tarda la comunidad microbiana en recuperarse de un tratamiento de fumigación, o si alguna vez lo hace.
Nos propusimos abordar estas preguntas en un estudio de campo en papas Russet Burbank realizadas en 2016 y 2017. En cada año, fumigamos parcelas de estudio en el otoño antes de sembrar papas con metam sodio o cloropicrina. También se incluyó un control no fumigado. Al año siguiente, cada parcela se dividió en cinco subparcelas, cada una de las cuales recibió nitrógeno a una tasa diferente. Todas las subparcelas recibieron 40 libras de nitrógeno por acre como DAP (18-46-0) al momento de la siembra, y cada una recibió 0, 80, 140, 200 o 260 libras por acre como ESN (44-0-0) al momento de la emergencia. para tasas totales de nitrógeno de 40, 120, 180, 240 o 300 libras por acre.
Medimos las respuestas de los cultivos a estos tratamientos de fumigación y dosis de nitrógeno en términos de formación de tubérculos, rendimiento, tamaño y calidad, síntomas de muerte prematura de papa, la cantidad de nitrógeno absorbido por libra aplicada y el aumento en el rendimiento por libra de nitrógeno aplicado. entre otras cosas. Medimos las respuestas microbianas del suelo en términos de densidad de propágulos de Verticillium, tasas de respiración y concentraciones de nitrato y amonio en el suelo.
La fumigación suprime enfermedades y mejora el rendimiento
Como era de esperar, los fumigantes cumplieron con éxito su propósito principal de controlar los patógenos transmitidos por el suelo. Ambos disminuyeron las poblaciones de viables dalia verticillium propágulos en el suelo y la severidad de los síntomas foliares de la muerte temprana de papa. La cloropicrina también disminuyó la prevalencia de sarna común en tubérculos.
El uso de estos fumigantes para controlar enfermedades transmitidas por el suelo tuvo efectos positivos en el cultivo más allá del control de enfermedades. El rendimiento total y comercializable y el desarrollo de tubérculos fueron más altos en las parcelas tratadas con cualquiera de los fumigantes que en las parcelas de control no fumigadas en todas las tasas de nitrógeno probadas. Este efecto sobre el rendimiento no cambió significativamente la tasa de nitrógeno óptima agronómica a la que se maximizó el rendimiento.
La cantidad de nitrógeno que absorbió el cultivo por acre y por libra de nitrógeno aplicado fue mayor en las parcelas fumigadas con cloropicrina o metam sodio que en las parcelas de control no fumigadas. El uso de cualquiera de los fumigantes también aumentó la cantidad de rendimiento producido por libra de nitrógeno aplicado. Todas estas diferencias reflejan las diferencias entre tratamientos en rendimiento de tubérculo (biomasa) descritas en el párrafo anterior. No se debieron a las diferencias en la concentración de nitrógeno en los tubérculos o la cantidad de nitrógeno presente en las vides justo antes de la muerte de las vides.
No es una bala mágica
Si bien la cloropicrina y el metam sodio proporcionaron beneficios en términos de control de enfermedades, rendimiento y eficiencia en el uso de nitrógeno, su efecto sobre la actividad microbiana fuera de los patógenos fue generalmente negativo. Basado en CO2 emisiones del suelo, que están fuertemente relacionadas con la actividad microbiana, ambos fumigantes suprimieron la actividad microbiana general antes de la siembra y a mitad de temporada. El efecto ya no era detectable después de la cosecha. En la muestra previa a la siembra, el efecto del metam sodio fue especialmente fuerte.
Las parcelas tratadas con cualquiera de los fumigantes tenían concentraciones de amonio en el suelo más altas que las parcelas de control no fumigadas durante la siembra y la mitad de la temporada. Esto indica que los microbios del suelo no convirtieron el amonio en nitrato de manera eficiente bajo la fumigación; este efecto fue especialmente fuerte cuando la cloropicrina era el fumigante. Entonces, además de suprimir la actividad microbiana en general, la fumigación redujo la velocidad del ciclo del nitrógeno en el suelo.
¿Qué funciona realmente?
Nuestros resultados muestran que, si bien la fumigación del suelo con metam sodio o cloropicrina es beneficiosa para el cultivo de papa a corto plazo, un efecto secundario es la disminución de la actividad microbiana del suelo y la alteración del ciclo del nitrógeno. La forma en que esto afecta la salud del suelo es incierta, y se necesitará un estudio a más largo plazo para averiguarlo, uno que analice más de cerca la salud del suelo y la comunidad microbiana.
También es importante considerar otras vías para controlar los patógenos transmitidos por el suelo, especialmente si se descubre que los fumigantes químicos son perjudiciales para la salud del suelo a largo plazo. ¿Existen otras opciones viables para que los productores controlen los patógenos transmitidos por el suelo? ¿Se podría usar la fumigación con menos frecuencia o en combinación con la inoculación de microbios beneficiosos? Mantener la salud del suelo es esencial para la supervivencia a largo plazo de una operación agrícola, pero las estrategias para promover la salud del suelo no deben ser tan costosas que comprometan la viabilidad de la granja a corto plazo.
Para abordar estos problemas, estamos colaborando con investigadores de todo el país en una investigación multiestatal sobre cómo la salud del suelo se ve afectada por las decisiones de manejo en los sistemas de cultivo de papa, si los métodos para mejorar la salud del suelo funcionan bien en estos sistemas y cómo plantar e incorporar Los cultivos de cobertura biofumigantes como la mostaza se comparan con la fumigación química para promover el rendimiento y suprimir enfermedades.
Este proyecto financiado por la Iniciativa de Investigación de Cultivos Especiales y el USDA/NIFA se encuentra en su cuarto año, y es el año en el que obtendremos la menor cantidad de respuestas preliminares a estas preguntas. Mejorar la salud del suelo es un proceso lento y complejo, particularmente con un cultivo desafiante como las papas. Por lo tanto, este estudio deberá extenderse más allá de 2022 para saber si las estrategias efectivas continúan mejorando la salud del suelo mientras controlan los patógenos transmitidos por el suelo durante múltiples rotaciones y años.
- Esta investigación fue financiada con fondos del Consejo de la Papa del Área II de Minnesota, el Consejo de Educación e Investigación de Fertilizantes Agrícolas de Minnesota y TriEst Ag Group, Inc. Los resultados se publicaron en el Revista estadounidense de investigación de la papa 2021 septiembre.
- Los autores del estudio incluyen a James Crants, Carl Rosen y Linda Kinkel de la Universidad de Minnesota; José Pablo Dundore-Arias de la Universidad Estatal de California, Bahía de Monterey; y Andy Robinson y Neil Gudmestad en la Universidad Estatal de Dakota del Norte.