Un estudi mostra l'eficàcia de composts de residus agroindustriales per reduir malalties de les plantes

Les malalties estudiades van ser la fusariosis del tomàquet (races 1 i 2) i del clavell (raça 2) i tres malalties de cogombre causades pels patògens Pythium aphanidermatum, Rhizoctonia solani i Botrytis cinerea. Per comparar la severitat o la incidència amb altres substrats també es van avaluar en els assajos torba, vermiculita i/o fibra de coco. La severitat a la fusariosis va ser del 99,9% en tomàquet i del 99,2% en clavell. El compost més efectiu en el control d'aquestes malalties va ser el d'orujo de raïm. Tots els composts van presentar supresividad enfront de la caiguda de plántula causada per P. aphanidermatum, fins i tot amb diferents temps de maduració. El compost d'orujo de raïm madur va mostrar la major reducció d'aquesta malaltia (97,8%). Els assajos de caiguda de plántula causada per R. solani van mostrar que la capacitat supresiva incrementa amb el temps de maduració, sent el compost de suro madur el més supresivo (97,2% de reducció). Finalment, aquests composts també van reduir la severitat de la podridura causada per Botrytis cinerea, per la qual cosa aquests composts van mostrar control tant a malalties de sòl com foliares.

Alguns composts es poden usar com a substrats per les seves apropiades característiques fisicoquímiques. En canvi, uns altres convé formular-los amb altres materials per millorar-les. Els substrats formulats amb composts amb bones propietats físiques, químiques i biològiques poden milloren la fertilitat, l'estructura, el contingut en matèria orgànica i proveir supresividad a diverses malalties.

Es diu que un sòl o substrat és supresivo a una malaltia quan la seva severitat o incidència és menor de l'esperada per a una determinada densitat d'inòcul del fitopatogen i condicions adequades per a la malaltia. No tots els composts usats com a substrats són supresivos. La supresividad depèn del tipus de compost, el patogen, les condicions ambientals i, a més, el nivell de supresividad pot ser variable (Avilés et al., 2011).

L'efecte d'alguns composts contra certes malalties de plantes s'ha demostrat en molts estudis (Hoitink i Boehm, 1999; Litterick et al., 2004; Noble i Coventry, 2005; Termorshuizen et al., 2006; Bonanomi et al., 2007; Avilés et al., 2011). Algunes d'aquestes malalties són les fusariosis vasculars (causades per algunes formes especials de Fusarium oxysporum), la caiguda de plántula causada per Pythium spp. o Rhizoctonia solani i la podridura grisa causada per Botrytis cinerea. Aquests patògens indueixen tant malalties provinents del sòl com a aèries.

L'objectiu d'aquest treball és mostrar l'espectre de supresividad de quatre composts elaborats en diferents anys i amb dos nivells de maduració contra diverses malalties de plantes i baix diferents condicions ambientals.

Els quatre composts estudiats van ser suro compostado (CC) usat solament o barrejat amb pellofa d'arròs (2:1 v/v), compost d'orujo de raïm (COU), compost d'alperujo i residu de desmotadora barrejat amb pellofa d'arròs (1:1 v/v) (CAD+CA) i substrat de xampinyó compostado (Recomsa, Quintanar del Rei, Spain) barrejat amb torba o amb pellofa d'arròs (1:1 v/v). Aquests composts es van avaluar durant diferents fases de maduració. Els poc madurs no van superar l'any de maduració després del compostatge, mentre que els molt madurs sí ho van fer. Aquests substrats es van comparar amb tres substrats comercials usats normalment pels horticultores: torba, fibra de coco i vermiculita.

• Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici raça 1 en tomàquet (un assaig).

• Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici raça 2 en tomàquet (quatre assajos).

• Fusarium oxysporum f. sp. dianthi raça 2 en clavell (quatre assajos).

• Pythium aphanidematum en cogombre (un assaig).

• Rhizoctonia solani en cogombre (tres assajos).

• Botrytis cinerea en cogombre (un assaig).

Els assajos es van desenvolupar en condicions ambientals diferents per poder avaluar la consistència de la supresividad en aquests composts. Alguns d'aquests assajos es van desenvolupar en càmeres de cultiu i uns altres en hivernacles. A més, segons l'assaig les plantes van créixer en diferent volum de substrat i tipus de contenidor: tests, borses o caixes.

Per a cada patogen es van preparar inòculs artificials que es van aplicar als substrats. Les conidias per inocular F. oxysporum es van obtenir a partir de cultius líquids en extracte de malt. Les concentracions d'inòcul es van comptar amb hematocímetro. Els inòculs de Pythium aphanidermatum i Rhizoctonia solani es van preparar en un mitjà de cultiu solc-patata (Ko and Hora, 1971) i després de 14 dies d'incubació i assecat es tamizaron entre 1 i 2 mm. Les partícules retingudes entre tots dos tamisos es van usar com a inòcul. La conidias de B. cinerea es van recuperar de cultius en plaques amb un tampó de 0.5 mg ml–1 glucosa i 0.5 mg ml–1 KH2PO4 (De Meyer et al., 1998). Posteriorment es van titular amb hematocímetro.

Durant els assajos es van mesurar severitat o incidència de la malaltia en les plantes. La severitat es va mesurar amb diferents escales en funció del patosistema. Al final de cada assaig les mesures de severitat es van integrar a l'àrea sota la corba de progrés de la malaltia relativa al temps epidémico (ABCPER) (Campbell i Madden, 1990).

Els assajos van tenir almenys, tres blocs, dues rèpliques i sis plantes per bloc. El disseny dels experiments va ser de blocs a l'atzar i posteriorment les dades es van analitzar amb ANOVA. Posteriorment es van realitzar els corresponents tests de separació de mitjanes (P≤0.05). Les dades es van analitzar amb els programes SPSS 11.5 o Statgraphics 5.0.

Els quatre composts van reduir la severitat de la fusariosis vascular respecte a la torba, la fibra de coco i la vermiculita amb qualsevol de les formes especials o races estudiades (Taula 1). En tomàquet, el màxim de reducció de severitat va ser del 99,9 % respecte a la torba, mentre que en el clavell el màxim de reducció de malaltia va ser del 99,2% respecte a la fibra de coco. El compost més eficaç en el control d'aquestes malalties va ser el COU. La reducció de la severitat a la fusariosis en aquests composts va variar entre 48,2% i 99,9% en tomàquet, i entre 26% i 99,2% en clavell. Això suggereix que els fenòmens associats a la supresividad que tenen aquests composts no diferencien entre formes especials i races de F. oxysporum. Els assajos van mostrar que els quatre composts mantenen la seva capacitat supresora a la fusariosis després de diferents temps de maduració, fins i tot dos anys després del compostatge. No obstant això, la reducció de la severitat pot augmentar o disminuir amb el temps de maduració depenent del tipus de compost. Para COU en tomàquet la reducció de la severitat va variar entre el 99% i el 88,5% després d'un any de maduració. D'altra banda, en CC i CAD+CA la reducció de la severitat va augmentar del 69,6% fins al 85,9% i del 93,8% al 97,9%, respectivament.

Tots els composts van presentar supresividad a la caiguda de plántula causada per P. aphanidermatum respecte de la fibra de coco, fins i tot amb diferents temps de maduració. El compost que va mostrar la major reducció de la severitat a aquesta malaltia va ser el COU (97,8%). Aquest compost, a més, també va mostrar diferències significatives en la reducció a la malaltia respecte a la torba (Taula 1), substrat menys conductiu que la fibra de coco.

Els assajos amb Rhizoctonia van mostrar que la capacitat supresora dels composts augmenta amb el temps de maduració, sent CC el més supresivo (97,2% de reducció). Això pot ser explicat en part pel fet que R. solani és una espècie altament competitiva com a sapròfit utilitzant cel·lulosa i colonitzant compost d'escorces fresc, però no escorces amb un baix contingut en cel·lulosa (Hoitink i Boehm, 1999). Així, els composts madurs, amb menor contingut en cel·lulosa, són més eficients en el control d'aquesta malaltia (Taula 1).

La severitat de Botrytis també es va reduir amb els quatre composts sota condicions d'hivernacle (Taula 1).

Tots els assajos van revelar la capacitat supresora d'aquests substrats formulats amb composts enfront de diverses malalties de sòl i una aèria. A més aquests patògens varien en la seva sensibilitat a diferents fenòmens de control biològic. Els Oomicetes com Pythium spp. normalment es veuen afectats per supresividad de tipus general, associada a la fungistasis com a mecanisme principal de control(Hoitink i Boehm, 1999). En canvi, Rhizoctonia solani, igual que Sclerotinia sclerotiorum, és menys vulnerable a la fungistasis i el seu control està més associat a la presència d'un o un petit grup de microorganismes (supresividad específica). (Hoitink i Boehm, 1999; Rabeendran et al., 2006). Els mecanismes d'acció d'aquests microorganismes poden ser micoparasitismo, competència per determinats nutrients i/o nínxols ecològics, antibiosis i inducció de resistència sistémica. Fusarium oxysporum és sensible a la fungistasis i també a l'activitat de microorganismes específics (Cotxarrera et al., 2002; Borrero et al., 2004; Termorshuizen et al., 2006). El control biològic de malalties foliares com Botrytis està associat a modificacions de la nutrició de la planta o a mecanismes de resistència sistémica (Yogev et al., 2010).

Aquests agrupaments de patògens relacionats pel tipus de propágulo o el seu comportament ecològic a priori i segons alguns autors (Termorshuizen and Jeger, 2008) tenen poc valor predictiu de la malaltia que realment desenvolupen a causa de la importància de les espècies hoste i de les condicions ambientals. No obstant això, la capacitat supresora d'aquests composts s'ha demostrat en assajos amb condicions de càmera de cultiu i hivernacle i amb diferents hostes. Per tant, l'ús d'aquests composts sembla ser una mesura aconsellable per la seva consistència i sostenibilitat en el control de les malalties estudiades i possiblement també afectin a altres patògens.

1: Fol 1: Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici raça 1; Fol 2: F. oxysporum f. sp. lycopersici raça 2; Fod: F. oxysporum f. sp. dianthi raça 2, Pa: Pythium aphanidermatum; Rs: Rhizoctonia solani; Bc: Botrytis cinerea.

2: CC: compost de suro; CC+CA: composts de suro barrejat amb pellofa d'arròs; COU: compost d'orujo de raïm; CAD+CA: compost d'alperujo i residu de desmotadora barrejat amb pellofa d'arròs; SCC+T: substrat de xampinyó compostado barrejat amb torba; SCC+CA: substrat de xampinyó compostado barrejat amb pellofa d'arròs; MC: maduració curta (0.5-1.5 anys); ML: maduració llarga (>1.5 anys).

3ABCPER: Àrea sota la corba de progrés de la malaltia relativa.

Aquestes investigacions han estat finançades pels projectes del Ministeri de Ciència i Tecnologia AGL 2002-04313, 2005-08137, 2008-05414 i 2010-21982, el programa Torres Quevedo i el projecte de la Junta d'Andalusia P06-AGR-02313.

- Avilés, M., Borrero, C., Trilles, M.I. 2011. Review on Compost as an inducer of disease suppression in plants grown in soilless culture. En: Dynamic Soil, Dynamic Plant, Compost III. A. Sánchez Ferrer (Ed.). Global Science Books Vol. 5, special issue 2, pp:1-11.

- Bonanomi, G., Antignani, V., Pane, C., Scala, F. 2007. Review on suppression of soilborne fungal diseases with organic amendments. J. Plant Pathol. 89. 311-324.

- Borrero, C., Trilles, M.I., Ordovás, J., Tello, JC, Avilés M. 2004. Predictive factors for the suppression of Fusarium wilt of tomato in plant growth mitjana. Phytopathology 94:1094-1101.

- Borrero, C., Infants, M. J., González, I., Tello, J. C., Avilés, M. 2005. Relation between suppressiveness to tomato Fusarium wilt and microbial populations in different growth mitjana. Acta Hortic. 697:425-430.

- Borrero, C., Ordovás, J., Trilles, M. I., Avilés, M. 2006. Tomato Fusarium wilt suppressiveness. The relationship between the organic plant growth mitjana and their microbial communities as characterised by Biolog. Soil Biol. Biochem. 38:1631-1637.

- Borrero, C., Trilles, M.I., Avilés, M., 2009. Carnation Fusarium wilt suppression in four composts. Eur. J. Plant Pathol. 123: 425–433.

- Campbell, C. L., Madden, L. V. 1990. Introduction to Plant Disease Epidemiology. New York: Wiley-Interscience.

- Castany, R., Borrero, C., Avilés, M. 2011. Organic matter fractions by SP-MES 13C NMR and microbial communities involved in the suppression of Fusarium wilt in organic growth mitjana. Biol. Control 58: 286-293.

- Cotxarrera, L., Trilles-Gai, M. I., Steinberg, C., Alabouvette, C. 2002. Usi of sewage sludge compost and Trichoderma asperellum isolates to suppress Fusarium wilt of tomato. Soil Biol. Biochem.34:467-476.

- De Meyer, G., Bigirimana, J., Elad, I., Höfte, M. 1998. Induced systemic resistance in Trichoderma harzianum T39 biocontrol of Botrytis cinerea. Eur. J. Plant Pathol. 104: 279–286.

- García, A., Tello, L.C., Avilés, M., Ordovás, J. 2009. Fusariosis del Clavel. Fusarium oxysporum f. sp. dianthi. Últims Avanços en el seu Control. Edicions Agrotécnicas, Madrid, 275 pàg.

- Hoitink, H.A.J., Boehm, M.J. 1999. Biocontrol within the context of soil microbial communities: A substrate-dependent phenomenon. Annu. Rev. Phytopathol. 37, 427-446.

- Litterick, A. m., Harrier, L., Wallace, P., Watson, C.A., Wood, M. 2004. The role of uncomposted materials, composts, manures, and composts extracts in reducing pest and disease incidence and severity in sustainable temperate agricultural and horticultural crop production – a review. Crit. Rev. Plant Sci. 23: 453-479.

- Ko, W.H., Hora, F.K., 1971. A selective medium for the quantitative determination of Rhizoctonia solani in soil. Phytopathology 61: 707–710.

- Noble, R., Coventry, I. 2005. Suppression of soil-born plant diseases with composts: a review. Biocontrol Sci.Techn. 15:3-20.

- Rabeendran, N., Jones, I.I., Moot, D.J., Stewart, A. 2006. Biocontrol of Sclerotinia lettuce drop by Coniothyrium minitans and Trichoderma hamatum. Biol. Control 39: 352-362.

- Segarra G, Casanova I., Borrero C, Avilés M, Trilles M.I. 2007. The suppressive effects of composts used as growth mitjana against Botrytis cinerea in cucumber plants. Eur. J. Plant Pathol. 117, 393-402

- Termorshuizen, A. J., van Rijn, I., van der Gaag, D. J., Alabouvete, C., Chen, I., Langerlöf, J., Malandrakis, A. A., Paplomatas, I. J., Rämert, B., Ryckeboer, J., Steinberg, C., Zmora-Nahum, S. 2006. Suppressiveness of 18 composts against 7 pathosystems: Variability in pathogen response. Soil Biol. Biochem. 38: 2461-2477.

- Termorshuizen A.J., Jeger M.J. 2008. Strategies of soilborne plant pathogenic fungi in relation to disease suppression. Fungal Ecology 1, 108-114.

- Trilles, I., Casanova, I., Cotxarrera, L., Ordovás, J., Borrero, C. and Avilés, M. 2006. Composts from agricultural waste and the Trichoderma asperellum strain T-34 suppress Rhizoctonia solani in cucumber seedlings. Biol. control 39:32-38.

- Yogev, A., Raviv, M., Hadar, I., Cohen, R., Wolf, S., Gil, L., Katan, J. 2010. Induced resistance as a putative component of compost suppressiveness. Biol. Control 54: 46-51.