Biodiversidad intraespecífica varietal para mejorar ambientes degradados por monocultivos en Musáceas, como medida de control de plagas y enfermedades

Abstract

La presente propuesta de tesis doctoral se orientó al estudio para mejorar ambientes degradados por monocultivos introduciendo biodiversidad intraespecífica varietal de Musas sp. En primer lugar se estudió la capacidad de resiliencia que tuvieran áreas dedicadas durante más de 25 años a monocultivo y seguidamente, implementar una nueva alternativa tecnológica para mejorar la diversidad del sistema agrícola y contrarrestar el daño causado por el ataque de plagas y enfermedades en las Musáceas a través del uso de la diversidad intraespecífica, sin producir alteraciones ambientales en los sistemas de producción de este sector agrícola y mejorando la calidad ambiental de los mismos. Se han realizado una serie de experimentos de campo con la finalidad de ir observando la capacidad de recuperación y comportamiento de los sistema agrícolas a corto y mediano plazo. De acuerdo con los resultados de los estudios, el sistema mixto de producción de musáceas fue el que presentó mayor presencia de artrópodos, siendo el orden Collembola el más diverso, lo que nos da la directriz de decir que este orden está asociado con la calidad de los suelos. En los sistemas mixtos, La Maná y El Carmen, se encontró mayor cantidad de lombrices y microorganismos y menor índice de infección de plagas y enfermedades en comparación con los sistemas de monocultivo. En cuanto a productividad la relación de equivalentes de tierra (RET) para los cultivos mixtos superó en 1,0 a los monocultivos en los años de estudio, lo que indica que la mezcla sobre-produjo con respecto a los monocultivos. Los índices de infección de Sigatoka negra, la población de nematodos fitopatógenos y la severidad del ataque del picudo negro son más altos en parcelas con monocultivo que cuando hay mezcla con cultivares que tienen tolerancia a estos estreses bióticos. El análisis de la estructura de la comunidad fúngica y bacteriana mediante técnicas moleculares (pirosecuenciación) indicó que los índices de diversidad fúngica mostraron diferencias significativas asociadas a las localidades y al sistema de manejo agrícola, mientras que los índices de diversidad bacteriana no registraron significancia alguna en cuanto a la dominancia de Simpson y diversidad de Shannon. Se observó gran presencia del hongo fitopatógeno Fusarium oxysporum en los sistemas con monocultivo, mientras que en los sistemas mixtos dominó la presencia de bacterias fijadoras de nitrógeno atmosférico. De este estudio podemos concluir que los sistemas de cultivo mixto son más productivos, que presentan mayor biodiversidad y son más resistentes a sufrir el ataque de plagas y enfermedades que los sistemas agrícolas basados en el monocultivo.

The present thesis proposal was oriented to study how to improve environments degraded by monocultures of Musa sp. by introducing intraspecific biodiversity. In the first place, we studied the resilience capacity in these areas dedicated for more than 25 years to monoculture and then, implement a new technological alternative to improve the diversity in the agricultural system and counteract the damage caused by the attack of pests and diseases in the Musaceae through the use of intraspecific diversity, without producing environmental alterations in the production systems of this agricultural sector and improving the environmental quality of them. A series of field experiments have been carried out in order to observe the resilience and behaviour of the agricultural systems in the short and medium term. According to the results of the studies, the mixed system of Musaceae production presented the greatest presence of arthropods, being Collembola order the most diverse, which gives us the guideline to say that this order is associated with the quality of the soil. In the mixed systems, La Maná and El Carmen, we found more worms and microorganisms and a lower rate of infection of pests and diseases compared to monoculture systems. In terms of productivity the ratio of land equivalents (LER) for mixed crops exceeded in 1.0 that of monocultures in the studied years, indicating that the mixture produced more in respect to monocultures. Black Sigatoka infection index, the population of phytopathogenic nematodes, and the severity of black boll weevil attack were higher in plots with monoculture than when mixed with cultivars that tolerate these biotic stresses. Analysis of fungal and bacterial communities’ structure using molecular techniques (pyrosequencing) indicated that fungal diversity indexes showed significant differences associated with localities and the type of agricultural management system, while bacterial diversity indexes did not show any significance in as for Simpson's dominance and Shannon's diversity. It was observed a great presence of the phytopathogenic fungus Fusarium oxysporum in monoculture systems, while in the mixed systems dominated the presence of atmospheric nitrogen fixing bacteria. From this study we can conclude that mixed farming systems are more productive, have greater biodiversity and are more resistant to pest and disease attack than monoculture based farming systems.