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Introducción
El maíz (Zea mays) es un cultivo importante porque es la base para la elaboración de númerosos alimentos para humanos y animales. Es el cultivo principal en México, con 18% del valor de la producción del sector agrícola y 33% de la superficie sembrada en el territorio nacional (FND, 2014).
Entre las plagas asociadas a los granos almacenados el gorgojo (Sitophilus zeamais Motschulsky) del maíz (Zea mays) es la principal por que causa más daños en el estado larvario y adulto, perforando el grano para ovipositar, mientras que las larvas forman galerías en el endospermo al alimentarse.
En la agricultura moderna se ha consensado que la práctica actual enfrenta una crisis ambiental. La disminución del rendimiento debido a las plagas alcanza entre 20-30% en la mayoría de los cultivos, a pesar del incremento substancial en el uso de plaguicidas (cerca de 500 mil toneladas de ingredientes activos a nivel mundial) esto es un síntoma de la crisis ambiental que afecta a la agricultura (Altieri y Nicholls, 2000).
A partir de la necesidad por encontrar una alternativa natural para el control de insectos plagas y reemplazar así los pesticidas sintéticos aparecen los insecticidas botánicos ofreciendo seguridad para el ambiente y una opción agronómica. Su uso como alternativa, sustenta el cambio de paradigma: manejar plagas no matarlas.
Más de 2 000 especies de plantas poseen propiedades para el control de plagas, que apoyen a la reducción de la contaminación ambiental y que se pueda tener un tratamiento más justo con los seres vivos y con los recursos naturales que nos rodean, contribuyendo al desarrollo de una agricultura ecológica más sostenible (Iannacone y Quispe, 2004).
Debido a los problemas que se presentan en los sistemas de producción agrícola por los ataques de plagas se han buscado estrategias que ayuden al manejo de plagas sin dañar el ambiente, ya que se tiene un uso indiscriminado de los pesticidas que no solo matan a las plagas sino también a insectos benéficos dentro del sistema de producción. Para lo cual la presente investigación tuvo como objetivo identificar alternativas biológicas que tengan efectos insecticidas y ayuden al manejo de Sitophilus zeamais Motschulsky mediante la aplicación de vegetales pulverizados a maíz almacenado y como hipótesis se planteó que al menos uno de los cinco pulverizados vegetales a diferentes dosis tienen efectos sobre la mortalidad y repelencia de Sitophilus zeamais Motschulsky.
Materiales y métodos
Aplicación de un diagnóstico en las comunidades El Rosario y La Nueva, Copainalá, Chiapas, México.
Primera fase: se realizó un diagnostico en las comunidades de La Nueva, Copainalá, Chiapas, ubicada en las coordenadas 17° 02’ 57.90” de latitud norte y 93° 09’ 56.13” de longitud oeste, a una altitud de 633 m y El Rosario el cual se encuentra localizado en las coordenadas, 17° 05’ 22” latitud norte y 93°14’ 34” longitud oeste, a una altitud de 650 m.
Para la aplicación de las encuestas, se utilizó el muestreo aleatorio simple (Casal y Mateu, 2003). En estas comunidades se aplicaron 10 encuestas por comunidad para determinar e identificar plantas con posible efecto sobre insectos plaga en especies vegetales.
Análisis del diagnóstico
Después de realizar el diagnóstico se procedió al análisis de los resultados, para obtener las cinco especies vegetales de mayor importancia en insectos, agrupando las respuestas en una hoja de cálculo de Excel (Microsoft office 2013).
Selección de cinco especies vegetales de mayor importancia sobre insectos-plaga y obtención del material vegetal evaluado.
Segunda fase: en esta etapa de acuerdo a los resultados del diagnóstico se seleccionaron las cinco especies vegetales de mayor importancia sobre insectos-plaga, las cuales se analizaron en laboratorio para determinar el efecto de mortalidad y repelencia de cada una de las cinco especies seleccionadas. El material vegetal epazote (Chenopodium ambrosioides), hierba santa (Piper auritum Kunth) se recolectaron con amas de casa de las comunidades de La Nueva y El Rosario, en el caso de higuerilla (Ricinus communis L.) se obtuvo en terrenos de las mismas comunidades donde crece de manera silvestre, la cola de caballo (Equisetum arvense L.) en la comunidad Julián Grajales, Copainalá Chiapas y el ocote (Pinus maximinoi H. E. Moore) y L.) en el municipio de Coapilla, Chiapas, sitio donde las condiciones son propicias para el desarrollo de esta especie. Posteriormente, todo el material recolectado se secó en una estufa a una temperatura de 65 °C hasta obtener peso constante. Para después ser pulverizado en una licuadora. Posteriormente se tamizo, con el fin de obtener un polvo fino y homogéneo.
Obtención del sustrato y recolección de Sitophilus zeamais Motschulsky
El sustrato (maíz) y los insectos utilizados se recolectaron con el productor cooperante, Juan Francisco Pérez Pérez de la comunidad La Nueva, Copainalá, Chiapas. Posteriormente estos se trasladaron al laboratorio de la Escuela de Estudios Agropecuarios Mezcalapa, sitio donde se desarrolló la 1ra fase de la investigación.
Tratamientos y dosis evaluadas
Se evaluaron 25 tratamientos correspondientes a los pulverizados de las 5 especies vegetales de mayor importancia sobre el manejo de S. zeamais aplicadas de manera pulverizada en dosis de 1, 2, 3, 4 y 5%. Más un testigo absoluto (sin pulverizado) y uno químico (fosfuro de aluminio) (Cuadro 1). Cada uno de los tratamientos con 3 repeticiones.
Cuadro 1 Tratamientos y dosis.
| Tratamientos | Especies | Dosis (%) |
| T1 | Hierba santa (Piper auritum Kunth.) | 1 |
| T2 | Hierba santa | 2 |
| T3 | Hierba santa | 3 |
| T4 | Hierba santa | 4 |
| T5 | Hierba santa | 5 |
| T6 | Epazote (Chenopodium ambrosioides L.) | 1 |
| T7 | Epazote | 2 |
| T8 | Epazote | 3 |
| T9 | Epazote | 4 |
| T10 | Epazote | 5 |
| T11 | Higuerilla (Ricinus communis L.) | 1 |
| T12 | Higuerilla | 2 |
| T13 | Higuerilla | 3 |
| T14 | Higuerilla | 4 |
| T15 | Higuerilla | 5 |
| T16 | Cola de caballo (Equisetum arvense L.) | 1 |
| T17 | Cola de caballo | 2 |
| T18 | Cola de caballo | 3 |
| T19 | Cola de caballo | 4 |
| T20 | Cola de caballo | 5 |
| T21 | Ocote(Pinus maximinoi H. E. Moore) | 1 |
| T22 | Ocote | 2 |
| T23 | Ocote | 3 |
| T24 | Ocote | 4 |
| T25 | Ocote | 5 |
| T26 | Testigo absoluto | Sin pulverizado |
| T27 | Testigo químico | (fosfuro de aluminio 0.003g 100 g-1 de maíz) |
Aplicación de los tratamientos
En vasos de platico, se mezcló 100 g de maíz y con los diferentes tratamientos con sus respectivas dosis. Una vez realizada la mezcla, se procedió a infestar cada frasco con 10 gorgojos por cada unidad experimental (vasos de plástico) (Silva y Hepp, 2004).
Porcentaje de mortalidad
La mortalidad se evaluó cada 24 h, durante 21 días, para cada tratamiento y sus repeticiones. Para ello se empleó la siguiente fórmula donde: porcentaje de mortalidad= número de insectos muertos/total de insectos x 100
Índice de repelencia
Para la evaluación de la repelencia, se utilizaron cuatro cajas de Petri por tratamiento, la caja central se conectó con las demás mediante mangueritas de plástico de 10 cm de longitud ubicados diagonalmente. En la caja del centro se liberaron 10 insectos de S. zeamais, en cada una de las tres cajas de al lado se colocó 35 g de maíz los cuales fueron mezclados con los respectivos tratamientos y después de 24 h se contabilizo el número de insectos en cada recipiente. Cada tratamiento tuvo tres repeticiones y se utilizó la fórmula propuesta por Mazzonetto (2002), IR=2G/(G+P).
Donde: IR= es el índice de repelencia; G= porcentaje de insectos en el tratamiento y P= porcentaje de insectos en el testigo. El polvo vegetal es neutro si IR= 1, atrayente si IR>1 y repelente si IR<1.
Diseño experimental
El diseño experimental fue completamente al azar, utilizando un arreglo factorial de A x B donde A= representa las cinco especies vegetales y B= cinco dosis, para un total de 25 tratamientos más dos testigos (absoluto y químico) y tres repeticiones, para un total de 81 unidades experimentales. Los datos obtenidos se sometieron a un análisis de varianza y la prueba de Tukey (p≤ 0.05).
Análisis del o los mejores tratamientos en maíz almacenado.
Tercera fase: consistió en llevar a condiciones de almacenamiento el mejor tratamiento de la fase 2, el cual fue la higuerilla al 4%.
Obtención del material vegetal y del pulverizado
La higuerilla se obtuvo de terrenos de las comunidades la Nueva y Rosario, del municipio de Copainalá, Chiapas, México, en donde esta especie crece de manera silvestre. Para el pulverizado se utilizaron hojas de higuerilla las cuales se secaron en una estufa a una temperatura de 65 °C hasta obtener peso constante. Después se pulverizo en una licuadora. Posteriormente se tamizo, con el fin de obtener un polvo fino y homogéneo.
Evaluación del tratamiento
Se consideraron tres repeticiones donde cada una de ellas estuvo compuesta por costales con capacidad de 25 kg, estos fueron llenados con maíz cosechado de la temporada y se evaluaron después de tres meses.
Porcentaje de mortalidad
La mortalidad se evaluó después de tres meses de ser aplicado el pulverizado para cada tratamiento y sus repeticiones. Empleando la siguiente formula donde: porcentaje de mortalidad= número de insectos muertos/total de insectos x 100.
Porcentaje de granos dañados
En cuanto a la evaluación de granos dañados se realizó al final del estudio, donde se cuantificaron granos dañados y granos buenos en una muestra al azar de 100 granos tomadas de cada uno de las unidades experimentales. Utilizando la fórmula: porcentaje de grano dañado= total de granos dañados/100 x 100.
Peso del maíz almacenado
Se evaluó por diferencia peso de cada una de las unidades experimentales al principio (25 kg) y al final del experimento, para comprobar si se pierde peso por daños de S. zeamais después de la aplicación del pulverizado de higuerilla al 4%.
Porcentaje de maíz germinado
Se realizó la prueba de germinación de cada tratamiento. Tomando al azar 100 semillas de cada unidad experimental, colocándolas en servilletas húmedas y después de 8 días se determinó el porcentaje de germinación empleando la siguiente formula: porcentaje de germinación= semillas germinadas/100 x 100.
Resultados y discusiones
Resultados del diagnóstico aplicado en las comunidades La Nueva y El Rosario, Copainalá, Chiapas, México.
El diagnóstico en el Rosario, Copainalá, Chiapas, México, indicó que los encuestados no emplean plantas para el manejo de insectos-plaga por lo que no se prosiguió a aplicar las demás preguntas de la encuesta.
Setenta por ciento de las personas encuestadas respondieron que, si utilizan plantas para el manejo de insectos plaga, mencionando las especies como son el: epazote (25%), ocote (25%) higuerilla (25%) hierba santa (12.5%) y cola de caballo (12.5%). De las cuales las partes que utilizan son el tallo (37.5%), toda la planta (37.5%) y hojas el 25%. La forma en que lo preparan es de manera líquida el 12.5%, secando la planta y pulverizando 25% y el 62.5% utiliza toda la planta o parte de ella sin transformarla. Aplicándolas en cantidades de 100 g, 500 g y 1 kg. La forma en que lo aplica 62.5% de los productores es dentro de los costales, 25% mezclado con el grano de maíz en forma de pulverizados y 12.5% en forma de aspersión. Coincidiendo los encuestados en que estas especies las utilizan para el manejo del gorgojo en los granos del maíz; obteniendo efectos positivos contra este insecto plaga (Figura 1).
Fase de laboratorio
Mortalidad de Sitophilus zeamais Motschulsky
La Figura 2, muestra los porcentajes de mortalidad de S. zeamais esto por la acción de los pulverizados de Hierba santa, epazote, higuerilla, ocote y cola de caballo a diferentes concentraciones. Después de haber realizado el análisis de varianza y comparación de medias por Tukey al 5%, el testigo químico (fosfuro de aluminio 0.003 g 100 g-1 de maíz) presento una mayor mortalidad (96.7%). En cuanto a los pulverizados, higuerilla al 4% mostro un mayor efecto en la mortalidad (53.3%). Por otra parte, Iannacone y Quispe (2004) mencionan que al aplicar Chenopodium quinua vía extracto clorofórmico al 7.5% se obtiene 100% de mortalidad a las 48 h de exposición de los gorgojos al extracto. Juárez et al. (2010) al evaluar polvos de asteráceas encontraron que cuando se utiliza hojas de Chrysactinia mexicana y Zinnia peruviana se obtienen mortalidades de 98 y 88.1% de gorgojos en el grano de maíz respectivamente, siendo estos los mejores tratamientos.
Repelencia de Sitophilus zeamais Motschulsky
Los tratamientos evaluados y sus respectivos resultados se muestran en el Cuadro 2. En este cuadro se puede apreciar que epazote al 1% e higuerilla al 3 y 4% tuvieron un índice de repelencia de 0.95, siendo este índice < 1; lo cual indica que estos tres tratamientos presentan repelencia sobre gorgojos de maíz. En el resto de los pulverizados el IR=1 indicando que el efecto es neutro; es decir, que no es atrayente ni repelente. González et al. (2011) al utilizar polvos de Lonchocarpus punctatus de las diferentes estructuras vegetales estudiadas: tallos, hojas y frutos mostraron efecto repelente alcanzando valores por debajo de la unidad para todas ellas.
Cuadro 2 Efecto de los pulverizados de plantas, en la repelencia de Sitophilus zeamais Motschulsky, en laboratorio.
| Tratamientos | Índice de repelencia | Ecuación: IR= Neutro, IR>1, IR<1 |
| Hierba santa 1% | 1 | Neutro |
| Hierba santa 2% | 1 | Neutro |
| Hierba santa 3% | 1 | Neutro |
| Hierba santa 4% | 1 | Neutro |
| Hierba santa 5% | 1 | Neutro |
| Epazote 1% | 0.95 | Repelente |
| Epazote 2% | 1 | Neutro |
| Epazote 3% | 1 | Neutro |
| Epazote 4% | 1 | Neutro |
| Epazote 5% | 1 | Neutro |
| Higuerilla 1% | 1 | Neutro |
| Higuerilla 2% | 1 | Neutro |
| Higuerilla 3% | 0.95 | Repelente |
| Higuerilla 4% | 1 | Neutro |
| Higuerilla 5% | 0.95 | Repelente |
| Cola de caballo 1% | 1 | Neutro |
| Cola de caballo 2% | 1 | Neutro |
| Cola de caballo 3% | 1 | Neutro |
| Cola de caballo 4% | 1 | Neutro |
| Cola de caballo 5% | 1 | Neutro |
| Ocote 1% | 1 | Neutro |
| Ocote 2% | 1 | Neutro |
| Ocote 3% | 1 | Neutro |
| Ocote 4% | 1 | Neutro |
| Ocote 5% | 1 | Neutro |
| Testigo absoluto | 1 | Neutro |
| Testigo químico (fosfuro de aluminio) | 1 | Neutro |
Sin embargo, las hojas lograron menor valor, dado a que existió marcada diferencia en el número de insectos presentes en el testigo y el tratamiento 76 y 24%, respectivamente. Este efecto repelente pudo estar determinado por la presencia de metabolitos secundarios, sustancias volátiles que pueden estar presentes en las partes estudiadas. Cuando estas sustancias son detectadas por los insectos, ejercen efecto en la conducta de los mismos y provocan la migración a otros lugares. El contenido de estas sustancias en la planta puede tener variaciones según la época y las estructuras vegetales utilizadas (Pérez et al., 2007).
Fase de almacenamiento
Mortalidad de Sitophilus zeamais Motschulsky
En la Figura 3 se puede apreciar el porcentaje de mortalidad de cada uno de los tratamientos. Fosfuro de aluminio presenta una mortalidad de 7.2%, higuerilla 6.4% y el testigo absoluto 4.9%. Después de realizar el análisis de varianza y la comparación de medias de Tukey al 5% no se encontraron diferencias significativas. Gómez et al. (2009) utilizando hojas de chan (Hyptis suaveolens) para el control de S. zeamais encontró que a concentraciones de 25% de hoja seca la mortalidad es 22.13% esto a los cinco días de la aplicación. En el caso de Hincapié et al. (2008) al hacer aplicaciones de extractos utilizando semillas de Annona muricata obtenido con acetato de etilo a una concentración del 5 000 ppm. sobre S. zeamais se obtiene mejor actividad insecticida al tratar los granos de maíz con una mortalidad del 97% a las 72 h de la aplicación del tratamiento. De acuerdo al criterio señalado por Lagunés (1994), califica como prometedor al polvo vegetal que supere 50% de mortalidad.
Porcentaje de germinación antes de la aplicación de los tratamientos
La germinación de los granos antes de la aplicación de los tratamientos fue de 100% en todas las unidades experimentales.
Porcentaje de germinación después de la aplicación de los tratamientos
La aplicación de higuerilla al 4% y fosfuro de aluminio no generó diferencias respecto al testigo absoluto (germinación de la semilla de 86.3, 84 y 79.7%) (Figura 4). Esto significa que ninguno de los tratamientos incorporados al almacenaje de maíz, influyo drásticamente en la germinación de los granos almacenados. Destacando que la higuerilla no afecto la germinación. Moreno (1996) menciona que la calidad de la semilla para germinar y producir una plántula normal es el principal atributo a considerar. Por otra parte, el potencial de germinación se puede ver afectado por diferentes factores bióticos, abióticos y de manejo, de ahí que el afán de encontrar productos para el control de plagas y enfermedades de los granos almacenados puede ser el factor de la baja de germinación. Una semilla comercial con buenos porcentajes de germinación oscila entre 90 y 100%. En un estudio realizado por Cerna et al. (2010) utilizando aceite de ricino, encontró porcentajes de germinación que va de 78 al 90%.
Granos dañados
El conteo de granos dañados se realizó a los tres meses de haber puesto en marcha el experimento esto en cada una de las unidades experimentales (Figura 5), teniendo como resultado que en la aplicación de fosfuro de aluminio presentó 20% de granos dañados, seguido de higuerilla al 4% con un valor 24% de granos afectados por la plaga del gorgojo; no presentándose diferencia significativa entre estos mientras que el testigo absoluto presentó un porcentaje de granos dañados de 58.7 mostrando diferencias significativas este con respecto a los tratamientos. En evaluaciones con insecticidas naturales Cuevas y Romero (2008) obtuvieron resultados prometedores al utilizar cal ocupando el primer lugar siguiéndole el desempeño de la Valeriana oficinalis y Argemone ochroleuca L.
Pérdida de peso del grano
Despues de realizar el analisis de varianza y la comparacion de medias de Tukey al 5% en la Figura 6 se muestra que existen diferencias estadisticas entre el testigo quimico con respecto al pulverizado de higuerilla al 4% y el testigo absoluto. Teniendo menor perdida de peso en fosfuro de aluminio (0.33 kg) seguido de higuerilla al 4% con 0.97 kg. Perdiendo mayor peso en el testigo (2 kg). Aslam et al. (2002) utilizando Syzygium aromaticun y Piper nigrum contra Callosobruchus chinensis obtuvieron una baja perdida de peso, la cual se podria deber a la mortalidad temprana de los insectos con una consecuente menor oviposicion por grano.
Figura 6 Efecto del pulverizado de higuerilla para el manejo de Sitophilus zeamais Motschulsky en la reducción del peso de maíz.
Silva et al. (2003) al realizar pruebas con polvos de Chenopodium ambrosoides al 1% (p/p), presentaron una pérdida de peso de 0.2% y de 6.3%, respectivamente, estadisticamente diferentes al testigo en ambos casos. Con polvos de semillas y tallos de una especie de la familia Fabacea González et al. (2009) mencionan que se obtienen menores perdidas de peso con valores de 9.63 y 9.89%, respectivamente. Vendramim y Castiglioni, (2000) mencionan que la perdida de peso puede ser consecuencia del efecto insecticida en el adulto o el regulador del crecimiento; tambien puede deberse al efecto antialimentario de los metabolitos presentes en los polvos vegetales estudiados.
Conclusiones
La aplicación del pulverizado de higuerilla tiene efectos de mortalidad al ser aplicada al 4% y repelencia al 3 y 5% en condiciones de laboratorio. Mientras que en condiciones de almacenamiento no existieron diferencias lo cual pudo deberse a la perdida de efectividad de los metabolitos activos de R. communis L.
