El herbicida propanil viene planteando en las últimas campañas problemas de control en los arrozales extremeños frente a las especies adventicias del género Echinochloa. En este
trabajo se evalúa, mediante bioensayos de laboratorio con 18 poblaciones extremeñas de Echinochloa, si el desarrollo de resistencia al propanil puede estar implicado en los fallos de control detectados en campo.

INTRODUCCIÓN

El género Echinochloa se encuentra frecuentemente asociado al cultivo del arroz, siendo actualmente el taxón de adventicias (de compleja taxonomía) cuyo control químico ocasiona más problemas en las zonas arrozeras extremeñas y españolas (Foto 1), estando implicadas al menos tres especies (RUIZ-SANTAELLA y PRADO 2005). Entre las causas que promueven la falta de control en campo de Echinochloa spp., señalar las malas prácticas culturales, como las rotaciones de cultivos inadecuadas (o su completa falta en monocultivo) y el uso reiterado de los mismos herbicidas o materias activas con similar modo de acción, siendo el propanil quizás el ejemplo más obvio en este sentido.

La intensa presión de selección ejercida por los tratamientos con propanil sobre las poblaciones de Echinochloa puede promover la aparición de resistencia herbicida en un periodo más o menos dilatado, dependiendo entre otros factores, además de la especie de Echinochloa considerada, del tiempo medio de germinación, número de generaciones anuales, período de dormición o el propio banco de semillas del suelo. Echinochloa spp. se caracteriza por su desmesurada capacidad de producción de semillas, reducido tiempo de germinación y en general gran adaptación a medioambientes inundados, factores que redundan en que la aparición de poblaciones resistentes pueda ser relativamente rápida.

Durante años se atribuyó la resistencia de Echinochloa spp. al propanil a una mutación en la configuración de la proteína transportadora de electrones del fotosistema II, la diana del propanil. Actualmente se piensa que la resistencia se origina porque algunos individuos presentan de forma natural un elevado nivel y expresión de la enzima aril-acilmidasa (como ocurre en el arroz), principal esterasa de la molécula de propanil (LEAH et al., 1994; ver también RUIZSANTAELLA y PRADO 2005). En el género Echinochloa se han descrito varios casos de resistencia herbicida al propanil a nivel mundial. Algunos casos relevantes de tolerancia o resistencia se describieron en 1986 en Grecia y en 1989 en Arkansas (GIANNOPOLITIS y VASSILIOU, 1989; BALTASAR y SMITH, 1994). En España el problema se ha descrito en Andalucía y en la cuenca del río Ebro (LÓPEZ-MARTINEZ y PRADO, 1998; RUIZ-SANTAELLA y PRADO 2005).

En Extremadura, no se había evaluado previamente la resistencia de Echinochloa a propanil mediante bioensayos. Los primeros fallos de control en campo comenzaron en 1998 y aparentemente se han ido agravando en los últimos años, lo cual se ha atribuido intuitivamente al desarrollo de resistencia herbicida.

Actualmente, las dosis de propanil aplicadas en campo suelen exceder en cuatro veces las recomendadas para un control efectivo. Esto, además de ser un importante problema económico, supone un riesgo medioambiental evidente, en particular porque los arrozales en Extremadura están a menudo enmarcados en zonas declaradas ZEPA (Zonas de Especial Protección para las Aves).

Por si todo lo señalado no fuera suficiente, la situación se complica aún más a la sombra de algunos factores económicos y legales subyacentes. La superficie de cultivo de arroz en Extremadura prácticamente se ha duplicado en los últimos años. La buena adaptación y rendimientos del cultivo en la región, la profesionalización creciente del sector y el desarrollo de la industria transformadora han influido decisivamente. Sin embargo, un factor crucial ha sido la aplicación de una línea de subvenciones de la Junta de Extremadura para aquellos agricultores que cultiven bajo el sistema de Producción Integrada. Así, en Extremadura se cultivan actualmente casi 30.000 ha de arroz, de las que más del 70% se acogen al Reglamento de Producción Integrada de Arroz. Lo que en principio pretendió ser, con el mejor propósito, una garantía de calidad, evitando la aparición de residuos y resistencias, se ha convertido en un problema.

La prohibición del uso de herbicidas residuales y de alta toxicidad, ha restringido drásticamente el espectro de materias activas utilizables para el control químico de la vegetación adventicia, lo que ha forzado a los agricultores a reiterar sus tratamientos con los pocos herbicidas autorizados, de los que el propanil es el buque insignia de los tratamientos foliares en post-emergencia tardía contra Echinochloa.

Esta compleja caja negra de factores culturales, biológicos, económicos y legales ha jugado y está jugando seguramente un papel decisivo en la pérdida de eficacia del propanil en el control de Echinochloa spp. en Extremadura. El objetivo de este estudio fue verificar, y cuantificar en su caso, la resistencia herbicida en el particular contexto agro-ecológico descrito.

 

Material y métodos

Material vegetal

Durante los últimos días del verano y primeros del otoño de dos campañas consecutivas (2002 y 2003) se recolectaron semillas de Echinochloa en las zonas arrozeras extremeñas de las Vegas del Guadiana (Foto 2). En total se reunieron 18 poblaciones, 16 en arrozales en los que se observaron elevadas infestaciones a pesar de haber sido tratados con propanil y 2 en parcelas no cultivadas (poblaciones 64 y 71) aledañas a parcelas de arroz, enclavadas en la zona arrozera de las Vegas Altas del Guadiana (Tabla 1). El arroz se regaba mayoritariamente por inundación, como es usual, excepto en una de las parcelas de Madrigalejo (población 53) que se regaba por aspersión con pívot (Tabla 1).

Las muestras de semillas se desecaron en laboratorio y se almacenaron durante al menos cuatro meses, previamente a su uso en los bioensayos.

Antes de la siembra, las semillas se escarificaron mecánicamente, eliminando las cubiertas seminales exteriores. Para evitar daños al cariópside, la escarificación se llevó a cabo mediante abrasión entre dos láminas de goma. Previamente a los bioensayos se realizaron análisis de germinación. Cien semillas de cada población (4 repeticiones de 25 semillas) se dispusieron sobre papeles de filtro en placas de Petri de 9 cm de diámetro, se humedecieron con 4 ml de agua destilada y se incubaron en cámara oscura a 25±1ºC. Transcurridos 7 días se anotó el número de semillas germinadas.

Las poblaciones que no obtuvieron un porcentaje de germinación superior al 30% se desestimaron para los bioensayos.

 

Bioensayos herbicidas con Propanil

Las semillas de Echinochloa para los bioensayos (muestras de 500 semillas) se desinfectaron con una disolución al 5% (v/v) de hipoclorito sódico en agua durante 5 minutos. Después de 3 lavados consecutivos con agua destilada, las semillas se secaron superficialmente y se sembraron masalmente en bandejas de PVC (10 x 15 x 10 cm) en un substrato arenoso, a una profundidad de 0,5 cm. Transcurrida una semana, las plántulas emergidas se trasplantaron cuidadosamente a bandejas similares para los bioensayos (normalmente 15-30 plántulas por bandeja) (Foto 3). Las plántulas se cultivaron en el laboratorio con luz natural a una temperatura de 25/18ºC (día/noche) y se fertilizaron dos veces durante el período de cultivo con una solución (1 g/l) de fertilizante complejo 20-20-20 (N-P-K).

Los bioensayos herbicidas se realizaron cuando las plántulas alcanzaron el estado fenológico de 3 hojas verdaderas, aproximadamente 15 días después de la fecha de transplante (Foto 4). El tratamiento con propanil se aplicó con un aerógrafo acoplado a una bombona de nitrógeno, a una presión de 2,5 kg/cm2 para asegurar que el diámetro de gota y la pulverización fuesen homogéneos (Foto 5). El producto comercial seleccionado fue STAM 80 EDF (80% de propanil). Para ajustar la serie de concentraciones en el intervalo de mortalidad del 0-100%, se realizaron bioensayos preliminares, escogiendo finalmente 5 concentraciones de propanil en agua, de forma que la concentración de cada una fuese la mitad que la siguiente (1,75; 3,5; 7; 14 y 28 ?g/?l de propanil). La concentración de 3,5 ?g/?l de propanil (equivalente a 5 l/ha de producto comercial) coincidía con la concentración recomendada en campo por el fabricante. Para el tratamiento de los controles se empleó sólo agua. Las plantas se trataron en las primeras horas del día con una temperatura cercana a 20ºC (Foto 6). El número de plantas muertas se anotó diariamente, considerándose que una planta estaba muerta cuando 10 días después del tratamiento no se produjeron rebrotes desde la base y el color de la vaina, hojas y raíces era marrón, asumiendo que la necrosis de los tejidos era irreversible.

Para cada población de Echinochloa, cada bioensayo herbicida (4-5 concentraciones de propanil y su control) se repitió 2-3 ó más veces, excepto en el caso de la población 53 en la que el número de plántulas disponibles fue escaso por su baja germinación (Tabla 2). Recordar que precisamente esta población fue la única de todas las bioensayadas que se recogió de una parcela regada por aspersión.

 

Análisis estadístico

Los valores de la CL50 y los límites fiduciales (95%) se estimaron para cada población a partir de la regresión mortalidad-concentración mediante análisis probit (FINNEY, 1971) usando el software Polo (RUSSELL et al., 1977; LEORA SOFTWARE, 1987). En general se siguieron las directrices de ROBERTSON y PREISLER (1991). Debido a que no disponíamos de un valor fiable de la CL50 como referencia de una población sensible, los Factores de Resistencia (FR) se estimaron a nivel de la CL50 como el cociente entre la CL50 de cada población y el valor mínimo de CL50 obtenido entre todas las poblaciones tratadas. Este valor (CL50 = 1,92 ?g/?l) se obtuvo con la población 71 recolectada en Don Benito en una parcela sin cultivo (i.e. no tratada) aledaña a cultivos de arroz (Tabla 1 y 2) y se consideró como representativo de una población sensible de Echinochloa.

Para categorizar los FR obtenidos se siguió el criterio de HOAGLAND et al. (1997), estimando susceptibilidad (ó tolerancia) con FR = 1-5, resistencia baja con FR = 6-9, resistencia moderada con FR = 10-20 y resistencia elevada para FR > 20. El criterio de estos autores admite un elevado ruido estadístico ya que la resistencia sólo se considera para FR > 5, lo que asegura que una población clasificada como resistente lo sea efectivamente.

 

Resultados y discusión

Las CL50 y otros parámetros toxicológicos obtenidos en los análisis probit se muestran en la Tabla 2. Debido a que las concentraciones elegidas en el diseño del ensayo se dirigieron a la obtención fiable de los valores de CL50, los valores de CL90 no se consideraron al presentar límites fiduciales intolerables.

Los valores de FR muestran que 6 poblaciones (53, 64, 71, 101, 111 y 119) fueron sensibles o tolerantes al propanil (6/18 = 33%). Diez poblaciones (54, 59, 62, 63, 102, 103, 104, 105, 114, y 121) presentaron resistencia baja (10/18 = 56%). Sin embargo, dos poblaciones (112 y 116) fueron moderadamente resistentes (2/18 = 11%). En ningún caso se detectó resistencia elevada al propanil, si bien la población 116, con un valor FR = 19, estuvo en el umbral. En esta población, una baja pendiente de la recta probit ligada a un valor relativamente elevado de la CL50 (el mayor de las poblaciones estudiadas, Tabla 2) sugieren una mezcla de genotipos susceptibles y resistentes (ROBERTSON y PREISLER, 1991; TORRES-VILA et al., 2002).

Aunque desde un punto de vista toxicológico la situación actual de resistencia herbicida en Extremadura no parece ser alarmante, es preciso incidir en que más del 60% de las poblaciones bioensayadas mostraron valores de la CL50 iguales o superiores a 7 ?g/?l, equivalente en el campo a tratamientos de 10 l/ha de propanil, es decir, el doble de la dosis recomendada para un control adecuado.

Esto puede ayudar a explicar (a pesar de que la extrapolación de los resultados del laboratorio al campo es siempre arriesgada) la reducida eficacia que los cultivadores obtienen en el campo incluso con dosis de 10 l/ha de propanil 80%. Es este un problema, que lejos de ser puntual, está extendido por los arrozales de las Vegas del Guadiana.

Aunque en los bioensayos herbicidas cuyos resultados se presentan en este trabajo no se pretendió establecer diferencias específicas dentro del género Echinochloa, es importante señalar que las tres poblaciones que se mostraron más sensibles al propanil (53, 64 y 71) mostraron un fenotipo claramente coincidente con la subespecie E. crus-galli crus-galli. En este sentido son necesarios estudios adicionales que, superando de forma fiable las dificultades taxonómicas que presenta el género Echinochloa, permitiesen establecer: 1) si existe una asociación significativa entre determinados taxa (especies, subespecies o biotipos) y su resistencia al propanil.

En definitiva, es preciso incluir en la lucha contra las adventicias del arroz, y en particular contra Echinochloa, nuevas materias activas y métodos culturales que eviten el incremento del incipiente nivel de resistencia observado.

 

Agradecimientos: A José Antonio Palmerín, Juan Ángel Rebollo y Eva Cruces Caldera por la ayuda prestada.

 

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