Agronomía Colombiana, 1998 Volumen XV No. 2, 3 pago 112-119 EFECTO DE LOS PROCESOS DE COMPOSTACION y LOMBRICULTURA DE RESIDUOS DE CLAVEL SOBRE LA POBLACION DE Fusarium oxysporum f.sp. dianthi ... Effect of the processes of composting and lombricomposting of carnation residues on the population of Fusarium oxysporum f.sp. dianthi Fabio Alejandro Pardo', Carlos Fernando Fandiño' y Germán Arbeláez2 RESUMEN El manejo de los residuos vegetales es uno de los problemas que actualmente enfrenta la floricultura colombiana. El objeti- vo de la investigación fue estudiar el efecto de la descomposición de residuos de clavel mediante los procesos de compostación y lombricultura sobre la población de Fusarium oxysporum en una finca productora de flores localizada en la Sabana de Bogotá. Los pro- cesos de compostación y lombricultura re- dujeron de manera apreciable la población del hongo, obteniéndose la mayor reducción en el tratamiento de plantas de rosa más plan- tas de clavel enfermo. De 235 aislamientos de F oxysporum inoculados en esquejes de clavel de la variedad "Navidad", 37 (16%) fueron patogénicos y pertenecen a F. oxysporum f.sp. dianthi, mientras que 198 aislamientos (84%) correspondieron a for- mas no patogénicas de F oxysporum o a for- mas patogénicas de la especie, diferentes a la forma especial dianthi. La utilización de compost o de humus de lombriz que proven- • Recibido en Septiembre de 1998 1 Ingeniero Agrónomo, Facultad de Agronomía, Universidad Nacional de Colombia, A.A. 14490, Santafé de Bogotá. 2 Profesor Titular, Facultad de Agronomía, Universidad Nacíonal de Colombia. A.A. 14490, Santafé de Bogotá ga de plantas enfermas de clavel presenta riesgos fitopatológicos importantes para su aplicación al suelo. Palabras claves: Dianthus caryophy/lus, Eisenia foetida, residuos de rosa. SUMMARY The management of plant residues is a very important problem of the Colombian floriculture. The objetive of the research was to study the effect of descomposition of carnation plant residues with the processes of compostation and lombricompostation on the population of Fusarium oxysporum on a commercial farm located at the Bogota Plateau. Compostation and lombri- compostation processes reduced significantly the ~opulation of F oxysporum. The highest reduction was obtained with the treatment of a mixture of rose plants plus carnation diseased plants. From 235 isolates of F. oxysporum inoculated on carnation cuttings of the variety "Navidad", 37 (16%) were pathogenic and belong to F oxysporum f.sp. dianthi, 198 isolates (84%) did not cause disease on carnation plants, so they belong to other formae specialis or they are non- pathogenic isolates of F oxysporum. The application 01 compost or humus to the soil Irom carnation diseased plants has important pathological risks. 112 Key words: Dianthus caryophyllus, Eisenia foetida, rose residues. INTRODUCCION El manejo de los residuos vegetales es uno de los problemas actuales de la floricultura colombiana. Una de las posibili- dades de solución a dicho problema es la descomposición de dichos materiales, me- diante los procesos de cornpostación y de lombricultura, los cuales se están utilizando, cada vez con mayor frecuencia, en diversas empresas de flores colombianas. En el caso de los residuos de clavel, los productores tienen una gran inquietud sobre el efecto de dichos procesos sobre las poblaciones del hongo Fusarium oxysporum f.sp. dianthi, agente causal de la enferme- dad más limitante de la floricultura de la Sa- bana de Bogotá. En algunos trabajos anteriores se ha encontrado una reducción importante de la población de Fusarium oxysporum en resi- duos de clavel, pero sin lograr una elimina- ción completa del hongo (Martínez y Salamanca, 1993; Arboleda et al, 1994). La cornpostación de desechos orgáni- cos es un proceso biológico con un producto final, el cual posee características microbiológicas, químicas y físicas de gran utilidad al ser aplicadas al suelo (Golueke, 1972). Bollen y Volker (1996) observaron que la destrucción de organismos fitopatógenos durante el proceso de compostación se debe a la temperatura relativamente alta produci- da durante el proceso, a la acción de algu- nos compuestos químicos generados y al antagonismo rnicrobial; de estos factores, la temperatura parece ser el factor más impor- tante para la reducción de las poblaciones de diversos organismos fitopatógenos, en- tre ellos Fusarium oxysporum. Golueke (1972) considera que duran- te el proceso de compostación de residuos vegetales, es posible lograr la reducción o la eliminación completa de algunos hongos fitopatógenos, tales como Fusarium oxysporum, Rhizoctonia sola ni, Sclerotinia sclerotiorum, Sclerotium rolfsii, Botrytis cinerea y Pythium irregulare. Bollen (1985) menciona que las tem- peraturas letales para la destrucción de di- versas formas especiales de Fusarium oxysporum fluctúan entre 55,0 y 65,5i ~C y entre 57,5 y 60,0 C para Fusarium oxysporum f.sp. dianthi, lo cual quiere de- cir que durante el proceso de compostación de residuos vegetales, se podrían lograr temperaturas cercanas o superiores a las temperaturas letales de dichos patógenos. En varios cultivos de flores se ha uti- lizado la lombricultura romo un proceso para el manejo de residuos vegetales, mediante su descomposición con la lom- briz roja californiana (Eisenia foetida), con resultados aceptables. Sin embargo, no se tiene mayor información sobre el efecto de este proceso sobre las poblaciones de Fusarium oxysporum f.sp. dian thi, así como, tampoco, se encontraron registros en la li- teratura sobre su efecto en otros hongos fitopatógenos. El objetivo de la investigación fue el estudio del efecto de los procesos de compostación y de lombricultura de resi- duos de clavel en forma individual o en mezcla con residuos de rosa sobre las po- blaciones de Fusarium oxysporum y la de- terminación de cuantos de los aislamien- tos del hongo, obtenidos durante las dife- rentes fases de los procesos correspon- dían a Fuserium oxysporum f.sp. dianthi, mediante pruebas de patogenicidad en plantas de clavel. MATERIALES Y METODOS La obtención de residuos de plantas de rosa y de clavel, así como los procesos de compostación y lombricultura, se realiza- ron en la finca "El Roble" dela empresa "Natuflora Llda.", localizada en el municipio de Subachoque, Cundinamarca, durante el segundo semestre de 1996 y el primer se- mestre de 1997. 113 Los tratamientos utilizados en los pro- cesos de compostación y lombricultura fue- ron los siguientes: 1. Plantas de clavel estándar con síntomas característicos de la enfermedad ocasiona- da por Fusarium oxysporum f.sp.dianthi 2. Mezcla de plantas de clavel estándar li- bres de la enfermedad más plantas de cla- vel enfermas, en proporción de 1: 1 3. Mezcla de plantas de clavel estándar en- fermas más plantas de rosa, en proporción de 1:1 4. Plantas de rosa 5. Mezcla de plantasde clavel estándarsanas más plantas de rosa, en proporciónde 1:1 6. Plantas de clavel estándar sanas 7. Plantas de clavel estándar provenientes del arranque, al final de su etapa comercial de producción. El material correspondiente a plantas de clavel sano y a plantas de rosa provenían de la sala de clasificación, mientras que el material correspondiente a plantas de clavel enfermo y a plantas de arranque provenían directamente del campo y eran plantas com- pletas. El material vegetal para la formación de las pilas de compost se picó con una máquina industrial, obteniendo materiales con tamaños de tres a cuatro centímetros de longitud. Estos materiales se colocaron en pilas de 1,0 m de largo, 1,0 m de ancho y 1,5 m de alto, las cuales se localizaron dentro de un invernadero con cubierta plástica. El material de las pilas de compostación se regó y se volteó mensual- mente para asegurar una adecuada descom- posición aeróbica. La temperatura de las pi- las de compostación se determinó una vez por semana a profundidades de 20 y 50 cm. El material final obtenido en los siete tratamientos de compostación se sometió en forma separada, al proceso de descomposi- ción por la lombriz roja californiana (Eisenia foetida), según el procedimiento utilizado en la empresa. Mensualmente, se tomaron muestras de cada una de las pilas de compostación y de las parcelas de lombricultura y, en cada una de ellas, se estimaron las poblaciones del hongo Fusarium oxysporum, utilizando el medio de cultivo selectivo de Komada, en el Laboratorio de Microbiología de la Facultad de Agronomía. Además, de cada uno de los análisis y de los distintos trata- mientos, se obtuvieron alrededor de 600 aislamientos del hongo, de los cuales se seleccionaron 235 para las pruebas de patogenicidad, con la finalidad de deter- minar cuales correspondían a Fusarium oxysporum f.sp. dianthi y cuales no eran patogénicos al clavel. Para las pruebas de patogenicidad, los aislamientos del hongo se multiplica- ron en frascos de vidrio de 125 mi, los cua- les contenían 50 mi del medio de cultivo Caseina Hidrolizada. Los frascos con el medio de cultivo se esterilizaron a 121 oC durante 15 minutos, posteriormente se ino- cularon con tres pequeños trozos de micelio del hongo y se colocaron en un agitador rotatorio a 125 r.p.m. durante ocho días. Al final de la incubación, de cada uno de los aislamientos del hongo se prepara- ron suspensiones a una concentración de un millón de esporas por mililitro. Cada ais- lamiento se inoculó en cinco esquejes de la variedad "Navidad", altamente suscepti- ble a la raza 2 del patógeno, mediante la inmersión de sus raíces en la suspensión de esporas durante 20 minutos, inmedia- tamente antes de la siembra. Los esquejes inoculados se sembraron en bolsas de polietileno negro que contenían un kilogra- mo de suelo de textura franco-limosa. Como Testigo Absoluto se sembra- ron 30 esquejes, cuyas raíces se sumer- gieron en agua destilada estéril durante 20 minutos antes de la siembra. Las plantas se evaluaron en forma semanal, para observar la presencia o au- . sencia de los síntomas de la enfermedad durante seis meses. 114 Para los tratamientos de compostación y de lombricultura, se utilizó un diseño Com- pletamente al Azar con dos repeticiones. Para el análisis estadístico, se calculó el porcentaje de reducción de la población del hongo con relación con la lectura inicial. Este porcentaje no se ajustó a una distribu- ción probabilística normal y, por lo tanto, se aplicó la prueba no paramétrica de Kruskall - Wallis para diseños completamente al azar. RESULTADOS Y DISCUSION 1. Registro de temperatura durante el proceso de compostación El proceso de compostación para to- dos los tratamientos utilizados tuvo una du- ración de cinco meses, durante los cuales se observó una elevación de la temperatura a partir de la primera semana de iniciado el proceso y durante las primeras seis sema- nas, para luego decrecer progresivamente. Cuadro 1. Comportamiento de la temperatura durante el proceso de compostación en los diferentes tratamientos. Arranque Rosa Rosa + Clavel Clavel Clavel Rosa + Clavel Clavel Sano Sano + Enfermo Clavel Sano Clavel Enfermo enfermo Profundo Profundo Profundo Profundo Profundo Profund. Profundo Semana cm. cm. cm. cm. cm. cm. cm. 20 50 20 50 20 50 20 50 20 50 20 50 20 50 O 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 22 1 53 51 62 " 63" 56 53 51 44 52 54 52 53 38 38 2 48 53 56 63" 58"60" 46 38 42 43 42 43 32 29 3 48 53 38 54 54 56 39 31 57 49 27 32 21 21 4 55 60" 45 51 39 52 48 42 49 39 26 30 38 38 5 46 59" 26 35 37 43 37 35 39 28 42 38 43 45 6 37 49 30 37 37 42 35 28 41 38 65" 54 26 27 7 57 51 43 50 29 36 38 31 29 27 35 31 18 21 8 44 37 33 37 28 31 31 25 28 24 24 23 33 34 9 39 34 27 32 21 24 21 23 24 24 51 46 20 23 10 33 34 25 26 14 20 29 29 23 24 26 29 20 21 11 23 25 19 19 26 28 22 19 26 21 26 22 18 20 12 37 38 15 18 20 19 20 17 23 21 21 20 17 19 13 48 46 27 29 18 19 17 19 21 21 21 19 13 16 14 35 27 24 23 17 19 18 19 17 18 13 17 20 21 15 27 21 21 21 18 19 20 19 19 17 25 23 20 22 16 37 33 24 23 19 18 20 19 16 21 22 19 20 22 17 29 31 24 24 16 18 19 19 18 17 19 19 19 19 18 26 25 21 19 17 1 18 17 18 17 19 18 19 18 19 20 18 17 19 15 13 18 17 17 17 18 18 18 18 20 19 18 17 17 17 16 29 25 17 17 17 17 18 18 * Temperaturas mayores a 57,5 oC, letales para F. oxysporum f.sp. dianthi. 115 El comportamiento de la temperatura observada en los diferentes tratamientos uti- lizados durante el proceso de compostación se presenta en el Cuadro 1. La mayor temperatura obtenida en la segunda semana de compostación fue en el tratamiento de residuos de plantas de rosa, la cual fue de 62 y 63 oC a 20 y 50 cm de profundidad, respectivamente. En el tratamiento en donde se mezcla- ron residuos de plantas de rosa con los resi- duos de plantas de clavel sano, se observó que la temperatura se incrementó a 58 y 60 oC en la segunda semana del proceso a las dos profundidades, mientras que en la ter- cera semana se redujo ligeramente a 54 y 56 oC, para luego disminuir sensiblemente en las semanas siguientes. En el tratamien- to con clavel sano, las temperaturas obser- vadas a las dos profundidades fueron de 46 y 38 oC, respectivamente (Cuadro 1). En el tratamiento de plantas de clavel enfermo, se observó la temperatura más alta en la investigación, la cual fue de 65,0 Oc en la semana sexta después de iniciado el pro- ceso. Temperaturas por encima de 57,5 oC, la cual es considerada por Bollen (!985) como la temperatura letal para el hongo Fusarium oxysporum f.sp. dianthi, solamente se ob- servaron en los tratamientos de arranque de plantas de clavel en la cuarta y la quinta se- mana a una profundidad de 50 cm, en las plantas de clavel enfermo, en la semana sex- ta a la profundidad de 20 cm, en los trata- mientos de plantas de rosa y en la mezcla de plantas de rosa y plantas de clavel sano a ambas profundidades, durante las prime- ras semanas del proceso (Cuadro 1). Sin embargo, en estos dos últimos tratamien- tos, no se encontró la presencia de la for- ma especial dianthi en las pruebas de patogenicidad. 2. Población de Fusarium oxysporum 2.1. Proceso de compostación Durante el proceso de compostación, no se observó la presencia de colonias de Fusarium oxysporum en los tratamientos de plantas de rosa, plantas de clavel sano y en la mezcla de plantas de rosa más plantas de clavel sano, lo cual era de esperarse. En los tratamientos de plantas de cla- vel enfermo, mezcla de plantas de clavel sanas y enfermas y en el arranque de plan- tas de clavel, se observaron diferentes nive- les poblacionales de Fusarium oxysporum, los cuales se redujeron progresivamente a medida que transcurría el proceso de des- composición de los materiales. La mayor reducción en la población del hongo se logró en las plantas de clavel enfermo, la cual inició con 390.000 unida- des formadoras de colonias por gramo (u.f.c.! g) y finalizó con 4.500 u.f.c.!g (Cuadro 2). La menor población del hongo se ob- tuvo en la mezcla de plantas de clavel sano más plantas de clavel enfermo y en la mez- Cuadro 2. Población de F. oxysporum durante el proceso de compostación en los diferentes tratamientos Rosa Rosa + Clavel Clavel Clavel Rosa + Arranque Clavel Sano Sano + Enfermo Clavel Clavel Semana Sano Clavel Enfermo enfermo O O O O 60.000 ufc 390.000 ufc 30.000 ufc 125.000 ufc 4 O O O 50.000 ufc 85.000 ufc 35.000 ufc 80.000 ufc 8 O O O 3.000 ufc 31.500 ufc 1.150 ufc 70.000 ufc 12 O O O 16.500 ufc 27.000 ufc 26.500 ufc 25.000 ufc 16 O O O 2.500 ufc 4.500 ufc 3.000 ufc 24.000 ufc 20 O O O 2.500 ufc 4.500 ufc 3.000 ufc 11.500 ufc 11 G TRATAMIENTO Cuadro 3. Reducción de las poblaciones de F oxysporum durante el proceso de compostación. REDUCCION Clavel enfermo Clavel sano + Clavel enfermo Arranque de clavel Rosa + Clavel enfermo cla de plantas de rosa más plantas de clavel enfermo, con una población final de 2.500 y 3.000 u.f.c./g, respectivamente (Cuadro 2). La reducción de la población de F. oxysporum durante las 20 semanas del pro- ceso de compostación fue de 98,8% para el tratamiento de plantas de clavel enfermo, de 95,8% para la mezcla de plantas de clavel sano y plantas de clavel enfermo, de 90,8% para el arranque de plantas de clavel y de 90,0% para las plantas de clavel enfermo (Cuadro 3). 2.2. Proceso de lombricultura. En general, durante el proceso de lombricultura se logró una reducción en la población de F. oxysporum, aunque en me- nor proporción a la observada durante el pro- ceso de compostación. La reducción de la población del hon- go al finalizar el proceso de lombricultura fue completa (100%) en el tratamiento de plantas de rosa más plantas de clavel enfer- mo, de 92% en plantas de clavel sano y plan- tas de clavel enfermo, de 90% en plantas de arranque de clavel y, apenas de 66,6%, en plantas de clavel enfermo (Cuadro 4). Estos 98,8 % 95,8 % 90,8 % 90,0 % resultados coinciden con las investigaciones realizadas por Martínez y Salamanca (1993) Y por Arboleda et al (1994). 2.3. Combinación de los procesos de compostación y lombricultura. En conjunto, el proceso de compostación, seguido del proceso de lombricultura sobre los diferentes tratamientos logró reducir la población del hongo en su to- talidad en el tratamiento de plantas de rosa y clavel enfermo, en 99,7% en plantas de clavel sano y plantas de clavel enfermo, en 99,6% en plantas de clavel enfermo y en 99,1% en plan- tas de arranque de clavel (Cuadro 5). 3. Pruebas de patogenicidad De los 235 aislamientos de F. oxysporum obtenidos durante los procesos de compostación y lombricultura de los dife- rentes tratamientos, los cuales fueron inocu- lados posteriormente en plantas de clavel, 37 de ellos, lo cual corresponde al 16%, re- sultaron patogénicos en las plantas de cla- vel inoculadas y, por lo tanto, dichos aisla- mientos corresponden a Fusarium oxysporum f.sp. dianthi. Los restantes 198 aislamientos del hongo (84%) corresponden TRATAMIENTO Cuadro 4. Reducción de la población de F oxysporum durante el proceso de lombricultura. REDUCCION Rosa + Clavel enfermo Clavel sano + Clavel enfermo Arranque de clavel Clavel enfermo 100,0 % 92,0% 90,0 % 66,6 % 117 Cuadro 5. Porcentaje total de reducción de la población de F oxysporum durante los procesos de compostación y lombricultura. TRATAMIENTO REDUCCION Rosa + Clavel enfermo Clavel sano + Clavel enfermo Clavel enfermo Arranque de clavel a Fusarium oxysporum no patogénico o a formas patogénicas diferentes a la forma especial dianthi, ya que no ocasionaron sín- tomas de la enfermedad en los esquejes de clavel inoculados (Cuadro 6). El mayor número de aislamientos de F oxysporum f.sp. dianthi se obtuvieron en los tratamientos de la mezcla de plantas de clavel enfermas y de plantas de rosa (22,0%) y en el tratamiento de plantas de clavel en- fermas (21,5%). En el tratamiento de la mez- cla de plantas de clavel enfermas y de plan- tas de clavel sanas, 15% de los aislamientos se identificaron como F oxysporum f.sp. dianthi, al igual que el 5,0% de los aisla- mientos en el tratamiento de arranque de plantas de clavel (Cuadro 6). Estos resultados indican que el mayor aporte del patógeno se obtuvo en los trata- mientos en donde se utilizó clavel enfermo, el cual tenía síntomas claros de la enferme- dad. Las plantas de arranque de clavel apor- taron una menor cantidad del patógeno. Cuadro 6. Resultado de las pruebas de patogenicidad 100,0 % 99,7% 99,6% 99,1 % No obstante la significativa reducción de las poblaciones del patógeno de F. oxysporum obtenida en la investigación, la aplicación del compost o de humus de lom- briz que contenga plantas o partes de plan- tas de clavel infectadas por F oxysporumf.sp. dianthi a suelos nuevos o de baja infesta- ción por el patógeno tiene riesgos patológi- cos muy importantes. En suelos de mediana o alta infestación por F oxysporum f.sp. dianthi, la aplicación de compost o de hu- mus de lombriz que contenga poblaciones bajas del patógeno como las observadas en los tratamientos utilizados en esta investiga- ción, se debe ver compensada ampliamente por el aporte de formas no patogénicas de F oxysporum y de otros antagonistas y, por lo tanto, los riesgos de su aplicación serán mucho menores. Agradecimientos. Los autores expre- san su especial agradecimiento a la Asocia- ción Colombiana de Exportadores de Flo- res, Asocolflores y a la empresa Natuflora TRATAMIENTO AISLAMIENTOS PATOGENICOS NO INOCULADOS PATOGENICOS Arranque de clavel 60 3(5%) 57 (95%) Rosa + Clavel Enfermo 50 11 (22%) 39 (78%) Clavel Enfermo 60 9 (21%) 51 (78%) Clavel sano + Clavel enfermo 65 14 (15%) 51 (85%) TOTAL 235 37 (16%) 198 (84%) 118 Ltda., por la financiación económica dada al proyecto, a la empresa Propagar Plantas S.A., por el suministro de los esquejes de clavel y a los doctores Luisa Ortega, Guillermo Ricaurte y Rodolfo La Rotta, por el apoyo dado a la investigación. BIBLlOGRAFIA ARBOLEDA, M.L, S. PARDO y E. GROSE. Efecto del manejo del desecho de clavel sobre el patógeno vascular del clavel Fusarium oxysporum f.sp. dianthi. Memorias del Simposio sobre el manejo de desechos vegetales. Asocolflores. Santafé de Bogotá, Octubre. P. 114. 1994. BOLLEN, G.J. Lethal temperatures of soil fungi. In C. Parker, A.D. Rovira, K.J. Moore and P.T.W. Wong (Eds.). Ecology and management of soilborne plant pathogens. The American Phytopathological Society. St. Paul. p. 191-193. 1985. BOLLEN, G.J. ANO D. VOLKER. Phytohygienic aspects 01composting. p. 233- 246. In M. de Bertoldi, P. Sequi, B. Lemmes and T. Papi (Eds.). The science of composting. Blackie Academic & Professional. London. 1996. GOLUEKE, C. Composting. A study of the procces and its principies. Rodale Press. London. 262 p. 1972. MARTINEZ D. y G. SALAMANCA. Presencia de los hongos Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani y Trichoderma sp. durante el proceso de compostación de residuos vegetales de una finca productora de clavel en la Sabana de Bogotá. Tesis de Grado. Carrera de Bacte- riología. Facultad de Ciencias. Pontificia Universidad Javeriana. Santafé de Bogotá 83 p. 1993. 119