La fenología como herramienta de la agricultura

Actualmente existe una demanda social, y por tanto de mercado y política, para reducir el uso de productos químicos en la agricultura. Aunque el aumento de la productividad de las cosechas sigue siendo vital para alimentar a la población futura mundial, la productividad debe combinarse con la protección o la restauración del medio ambiente. En este contexto se considera que las técnicas preventivas y de control son la única defensa contra las plagas y las enfermedades, siendo además las más eficientes en términos de coste.

Mediante la fenología de las plantas e insectos se dispone de los suficientes conocimientos para realizar un seguimiento y control de las plaga y cultivos, e incluso una previsión de su desarrollo biológico, a partir de correlación entre los factores climatológicos y sus fases biológicas de desarrollo.

Desarrollo fenológico de plagas y cultivos

El desarrollo fenológico de plagas y cultivos se refiere al estudio de los ciclos de vida y las etapas de desarrollo de las plantas y los insectos, incluyendo la interacción entre ellos. Este concepto es importante en la agricultura, ya que permite a los agricultores prever cuándo es más probable que ocurran brotes de plagas y cómo pueden afectar a los cultivos.

En el caso de los cultivos, el desarrollo fenológico se refiere a las diferentes etapas de crecimiento, como la germinación, la floración, la formación de frutos y la maduración. El ritmo de crecimiento vegetativo y reproductivo, expresado en función de los cambios morfológicos y fisiológicos de la planta, y relacionados con las temperaturas meteorológicas, se denomina desarrollo fenológico.Estas etapas pueden variar según el cultivo y las condiciones ambientales, y es importante tenerlas en cuenta al planificar la siembra, la fertilización y la cosecha.

Por otro lado, el desarrollo fenológico de las plagas se refiere a las etapas de vida de los insectos que pueden ser dañinos para los cultivos, como los huevos, las larvas, las pupas y los adultos. Al conocer estas etapas, los agricultores pueden tomar medidas preventivas, como la aplicación de pesticidas o la introducción de enemigos naturales, en momentos clave para controlar las poblaciones de plagas.

Acumulación de Grados Día

La medición de eventos del ciclo biológico de plantas e insectos no es precisa si se realiza en términos de tiempo transcurrido, en términos de días. La medición las unidades de desarrollo de los ciclos biológicos de plantas e insectos se expresa en términos de tiempo fisiológico en lugar de tiempo cronológico. Por ejemplo en términos de acumulación de temperatura, porque la temperatura controla la tasa de desarrollo de las plantas y sus plagas, que requieren de la acumulación de cierta cantidad de calor para pasar de un estado en su ciclo de vida a otro.

La suma de grados-día es una herramienta importante en la agricultura y la biología, que se utiliza para predecir el desarrollo de los cultivos y las plagas, y para planificar la siembra y la cosecha.

La suma de grados-día se basa en la idea de que las plantas y los insectos tienen una tasa de desarrollo que depende de la temperatura. Cuando la temperatura es alta, el desarrollo es más rápido, y cuando la temperatura es baja, el desarrollo es más lento.

Para calcular la suma de grados-día, se suman las temperaturas medias diarias por encima de un umbral específico, llamado temperatura base, a lo largo de un período de tiempo. La temperatura base varía según la especie y el tipo de desarrollo que se está estudiando.

Por ejemplo, para calcular la suma de grados-día para el desarrollo de una planta, se suma la temperatura media diaria por encima de la temperatura base durante el período de tiempo en que se espera que ocurra el desarrollo. Esto puede ser útil para predecir cuándo una planta florecerá o madurará, y para planificar la siembra y la cosecha.

En el caso de las plagas, la suma de grados-día se utiliza para predecir cuándo una población de insectos alcanzará una etapa de desarrollo que puede ser dañina para los cultivos. Esto puede ayudar a los agricultores a planificar la aplicación de pesticidas o la introducción de enemigos naturales.

Fenología de los cultivos

La fenología de los cultivos define las etapas de desarrollo fisiológico del crecimiento de los cultivos desde la siembra hasta la cosecha. La gestión del crecimiento de los cultivos y la estimación del rendimiento requieren información precisa sobre la fenología de los cultivos durante la temporada de crecimiento.

Por ejemplo, si una planta de maíz se encuentra en la fase 6, la aplicación de fertilizantes nitrogenados al suelo puede promover una mayor tasa de fotosíntesis y acumulación de biomasa por parte de la planta. O si la planta experimenta sequía alrededor de la floración, es fundamental tomar medidas para eliminar el estrés y evitar una pérdida significativa de rendimiento.

La fenología de los cultivos también puede utilizarse para la programación de la fertilización, la gestión de plagas y la operación de cosecha.

En Estados Unidos (el mayor productor de maíz del mundo), el Servicio Nacional de Estadísticas Agrícolas (NASS) del Departamento de Agricultura (USDA) publica semanalmente las fases de crecimiento de los cultivos a nivel de distrito (multicondados) o de estado, basándose en observaciones sobre el terreno.

Fenología de las plagas

Varios métodos se han basado en la relación tasa de desarrollo-temperatura, con fines predictivos. De todos ellos, el más extendido es el llamado método de grados-día (GD). Estos son utilizados para medir la acumulación de unidades térmicas por encima de una temperatura específica (umbral inferior) durante 24 horas.

Por ejemplo, para una plaga que pasa por un ciclo de huevo, larva, pupa y adulto, la acumulación de grados-día se utiliza para predecir cuándo ocurrirán cada una de estas etapas. La temperatura base para cada etapa puede variar según la especie y las condiciones ambientales, pero generalmente se encuentra entre 0°C y 10°C.

Una vez que se conoce la temperatura base para una determinada etapa de desarrollo, se puede calcular la suma de grados-día necesaria para que esa etapa ocurra. Esto puede ser útil para predecir cuándo una plaga será más activa o dañina, y para planificar la aplicación de pesticidas o la introducción de enemigos naturales.

 Si medimos la tasa de desarrollo biológico por unidad de tiempo en función de la temperatura la curva resultante tiene forma sigmoidea. En el límite térmico inferior la curva se aproxima al punto cero de desarrollo, porque los insectos sobreviven frecuentemente durante largos periodos de tiempo a bajas temperaturas con un desarrollo lento.

A medida que las temperaturas aumentan, también lo hace la tasa de desarrollo. La tasa de desarrollo es máxima con la temperatura óptima. A partir de entonces, el desarrollo se ralentiza y cae. A temperaturas superiores a la óptima, los porcentajes de mortalidad son muy elevados.

Las fases de desarrollo de las plagas no tienen siempre la misma duración porque la temperatura varía y, por lo tanto, influye en la tasa de desarrollo de los organismos. La tasa de desarrollo de una plaga depende de la temperatura, y a menudo se describe mediante una ecuación matemática llamada modelo de desarrollo térmico.

Este modelo establece que la tasa de desarrollo de un organismo es proporcional a la diferencia entre la temperatura y la temperatura base, que es la temperatura por debajo de la cual el desarrollo no ocurre. A medida que la temperatura aumenta, la tasa de desarrollo también aumenta, y viceversa.

Por lo tanto, si la temperatura es más alta de lo normal, la tasa de desarrollo de una plaga será más alta y, por lo tanto, las fases de su ciclo de vida serán más cortas. Por el contrario, si la temperatura es más baja de lo normal, la tasa de desarrollo será más baja y, por lo tanto, las fases del ciclo de vida serán más largas.

Además, la temperatura no siempre es constante, sino que varía a lo largo del tiempo y en diferentes lugares. Esto significa que las fases del ciclo de vida de una plaga pueden tener una duración variable, dependiendo de la temperatura y de otros factores ambientales.

En resumen, las fases de desarrollo de las plagas no tienen siempre la misma duración porque la temperatura varía y, por lo tanto, influye en la tasa de desarrollo de los organismos. Esto puede tener importantes implicaciones para la gestión de plagas en la agricultura, ya que puede afectar a la sincronización de los tratamientos y a la eficacia de los métodos de control.

Modelos de predicción de fases fenológicas de plagas

FuturCrop, software de predicción y control de plagas agrícolas y forestales

Descripción del software

FuturCrop es un sistema de control de plagas basado en la fenología de las plagas que utiliza un enfoque innovador y sostenible para prevenir y controlar los brotes de plagas en la agricultura.

Este modelo se basa en el concepto de que la tasa de desarrollo de una plaga depende de la temperatura, y a menudo se describe mediante una ecuación matemática llamada modelo de desarrollo térmico. FuturCrop utiliza este modelo para predecir cuándo ocurrirán ciertas etapas de desarrollo en una plaga, como la eclosión de huevos, el pico de actividad larval o la aparición de adultos, en función de la temperatura y el tiempo.

Una vez que se conoce la temperatura base para una determinada etapa de desarrollo de una plaga, se puede calcular la suma de grados-día necesaria para que esa etapa ocurra. Esto puede ser útil para predecir cuándo una plaga será más activa o dañina, y para planificar la aplicación de pesticidas o la introducción de enemigos naturales.

FuturCrop determina el estado actual del estado biológico de cada plaga, generando la correspondiente gráfica y listado de fechas de eventos para cada plaga.

La determinación de las fechas de los eventos de desarrollo biológico de las plagas permite:

• Optimizar los momentos de visita a campo para hacer muestreos de daños y capturas.
• Permitir una mayor precisión en la aplicación de tratamientos.

FuturCrop tiene también otras funciones como son:

• Previsión de desarrollo biológico de las plagas y enfermedades.
• Registro de daños, capturas y tratamientos.
• Generación de informes.
• Visualización de la evolución en un calendario anual y la posibilidad de establecer comparativas anuales.

Muchas de las decisiones que se toman en Manejo Integrado de Plagas dependen del estado de su poblaciones. Al informar sobre dicho estado, FuturCrop que permite aumentar la eficacia en la toma de decisiones.

Por ejemplo, una mejor integración y correcta aplicación de los diferentes métodos de control de plagas (destrucción de residuos de cultivos, elección de fechas de siembra, etc). O la determinación del Umbral Económico, es decir el nivel poblacional de la plaga que causar.a da.os económicos iguales al coste de las medidas de control.

Control de la polilla del tomate utilizando FuturCrop

La Tuta absoluta, o polilla del tomate, es una plaga muy dañina para los cultivos de tomate y otros cultivos solanáceos. La polilla del tomate o Tuta absoluta es una de las plagas en las que se ha probado la validez de los modelos de predicción fenológico basados en los grados-día.

La plaga se caracteriza porque

• se reproduce a gran velocidad (puestas de entre 150 y 200 huevos por hembra).
• por su resistencia a las materias activas disponibles debido a su gran capacidad reproductiva (puede llegar hasta a 12 generaciones al año).
• la corta duración de sus generaciones.

La polilla del tomate ataca los cultivos especialmente en primavera y verano, pero con el cambio climático y las altas temperaturas que pueden darse, también ahora en otoño e incluso en invierno. Este condicionante de la temperatura en su desarrollo hace que las estimaciones cronológicas no siempre sean acertadas. Sin embargo, mediante FuturCrop se pueden conocer las fechas más adecuadas para realizar una aplicación con insecticidas de contacto e ingestión.

FuturCrop utiliza un enfoque basado en la temperatura y el tiempo para predecir cuándo ocurrirán ciertas etapas del ciclo de vida de la Tuta absoluta, como la eclosión de huevos, el pico de actividad larval o la aparición de adultos. Esto se basa en el hecho de que la tasa de desarrollo de una plaga depende de la temperatura, y a menudo se describe mediante una ecuación matemática llamada modelo de desarrollo térmico.

Una vez que se conoce la temperatura base para una determinada etapa de desarrollo de la Tuta absoluta, se puede calcular la suma de grados-día necesaria para que esa etapa ocurra. Esto puede ser útil para predecir cuándo la plaga será más activa o dañina, y para planificar la aplicación de pesticidas o la introducción de enemigos naturales.

Además, el software también puede ser útil para monitorizar la población de la Tuta absoluta en el campo, mediante el uso de trampas y la recolección de datos sobre la temperatura y otras condiciones ambientales. Esto puede ayudar a los agricultores a tomar decisiones informadas sobre el control de la plaga y a minimizar los impactos negativos en el medio ambiente y la salud humana.

Los estadios inmaduros de la polilla del tomate están siempre refugiados en el interior de algún órgano de la planta, y por tanto protegidos contra la acción del insecticida. El momento en que la polilla es más vulnerable es cuando las pequeñas orugas acaban de nacer, pues se desplazan buscando un lugar apropiado para instalarse en la planta. Si en ese momento la planta está cubierta con un insecticida de contacto e ingestión, las orugas neonatas entran en contacto con el insecticida y mueren.

Para conocer el momento óptimo de aplicación del insecticida es conveniente conocer cuándo hay más orugas neonatas.

Mediante trampas de feromonas se puede detectar el máximo de capturas, que corresponde al máximo de hembras haciendo puestas. Mediante la automatización de la fenología de la plaga podemos conocer el momento de eclosión de los huevos, que es el determinante para proceder con este tipo de tratamiento.

Referencias

Actas XXVI Jornadas Técnicas SEAE – X Seminario Agroecología, C. Climático y Agroturismo. “INNOVACIÓN AGROECOLÓGICA Y CAMBIO CLIMÁTICO” – Orihuela – 19-20 oct. 2017

FuturCrop. Decision Support System for Integrated Pest Management

Más información

Crop progress and conditions. Servicio Nacional de Estadísticas Agrícolas (NASS) del Departamento de Agricultura (USDA)