Abstract
Liriomyza sativae a notoriously polyphagous leafminer species, is one of the main causes of insecticide applications in the bean, Phaseolus vulgaris in Ecuador. However, there are several species of parasitoids associated with this insect which generally regulate its populations when there is no interference due to insecticide applications. Two studies in "El Misionero" Experimental Center, Guayas, Ecuador, where conducted in order to evaluate the importance of natural biological control by these parasitoids. In one of them, the population fluctuation of L. sativae and the incidence of its parasitoids were assessed on an insecticide free plot. In the other, the same factors were assessed in a field experiment comparing two treatments: 1. without insecticide applications and 2. with weekly applications of a commercial formulation of lambda cihalotrin + thiametoxam. Diversity of parasitoids associated with this leaf miner were observed in both cases. In the first study, low infestation (1.8 mines.leaflet−1) and high percentage of parasitism in mines (70.5%) were observed. In the experiment the general averages of active larvae and percentages of parasitism resulted 11.8 ± 2.9 and 23.3 ± 5.0% vs. 3.1 ± 0.8 and 61.8 ± 7.7% for treated and untreated plants respectively. Three species of larval parasitoids, Closterocerus sp., Chrysocharis sp. and Neochrysocharis sp. (Hymenoptera: Eulophidae) and the larva-puparium parasitoid Ganaspidium sp. (Hymenoptera: Figitidae) were detected. The results show the importance of parasitoids as regulators of L. sativae populations and the interference on natural biological controls by the indiscriminate applications of insecticides.
Introducción
El frijol, Phaseolus vulgaris L. es una leguminosa muy extendida y de importancia en el Ecuador, con unas 120.000 ha sembradas, de las cuales, entre seco y tierno, la Provincia de Guayas produce 1.164 ha (SINAGAP 2012). En este cultivo, el minador de la hoja, Liriomyza sativae Blanchard, 1938 (Diptera: Agromyzidae), una especie polífaga, es considerado por los agricultores como uno de los principales problemas entomológicos, para cuyo control realizan al menos una aplicación semanal utilizando generalmente formulaciones comerciales de insecticidas a base de mezclas de piretroides y neonicotenoides (datos no mostrados). La hembra adulta perfora la epidermis de la hoja con su oviscapto, generalmente por el haz, donde deposita sus huevos en forma individual. Al eclosionar el huevo endofítico, la larva se alimenta del mesófilo, dejando una mina o galería poco profunda en forma de serpentina, debajo de la epidermis, que se ensancha a medida que la larva crece, lo cual constituye el daño causado por este insecto. Completado su desarrollo, la larva rasga la epidermis sobre la galería, por donde emerge y se deja caer al suelo para pupar (Chirinos et al. 2014).
Los agricultores justifican las aplicaciones de insecticidas para controlar especies de Liriomyza en este y otros cultivos basados en lo perceptible del daño que se acumula en las hojas al inicio del ciclo del cultivo siguiendo la colonización de las plantas por el insecto, lo cual se hace más notorio por el lento desarrollo vegetativo de dichas plantas durante ese período (Geraud-Pouey et al. 1997; Chirinos y Geraud-Pouey 2011). Ante esta situación y por desconocimiento del funcionamiento de los factores bióticos de control natural en el agroecosistema, especialmente la acción de controladores biológicos, se realizan las primeras aplicaciones de insecticidas para "evitar el avance del daño", lo que generalmente acarrea desequilibrios en el control biológico natural y resurgimiento de las infestaciones, conllevando con frecuencia a nuevas aplicaciones de insecticidas químicos, lo cual tiende a acentuar el desequilibrio (Chirinos y Geraud-Pouey 2011).
El efecto negativo que tienen las aplicaciones continuas de insecticidas para controlar especies del género Liriomyza, en sus enemigos naturales, especialmente parasitoides, ha sido ampliamente documentado (Oatman y Kennedy 1976; Wene 1995; Chirinos y Geraud-Pouey 1996; Chirinos et al. 2014; Araujo et al. 2015; Guantai et al. 2015). En contraste, cuando no se aplican insecticidas químicos se ha detectado la acción de varias especies de parasitoides, que juegan un papel importante en la regulación de poblaciones de estos insectos minadores en varias regiones del mundo (Gratton y Welter 2001; Hernández et al. 2011a; Chirinos et al. 2014). Se han señalado al menos 40 especies de Hymenoptera parasítica pertenecientes a cuatro familias, atacando especies de Liriomyza dentro de las cuales se encontraron unas 21 especies de estos parasitoides atacando L. sativae (Gratton y Welter 2001).
En este orden de ideas, para evaluar la importancia del control biológico natural ejercido por parasitoides y la interferencia de las aplicaciones continuas de insecticidas en frijol, se realizaron dos estudios. En el primero se evaluaron las poblaciones del fitófago y sus parasitoides en una parcela sin insecticidas y en el segundo se evaluó experimentalmente el efecto de continuas aplicaciones de estos agroquímicos sobre los mismos factores.
Materiales y métodos
Entre agosto 2015 y enero de 2016 se realizaron observaciones sobre la fluctuación poblacional de L. sativae e incidencia de sus parasitoides en frijol, así como, un experimento para determinar el efecto de las continuas aplicaciones de insecticidas químicos sobre el fitófago y sus parasitoides. Dichos estudios se realizaron en el Centro Experimental "El Misionero", Universidad Agraria del Ecuador, cantón El Milagro, Provincia de Guayas (coordenadas: -2,144807; 79,574168). Los estudios se hicieron en dos ciclos de cultivo, realizando observaciones durante diez semanas en cada uno.
Con excepción de las aplicaciones de insecticidas, en los dos estudios el cultivo recibió las labores culturales necesarias para su normal desarrollo, según las prácticas agronómicas de la zona. En ambos casos, se sembró directamente en el campo sobre camas o camellones de 0,7 m de ancho, separadas por surcos de 0,4 m de ancho, colocando las semillas alternadas en dos hileras, una a cada lado de la manguera de riego por goteo colocada a lo largo del centro la cama o camellón, con distancias de 0,4 m entre puntos de siembra (tresbolillo). La competencia por plantas arvenses, fue controlada mediante deshierbe manual y la fertilización se hizo a través del riego, dos veces por semana con 0,18 kg de nitrógeno, 0,52 de ácido fosfórico, 0,18 kg de potasio y 0,02 kg de sulfato de magnesio.
Fluctuación poblacional
El estudio de fluctuación poblacional y parasitismo se realizó en una parcela de aproximadamente 500 mβ de terreno (25 m x 20 m; ancho x largo). Para ello, semanalmente se tomaron de manera aleatorizada 40 folíolos y se colocaron dentro de una bolsa plástica para su traslado al laboratorio dentro de una hielera atemperada (aproximadamente 20 °C). En el laboratorio, con la ayuda de un estereoscopio (aumento 4 – 40X), a los folíolos muestreados, se les contó: a) el número de minas con larvas activas (color amarillo intenso y brillante, con movimiento del aparato cefalofaríngeo = "gancho bucal" y con actividad en el tracto digestivo), b) minas con parasitismo (con larvas muertas por parasitismo o con pupas de parasitoides) y c) minas emergidas (vacías con rasgaduras en la epidermis foliar por donde salió la larva para ir al suelo a pupar). Con esto se calculó el porcentaje de parasitismo en larvas (número de minas con parasitismo x 100/total de minas), el número total de minas "no parasitadas" (activas + emergidas) y el número total de minas en el folíolo (activas + emergidas + parasitadas).
Evaluación experimental sin y con insecticida
Para este experimento se sembró una parcela de aproximadamente 750 mβ (25 m x 30 m, ancho x largo). Se evaluaron dos tratamientos: 1. Plantas no tratadas con insecticidas, es decir el testigo; 2. Plantas asperjadas semanalmente con una formulación comercial de insecticida (suspensión concentrada) a base de lambda cihalotrina (106 g i.a./l) + tiametoxam (141 g i.a./l) en dosis de 2 cc de producto comercial por litro de agua, aplicada con asperjadora de espalda manual. El insecticida seleccionado para el estudio fue el que resultó más utilizado en frijol por agricultores en algunas provincias del suroeste del Ecuador, cuya información fue obtenida a través de encuestas (datos no mostrados). La unidad experimental (tratamiento dentro de repetición) consistió de cinco hileras dobles de 30 m de longitud y se incluyeron tres repeticiones, en bloques aleatorizados.
En cada unidad experimental, semanalmente se tomaron 20 folíolos al azar manejados tanto para el traslado al laboratorio como los posteriores conteos, de la misma manera que en los estudios de fluctuación poblacional. Se efectuaron tres conteos previos a la aplicación del insecticida, la cual se hizo en la tercera semana, después de hacer el muestro para el correspondiente conteo.
Diversidad de parasitoides e intensidad de parasitismo
Del estudio de fluctuación poblacional, así como de los testigos en la evaluación experimental, una vez realizado el conteo, parte de las hojas se colocaron en bandejas plásticas rectangulares con tapa (20 cm x 28 cm x 6 cm; ancho x largo x alto) que contenía papel absorbente humedecido con dos fines: 1. Extraer de las minas pupas esclerotizadas de parasitoides desarrolladas a partir de larvas de L. sativae parasitadas, con parasitoides todavía en fase de larva o en el inicio de la fase de pupa. Las pupas de parasitoide se colocaron individualmente en cápsulas de gelatina transparente para obtener los adultos. En algunos casos cuando se estaban contando las minas del insecto, si se encontraron pupas ya esclerotizadas, éstas se extrajeron para introducirlas directamente en cápsulas de gelatina; 2. Obtener puparios del insecto fitófago para determinar el número de adultos del mismo o de especies parasitoides larva -pupario que de ellas emergieran, situación que se deduce por haber sido esos individuos de L. sativae colectados en estado larval. Una vez formados los puparios del minador dentro de la bandeja, éstos se trasladaron a cápsulas Petri de plástico (9 cm de diámetro) que contenían en su interior papel absorbente humedecido. Allí se esperaba la emergencia del adulto del fitófago o de algún parasitoide. Todos los parasitoides se preservaron en alcohol etílico a 70% para su identificación. Este procedimiento se realizó por taxónomos especialistas del British Natural History Museum mediante comparación con especímenes de referencia identificados, existentes en el Museo de Artrópodos de la Facultad de Agronomía de la Universidad del Zulia (MALUZ), Maracaibo, República Bolivariana de Venezuela. De los adultos de parasitoides emergidos de la larva del fitófago, se calculó el porcentaje de abundancia de cada una de las especie detectadas (% de abundancia = número de individuos de la especie x 100 / número total de individuos emergidos). En el caso de parasitoides de larva – pupario, de manera similar que en el caso de parasitoides de larva, se estimó el porcentaje de adultos de la especie que emergieron de puparios (% parasitismo por esa especie en pupario = número de adultos de la especie del parasitoide x 100 / (número total de adultos de las especies parasitoides de pupario + adultos del L. sativae).
Análisis estadísticos
Para el ensayo de insecticidas, el diseño fue un factorial en bloques al azar con tres repeticiones, dos tratamientos, y 10 evaluaciones (una semanal). El análisis de variación fue hecho mediante un Modelo Lineal General (GLM, siglas en inglés) y las comparaciones de medias hechas a través de la prueba de los mínimos cuadrados (P < 0,05).
Se calcularon los promedios del número de individuos no parasitados y porcentaje de parasitismo. Previo al análisis, estas variables se transformaron con la función raíz cuadrada de la variable más uno para ajustarlas a la normalidad. Se realizó una análisis de correlación (P < 0,05) entre el número de minas no parasitadas y el porcentaje de parasitismo en el estudio de fluctuación poblacional. Los cálculos de medias y análisis estadísticos se realizaron con el programa estadístico SAS (2009).
Resultados y discusión
Aunque se pueden encontrar varias especies de Liriomyza asociadas a P. vulgaris (Foba et al. 2015), durante ambos estudios solo fue identificada L. sativae. Esta especie suele ser común en zonas bajas y cálidas, tal como la zona donde se condujo esta investigación.
Fluctuación poblacional
Las infestaciones por L. sativae se produjeron desde el inicio del ciclo del cultivo, donde la densidad de minas no parasitadas tendió a aumentar durante las primeras cinco semanas (Fig. 1), lo cual se hizo notable en campo debido al lento crecimiento de la planta de frijol característico de esa etapa fenológica. Posteriormente la infestación por el insecto declinó hasta el final de las observaciones. En general el número de minas con larvas que no estuvieron parasitadas fluctuó de 0,2 a 4,8 minas.foliolo−1, con promedio de 1,8 minas.foliolo−1. Al principio y hasta la mitad del período de observación, esas mayores infestaciones estuvieron asociadas con los menores niveles de parasitismo (amplitud: 42 a 60 %), posterior a lo cual los bajos niveles poblacionales del insecto fitófago coincidieron con altos porcentajes de parasitismo (65 a 94%). Así, el porcentaje de parasitismo fluctuó de 42 a 94 %, con un 70% de promedio general.
Número de minas no parasitadas y porcentaje de parasitismo en Liriomyza sativae sobre plantas de frijol, Phaseolus vulgaris sin aplicaciones de insecticidas químicos. Período noviembre 2015 - enero 2016.
La correlación inversa entre el número de minas no parasitadas de L. sativae y el porcentaje de parasitismo, que resultó altamente significativa (Fig. 2), muestra que cuando aumentó el porcentaje de parasitismo disminuyó el número de individuos no parasitados y viceversa, lo que sugiere al parasitismo como un factor importante en la regulación de las poblaciones del insecto fitófago en frijol. Lo observado durante este estudio coincide con lo detectado en otras investigaciones donde se encontró entre 65 y 75% de parasitismo en ausencia de aplicaciones de insecticidas químicos (Schuster et al. 1991; Geraud-Pouey et al. 1997; Gratton y Welter 2001).
Correlación entre el % de parasitismo y el número de minas no parasitadas de Liriomyza sativae en una parcela de Phaseolus vulgaris sin aplicaciones de insecticidas químicos.
Estos resultados sugieren que, en ausencia de aplicaciones de insecticidas químicos, el apreciable parasitismo encontrado podría resultar un importante factor de control biológico natural sobre las poblaciones de L. sativae lo que haría innecesarias las frecuentes aplicaciones de insecticidas químicos que se realizan para controlar especies de minadores dentro de este género. La interferencia con el parasitismo por aplicaciones de insecticidas químicos, quedó demostrado en el experimento con y sin aplicaciones de insecticidas.
Evaluación experimental sin y con insecticidas
La figura 3 muestra que en las plantas de frijol tratadas con insecticidas, el número de minas.foliolo−1 se fue incrementando con el tiempo y asociándose con la disminución en el porcentaje de parasitismo. Por otro lado, en plantas no tratadas, los niveles poblacionales resultaron inferiores comparados con aquellos desarrollados en las primeras. Es importante resaltar que en plantas no tratadas, la densidad poblacional de L. sativae durante las primeras siete semanas de evaluación mantuvo niveles de una a tres minas.foliolo−1 a la par que el parasitismo aumentó de 36 a 87 %, posterior a lo cual los niveles poblacionales aumentaron hasta alcanzar un máximo de 7 minas. foliolo−1 (última semana), incremento que estuvo asociado con una disminución en el porcentaje de parasitismo (de 79 a 45%) en los últimos tres conteos.
Promedio general de minas con larvas de Liriomyza sativae no parasitadas, porcentaje (%) de parasitismo para los tratamientos evaluados. Medias ± desviación estándar. Comparaciones de medias hechas con la prueba de los mínimos cuadrados.
Media ± error estándar de la media. Medias con igual letra no difieren significativamente (P < 0,05).
El aumento poblacional detectado en estas últimas plantas se atribuye al notable deterioro que presentaron las plantas tratadas debido al daño foliar propio de las altas poblaciones desarrolladas por L. sativae bajo ese tratamiento y al estar contiguos ambos tratamientos, se desplazaron hacia las plantas no tratadas (testigos) que se mantenían en mejor condición (Fig. 4). Al producirse de esta manera un repentino aumento de infestación en las parcelas no tratadas con insecticida, los parasitoides existentes suelen aumentar el número de ataques a insectos hospederos sin incremento inmediato su población (respuesta funcional), lo cual suele producirse a partir de la siguiente generación, lo que se traduce en una respuesta numérica. Esto tiende a regular la población del hospedero. De hecho, a pesar de este ligero incremento poblacional al final del ensayo, las poblaciones sobre plantas no tratadas resultaron significativamente inferiores comparado con las observadas en aquellas tratadas con insecticidas, lo cual estuvo asociado con superiores niveles de parasitismo en esas plantas testigo (Tabla 1, P < 0,05).
Estos resultados muestran que las aplicaciones semanales con la formulación comercial de la mezcla de lambda cihalotrina + tiametoxam interfirieron negativamente con la acción del control biológico natural ejercido por parasitoides, por ende, hubo mayores niveles poblacionales de L. sativae y consecuente daño foliar a la planta. La interferencia de aplicaciones de insecticidas sobre la acción de parasitoides ha sido señalada para varias especies de Liriomyza (Otman y Kennedy 1976; Chirinos y Geraud-Pouey 1996; Djoko et al. 2004; Hidrayani et al. 2005). En un ensayo de laboratorio, Guantai et al. (2015) encontraron que el uso de insecticidas tuvo mayores efectos adversos sobre los parasitoides de Liriomyza huidobrensis (Blanchard, 1926) que sobre el propio insecto hospedero. Murphy y La Salle (1999) refirieron que la principal causa de altas infestaciones causadas por minadores del género Liriomyza en Estados Unidos se debe al uso indiscriminado de plaguicidas y sus efectos negativos sobre los enemigos naturales. Hernández et al. (2011a) demostraron que campos de pimiento tratados con novaluron, abamectin, spinetoram y lambda cihalotrina para el control de minadores del género Liriomyza, aumentaron las densidades poblacionales de estos fitófagos asociado con reducción de la abundancia y diversidad de los parasitoides. Un experimento de campo realizado en cebollín, Allium fistulosum L. mostró que al aplicar semanalmente insecticidas se incrementaron las infestaciones de L. trifolii (Burgess, 1880) asociado con disminución en los niveles de parasitismo.
Especies de parasitoides de larva de Liriomyza sativae y sus porcentajes (%) de abundancia con respecto al total de parasitoides de larvas, en plantas no tratadas con insecticidas.
Diversidad de parasitoides e intensidad de parasitismo
Se detectaron cuatro especies de parasitoides de larva asociadas con L. sativae en frijol, entre los cuales resultó más abundante Closterocerus sp., seguido de Chrysocharis sp. y Neochrysocharis sp. (Hymenoptera: Eulophidae (Tabla 1). Especies de Closterocerus han sido encontradas como parasitoides del género Liriomyza pero en menor abundancia que la detectada durante este estudio (Nagalingam et al. 2007; Hernández et al. 2011b; Chirinos et al. 2014). Igualmente se han observado especies de Chrysocharis como importantes parasitoides en agromicidos minadores (Çikman et al. 2006; Tran 2009).
Número de minas no parasitadas y porcentaje de parasitismo en Liriomyza sativae sobre plantas de frijol, Phaseolus vulgaris en los tratamientos evaluados. Período agosto - octubre 2015.
Daños foliares por Liriomyza sativae en frijol, Phaseolus vulgaris. A. Plantas no tratadas (testigo). B. Plantas tratadas semanalmente con lambda cihalotrina + tiametoxam. C. Detalle de hojas de plantas tratadas con insecticida.
Neochrysocharis sp. resultó el parasitoide de larva menos abundante en este estudio lo que contrasta con lo encontrado en otras investigaciones, donde dentro de mayores niveles de diversidad de especies es considerado como uno de los factores de control biológico más importantes de varias especies del género Liriomyza (Tran et al. 2006; Tran 2009; Osmankhil et al. 2010; Chirinos et al. 2014).
Ganaspidium sp. fue el único parasitoide larva - pupario encontrado. De los 115 puparios provenientes de larvas de L. sativae colectadas en campo, obtenidos de los folíolos puestos en cría en el laboratorio para obtener adultos, emergieron 46 adultos de ese parasitoide, lo cual significa que 40% de las larvas emergidas de las minas, no completaron su ciclo debido al parasitismo, corroborando a su vez ese tipo de relación parasítica larva-pupario. Por el contrario, en otras investigaciones ha sido detectada como una especie menos frecuente dentro de este tipo de parasitoides (Kafle et al. 2005; Chirinos et al. 2014). Esto aunado al parasitismo en larva, demuestra el efecto regulador de los parasitoides sobre esta especie de minador en frijol.
Conclusiones
Las bajas infestaciones por L. sativae y alto parasitismo detectados durante este estudio, en las plantas de frijol sin insecticidas, en contraste con aquellas donde se aplicó uno de estos agroquímicos, demuestra la importancia de los parasitoides como factor de control biológico natural, así como la interferencia que le puede ocasionar la aplicación continua de plaguicidas químicos. Closterocerus sp. resultó la especie de parasitoide de larva más abundante observada durante este estudio, siendo Ganaspidium sp. la única encontrada como parasitoide larva - pupario. Por tanto, las frecuentes aplicaciones realizadas por algunos agricultores de frijol con la intención de controlar este fitófago son innecesarias y nocivas.
Footnotes
Agradecimientos
Al Senescyt por financiar la presente investigación a través del Proyecto Prometeo.