Densidad y diversidad de nematodos fitoparásitos y de suelo en sistemas orgánicos y convencionales de café en asocio con banano en el Valle Central y Occidental de Costa Rica

Abstract

Los nematodos proveen servicios claves en el suelo, como lo son la supresión de patógenos de plantas y el mantenimiento de la fertilidad. Son buenos indicadores de la estructura y función de la fauna del suelo y a partir de su estudio se puede inferir el estado de la cadena alimenticia. Por otra parte, los nematodos fitoparásitos causan grandes pérdidas en los cultivos de café y banano. En Costa Rica, es común encontrar gran diversidad de sistemas de cultivo de café, con diferencias en el manejo de la sombra y de la intensidad de aplicaciones de plaguicidas. El uso de banano como sombra de café es una práctica común. Sin embargo, se conoce poco sobre el efecto del tipo de sistema sobre las poblaciones de nematodos de suelo y fitoparásitos Además, es posible que las poblaciones de nematodos sean el resultado de múltiples factores agroecológicos que han sido poco estudiados. Este trabajo se realizó con la finalidad de evaluar la densidad y diversidad de nematodos de suelo y fitoparásitos en raíces de café y banano de diferentes tipos de sistemas de cultivo de café y las relaciones existentes con variables agroecológicas. En el Valle Central y Valle Occidental de Costa Rica se estableció un total de sesenta parcelas comerciales de café de diferentes sistemas: pleno sol (PS), convencional con (SB) o sin banano (SS), orgánico con (OB) o sin banano (OS). Se obtuvieron conteos de nematodos fitoparásitos en raíces (café y banano), conteos de nematodos de suelo y características agroecológicas. Se calculó la densidad de nematodos fitoparásitos en raíces y la densidad de nematodos de suelo, se clasificó la fauna de nematodos de suelo en grupos tróficos y se obtuvieron índices ecológicos como el índice de enriquecimiento (EI), índice de estructura (SI), índice basal (BI) e índice de canal (ChI). Las medias de nematodos (fitoparásitos y suelo) fueron comparadas entre sistemas de cultivo por pruebas LSD. Las relaciones entre fitoparásitos en raíces de café y características agroecológicas se analizaron por medio de tablas de contingencia, pruebas de Chi- cuadrado y análisis de correspondencia. Las relaciones entre nematodos de suelo, fitoparásitos en raíces de café y características de manejo de cultivo se analizaron de la misma forma. No se encontró una relación clara entre los tipos de sistema de cultivo y las densidad y diversidad poblacional de nematodos fitoparásitos de café y banano, con la excepción de la mayor abundancia de Helicotylechus sp. encontrada en raíces de café provenientes de parcelas en las que había banano asociado. En el caso de Meloidogyne la variable que se relacionó claramente con su mayor abundancia fue el menor porcentaje de sombra en el cafetal (0 a 59.7 %). La mayor densidad poblacional de Pratylenchus se encontró asociada con mayor cantidad de lluvia (1248 mm), mayor altitud (1175 m), mayor porcentaje de arena (40 a 52 %) y menor porcentaje arcilla (10 – 26.6 %). La densidad total de nematodos de suelo no se diferenció claramente entre sistemas de cultivo. La diversidad de nematodos de suelo si difirió entre sistemas de cultivo. Los bacteriófagos fueron más abundantes en sistemas orgánicos. Los omnívoros fueron menos abundantes en el sistema pleno sol. Los índices ecológicos de nematodos se asociaron, principalmente, al manejo de las especies asociadas al cultivo de café. El mayor porcentaje de sombra (68.8 - 87.9) se asoció a mayor índice de enriquecimiento (76.5 - 97.5) y mayor índice de estructura (72.4 – 90). Ausencia de sombra (PS) se relacionó con mayor índice basal (40.8 - 70.6) y mayor índice de canal (31.7 – 100). La presencia de mayor número de plantas de banano en el cafetal (5 – 8 plantas/ parcela) se asoció a mayor XI índice de enriquecimiento y de estructura. La aplicación de abonos orgánicos se relacionó con mayor índice de enriquecimiento (76.5 - 97.5). Se logró determinar que las densidades poblacionales de nematodos fitoparásitos del cultivo de café son el resultado de un efecto combinado de varios factores, principalmente de ambiente y clima, pero, sobresale la relación entre el mayor porcentaje de sombra con la menor abundancia de Meloidogyne spp. La fauna de nematodos de suelo es claramente afectada por el manejo de cultivo. Se puede inferir que la mayor provisión de sombra en el cultivo de café, la presencia de plantas asociadas (banano) y la aplicación de abonos orgánicos puede conducir a una mejor función de la cadena alimenticia del suelo y mejor mantenimiento de la fertilidad.

Nematodes provide important services in soil, including suppression of such as plant- pathogenic species and contributions to soil fertility. They are useful indicators of the soil´s ecosystem services and analysis of their faunal structure allows inference of the condition of the soil food web. Plant-parasitic nematodes cause substantial losses to coffee and banana crops. In Costa Rica, there is a great diversity of cropping systems with different usage of shade and intensity of pesticide applications. A common practice is to use banana plants for shade in coffee plantations. However, little is known about the effect of cropping systems on plant-parasitic nematode populations. It is probable that high population levels of plant- parasitic nematodes are the result of multiple agroecological factors that have not been studied in combination. The objective of the current investigation was to evaluate the connection with agroecological variables of the density and diversity of plant-parasitic nematodes in soil and roots of coffee and banana plants in different kinds of coffee cropping systems. In the Central and West Valleys of Costa Rica, sixty commercial coffee plantations were selected that represented the following conditions: full sun (PS), conventional practices with (SB) or without banana (SS), and organic practices with (OB) or without banana (OS). Besides the agroecological characteristics of each plantation, densities and diversity of nematodes in soil and in roots of banana and coffee plants were determined. The soil nematode fauna was classified into trophic groups and ecological indices were calculated as indicators of enrichment (EI), structure (SI) basal conditions (BI) and the predominant decomposition channel (ChI). Nematodes assemblages among cropping systems were compared by LSD tests. Relations in between plant-parasitic nematodes in coffee roots and agroecological characteristics were analyzed by contingency tables, Chi - square tests, and analysis of correspondence. Associations between, free-living soil nematodes, plant-parasitic nematodes in coffee roots and crop management practices were analyzed by the same methods. There was no clear relationship between types of cropping system and population densities and diversity of plant-parasitic nematodes of coffee and bananas, except that there was greater abundance of Helicotylechus sp. in coffee roots from plots where there were banana plants. There was XII greater abundance of Meloidogyne spp where there was the lowest percentage of shade (0 to 59.7 %). The greatest Pratylenchus sp population density was clearly associated with higher rainfall (1248 mm), high altitude (1175 m), higher sand percentage (40 - 52 %) and lower clay percentage (10 - 26.6 %). Total of soil nematodes did not clearly differ among cropping systems. Diversity of soil nematodes certainly differed between cropping systems. Bacteriovores were more abundant in organic systems. Omnivores were less abundant in the full sun system. Nematode ecological indices were associated mainly with management practices associated with coffee systems. Higher values of the enrichment index (76.5 - 97.5) and structure index (72.4 - 90) were associated with higher percentage of shade (68.8 - 87.9). Higher basal index (40.8 - 70.6) and higher channel index (31.7 - 100) were associated with absence of shade (PS). Presence of a larger number of banana plants in coffee plantation (5-8 plants / plot) was associated with higher values of the enrichment and structure indices. The highest values of the enrichment index (76.5 - 97.5) were associated with application of organic fertilizers. The population densities of plant-parasitic nematodes in coffee plantations are the result of a combination of several factors, mainly environmental and climatic. The soil nematode fauna is clearly affected by crops management. It is inferred that greater levels of shade in coffee, the presence of associated plants (banana) and the application of organic fertilizers contribute to better function of the soil food web, higher soil fertility and greater soil quality.