Avances en Sistemas de Apoyo para la Toma de Decisiones en el

Avances en Sistemas de Apoyo para la Toma de
Decisiones en el Control de Phytophthora infestans
en Europa
H.T.A.M. Schepers
1
Resumen
Los Sistemas de Apoyo para la Toma de Decisiones (DSS) en el control de Pyhtophthora infestans apoyan el
control eficiente del tizón tardío con un mínimo de aplicaciones. En Europa varios de estos DSS se están
desarrollando, validando y usando en la práctica. En este capítulo se presentan los DSS más importantes de
Europa, el número de usuarios y los resultados de su validación. Los DSS se vienen utilizando cada vez más
por agricultores y asesores en el control integrado del tizón tardío. En el marco de una acción concertada
para el control integrado del tizón tardío en Europa, se comparó cuatro DSS (Negfry, Simphyt, Prophy, and
PLANT-plus) en seis países europeos. Se mostró que empleando los DSS el número de aplicaciones se podría
reducir en comparación a un régimen calendario de aplicaciones cada siete días. En general la perfomance
de los DSS fue buena en aquellos lugares donde fueron desarrollados. La idea de construir un solo DSS para
Europa no fue realística, debido a las numerosas diferencias regionales en las áreas productoras de papa de
Europa.
Abstract
Schepers, H.T.A.M. 2001. Advances in decision support systems for control of Phytophthora infestans in
Europe. Pages in: Proceedings of the International Workshop on Complementing Resistance to Late Blight
(Phytophthora infestans) in the Andes. February 13-16, 2001, Cochabamba, Bolivia. GILB Latin American
Workshops 1. E.N. Fernández-Northcote, ed. International Potato Center, Lima, Peru.
Decision support systems (DSS) support the efficient control of late blight with a minimal imput of sprays. In
Europe a number of DSS are developed, validated and used in practice. In this chapter the most important
DSS in Europe, the number of users and results of validation are presented. DSS are increasingly used by
farmers and advisors for integrated control of late blight. In the framework of an European Concerted Action
on integrated control of late blight, four DSS (NegFry, Simphyt, Prophy, and PLANT-plus) were tested in six
European countries. By employing these DSS, the number of sprays could be reduced compared to a routine
7-day spray regime. In general the DSS performed well in those regions in which they were developed.
Building one European DSS was not realistic, because of many regional differences in the potato growing
regions of Europe.
Introducción
Los Sistemas de Apoyo para la Toma de Decisiones (Decision Support Systems o DSS) pueden incluir
información disponible sobre la epidemiología del tizón tardío, sobre la susceptibilidad de los cultivares, de
fungicidas, del desarrollo de la planta, sobre la influencia de las condiciones climatológicas, sobre los
pronósticos del clima y sobre la presión de infección. Estos sistemas apoyan el control eficiente del tizón
tardío con un uso mínimo de aplicaciones. En Europa se están desarrollando, validando y poniendo diversos
DSS en práctica. Bouma y Hansen (1999) publicaron un trabajo general de las descripciones estándar de los
DSS en Europa. En este capítulo, se presentan los DSS más importantes en Europa, el número de usuarios y
los resultados de las pruebas de validación.
1
Applied Research for Arable Farming and Field Production of Vegetables. P. O. Box 430, 8200 AK Lelystad, The
Netherlands. C. Elec: [email protected]
Epidemiología y Toma de Decisiones para el Manejo del Tizón 145
NegFry
NegFry es un programa para computadora personal y aplicaciones de Internet desarrollado en Dinamarca
(Hansen, 1999). Utiliza el “pronóstico negativo” (Ullrich y Schrödter, 1966) para predecir el riesgo de un brote
de tizón tardío y el modelo de Fry (Fry et al., 1983) para regular las aplicaciones consecutivas de fungicida
durante la estación de cultivo. El modelo corre con datos horarios de temperatura, humedad relativa y lluvia
recolectados en las estaciones meteorológicas de Hardi Metpole.
La parametrización del modelo se basó en datos biológicos y meteorológicos obtenidos de Foulum, DK. La
primera aplicación de fungicida se recomienda una vez que los valores de riesgo acumulados excedan 160 y
el valor diario de riesgo, calculado de acuerdo al modelo “pronóstico negativo” es arriba de 8. Después de la
aplicación inicial, el clima favorable para el desarrollo de la enfermedad es expresado como unidades
tizoneras de acuerdo al método de Fry et al. (1983). Las aplicaciones de fungicida comienzan cuando el valor
de riesgo acumulado es más de 160, y el valor de riesgo para la noche previa es mayor que 8. Los
tratamientos subsiguientes deberían hacerse cuando la lluvia acumulada es mayor que 20 mm o el valor de
riesgo de la noche previa es 8, y una unidad umbral de tizón de 40 (cultivar susceptible), 45 (cultivar
moderadamente susceptible) o 50 (cultivar moderadamente resistente) se haya superado. Las unidades de
tizón y el valor de la lluvia se establecen en cero después de cada aplicación de fungicida. La recomendación
de NegFry y la ocurrencia de campos infectados en Scandinavia, los Países Bálticos y Alemania se presentan
en Internet (http://www.web-blight.net). El modelo fue validado para el tizón tardío de la papa en Dinamarca,
Noruega, y Suecia en 1993 y 1994 e implementado en Europa.
Pronóstico negativo
El modelo “Pronóstico negativo” usa mediciones horarias de temperatura, humedad relativa, y lluvia medida
en las estaciones meteorológicas con sensores montados a 2 metros sobre el suelo, para pronosticar cuando
las epidemias de tizón no son probables que ocurran (Ullrich y Schrödter, 1966). Es utilizado en Alemania y en
los modelos NegFry y PhytoPRE para pronosticar el momento de la primera aplicación. A la vuelta de una
semana, los valores de riesgo diarios y acumulados de una semana se calculan desde la emergencia del
cultivo. Se espera que ocurra la enfermedad cuando el valor de riesgo acumulado ha superado el umbral de
150. Los usuarios han ajustado este umbral para adecuarlo a las condiciones locales. El modelo ha sido
validado en Alemania e implementado en Europa.
Reglas Forsund
Este modelo de pronóstico se desarrolló en Noruega y ha sido utilizado desde 1957 (Forsund, 1983). El
modelo contiene cuatro criterios para estimar el riesgo del tizón tardío. Las siguientes condiciones, medidas
en las estaciones regionales de clima, son consideradas favorables para la enfermedad:
•
Temperatura máxima diaria es 17-24°C
•
La temperatura mínima >=10°C
•
Humedad relativa al mediodía es >= 75%
•
Lluvia diaria >=0.1mm
Los avisos se dan diariamente cuando estas condiciones ocurren por dos días consecutivos. El riesgo de brote
de la enfermedad se incrementa con el número de días favorables. Los avisos los da el Instituto Noruego de
Meteorología y se difunden a través de la prensa y radio. De acuerdo a los registros de la enfermedad desde
1957 a 1980, en las localidades de Noruega donde se han dado más de tres avisos la ocurrencia del tizón
tardío de la papa ha sido de moderada a severa. Una severidad de la enfermedad más baja de la esperada
puede ocurrir en localidades donde el inóculo es bajo o no está presente, debido a una baja presión de la
enfermedad en años previos. Este modelo ha sido validado e implementado en Noruega.
PhytoPRE
PhytoPRE es una base de datos computarizada y un DSS para el tizón de la papa en Suiza (Forrer et al., 1993).
PhytoPRE consiste en un modelo de pronóstico epidemiológico, un grupo de reglas de decisión, y un sistema
146 Avances en Sistemas de Apoyo para la Toma de Decisiones en el Control de Phytophthora infestans en Europa
de información. El modelo de pronóstico epidemiológico fue desarrollado de registros nacionales y
cantonales (1990-1992) de las curvas de progreso de la enfermedad que fueron recolectados de una red de
150 parcelas de papa no fumigadas (parcelas orgánicas). Los pronósticos son proveídos después de que el
primer registro nacional de tizón tardío (First National Late Blight record o FLB) es reportado. Para adaptar el
pronóstico a regiones específicas, los valores de riesgo de Ullrich y Schrödter (RV) para esa region se
comparan al RV en la localidad con el FLB. La oportunidad para la primera aplicación de fungicida y las
subsiguientes, dependen de la susceptibilidad del hospedante, probabilidad de infección, cantidad de lluvia,
fungicida utilizado y la cantidad de tiempo desde la última aplicación de fungicida. El modelo ha sido
validado e implementado en Suiza.
Simphyt
Simphyt consiste de dos submodelos, Simphyt 1 y 3 (Hausladen et al., 2000). Simphyt 1 pronostica la fecha de
la primera aplicación de fungicida a 8 clases diferentes de fechas de emergencia del cultivo y dos niveles de
riesgo. Esto requiere del uso de registros horarios de datos de temperatura, humedad relativa y de lluvia
medidas en estaciones meteorológicas. Simphyt 3 proporciona información sobre la presión de la epidemia y
de los períodos secos. El submodelo no recomienda una estrategia de aplicación de fungicidas pero con el
cálculo de la presión de la epidemia considerando el desarrollo del follaje, la resistencia del cultivar, la
situación tizonera en el campo y el uso de fungicida, se deduce un intervalo de aplicación. La enfermedad es
monitoreada en parcelas de papa tratadas y no tratadas con fungicida. Las recomendaciones de Simphyt y
los resultados del monitoreo se presentan en Internet (http://www.syngenta.de). El modelo ha sido validado
e implementado en Alemania.
Reglas Irlandesas
Las reglas fueron desarrolladas por Bourke y son conocidas como las “Reglas Irlandesas” (Bourke, 1953;
Keane, 1995). Se supone que las esporas germinan e infectan las nuevas hojas de papa con un período de
humedad de por lo menos 12 horas a una temperatura de aire no por debajo de 10°C, y humedad relativa de
por lo menos 90% si ocurriera una precipitación en el intervalo de 7 a 15 horas después de comenzar el
período. El período mínimo de humedad requerido se aumenta a 16 horas si no hubiera precipitación
durante el intervalo de humedad. Los inspectores de la papa informan cada estación de cultivo sobre los
primeros signos del tizón. Como se asume que las aplicaciones de fungicida generalmente protegen los
cultivos por dos semanas, los avisos se dan normalmente a intervalos no menores de cada dos semanas aún
cuando ocurran condiciones de clima tizonero. Los intervalos entre avisos pueden reducirse si un período
mayor de clima-tizonero es inminente. Las reglas son utilizadas en Irlanda desde comienzos de 1950.
Reglas Smith
Las reglas fueron propuestas por Smith (1956) como una alternativa para reducir el número de pronósticos
de tizón no válidos dados por las reglas de Beaumont en Inglaterra y Wales. De acuerdo al criterio de Smith,
dos días consecutivos con temperatura mínima de 10°C (50 F) y con al menos 11 horas de humedad relativa
del 90% o más, favorecen el desarrollo de P. infestans en la papa. Las reglas indican iniciar los tratamientos de
fungicida cuando hay dos días consecutivos con temperatura mínima de 10°C (50 F) con al menos 11 horas
de humedad relativa de 90% o más. Las reglas han sido validadas e implementadas en Inglaterra y Wales
(Hims et al., 1995). En internet (http://www.zeneca-crop.co.uk) se presenta la ocurrencia de los períodos
Smith en el Reino Unido.
ProPhy
ProPhy es un sistema experto computarizado para apoyar la toma de decisiones del agricultor (Schepers,
1995; Nugteren, 1997). Este integra el conocimiento actual de las medidas de control para P. infestans en la
papa. ProPhy recomienda una primera aplicación de fungicida en cultivares susceptibles cuando el cultivo
alcanza una altura de 15 cm o 10 días después si se utiliza un cultivo más resistente. Cuando se observa la
presencia del tizon en la región, se recomienda la primera aplicación con anterioridad. Los tratamientos
subsiguientes se programan combinando el estado de protección del cultivo por los fungicidas con las
condiciones del clima. Se asume que un cultivar de papa susceptible es protegido por ocho días después de
Epidemiología y Toma de Decisiones para el Manejo del Tizón 147
la aplicación con un fungicida protectante. En cultivares más resistentes, este período puede extenderse por
1, 2 ó 3 días dependiendo del grado de resistencia y de otros parámetros. Factores, tales como si es que el
agricultor ha usado una dosis reducida de fungicida, si es que se han formado o no nuevas hojas, ocurrencia
de lluvia, y el número de días favorables que ocurrió en un período de 3 a 10 días a partir de la fecha presente
puede acortar o alargar el período de protección del fungicida. El período de protección asumido para un
fungicida puede ser acortado solamente a un máximo de tres días. Un día favorable para el desarrollo del P.
infestans es cuando ocurre por lo menos seis horas con humedad relativamente alta más por lo menos dos
horas de humedad de hoja o que haya lluvia en un período de 8 pm del día anterior hasta las 12 am del día
de evaluación. La temperatura debe estar en un rango de 8 a 25°C. Si se observan lesiones cerca del lugar, se
anula el cálculo de días favorables y una aplicación es aconsejada. ProPhy formula recomendaciones sobre la
base de los períodos de protección calculados y del pronóstico de clima. Si ya no hay la protección y las
condiciones del clima son favorables para la infección, se recomienda un fungicida curativo. Los resultados
de las pruebas demostraron que los agricultores que utilizan el modelo ProPhy usaron menos aplicaciones
de fungicida con respecto a aquellos que utilizan el modelo calendario de 7 días, sin embargo lograron un
control similar de la enfermedad (Nugteren, 1997). El modelo ha sido desarrollado, validado e implementado
en los Países Bajos por la compañía de software Opticrop.
PLANT – Plus
PLANT - Plus fue introducido en los Países Bajos como un DSS para el control del tizón en el año 1994
(Hadders, 1997). El modelo es una combinación de submodelos empíricos y fundamentales. Datos horarios
de temperatura, humedad relativa, radiación y velocidad del viento son medidos en una estación MET
(meteorológica) a 1.50 m. Con estos datos, el modelo calcula la temperatura y la humedad de hoja en el
cultivo. Junto con los pronósticos de clima, se calcula las condiciones críticas para el desarrollo del tizón.
PLANT-Plus calcula el grado de protección del cultivo mediante el uso de datos sobre el desarrollo del cultivo
y la degradación de los fungicidas. En el submodelo epidemiológico, la esporulación se predice mediante el
uso de los datos de humedad relativa. La liberación de esporas se predice usando los datos de edad de las
lesiones, lluvia y humedad relativa. La penetración de las esporas en las hojas se predice mediante el uso de
los datos de humedad de hoja, temperatura y resistencia del cultivar. La enfermedad es monitoreada por
(scouts) exploradores para adaptar la presión de enfermedad calculada. Los campos infectados y las pilas de
deshechos son reportados en Internet (http://www.plant-net.com/barometer). PLANT-Plus recomienda las
aplicaciones combinando el riesgo por infección con el grado de protección del cultivo. PLANT-Plus ha sido
desarrollado, validado e implementado en los Países Bajos por la compañía de programas DACOM.
Guntz-Divoux
El modelo de pronóstico de enfermedad Guntz-Divoux es utilizado en Bélgica y Francia (Goeminne et al.,
1997). El modelo calcula el desarrollo teórico de la enfermedad basado únicamente en los datos
climatológicos medidos a un nivel standard de 1.50 m. La infección ocurre se tiene al menos 10.5 horas
consecutivas con una humedad relativa >90%. La temperatura promedio debe ser al menos de 7°C. El
crecimiento del hongo en la hoja está influenciado solamente por la temperatura. La esporulación ocurre
después de la acumulación de 7 unidades de temperatura. Con estos datos, el modelo calcula la ocurrencia
de los ciclos de enfermedad. Junto con la información sobre la fase de desarrollo del cultivo, monitoreo de la
enfermedad, lluvia y pronóstico del clima, se usa el cálculo teórico de los ciclos de la enfermedad para
recomendar los tratamientos con fungicida. El modelo recomienda aplicaciones poco antes de la aparición
calculada de las lesiones desde el período previo de infección. El modelo ha sido desarrollado, validado e
implementado en Bélgica y Francia.
Usuarios de DSS
Los DSS pueden ser usados por consultores y/o agricultores. Las recomendaciones de los DSS pueden llegar
a los usuarios de diferentes maneras: via internet, con PC’s, con mensajes de fax y por servicio telefónico. En
los Países Bajos, los modelos PLANT-Plus y ProPhy son vendidos a los agricultores. Estos modelos los
compran principalmente para incrementar la eficacia en el control del tizón, pero los DSS también se están
utilizando ampliamente porque encajan en el concepto de control integrado y apoyan también la
justificación de las aplicaciones de fungicidas. En varios países europeos incluyendo, por ejemplo, Dinamarca
y los Países Bajos, los gobiernos han establecido metas para disminuir los insumos de agroquímicos. Para
148 Avances en Sistemas de Apoyo para la Toma de Decisiones en el Control de Phytophthora infestans en Europa
lograr estas metas, se promueve el uso del DSS. En Dinamarca, NegFry es ofrecido a los agricultores a costos
relativamente bajos por un instituto de investigación con fondos del gobierno, en los Países Bajos, los
subsidios están disponibles para los agricultores que quieran comprar un DSS. La información de todos los
otros DSS mencionados en este capitulo son ofrecidos a agricultores a costos relativamente bajos por
instituciones de investigación financiadas por el gobierno. En el marco de una Acción Concertada financiada
por La Unión Europea sobre control integrado del tizón, se llevó a cabo para investigar el número de usuarios
del DSS en Europa (Bouma and Hansen, 1999) (Cuadro 1).
Cuadro 1. Número de usuarios de DSS en Europa en 1998 (Bouma y Hansen, 1999)
DSS
Simphyt
Guntz-Divoux
ProPhy
PLANT-Plus
Forsund
NegFry
PhytoPRE
D*
40-50
S,DK,FIN
NL
B,F
CH
N
2000
335
400
800
490
800
*D = Alemania; S=Suecia; DK=Dinamarca; FIN=Finlandia; NL=Países Bajos; B=Bélgica; F=Francia; CH=Suiza; N=Noruega.
Resultados de las pruebas de validación
Antes de la introducción de un DSS, se deberían llevar a cabo pruebas de validación para encontrar si el
sistema efectivamente controla el tizón. La mayoría de los sistemas son validados y utilizados solamente en
un país o región. En el marco de una Acción Concertada financiada por la Unión Europea sobre el control
integrado, cuatro DSS (NegFry, Simphyt, ProPhy y Plant-Plus) fueron probados en 1999 en seis países
europeos (Kleinhenz and Jörg, 2000). Mediante el empleo de estos DSS, el número de aplicaciones se pudo
reducir a lo equivalente a una rutina de régimen calendario de 7 días de aplicaciones. Simphyt y NegFry
recomendaron menos aplicciones que ProPhy y Plant-Plus. Plant-Plus aconsejó más fungicidas de contacto
que los otros DSS. NegFry y Simphyt toleraron una mayor severidad de tizón que ProPhy y Plant-Plus. En
general, la performance de los DSS fue buena en aquellas regiones en las cuales ellos fueron desarrollados.
Conclusiones
El uso de los DSS por agricultores y consejeros para el control integrado del tizón se está incrementando cada
vez más. Las pruebas de validación y experiencias en la práctica demuestran que los DSS pueden ser una
herramienta útil para controlar efectivamente al tizón con un uso mínimo de fungicidas. Una Acción
Concertada sobre el control integrado del tizón demostró que, debido a las muchas diferencias regionales en
el desarrollo de la papa en Europa, el construir un DSS Europeo no fue realístico (Schepers, 2001). Para el
mejoramiento de los actuales DSS, se requiere información sobre (1) epidemiología de la “nueva” población
de tizón, (2) características de los fungicidas (3) descripciones estandáres de la resistencia del cultivo, y (4)
datos confiables sobre los pronósticos del clima e historial climatológico deberían estar disponibles para los
DSS.
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