Valoración de métodos alternativos en el control de Sitophilus spp en sorgo

Montaje del set de investigación a escala de laboratorio

Para los experimentos fue necesario:

Para el montaje del set de investigación a escala de laboratorio (inyección letal de metano) y (utilización de zeolita) se utilizaron dos laboratorios (laboratorio de Biogás de la Universidad de Hohenheim, Alemania y el laboratorio de Entomología de la Facultad de Ciencias Agropecuarias de la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas. Se fomentó una cría de gorgojos (Sitophilus spp) utilizando maíz para su reproducción. Los gorgojos fueron sexados por parejas, a partir del mes de febrero, 2023. Los experimentos en Cuba se efectuaron a partir del 10 de abril, 2023. La cosecha del cultivo indicador (sorgo) y su procesamiento se efectuó a partir del 10 de septiembre, 2023. En Alemania, los experimentos se efectuaron entre septiembre- noviembre, 2023. Allí solo se valoraron los tratamientos con metano.

Detalles del set de investigación pueden ser apreciados en las Figuras 1, 2, 3 y 4.

Materiales

Los otros materiales usados en el presente trabajo investigativo son: granos de sorgo;

Toma de muestras iniciales

Se colectaron tres bolsas de metano en el biodigestor “Niosbany” y 200 g de zeolita en nuestra Universidad (UCLV). La pureza del metano colectado no pudo ser cuantificada por no contar con un analizador de gases. En el caso de Alemania el metano utilizado presentó un 66 % de pureza. Estos materiales se llevaron a los laboratorios de Entomología pertenecientes al CIAP, de nuestra Universidad para su valoración. En estos laboratorios se prepararon 21 muestras: divididas en seis tratamientos y un control con tres réplicas por tratamiento. En cada tratamiento (T1, T2, T3, T4, T5 y T6), se colocaron dos parejas de gorgojos (Sitophilus spp) más 11,570 g de granos de sorgo cultivar UDG-110 con sus respectivos diseños experimentales a valorar. En el tratamiento control (Tc), se colocaron 11,570 g de sorgo cultivarUDG-110 más las dos parejas de gorgojos. En el control, permanecerán sin la aplicación de metano, y sin la aplicación de la capa de zeolita.

Cálculo del volumen de metano a inocular y del espesor de la capa de zeolita a utilizar

Para el cálculo del contenido de metano a inocular se procedió de la forma siguiente:

Se procedió a determinar la cantidad de gas a inyectar, para lo cual fue necesario realizar los cálculos necesarios manteniendo como premisa la dosis de fosfuro de hidrógeno que se inocula en los silos metálicos a escala real (3 g de fosfuro de hidrógeno por cada 181.4 kg de granos a tratar). En este sentido se comienza calculando la densidad del metano por la expresión 1 $\left(C{H}_4\right)=\mathrm{0,717}kg\cdot m^{-3}\left(\mathrm{0,000717} g\cdot m{L}^{-1}\right)$ :

Conociendo la masa de granos en el interior del tubo de ensayo (12 g), por simple regla de tres se determina la masa equivalente de fosfuro de hidrógeno mediante la expresión 2 $\gamma C{H}_4=\frac{m}{v}$ :

entonces:

Sustituyendo en la expresión 2 $\gamma C{H}_4=\frac{m}{v}$ (densidad del metano), tenemos que:

Este valor representa la dosis (volumen) de metano mínimo según cálculo que debe ser aplicado como inyección letal para eliminar los gorgojos en el interior de los tubos de ensayos. En este caso, teniendo en cuenta los resultados reportados por Martínez et al. (2023)Martínez, H. C. M., Alserhan, R. D., Saucedo, C. O., & Cárdenas, M. M. (2023). Análisis preliminar de métodos alternativos para la eliminación de plagas de almacén. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32(2), ISSN: 2071-0054, Publisher: 1986, Universidad Agraria de La Habana. serán objeto de estudio una dosis mínima (20 mL), una dosis media (40 mL) y una máxima (60 mL).

Para el cálculo del espesor de la capa de zeolita a colocar en cada tubo de ensayo, se probó con diferentes espesores, un espesor mínimo 20 mL (25,433 g), un medio 40 mL (46,814 g) y uno máximo 60 mL (67,028 g), en todos los casos la zeolita utilizada tiene granulometría de 0,5 mm. Las jeringas utilizadas como tubos de ensayos tienen un volumen de 100 mL.

Análisis físico - químico de los granos a inocular

Los granos a inocular (sorgo), fueron analizados respecto a sus propiedades físico- mecánicas y químicas. Estas pruebas fueron ejecutadas en los laboratorios de Bromatología (Facultad de Ciencias Agropecuarias) y en el laboratorio de la Facultad Química- Farmacia de nuestra Universidad (UCLV).

Eficiencia de la aniquilación de plagas mediante inyección letal de metano

Para la valoración de la eficiencia de la aniquilación mediante la inyección letal de metano se aplicó la fórmula de Abbott (1925)Abbott, W. S. (1925). A method of computing the effectiveness of an insecticide. J. econ. Entomol, 18(2), 265-267, Publisher: College Park.. La cual se describe en la expresión 3 $Mc=\left(\frac{Mortalidad en los tratamientos-Mortalidad en el control}{100-Mortalidad en el control}\right).100$ .

Mortalidad corregida

Eficiencia de la aniquilación de plagas mediante la utilización del sustrato zeolita

En esta variable se estudió la eficiencia de la aniquilación de la plaga objeto de estudio utilizando los tratamientos con zeolita.

Determinación de las pérdidas de granos

Para la evaluación de las pérdidas de granos se utilizó la expresión 4 $P=\left(\frac{UaN-\left(U+D\right).100}{UaN}\right)$ .

Pérdidas de granos:

donde:

Ua- peso promedio de un grano no deteriorado (g);

N- número total de granos de la muestra;

D- peso de la parte deteriorada de la muestra (g);

U- peso de la parte no deteriorada de la muestra (g).

Pruebas de germinación en los granos tratados con los diferentes tratamientos utilizados

Anterior al proceso de aniquilación utilizando ambos tratamientos alternativos, se determinó en placas Petri (tres réplicas) del cultivo indicador (sorgo), en sustrato de algodón, el porciento de germinación del grano a investigar. Se plantaron 10 semillas de sorgo por placa Petri, se realizó un riego inicial con 60 mL de agua destilada por placa Petri, se aplicó un riego intermedio con 60 mL al tercer día de montado el experimento y se esperó un plazo de 8 días para realizar el cálculo del porciento de germinación del cultivo indicador. Posteriormente una vez culminado los sets de investigación mediante inyección letal de metano en los respectivos tratamientos con sus réplicas, se repitió la prueba de germinación en placas Petri con el cultivo indicador sorgo, cultivar UDG-110, contrastando ambos resultados obtenidos. En este caso se sembraron cinco semillas por placas Petri, incluyendo el tratamiento cero (control).

Para lo anterior, se siguieron los protocolos y procedimientos establecidos por las normas (NC-38: 1999, 1999NC-38: 1999. (1999). Calidad del suelo. Determinación de la acidez, hidrógeno y aluminio cambiables [Norma Cubana]. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba.; NC-51: 1999, 1999NC-51: 1999. (1999). Calidad del suelo. Análisis químico. Determinación del porcentaje de materia orgánica [Norma Cubana]. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba.; NC-52: 1999, 1999NC-52: 1999. (1999). Calidad del suelo. Determinación de las formas móviles del fósforo y potasio [Norma Cubana]. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba.; NC-ISO-10390: 1999, 1999NC-ISO-10390: 1999. (1999). Calidad del suelo. Determinación del pH [Norma Cubana]. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba.; NC-ISO-11469: 1999, 1999NC-ISO-11469: 1999. (1999). Calidad del suelo. Pretratamiento de las muestras de las muestras para los análisis físico-químicos. [Norma Cubana]. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba.; NRAG-279: 1980, 1980NRAG-279: 1980. (1980). Suelos. Análisis químico. Reglas genérales. Oficina Nacional de Normalización, La Habana, Cuba.).

Para el procesamiento de los datos estadísticos se utilizó el paquete de programas profesional STATISTICA, Versión 7 sobre Windows XP.

Análisis de la eficiencia de los tratamientos mediante inyección letal de metano

En la Tabla 1, se presentan la eficiencia de los tratamientos por inyección letal de metano.

Del análisis de la Tabla 1, se pudo observar que el aumento de la dosis reportó una ligera mejora en la mortalidad del insecto-plaga. Sin embargo, contrastando con los resultados obtenidos por Martínez et al., (2023)Martínez, H. C. M., Alserhan, R. D., Saucedo, C. O., & Cárdenas, M. M. (2023). Análisis preliminar de métodos alternativos para la eliminación de plagas de almacén. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32(2), ISSN: 2071-0054, Publisher: 1986, Universidad Agraria de La Habana., la cual obtuvo 4,16%, 8,33%, 0%, en los respectivos tratamientos evaluados con metano, los resultados mejoran, pero aun no pueden catalogarse como buenos. Se debe destacar que la aplicación de pasta de silicona a los émbolos de las jeringas provocó un sellaje entre el embolo y la jeringa que propicia que el gas metano le sea muy difícil escapar de la jeringa una vez que la misma es cerrada con su respectiva llave de paso acoplada a la manquera plástica que la une a la jeringa. Aplicando la fórmula de Abbott (1925)Abbott, W. S. (1925). A method of computing the effectiveness of an insecticide. J. econ. Entomol, 18(2), 265-267, Publisher: College Park. se tiene que:

Mortalidad corregida (Fórmula de Abbott):

De acuerdo con la expresión 3 $Mc=\left(\frac{Mortalidad en los tratamientos-Mortalidad en el control}{100-Mortalidad en el control}\right).100$ se tiene que:

El mismo procedimiento se aplica en los tratamientos 5 y 6. Quedando:

De acuerdo con la expresión de Abbott. Los porcientos de aniquilación obtenidos con los tratamientos con metano no se pueden considerar buenos, aunque son mejores que los resultados obtenidos por Martínez et al. (2023)Martínez, H. C. M., Alserhan, R. D., Saucedo, C. O., & Cárdenas, M. M. (2023). Análisis preliminar de métodos alternativos para la eliminación de plagas de almacén. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32(2), ISSN: 2071-0054, Publisher: 1986, Universidad Agraria de La Habana.. En la Tabla 2 se presentan los resultados obtenidos de la eficiencia de la aniquilación con metano en la Universidad de Hohenheim.

Aplicando la fórmula de Abbott (1925)Abbott, W. S. (1925). A method of computing the effectiveness of an insecticide. J. econ. Entomol, 18(2), 265-267, Publisher: College Park. se tiene que: M4=66 %, M5=67% y M6=67%. Los resultados obtenidos en el laboratorio de Biogás de la Universidad de Hohenheim, se pueden catalogar de aceptables. Siendo superiores a los resultados obtenidos en el laboratorio de control de insectos de la UCLV, esto pudiera estar relacionado con la calidad del metano utilizado. Los resultados estadísticos de la aniquilación de gorgojos con zeolita y metano en el laboratorio de control de insecto de la UCLV, se pueden apreciar en las Figuras 5 y 6.

Tc-tratamiento control

Del análisis de la Figura 5 se pueden apreciar los valores medios, mínimos, máximos y la desviación estándar con respecto a los tratamientos evaluados. Se pudo observar que el mejor tratamiento fue T6 (27%) de aniquilación, siendo el peor el tratamiento T1 (19 %), pero todos superan al control (17,80%). La Figura 6, muestra el gráfico Box and Whisker Plot de los tratamientos con zeolita y metano respecto al porciento de mortalidad.

Caballero et al. (2005)Caballero, A., López, E., & Saucedo, L. (2005). Estudio preliminar de conservación de semillas de sorgo con biogás. Revista Centro Agrícola, 32(4). reportaron buena efectividad de la aniquilación de gorgojos con metano en semillas de sorgo inoculadas en periodos de evaluación de tres, 12 y 30 días, reportando los mejores resultados al cabo de 30 días de inoculado el metano 91,66%; en ese trabajo no se reportó un efecto negativo del metano sobre las cualidades Caballero et al. (2005)Caballero, A., López, E., & Saucedo, L. (2005). Estudio preliminar de conservación de semillas de sorgo con biogás. Revista Centro Agrícola, 32(4). no se cuantificó el volumen de metano aplicado a los gorgojos. La comparación entre los diferentes métodos alternativos de eliminación de este tipo de plaga de almacén, reportó un buen comportamiento del metano (91,66%) con respecto a los otros métodos alternativos (paraíso verde, paraíso seco, Neem verde, Neem seco, UC-244) (Castellanos et al., 2017Castellanos, G. L., Lorenzo, C. M., & Jiménez, C. R. (2017). Acción insecticida más tardía con bioproductos de tres plantas para el control del gorgojo pardo Acanthoscelides obtectus. Journal of Negative and No Positive Results, 2(6), 240-244, ISSN: 2529-850X.; Cruz et al., 2013Cruz, L. M., Carbonell, J. R., & González, C. L. (2013). Efectividad de formulados a base de extractos de Nim, Paraíso y Eucalipto para el control Sitophilus oryzae (L). Revista Científica Agroecosistemas, 1(2), 157-164, ISSN: 2415-2862.).

Por otra parte, Martínez et al. (2021)Martínez, H. C. M., Pérez, B. A., & Cupull, S. R. (2021). Use of Methane for Elimination one Kind of Warehouse Plague in Grains. Asian Journal of Agriculture and Allied Sciences, 4(1), 28-35., aplicaron dosis de 6, 15 y 30 mL de metano en pomos plásticos que contenían 100 g de granos (semillas de frijoles blancos, cultivar BAT-482) obteniendo valores de eficiencia de la aniquilación mediante inyección letal de metano próximos al 80%. Estos estudios se han utilizado como referencia para la continuación de este tipo de investigación, con el objetivo de verificar la posible factibilidad de estos tipos de métodos alternativos de eliminación de insectos-plagas de almacén.

Análisis de la eficiencia de los tratamientos utilizando la zeolita como control de la plaga investigada

En la Tabla 3, se presentan los resultados obtenidos de la eficiencia del tratamiento mediante la utilización de zeolita.

De acuerdo la Tabla 3, el mejor comportamiento se presentó con el tratamiento 2, en el cual fueron eliminados el 25 % de los gorgojos evaluados. Estos resultados fueron inferiores a los obtenidos por Martínez et al., (2023)Martínez, H. C. M., Alserhan, R. D., Saucedo, C. O., & Cárdenas, M. M. (2023). Análisis preliminar de métodos alternativos para la eliminación de plagas de almacén. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32(2), ISSN: 2071-0054, Publisher: 1986, Universidad Agraria de La Habana., la cual reportó valores de 70,83%, 16,66% y 91,66% de aniquilación utilizando zeolita. Lo anterior confirma la complejidad de estas investigaciones y lo conveniente de acotar las mismas hasta que se obtengan resultados más convincentes. Ya que en las investigaciones con agentes biológicos (insectos-plagas) influyen una gran variedad de factores fisiológicos, ambientales y tecnológicos, los cuales pueden alterar los resultados obtenidos (Gaviria, 2021Gaviria, J. (2021). ¿Cuánto tiempo demoran en eclosionar los huevos de los insectos almacenados como Rhizopertha y Sitophilus?,[en línea], 2021. Almacenaje de granos y cereales en Silos - E.S.E. & INTEC. http://www.ergomix.com/agricultura/foros/almacenaje-cereales-granos-silos-t49630/?src_ga=50; Martínez et al., 2023Martínez, H. C. M., Alserhan, R. D., Saucedo, C. O., & Cárdenas, M. M. (2023). Análisis preliminar de métodos alternativos para la eliminación de plagas de almacén. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 32(2), ISSN: 2071-0054, Publisher: 1986, Universidad Agraria de La Habana.).

Resultados referidos a las pérdidas en los granos de sorgo con los diferentes tratamientos utilizados

Los resultados de los daños provocados en los granos en los tratamientos con zeolita y metano, se aprecian en las Figuras 7 y 8.

Se pudo observar que en todos los tratamientos los daños en los granos producto del daño de la plaga en el periodo analizado (30 días) fue superior al control, siendo el tratamiento 6 (68,76%) donde se obtuvo el mayor valor, mientras que con el tratamiento control (60,56%) se obtuvo el menor valor. Los resultados en forma de grafico se aprecian en la Figura 8.

Del análisis de las Figuras 7 y 8, se puede afirmar que en el periodo de evaluación de los tratamientos (30 días), la plaga es capaz de reproducirse y causar daños significativos en los granos, lo que demuestra su potencial de infestación y su resistencia a la aniquilación mediante zeolita o mediante metano. Aspecto muy interesante que amerita nuevas investigaciones en este sentido.

Resultados referidos a las pruebas de germinación en los granos de sorgo con los diferentes tratamientos utilizados

Con respecto a la germinación, solo fue posible realizar el análisis con respecto al metano. Los resultados obtenidos en la germinación con los tratamientos de metano, se presentan en las Figuras 9 y 10, los cuales fueron obtenidos a nivel de placa Petri con el cultivar UDG-110.

Del análisis de la Figura 9, se pudo observar que el tratamiento 5 (73%), superó al control (70%), mientras que los tratamientos T4 (60%) y T6 (46%), están por debajo del control, lo cual pudiera estar relacionado con la utilización de metano, pero esto no es un resultado definitivo. En la Figura 10 se puede apreciar el comportamiento de la germinación en forma de gráfico.