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Manejo Integrado de Arvenses: Práctica más eficiente para prevenir la erosión de los suelos de la región cafetera colombiana

En Colombia se estima que las pérdidas totales anuales de suelo son mayores a 486 millones de toneladas, de las cuales los cultivos limpios (sin ningún tipo de cobertura) son responsables del 80% (FAO 1954) citado por Lal (1981), por tanto, es totalmente ilógico e insostenible continuar realizando este tipo de agricultura en la zona cafetera colombiana.
 

Resumen

Se expone la importancia del Manejo Integrado de Arvenses como práctica primordial de conservación de suelos en cultivos de zonas de ladera colombiana especialmente en cultivos de café, además la conveniencia de conocer el grado de interferencia cuantitativo de las diferentes especies de arvenses que acompañan los cultivos y determinar la relación costo beneficio de su manejo. Se hace énfasis en la definición de umbral económico para el Manejo Integrado de Arvenses y las bases principales para su estudio. En general se muestra como desde sus inicios el gremio cafetero colombiano se ha preocupado por entender e investigar las relaciones existentes entre el manejo de arvenses, el cultivo y la conservación de los recursos suelos y aguas.

Introducción

En Colombia se estima que las pérdidas totales anuales de suelo son mayores a 486 millones de toneladas, de las cuales los cultivos limpios (sin ningún tipo de cobertura) son responsables del 80% (FAO 1954) citado por Lal (1981), por tanto, es totalmente ilógico e insostenible continuar realizando este tipo de agricultura en la zona cafetera colombiana.

La reducción en el rendimiento del cultivo del café debido a la interferencia que sobre él ejercen las arvenses se estima actualmente en un 10% y de manera potencial entre 30 y 35% (Oerke et al.,1994). A nivel mundial el control de las arvenses se constituye en la labor más costosa de manejo del cultivo del café (30 a 40% de los costos de producción) (Oerke et al.,1994). Gómez et al., (1985) reportan que en Colombia el control de arvenses en el cultivo de café con azadón y machete constituye una inversión dentro de los costos de producción entre el 17 y 22 %, considerados muy altos en relación con éstos.

En los últimos años el manejo de arvenses en los agroecosistemas cafeteros colombianos ha cambiado su rumbo con respecto al manejo tradicional, al adoptar la estrategia del Manejo Integrado de Arvenses, donde se involucran factores como el manejo selectivo, oportuno, racional y económico de las arvenses. Este cambio radical obedece a presiones de tipo político, económico y ambiental fundamentados en criterios de competitividad, sostenibilidad y sustentabilidad, bajo los cuales apunta el desarrollo de la caficultura colombiana.

El manejo convencional de las arvenses (desnudando el suelo totalmente) mediante el uso del azadón y aplicación indiscriminada de herbicidas en la zona cafetera se ha considerado como el mayor obstáculo al desarrollo sostenible y sustentable de la caficultura colombiana, debido a la erosión de los suelos ante el poder erosivo de las lluvias, lo cual conlleva a la disminución de su fertilidad natural (horizonte orgánico) y en consecuencia a tener suelos cada vez menos productivos. Por otro lado, se asumen costos elevados en la producción del café como consecuencia de la frecuencia alta en las desyerbas, incremento sucesivo de las necesidades de fertilización, y uso irracional y exagerado de herbicidas químicos.

Desde la creación de la Campaña de Defensa y Restauración de los Suelos por el XV Congreso Nacional de Cafeteros de Colombia en 1945, se entendió la necesidad de realizar desyerbas selectivas con el fin de proteger los suelos contra la erosión causada por el impacto y arrastre de las lluvias; es así como la disciplina de Conservación de Suelos de Cenicafé ha venido desarrollando ininterrumpidamente tecnologías económicas y prácticas para el manejo integrado de arvenses en plantaciones de café que conllevan a disminuir las pérdidas de suelo entre 95 y 97% y a reducir los costos de las desyerbas hasta en un 85% con respecto al manejo tradicional, teniendo en cuenta como criterio principal el manejo selectivo de arvenses permitiendo el establecimiento natural de las coberturas nobles que protegen el suelo contra la erosión y no perjudican el desarrollo y la producción del cultivo. Sin embargo hasta el momento no se conoce el grado de interferencia cuantitativo de las diferentes especies de arvenses que acompañan el cultivo del café, ni la relación costo beneficio de su manejo.

Definición De Arvense

El valor de una arvense está determinado incuestionablemente por la percepción de su observador, estas percepciones tienen gran influencia sobre las actividades humanas dirigidas hacia su manejo (Radosevich, et al, 1997). Desde el punto de vista antropocéntrico las arvenses se consideran como plantas que interfieren de una u otra forma con las actividades del hombre, sin embargo biológicamente éstas tienen un valor incalculable por constituirse en el eslabón fundamental de todo ecosistema (Radosevich, et al, 1997). Dentro de la vegetación silvestre o nativa se considera maleza (arvense) a aquella planta que en un momento dado puede interferir ya sea alelopáticamente o por competencia por agua, nutrientes, CO2, O2 y espacio, con un cultivo, afectando económicamente el sistema productivo (Gómez y Rivera 1994).

Interferencia De Las Arvenses Con El Cultivo

Cultivos y arvenses viven en un mismo ambiente y su capacidad productiva es limitada por factores como, humedad, luz, nutrientes y espacio disponible; cada grupo de planta hace una demanda especifica sobre el poder productivo del campo, sin embargo las pérdidas del cultivo debidas a la interferencia entre ellas, no son muy obvias para el observador casual y por lo tanto son fácilmente pasadas por alto (Pavlychenko y Harrington, 1934). La Interferencia es el resultado de la suma de factores detrimentales (competencia + alelopatía).

Pavlychenko y Harrington (1934) reportan como cada cultivo y especie de arvense tiene sus propias características de adaptación competitiva y reacciones propias con respecto a sus rivales, concluyendo, que diferentes hábitos de crecimiento de las arvenses dan como resultado diferente habilidad competitiva.

Los estudios de interferencia, actualmente se enfocan hacia la búsqueda del período crítico de competencia de las arvenses con el cultivo, con el fin de detectar las pérdidas de éste en condiciones análogas, otorgando como resultado la época más adecuada para el manejo de éstas, pero sin tener en cuenta la capacidad de interferencia de cada especie de arvense en particular (FAO, 1987, citado por Montaño y Torres, 1994). Las investigaciones sobre interferencia arvense-cultivo han sido enfocadas principalmente sobre los efectos de la asociación más que sobre sus procesos. El control de arvenses generalmente se ha basado en el tratamiento de síntomas (presencia anticipada o actual de las arvenses) más que sobre la observación de la dinámica de población arvense-cultivo, y el impacto potencial sobre el rendimiento del cultivo. Una vez, sean entendidos los factores que influencian los procesos de interferencia, el manejo de arvenses podrá ser determinado con mayor acierto (Radosevich, 1987).

Las Coberturas Vegetales Y El Manejo Integrado De Arvenses En Zonas De Ladera Colombiana

Wyse (1994) Sugiere, que bajo los actuales sistemas de producción, acompañados por el gran auge de la aplicación indiscriminada de herbicidas no se pueden resolver problemas asociados con la erosión de los suelos, calidad del agua y calidad de la vida rural, por ende el manejo actual de las arvenses es considerado como el mayor limitante al desarrollo sostenible de la agricultura mundial.

En cuanto al manejo de arvenses en el cultivo del café en Colombia, Gallo et al, citados por Mestre (1979), reportan que las arvenses son más eficientes en cuanto al consumo de nutrientes que el cultivo de café; lo cual coincide con lo expuesto por Gómez, et al., (1985), al afirmar que el mayor consumo de nutrientes por parte de las arvenses ocurre en la época en que el café más lo necesita. Mestre (1979) encontró, que la mayor ventaja económica de las desyerbas sin selectividad de arvenses, se consigue cuando en un período de tres años se desyerba el cafetal 16 veces, efectuando ocho desyerbas en el primer año y cuatro en cada uno de los años siguientes. Salazar (1975) haciendo control generalizado de arvenses en cafetales, con machete y azadón encontró las producciones máximas cuando desyerbó con machete cada 35 días en la etapa de crecimiento y cada 70 días en la de producción.

En general, anteriormente se consideraba indeseable todo tipo de vegetación arvense asociado con los cultivos, hoy día, con mayor conciencia de los problemas de erosión especialmente en zonas de ladera, se ha comenzado a proteger el suelo mediante el establecimiento de arvenses que no interfieren económicamente con el crecimiento y el desarrollo del cultivo (Arvenses "nobles"), (Gómez, et al, 1985; Koch y García, 1989; Gómez 1990a; Gómez, 1990b; Gómez y Rivera, 1993; Rivera y Gómez, 1992; Gómez y Rivera, 1994; Rivera, 1996; Rivera, 1997a; Rivera 1997b.).

En cuanto a estudios de manejo de arvenses y conservación de suelos en la zona cafetera colombiana, Suárez de Castro y Rodríguez (1962) reportan, que una buena cubierta vegetal, y la utilización del machete o desyerbe selectivo son sistemas que deben servir de base a todo programa de conservación en los terrenos sembrados con café.

Los mismos autores reportan, que las pérdidas de nutrientes por escorrentía en un suelo desnudo son similares a las cantidades extraídas por el cultivo para producir la cosecha, un suelo desnudo pierde por percolación hasta cinco veces su fertilidad natural comparado con un suelo protegido con cobertura viva de añil forrajero.

Suárez y Rodríguez (1962) recomiendan que se debe evitar, mantener por períodos largos, terrenos sin protección vegetal; la realización de labores culturales que conduzcan a este efecto, son perjudiciales para la fertilidad de dichos suelos desde el punto de vista de la escorrentía y la percolación. Tales autores sugieren, que en plantaciones de café se deben establecer plantas rastreras entre las calles, como cobertura viva, con el fin de proteger el suelo contra el impacto directo de la lluvia y permitir la retención de elementos nutritivos, señalando además, que debido al incremento de las pérdidas de agua por evapotranspiración en suelos con cobertura vegetal ésta debe ser manejada con gran precaución en zonas con épocas de déficit hídrico.

Uribe (1966) comparó tres sistemas de manejo del suelo en una plantación de café al sol, consistente en suelo desnudo, barreras vivas y cobertura vegetal. Las pérdidas de suelo fueron menores para cobertura vegetal que para las barreras vivas y suelo desnudo. Dentro de las coberturas vivas la pérdida menor de suelo correspondió al pasto micay (Axonopus micay) 326 kg.ha-1 de suelo. El terreno con barreras vivas perdió menos suelo que el desnudo, 1.664 kg.ha-1 y 4.349 kg.ha-1, respectivamente. Igualmente las coberturas vivas retuvieron más el agua que las barreras vivas y que el suelo desnudo.

De acuerdo con el mismo autor, las coberturas vegetales en cafetales al sol son una buena práctica de conservación de suelos. El sombrío en los cafetales no sirve por sí solo para la conservación de suelos, es necesario establecer coberturas en el suelo e impedir el arrastre del material orgánico que se desprende de los árboles de sombra.

Uribe (1971) midió las pérdidas de suelo y agua de escorrentía en 6 predios de tamaño variable y se compararon a través de varios años en cultivos de maíz, yuca, pastos y café con diferentes modalidades de manejo y sistemas de defensa de suelos. Las pérdidas mayores de suelo se presentaron en cafetales al sol sin prácticas de conservación de suelos y desyerbas no selectivas con azadón (4.882 kg.ha-1).

En otro experimento Gómez (1978) evaluó la relación entre la densidad de siembra del café al sol, el manejo y la erosión de los suelos. Las pérdidas mayores de suelo se presentaron en el cultivo de café sembrado a 2 x 2 m (2,25 t.ha-1.año-1) y las menores en el café sembrado a 1,5 x 1,5 m. Lo anterior debido a que cuando se siembra a distancias amplias es necesario realizar una cantidad mayor de desyerbas al año y a una distancia de siembra de 1,5 x 1,5 m permite mantener una cobertura noble en el suelo.

Los experimentos en cafetales a plena exposición solar muestran como el manejo de las plantas, la densidad de siembra, el método de desyerba empleado, la intensidad y frecuencia de la desyerba, la presencia y mantenimiento de una cobertura noble del suelo, la eliminación de gramíneas, ciperaceas, plantas enredadoras y trepadoras y de otras arvenses agresivas al cultivo del café mediante desyerbas selectivas y parcheos están muy relacionados con la intensidad de la erosión de los suelos y la producción de café (Cenicafé, 1982).

Primavesi, (1984); reporta el término "La Invasora Seleccionada o Escogida" para referirse a aquellas arvenses que deben permitirse en asocio con los cultivos para así proteger los suelos contra la erosión, anota además que éstas deben ser un ecotopo, es decir, deben adaptare a las condiciones ambientales de su medio para así poder sustituir a las arvenses agresivas "Invasora Indiscriminada". Gómez et al.,(1985); Gómez (1990a) definen el término "Arvenses nobles" como plantas de porte bajo, de crecimiento rastrero o decumbente, con raíz fasciculada rala superficial o pivotante rala, con cubrimiento denso del suelo; las cuales protegen el suelo de la energía erosiva de la lluvia, no interfieren el cafeto en la producción si no están presentes en la zona de raíces; el mismo autor considera que su establecimiento es la práctica preventiva de la erosión que ofrece más eficiencia y factibilidad económica y puede ser implementado mediante el Manejo Integrado de Arvenses.

A partir de 1982, a consecuencia de la alta degradación de los suelos por erosión, contaminación y del detrimento causado a la biodiversidad por el uso inadecuado de herbicidas en el cultivo de café y en otros cultivos de la zona cafetera, la disciplina de Conservación de Suelos de Cenicafé inicio el proyecto Manejo Integrado de Arvenses, comenzando investigaciones en parcelas de escorrentía, sobre el uso oportuno y conveniente de los métodos de desyerba, con machete, guadaña, en forma manual y con la aplicación racional de herbicidas, con el fin de disminuir el costo de las desyerbas, seleccionar y establecer arvenses nobles protectoras del suelo contra la erosión, y disminuir la contaminación ambiental por el uso indebido de herbicidas (Gómez et al., 1985, Gómez 1990b).

Gómez (1990b) midió la erosión como efecto de la desyerba de cafetales con azadón, machete y herbicidas bajo la modalidad de manejo integrado de arvenses; a partir del tercer año el cafetal prácticamente se cerró; después de esta época se requirieron solamente parcheos esporádicos para controlar algunas arvenses; se observaron producciones altas y pérdidas bajas de suelo por erosión, por debajo del nivel de tolerancia (1 t.ha.año-1).

En general, de acuerdo con Gómez et al.(1985); Gómez (1990b), las experiencias del Manejo Integrado de Arvenses en parcelas de escorrentía permiten concluir principalmente lo siguiente:

Los dos primeros años de un cafetal son críticos desde el punto de vista de control de arvenses, para el desarrollo normal del cafeto, y para la erosión de los suelos debido a que se incurre en un control más frecuente de arvenses.

Cuando se realizan desyerbas selectivas en ésta etapa del cultivo, las pérdidas de suelo por erosión se reducen considerablemente (95-97%) debido a la presencia de "coberturas nobles".

Las arvenses nobles no deben invadir la zona de raíces del árbol (plato), ésta debe permanecer limpia para que no haya interferencia de las arvenses con el cultivo.

Posteriormente, al observar que la tecnología utilizada, hasta ese entonces, no garantizaba el establecimiento adecuado y oportuno de "coberturas nobles", debido al uso de equipos de aspersión de herbicidas, Rivera (1994; 1997) reunió las ventajas y evitó las desventajas de los equipos de aspersión tradicionales con el desarrollo del equipo Selector de Coberturas Nobles, haciendo del manejo de arvenses en cafetales una práctica más eficiente, sencilla, práctica y económica, al facilitar el establecimiento de coberturas "nobles", disminuir los costos de las desyerbas entre 85 y 95% y proteger los suelos contra la erosión con una eficiencia entre el 95 y 97% con relación a la desyerba convencional (con azadón y machete). (Rivera, 1997).

Por otro lado, se ha profundizado en el estudio de las arvenses más frecuentemente asociadas al cultivo del café en Colombia, diferenciándolas descriptivamente según su grado de interferencia con el cultivo, hábitat y utilidad. De este modo, Gómez y Rivera (1987) identificaron 170 especies de arvenses de ocurrencia frecuente en plantaciones de café, localizadas a altitudes entre 1000 y 1800 m.s.n.m, con temperaturas entre 17,5 y 23,0 ºC, encontrando que todas ellas prestan algún tipo de beneficio al hombre, donde, el 45 % interfiere en alto grado al cafeto, el 35% en grado medio, el 5 % en grado bajo y el 15% (25 especies) en grado muy bajo (coberturas nobles) Basado en la clasificación anterior y los excelentes resultados del establecimiento de coberturas nobles, Rivera (1997) propone que el Manejo Integrado de Arvenses debe realizarse aún más detalladamente, observando que población de arvenses realmente requiere ser controlada según su grado de interferencia con el cultivo, y sobre cual no es necesario realizarlo. En el mismo sentido (Smith, 1990) explica, que el conocimiento de los umbrales de interferencia, al igual que la biología y hábitos de crecimiento de las arvenses, es esencial para implementar de manera eficiente oportuna y económica el Manejo Integrado de Arvenses, con el fin optimizar la rentabilidad de los cultivos.

Chee et al., (1992), sugiere, que es necesario clasificar las arvenses de acuerdo a su agresividad con respecto a la plantación con el fin de realizar un manejo de arvenses eficiente y selectivo; el mismo autor propone un ejemplo de clasificación de las arvenses: Clase A: Plantas como Centrocema pubescens, Desmodium ovalifolium, y Pueraria phaseoloides, las cuales son plantas benéficas que deben ser explotadas para suprimir arvenses agresivas, conservar el suelo contra la erosión, y disminuir los costos de las desyerbas. Clase B: Plantas como Axonopus compresus, Borreria latifolia y Paspalum conjugatum, las cuales son aceptables en la plantación, pero requieren ser manejadas cuando sea necesario. Clase C: Plantas como Asystasia gangetica, Imperata cylindrica, Mikania micranta, las cuales interfieren en alto grado con los cultivos

Las coberturas vegetales actualmente están siendo incluidas en sistemas agrícolas con el motivo de incrementar la fertilidad del suelo y el funcionamiento del cultivo a largo plazo, a partir del control de erosión, incremento de la materia orgánica y mejoramiento de las propiedades físicas del suelo, y a corto plazo, afectando el balance de radiación, temperatura y humedad del suelo, disponibilidad de nutrientes, relación escorrentía /infiltración y el establecimiento del cultivo (Chee et al., 1992; Bradshaw et al., 1995; Teasdale, 1998; Engles, 1998; Garwwod et al, 1999; Boyer et al., 1999; Tian et al.,1999).

El propósito más importante de utilizar las coberturas vegetales es reemplazar poblaciones de arvenses inmanejables por plantas de cobertura de más fácil manejo con capacidad para apropiarse de nichos ocupados por poblaciones de arvenses que interfieren económicamente con el cultivo; y de proteger los suelos contra la erosión. Debe existir un balance entre los recursos que necesita la cobertura vegetal para su establecimiento y los que utiliza el cultivo para su producción (Teasdale, 1998).

Bradshaw y Rice (1998), en experimentos realizados en Nicaragua, compararon el efecto sobre el recurso agua en el suelo de dos tipos de coberturas vivas perennes (Arachis pintoi CIAT18744 y 18748) y Desmodium ovalifolium CIAT350), del crecimiento de arvenses espontáneas y de parcelas libres de arvenses en café (Coffea arabica cv. Catuai Amarillo) transplantadas a 3,5 m x 0,5 m. Cada parcela consistió de dos entre calles rodeando una calle de café de 8 m de largo, de la que se usaron 14 a 18 plantas para tomar mediciones. A pesar de que el café libre de arvenses presentó la humedad del suelo más baja durante dos veranos consecutivos sufrió menos estrés hídrico debido a que presentó una densidad de raíces más alta que los otros tratamientos; además, el crecimiento de las ramas fue mayor en el tratamiento sin arvenses durante el inicio de la época lluviosa y la tasa de aborto de frutas menor durante el siguiente año, sin embargo no fueron encontradas otras diferencias significativas entre tratamientos. Aunque la diferencia en rendimientos de "café oro" durante cuatro años no fue estadísticamente significativa, hubo una tendencia a obtener rendimientos menores con los tratamientos sin desyerbar.184, 188, 106 y 213 g /árbol para los tratamientos Arachis, Desmodium, testigo sin desyerbar y testigo del productor, respectivamente.

Los mismos autores concluyen que en la época seca cuando otras plantas están presentes en la entre calle, los árboles de café tienen menor densidad de raíces para extraer el agua con relación a aquellos donde se desyerbó el terreno durante esta época. Por lo tanto recomiendan cortar las coberturas al comienzo de la época seca con el fin de contrarrestar éste efecto.

Oladokun (1980) en Nigeria, estudió el comportamiento de cuatro coberturas vegetales (Pueraria phaseoloides, Calopogonium mucunoides Centrosema pubescens Vigna unguiculata) y dos tipos de residuos vegetales (mulch de pasto y de plátano) sobre Coffea canephora Pierre var. canephora Haarer encontrando que el mulch tiene la propiedad de retener mayor cantidad de agua en el suelo que las coberturas vegetales y el cultivo totalmente limpio, sin embargo no se presentaron diferencias estadísticamente significativas entre el contenido de humedad del suelo de los tratamientos de coberturas y el tratamiento libre de arvenses, lo que significa que existió baja competencia por agua entre las coberturas y el café.

Otros estudios, realizados en Centro América sobre el manejo selectivo de arvenses y el comportamiento de diferentes coberturas vegetales en cultivos de café, concluyen lo siguiente: El rendimiento del cafeto con presencia permanente de arvenses durante los primeros tres años de edad del cultivo presentó una disminución de 40%, 27% y 18% en la primera, segunda y tercera cosecha respectivamente con respecto a la no presencia de arvenses durante el mismo período. De acuerdo con los rendimientos obtenidos en éste período la mayor interferencia entre las arvenses y el cultivo se encuentra comprendida en la época seca afectando la floración y formación de frutos. El manejo convencional de arvenses (uso de herbicidas y machete sin selectividad de arvenses desnudando totalmente el suelo) brinda menor cobertura del suelo, con más del 50% del área desnuda en su tercer año con éste manejo el área desprotegida puede superar los 60 días entre una y otra aplicación durante la época más lluviosa del año. El manejo de coberturas naturales durante tres años logró un cambio significativo en el banco de semillas de arvenses agresivas. Los tratamientos con cobertura vegetal no mostraron diferencias significativas sobre altura, diámetro y número de ramas de los cafetos. Los tratamientos que incluyeron la siembra de Arachis pintoi a pesar de otorgar excelente cubrimiento al suelo aumentaron la relación costo beneficio debido a los costos altos de su establecimiento. Los rendimientos del cultivo en kilogramos por parcela presentan diferencias significativas entre el tratamiento convencional y el selectivo, obteniendo mayor rendimiento bajo el primer tratamiento (Aguilar et al 1996; Bradshaw et al 1995; Merino y Ramírez, 1996)

Friessleben et al., (1991), reportan que la variable diámetro de tallo principal durante el período de crecimiento y longitud de ramas plagiotrópicas en la fase de producción presentaron la mayor susceptibilidad a los efectos de competencia sobre el cultivo del café.

Relova et al., (1989), en un estudio realizado en Cuba sobre café variedad caturra a distancias de siembra de 2 m x 1 m, encontraron que después de dos años de establecido el cultivo, la incidencia de las arvenses se ve fuertemente reprimida por el vigor los cafetos.

Según Sakson (1995), una cubierta vegetal bien distribuida que cubra el suelo alrededor de 50% puede reducir las pérdidas de suelo por salpique hasta en un en un 90%.

Toma De Decisiones Para El Manejo Integrado De Arvenses

En los sistemas tradicionales las decisiones de un posible programa de control de arvenses son normalmente bastante subjetivas y su valor está ligado directamente a una experiencia en años; con los métodos de producción modernos se tiende cada vez más hacia la obtención de tales pronósticos con la ayuda de modelos matemáticos y económicos que conlleven al desarrollo de la agricultura de "precisión", sin embargo se requiere de mayor trabajo y experiencia con estos modelos, ya que hasta la fecha solo en raras excepciones han resultado ser mejores que aquellos realizados con base en la experiencia (Koch y García, 1989).

Mortensen y Coble (1997) hacen un repaso general sobre las estrategias más importantes sobre el manejo de arvenses, analizando en ellas su factibilidad ambiental y económica, así:

Erradicación: Es la eliminación total de arvenses en el campo, convirtiéndose en una práctica costosa y benéfica sólo a corto plazo.

Profilaxis: Es una estrategia segura, que envuelve la aplicación de herbicidas preemergentes al suelo, este manejo puede resultar en detrimento de la calidad ambiental, desprotección total de los suelos, además de desperdicio de herbicida y dinero.

Remedial o de contención: Esta estrategia es usada para mantener la población de arvenses en un nivel específico bajo, tolerando la presencia de alguna población de arvenses en el cultivo, siempre y cuando las pérdidas económicas en los rendimientos del cultivo sean iguales o menores que los costos de control, lo cual resulta en el manejo de arvenses basado en el conocimiento "umbral" de las poblaciones de arvenses presentes. Las prácticas remediales son de gran valor potencial por presentar el menor costo y ser ambientalmente sano.

Según Marra y Carlson (1983); Mortensen y Coble (1997) y Higley y Pedigo (1997) el desarrollo de tecnologías que proporcionen alto grado de selectividad sobre las arvenses permite al agricultor realizar tratamientos remediales a sitios que excedan económicamente los niveles de daño, por tal razón la aplicación exitosa de los umbrales está ligada a la disponibilidad de esta tecnología.

Un umbral es definido como el punto en el cual un estimulo es lo suficientemente fuerte como para producir una reacción (Coble y Mortensen, 1992).

El concepto de los umbrales tiene muchas aplicaciones en la ciencia de las arvenses, dependiendo sobre la respuesta a ser medida. Los adjetivos más comúnmente usados para describir la palabra umbral son "daño, económico, período y acción" (Coble y Mortensen, 1992).

El principio de estimar la población y el tipo de arvenses antes de tomar alguna acción de manejo es una premisa básica para cualquier programa de manejo integrado de arvenses por lo tanto la aplicación de la teoría de umbral económico es aceptada como una filosofía de manejo (Higley, y Pedigo, 1997)

El manejo integrado de todo tipo de peste en la agricultura, incluidas las arvenses, se fundamenta en que no todas ellas requieren control, debido a que algunos niveles de la peste en un momento dado pueden llegar a ser tolerados por el cultivo (Higley, y Pedigo, 1997).

El umbral de daño es el término usado para definir la población de arvenses en la cual es detectada una respuesta negativa del rendimiento del cultivo. El umbral económico es la población de arvense en la cual la el costo del control es igual al incremento del valor del cultivo atribuido al control de las arvenses presentes. El umbral económico puede ser usado para describir los efectos a corto plazo de la interferencia de las arvenses, o a largo plazo (más de un año, cultivos perennes) al incluir los costos asociados a la producción de semillas por plantas no controladas (umbral económico óptimo). El término umbral de período implica que existen algunas épocas durante el ciclo del cultivo en los cuales las arvenses son más o menos dañinas que en otras. Umbral de acción es el punto en el cual alguna acción de control es iniciada, y usualmente incluye consideraciones económicas y factores menos tangibles como la estética del cultivo y/o presiones sociológicas (Coble y Mortensen, 1992).

El umbral de competencia o umbral biológico es definido como la densidad de la arvense y duración de la interferencia, por encima de los cuales los rendimientos de los cultivos se reducen significativamente en general de 10 a 30% (Oliver 1990).

La determinación del nivel de daño económico es básica para el manejo de pestes ya que éste define el máximo nivel de daño que puede ser tolerado por el cultivo, incorporando los criterios biológicos (relación peste - hospedero), y económicos (relación valor del hospedero y costo de manejo); el nivel de daño económico es un concepto práctico operacional y fundamental para la determinación de umbrales económicos y la realización o no del manejo de cierta peste, (Higley, y Pedigo, 1997).

Según Smith (1990) el desarrollo de programas efectivos de manejo de arvenses en cultivos de arroz, las medidas de control deben ser aplicadas sólo después que las arvenses alcancen el umbral que causa pérdidas económicas al cultivo.

El estimulo puede ser la presencia de arvenses, medida como la densidad, la biomasa y el porcentaje de cubrimiento (Coble y Mortensen, 1992; Mortensen y Coble 1997). El término umbral hace referencia a la densidad de la población de arvenses por encima de la cual es conveniente aplicar medidas de manejo.

El uso del umbral económico para las arvenses no es enteramente consistente con el concepto original que de él se tiene, pues en éste, el punto donde los costos de la disminución del rendimiento y los del control son iguales es denominado como nivel de daño económico, y el umbral económico es definido como el nivel de población de la peste basado sobre el nivel de daño económico en el cual la acción de manejo debe ser iniciada, los científicos sobre arvenses consideran que para el caso el nivel de daño económico y el umbral económico son equivalentes debido a que las poblaciones de arvenses son esencialmente constantes a través de un lapso de considerable de tiempo. (Mortensen y Coble, 1997).

Matemáticamente, Coble y Mortensen (1992) y Mortensen y Coble (1997), definen el umbral económico de la siguiente manera:
tE = C/B (Relación costo beneficio) ((1))
Donde:
tE = Población de arvenses donde se alcanza el umbral económico.
C = Costo atribuido al control de las arvenses.
B = Beneficios atribuidos a tal control.

Según King et al.,1998 el beneficio por hectárea ( ) es definido como:

= Ingreso - costos relacionados con el control de arvenses - costos del manejo del cultivo libre de arvenses.

Según Marra y Carlson (1983); Coble y Mortensen (1992) y Mortensen y Coble (1997), el umbral económico en forma más especifica se define como:

((2))
Donde:
tE = Población de arvenses donde se alcanza el umbral económico.
Ch = Costo del herbicida.
Ca = Costo de la aplicación.
Y = Rendimiento del cultivo libre de arvenses.
P = Valor del cultivo por unidad cosechada.
L = Perdidas proporcionales por unidad de densidad de arvenses.
HE = Reducción proporcional de la densidad de arvenses como resultado del tratamiento de control (químico, mecánico, biológico, cultural, etc.).

Incrementos del costo del herbicida o aplicación, incrementarán el umbral económico (tE); inversamente, incrementos en el rendimiento del cultivo, valor, eficacia del tratamiento o pérdidas de cultivo por unidad de densidad de arvense disminuirán los umbrales económicos. Tanto el costo del herbicida y de la aplicación como el valor del cultivo pueden ser estimados; en tanto que, el potencial de rendimiento del cultivo, pérdidas proporcionales por unidad de densidad de arvenses y la eficacia del tratamiento son más difíciles de estimar debido a la variación de factores como el tiempo, composición de especies de arvenses, tamaño de la arvense y sistemas de cosecha, entre otras variables.
(Coble y Mortensen, 1992).

Según Coble y Mortensen (1992) el principio de estimar la población de arvenses antes de realizar alguna acción de manejo es una premisa fundamental para cualquier programa de Manejo Integrado de Arvenses. Pudiera ser engañosa la posición que el manejo de umbrales económicos es una panacea, sin embargo, el umbral económico representa una adecuada estrategia de manejo y debe ser visto como un componente más dentro del Manejo Integrado. El manejo del umbral económico es muy sensible para muchas especies de arvenses por ello existirán instancias donde arvenses de difícil control, infestaciones recientemente establecidas o poblaciones resistentes a herbicidas requieran otras estrategias. En el presente, los modelos de umbrales económicos están basados en cultivos anuales y no incluyen los costos asociados con incrementos en el banco de semillas el cual resulta de plantas no controladas o toleradas por el cultivo.

Cousens et al., (1986) citados por Mortensen y Coble (1997); aplicaron el termino Umbral Económico Optimo, para incluir el impacto de la dinámica del banco de semillas a largo plazo haciendo más benéficas las decisiones del manejo de arvenses. La inclusión del banco de semillas modifica los costos incluyendo el costo proporcional del banco de semillas (HSB)

((3))

El costo del banco de semillas es alto para especies con semillas de vida larga, grandes distancias de dispersión y gran producción de semillas por planta.

El manejo de arvenses ha venido cambiando desde la aplicación general de herbicidas químicos, tratamientos mecánicos y culturales, por manejo de arvenses basado en la solución de situaciones especificas y puntuales. En general no es óptimo el control de todas las arvenses y la decisión de no controlarlas debe ser tomada sí la utilidad adicional asociada con el rendimiento más alto es menor que el costo del control (King et al.,1998).

Las relaciones básicas entre germinación, crecimiento e interferencia, tanto físicas como bioquímicas deben ser determinadas para cada combinación específica cultivo - arvense, con el fin de poder predecir con mayor certeza los umbrales económicos y las épocas de control; así como la influencia a corto, mediano y largo plazo sobre el agroecosistema con el cual se trabaja (Koch y García, 1989).

Según De la Cruz (1989), los conceptos de umbral económico y umbral de interferencia requieren información de los siguientes factores y de su precisión dependerá el valor significativo del umbral.

El efecto que las arvenses tengan en el cultivo (directo, por competencia, e indirecto por asociación con otros elementos benéficos o perjudiciales).
La producción del cultivo con una producción mínima de arvenses.
La eficacia de los métodos de control disponibles.
El costo del método de control escogido

De la Cruz (1989), comenta también, que muy frecuentemente la competencia se ha medido en condiciones ideales y extremas comparando el rendimiento de los cultivos totalmente enmalezados con el rendimiento de cultivos totalmente limpios, condiciones que en realidad casi nunca se dan en la vida práctica.

Según De la Cruz (1989), los ensayos para evaluar las pérdidas causadas por las arvenses en los cultivos deben perseguir objetivos claros como:

Determinar el grado de agresividad de una especie dada. Esta información es útil cuando se necesita clasificar las arvenses por su nocividad.
Establecer épocas críticas de interacción entre los cultivos y arvenses y la programación oportuna de prácticas de control y manejo.
Determinar umbrales económicos.
Definición del balance entre beneficio y daño causado por las arvenses dependiendo del tipo de cultivo.

Según De la Cruz (1989), en términos agronómicos, los estudios más relevantes sobre la importancia económica de una población de arvenses analizan los conceptos de:

Densidad de la arvense con respecto al rendimiento del cultivo.
Umbrales económicos, de competencia, periodo.

Según Smith (1990) para determinar los efectos de la interferencia Arvense - Cultivo, se requiere información en los siguientes aspectos:

a) ¿ Qué densidad tanto del cultivo como de las arvenses, es requerida para reducir los rendimientos de los cultivos?.
b) ¿Cuáles son los estados de desarrollo tanto del cultivo como de las arvenses en los que no ocurre interferencia?.
c) ¿Cuál es la influencia de la fertilidad y humedad del suelo en las relaciones de competencia cultivo - arvense?.
d) ¿Cómo comparar la capacidad de competencia de diferentes especies de arvenses con el cultivo?.

Estudios Básicos Sobre Interferencia De Las Arvenses Con Los Cultivos.

Donald (1963) fue pionero en discutir sobre el efecto de la densidad de comunidades de arvenses sobre el rendimiento biológico (materia seca) de varios cultivos, sin embargo en sus estudios no incluyó un amplio rango de densidades de arvenses que permitieran definir la relación entre esta y el rendimiento.

El estudio de la interferencia de las arvenses con el cultivo desde el punto de vista de competencia, permite medir el impacto de las arvenses sobre el potencial de producción del cultivo y de este modo detectar cuales componentes del rendimiento están siendo afectados o pueden serlo en un momento dado (Zimdahl, 1980).

Según Zimdahl (1980) son pocas las arvenses que usualmente no afectan el rendimiento de los cultivos, sin embargo existen densidades de población de arvenses que pueden ser toleradas por los cultivos sin disminuir significativamente los rendimientos.

La densidad o numero de plantas por unidad de área es importante para llevar a cabo estudios de interferencia debido a la relación existente entre el rendimiento de las plantas, el número de individuos y los recursos presentes en el área, sin embargo la densidad no explica por si sola el comportamiento de los rendimientos totales, debido a que el crecimiento de la planta responde de una manera plástica a la cantidad de recursos disponibles (Radosevich, 1987).

Zimdahl (1980) destaca la importancia que tiene la densidad de arvenses sobre la disminución de rendimientos de los cultivos, además cita numerosos experimentos que comprueban la relación inversa entre la acumulación de biomasa del cultivo y la de las arvenses. Koch y Walter (1983) citados por De la Cruz (1989) esquematizan la respuesta del cultivo al incremento en la densidad de las arvenses (Figura 2).

Dew (1972) fue el primero en introducir el concepto de clasificación de las arvenses según su competitividad, sin embargo el término índice de competitividad fue usado por Grime (1973) en comunidades de plantas silvestres para calificar el éxito de varias especies de plantas cuando crecen compitiendo una con otra.

Dew (1972), introdujo al término índice de competencia una metodología que permite la estimación de pérdidas del cultivo debidas a las arvenses a partir de estudios de densidad de arvenses.

Dew (1972), definió el índice de competencia como

b' = b/a ((4))
Donde:

b': Indice de competencia.
b: Es el coeficiente de regresión de la densidad de arvenses sobre el rendimiento.
a: Es el rendimiento del cultivo libre de arvenses.

En este trabajo Dew (1972) propuso el modelo de raíz cuadrada como el mejor ajuste de la ecuación de regresión.

La habilidad competitiva de las arvenses varia con relación a las condiciones ambientales, por consiguiente tanto los resultados obtenidos a partir de estudios de interferencia como los de umbrales económicos varían a través del tiempo por efecto de las condiciones ambientales, por lo tanto estos estudios deben llevarse a cabo en ambientes o localidades contrastantes y por varios períodos de tiempo (Staniforth, 1958; Shoemaker, 1974; Marra y Carlson 1983; Radosevich, 1987; Mortensen y Coble, 1989; Bauer et at.,1991).

Zimdahl (1980) y Aldrich (1987) reportan que la interferencia (relación disminución del rendimiento y densidad de arvenses) puede ser representada por medio de una curva sigmoidal, asumiendo que el cultivo tolera cierta población de arvenses sin que sus rendimientos sean afectados (Figura 3a).

Cousens (1985) rechaza los modelos existentes por considerarlos biológicamente irrazonables, al encontrar que muchos modelos presentan pendiente infinita a densidades bajas y rendimientos con limite superior infinito a densidades altas, lo cual conlleva a restringir los modelos de predicción de pérdidas de rendimiento sólo a cierto rango de densidad de arvenses, por otro lado, analiza que los modelos lineales (Figura 3c), sólo se ajustan cuando se realizan experimentos con densidades bajas de arvenses; además menciona que los modelos sigmoidales propuestos por Zimdahl (1980) están basados sobre la observación,. que a densidades de arvenses muy bajas no se pueden demostrar reducciones estadísticamente significativas en el rendimiento

Cousens (1985) al observar el comportamiento lineal del rendimiento del cultivo a densidades de arvenses bajas y el comportamiento curvilineal a densidades altas, propone el modelo hiperbólico rectangular (Figura 3b.), el cual se adapta para trabajar con densidades de arvenses altas y bajas, el modelo obliga a la curva a pasar por el origen cuando la densidad de arvenses es cero (0) e induce a que el limite superior del porcentaje de disminución del rendimiento del cultivo no sobrepase el 100%.

El modelo es explicado biológicamente por Cousens (1985) al reportar que el aumento de la densidad de arvenses reduce el espacio existente entre ellas y por lo tanto se incrementa la competencia entre las mismas arvenses; por lo cual el efecto competitivo de cada planta arvense decrece con cada aumento de la densidad población.

Cousens (1985), Explica el modelo hiperbólico rectangular de la siguiente manera:

((5))

Donde:
YL: Porcentaje de reducción del rendimiento debido a la interferencia de las
arvenses.
d: Densidad de arvenses.
I: Porcentaje de reducción del rendimiento del cultivo por unidad de
densidad de arvenses cuando d tiende a cero (d 0).
A: Porcentaje de reducción del rendimiento del cultivo por unidad de
densidad de arvense cuando d tiende a infinito (d ).

Existen cuatro modalidades básicas para estudiar la interferencia entre plantas, que son, la modalidad aditiva, sustitutiva sistemática y de vecindad, las cuales pueden basarse en la densidad, proporción y arreglo espacial de las especies, estas metodologías deben ser escogidas según los objetivos del estudio. La modalidad aditiva es la de mayor aplicabilidad en experimentos agronómicos, las tres modalidades restantes son utilizadas para experimentos de interferencia desde el punto de vista de biología y ecología de plantas (Radosevich, 1987; Cousens, 1991; Radosevich et al.,1997).

Experimento aditivo: Según Cousens (1991), éste método es el más útil cuando se trata de dar solución a las siguientes preguntas:

¿Cuáles son las perdidas de los rendimientos del cultivo que puede causar cierta densidad de arvenses?.
¿Cuál es el umbral económico para iniciar el manejo de arvenses?
¿Cuáles especies de arvenses son probablemente las que causan las mayores disminuciones del rendimiento?.

El diseño aditivo ha sido el más comúnmente utilizado para llevar a cabo estudios de interferencia cultivo - arvense y determinar umbrales económicos de arvenses; este tipo de experimentos puede ser realizado con más de dos especies de plantas, sin embargo la mayoría de estudios son conducidos con sólo dos especies (un cultivo y una especie de arvense), siendo generalmente la densidad de población del cultivo siempre constante, mientras que la densidad de la arvense es variable (Figura 4), en esta propuesta el rendimiento del cultivo mejora marcadamente cuando la densidad de población de la arvense disminuye, hasta el punto en que el aumento de la densidad de la arvense no disminuye significativamente la producción del cultivo. La mayor ventaja de este diseño es que simula exactamente la condición real de campo (una densidad uniforme del cultivo infestado por una densidad variable arvenses) (Cousens, 1991; Radosevich et al.,1997).

El diseño aditivo ha sido criticado por Ratkowssky (1983) citado por Cousens (1991) y Radosevich (1987) en los siguientes aspectos:

Figura 4. Esquema de experimento aditivo. a) y b): representan la Densidad y ubicación constante del cultivo (x) y Densidad y ubicación variable de las arvenses (o) (Spitters y Van den Bergh, 1982) citados por Radosevich et al.,(1997)). c) Combinaciones de densidad de población en un experimento aditivo (Cousens, 1991).

Sus resultados dependen de la densidad del cultivo, por tanto la influencia de la competencia intraespecifica del mismo se asume constante.
En el experimento varían dos factores, uno es la densidad de arvenses y otro es la proporción de especies, haciéndose difícil interpretar los efectos individuales de cada factor.

No permite separar los efectos de la competencia inter e intraespecífica.

Es incierto el factor de proximidad de la arvense con respecto al cultivo.

Cousens (1991) reporta, que para objetivos de tipo agronómico como la determinación de umbrales, las desventajas anteriormente citadas no son obstáculo alguno para la adecuada interpretación de los datos, por referirse a factores de tipo ecológico y biológico

Cuando una especie de arvense se establece en los surcos del cultivo ocupa dentro del dosel del mismo un espacio horizontal y vertical delimitado. El espacio afectado por la arvense es llamado "área de influencia". A medida que el área de influencia se incrementa, las arvenses se tornan potencialmente más competidoras (Oliver, 1990)

Según Cousens (1991) para el desarrollo general de experimentos de interferencia entre plantas, existen dos niveles o escalas de densidad de arvenses con los cuales se debe trabajar. El más común es la serie geométrica de densidad (2,4,8,16,32 plantas m-2) con esta escala se tiene mayor seguridad de comprender un amplio rango de datos que reflejen la respuesta del cultivo; cuando se requiere trabajar con densidades bajas podría ser mejor la serie aritmética de densidad (2,4,6,8,10 plantas m-2).

Cousens (1985) encontró que las mejores escalas de densidad deben ser una combinación entre las dos series donde el incremento de la densidad primero sea geométrico y finalmente llegue a ser aritmético. Las densidades de arvenses pueden ser extremadamente variables y difíciles de manejar.

En general numerosos estudios de interferencia entre poblaciones de arvenses y diferentes cultivos como soya (Glycine max L) (Zimdahl, 1980; Bloomberg et al.,1982; Munguer et al.,1987; McWhorter y Anderson,1979; Marra y Carlson 1983; Bauer y Mortensen, 1992; Coble y Ritter, 1981; Mortensen y Coble 1989).; Maíz (Zea mays L) (Zimdahl, 1980; Beckett et al.,1988; Staniforth, 1957; Laverde y Rodríguez, 1989; Bridgemohan y McDavid, 1993.; algodón (Gossypium hirsutum) (Zimdahl, 1980; Snipes et al., 1982; Buchanan et al., 1980; Patterson et al., 1980; Rushing et al., 1985), y arroz (Oryza sativa) (Zimdahl, 1980; Smith; 1983; 1989), demuestran como la densidad de arvenses, la época de emergencia de las arvenses con respecto al cultivo, el índice de área foliar de las arvenses, porcentaje de cubrimiento del suelo, proporción de especies arvense - cultivo y la acumulación de biomasa de las arvenses son factores que tienen relación altamente significativa con el porcentaje de reducción del rendimiento de los cultivos.

Segunda Parte

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