Effectiveness of Different Doses of Diatomaceous Earth on Mexican Bean Weevil (Zabrotes subfasciatus Boheman) in Culiacan, Sinaloa, Mexico ()
1. Introduction
El frijol es una de las leguminosas más sembradas y consumidas en México; durante el ciclo agrícola 2014-2015 se sembraron 220,263 ha−1, correspondiéndole al estado de Sinaloa 58,550 ha−1, para ubicarse en el primer lugar en cuanto a siembra y cosecha de este grano [1] . El frijol es uno de los alimentos esenciales para la población mundial, lo que hace necesario la conservación y protección de este grano contra los diversos factores que lo afectan; dentro de estos destaca por su importancia el gorgojo mexicano (Zabrotes subfasciatus Boheman, Coleoptera: Bruchidae) del frijol; la larva se alimenta del grano causando severo daño y provocando baja en el poder germinativo de la semilla, al dañar de manera considerable los cotiledones, también debido al ataque en la testa del grano se observan las oviposturas de la hembra y perforaciones que son las cámaras de alimentación de estos insectos [2] [3] .
Las plagas de almacén constituyen uno de los problemas más importantes en el almacenamiento de granos y semillas, si no son controladas de manera oportuna, y ocasionan daños directos que repercuten en la conservación del grano; asimismo, daños indirectos al ser invadidos por diversos microorganismos como hongos y bacterias que los contaminan, que al ser consumidos pueden ocasionar problemas en la salud humana. Son pocos los productos que pueden utilizarse de manera confiable para el control de las plagas de los granos almacenados, principalmente insecticidas y fumi- gantes que son poco persistentes en México y en el mundo, lo que hace necesario buscar más alternativas para disminuir los daños que causan las plagas de los granos almacenados, que no dañen al medio ambiente y la salud humana. A nivel mundial se han probado diferentes alternativas para el control de las plagas de almacén, dentro de las cuales se mencionan tratamientos a base de calor y frío, el uso de extractos vegetales y sustancias minerales, feromonas como sustancias de atracción, control biológico y el uso de sustancias químicas que preferentemente tengan bajo poder residual y no provoquen efectos en los granos, semillas y consumidores [4] [5] [6] [7] .
Martínez et al. [8] mencionan que en condiciones de almacenamiento los insectos más importantes que afectan al frijol son coleópteros de la familia Bruchidae, reportán- dose en México al gorgojo común del frijol (Acanthoscelides obtectus Say.) y al gorgojo mexicano del frijol (Zabrotes subfasciatus Boheman), los cuales ocasionan pérdidas de hasta 20% de la cosecha. Contra la última especie, Borboa et al. [9] probaron la acti- vidad tóxica de diez polvos minerales y encontraron que la cal, caolín, cantera y mármol, provocaron mayor mortalidad, disminuyeron oviposición, daño y emergencia de adultos de esta plaga.
El empleo de sustancias naturales y minerales en el control de plagas de granos almacenados es una alternativa viable para el control de plagas como Sitophilus zeamais, Zabrotes subfasciatus y el gorgojo del garbanzo Callosobruchus maculatus y plantas como el chicalote Argemone sp. es un insecticida natural para el control de gorgojo mexicano del frijol ya que ocasiona mortalidades superiores al 97% [10] . Otros trabajos que han mostrado buenos resultados del uso de plantas para el control de plagas de granos almacenados, son los realizados por Hincapié et al. [11] , en donde señalan que extractos de semilla de Annona muricata controlan de manera satisfactoria a Sitophilus zeamais, ya que produce mortalidad de adultos, y la emergencia se inhibió en 100% a partir de las concentraciones de 2,500 ppm para los extractos obtenidos con acetato de etilo y hexano y de 5,000 ppm para los obtenidos con alcohol etílico; los resultados indican que los extractos son más efectivos por ingestión que por contacto.
Valdés et al. [12] , al evaluar siete especies distintas de plantas contra Zabrotes sub- fasciatus Boheman encontraron que los polvos de neem (Azadirachta indica Jauss.), caisimón de anís (Piper auritum Kunth.) y apazote (Chenopodium ambrosioides L.) al ser mezclados con la semilla de frijol inhibieron totalmente la oviposición de la plaga.
Nivea et al. [13] demostraron que los aceites esenciales de Eucalyptus Citridiora, E. staigeriana, Cymbopogon winterianus y Foeniculum vulgare controlan satisfactoria- mente a Callosobruchus maculatus, y se determinó que a mayor concentración de aceite es menor la oviposición y, por tanto, menor será la emergencia de adultos de este insecto.
Ascencio [14] probó la actividad insecticida y repelente de dos extractos de Annona diversifolia (anona) contra Zabrotes subfasciatus Boheman, y encontró que tanto el extracto etanólico como el de n-hexáno: éter etílico (1:1) tuvieron acción insecticida y repelente contra esta plaga de almacén; sin embargo, fue el extracto etanólico a dosis de 300 ppm con el que mejores resultados se obtuvieron, tanto para mortalidad de insecto como para efecto disuasivo, y por tanto menor oviposturas en el grano de frijol.
Tonielo et al. [15] describieron métodos alternativos para formular extractos botá- nicos de Azadirachta indica (neem), para mejorar su estabilidad biológica en el control de plagas, y mencionan que es importante formular los ingredientes que causan daño en los insectos, con niveles reproductivos de compuestos activos y por el uso de herramientas analíticas en programas de control de calidad; con nanopartículas carga- das con productos de neem y enriquecidos con extractos botánicos, se prepararon diferentes cantidades de azadiractina y fueron probados contra Zabrotes subfasciatus, los resultados indicaron mayor estabilidad en comparación con los productos comer- ciales. El uso de polvos minerales constituye una alternativa viable e importante en el control de los insectos de almacén, ya que no contamina el grano ni al ambiente, ade- más al ser aplicado puede controlar insectos hasta por más de seis meses sin necesidad de volver a realizar otra aplicación.
La tierra de diatomea (TD) está constituida por dióxido de silicio (SiO2) de restos fosilizados de diatomeas de agua dulce y salada [16] . El SiO2 constituye cerca del 70% - 90% del total de los compuestos presentes en las tierras de diatomeas, el resto son pequeñas cantidades de minerales, tales como, cristales de silicio, calcio, fósforo, azufre, niquel, zinc, manganeso, aluminio, óxido de hierro, magnesio, sodio, cal. Dependiendo del contenido de minerales es su color, el cual adquiere una tonalidad que va de blanco- gris a amarillo-rojo [7] [16] [17] [18] . Existen dos tipos de formulaciones de TD, las de agua dulce y las marinas. Las formulaciones marinas contienen una ligera concentra- ción más alta de cristales de silicio (2% a 7%) que la formulación de agua dulce (1.0% o menos) [18] . Las diferentes formulaciones de TD pueden presentar una variación en la toxicidad. Esta variación se debe en gran parte a las características físicas del producto, las cuales dependen de la fuente donde se obtuvieron [4] .
Sousa et al. [19] , evaluaron el efecto de diferentes dosis de TD y temperaturas contra gorgojo del maíz y los resultados encontrados, mostraron que la mortalidad de S. zeamais aumentó con la dosis y temperatura más alta durante el período de exposición de seis y 15 días, estos mismos resultados fueron observados en la emergencia de la progenie, por lo que se asume que el aumento de la temperatura y el periodo de exposición favorece la eficacia de la TD incluso a dosis bajas en el control de esta plaga de almacén.
Quarles [20] , señala que el frijol almacenado en sacos de 50 kg se puede proteger con cantidades tan pequeñas como 300 ppm de tierra de diatomeas. Al aplicarse este mineral como un protector de superficie sin alimento (granos) a dosis de 0.5 mg/cm2, en ensayos de laboratorio se obtiene el 100% de mortalidad en T. confusum [4] .
Mazzuferi et al. [21] , señalan que para determinar la efectividad de tres dosis de tierra diatomea (0.5, 1.0 y 2.0 kg−1 tonelada de semilla de maíz) sola y combinada con deltametrina sinergizada con butóxido de piperonilo, la tierra de diatomea a dosis de 2.0 kg−1 tonelada de semilla aplicada de manera individual causó mortalidades superiores al 97% de gorgojo del maíz hasta los 120 días después de su aplicación y este mismo comportamiento se observó reflejado cuando fue combinada con el insecticida deltametrina.
Se evaluaron bajo condiciones de laboratorio polvo de semilla de neem, hoja de Plectranthus glandulosus, polvo de tierra de diatomeas (SilicoSec), aplicado en cuatro intervalos de exposición (1, 3, 7 y 14 días) para el control del gorgojo del maíz Sitophilus zeamais Motschulsky: los resultados mostraron que el tratamiento con SilicoSec fue el más eficaz, seguido de polvo de semilla de neem y polvo de P. Glandu- losus (2.0 g∙kg−1), con una mortalidad de adultos de gorgojo del maíz de 81.1 y 100% a los 3 y 14 días de exposición, respectivamente; seguido del polvo de neem (40 g∙kg−1) con 86.8 y 59.5% de mortalidad, respectivamente. Los tratamientos redujeron la emer- gencia de la progenie, porcentaje de daño al grano, porcentaje de pérdida de peso y el porcentaje de pérdida de germinación [22] .
De acuerdo con Yatie et al. [23] , en un experimento realizado para probar el efecto de partículas minerales contra Zabrotes subfasciatus Boheman, observaron que el Kaolín a dosis de 8.0 g∙kg−1 provocó mortalidades del 100% a partir de los cuatro y hasta los ocho días después de la aplicación, y que con el tratamiento a base de tierra de diatomea aplicado a dosis de 1.0 g∙kg−1 el 100% de mortalidad se alcanzó a partir del tercero y hasta los ocho días posteriores; el tratamiento a base de Kaolín mostró una mortalidad de 40% al tercer día de evaluación y 92% en la evaluación registrada a los ocho días.
Se evaluó la efectividad de tres bioinsecticidas (Spinosad, Beauveria bassiana y Metarhizium anisopliae), tierra de diatomea y dióxido de carbono como una alternativa de control contra Rizopertha dominica, y los resultados indican que el Spinosad a dosis de 0.5 mg∙kg−1 y la tierra de diatomea a dosis de 0.8 y 1.6 g∙kg−1 de semilla, mostraron una efectividad de 100% de control sobre esta plaga (Fawzy et al. [24] .
La eficacia de tierra de diatomea (TD) fue evaluada contra tres plagas de maíz almacenado: Sitophilus zeamais, Tribolium castaneum y Palorus subdepressus a cuatro diferentes dosis (1.5, 3.0, 4.5 y 6.0 g∙kg−1) comparadas con cuatro dosis de Actellic de Super™, un insecticida químico usado como control (0.25, 0.5, 0.75 y 1.0 g∙kg−1); los resultados encontrados demostraron que la TD fue tan eficaz como Actellic de Super™ y que por lo tanto es una buena alternativa para el control de estas tres plagas de insectos de maíz y puede incorporarse fácilmente en los programas de manejo integrado de plagas de productos almacenados (Doumbia et al. [25] .
En un trabajo donde se evaluó la eficacia de la tierra diatomea de depósitos de Grecia y Rumania sobre cuatro especies de insectos que afectan los granos almacenados: Tribolium castaneum (Herbst) (Coleoptera:Tenebrionidae), Oryzaephilus surinamensis (L.) (Coleoptera:Silvanidae), Sitophilus oryzae (L.) (Coleoptera: Curculionidae) y Rhy- zopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrychidae) a las dosis de 100, 300, 500 y 900 ppm; dos formulaciones naturales griegas (Elassona 1 y 2), dos rumanas (PatRom y AdRom) y dos comerciales (SilicoSec y PyriSec), se evaluó la mortalidad de los adultos a los 7, 14 y 21 días después de la aplicación, los resultados obtenidos muestran que PyriSec mostró 100% de mortalidad de O. surinamensis a dosis de 300 ppm a los 7 y 14 días de exposición al mineral (Athanassiou et al. [26] .
Se evaluó la eficacia de una formulación de tierra de diatomeas (DiaFil® 610) a tres diferentes dosis (0, 2.5 y 5.0 g∙m−2) para el control de adultos de T. castaneum a cinco temperaturas constantes (28˚C, 36˚C, 42˚C, 44˚C y 46˚C); diez adultos de este insecto se colocaron en recipientes tratados y no tratados con diatomea y con un periodo de exposición de 4, 8, 12, y 24 h en cada uno de las cinco temperaturas. La eficacia de la TD contra los adultos de T. castaneum fue mejor a temperaturas y periodo de exposición más altos. En general, más adultos murieron a la dosis de 5.0 g/m2 con un 100% de mortalidad; en comparación con la de 2.5 g∙m−2. Que observó una mortalidad de 73%, 1%, 77% a las 24 horas de exposición. También las temperaturas de 44˚C y 46˚C, mostraron 100% de mortalidad de adultos después de 24 h de exposición; por lo tanto sugieren que el uso combinado de DE y temperaturas por debajo de 50˚C se puede utilizar como un enfoque integrado para el control de plagas de insectos almace- nados en el grano cosechado recientemente [27] . El objetivo del presente estudio fue determinar la efectividad de diferentes dosis de tierra de diatomea contra gorgojo mexicano del frijol Zabrotes subfasciatus Boheman, en Culiacán, Sinaloa, México.
2. Materiales y Métodos
El experimento se llevó a cabo en el Laboratorio de Entomología de la Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Sinaloa, ubicada en la carretera Culicacán- Eldorado kilómetro 17.5 en Culiacán, Sinaloa. Para realizar esta investigación se pro- cedió a purificar la colonia del gorgojo pinto del fríjol (Zabrotes subfasciatus Boheman) en frascos de vidrio con capacidad de cinco kilogramos, los cuales se mantuvieron bajo una temperatura que fluctuó entre 30˚C - 35˚C, con el propósito de contar con una colonia homogénea para la prueba.
Para establecer los ensayos se usaron vasos de poliestireno con capacidad de 500 g, así como dos kilogramos de frijol por tratamiento; la aplicación de la tierra de diatomea se hizo homogeneizando ésta sobre el grano, posteriormente se depositaron 20 adultos de gorgojo pinto del frijol en cada repetición y se taparon con tela de organza. La experimentación se efectuó en dos fases: a) la primera se hizo en un diseño completa- mente al azar con siete tratamientos y cuatro repeticiones; los tratamientos fueron tierra de diatomea en dosis de 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 y 5.0 g∙kg−1 de semilla, un testigo químico (Deltametrina) en dosis de 1.0 mL∙kg−1 de semilla, más un testigo absoluto (sin aplicación de sustancias); b) la segunda fase consistió en otro diseño experimental completamente al azar con la misma cantidad de tratamientos y repeticiones, pero con las dosis de 0.2, 0.4. 0.6, 0.8 y 1.0 g∙kg−1 de tierra diatomea, un testigo químico (Deltametrina) en dosis de 0.1 mL∙kg−1 de semilla, más el testigo absoluto.
En ambas fases de la experimentación las variables de respuesta fueron el porcentaje de adultos muertos y la germinación de semillas de frijol. En la primera fase la mortalidad se determinó con el número de insectos vivos y muertos en cada unidad experimental, a los 15, 30, 45 y 40 días después de la aplicación (dda), mientras que en la segunda fase se hizo a los 10, 20 30 y 40 dda. Con los promedios de mortalidad en cada unidad experimental se obtuvo el porcentaje de efectividad aplicando la fórmula de Abbott [28] :
La germinación se evaluó con 100 granos de frijol sembrados en charolas de polies- tireno rellenas con peat moss, y se determinó a los 10, 20 y 30 dda de las dosis de tierra de diatomea y Deltametrina, al contar las plántulas emergidas en cada una de las unidades experimentales y comparación de promedios en relación al testigo, mientras que los porcentajes también se determinaron con la fórmula de Abbott [29] . Todos los datos se sometieron a un análisis de varianza y comparación múltiple de medias con la prueba de Tukey (α = 0.05), con el paquete estadístico SAS 9.1 [28] .
3. Resultados y Discusión
Los resultados muestran que todas las dosis de tierra de diatomea (TD) ejercieron un excelente control, de tal forma que en las evaluaciones registradas a los 15 días después de la aplicación se presentaron mortalidades de 100% con las dosis de 4.0 y 5.0 g∙kg−1, similares a las observadas con el testigo químico (Deltametrina); las dosis de 2.0 y 3.0 g∙kg−1 de TD ocasionaron un porcentaje de mortalidad de adultos de Zabrotes subfa- sciatus de 95 y 96%, respectivamente; la dosis de 1.0 g de TD provocó mortalidad de 93%, sin que se dieran diferencias estadísticas entre los promedios logrados con las dosis de TD y Deltametrina (Table 1), aunque dichos promedios fueron significa- tivamente diferentes con respecto al promedio observado en el testigo absoluto.
Este mismo comportamiento se observó en la evaluaciones registradas a los 30, 45 y 60 dda (Table 1), donde se aprecia que todas las dosis de TD utilizadas para el control de la plaga provocaron mortalidades superiores al 90%, esto indica que aunque el
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Table 1. Porcentaje de mortalidad de adultos de gorgojo del frijol (Zabrotes subfasciatus Boh.) tratados con tierra de diatomea (TD). Ciclo 2014-2015.
*Promedios con diferente letra en la columna son estadísticamente diferentes, según Tukey (α ≤ 0.05); dda = días después de la aplicación.
periodo de exposición fue de dos meses, los porcentajes de mortalidad se mantuvieron en 100% con las dosis de 3.0, 4.0 y 5.0 g∙kg−1 de TD y Deltametrina en dosis de 1.0 mL∙kg−1 de semilla; las dosis más bajas (1.0 y 2.0 g∙kg−1) también ejercieron excelente control de Zabrotes subfasciatus Boh., con diferencias estadísticas de mortalidad sólo con relación al que se obtuvo en el testigo absoluto.
Los resultados del primer experimento sirvieron para tomar la decisión de realizar un segundo experimento con dosis menores que fueron: 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 y 1.0 g∙kg−1 de TD, 0.1 mL∙kg−1 de Deltametrina (químico) y un testigo absoluto (sin aplicación). Los resultados indicaron que a los 10 dda las dosis de TD de 0.6, 0.8 y 1.0 g∙kg−1 de semilla ocasionaron mortalidad de 100% (Table 2), similar a la ocasionada por el testigo químico (Deltametrina), sin diferencias significativas entre los promedios; sin embargo, estos porcentajes de mortalidad fueron significativamente diferentes a los ocasionados con las dosis de 0.2 y 0.4 g∙kg−1 de semillas, y más aún con respecto al porcentaje de mortalidad (0) que se tuvo en el testigo absoluto. A los 20 dda se observó que donde se aplicaron las dosis de 0.6, 0.8 y 1.0 g∙kg−1 de TD y 0.1 mL∙kg−1 de Deltametrina (químico), se tuvieron porcentajes de mortalidad de 100% de adultos de gorgojo del frijol, pero no fueron significativamente diferentes al 95% que se logró con la dosis de 0.4 g∙kg−1 de TD; no obstante, si fueron estadísticamente diferentes a la mortalidad (28% menos) que se logró con la dosis de 0.2 g∙kg−1 de TD; asimismo, con respecto al 0% que se observó en el testigo absoluto.
A los 40 dda los tratamientos en dosis de 0.6, 0.8 y 1.0 g∙kg−1 de TD y 0.1 mL∙kg−1 de Deltametrina, la mortalidad fue del 100% (Table 2), sin diferencia significativa con la que ocasionó la dosis de 0.4 g∙kg−1 de TD; sin embargo, dichos porcentajes fueron significativamente diferentes a la mortalidad que se produjo con la dosis de 0.2 g∙kg−1 de TD y con el testigo absoluto.
La germinación de semillas fue similar con todos los tratamientos aplicados, incluido el testigo absoluto, con una emergencia de plántulas que osciló entre 94 y 96%, con- siderada como normal, y se asume que la tierra de diatomea no provocó ningún efecto sobre la germinación.
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Table 2. Porcentaje de mortalidad de adultos de gorgojo del frijol (Zabrotes subfasciatus Boh.) tratados con dosis menores de tierra de diatomea (TD). Ciclo 2014-2015.
*Promedios con diferente letra en la columna son estadísticamente diferentes, según Tukey (α ≤ 0.05); dda = días después de la aplicación.
Estos resultados coinciden con lo expuesto por Yatie et al. [22] , donde se señala que la tierra de diatomea constituye un mineral con potencial insecticida contra el gorgojo del frijol, aplicada en dosis de 1.0 g∙kg−1 para tener 100% de mortalidad de los tres a los ocho días posteriores a la aplicación. También coinciden con los de Cook y Armitage [15] , Arthur [4] , Korunic [6] , Fields y Korunic [17] , toda vez que refieren que estos polvos inertes se han empleado con gran éxito en el control de gran número de insectos de granos almacenados, entre los que se encuentran, Oryzaephilus surinamensis, R. dominica, Tribolium castaneum, T. confusum, Cryptolestes ferruguineus, S. zeamais, S. granarius, S. orizae. Prostephanus truncatus y Acanthocelides obtectus y Zabrotes subfasciatus. Asimismo, con los de Mazzuferi et al. [20] , pues indican que dosis de tierra diatomea (0.5, 1.0 y 2.0 kg por tonelada de semilla de maíz) sola y combinada con Deltametrina sinergizada con butóxido de piperonilo, provocan mortalidad superior al 97% de gorgojo del maíz, hasta los 120 días después de su aplicación, y este mismo comportamiento se observó cuando fue combinada con el insecticida Deltametrina.
Además, concuerdan con los de Lazzari y Ribeiro [30] , porque señalan que la tierra de diatomea es una alternativa para control de Zabrotes subfasciatus Boheman, ya que después de cinco días de exposición y temperaturas de 27˚C y 30˚C tuvieron mortali- dad de 100% con todas las dosis aplicadas (0.5, 0.75 y 1.0 g∙kg−1 de semilla), con- cluyendo que las dosis adecuadas para el control de esta plaga de almacén son las de 0.75 y 1.0 g∙kg−1 de semilla.
También tienen relación con lo expuesto por Rumbos et al. [31] , quienes señalan que polvos minerales como la zeolita pueden controlar plagas de granos almacenados, como Sitophilus oryzae, Tribolium confusum y Oryzaephilus surinamensis, y que por lo tanto este material puede usarse exitosamente como protector de granos y semillas. Asimis- mo, con lo reportado por Subramanyam y Roesly [32] y Silva et al. [33] , ya que men- cionan que los polvos inertes causan efectos abrasivos sobre la cutícula de los insectos, lo que trae como consecuencia una pérdida de agua y, por consiguiente, la muerte. Además, estos polvos pueden ser usados en combinación con otros productos como los polvos vegetales para aumentar de esta manera la efectividad del control de plagas.
4. Conclusiones
Las dosis de 0.8 a 5.0 g∙kg−1 de tierra de diatomea controlaron eficazmente al gorgojo mexicano del frijol, pero la dosis que se recomienda es la de 0.8 g∙kg−1 de semilla, toda vez que con esta dosis se puede controlar con sustentabilidad y no se afecta la germina- ción de semillas, como con las otras dosis evaluadas.