Impacto de la mancha amarilla y roya de la hoja en la dinámica del nitrogéno en cultivares de trigo con diferente tolerancia, bajo aplicación de fertilización nitrogenada y fungicidas

Abstract

La mancha amarilla (MA) ocasionada por el hongo necrotrófico Pyrenophora tritici-repentis (Died) Drechs (anamorfo Drechslera tritici-repentis) (Died) Shoem) y la roya de la hoja (RH) ocasionada por el hongo biotrófico Puccinia triticina Eriks, se encuentran entre las principales restricciones bióticas que limitan el rendimiento y afectan la calidad del cultivo de trigo pan (Triticum aestivum L.) en Argentina y otros países. En los últimos años se ha impulsado el interés por el estudio de la tolerancia a enfermedades como un importante complemento de la resistencia genética dentro de un contexto de manejo integrado. Sin embargo, cuando estas enfermedades no pueden ser atenuadas por la resistencia o los mecanismos de tolerancia, es usual optar por la aplicación de fungicidas. Por su parte, la fertilización nitrogenada es necesaria para alcanzar elevados rendimientos y calidad en trigo, aunque su utilización puede afectar la expresión de enfermedades foliares. El objetivo general fue analizar la importancia de la tolerancia a las enfemedades foliares causadas por patógenos biotróficos (P. triticina) y necrotróficos (Py. tritici-repentis) con inoculaciones de los patógenos separadamente, la fertilización nitrogenada y la aplicación de diferentes fungicidas sobre el rendimiento de cultivares de trigo de diferente aptitud panadera y su efecto sobre la removilizacion de Nitrógeno (N), absorción post-antesis, % N en granos y acumulación de N en los granos, para permitir un control más eficiente de las enfermedades foliares en el contexto del manejo integrado. Se condujeron ensayos durante 2012 y 2013 en la Estación Experimental J. Hirschhorn (FCAyF-UNLP; La Plata, Argentina) utilizando un diseño experimental en parcela dividida con tres repeticiones. Las parcelas principales fueron las inoculaciones de los patógenos (Py. tritici-repentis y P. triticina). La sub-parcela fueron los tratamientos de inoculación: 1- sin inóculo (SI), 2- baja concentración de inóculo (BCI) y 3- alta concentración de inóculo (ACI). Como sub-sub-parcela se sembraron diez cultivares de trigo de diferente grupo de calidad (GC). Las evaluaciones se realizaron en EC39, EC60 y EC82 y consistieron en la determinación del área bajo la curva del progreso de la enfermedad (ABCPE), duración del índice de área foliar verde del cultivo (DAFV), rendimiento y sus componentes, y la removilizacion (NREM), absorción post-antesis (NPA), acumulación de N en granos (NG) y %N en granos (%NG). Se detectaron tres genotipos tolerantes a cada uno de los patógenos evaluados. Algunos cultivares fueron tolerantes a las dos enfermedades (BioINTA 3004 y Klein Guerrero), en tanto que ACA 303 y Sursem LE 2330 fueron tolerantes a MA y Klein Yarará y Baguette 11 lo fueron a RH. Se evidenciaron efectos de la tolerancia en el NG, ICN y ERN en ambos patógenos y además en NPA ante P. triticina y en NREM ante Py. tritici-repentis. La pérdida de rendimiento fluctuó entre el 15,2% al 19,9%, debido a las disminuciones en el número de granos/espiga (12,9% para MA y 18,7% para RH) y en el peso de mil granos (6,3% y 9,4% para MA y RH respectivamente). Respecto a la dinámica del N en el cultivo, los resultados indican que el modo de nutrición de los patógenos provoca un efecto diferencial en estas variables con efectos más notorios ante RH, mecanismo que estaría explicado por la retención de N en tejidos verdes y pústulas ante este patógeno biotrófico lo que impide la normal traslocación del N hacia los granos y reducen la eficiencia de removilizacion de N (ERN). En este sentido, inoculaciones con Py. tritici-repentis provocaron incrementos en el %NG de hasta 14,9%, en tanto que inoculaciones con P. triticina provocaron el efecto inverso, reduciendo esta variable en hasta 9,89% respecto al testigo no inoculado. Tanto la NREM (-30,9%) como el NG (-24,4%) mostraron mayores reducciones ante aumentos en la dosis de inóculo de P.triticina, no detectándose reducciones significativas ante Py. tritici-repentis. Otro de los objetivos fue evaluar el efecto de 6 diferentes principios activos de fungicidas y de la fertilización nitrogenada sobre la severidad de la MA y RH, la DAFV del cultivo y de la hoja bandera (DAFVHB), el rendimiento y la dinámica del N en tres cultivares de trigo. Para ello, se condujo un ensayo durante 2014 y 2015 en la Estación Experimental J. Hirschhorn utilizando un diseño experimental en parcela dividida con tres repeticiones. Las parcelas principales fueron las inoculaciones de los patógenos (Py. triticirepentis y P. triticina). La sub-parcela fueron los tratamientos de fungicidas: 1- sin fungicida (SF), 2- triazol + estrobilurina (TE) y 3- triazol + estrobilurina + carboxamida (TEC). Como sub-subparcela se aplicaron tres dosis de N: 1- 0 kg N/ha (0N), 2- 70 kg N/ha (70N) y 3- 140 kg N/ha (140N). Como sub-sub-sub-parcela se sembraron tres cultivares de trigo de diferente grupo de calidad. Las evaluaciones también se realizaron en EC39, EC60 y EC82 y consistieron en la determinación del ABCPE, DAFV, DAFVHB, el rendimiento y sus componentes y la NREM, NPA, NG y %NG. El ABCPE ante MA disminuyó ante dosis crecientes de N, en tanto que, con RH, la respuesta fue inversa. No obstante, el impacto de la fertilización nitrogenada fue mayor sobre la DAFV que sobre la severidad de las enfermedades. Por otro lado, la aplicación de TEC no solo produjo las mayores disminuciones del ABCPE, sino que además produjo los mayores incrementos de la DAFV y DAFVHB lo que derivó en los mayores aumentos de rendimiento fundamentalmente explicados por el número de granos.m-2 . El %NG se redujo con la aplicación de fungicidas para el control de MA, en tanto que, cuando se controló la RH, ocurrió lo inverso. Ante inoculaciones con P.triticina se detectaron mayores reducciones en el NREM, NPA y NG con respecto a Py.tritici-repentis, respuesta que estaría explicada por disminuciones en la generación de biomasa y rendimiento, sumado a reducciones en el ICN y ERN por retención de N en partes vegetativas y pústulas del patógeno. Se detectó que los genotipos más susceptibles a enfermedades permitieron discriminar de manera más consistente el efecto diferencial que cada patógeno provocó ante incrementos en la fertilización nitrogenada sobre el ABCPE, DAFV y DAFVHB y sobre la dinámica del N. El efecto combinado de fungicidas y aumentos en la dosis de N generó los mayores incrementos en la NREM, NPA y en la NG. Los mayores resultados sobre el control de los patógenos, generación de rendimiento y dinámica del N en el cultivo ante la aplicación de TEC con respecto a la doble mezcla TE, se debería a un mejor efecto fungicida sumado a un efecto positivo en la fisiología del cultivo, tales como incrementos en la eficiencia del uso del agua y radiación e incrementos en la tasa fotosintética del cultivo que provocaron mayores aumentos en la tasa de crecimiento del cultivo.

Tan spot caused by the necrotrophic fungus Pyrenophora tritici-repentis (Died) Drechs (anamorph Drechslera tritici-repentis) (Died) Shoem) (MA) and leaf rust caused by the biotrophic fungus Puccinia triticina Eriks (RH), are the main biotic causes of yield and quality reductions of wheat (Triticum aestivum L) in Argentina and other countries. In recent years, the interest in the study of the disease tolerance has been promoted as an important complement to the genetic resistance within an integrated management context. However, when disease can not be attenuated by any of these mechanisms, opting for fungicide applications is very usual. On the other hand, nitrogen (N) fertilization is necessary to achieve high yields and quality in wheat, although its use may affect the expression of the foliar diseases. The main objective was to analyze the importance of the tolerance to foliar diseases caused by biotrophic (P.triticina) and necrotrophic pathogens (Py. tritici-repentis) under separated inoculations, with N fertilization and different fungicides applications on yield of wheat cultivars differing in bread making aptitude and their effect on N remobilization, N post-anthesis absorption, % N in grains and N accumulation in grains, to allow a more efficient control of foliar diseases in the context of the integrated management. Two field experiments were conducted during 2012 and 2013 at the Estación Experimental Julio Hirschhorn (FCAyF-UNLP, La Plata, Argentina). Treatments were arranged in an experimental split-split plot design with three replications, where the main plots were the pathogens (P. tritici-repentis and P. triticina); sub-plots corresponded to inoculation treatments: 1- without inoculation (WI), 2- low inoculum concentration of each pathogen (LC), 3- high inoculum concentration of each pathogen (HC) and ten commercial cultivars differing in bread-making aptitude were the sub-sub-plots. Evaluations consisting in determining the area under disease progress curve (AUDPC), Healthy area duration (HAD), yield, yield components, N remobilization (NREM), N post-anthesis absorption (NPA), % N in grains (%NG) and N accumulation in grains (NG) were performed. Three genotypes presented tolerance to each of the diseases. Cultivars BioINTA 3004 and Klein Guerrero showed tolerance to both diseases. ACA 303 and Sursem LE 2330 were tolerant to MA, while Klein Yarará and Baguette 11 were tolerant to RH. Tolerance effects were observed in the NG, ICN and ERN in both pathogens and also in NPA (P. triticina) and NREM (Py. tritici-repentis). Yield loss caused by diseases fluctuated between 15.2% and 19.9% due to decreases in the grain number/spike (12.9% for MA and 18.7% for RH) and in thousand kernel weight (6.3 and 9.4% for MA and RH respectively). Regarding the crop N dynamics, the results indicate that the mode of nutrition of the pathogens would cause a differential effect in these variables with more noticeable effects on RH, a mechanism that would be explained by the retention of N in green tissues and pustules of this biotrophic pathogen, which prevents the normal translocation of N to the grains and reduce the N remobilization efficiency (ERN). In this sense, inoculations with MA caused increases in the %NG up to 14.9%, while RH caused the inverse effect, reducing this variable by 9.89% with respect to the non-inoculated treatment. Both, NREM (-30.9%) and NG (-24.4%) showed higher reductions under increases in the inoculum dose of RH, while no significant reductions were detected under MA infections. Other objective was to evaluate the effect of fungicide differing in active ingredients and three N rates, on MA and RH AUDPC, HAD, flag leaf 8 HAD (FLHAD), grain yield and N dynamics in three wheat cultivars. Two field experiments were conducted during 2014 and 2015 at the Estación Experimental Julio Hirschhorn. Main plots were the inoculations with the pathogens (Py. tritici-repentis and P. triticina); sub-plots corresponded to fungicide treatments: 1- untreated, 2- triazole + strobilurin (TS) and 3- triazole + strobilurin + carboxamide (TSC), N doses were the sub-sub-plots: 1- 0 kg N/ha (0N), 2- 70 kg N/ha (70N) and 3- 140 kg N/ha. Three cultivars difering in bread-making aptitude were the sub-sub-sub-plot. Evaluations consisting in determining the AUDPC, HAD, FLHAD, yield, yield components and NREM, NPA, NG y %NG were performed. AUDPC of MA increased at higher N rates, whereas with RH the opposite occurred. However, the impact of N was greater on HAD than on the disease severity. On the other hand, TSC applications not only produced the major decreases in AUDPC but also the main increases in HAD and FLHAD, which resulted in the higher yield increases mainly explained by the grain number/m2. %NG was reduced with the application of fungicides when MA was controlled, whereas, with RH the opposite occurred. Greater reductions in NREM, NPA and NG were detected in response to RH inoculations with respect to MA, a response that could be explained by decreases in biomass and yield, coupled with reductions on N harvest index and NRE due to retention of N in vegetative parts and pustules of the pathogen. It was detected that the most susceptible genotypes allowed a better discriminination on the differential effect that each pathogen caused due to increases in N fertilization on AUDPC, HAD and FLHAD and N dynamics. Combined effect of fungicides and increases in N dose generated the largest increases in NREM, NPA and NG. The greater results on the control of pathogens, yield generation and N dynamics in the crop under TSC application with respect to TS, would be due to a better fungicidal effect added to a positive effect in the physiology of the crop, such as increases in the water and radiation use efficiency and increases in the photosynthetic rate of the crop, which led to greater increases in the growth rate of the crop.