Aportes de la biología de capín (Echinochloa colona l. Link) para un manejo proactivo de la resistencia a glifosato

Abstract

En la agricultura extensiva las malezas resultan la principal adversidad biótica y, dentro de ellas, Echinochloa colona es una de las especies gramíneas más importantes en Argentina y en el mundo. El manejo de esta maleza centrado en el uso de glifosato condujo a la selección de poblaciones resistentes, lo cual dificulta su control en los cultivos. En este contexto, las recomendaciones de manejo se basan en la rotación y mezcla de herbicidas, sin conocer la dinámica de la especie y sus bases biológicas y ecológicas. Con el objetivo general de generar información para contribuir a un manejo proactivo de E. colona y la mitigación de la resistencia a glifosato, se realizaron diversos experimentos entre 2013 y 2021 para evaluar (i) germinación, (ii) emergencia, (iii) crecimiento y morfología, (iv) resistencia a glifosato, (v) relación competitiva entre individuos resistentes (R) y susceptibles (S) y (vi) el control químico con herbicidas. Los resultados experimentales mostraron que, una vez que las semillas se desprenden de la planta madre, la dormición primaria puede persistir hasta cinco meses y el NO3 - sería uno de los elementos más importantes para el aumento del número de semillas germinadas. Dado que el NO3 - se encuentra mayormente disponible en los suelos y la finalización del tiempo de dormición coincide con el inicio de la primavera, el proceso de germinación se encontraría sin limitantes en situaciones de campo. A continuación, la emergencia mostró un patrón reiterado a través de los años, explicado por el tiempo térmico, con lo cual se puede predecir el inicio y la evolución de este evento a partir de la temperatura del aire. El proceso de emergencia se extendió desde septiembre hasta enero, con un potencial máximo de 5587 plantas m-2 . El período de emergencia se ajustó a un modelo doble logístico en función del tiempo térmico, calculado a partir de la temperatura media del aire, el cual se extendió hasta los 1240 °C d. Las plantas pueden presentar diferentes hábitos de crecimiento modificando sus estructuras aéreas. Así, los individuos que crecieron a una densidad de 1 pl 4-1 m-2 mostraron un hábito de crecimiento postrado, con un diámetro máximo de hasta 220 cm, mientras que a la densidad de 300 pl m-2 los individuos presentaron un hábito de crecimiento completamente erecto con un diámetro promedio de 13,7 cm. Al igual que el diámetro, el incremento de la densidad redujo otras variables por individuo como la materia seca aérea (151,9 a 3 g pl-1 ), el número de tallos (158 a 5 pl-1 ), el número de semillas (32.395 a 667 pl-1 ) y el peso de semillas (16,9 a 1,0 g pl1 ), lo cual explica una amplia plasticidad morfológica de carácter densodependiente. Estos resultados resaltan la importancia del control y el manejo de posibles escapes, dado que una planta puede adaptarse y maximizar la producción de semillas. En otro experimento se asoció la susceptibilidad de E. colona a glifosato en función del sistema de rotación, es decir, se encontraron poblaciones heterogéneas resistentes (R) a glifosato en lotes bajo monocultura de soja o rotación soja y maíz, mientras que en sistemas donde la intensificación de la secuencia de cultivos fue mayor (con la inclusión de un cultivo de invierno), se han identificado individuos susceptibles (S). En la comparación entre los individuos de las poblaciones R y S no se observó un costo biológico asociado a la resistencia a glifosato, pues en las condiciones experimentadas los individuos de la población R tuvieron una mayor producción tanto de número como el peso de las semillas a densidades bajas, mientras que a densidades mayores esta diferencia se diluye. En el estudio de la interacción entre los individuos de las poblaciones S y R se observó que, mayormente, crecen en plena competencia (RRT=1) y poseen la misma habilidad competitiva (AGR=0), con la excepción de la fecundidad a la densidad más baja evaluada, en donde se observó que existe una complementariedad de recursos (RRT>1) y los individuos de la población S tienen una mayor habilidad competitiva que los de la R para la determinación del número y peso de semillas. Los resultados experimentales demuestran que, ante la presión de selección con glifosato, se favorece la mayor producción de semillas provenientes de los individuos R, pero cuando la proporción de individuos S:R es equitativa en un ambiente sin el herbicida, la magnitud de la pérdida por competencia de los individuos R es mayor. Para evitar la presión de selección con glifosato o graminicidas inhibidores de la enzima ACCasa, a los 400 °C d estimados en el modelo de emergencia se encontraría el momento crítico para lograr la mayor eficiencia y eficacia de la aplicación de una mezcla de herbicidas preemergentes y glifosato, para obtener la mayor reducción del número de plántulas y la extensión del tiempo de residualidad. Si bien es importante eliminar la presión de selección con glifosato durante el período de emergencia de E. colona, la elevada producción de semillas que mostraron los individuos de la población R podría dificultar el manejo de esta maleza, al mismo tiempo que el cultivo de soja no interfiere de manera diferencial en la productividad de los individuos S o R. Además, el desafío de reducir el estand de plantas es crucial para evitar que la población maximice su productividad y, principalmente, esto debería lograrse antes de la implantación del cultivo.

Weeds are the main biotic adversity in agriculture and among them Echinochloa colona is one of the most important grass-weed species both in the country and globally. The aim of this thesis was generating information to contribute to a proactive management of E. colona and mitigate the glyphosate resistance, through experiments conducted between 2013 and 2021. The results showed the dormancy extended up to 5 months, and nitrate increased the number of seeds germinated. Seedling emergence in field conditions showed a good-fitness to a non–lineal model based on thermal time to predict it. Plants can present different growth habits by modifying their structures. On this way, plants showed a postrate growth habit at 0.25 pl m-2, while completely erect habit at 300 pl m-2 were showed. Also, at this density gradient the diameter, biomass, seeds weight and number and tiller-number were reduced to 93–98 %. Under different crop rotation systems, E. colona glyphosate resistant (GR) was associated to soybean monoculture and soybean-corn rotation, mainly due to the glyphosate use dependence. Instead, intensified rotations showed glyphosate susceptible (GS) populations only. There was not a biological cost associated to GR, since that R population had a greater production of both the number and the weight of seeds at low densities, while at higher densities this difference was diluted. Generally, S- and R-populations grown in full competition (RYT= 1) with the same competitive ability (AGR=0), but in the determination of fertility at the lowest density Spopulation was more competitive and there was resource complementarity with the Rpopulation. In addition, to avoid selection pressure with glyphosate or other foliar herbicides, the application of pre-emergent herbicides at 400 °Cd would be optimal to maximize the residuality and achieve the greatest reduction in the number of seedlings. Finally, reducing the selection pressure with glyphosate would be one of the main premises to mitigate the herbicide resistance, to favored competitive ability of GS plants when then grow in same proportion than GR plants. However, the high seed production of GR individuals could hinder this relationship. In addition, the challenge of reducing the stand of plants is crucial to prevent the population from maximizing its productivity and, mainly, this should be achieved before the implantation of the crop.