Interacción, nutrición y salud en el cultivo del café

El cultivo nacional de café ha sido objeto de varias actualizaciones, desde las formas de control hasta los procesos posteriores a la cosecha. Estos hechos se deben a la incesante búsqueda de la reducción de costos en el cultivo, valorando siempre la mejora de la productividad y la calidad del producto final.
Los gastos con los procesos relacionados a la cosecha son los más costosos en la cadena de producción del café. Luego, aparecen las operaciones de fertilización y control de plagas y enfermedades, que representan el 23 y el 14% del costo operacional efectivo por saco, respectivamente (datos propios de 227 propiedades que forman parte del proyecto Educampo en las regiones de Cerrado, Matas y Sul de Minas).
Por lo tanto, para tener éxito, el caficultor debe estar atento no solo al control del suelo (corrección y fertilización), sino también al control químico de plagas y enfermedades. Cabe mencionar que las principales enfermedades del cafeto son: roya, cercosporiosis, mancha Phoma y mancha de aureoleato. Estas enfermedades son responsables de importantes pérdidas de productividad, defoliación intensa y raquitismo de las plantas afectadas (Patrício & Oliveira, 2013; Barbosa Júnior et al., 2019). Además, pueden influir en la calidad de los granos y las bebidas (Pozza et al., 2010).

Después de todo, ¿cómo se producen las enfermedades en las plantas de café?

No solo en el cafeto, sino en todas las plantas, para que ocurra una enfermedad determinada, son necesarios tres factores que conforman el “Triángulo de la Enfermedad”, donde el ambiente debe ser favorable para la presencia y supervivencia del patógeno (agente causador) y el huésped (planta) debe ser susceptible para que ocurra la infección del patógeno.

El control de las enfermedades no significa erradicarlas del área sino controlarlas para que estén por debajo del nivel de daño económico (Patrício & Oliveira, 2013).
Se sabe que la resistencia de las plantas a las enfermedades es un mecanismo controlado genéticamente, pero puede verse influenciada por algunos factores, incluida la nutrición mineral de las plantas. La fertilización puede alterar las características del sistema del suelo, la planta y el organismo fitopatológico, aumentando o reduciendo la gravedad de las infecciones (García Júnior, 2002; Belan et al., 2015; Patrício & Oliveira, 2013). Por lo tanto, las plantas bien nutridas tienden a ser más vigorosas y resistentes a las infecciones.

Figura 1. Triángulo de la enfermedad. Adaptación: Guilherme Souza (2019)

¿Cuáles son las estrategias de las plantas contra el ataque de patógenos?

A lo largo del proceso evolutivo, las plantas han sido capaces de desarrollar algunas estrategias contra los ataques de plagas y enfermedades. Los mecanismos de defensa son diversos y varían según la especie y el ambiente.
Las principales estrategias desarrolladas son:
a) Barreras físicas, por ejemplo: ceras, cutina, suberina y lignina que forman barreras que dificultan la penetración de patógenos;
b) Metabolitos secundarios, por ejemplo: terpenos, fenoles, fitoalexinas y compuestos nitrogenados que son compuestos químicos producidos por las plantas que pueden actuar como mecanismos de resistencia.

Figura 2. Esquema simplificado de las rutas de síntesis de metabolitos secundarios y sus interrelaciones con el metabolismo primario (Yamada, 2004).

En general, el conocimiento de las rutas metabólicas que componen el metabolismo secundario es fundamental para comprender las prácticas agronómicas que pueden ayudar en el control de plagas y enfermedades. Cabe destacar que algunos compuestos producidos se consideran tóxicos incluso para las plantas que los producen (Yamada, 2004). Así, para evitar daños a las plantas, estos metabolitos se almacenan en compartimentos celulares aislados como vacuolas, canales de resina, tricomas, entre otros. Después del ataque de los patógenos, estas toxinas comienzan a actuar y se activan solo en el sitio del daño, es decir, afectan mínimamente el metabolismo primario de las plantas atacadas (Taiz
et al., 2017).

¿Cómo se relaciona la nutrición mineral con la salud de las plantas?

Cada nutriente desempeña un papel dentro del metabolismo y la fisiología de las plantas
(Tabla 1), por lo tanto, en las recomendaciones, siempre se debe priorizar el equilibrio entre los elementos. Por otro lado, existe una delgada línea entre la deficiencia y la toxicidad que determina el equilibrio nutricional adecuado.
En general, las plantas bien nutridas tienden a ser más vigorosas, productivas y tolerantes al estrés de que las plantas en desequilibrio nutricional.

Después de la aplicación de los fertilizantes, ya sea a través del suelo o foliar, los elementos son absorbidos. Por lo tanto, los nutrientes se dirigen a la composición del metabolismo primario, es decir, para el crecimiento y desarrollo de las plantas. En esta etapa se forman, entre otros, aminoácidos, proteínas y membranas celulares (Huber et al., 2012; Pozza & Pozza, 2012).
Algunos de los nutrientes actúan en el metabolismo secundario (ruta del ácido shikímico y del ácido malónico), responsable por la defensa de las plantas (Taiz et al., 2017). Cabe recordar que estos mecanismos de defensa son efectivos contra patógenos y también contra herbívoros (Amtmann et al., 2008; Huber et al., 2012; Taiz et al., 2017).

Tabla 1. Funciones de los nutrientes y formas de absorción por las plantas.

Adaptado de Marschner (1995); Malavolta (2006); Taiz et al. (2017).

Como este es un tema relativamente nuevo, se ha avanzado mucho en los últimos años, lo que refleja significativamente el aumento de trabajos en el cultivo de café (Pozza et al. 2001; García Júnior, 2002; Carvalho et al., 2008; Lima, 2009; Catarino et al., 2016; Chaves et al., 2018; Silva Júnior et al., 2018, Pérez et al., 2019).
La Tabla 2 muestra cómo se comportan algunas enfermedades del cafeto con relación a los nutrientes. Sin embargo, en este boletín, nos centraremos a los mecanismos de aclimatación de la planta para apoyar/tolerar el ataque de patógenos.

Tabla 2. Comportamiento de las principales enfermedades del cafeto en función de los nutrientes

En el cafeto, la aplicación de altas dosis de N y K es común y a menudo se produce un desequilibrio nutricional. Cuando se aplican altas dosis de N, el flujo metabólico del ciclo de Krebs es mayor, con el fin de dirigir la asimilación de N en compuestos primarios/aminoácidos. De esta forma, se compromete el metabolismo secundario y se produce una disminución de la actividad en la vía del ácido shikímico, es decir, una reducción en la formación de fenoles, ligninas, taninos, entre otros (Yamada, 2004; Taiz et al., 2017). Por lo tanto, las plantas son más susceptibles al ataque de plagas y enfermedades, ya que la formación de compuestos de defensa es deficiente.
Las relaciones entre la P nutricional y las enfermedades son antagónicas, mientras que algunos estudios muestran la reducción de las enfermedades con el aumento de los contenidos de P, en otros esto no sucede. En una extensa revisión sobre el efecto de la nutrición y el desarrollo de enfermedades, Walters y Bingham (2007) sugieren que estos efectos negativos se deben al secuestro de Ca en el apoplasto por el P, alterando la actividad de enzimas como la poligalacturosis. Por lo tanto, hay un cambio en las membranas celulares que son más susceptibles al ataque de hongos. Por otro lado, cuando se usa el P-fosfito, existe una intensa correlación con el aumento de compuestos de defensa mejorando la salud de las plantas de café (Nojosa et al., 2009; Silva Júnior et al., 2018).
Entre los elementos, K es el que presenta los resultados más consistentes a la hora de reducir la incidencia de plagas y enfermedades. Belan et al. (2015) usando técnicas de microanálisis de rayos X para analizar la distribución de nutrientes en el tejido de las hojas de café infectadas con mancha de aureola, mancha de Phoma, cercosporiosis y roya, se encontró que el gradiente de concentración de K era mayor alrededor de los tejidos asintomáticos de las lesiones y disminuía dentro de las lesiones. Por otro lado, según los autores, los contenidos de Ca fueron mayores en los bordes de las lesiones, es decir, en los tejidos ya necróticos, disminuyendo en los tejidos asintomáticos.

Figura 3. Microanálisis de rayos X para el mapeo de K y Ca en tejidos de árboles de café con lesiones de enfermedades foliares: Mancha de aureolato, mancha de Phoma, cercosporiosis, roya y mancha de mantequilla (traducido y adaptado por Belan et al., 2015b).

Tanto el K como el Ca, pueden acumularse en los vasos conductores (xilema y floema) y en la corteza de las plantas e inhibir el crecimiento y la penetración de patógenos a través de una barrera fisicoquímica, manteniendo así la integridad de las membranas (Amtmann et al., 2008; Sugimoto et al., 2010).
El Ca también puede inhibir la actividad de la enzima poligalacturonasa, una enzima que se encarga de disolver la laminilla media en caso de ataque de algunos hongos y bacterias (Hawkesford et al., 2012).
El Mg está directamente relacionado con la síntesis de compuestos fenólicos y lignina (Hawkesford et al., 2012). Además, activa enzimas como la peroxidasa (POX) que combaten las especies reactivas del oxígeno (ROS) producidas a partir del proceso de infección (Moreira et al., 2013).
Se sabe que el S tiene características como plaguicida agrícola, tanto es así que se ha usado como fungicida durante varios años. En las vías metabólicas secundarias, especialmente en la forma elemental (S0), el S puede aumentar la producción de fitoalexinas, que es un compuesto orgánico muy eficiente para la tolerancia de las plantas a los patógenos (Walters & Bingham, 2007; Belan et al., 2015). Esto se debe a que existe una alteración en el metabolismo de la producción de glucosinolatos (Walters & Bingham, 2007). Otro punto que vale la pena mencionar es que los hongos necrótrofos, como las royas, requieren niveles más altos de S para reproducirse (Walters & Bingham, 2007).
Los micronutrientes actúan principalmente como catalizadores en reacciones bioquímicas, activación enzimática, síntesis de compuestos como fenoles, fitoalexinas, lignina, entre otros (Broadley et al., 2012; Taiz et al., 2017).
El B, junto con el Ca, se encarga de mantener la integridad de la membrana plasmática (Vasco et al., 2018). Por otro lado, dentro de la resistencia de las plantas al ataque de patógenos, juega un papel fundamental en la ruta de los compuestos fenólicos (Broadley et al., 2012).
Entre los micronutrientes, el Cu es ampliamente usado, gracias a su efecto fungistático y bacteriostático. En la planta, el Cu actúa en la formación de lignina, composición de melaninas, fitoalexinas, quinonas y otros compuestos fenólicos que tiene un efecto en la inhibición y desarrollo de patógenos. Además, el Cu compone enzimas del sistema antioxidante, como la superóxido demutasa (SOD), que es responsable de eliminar los iones peróxido formados después de la extrusión de las células por microorganismos (Broadley et al., 2012; Taiz et al., 2017).
El Mn es uno de los principales nutrientes que confieren resistencia a patógenos en las plantas. Esto se debe a que está directamente relacionado con los procesos de formación de lignina y pared celular, lo que dificulta la penetración de los microorganismos. Al mismo tiempo, actúa en las enzimas del sistema antioxidante que combaten los radicales libres y disminuyan los daños causados por los patógenos (Yamada, 2004; Broadley et al., 2012; Taiz et al., 2017).
El Zn, así como el Cu y el Mn, tiene un gran papel en las enzimas del sistema antioxidante, además, puede unirse a compuestos de azufre y fosfato asegurando la integridad de las membranas (Yamada, 2004). Por lo tanto, reduce la fuga de jugo celular y limita la lixiviación de K (Neves et al., 2011). En el metabolismo de defensa de las plantas, el Zn también actúa sobre la síntesis de fitoalexinas (Yamada, 2004).

Figura 4. Papel de los micronutrientes en la vía del ácido shikímico y la síntesis de compuestos orgánicos relacionados con la defensa de las plantas (Yamada, 2004).

Dados todos los hechos presentados, parece que el mecanismo de interacción entre la nutrición y las enfermedades es bastante complejo y requiere mucho del medio ambiente, desde los factores de control hasta la correcta aplicación de pesticidas. La ICL presenta soluciones nutricionales que ayudan en el estado nutricional y el equilibrio de su cultivo. Por último, se aplica el dicho popular “es mejor invertir en el supermercado que en la farmacia”.