DETERMINACIÓN DEL PERFIL EPIDEMIOLÓGICO DE LA ROYA DEL CAFÉ (HEMILEIA VASTATRIX BERK) EN DOS ZONAS CAFETALERAS Y APLICACIÓN PARA UN SISTEMA DE ALERTA TEMPRANA EN REPÚBLICA DOMINICANA

AUTORES

Quisqueya Perez,

Toribio Contreras

y Antonio Cueva

RESUMEN

Con el propósito de desarrollar modelos bioclimáticos de aplicación local dirigidos a fortalecer el Sistema de Alerta para la Roya del Café (SATR), en el período 2015-2017, se desarrolló un estudio epidemiológico en dos regiones de la República Dominicana. Durante la investigación se registraron la duración del ciclo biológico, la incidencia y severidad de la enfermedad, fenología de la planta, temperatura, humedad relativa, precipitación, punto de rocío y pluviometría. Como resultados de esta investigación se obtuvieron las curvas de comportamiento de la enfermedad y su relación con factores climáticos y fenológicos del cultivo. Avances de resultados obtenidos, indican que la duración del pe- ríodo de incubación de H. vastatrix en Jarabacoa osciló entre 21 y 35 días, el ciclo biológico fue entre 29 y 46 días, mientras que en la zona de Polo, el período de incubación (PI) osciló entre 22 y 35 días, la duración del ciclo biológico fue de 29 a 45 días. Los factores climáticos de mayor influencia fueron temperatura, cantidad de días con lluvia y de lluvia acumulada. Para la zona de Polo se obtuvieron para pronóstico de período de incubación los modelos Y= 71.06-2.60 temperatura mínima, con un R2 igual a 81%, y Y= 72.59-0.08 (temp.max) - 2.75 (Temp mini) con un R2 de 81%. En la validación del pronóstico de PI de ambas ecuaciones en comparación con la ecuación de Rayner, solo el primer modelo y la ecuación de Rayner tuvieron pronósticos similares para la duración del PI.En ambas zonas, el comportamiento de la roya tuvo tres fases epidémicas y su ciclo biológico estuvo influenciado por la temperatura máxima y mínima y el número de días con lluvia. Para la zona de Jarabacoa, se obtuvieron dos modelos para el pronóstico de incidencia: el primero Y (Inc. %) =246.4-8.03 Temp. Mínima- 2,23 Temp. Máxima, con un R2 =0.83, obtenido con datos climáticos registrados dentro de la parcela de estudio, y el segundo Y=340.18 -6.08 Temp. Máxima -7.66 Temp. Mínima con un R2 de 0.81, ambos modelos deben ser validados en estudios posteriores.

Palabras clave: roya, café, epidemiologia, clima.

I. INTRODUCCION

El cultivo del café es de gran importancia para la República Dominicana por su papel como generador de ingresos para el país y las familias cafetaleras y su rol en la protección de grandes superficies localizadas en las zonas montañosas, constituyendo la mayor masa boscosa con que cuenta actualmente la nación.

La roya del café (Hemileia vastatrix Berk & Br) fue detectada en la República Dominicana en 1988. A partir de su detección se desarrollaron investigaciones que determinaron el comportamiento de la enfermedad en diferentes zonas de producción, como base para su manejo, manteniéndose la enfermedad como una más del cultivo durante veintidós años sin causar graves daños. Sin embargo, la caficultura dominicana ha sido afectada por circunstancias adversas como la variabilidad de los precios en el mercado internacional y la escasa inversión del estado dominicano en el sector, causas principales de la reducción de la producción por abandono de las áreas cafetaleras y deterioro de los cafetales, así como los efectos de factores climáticos adversos, principalmente la destrucción de plantaciones a causa de los huracanes.

Como parte de la respuesta a esta crisis se desarrolla un proyecto de investigación entre 2015 y 2017, con el objetivo de actualizar el conocimiento sobre el comportamiento de la enfermedad en diferentes zonas geográficas y su relación con las condiciones climatológicas. En este artículo pre- sentamos los resultados de esta investigación en la zona Cafetalera de Los Marranitos, en Jarabacoa y en La Lanza, Polo, durante el 2016.

II. MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación se realizó en dos zonas cafetaleras, Los Marranitos, Jarabacoa, provincia La Vega, localizado en la latitud 19.11667 y longitud -70.63333, a una altitud 1,200 msnm, con pluviometría anual de 1,436 mm, temperatura máxima de 29.7 y 16.4oc temperatura mínima, en la vertiente Norcentral de la Cordillera Central y en La Lanza, Polo, provincia Barahona, localizada en la latitud 18.085509 y longitud -70.63333, a una altitud de 901 msnm, en la Sierra de Bahoruco en el sur del país.

En Los Marranitos se seleccionó una finca de la variedad Caturra de aproximadamente siete años de sembrada a 2 x 1m, con sombreado regular, alta capacidad productiva. En Polo se seleccionó un lote de la Variedad Caturra, dentro del Centro Sur de Desarrollo Agropecuario, de aproximadamente siete años de sembrada a 2 x 1m, con media a baja capacidad productiva.

Los lotes fueron manejados igual que el resto de la finca, con la excepción de que no se realizaron aplicaciones de fungicidas.

2.1.   Procedimiento de campo

La investigación se dividió en dos etapas:

La determinación del Período de incubación y latencia,: para lo cual se llevaron mensualmente a las parcelas 20 plantas de café de la variedad Caturra, producidas fuera de la zona cafetalera para garantizar que estuvieran libres de roya. Se seleccionaron diez plantas, en cada una se tomaron cuatro hojas y se marcaron círculos donde eran inoculadas artificialmente con uredosporas frescas y libres del hongo Lecanicillium lecanii. Las plantas inoculadas se distribuyeron en las parcelas y a los 15 días se realizó la primera lectura, y las siguientes cada tres días hasta que aparecieran los primeros síntomas y luego las primeras uredosporas. Las restantes diez plantas se distribuyeron dentro del lote a fin de que se produjera inoculacion natural, las lecturas se hicieron siguiendo el mismo protocolo.

2.2.   Determinación de la curva epidemiológica

Para el estudio de comportamiento de la enfermedad, se utilizo la metodología regional de PROMECAFE para estudios epidemiológicos, que consistió en seleccionar lotes de una hectárea de café de la variedad Caturra, los cuales fueron delimitados físicamente para garantizar la no aplicación de fungicidas. En cada lote se seleccionaron e identificaron 30 plantas y en cada una se escogieron 2 ramas o bandolas del estrato medio de la planta.

2.3.   Variables evaluadas

Se registraron cada 15 días las variables, número total de hojas en la rama (NTH), hojas nuevas (HN), hojas con roya nueva (HRN) y severidad, esta última utilizando la escala diagramática de la Dirección Nacional de Vigilancia Fitosanitaria de México (2013).

2.4.   Registro de variables climáticas

Para estos registros se instaló en cada una de las parcelas un Data Logger que registró cada dos horas por día la temperatura, humedad relativa y punto de rocío.

Se obtuvieron los registros diarios de temperatura máxima y mínima, número de días con lluvia y mms diarios de las estaciones de la Oficina Nacional de Meteorología de Polo y Jarabacoa (Silvicultura), localizadas a unos tres kilómetros de las parcelas de estudio.

2.5.   Análisis estadístico

Con los registros periódicos de la incidencia y los datos de pluviometría, temperatura máxima y mínina, punto de rocío y humedad relativa, se realizaron los análisis de correlación y regresión múltiple utilizando el paquete estadístico Infostat, para determinar la influencia de cada una de esas variables y de su conjunto en el comportamiento de la enfermedad. Los registros de cantidad de HRN en las ramas evaluadas nos sirvieron de parámetro de ayuda para la estimación de la duración del período de incubación en las plantas evaluadas.

III. RESULTADOS

3.1.   Duración del ciclo biológico

La duración del ciclo biológico en Polo en 1998 fue de 29 a 48 días en la zona de Jarabacoa (Perez, et al 1995) a 700-800 msnm, sin embargo en PI determinado en este estudio fue de una altitud de 1,120 msnm en la misma zona para el 2016 osciló entre 21 y 34 días bajo condiciones climáticas donde se esperaba que fuera más prolongado. Este comportamiento podría atribuirse a que la temperatura media se mantuvo en los rangos de 21 a 250c, adecuados para favorecer la duración del período de incubación.

Tabla 1. Duración del ciclo biológico en las dos zonas de estudio.

Mes	PI(días)_Jarabacoa 1120 msnm	CB (días)	PI (días)	CB (días) Polo a 891 msnm
E	32	40	35	45
F	35	43	35	45
M	30	41	35	42
A	21	29	22	29
M	28	42	22	29
J	28	36	23	30
J	28	37	23	42
A	29	40	25	35
S	26	36	25	37
O	26	40	27	41
N	32	46	27	41
D	34	42	30	45

En el caso de Polo, la duración del período de incubación osciló entre 22 y 35 días, bajo condiciones de altitud menor que Jarabacoa y con una temperatura media entre 19 y 24°c, donde se esperaba un período de incubación mucho más corto que en Jarabacoa.

La temperatura mínina y máxima resultaron la variables más influyentes en la duración del ciclo biológico en Polo para evaluar la posibilidad de utilizar información climática de una estación meteorológica localizada a cinco kilómetros de la parcela. Se realizó un análisis de correlación utilizando los datos de la estación climática y los obtenidos con un Data Loguer dentro de la parcela, los análisis estadístico indican que en Polo, correlación entre el período de incubación y la temperaturas máxima R2 de 58% P de 0.0006, y para la temperatura mínima 0.31 (R2 31% (con un P 0.013), lo mismo ocurre con los datos registrados en la estación climática de Onamet, con un R2 = 90% para la temperatura mínima, con P<0.08 y R2= 69% para la máxima con P< 0.013.

Tabla 2. Relación entre la duración del PI con la temperatura obtenida con dentro de la parcela (Data Loguer) y de las estaciones de Oficina Nacional de Meteorología (Onamet) más próximas a las zonas.

Localidades	Duración PI (días)	Método obtención	Temp. Máx	Temp. Mín
Polo		Data Loguers	-0.58	-0.31
	PI Máximo = 35		P <0.0006	P<0.013
	PI Mínimo= 22	Onamet	-0.90	-0.69
			P<0.08	p<0.07
Los Marranitos	PI Máximo = 35	Data Loguers	-0.43	-0.25
	PI Mínimo= 21		P<0.0027	P<0.094
		Onamet	-0.39	-0.21
			P<0.21	p<0.009

Para Jarabacoa con los registros climáticos dentro de la parcela, tambien la temperatura fue el factor mas influyente, con coeficiente de correlación de 43% y P<0.0027 para la temperatura máxima y 25% con P<0.094 para la mínima con los registros de Onamet.

Para iniciar el proceso de validación de estas informaciones, desarrollamos dos modelos utilizando el análisis de regresión para la duración del ciclo biológico y las variables meteorológicas utilizando el método Stepwise (paso a paso). Para Polo resultó en la obtención de dos modelos para la dura- ción del período de Incubación Y= 7.06-2.5 Tmin con un R2 de 79% y para la duración del ciclo biológico Y=72.59-0.08 Tmax-0.275 Tmin con un R2 = 71%.

La duración del ciclo biológico para las enfermedades policíclicas como la roya del café es determinante influye en las fases de desarrollo de la enfermedad y puede utilizarse para predecir el desarrollo de la enfermedad en el campo. Esta es una información de relevancia arrojada por este estudio, ya que luego de su validación permitirá la estimación del desarrollo de la enfermedad. Los resultados de investigación para determinación del período de incubación y el ciclo biológico, indican que la temperatura es el factor climático más influyente, según Rayner, citado por IICA (1977) y Leguizamón (1998.) Comparamos los registros de período de incubación observado en Polo y el predicho por la ecuación de Rayner, cuyos resultados se presentan en la Tabla 3.

Tabla 3. Comparacion entre PI observado y pronosticado por las ecuaciones de Rayner y modelo, 2 Polo, La Lanza

Meses	PI observado en campo	PI Pronosticado con la ecuación de Rayner Y=90.61-0.408 Tmax- 0.408 Tmin	PI Pronosticado por ecuación 2 Polo Y=7.06-2.5 Tmin
E	35	35.	35
F	35	34.	35
M	35	34.	35
A	22	32	22
M	22	31	22
J	23	31	23
J	23	30.	23
A	25	30	26
S	25	31	25.
O	27	31	26.
N	27	31	27
D	30	34.	30

Los estudios epidemiológicos sobre la roya del café, realizados antes de la crisis del 2010, y los posteriores a esta crisis en ambas zonas de estudio, indican que puede haber cambios en la biología del hongo asociado con el cambio climático.

3.2.   Comportamiento de las epidemias en las zonas de estudio

En ambas zonas de estudio el desarrollo de la epidemia se inicia en el período abril-mayo. En la zona de Polo a una altitud de 980 msnm, la incidencia fue de 5 a 30%, cuando se esperaba que los valores fueran mayores a los registrados en este estudio dentro de la región donde la roya produjo los mayores daños a raíz de la crisis.

Figura 1. Curva epidemiológica de la roya en Polo en 2016. El Quisqueya Perezpatosistema compuesto por Hemileia vastatrix y el cultivo del café es influenciado de manera holística por la humedad y la temperatura en la zona de Polo, las variables climáticas que más influyeron de manera individual en el comportamiento de la enfermedad fueron las temperaturas máximas y la cantidad de lluvia caída con un R2 de 36 y 25%, respectivamente.

En la zona de Jarabacoa, con una latitud de 1,120 msnm, se registraron niveles de incidencia entre 27 y 80%. En esta zona se esperaba que la incidencia fuera menor debido a la altura. En esta zona, las variables climáticas más influyente fueron la temperatura máxima y mínima y la cantidad de lluvia caída, con un R2 = 50%.

Figura 2. Curva epidemiológica de la roya en Jarabacoa en 2016.

Según varios autores, en lo que respecta a la cantidad de inóculo residual, así como la virulencia y agresividad en la fase de menor incidencia, determina la severidad en la epidemia (Avelino 2013). Como se observa en la Figura 2, el inóculo residual medido como porcentaje de hojas enfermas fue cinco veces superior en Jarabacoa al inicio de la epidemia, lo que también puede haber influido en el comportamiento de la enfermedad durante todo el año.

Las características de ambas fincas, marcada por una diferencia en cantidad de plantas y capacidad productiva combinado con el efecto de las condiciones climáticas, probablemente incidieron en el comportamiento de la epidemia en ambas zonas (Rayner, 1961; Rijo y Rodríguez, 1978; Cadena, 1978). En la zona de Polo, la cantidad de días con lluvia osciló de 17 a 30 días, mayor a la zona de Jarabacoa, que estuvo entre 7 y 28 días. Es probable que esa cantidad de días con lluvia en la zona de Polo haya lavado las uredosporas durante la fase de despegue de la epidemia y después de iniciar la fase de crecimiento rápido, reduciendo los niveles de incidencia de la enfermedad durante todo el período siguiente.

En la zona de Polo, las variables climáticas que más influyeron de manera individual en el comportamiento de la enfermedad fueron el numero de días con lluvia con un R2 = 50% y la Temperaturas máxima 25% . En Jarabacoa los factores más influentes fueron la humedad relativa con un R2= 63%, la cantidad de días con lluvia con un R2= 54% y la temperatura.

En la zona de Jarabacoa, a una altitud de 1,120 msnm, se registraron niveles de incidencia entre 27 y 80%. En esta zona se esperaba que la incidencia fuera menor debido a la altura. También en esta zona la cantidad de lluvia fue mayor, distribuida en menos días, lo que probablemente influyó en un menor lavado de las uredosporas.

Resende, et al (2011), proyectaron la ocurrencia de la roya del café bajo diferentes escenarios climáticos desde 2011 al 2016, estos autores indicaron que en esos escenarios posibles era pro- bable una disminución de días favorables para el desarrollo de la enfermedad debido al aumento de la temperatura promedio del aire, sin embargo, hubo un aumento en el número de días con precipitaciones superiores a 30 mm, que posiblemente contribuyeron a la mayor incidencia en los escenarios proyectados.

Para Jarabacoa, el análisis de regresión para la incidencia de la roya y las variables meteorológicas utilizando el método Stepwise (paso a paso) para Polo resultó en la obtención de los modelos Y=

246.4 - 8.03 Temp mínima-2.23 Temp. máxima obtenido con los datos climáticos registrados dentro de la parcela de investigación, con un R2 de 83% y el modelo Y=340.1-6.08 Temp máxima

-7.66 Temp. mínima, obtenidos con los datos climáticos de la estación meteorológica de Onamet, con un R2 81%.

En cuanto a la severidad de la enfermedad en la zona de Jarabacoa desde el inicio de la epidemia en mayo, el promedio de severidad fue de 30% de área foliar afectada, y en Polo un 11%.

Figura 3. Promedio de incidencia y severidad de la roya del café en Jarabacoa en el 2016. FigQuisqueya Perezura 4. Promedio de incidencia y severidad de la roya del café en Polo en el 2016.

El comportamiento de la severidad, además de las condiciones climatológicas pudo haber sido influenciado por las características de la fincas de estudios. De acuerdo con Avelino (2013), bajo sombra las cargas fructíferas son bajas. La sombra a la vez influye sobre los cambios en la temperatura, humedad del aire y del suelo y estos a su vez influyen sobre el comportamiento de la roya del café.

3.3.     Comparación de las epidemias mediante el valor de la tasa de incremento de la enfermedad

La tasa de incremento calculada para períodos de quince días para ambas zonas a partir de mayo, fecha en que inicia la fase de aumento de la epidemia, obtenida por la ecuación logística (Van der Plank, 1964) indica que para Jarabacoa el valor de r es igual a 0.17, mientras que para Polo el valor de r es igual a 0.18. Esta tasa de incremento puede ser un indicativo de que además de la influencia de los factores climáticos, la densidad de inóculo con que inicio el estudio, influye en el progreso de la epidemia en ambas zonas. Rivillas, et al (2014) indican que “en ausencia de control de la enfermedad y con condiciones climáticas propicias para el desarrollo de la epidemia, la enfermedad se desarrolla a una tasa diaria mayor de 0.19 y que de mantenerse genera efectos negativos sobre la producción en el mismo año”.

Solo comparando los resultados de estudios epidemiológicos realizados en las zonas de estudio, pueden ayudar a comprender si los cambios en los indicadores biológicos han sido resultado de los cambios climáticos.

En el período 2000-2004, la roya tuvo un comportamiento similar al obtenido en el 2016 en un estudio realizado en la misma finca, donde los valores de incidencia oscilaron entre 5 y 25% (Pérez, 2000), mientras que, en el estudios realizado en Jarabacoa, los valores de incidencia oscilaron entre 15 y 30%. De acuerdo con los resultados obtenidos en la zona de Jarabacoa, hubo posiblemente un cambio en el comportamiento de la roya.

IV. CONCLUSIONES

1. Los resultados de esta investigación contribuyen con la actualización del conocimiento de la epidemiología y sus parámetros, ya que las últimas investigaciones fueron realizadas en el período 1995-2004.
2. Los registros climáticos obtenidos de las estaciones climáticas de la Oficina Nacional de Meteorología, podrían ser utilizados para el sistema de alerta para roya del café en las zonas de estudio.
3. El período de incubación promedio de H. vastatrix en Jarabacoa fue de 29 días y completó su ciclo biológico en 39, mientras que en Polo el período de incubación promedio fue de 27 días y completó su ciclo biológico en 38.
4. Se obtuvo en Polo un modelo para predicción de duración del período de incubación que ha sido incluido en la Plataforma de Riesgos para Café denominada Pergamino (http://142.93.27.89/ dashboard/) para su validación local y un modelo para duración de ciclo biológico.
5. La fase de crecimiento lento ocurre entre mayo y abril, y una incidencia de 5% y un progreso rápido desde junio hasta agosto, alcanzando una incidencia de 30% y a partir de aquí se estabiliza la epidemia hasta diciembre para iniciar el descenso en enero. En Jarabacoa, aun con una alta densidad de inóculo con 25% de incidencia, tambien se inicia en mayo, pero no observa un crecimiento exponencial como en Polo y alcanza una incidencia de 80.
6. La tasa de incremento para Jarabacoa es de 0.17 y para Polo de 0.18, lo que indica que el progreso diario de la epidemia es el mismo en ambos caso. Lo que sugiere un analisis más riguroso para determinar el conjunto de factores que influyen en este comportamiento.
7. Las variables climáticas de mayor influencia fueron la temperatura, el número de días con lluvia, la cantidad de milímetros acumulados y la humedad relativa.
8. Se esperan resultados más concluyentes con el análisis del comportamiento de la enfermedad para la enfermedad durante los tres años (2015-2017) de estudio.

V. AGRADECIMIENTOS

Al Ministerio de Educación Superior Ciencia y Tecnología, MESCyT por financiar esta investigación, a la Universidad Autónoma de Santo Domingo, por ser el canal para la presentación de este proyecto, al Indocafe por su colaboración y apoyo logístico, al Sr. Eddy Ramírez por permitirnos desarrollar este estudio durante tres años en su finca de Los Marranitos, Jarabacoa y a los Ings. Carolina Reyes R., Andreina Cuello y Luis Y. Ferreras R., quienes formaron parte del equipo de trabajo.

VI. BIBLIOGRAFÍA

Avelino, J. Rivas. G. 2013. La Roya anaranjada del cafeto. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal- 01071036/file/ Versión electrónica n° 1 del 03/12/2013. 47 p.

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www.royacafe.lanref.org.mx/Documentos/Manualtecnicoroya.pdf

Instituto Interamericano de Ciencias Agrícolas (IICA)1977. Contribuciones del IICA al conocimiento de la roya del café https://books.google.com.do/books?id=umv0Vkq396EC&pg=PP66&lpg=PP66&dq

Leguizamón C., J.E.; Orozco G., L.; Gómez G.L. Períodos de incubación (PI) y de latencia (PL) de la roya del cafeto en la zona central cafetera de Colombia 1998. CENICAFE 49(4): 325-339. 1998 https://www.cenicafe.org/es/publications/arc049%2804%29325-339.pdf

Perez, Q., De Paula, M. y Peña Encarnación, Ana F. 1995. Estudio Epidemiológico de la roya del cafeto (Hemileia vastatrix Berk y Br.) en el municipio de Jarabacoa, provincia La Vega. Tesis de Grado, Facultad de Agronomía y Veterinaria, Universidad Autónoma de Santo Domingo.

R.W Rayner, 1961. Germination and penetration studies on Coffee rust (Hemileia vastatrix B. & Br).

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Resende, F.N., Giarolla, A., Carnerio, R.D., Dasilva, P., Chan, S.S., Kumar, P. 2010. Analise da ocorrencia da doenca Ferrugem-do-café em algumas regioes de Sao Paulo utilizando o modelo Eta/CPTEC 40 km-Cenario A1B. Congresso Brasileiro de Agrometeorologia. https://www.researchgate.net/ publication/216443493

Rivillas, A. C.; Osorio, C. A.; Serna, G. M.; Cristancho, A. A.; Gaitán, B. 2014. La Roya del Café en Colombia. Impacto y Costos de Control. Boletín Técnico CENICAFE No 26. https://www.cenicafe. org/es/publications/bot036.pdf