Residuos de plaguicidas organoclorados y organofosforados en el cultivo de cebolla en la depresión de Quíbor, Venezuela

Francis Pierre ¹ y Pedro Betancourt ¹

¹ Instituto Nacional de Investigaciones Agrícolas (INIA), CIAE Lara. Apdo. 592. Barquisimeto, estado Lara. Venezuela.  e-mail: fpierre@inia.gob.ve;  pbetancourt@inia.gob.ve

RESUMEN

Se evaluó el manejo de plaguicidas y la acumulación de residuos organoclorados (OC) y organofosforados (OF) en cebolla cultivada en sistemas de producción que utilizaron control químico de plagas en la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela. Se seleccionaron tres sistemas representativos y se realizó un seguimiento durante el ciclo de cultivo para conocer el manejo de los plaguicidas empleados. Posteriormente, se recolectaron muestras de la cebolla cosechada para consumo y se analizaron mediante cromatografía de gases para determinar la presencia de residuos de OC y OF. Los resultados indican que en todos los sistemas se registró una prevalencia del uso de fungicidas sobre otros tipos de plaguicidas, así como el uso de insecticidas OC y OF altamente tóxicos, y sobredosificación y alto número de aplicaciones. En dos de los sistemas de producción evaluados se detectaron residuos del herbicida OC butaclor en un rango de 0,86 a 1,80 mg·kg^-1, valores considerados inaceptables. Se encontraron residuos del insecticida OF clorpirifos con valores promedio de 0,01 a 0,02 mg·kg^-1 en los tres sistemas, aunque no superaron los límites máximos establecidos por la FAO y la EPA. En uno de los sistemas se detectaron 0,02 mg·kg^-1 de residuos del insecticida dimetoato, aunque también por debajo de los límites máximos según FAO. En el estudio se concluye que existe una relación entre el uso inadecuado de plaguicidas y la acumulación de residuos en el cultivo de cebolla.

Palabras clave adicionales: Insecticidas, fungicidas, herbicidas, toxicidad

Residues of organochlorines and organophosphorus pesticides in onion crop in Quibor depression, Venezuela

ABSTRACT

The accumulation in onion crops of organophosphorus (OF) and organochlorines (OC) pesticide residues in production systems that used pest chemical control in Quíbor Depression, Lara State, Venezuela, was evaluated. Three representative onion production systems were selected, registering all types of pesticides used during the crop cycle. At the end of crop cycle, samples of onion were taken and analyzed by gas chromatography to determinate levels of OF and OC residues. The results indicated a main use of fungicides, use of highly toxic OC and OF insecticides, overdosage, and high number of applications. Onions of two of the studied systems showed residues of the herbicide OC butachlor ranging from 0.86 to 1,80 mg·kg^-1, which were considered unacceptable. Residues of the insecticide OF chlorpiryfos were detected in the three systems with means between of 0.01 and  0.02 mg·kg^-1, values that did not reach the maximum residue level established by FAO and EPA. In one of the systems 0.02 mg·kg^-1 of residues of the insecticide OF dimethoate were detected, although below the maximum residue level according to FAO. The paper concludes that there was a relation between the inadequate use of pesticides and the presence of residues in the harvested onion.

Additional key words:  Insecticide, fungicide, herbicide, toxicity

Recibido: Octubre 4, 2006   Aceptado: Mayo 7, 2007

INTRODUCCIÓN

Aunque el uso de plaguicidas ha generado beneficios  concretos  en  la  producción  agrícola a  nivel  mundial,  el  empleo  inadecuado  de  los mismos expresado en términos de tipos de plaguicida, toxicidad, número de aplicaciones y sobredosificación ha producido diferentes formas de contaminación ambiental que afectan al suelo, agua, aire y a los productos agrícolas por la acumulación de residuos. Éstos serían potencialmente dañinos a la salud humana y podrían incidir negativamente en su comercialización (Guerrero, 2003).

La depresión de Quíbor, ubicada en el estado Lara, Venezuela, fue declarada en 1982 como zona de aprovechamiento agrícola con una superficie de 43.395 ha. Se caracteriza por presentar un promedio anual de precipitación de 550 mm y temperaturas medias alrededor de 24 ºC y es la principal zona productora de cebolla, contribuyendo con el 69% de la superficie sembrada y el 70 % de la producción a nivel nacional (MAT, 2005).

El monocultivo de la cebolla en la zona ha generado problemas de plagas cuyo control se realiza con insecticidas organoclorados (OC) y organofosforados (OF) (Díaz et al., 1995). Los OC son moléculas que contienen carbono, hidrógeno y cloro; son altamente tóxicos, bioacumulables y muy poco biodegradables. Su principal acción tóxica es ejercida sobre el sistema nervioso, interfiriendo con el balance entre los iones sodio y potasio en las neuronas, impidiendo la transmisión normal de los impulsos nerviosos tanto en insectos como en mamíferos. Se acumulan en tejidos grasos pudiendo causar intoxicación crónica. Los OF son ésteres de fósforo en combinaciones variables con el oxígeno, carbono, azufre y nitrógeno. Su acción es neurotóxica, siendo mucho más tóxicos en los vertebrados, aunque son químicamente inestables y no son persistentes. Inhiben la función de ciertas enzimas del sistema nervioso afectando la sinapsis neurona/neurona o neurona/músculo, ocasionando parálisis (Ware y Whitacre, 2004).

Residuos de insecticidas en hortalizas, incluida la cebolla, han sido ampliamente reportados a nivel mundial (Ritcey et al., 1991; Yun, 1999; Guerrero, 2003). En la depresión de Quíbor se han reportado intoxicaciones por OC, OF y carbamatos, niveles alterados de colinesterasa en sangre, presencia de OC en leche materna y diferentes tipos y grados de malformaciones congénitas en neonatos, (Tagliaferro et al., 1999; Tagliaferro, 2002). El objetivo de este trabajo fue investigar el uso de plaguicidas, con énfasis en los insecticidas OC y OF, y su relación con los niveles de residuos en la cebolla producida en la zona.

MATERIALES Y MÉTODOS

La investigación se desarrolló en la depresión de Quíbor, en la que se seleccionaron tres sistemas representativos de producción de cebolla identificados como A, B y C, ubicados en el municipio Jiménez, estado Lara, que utilizaron control químico de plagas. Los sistemas tenían en común superficies de 15 a 20 ha, riego por gravedad, utilización de maquinarias y equipos, con más de tres hectáreas cultivadas con cebolla y productores con más de diez años de experiencia en el cultivo.

Para la obtención de la información se estableció un programa de visitas semanales a los sistemas de producción a fin de cubrir las diferentes fases del cultivo en función del manejo de plaguicidas que hacen los productores: fase de semillero (0-30 días);  fase de trasplante (30-80 días) y fase de cosecha (80 días-cosecha). Se registraron cada uno de los insecticidas utilizados en cada fase, las dosis y el número de aplicaciones. Al finalizar el ciclo de cultivo se tomaron muestras de cebolla siguiendo la metodología establecida en el Reglamento Técnico de Costa Rica 213 (RTCR, 1998) y en el Real Decreto Español 290 (RDE, 2003). Cada una de  las  parcelas  de  producción  fue  dividida  en diez partes iguales, y utilizando el método aleatorio sistemático fueron extraídas muestras siguiendo un parámetro de muestreo de puntos en zig-zag previamente establecido. Las muestras tuvieron 2,0 kg de peso como mínimo, repitiéndose este procedimiento cuatro veces. Posteriormente, en el laboratorio el peso de cada muestra se redujo al azar hasta 1 kg de acuerdo a la metodología de Dramiñski y Zagorzycki (1984) para determinar residuos de OC y OF mediante cromatografía de gases. Los análisis se realizaron en el laboratorio de físico-química del Centro de Investigación del Estado para la Producción Experimental Agroindustrial (CIEPE)  en  la  ciudad  de  San  Felipe.  En  el Cuadro 1 se presentan las condiciones cromatográficas empleadas.

Cuadro 1. Condiciones cromatográficas empleadas en el análisis de residuos de plaguicidas organoclorados y organofosforados

En la determinación de residuos de plaguicidas OC las muestras fueron analizadas con los siguientes 14 patrones de plaguicidas: alfa hexaclorociclohexano (alfa-BHC), lindano, aldrín, heptaclor epóxido, dieldrín, orto-para dicloro difenil tricloroetano (o,p´DDT), orto-para dicloro difenil dicloroetano (o,p´DDD), para-para  dicloro difenil tricloroetano (p,p´DDT), para-para dicloro difenil dicloroetano (p,p´DDD), endrín, heptaclor, kepone, endosulfan y butaclor. En la determinación de residuos de plaguicidas OF las muestras fueron analizadas con otros 11 patrones: acefato, dimetoato, bromofos, diazinon, bromofos etil, clorpirifos, clorfenvinfos, clorpirifos metil, formotión, EPN y diclorvos (DDVP).

Los niveles de residuos detectados para cada plaguicida se examinaron estadísticamente utilizándose análisis de varianza con el programa estadístico SAS versión 8. Por último, se compararon los niveles de residuos de cada plaguicida  con  los  valores  máximos  permitidos en cebolla según el Codex Alimentarius (FAO, 2004) y la Environmental Protection Agency (EPA, 2004).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Al analizar los tipos de plaguicidas empleados por los sistemas de producción y el número de marcas comerciales utilizadas por tipo, se observa que en términos porcentuales, los insecticidas representaron la segunda categoría más importante de plaguicidas para todos los sistemas, siendo superados sólo por los fungicidas (Cuadro 2).

Cuadro 2. Contribución porcentual de los tipos de plaguicidas utilizados en cada sistema de producción en el cultivo de cebolla en la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela

De acuerdo a su composición, los plaguicidas pertenecen a una gran variedad de grupos químicos, siendo el grupo individual más importante el de los OF. Al añadir la contribución porcentual de los OC, ambos grupos representan entre 25 y 30% del total de grupos químicos para todos los sistemas (Cuadro 3).

Cuadro 3. Contribución porcentual de los diferentes grupos químicos de plaguicidas utilizados en cada sistema de producción en el cultivo de cebolla en la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela

Al  considerar a los OF únicamente dentro de la categoría de los insecticidas, se observó que también son mayoría dentro de este tipo de plaguicidas. Cuando se añade el aporte de los OC, ambos grupos constituyen la mayoría en todos los sistemas alcanzando valores entre 60,0 y 85,7 % (Cuadro 4).

Cuadro 4. Contribución porcentual de los grupos químicos organoclorados y organofosforados dentro de los insecticidas en cada sistema de producción en el cultivo de cebolla en la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela

Las cantidades aplicadas de plaguicidas por hectárea fueron altas en todos los sistemas, y particularmente mayores en el caso del sistema C. El criterio común que compartieron los productores a este respecto es la creencia de que aumentando la dosis por hectárea de cualquier plaguicida se mejora su efecto (Cuadro 5).

Cuadro 5. Cantidades aplicadas por hectárea por tipo de plaguicida y sistema de producción en el cultivo de cebolla en la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela

 

Los resultados coinciden con los de Castillo et al. (1984) quienes reportaron que los productores de cebolla de la zona de Río Tocuyo en el estado  Lara  usaban  17  marcas  comerciales  de  insecticidas  de  las  cuales  nueve  eran OF  (52,94 %). Márquez (1999) encontró que, en zonas productoras de cebolla de San José, Bongabon y Muñoz en Filipinas, 13 de los 26 insecticidas utilizados eran OF. Asimismo, señaló que estos productos representaron en promedio el 50% del total de plaguicidas. Dudley et al. (2002) reportaron en la región de Río Grande (Texas) el uso mayoritario de insecticidas OF en cebolla (13 marcas comerciales). Epstein y Bassein (2003) indicaron que en Estados Unidos el uso de plaguicidas de alto riesgo (OF y carbamatos) ha declinado en 14 %, pasando de 206 millones de kg de i.a. utilizados en 1992, a 177 millones en 2000. Sin embargo, los grupos mencionados siguen representando el 40% del total de plaguicidas empleados.

Holland y Rahman (1999) señalaron que en Nueva Zelanda, entre 1984 y 1998, se ha producido una importante reducción en el uso de OF; sin embargo, en 1998 la agricultura de ese país utilizó 267.500 kg de i.a. de insecticidas, de los cuales 150.000 kg eran OF (56,1 %). Destacaron que en el área de Waikato-Pukekohe donde se cultivan 5.400 hectáreas de cebolla, se utilizaron en promedio 4 kg de i.a.·ha^-1·año^-1 de insecticidas de los cuales 1,9 kg eran OF (47,5 %).

Stivers-Young et al. (2003) indicaron que en el estado de New York entre 1978 y 1998 el uso de insecticidas en cebolla declinó, pasando de un promedio de 5,4 a 1,5 kg i.a.·ha en 1998. Sin embargo,  para  todos  los  cultivos  en  conjunto, los OF representaron el 54 % del total de insecticidas usados. Garthwaite et al. (2003) señalaron que en el Reino Unido entre 1999 y 2003 el uso de insecticidas OF en cebolla decreció un 43%, mientras que el uso de piretroides aumentó un 12%. Entre 1991 y 1995 los OF eran el  principal  grupo  químico;  sin embargo,  su uso actual  ha  decrecido 87 % comparado  con 1999, y 94 % comparado con 1991. La tasa de aplicación  promedio  de  insecticidas  fue  de  0,44 kg·ha^-1 en 1991, mientras que en el 2003 fue de 0,12 kg·ha^-1. 

En el presente estudio, los plaguicidas más tóxicos se ubicaron en el renglón de los insecticidas para todos los sistemas. En el sistema A, más de la mitad de los insecticidas eran moderadamente tóxicos (MT) y una tercera parte altamente  tóxicos (AT). En  el  sistema  B,  dos  tercios  de  los  insecticidas  eran MT, mientras que los AT y los extremadamente tóxicos (ET) totalizaron un 22% en forma conjunta. En el sistema C, los insecticidas AT y los ET sumaron un 40% en forma conjunta (Cuadro 6).

Cuadro 6. Grupo químico y toxicidad de los insecticidas utilizados en cada sistema de producción en el cultivo de cebolla en la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela

Se observa que los productores de cebolla de Quíbor prefirieren los insecticidas de mayor toxicidad. Andrés et al. (1999)  en  la  zona  de  Nueva  Vizcaya, Filipinas, determinaron que el 90% de los agricultores utilizaba plaguicidas químicos y el 94% desconocía los peligros que supone para la salud la manipulación y exposición a éstos compuestos químicos. La mayoría de los insecticidas utilizados eran OF y carbamatos, empleándose en forma indiscriminada un  total de 22 productos. En contraste, Dudley et al. (2002) tratando de identificar factores claves que contribuyen en la elección de un insecticida, realizaron encuestas a productores de cebolla en Texas, logrando establecer que el 60% escoge aquellos insecticidas menos peligrosos para los enemigos naturales de la plaga, reduciéndose por esta misma causa la frecuencia de aplicación. Señalaron también que el 46% se deja orientar por las casas comerciales en su elección, mientras que el 40% consideró la experiencia de otros productores. Sin embargo, esta actitud requiere de un conocimiento de los aspectos ambientales relacionados al uso de insecticidas. 

Kovach et al. (1992) calcularon un algoritmo para cuantificar por anticipado a través de un coeficiente de impacto ambiental (EIQ), el efecto del uso de un determinado insecticida sobre el trabajador expuesto, el consumidor y el ambiente. En productores de cebolla de Texas, la reducción del uso de sólo dos OF y el incremento de uso de piretroides logró una reducción del valor del EIQ de 83 a 31 entre 1990 y 1998, pudiéndose observar claramente la amenaza ambiental que representan los insecticidas OF.

En  las  tres etapas  en  que  se  dividió  el  ciclo del cultivo (semillero,  trasplante y cosecha), todos los sistemas se usaron insecticidas químicos para el control de plagas. Se observó que la mayoría  fueron  utilizados  en  dosis  superiores  a las recomendadas por el fabricante. La inobservancia de las recomendaciones del fabricante, entre otros factores, actuó como agravante del manejo inadecuado de estos productos químicos.

En los sistemas A y C, los insecticidas usados en la etapa de semillero se aplicaron siguiendo las   indicaciones del  fabricante,  mientras que en el sistema B, el 66,7 % de los productos aplicados se utilizaron con dosis por encima de las recomendadas. Asimismo, en las etapas de trasplante y cosecha,  los sistemas utilizaron más del 70 % de los insecticidas con dosis superiores a las recomendadas (Cuadro 7).

Cuadro 7. Insecticidas aplicados con sobredosis por etapa del cultivo en cada sistema de producción en el cultivo de cebolla en la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela

El uso de cantidades de plaguicidas por encima de las recomendadas es un problema que afecta negativamente el ambiente y la calidad alimenticia y toxicológica del producto cosechado. Las principales causas de los niveles de residuos de plaguicidas encontrados en hortalizas son exceso de dosis, aplicación de los productos con mayor frecuencia de la recomendada y la inobservancia del tiempo recomendado entre la última aplicación y la cosecha (OPS, 2001; Guerrero, 2003).

Los análisis aplicados a las muestras de cebolla detectaron la presencia del insecticida OF clorpirifos (éster, ácido fosforotioico 0,0 dietilo 0 3,5,6 tricloro 2 piridinil) en el 100% de las muestras del sistema A y B,  y en el 25% de las muestras del sistema C. Los residuos detectados del insecticida clorpirifos estuvieron por debajo de los límites máximos permitidos por la FAO y la EPA (0,05 y 0,5 mg·kg^-1, respectivamente). No hubo diferencias significativas (P>0,05) entre las cantidades del insecticida detectado en los tres sistemas estudiados. El segundo insecticida detectado fue el dimetoato, pero en una sola muestra del sistema C, con valor de 0,02 mg·kg^-1. El  valor  de  dimetoato  estuvo  por  debajo  del límite máximo del residuo (LMR) establecido por la FAO de 0,2 mg·kg^-1 (la EPA no tiene LMR para este insecticida). No se encontraron  niveles  de  residuos  de  insecticidas OC,  pero  si  del  herbicida  OC  butaclor, detectado en el 100% de las muestras  de  los  sistemas  B  y  C.  Se encontraron  diferencias  altamente  significativas  (P≤0,01) entre los niveles hallados en los tres sistemas (Cuadro 8).

Cuadro 8. Niveles de residuos de clorpirifos y butaclor (mg·kg^-1) a partir del uso de plaguicidas en el cultivo de cebolla en la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela

 

Letras distintas indican diferencias significativas (P£0,01)

Con relación al clorpirifos, en el sistema A se aplicaron 2,5 L en la etapa de trasplante-cosecha y 2,5 L en la etapa de 80 días-cosecha. En el sistema B se aplicaron un 2,0 L en la etapa de trasplante-cosecha y 2,0 L en la etapa de 80 días-cosecha. En el sistema C se aplicó 1,5 L en la etapa de 80 días-cosecha. En términos porcentuales, el clorpirifos representó el 16,4 % del total de insecticidas aplicados en el sistema B, el 7,9 % en el sistema A y  el  1,57 %  en  el  sistema  C.  A  pesar  de  la relativa poca cantidad empleada de este insecticida en los diferentes sistemas, fue capaz de generar cantidades de residuos aun en su nivel más bajo de uso y que corresponde al del sistema C. Residuos de clorpirifos en diferentes hortalizas, incluyendo cebolla, han sido previamente reportados por Ritcey et al.  (1991),  Yun (1999) y Guerrero (2003).

En términos de volúmenes de uso para 1998, el clorpirifos era el insecticida número uno en el mundo. En Estados Unidos ha sido uno de los principales causantes de intoxicaciones agudas por insecticidas. En ese país, el metabolito primario del clorpirifos, el 3,5,6 tricloro 2 piridinol ha sido el segundo producto químico detectado con mayor frecuencia en los alimentos (RAPAL, 2002). Márquez (1999) reportó  al insecticida clorpirifos junto con el piretroide cipermetrina como los dos insecticidas más usados en las zonas productoras de cebolla de Filipinas. Asimismo, Garthwaite et al. (2003) señalaron al clorpirifos como  uno de los cinco insecticidas más usados en cebolla en el Reino Unido.

Respecto al dimetoato, éste es un insecticida OF sistémico y de contacto, moderadamente tóxico, con LD50 oral de 150 mg·kg^-1. Residuos de este producto en hortalizas incluyendo cebolla han sido reportados por Abou-Arab (1999), Frank et al. (1990) y Sinha et al. (1992).

Para el butaclor (grupo de las cloroaceta-nilidas) no existen valores de LMR establecidos por la FAO o la Unión Europea. La EPA no los incluye  por estar su uso prohibido en Estados Unidos. Esto implicaría que, en general, los residuos de butaclor encontrados en las muestras son  inaceptables. Baran et al. (2004) estudiaron el comportamiento de los dos metabolitos del acetoclor (ácido etansulfónico y ácido oxalínico) en el suelo, encontrándose residuos del primero  en profundidades hasta de 70 cm, y del segundo hasta de 20-30 cm. Residuos de ambos metabolitos fueron detectados en la superficie del suelo hasta 344 días después de su aplicación, indicando que existe cierto grado de conocimiento sobre la adsorción, lixiviación y degradación de estos productos en el suelo, pero muy poca información está disponible con respecto a las cloroacetanilidas en general. En los Estados Unidos, Reino Unido y Filipinas, las cloroacetanilidas están dentro de los herbicidas más utilizados en cebolla. Residuos del producto en cebolla han sido reportados por Tamiselvan y Sundararajan (1999).

En el presente ensayo el butaclor no fue reportado como utilizado por ninguno de los  sistemas estudiados y en ninguna de las etapas en que se dividió el ciclo de cultivo el productor señaló su uso. Asimismo, el personal responsable de las aplicaciones con quien se estableció rutinas de chequeo tampoco mencionó su utilización. Esto induce a pensar, dada la persistencia característica de los organoclorados, que el campo pudo estar contaminado con anterioridad por aplicaciones realizadas en cultivos anteriores, convirtiéndose el suelo en el último reservorio de residuos que tendrían que ser degradados o mineralizados por los microorganismos.

Oh et al. (2004) señalaron que la traslocación de residuos a los cultivos ha sido menor para las hortalizas de hojas que para los de raíz o los que crecen cerca del suelo, concluyendo que el comportamiento de las cloroacetanilidas en el suelo aún requiere de mucha investigación.

En general, los resultados de nuestro estudio permiten señalar que existe una relación entre el uso inadecuado de plaguicidas y la acumulación de residuos en el cultivo de cebolla en la depresión de Quíbor, estado Lara, Venezuela.

CONCLUSIONES

Los sistemas de producción estudiados hacen un uso inadecuado de los insecticidas en el control químico de plagas, lo cual se refleja en  la diversidad y cantidad de los productos empleados a lo largo del ciclo de cultivo.

Los sistemas de producción compartieron similitudes  en  términos  del  manejo  de insecticidas entre las que se destacan el uso mayoritario de insecticidas OF altamente tóxicos, uso de insecticidas OC y sobredosificación, independientemente de la presencia de la plaga, constituyéndose el control químico en la única alternativa técnica de la que hicieron uso.

Se detectaron residuos del insecticida clorpirifos en los tres sistemas estudiados. Sin embargo, los niveles de residuos encontrados estuvieron por debajo de los LMR  permitidos por la FAO y la EPA. Asimismo, se detectaron residuos del herbicida OC butaclor en dos de los sistemas.

El uso inadecuado de plaguicidas tiene relación con la acumulación de residuos en el producto cosechado, afectando negativamente su calidad alimenticia y  su seguridad toxicológica.

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