Impact and Interaction of Nitrogen and Phytophthora infestans as Yield-limiting and Yield-reducing Factors in Organic Potato (Solanum tuberosum L.) Crops

Resumo

Para os produtores de batata orgânica, os dois principais desafios são a gestão das doenças e dos nutrientes. Ambos são limitados por regulamentos que, por um lado, proíbem o uso de fertilizantes químicos, especialmente nitrogênio, e, por outro, proíbem a maioria dos pesticidas sintéticos. A requeima causada por Phytophthora infestans é comumente considerada o fator que mais reduz o rendimento. No entanto, como não há nenhum fungicida realmente eficaz disponível para controlar a requeima, praticamente não há dados sobre perda de rendimento disponíveis para condições de agricultura orgânica. Neste artigo, o estado da arte do crescimento de tubérculos orgânicos de batata em condições na fazenda com relação ao manejo de doenças e nutrientes é resumido por ensaios de campo e pesquisas na fazenda sobre culturas orgânicas comerciais realizadas nos anos 1995-1998. Foram medidos os níveis de nitrogênio (N) no solo, a captação de N nas plantas, o desenvolvimento da doença de P. infestans e a produção de batata. Os resultados indicaram que a disponibilidade de N foi mais importante na limitação dos rendimentos em culturas orgânicas de batata. A partir de dados na fazenda, um modelo incluindo desenvolvimento da doença, duração do crescimento das culturas até o decaimento da folhagem e diferentes parâmetros relacionados ao estado de N da cultura poderiam explicar 73% da variação observada no rendimento. Apenas 25% desta variação no rendimento pode ser atribuída à influência da requeima. As diferenças na disponibilidade de N explicam 48%. Em conclusão, vários pontos emergiram dos resultados. Na agricultura orgânica, os rendimentos são limitados principalmente pela disponibilidade de nutrientes na primavera e no início do verão. Os efeitos da reqeuima nos rendimentos podem muitas vezes ser superestimados e não podem ser deduzidos dos resultados na agricultura convencional devido à forte interação com o estado de nutrientes. Dependendo da disponibilidade de N, os tubérculos param de crescer entre meados de julho (captação 70-90 kg N ha-1), final de julho (captação 110-140 kg N ha-1 ) e meados de agosto (captação 140-180 kg N ha-1) devido a limitações de N. Quanto maior o estado N de uma cultura de batata, mais longo é o período de crescimento necessário para alcançar o rendimento alcançável e maior a probabilidade de que a requeima interrompa ainda mais o crescimento do tubérculo e se torne o principal fator limitante do rendimento. Na segunda parte deste trabalho, são relatados os efeitos interativos da disponibilidade de N no solo e o impacto de P. infestans sobre a produtividade na presença e ausência de fungicidas de 1996 a 1998 para as principais culturas do meio-período. Um modelo esquemático empírico do impacto da doença em função da disponibilidade de N foi desenvolvido.

Abstract

For organic potato producers, the two main challenges are disease and nutrient management. Both are limited by regulations that on the one hand prohibit the use of chemical fertilizers, especially nitrogen, and on the other hand prohibit most synthetic pesticides. Late blight caused by Phytophthora infestans is commonly thought to be the most yield-reducing factor. However, because there is no really effective fungicide available to control late blight, there are virtually no yield loss data available for organic farming conditions. In this paper, the state of the art of organic potato tuber growth under on-farm conditions with respect to disease and nutrient management is summarized by field trials and on-farm surveys on commercial organic crops carried out in the years 1995–1998. Soil nitrogen (N) levels, plant N uptake, disease development of P. infestans and potato yield were measured. Results indicated that N availability was most important in limiting yields in organic potato crops. From on-farm data, a model including disease development, growth duration of the crops until foliage decay and different parameters related to N status of the crop could explain 73% of the observed variation in yield. Only 25% of this variation in yield could be attributed to the influence of late blight. Differences in N availability explained 48%. In conclusion, several points emerged from the results. In organic farming, yields are mainly limited by nutrient availability in spring and early summer. The effects of late blight on yields may often be overestimated and cannot be deduced from results in conventional farming because of the strong interaction with nutrient status. Depending on N availability, tubers stop growing between mid-July (70–90 kg N ha⁻¹ uptake), the end of July (110–140 kg N ha⁻¹ uptake) and mid-August (140–180 kg N ha⁻¹ uptake) due to N limitations. The higher the N status of a potato crop, the longer the growing period needed to achieve the attainable yield and the higher the probability that late blight stops further tuber growth and becomes the key tuber-yield-limiting factor. In the second part of this paper, the interactive effects of soil N availability and the impact of P. infestans on yield in the presence and absence of fungicides from 1996 to 1998 for mid-early main crops are reported. An empirical schematic model of disease impact depending on N availability was developed.