Área de estudio

Se seleccionó la provincia Mayabeque por ser la más productora de papa en el país. Los municipios Batabanó y Quivicán fueron seleccionados para el estudio porque tienen una historia en la producción intensiva de papa, en Mayabeque.

Batabanó y Quivicán se localizan al sur-oeste de Mayabeque, con una latitud de 22°55ʹ41 N, longitud 82°17ʹ38 O y latitud 22°49ʹ29 N, longitud 82°21ʹ21 O, respectivamente. En ambos municipios, en más de un 70 % de la superficie total predominan los suelos del tipo Ferralítico. El 50,8 % de la superficie del municipio se considera agrícola en Batabanó (1212. ONEI. Anuario Estadístico de Batabanó, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2018. [Internet]. [cited 2024 Jan 20]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/anuario_est_municipal/10_batabano_1.pdf.) y el 85,4 % en Quivicán (1313. ONEI. Anuario Estadístico de Quivicán, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2018. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/anuario_est_municipal/11_quivican_1.pdf.). Se plantaron en Batabanó en el período 2013 - 2019 un promedio de 391 ha de papa, con rendimiento promedio de 23,3 t ha^-1 año (1212. ONEI. Anuario Estadístico de Batabanó, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2018. [Internet]. [cited 2024 Jan 20]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/anuario_est_municipal/10_batabano_1.pdf.,1414. ONEI. Anuario Estadístico de Mayabeque Batabanó, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2021. [Internet]. [cited 2023 Oct 15]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/publicaciones/2023-01/2410-anuario-estadidistico-batabano-2021_compressed.pdf). Estos valores para Quivicán, en el mismo período, fueron 196 ha de papa y rendimiento promedio de 21,8 t ha^-1 año (1313. ONEI. Anuario Estadístico de Quivicán, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2018. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/anuario_est_municipal/11_quivican_1.pdf.,1515. ONEI. Anuario Estadístico de Mayabeque Quivicán, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2021. [Internet]. [cited 2023 Oct 15]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/publicaciones/2023-01/2411-anuario-estadidistico-quivican-2021_compressed.pdf.).

Recolección de los datos

Los datos sobre registro de empleo de plaguicidas: nombre técnico, formulación, dosis, superficie tratada y número de hectáreas plantadas y cosechadas de papa, se obtuvieron de las bases de datos de la Estación Territorial de Protección de Plantas de Batabanó-Quivicán. Los datos recolectados se organizaron en una base de datos de Excel (versión 2016) para su posterior procesamiento y análisis.

La selección y determinación de los indicadores se hicieron según se describe en Benbrook y Groth (1616. Benbrook C, Groth E. Indicators of the sustainability and impacts of pest management systems. In: AAAS 1997 Annual Meeting, Seattle, Washington; 1997.): cantidad de i.a. utilizado (kg i.a.), cantidad de i.a. aplicado por unidad de superficie tratada (kg i.a_. ha^-1) (carga tóxica), clase de plaguicidas y el número de i.a. empleados. Se determinó también el número y la cantidad de kg de i.a. de PAP aplicados. Los PAP fueron identificados según los criterios establecidos en la Lista de Plaguicidas Altamente Peligrosos publicada por Pesticide Action Network (PAN) (1717. PAN. International List of Highly Hazardous Pesticides. 2021. [Internet]. [cited 2023 Sep 10]. Available from: https://pan-international.org/wp-content/uploads/PAN_HHP_List.pdf) y FAO-WHO (1818. FAO-WHO, International Code of Conduct on Pesticide Management. Guidelines on Highly Hazardous Pesticides, Rome. 2016. [Internet]. [cited 2024 Jan 20]. Available from: http://www.fao.org/publications/card/c/a5347a39-c961-41bf-86a4-975cd2fd063.).

Análisis estadístico

El procesamiento de los datos se realizó con la herramienta Microsoft Excel versión 2016 y el análisis estadístico con R versión 4.2.0. El análisis de varianza con arreglo factorial (ANOVA) fue realizado para comparar las cantidades de kg i.a_. ha^-1 utilizadas (variable dependiente) entre los municipios y las clases de plaguicidas (variables independientes). El ANOVA se realizó seleccionando los datos kg i.a_. ha^-1 en todos los años. Para ello se utilizó la función aov de RStudio. Se realizó un t-test ajustando la corrección “Bonferroni” para p-valor, mediante la función pairwise.t.test de RStudio. P-valor ≤ 0,05 indicó que existieron diferencias significativas.

Clases de plaguicidas utilizados por hectárea tratada (kg i.a_. ha^-1) en el período 2013-2019 en Batabanó y Quivicán

En la Figura 1 se muestra la dosis aplicada (kg i.a_. ha^-1) según cada clase de plaguicida (acaricida, fungicida, herbicida e insecticida) en Batabanó y Quivicán. El rango de dosis fue de 0,01 - 18,8 kg i.a_. ha^-1 en Batabanó y 0,12 - 13,3 kg i.a_. ha^-1 en Quivicán. Las medias de estos valores fueron 5,8 kg i.a_. ha^-1 en Batabanó y 4,0 kg i.a_. ha^-1 en Quivicán, y no se encontró diferencias significativas entre las dosis en los dos municipios (p-valor = 0,254) (Figura 1 A). Los fungicidas fueron la clase de plaguicidas con mayor dosis de empleo, seguido de los herbicidas; con diferencias significativas respecto a las otras clases de plaguicidas (p-valor < 2xe-16, Figura 1 B). La media de la dosis de fungicidas por hectárea tratada fue superior en Batabanó (15,6 kg i.a_. ha^-1) que en Quivicán (10,2 kg i.a_. ha^-1), con diferencias significativas entre estos dos municipios (p-valor=0,0167, Figura 1 B). Las dosis en las otras clases de plaguicidas no mostraron diferencias entre los municipios estudiados (p-valor = 0,935 para acaricidas, p-valor = 0,323 para herbicidas y p-valor = 0,932 para insecticidas) (Figura 1 B).

La suma total de kg i.a_. ha^-1 empleado estuvo entre 16,1 - 33,7 kg i.a_. ha^-1 en Batabanó y 13,6 - 20,3 kg i.a_. ha^-1 en Quivicán (Figura 2 A y B). De manera general, se apreció en Batabanó (Figura 2 A), una disminución de un 48,6 % en la suma de la dosis en 2019 (17,3 kg i.a_. ha^-1) con respecto a 2013 (33,7 kg i.a_. ha^-1). En estos años se observó que el mayor valor del indicador se alcanzó en 2013 (33,7 kg i.a_. ha^-1) y después se evidenció una disminución de un 29,0 % en 2014 (23,9 kg i.a_. ha^-1), valor que se mantuvo aproximadamente constante entre 2014 y 2017 (22,9 kg i.a_. ha^-1). Sin embargo, aparece nuevamente una disminución de un 29,7 % en la suma de la dosis a partir de 2018 (16,1 kg i.a_. ha^-1) con respecto a 2017, valor que tiene, posteriormente, un ligero incremento (7,4 %) en 2019 (17,3 kg i.a_. ha^-1). Por otra parte, en Quivicán (Figura 2 B), la tendencia entre 2013 y 2019 fue variable y, de manera general, solo se apreció una disminución de un 6,7 %; comportamiento que fue diferente al observado en Batabanó. El mayor valor del indicador en Quivicán se observó en 2014 (20,4 kg i.a_. ha^-1), en donde se evidenció un aumento de 24,3 % con respecto al 2013 (16,4 kg i.a_. ha^-1). Posteriormente, el valor disminuyó en un 27,4 % en el 2015 (14,8 kg i.a_. ha^-1) con respecto a 2014 y nuevamente aumentó en un 18,2 % en 2016 (17,5 kg i.a_. ha^-1) con respecto al año anterior. En el resto de los años, el comportamiento fue similar, aunque con algunas fluctuaciones (14,4 kg i.a_. ha^-1 en 2017, 13,6 kg i.a_. ha^-1 en 2018 y 15,3 kg i.a_. ha^-1 en 2019).

Aunque los fungicidas fueron la clase de plaguicidas más utilizados (Figura 2 A y B), su uso disminuyó entre 2013 y 2019, en un 44,8 y 22,4 % en Batabanó y Quivicán, respectivamente. Los herbicidas e insecticidas en Batabanó mostraron también una disminución entre 2013 y 2019 de 58,0 y 13,3 %, respectivamente, así como los insecticidas en Quivicán (40 %). Sin embargo, los herbicidas en Quivicán mostraron variaciones entre los diferentes años, aunque en el período se observó un incremento 52,5 % en 2019 con respecto a 2013. En el caso de los acaricidas, se aplicaron muy bajas dosis y la tendencia fue variable en ambos municipios. Sin embargo, de manera general, en el período se apreció un incremento en los acaricidas de un 21,4 % entre 2013 y 2019 en Batabanó, y un incremento en Quivicán de un 14,3 % entre 2013 y 2018, ya que en el 2019 no se aplicaron.

Tendencia en la cantidad de ingredientes activos (kg i.a.) aplicados en el período 2013-2019 en Batabanó y Quivicán

En la Figura 3 se muestran los ingredientes activos utilizados y la cantidad de kg que se empleó en el período 2013 a 2019. En este período se emplearon 52 i.a., de estos, 43 en los dos municipios y el resto fue solo utilizado en uno de los dos (cinco en Batabanó y cuatro en Quivicán). La suma total de la cantidad de i.a. consumida en los siete años fue de 61 993 kg i.a. en Batabanó y 17 103 kg i.a. en Quivicán. Los fungicidas representaron el 84,4 % y el 83,6 % del total aplicado en Batabanó y Quivicán, respectivamente. De manera general, se aprecia una disminución del 55 % en la cantidad empleada en Batabanó, la cual fue de 14 351 kg i.a. en 2013 a 6 452 kg i.a. en 2019. Por otra parte, en Quivicán, existió un incremento de 263 % al comparar el año 2014 (4 024 kg i.a.) con respecto a 2013 (1 109 kg i.a.). Posteriormente, se evidenció una disminución del 62 % en el año 2019 (1 514 kg i.a.) en Quivicán.

Más del 80 % del total empleado en ambos municipios estuvo representado por 10 tipos de i.a.: mancozeb, clorotalonilo, fosfito de potasio, azoxiestrobina, propineb, glifosato, azufre, metribuzina, spirotetramat y diafentiuron. Los dos i.a. más empleados fueron los fungicidas mancozeb y clorotalonilo, con el 33,7 y el 22,7 % del total en Batabanó y el 42,3 y 19,0 % en Quivicán, respectivamente. En el uso de estos 10 i.a. también se encontraron fluctuaciones en los dos municipios estudiados en el período 2013 a 2019, incidiendo en las variaciones que se discutieron anteriormente según la clase de plaguicidas. Por ejemplo, como se aprecia en la Figura 3, en Batabanó, los i.a.: mancozeb, clorotalonilo, potasio fosfito, propineb y diafentiuron evidenciaron una disminución en su aplicación. Mientras que los i.a., azoxiestrobina, glifosato, spirotetramat y metribuzina, mostraron un incremento. Por el contrario, en Quivicán, seis de los 10 i.a. más utilizados (mancozeb, clorotalonilo, potasio fosfito, metribuzina, spirotetramat y diafentiuron) mostraron una tendencia al incremento en el año 2014 con respecto a 2013 y, posteriormente una disminución hasta el 2019. Además, el uso de propineb y glifosato presentó variaciones en el período estudiado en este municipio. Por otra parte, el azufre solo fue empleado en un año en ambos municipios.

Cantidad de Plaguicidas Altamente Peligrosos (PAP) utilizados en el período 2013-2019 en Batabanó y Quivicán

En la Tabla 1 se aprecian los i.a. empleados que pueden provocar efectos nocivos a la salud humana de acuerdo con los datos de la Lista de Plaguicidas Altamente Peligrosos (PAP) (1717. PAN. International List of Highly Hazardous Pesticides. 2021. [Internet]. [cited 2023 Sep 10]. Available from: https://pan-international.org/wp-content/uploads/PAN_HHP_List.pdf) y los i.a. cuyo empleo ha sido prohibido a nivel mundial. De los 52 i.a. utilizados en Quivicán y Batabanó, se listan un total de 33 i.a., según las clasificaciones antes mencionadas. El 31 % (n=16) de los 52 i.a. presentan algún efecto tóxico agudo o crónico sobre la salud humana (toxicidad aguda, posible o probable carcinógeno, disrupción endocrina, y daños para la reproducción, entre otros). La cantidad de i.a. que puede provocar efectos nocivos fue de 44 420 kg i.a. en Batabanó y 13 491 kg i.a. en Quivicán, lo que representa el 71,6 y el 78,8 % del total aplicado, respectivamente (Tabla 1). Entre los plaguicidas que pueden provocar efectos nocivos, fueron los fungicidas los que en mayor número se utilizaron (n=9). Le siguieron en orden los herbicidas (n=4) y los insecticidas (n=3). La cantidad de fungicidas que pueden provocar efectos nocivos fue superior con respecto a las otras clases de plaguicidas, siendo de 39 682 kg i.a. en Batabanó y 12 219 kg i.a. en Quivicán. Dicha cantidad representó el 89,3 y el 90,6 % del total de i.a. que pueden provocan efectos nocivos en Batabanó y Quivicán, respectivamente (Tabla 1).

Por otra parte, el 54 % (n=28) de los i.a. empleados en Batabanó y Quivicán ha sido prohibido su uso en al menos un país (1717. PAN. International List of Highly Hazardous Pesticides. 2021. [Internet]. [cited 2023 Sep 10]. Available from: https://pan-international.org/wp-content/uploads/PAN_HHP_List.pdf); excepto en Cuba, donde todos los i.a. utilizados están permitidos (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). La cantidad aplicada de i.a. prohibidos en otros países fue 46 536 kg i.a. en Batabanó y 13 783 kg i.a. en Quivicán, lo que representa el 75,1 y el 80,6 % del total, respectivamente (Tabla 1). Los fungicidas también fueron la clase de plaguicidas con mayor número de prohibiciones (n=11), seguido de los herbicidas (n=9), insecticidas (n=7) y acaricidas (n=1). La cantidad utilizada de fungicidas que han sido prohibidos fue de 40 436 kg i.a. en Batabanó y 11 901 kg i.a. en Quivicán, lo que representó el 86,9 y el 86,3 % del total de i.a. prohibido, respectivamente.

Cinco de los diez plaguicidas más empleados en ambos municipios (mancozeb, clorotalonilo, propineb, glifosato y metribuzina), presentan algún efecto nocivo de los antes mencionados. Se resalta que cuatro de estos (mancozeb, clorotalonilo, propineb y glifosato) y el diafentiuron, están prohibidos en al menos un país (1717. PAN. International List of Highly Hazardous Pesticides. 2021. [Internet]. [cited 2023 Sep 10]. Available from: https://pan-international.org/wp-content/uploads/PAN_HHP_List.pdf).

Comparación de los resultados obtenidos con otros estudios en Cuba y en la región de América Latina y el Caribe

En los países tropicales las enfermedades que más afectan al cultivo de la papa son el tizón temprano causado por el hongo Alternaria solani Sorauer y el tizón tardío causado por el oomiceto Phytophthora infestans (Mont.) de Bary (11. Ronnie-Gakegne E, Martínez-Coca B. Eficacia de dos biofungicidas para el manejo en campo del Tizón temprano (Alternaria solani Sorauer) de la papa (Solanum tuberosum L.). Revista de Protección Vegetal. 2019;34(1). [Internet]. [cited 2024 Jan 25]. Available from: http://scielo.sld.cu/pdf/rpv/v34n1/2224-4697-rpv-34-01-e09.pdf). Por eso, en América Latina y el Caribe los plaguicidas que más se emplean son los fungicidas, entre los que se destacan el mancozeb y el clorotalonilo. En Cuba estos dos plaguicidas están aprobados para el control de enfermedades fungosas foliares en papa, tomate, hortalizas y frijoles, entre otros (1919. Pérez N. Alternativas a los Plaguicidas Altamente Peligrosos en América Latina y el Caribe. 2018. [Internet]. [cited 2024 Feb 22]. Available from: https://ipen.org/sites/default/files/documents/alternativas_pap_v_final_16_enero_19.pdf).

Los resultados de este estudio son similares a los reportados para otras regiones de América Latina y el Caribe; donde los plaguicidas que más se emplearon fueron: mancozeb, paraquat, propineb, clorotalonilo, fosetil aluminio, cartap, metamidofos, y endosulfán (1919. Pérez N. Alternativas a los Plaguicidas Altamente Peligrosos en América Latina y el Caribe. 2018. [Internet]. [cited 2024 Feb 22]. Available from: https://ipen.org/sites/default/files/documents/alternativas_pap_v_final_16_enero_19.pdf). De los 10 i.a. que más se aplicaron en Batabanó y Quivicán en el período 2013-2019, siete también se emplean en el cultivo de la papa en el Perú (mancozeb, clorotalonilo, azoxiestrobina, propineb, azufre, metribuzina y spirotetramat) (2020. SENASA, Guía para la implementación de buenas prácticas agrícolas (BPA) para el cultivo de la papa. Dirección de insumos agropecuarios e inocuidad agroalimentaria. Subdirección de inocuidad agroalimentaria, [Internet]. [cited 2024 Jan 20]. Available from: https://www.senasa.gob.pe/senasa/descargasarchivos/2020/07/Guia-BPA-PAPA.pdf.) y en Chile (mancozeb, clorotalonilo, azoxiestrobina, glifosato, azufre, metribuzina y spirotetramat) (2121. Listado de plaguicidas autorizados, series 1000, 2000, 3000 y 4000, [Internet]. [cited 2024 Jan 24]. Available from: https://datos.gob.cl/dataset/plaguicidas-autorizados.).

Estos resultados están en correspondencia con los que informaron en Costa Rica, donde los fungicidas fueron el 77 % del total de plaguicidas utilizados en papa, y los de mayor uso fueron: mancozeb, clorotalonilo, cimoxanilo y propineb (55. Ramírez-Muñoz F, Fournier-Leiva ML, Ruepert C, Hidalgo-Ardón C. Uso de agroquímicos en el cultivo de papa en Pacayas, Cartago, Costa Rica. Agronomía Mesoamericana. 2014;25(2):339-45. [Internet]. [cited 2023 Jan 5]. Available from: https://www.scielo.sa.cr/pdf/am/v25n2/a11v25n2.pdf) y, en Ecuador, donde el mancozeb representó el 80 % del total de plaguicidas usados en papa (2222. Crissman CC, Cole DC, Carpio F. Pesticide use and farm worker health in Ecuadorian potato production. American Journal of Agricultural Economics. 1994;76(3):593-7. Available from: https://doi.org/10.2307/1243670).

El número y la cantidad de kg i.a. que se informaron en este estudio fueron similares a los que reportaron en el período 2011-2013 en Cuba; donde 52 i.a. y un total de 53 263 kg i.a se usaron en papa. Al igual que en este estudio, el 76 % de los plaguicidas usados en papa en Cuba fueron fungicidas, siendo los más frecuentes el mancozeb y el clorotalonilo. Además, 16 i.a. se clasificaron con efecto sobre la salud humana en Cuba en el período 2011-2013, y la cantidad empleada de estos representó el 47 % del total aplicado. Sin embargo, la tendencia en el uso de plaguicidas en papa en Cuba entre 2011 y 2013 mostró un incremento de un 110 %, liderada por un incremento en el uso de fungicidas (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). Este comportamiento fue diferente a lo que se reportó en el presente estudio. No obstante, el autor encontró un incremento en el uso de herbicidas (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf), resultados que son similares a los aquí reportados.

Específicamente en Batabanó, entre 2004 y 2009 se reportó el uso de 57 646 kg i.a. en papa, donde los fungicidas y los herbicidas fueron la clase de plaguicidas más empleada (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). Al igual que en este estudio, los autores encontraron que de las diez sustancias que más se emplearon, cinco presentaron un efecto nocivo reconocido sobre la salud y el ambiente (mancozeb, glifosato, metamidofos, endosulfán y paratión metilo) (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). Pero la tendencia en Batabanó mostró un incremento de un 132 % en 2009 (11 496 kg i.a.) con respecto a 2004 (4 944 kg i.a.) (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf), lo cual fue diferente a lo que aquí se informó. Datos en Quivicán, sobre la cantidad de i.a. empleado y la toxicidad para la salud humana de los plaguicidas que se aplican en la papa no se han reportado con anterioridad, de acuerdo con la literatura disponible.

La tendencia observada en este estudio a la disminución en el uso de plaguicidas, puede relacionarse con las medidas establecidas por el gobierno cubano, desde hace ya varios años, para reducir el uso de estas sustancias químico tóxicas (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). Estas medidas incluyen el uso de programas de Manejo Integrado de Plagas, la adopción de prácticas agroecológicas y la disponibilidad de alternativas biológicas. Estas medidas permiten la aplicación del control biológico en papa (ejemplo: uso de la bacteria entomopatógena Bacillus thuringiensis Berliner cepa 13 y 24, el hongo antagonista Trichoderma spp. y otros agentes de control biológico) (2323. MINAG. Instructivo Técnico para la producción de papa en Cuba. 2019. [Internet]. [cited 2023 Dec 15]. Available from: https://docplayer.es/190871887-Instructivo-tecnico-para-la-produccion-de-papa-en-cuba.html.); ya que en Cuba se aplica el paradigma de manejo ecológico o agroecológico de plagas (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). Sin dejar de mencionar que, en los últimos años, la causa principal de la reducción en el uso de plaguicidas se debe, en parte, a la disminución de su importación; a causa del recrudecimiento del bloqueo económico, comercial y financiero impuesto a Cuba por el gobierno de los Estados Unidos de América. Este limita, además, las posibilidades de acceder a financiamiento externo y a la inversión extranjera directa, adquisición de tecnologías, insumos y medios agrícolas (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf).

Study area

Mayabeque province was selected because it is the largest potato producer in the country. Batabanó and Quivicán municipalities were selected for the study because they have a history of intensive potato production in Mayabeque.

Batabanó and Quivicán are located south-west of Mayabeque, with a latitude of 22°55ʹ41 N, longitude 82°17ʹ38 W and latitude 22°49ʹ29 N, longitude 82°21ʹ21 W, respectively. In both municipalities, more than 70 % of the total area is dominated by Ferrallitic type soils. In Batabanó (1212. ONEI. Anuario Estadístico de Batabanó, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2018. [Internet]. [cited 2024 Jan 20]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/anuario_est_municipal/10_batabano_1.pdf.), 50.8 % of the municipality's surface area is considered agricultural, and 85.4 % in Quivicán (1313. ONEI. Anuario Estadístico de Quivicán, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2018. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/anuario_est_municipal/11_quivican_1.pdf.). An average of 391 ha of potatoes were planted in Batabanó in the period 2013 - 2019, with an average yield of 23.3 t ha-1 year (1212. ONEI. Anuario Estadístico de Batabanó, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2018. [Internet]. [cited 2024 Jan 20]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/anuario_est_municipal/10_batabano_1.pdf.,1414. ONEI. Anuario Estadístico de Mayabeque Batabanó, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2021. [Internet]. [cited 2023 Oct 15]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/publicaciones/2023-01/2410-anuario-estadidistico-batabano-2021_compressed.pdf). These values for Quivicán, in the same period, were 196 ha of potato and average yield of 21.8 t ha^-1 year (1313. ONEI. Anuario Estadístico de Quivicán, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2018. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/anuario_est_municipal/11_quivican_1.pdf.,1515. ONEI. Anuario Estadístico de Mayabeque Quivicán, Oficina Nacional de Estadística e Información, Mayabeque, Cuba. 2021. [Internet]. [cited 2023 Oct 15]. Available from: http://www.onei.gob.cu/sites/default/files/publicaciones/2023-01/2411-anuario-estadidistico-quivican-2021_compressed.pdf.).

Data collection

Data on pesticide use records: technical name, formulation, dosage, area treated and number of hectares planted and harvested of potato, were obtained from the databases of the Batabanó-Quivicán Territorial Plant Protection Station. The collected data were organized in an Excel database (version 2016) for further processing and analysis.

The selection and determination of indicators were made as described (1616. Benbrook C, Groth E. Indicators of the sustainability and impacts of pest management systems. In: AAAS 1997 Annual Meeting, Seattle, Washington; 1997.): amount of a.i. used (kg a.i.), amount of a.i. applied per unit area treated (kg a.i. ha^-1) (toxic load), class of pesticides and the number of a.i. used. The number and amount of kg a.i. of HHPs applied were also determined. HHPs were identified according to the criteria established in the List of Highly Hazardous Pesticides published by Pesticide Action Network (PAN) (1717. PAN. International List of Highly Hazardous Pesticides. 2021. [Internet]. [cited 2023 Sep 10]. Available from: https://pan-international.org/wp-content/uploads/PAN_HHP_List.pdf) and FAO-WHO (1818. FAO-WHO, International Code of Conduct on Pesticide Management. Guidelines on Highly Hazardous Pesticides, Rome. 2016. [Internet]. [cited 2024 Jan 20]. Available from: http://www.fao.org/publications/card/c/a5347a39-c961-41bf-86a4-975cd2fd063.).

Statistical analysis

Data processing was performed with Microsoft Excel version 2016 and statistical analysis with R version 4.2.0. Analysis of variance with factorial arrangement (ANOVA) was performed to compare the amounts of kg i.a. ha^-1 used (dependent variable) between municipalities and pesticide classes (independent variables). The ANOVA was performed by selecting the data kg a.i. ha^-1 in all years. The RStudio aov function was used for this purpose. A t-test was performed adjusting the “Bonferroni” correction for p-value, using the pairwise.t.test function of RStudio. P-value ≤ 0.05 indicated that there were significant differences.

Classes of pesticides used per hectare treated (kg a.i. ha^-1) in the period 2013-2019 in Batabanó and Quivicán

Figure 1 shows the dose applied (kg a.i. ha^-1) according to each pesticide class (acaricide, fungicide, herbicide and insecticide) in Batabanó and Quivicán. The dose range was 0.01 - 18.8 kg a.i. ha^-1 in Batabanó and 0.12 - 13.3 kg a.i. ha^-1 in Quivicán. The means of these values were 5.8 kg a.i. ha^-1 in Batabanó and 4.0 kg a.i. ha^-1 in Quivicán, and no significant differences were found between doses in the two municipalities (p-value = 0.254) (Figure 1 A). Fungicides were the pesticide class with the highest dose of use, followed by herbicides; with significant differences with respect to the other pesticide classes (p-value < 2xe-16, Figure 1 B). The mean fungicide dose per hectare treated was higher in Batabanó (15.6 kg a.i. ha^-1) than in Quivicán (10.2 kg a.i. ha^-1), with significant differences between these two municipalities (p-value=0.0167, Figure 1 B). Doses in the other pesticide classes showed no differences between the municipalities studied (p-value = 0.935 for acaricides, p-value = 0.323 for herbicides and p-value = 0.932 for insecticides) (Figure 1 B).

The total sum of kg a.i.a. ha^-1 used ranged from 16.1 - 33.7 kg a.i.a. ha^-1 in Batabanó and 13.6 - 20.3 kg a.i.a. ha^-1 in Quivicán (Figure 2 A and B). Overall, a 48.6 % decrease in the sum of the dose in 2019 (17.3 kg a.i.a. ha^-1) compared to 2013 (33.7 kg a.i.a. ha^-1) was observed in Batabanó (Figure 2 A). In these years, it was observed that the highest value of the indicator was reached in 2013 (33.7 kg a.i.a. ha^-1) and then a decrease of 29.0 % was evidenced in 2014 (23.9 kg a.i.a. ha^-1), a value that remained approximately constant between 2014 and 2017 (22.9 kg a.i.a. ha^-1). However, a decrease of 29.7 % in the sum of the dose appears again from 2018 (16.1 kg a.i.a. ha^-1) with respect to 2017, a value that has, subsequently, a slight increase (7.4 %) in 2019 (17.3 kg a.i.a. ha^-1). On the other hand, in Quivicán (Figure 2 B), the trend between 2013 and 2019 was variable and, in general, only a decrease of 6.7 % was appreciated; behavior that was different from that observed in Batabanó. The highest value of the indicator in Quivicán was observed in 2014 (20.4 kg i.a. ha^-1), where an increase of 24.3 % was evident with respect to 2013 (16.4 kg i.a. ha^-1). Subsequently, the value decreased by 27.4 % in 2015 (14.8 kg i.a. ha^-1) with respect to 2014 and again increased by 18.2 % in 2016 (17.5 kg i.a. ha^-1) with respect to the previous year. In the rest of the years, the behavior was similar, although with some fluctuations (14.4 kg a.i.a. ha^-1 in 2017, 13.6 kg a.i.a. ha^-1 in 2018 and 15.3 kg a.i.a. ha^-1 in 2019).

Although fungicides were the most used class of pesticides (Figure 2 A and B), their use decreased between 2013 and 2019, by 44.8 and 22.4 % in Batabanó and Quivicán, respectively. Herbicides and insecticides in Batabanó also showed a decrease between 2013 and 2019 of 58.0 and 13.3 %, respectively, as well as insecticides in Quivicán (40 %). However, herbicides in Quivicán showed variations between the different years, although an increase of 52.5 % was observed in the period in 2019 with respect to 2013. In the case of acaricides, very low doses were applied and the trend was variable in both municipalities. However, in general, in the period an increase in acaricides of 21.4 % between 2013 and 2019 was seen in Batabanó, and an increase in Quivicán of 14.3 % between 2013 and 2018, since no acaricides were applied in 2019.

Trend in the amount of active ingredients (kg a.i.) applied in the period 2013-2019 in Batabanó and Quivicán

Figure 3 shows the active ingredients used and the number of kg used in the period 2013 to 2019. In this period, 52 a.i. were used, of these, 43 in the two municipalities and the rest were only used in one of the two (five in Batabanó and four in Quivicán). The total amount of a.i. consumed in the seven years was 61 993 kg a.i. in Batabanó and 17 103 kg a.i. in Quivicán. Fungicides represented 84.4 and 83.6 % of the total applied in Batabanó and Quivicán, respectively. Overall, there was a 55 % decrease in the amount used in Batabanó, which went from 14 351 kg a.i. in 2013 to 6 452 kg a.i. in 2019. On the other hand, in Quivicán, there was an increase of 263 % when comparing 2014 (4 024 kg a.i.) with respect to 2013 (1 109 kg a.i.). Subsequently, there was a decrease of 62 % in 2019 (1 514 kg i.a.) in Quivicán.

More than 80 % of the total used in both municipalities was represented by 10 types of a.i.: mancozeb, chlorothalonil, potassium phosphite, azoxyestrobin, propineb, glyphosate, sulfur, metribuzin, spirotetramat and diafenthiuron. The two most used a.i. were the fungicides mancozeb and chlorothalonil, with 33.7 and 22.7 % of the total in Batabanó and 42.3 and 19.0 % in Quivicán, respectively. In the use of these 10 a.i., fluctuations were also found in the two municipalities studied in the period 2013 to 2019, influencing the variations discussed above according to the class of pesticides. For example, as shown in Figure 3, in Batabanó, the a.i.: mancozeb, chlorothalonil, potassium phosphite, propineb and diafenthiuron showed a decrease in their application. While the a.i., azoxyestrobin, glyphosate, spirotetramat and metribuzin, showed an increase. On the contrary, in Quivicán, six of the 10 most used a.i. (mancozeb, chlorothalonil, potassium phosphite, metribuzin, spirotetramat and diafenthiuron) showed a tendency to increase in 2014 with respect to 2013 and, subsequently a decrease until 2019. In addition, the use of propineb and glyphosate presented variations in the period studied in this municipality. On the other hand, sulfur was only used in one year in both municipalities.

Quantity of Highly Hazardous Pesticides (HHPs) used in the period 2013-2019 in Batabanó and Quivicán

Table 1 shows the a.i.s. used that can cause harmful effects to human health according to the data of the List of Highly Hazardous Pesticides (HHP) (1717. PAN. International List of Highly Hazardous Pesticides. 2021. [Internet]. [cited 2023 Sep 10]. Available from: https://pan-international.org/wp-content/uploads/PAN_HHP_List.pdf) and the a.i.s. whose use has been prohibited worldwide. Of the 52 a.i.s. used in Quivicán and Batabanó, a total of 33 a.i.s. are listed, according to the aforementioned classifications. Thirty-one percent (n=16) of the 52 a.i.s. present some acute or chronic toxic effect on human health (acute toxicity, possible or probable carcinogen, endocrine disruption, and reproductive harm, among others). The amount of a.i. that can cause harmful effects was 44 420 kg a.i. in Batabanó and 13 491 kg a.i. in Quivicán, representing 71.6% and 78.8% of the total applied, respectively (Table 1). Among the pesticides that can cause harmful effects, fungicides were used in the greatest number (n=9). They were followed in order by herbicides (n=4) and insecticides (n=3). The amount of fungicides that can cause harmful effects was higher than the other classes of pesticides, being 39 682 kg a.i. in Batabanó and 12 219 kg a.i. in Quivicán. This amount represented 89.3 and 90.6 % of the total a.i. that can cause harmful effects in Batabanó and Quivicán, respectively (Table 1).

On the other hand, 54 % (n=28) of the a.i.s used in Batabanó and Quivicán have been banned in at least one country (1717. PAN. International List of Highly Hazardous Pesticides. 2021. [Internet]. [cited 2023 Sep 10]. Available from: https://pan-international.org/wp-content/uploads/PAN_HHP_List.pdf); except in Cuba, where all the a.i.s used are allowed (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). The amount applied of a.i. banned in other countries was 46 536 kg a.i. in Batabanó and 13 783 kg a.i. in Quivicán, representing 75.1 and 80.6 % of the total, respectively (Table 1). Fungicides were also the pesticide class with the highest number of bans (n=11), followed by herbicides (n=9), insecticides (n=7) and acaricides (n=1). The amount used of fungicides that have been banned was 40 436 kg a.i. in Batabanó and 11 901 kg a.i. in Quivicán, which represented 86.9 and 86.3 % of the total banned a.i., respectively.

Five of the ten most used pesticides in both municipalities (mancozeb, chlorothalonil, propineb, glyphosate and metribuzin) have some of the harmful effects mentioned above. Four of these pesticides (mancozeb, chlorothalonil, propineb and glyphosate) and diafenthiuron are banned in at least one country (1717. PAN. International List of Highly Hazardous Pesticides. 2021. [Internet]. [cited 2023 Sep 10]. Available from: https://pan-international.org/wp-content/uploads/PAN_HHP_List.pdf).

Comparison of the results with other studies in Cuba and in the Latin American and Caribbean region

In tropical countries, the diseases that most affect potato crops are early blight caused by the fungus Alternaria solani Sorauer and late blight caused by the oomycete Phytophthora infestans (Mont.) de Bary (11. Ronnie-Gakegne E, Martínez-Coca B. Eficacia de dos biofungicidas para el manejo en campo del Tizón temprano (Alternaria solani Sorauer) de la papa (Solanum tuberosum L.). Revista de Protección Vegetal. 2019;34(1). [Internet]. [cited 2024 Jan 25]. Available from: http://scielo.sld.cu/pdf/rpv/v34n1/2224-4697-rpv-34-01-e09.pdf). Therefore, in Latin America and the Caribbean, fungicides are the most widely used pesticides, among which mancozeb and chlorothalonil stand out. In Cuba, these two pesticides are approved for the control of foliar fungal diseases in potato, tomato, vegetables and beans, among others (1919. Pérez N. Alternativas a los Plaguicidas Altamente Peligrosos en América Latina y el Caribe. 2018. [Internet]. [cited 2024 Feb 22]. Available from: https://ipen.org/sites/default/files/documents/alternativas_pap_v_final_16_enero_19.pdf).

The results of this study are similar to those reported for other regions of Latin America and the Caribbean, where the most commonly used pesticides were: mancozeb, paraquat, propineb, chlorothalonil, fosetyl aluminum, cartap, methamidophos, and endosulfan (1919. Pérez N. Alternativas a los Plaguicidas Altamente Peligrosos en América Latina y el Caribe. 2018. [Internet]. [cited 2024 Feb 22]. Available from: https://ipen.org/sites/default/files/documents/alternativas_pap_v_final_16_enero_19.pdf). Of the 10 a.i. that were most applied in Batabanó and Quivicán in the period 2013-2019, seven are also used on potato crops in Peru (mancozeb, chlorothalonil, azoxyestrobin, propineb, sulfur, metribuzin, and spirotetramat) (2020. SENASA, Guía para la implementación de buenas prácticas agrícolas (BPA) para el cultivo de la papa. Dirección de insumos agropecuarios e inocuidad agroalimentaria. Subdirección de inocuidad agroalimentaria, [Internet]. [cited 2024 Jan 20]. Available from: https://www.senasa.gob.pe/senasa/descargasarchivos/2020/07/Guia-BPA-PAPA.pdf.) and Chile (mancozeb, chlorothalonil, azoxyestrobin, glyphosate, sulfur, metribuzin, and spirotetramat) (2121. Listado de plaguicidas autorizados, series 1000, 2000, 3000 y 4000, [Internet]. [cited 2024 Jan 24]. Available from: https://datos.gob.cl/dataset/plaguicidas-autorizados.).

These results are in correspondence with those reported in Costa Rica, where fungicides were 77 % of the total of pesticides used in potato, and the most used were: mancozeb, chlorothalonil, cymoxanil and propineb (55. Ramírez-Muñoz F, Fournier-Leiva ML, Ruepert C, Hidalgo-Ardón C. Uso de agroquímicos en el cultivo de papa en Pacayas, Cartago, Costa Rica. Agronomía Mesoamericana. 2014;25(2):339-45. [Internet]. [cited 2023 Jan 5]. Available from: https://www.scielo.sa.cr/pdf/am/v25n2/a11v25n2.pdf) and, in Ecuador, where mancozeb represented 80 % of the total of pesticides used in potato (2222. Crissman CC, Cole DC, Carpio F. Pesticide use and farm worker health in Ecuadorian potato production. American Journal of Agricultural Economics. 1994;76(3):593-7. Available from: https://doi.org/10.2307/1243670).

The number and amount of kg a.i. reported in this study were similar to those reported in the period 2011-2013 in Cuba; where 52 a.i. and a total of 53 263 kg a.i. were used on potato. As in this study, 76 % of the pesticides used on potato in Cuba were fungicides, the most frequent being mancozeb and chlorothalonil. In addition, 16 a.i. were classified as having an effect on human health in Cuba in the period 2011-2013, and the amount used of these represented 47 % of the total applied. However, the trend in the use of pesticides on potato in Cuba between 2011 and 2013 showed an increase of 110 %, led by an increase in the use of fungicides (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). This behavior was different from what was reported in the present study. However, the author found an increase in the use of herbicides (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf), results that are similar to those reported here.

Specifically in Batabanó, between 2004 and 2009, the use of 57 646 kg a.i. on potato was reported, where fungicides and herbicides were the most used class of pesticides (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). As in this study, the authors found that of the ten most commonly used substances, five had a recognized harmful effect on health and the environment (mancozeb, glyphosate, methamidophos, endosulfan and methyl parathion) (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). But the trend in Batabanó showed an increase of 132 % in 2009 (11 496 kg a.i.) with respect to 2004 (4 944 kg a.i.) (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf), which was different from what was reported here. Data in Quivicán on the amount of a.i. used and the toxicity to human health of pesticides applied on potato have not been reported previously, according to the available literature.

The tendency observed in this study to decrease the use of pesticides can be related to the measures established by the Cuban government several years ago to reduce the use of these toxic chemical substances (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). These measures include the use of Integrated Pest Management programs, the adoption of agroecological practices and the availability of biological alternatives. These measures allow the application of biological control in potato (example: use of the entomopathogenic bacterium Bacillus thuringiensis Berliner strain 13 and 24, the antagonistic fungus Trichoderma spp. and other biological control agents) (2323. MINAG. Instructivo Técnico para la producción de papa en Cuba. 2019. [Internet]. [cited 2023 Dec 15]. Available from: https://docplayer.es/190871887-Instructivo-tecnico-para-la-produccion-de-papa-en-cuba.html.); since in Cuba the paradigm of ecological or agroecological pest management is applied (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf). Not to mention that, in the last years, the main cause of the reduction in the use of pesticides is due, in part, to the reduction of its importation; because of the intensification of the economic, commercial and financial blockade imposed to Cuba by the government of the United States of America. This also limits the possibilities of accessing foreign financing and direct foreign investment, the acquisition of technologies, inputs and agricultural means (66. Pérez-Consuegra N, Montano-Pérez M. Los Plaguicidas Altamente Peligrosos en Cuba. IPEN/ACTAF/RAPAL Editora Agroecológica. 2021. pp. 56. [Internet]. [cited 2024 Feb 25]. Available from: https://ipen-china.org/sites/default/files/documents/hhp_hhp_cuba_26_abril_2021_spanish_final_version.pdf).