Building Blocks to Biosecurity

Rob Larose

Biosecurity is the establishment and maintenance of a high level of sanitation in a growing area. It’s a method for controlling losses caused by pathogens, and is the single-most effective way to increase profits in the greenhouse or nursery. Prevention is always cheaper and easier than a cure.

Why is it important?
Biosecurity practices offer a systematic way of preventing pathogens from infecting your product, and prevent infected product from entering or leaving your growing area. IPM is a concept that’s gained credibility in the industry. Biosecurity takes that concept a step farther. It not only provides a road map for the decreased use of chemicals, but it also helps the grower produce a higher-quality product and increase profitability by reducing losses caused by microbial disease organisms.

A biosecurity program has three goals:

1. Reduce existing disease and pests in the growing environment.

2. Reduce pathogenic spores and other dormant structures in the growing environment.

3. Prevent recontamination from outside sources.

The tools
There are hundreds of products to choose from that can contribute to a successful biosecurity program, and some are very good for use in areas that don’t contain plant material. For years, growers sanitized and disinfected their greenhouses between crops, because the chemicals they were using would be phototoxic to their plant material. Growers need tools that are effective on all types of disease pathogens, but are non-phytotoxic to their plant material.

Similar problems are also associated with the treatment of irrigation water, particularly recycled irrigation water. Growers know they should treat their water, but chlorinated chemicals pose phytotoxicity issues at the rates required for them to control plant pathogens such as phytophthora and pythium.

Activated peroxygen chemistries
BioSafe Systems’ disease control products are based on activated peroxygen chemistry that combines hydrogen peroxide with organic acids to form a new compound—peracetic acid, commonly referred to as PAA. This activated peroxygen allows up to a ten-fold increase in efficacy over standard peroxide. This means that an activated peroxygen can accomplish the same job with one ounce of active ingredient that would require 10 to 12 oz. of peroxide. ZeroTol and SaniDate 12.0 are examples of activated peroxygen products that have been formulated for use in commercial greenhouses and nurseries.

The mode of action for this class of chemistry is oxidation. Oxidation is the process of “stealing” electrons from microbial membranes, resulting in the loss of their vital functions. This mode of action is what makes it possible to kill algae, bacteria, mold, fungi and viral organisms with one product. Because oxidation kills microbial disease organisms on contact, there is no possibility for mutational resistance. Traditional chemistries metabolize into the cell structures of bacterial or fungal pathogens and slowly poison their cell structures. This takes time and leads to mutational resistance. The oxidation process is also why peroxygen can be used for so many applications, including sanitation in the presence of plant material. Peroxygen chemistries and oxidation represent an improved and environmentally friendly way of preventing and controlling pathogens found in the greenhouse and nursery.

Activated peroxygen is a multi-purpose tool for use in creating and maintaining a disease-free growing environment. The chemistry’s nature allows for an effective killing power that biodegrades into components of oxygen and water, leaving no visible or harmful residue. Its sporicidal properties make it effective for both curative and preventative applications. To gain the best effect, they need to be incorporated all year and in all parts of the growing operation to provide as many reductions of plant pests as possible.

The building blocks to Biosecurity
Biosecurity can best be described as a “sanitary growing technique,” encompassing six major areas that can ensure the growing environment becomes and remains free of disease pressure. These areas are:

1. General sanitation: Knock down existing algae, bacteria, fungi and their spores in the entire growing environment, including walls, benches, ventilation equipment, walkways, tools and under benches. Sanitize often during the entire growing cycle.

2. Cutting treatment: Treat all incoming plant material with a sprench or dip to inactivate any bacterial or fungal pathogens that are “hitching a ride.”

3. Recycled water treatment: Treat recycled water sources to ensure diseases aren’t spread through watering with ebb and flood benches, flood floors and water troughs.

4. Mist propagation: Inject into misting waters to help eliminate algae, bacteria or fungal pathogens, and to prevent fungus gnats and compacted soil conditions.

5. Drench: Use as a drench treatment to immediately control soil pathogens such as pythium, phytophthora and fusarium.

6. Foliar: Treat plants to prevent and control foliar bacterial diseases. Use as a stand-alone treatment, or tank mix with residual products for an additional curative knockdown treatment.

Other areas of concern
In addition to these areas discussed, there are other sources of disease that growers need to consider:

Insect reduction: Insects can cause issues by feeding on plant material or transferring bacterial, fungal or viral pathogens from plant to plant. Aggressive sanitation will help reduce algae mats that often serve as feeding and breeding areas for insects. Activated peroxygen will also have an immediate effect on adult soft-bodied insects as well as larvae and pupae. 

Algae reduction: Algae in a growing environment can be a direct indicator that there are excess conditions such as too much humidity, free water or excess nitrogen. Algae can become a breeding area for insects as well as a source of inoculums for creation of biofilm within irrigation drip systems. Also, algae within a greenhouse can create dangerous slipping conditions on either soil or concrete walkways.

Irrigation ponds: Irrigation ponds that serve as a source of irrigation water can be a source of both algae and water pathogens such as pythium or phytophthora. Manage these carefully to help reduce their biological loading.

Evaporative coolers: These systems can have their media surfaces become fouled with algae and bacterial slimes that reduce efficiency by up to 60%, and can become a source of disease transmission. Spray down the evaporative media on a weekly basis to prevent biofouling. Also, treat the makeup water with activated peroxygens, which will inhibit algae and bacteria from becoming established. In many cases the chemical prevention will pay for itself with an increase in operating efficiency and a decrease in electrical consumption.

Cull piles: Take care when disposing of diseased plants. Handling these plants can spread disease, but spraying them prior to transport can eliminate this problem. Dispose of diseased plants downwind and away from the growing area. After handling diseased plants, always wash up and spray down any equipment, tools, pots and trays that will come into contact with plant material again.

Footbaths: Workers and visitors can also be a source of disease transmission, and footbaths have been used effectively to sanitize the shoes and boots of workers as they enter and leave a growing facility. Activated peroxygen has shown a high degree of efficacy when used in this application. GT

Rob Larose is the owner of BioSafe Systems LLC, which manufactures biodegradable disease control products for the horticulture industry.

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Los Pilares de la Bioseguridad

El término bioseguridad hace referencia al establecimiento y manutención de un alto grado de sanidad en un área de producción. Es un método idóneo para evitar pérdidas causadas por patógenos, y es simplemente la forma más efectiva de aumentar la productividad del invernadero o vivero. La prevención siempre resulta más fácil y económica que la cura.

¿Por qué es importante?
Las prácticas relacionadas con la bioseguridad ofrecen un método sistemático para prevenir la infección por patógenos y evitar que los productos ya infectados entren o salgan de las zonas de producción. El MIP es un concepto que ha ganado credibilidad en la industria, y la bioseguridad lleva este concepto un paso más allá, no solamente al proporcionar una solución ante la reducida disponibilidad de productos químicos, sino al ayudar al floricultor a lograr productos de mejor calidad, aumentando su rentabilidad y reduciendo las pérdidas causadas por los micoorganismos patógenos.

Un programa de bioseguridad tendrá tres objetivos:

1. Reducir las plagas y enfermedades ya presentes en el ambiente donde se lleva a cabo la producción;

2. Eliminar las esporas patógenas y otras estructuras latentes que se encuentren en el medio de cultivo; y

3. Prevenir la recontaminación proveniente de fuentes externas.

Herramientas
Existen cientos de productos de dónde elegir, los cuales pueden contribuir a un programa de bioseguridad exitoso; algunos son muy buenos para utilizar en áreas donde no hay material vegetal. Durante años, los floricultores han limpiado y desinfectado los invernaderos en el intervalo entre ciclos productivos, pues los químicos utilizados son generalmente fitotóxicos al material vegetal. Se requieren herramientas que sean efectivas sobre todos los tipos de patógenos, pero que no afecten negativamente el material vegetal.

Problemas similares se asocian al tratamiento del agua, en particular al agua de riego. Los productores saben que debe tratarla, pero los químicos clorados presentan problemas de fitotoxicidad en las dosis requeridas para controlar patógenos tales como phytophthora y pythium.

Química de los peroxígenos activados
Los productos para el control de enfermedades ‘BioSafe Systems’ se basan en la química  de los peroxígenos, que combina el peróxido de hidrógeno con ácidos orgánicos para formar un nuevo compuesto – el ácido peracético comúnmente conocido como PAA (por sus siglas en ingles). Este peroxígeno activado aumentar eficiencia hasta diez veces en compracaión con aquella del peróxido estándar, es decir, una onza de peroxígeno activado tiene el mismo efecto que 10 a 12 oz de peróxido común. El ZeroTol y el  SaniDate 12.0 son ejemplos de productos elaborados en base al peroxígeno activado que se encuentran ya formulados para aplicar en invernaderos o viveros.

El modo de acción de este grupo químico es la oxidación, un proceso mediante el producto se “roba” electrones de las membranas microbianas, lo que conduce a la pérdida de sus funciones vitales. Este modo de acción es lo que hace posible eliminar algas, bacterias, mohos, hongos y organismos virales con un solo producto. Puesto que la oxidación mata los microbios al contacto, no hay posibilidad de que se desarrolle resistencia al ocurrir mutaciones.

La química tradicional interfiere con el metabolismo en las estructuras celulares de los patógenos bacteriales o fungosos y lentamente envenena sus células, sin embargo, esto toma tiempo y conduce a una resistencia mutacional. El proceso oxidativo también explica por qué se puede usar el peroxígeno en tantas aplicaciones, incluyendo las labores de saneamiento en presencia del material vegetal. La química del peroxígeno y la oxidación representan una forma de control y prevención de patógenos presentes en los invernaderos o viveros, mejorada y más amigable al ambiente,.

El peroxígeno activado es una herramienta multipropósito para crear y mantener un ambiente de producción libre de enfermedades. Su naturaleza química lo convierte en una opción de control que luego se biodegrada en sus componentes - oxígeno y agua - sin dejar residuo visible o nocivo alguno. Sus propiedades esporicidas lo hacen efectivo tanto en aplicaciones curativas como preventivas. Para obtener los mejores efectos, es importante incorporarlo todo el año y en todos los componentes del cultivo, obteniendo así la más amplia reducción posible de las plagas que afectan las plantas.

Los pilares de la bioseguridad
La bioseguridad puede definirse como “un sistema de producción sanitario,” compuesto por seis áreas principales que en conjunto aseguran la ausencia de presión por enfermedades en el ambiente de cultivo:

1. Saneamiento general: Elimine las algas, bacterias, hongos y sus esporas en todo el recinto de producción, incluyendo paredes, bancos, equipo de, ventilación, caminos, herramientas y áreas bajo los bancos. Realice labores de saneamiento frecuentemente durante todo el ciclo de producción.

2. Tratamiento de esquejes: Trate todo el material vegetal que ingrese con una aspersión completa o aún con inmersión, para inactivar cualquier hongo o bacteria que hayan llegado con este en calidad de “polizontes.”

3. Tratamiento del agua reciclada: Trate las fuentes de agua reciclada para evitar que las enfermedades se propaguen a través de los bancos, el riego por inundación o las canaletas de agua.

4. Propagación con nebulización: Inyecte en el agua nebulizada para ayudar a eliminar las algas, bacterias u hongos y para evitar las moscas de los hongos y la compactación de los suelos.

5. Drench: Aplique directamente al suelo para controlar de inmediato los patógenos asociados al mismo como pythium, phytophthora y fusarium.

6. Foliar: Trate las plantas para prevenir y controlar las enfermedades foliares causadas por bacterias. Use como tratamiento único, o realice una mezcla en tanque con productos residuales para proporcionar una acción remediadora adicional.

Otras áreas de cuidado
Además de las áreas analizadas, existen otras posibles fuentes de enfermedades importantes de considerar:
Reducción de insectos: Los insectos pueden ocasionar problemas al alimentarse del material vegetal o transferir patógenos bacteriales, fungosos o virales de planta en planta. Un agresivo saneamiento ayudará a reducir los colchones de algas que con frecuencia sirven de alimento y nido para los insectos. El peroxígeno activado también tendrá efecto inmediato sobre los insectos adultos de cuerpo blando así como las larvas y pupas. 

Reducción de algas: La presencia de algas en las zonas de producción puede ser un claro indicador de que hay algún exceso por ejemplo demasiada humedad, agua libre o exceso de nitrógeno. Las algas se convierten en zona de cría para los insectos así como en fuente de inóculo, que llevan a la formación de una biopelícula dentro de los sistemas de riego por goteo. Adicionalmente, las algas dentro del invernadero pueden tornar los suelos o pasillos de concreto en peligrosas zonas resbalosas.

Estanques de riego: Los reservorios o estanques que sirven como fuentes de agua de riego también pueden serlo tanto de algas como de patógenos, tales como pythium o phytophthora. Manéjelos cuidadosamente para ayudar a reducir su carga biológica.

Enfriadores de evaporación: Las superficies de estos sistemas pueden llenarse de algas y limos bacteriales que reducen su eficiencia hasta en un 60%, y que se tornan en fuentes de transmisión de enfermedades. Asperje los materiales de evaporación semanalmente para evitar este deterioro, y trate el agua con peroxígenos activados que eviten el crecimiento de algas y bacterias. En muchos casos la prevención química será compensada con una mayor eficiencia de operación y un menor consumo de energía eléctrica.

Pilas de desechos: Tome precauciones al disponer de las plantas enfermas. Su manejo puede diseminar enfermedades, pero asperjarlas antes de sacarlas o transportarlas puede eliminar este problema. Descarte las plantas enfermas “viento abajo”, alejándose de la zona de producción. Después de manipular plantas enfermas lávese y asperje los equipos y herramientas utilizados, macetas y bandejas que puedan entrar nuevamente en contacto con algún material vegetal.

Baños para pies: Los trabajadores y visitantes también pueden ser fuente de transmisión de enfermedades, de manera que los baños para pies o “lavapatas” se usan eficientemente para desinfectar las botas y zapatos de las personas que entran o salen de las zonas de producción. El peroxígeno activado ha mostrado un alto grado de eficiencia cuando es utilizado en esta aplicación. GT

Rob Larose es propietario de BioSafe Systems LLC, fabricante de materiales biodegradables para el control de enfermedades para la horticultura.