UNED Research Journal. Vol. 18, ENE-DIC, 2026. URL: https://revistas.uned.ac.cr/index.php/cuadernos/index ISSN: 1659-441X Licence: Creative Commons (BY) 4.0 Publicado: Marzo, 2026. elocation-id: e6195

 

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Soluciones basadas en la naturaleza para la gestión de agua y enfermedades en banano, plátano y piña: revisión sistemática

Marcelo Gamboa-Agüero¹, Laura Benegas-Negri², David Gómez-Castillo³, Alexander Coles⁴ & Mauricio Serrano⁵

 

1.                   Universidad de Costa Rica, Posgrado en Ciencias Agrícolas y Recursos Naturales, San José, Costa Rica; marcelo.gamboa@ucr.ac.cr

2.                   Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), Turrialba, Costa Rica; laura.benegas@catie.ac.cr

3.                   Universidad de Costa Rica, Centro de Investigación en Economía Agrícola y Desarrollo Agroempresarial, San José, Costa Rica; david.gomez@ucr.ac.cr

4.                   Universidad Estatal de Florida, Campus República de Panamá, Ciudad del Saber, Panamá; acoles@fsu.edu

5.                   Universidad de Costa Rica, Centro de Investigación en Protección de Cultivos (CIPROC), San José, Costa Rica; mauricio.serrano@ucr.ac.cr

 

Recibido 12-XI-2025 ● Corregido 16-II-2026 ● Aceptado 6-III-2026

DOI: https://doi.org/10.22458/urj.v18i1.6195

ABSTRACT.  “Nature-Based Solutions for Water and Disease Management in Banana, Plantain, and Pineapple: A Systematic Review. (Review)” Introduction: Banana, plantain, and pineapple value chains contribute significantly to the economy of Central America but face major environmental challenges. Objective: To systematize nature-based solutions applicable to water and disease management across the production, post-harvest, and processing stages of these crops, based on scientific research published during the last five years. Methods: We conducted a systematic review following the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses 2020 guidelines. We searched articles published between 2020 and 2024 in indexed journals in SciELO and Scopus and selected forty studies. We analyzed the studies using inductive thematic analysis and complemented this approach with a deductive assessment of research origins and methodological applicability. Results: Research on water management mainly focused on the processing stage. For banana and plantain, the most frequent topics included adsorption of water contaminants, use of by-products and waste, and development of new applications. For pineapple, studies primarily addressed the use of by-products and waste. Research on disease management concentrated on banana and plantain and emphasized antagonistic microorganisms, crop and soil management practices, and natural products, including the production of antagonists from pineapple residues. Most studies relied on controlled experimental designs. Conclusion: Although the scientific literature is diverse and highlights important advances in processing-stage innovations and disease control in banana and plantain, research under field and agro-industrial conditions remains limited, particularly for pineapple.

Keywords: Musa, Ananas, biocontrol, bio input, fusariosis, anthracnosis, biosorption.

RESUMEN. Introducción: las cadenas de valor del banano, el plátano y la piña contribuyen significativamente a la economía de América Central, pero enfrentan importantes desafíos ambientales. Objetivo: sistematizar las soluciones basadas en la naturaleza aplicables a la gestión del agua y enfermedades durante producción, poscosecha y procesamiento, basándose en la investigación científica publicada durante los últimos cinco años. Métodos: aplicamos las directrices de los Ítems de Referencia para la Publicación de Revisiones Sistemáticas y Metaanálisis (PRISMA) 2020. Buscamos artículos publicados entre 2020 y 2024 en revistas indexadas en SciELO y Scopus, seleccionando cuarenta estudios. Aplicamos un enfoque temático inductivo y una evaluación deductiva del origen de las investigaciones y su aplicabilidad metodológica. Resultados: la investigación sobre la gestión del agua se centró en la etapa de procesamiento. Para el banano y el plátano, los temas más frecuentes incluyeron la adsorción de contaminantes del agua, el uso de subproductos y residuos, y el desarrollo de nuevas aplicaciones. En el caso de la piña, los estudios abordaron primordialmente el aprovechamiento de subproductos y desechos. El manejo de enfermedades se concentró en el banano y el plátano, enfatizando el uso de microorganismos antagonistas, manejo de cultivos y suelos, y productos naturales, incluyendo la producción de antagonistas con residuos de piña. La mayoría se basó en diseños experimentales controlados. Conclusión: aunque la literatura científica es diversa y destaca avances importantes de procesamiento y control de enfermedades en banano y plátano, la investigación en campo y agroindustriales sigue siendo limitada, particularmente para la piña.

 

La biodiversidad asociada a los sistemas de producción es esencial para la regulación hídrica y el control de plagas (FAO, 2022). Las Soluciones Basadas en la Naturaleza (SbN) han ganado reconocimiento por acuerdos internacionales (Olmos Carbonell, 2025). Son estrategias que aprovechan los recursos naturales y organismos vivos (United Nations Environment Programme, 2022). Abarcan enfoques basados en ecosistemas (Meza, 2024). Pueden contribuir a la calidad del suelo (Mrunalini et al., 2022), el alivio del cambio climático y la mitigación de inundaciones (Zandersen et al., 2021). Son alternativas y complementos a la infraestructura gris para desafíos hídricos (Santos, 2025). Son sitio-específicas (Debele et al., 2023). Emulan principios, procesos y sistemas biológicos, es prioritario avanzar en su investigación (Meza y Rodríguez, 2022).

Las cadenas de banano (Musa paradisiaca L.), piña (Ananas comosus (L.) Merr.) y plátano (Musa balbisiana Colla) son relevantes en la economía y medios de vida rurales de Centroamérica. Las estadísticas de FAOSTAT (2025) indican que, en 2023 estos rubros estuvieron entre las 20 principales materias primas agropecuarias producidas (toneladas) en Belice, Costa Rica, Guatemala, Honduras, Nicaragua y Panamá, y sólo el plátano en El Salvador.

El cambio climático afecta negativamente a la agricultura (Holleman et al., 2020) y compromete la seguridad hídrica (UN-Water, 2013). Se requieren soluciones integradas de manejo de aguas (FAO, 2023). El rendimiento de banano depende del drenaje y el riego (Ploetz et al., 2015). Es necesario transitar hacia prácticas agrícolas más sostenibles (Piñeiro et al., 2020). La economía circular es una oportunidad (Peña et al., 2021) y un reto para la industria de la piña y del banano (Campos et al., 2020).

El suministro de alimentos depende de la respuesta ante brotes de enfermedades (Carvajal-Yepes et al., 2019). El uso de plaguicidas conlleva externalidades negativas (Hernández y Chaves, 2022). Los límites máximos de residuos de plaguicidas interfieren con el comercio (Hejazi et al., 2022). Corresponde impulsar el manejo integrado (Richard et al., 2022). Hay esfuerzos relevantes de control de las enfermedades con agentes de biocontrol o productos naturales (Scortichini, 2022).

Ploetz et al. (2015) indican que son enfermedades emergentes letales del banano: el marchitamiento por Fusarium (Fusarium oxysporum f. cubense (E. F. Sm.) W. C. Snyder & H. N. Hansen, abreviado “FocR4T”), la enfermedad de la sigatoka negra (Pseudocercospora fijiensis (M. Morelet) Deighton), la enfermedad del moko (Ralstonia solanacearum (Smith, 1896) Yabuuchi et al. 1996, raza 2) y la sangre (Ralstonia syzygii subsp. celebesensis Safni et al., 2014). Tripathi et al. (2022) señalan que el marchitamiento por Xanthomonas del banano (Xanthomonas campestris (Pammel, 1895) Dowson, 1939 (Approved Lists, 1980) pv. musacearum) impacta sustancialmente la producción.

Los agentes de control biológico podrían reducir la incidencia de FocR4T en musáceas (Olivares et al., 2021). Se puede controlar parcialmente la sigatoka negra con tratamiento químico  (Strobl y Mohan, 2020) y se la puede manejar ajustando el riego al patrón climático (Yonow et al., 2019).

La piña minimiza la pérdida de agua (Ríos et al., 2020). Su cultivo requiere gran cantidad de fertilizantes (Rothé et al., 2019). Varias enfermedades pueden afectar la cantidad y la calidad de la fruta (Sapak y Nusaibah, 2024), en Costa Rica, Blanco Meneses et al. (2022) identificaron en este cultivo seis especies del género Fusarium, mientras que Montiel Segura (2015), además de ese género, mencionó la pudrición negra del fruto (Ceratocystis paradoxa (Dade) C. Moreau).

Hay presiones para un manejo más natural y ecosistémico de aguas y enfermedades en las cadenas de suministro de banano, el plátano y la piña en Centroamérica. Interesa conocer cómo ha reaccionado la ciencia ante el nuevo paradigma tecnológico de SbN y cuáles son las eventuales líneas de investigación emergentes. Tenemos el objetivo de sistematizar SbN aplicables al manejo de aguas y enfermedades en la producción, postcosecha y procesamiento estos tres rubros, a partir de la evidencia científica publicada en revistas indexadas.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Seguimos la metodología de revisión sistemática PRISMA (Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses) actualizada al año 2020 (Page et al., 2021) que se emplea en gestión ambiental (Mohamed Shaffril et al., 2018). Permite clasificar investigaciones y, eventualmente, compararlas (Sibhatu y Qaim, 2018). Buscamos en las bibliotecas virtuales de Scopus (en inglés, español, portugués y francés) y de SciELO (en español) los artículos de investigación publicados en revistas indexadas durante el quinquenio de enero 2020 a diciembre de 2024 con enfoque en áreas temáticas y revistas afines a lo agrícola y ambiental.

En SciELO buscamos: ((ti:(piña)) OR (ti:(banano)) OR (ti:(plátano))) AND (((natural*) OR (agua*) OR (enfermedad*))) AND ((((((((((manejo) OR (soluci*) OR (práctica*) OR (tecnol*) OR (restauraci*) OR (conservaci*) OR (adaptaci*) OR (riego) OR (inundaci*) OR (paisaj*) OR (ecol*) OR (ecosist*) OR (bio*) OR (orgánic*)))))))))). En Scopus se acotó la búsqueda a: TITLE ( "pineapple*" OR "banana*" OR "plantain*" ) AND TITLE-ABS-KEY ( ( ( ( "natur*" ) AND ( "water" OR "disease*" ) AND ( "management" OR "solution*" OR "practice*" OR "techn*" OR "restor*" OR "conserv*" OR "adapt*" OR "irrigat*" OR "flood*" OR "landscape*" OR "*ecolog*" OR "*ecosystem*" OR "bio*" OR "organic" ) ) ) ).

Del listado de publicaciones arrojado por SciELO y Scopus descargamos los artículos integrales disponibles sin costo a través de los buscadores de Mendeley, Universidad de Costa Rica (UCR), Web of Science (Sci-Hub) y Google académico. Usamos el gestor bibliográfico Mendeley para organizar, leer, anotar y, finalmente, citar las referencias. En una planilla Excel™, tabulamos los registros (filas), los tanscribimos, los resumimos y analizamos sus atributos (columnas).

Utilizamos dos razones sucesivas para excluir artículos descargados (criterios). La primera razón se aplicó tras la revisión del título, las palabras clave y el resumen. Fue por no investigar solución(es) de manejo de aguas y/o enfermedad(es) (por hongo o bacteria) en la producción, postcosecha y/o procesamiento de la piña, banano y/o plátano. Incluimos insumo(s), el fruto, otro(s) subproducto(s), transformación(es) y/o residuo(s). En el manejo de las aguas, incluimos insumo(s) y tejido(s) de cultivo(s) y transformación(es) agroindustrial(es). Excluimos artículos sobre productos sin relación con estos rubros, temas de investigación ajenos e investigaciones en ciencias básicas (no aplicadas al manejo).

Aplicamos la segunda razón tras la revisión del artículo completo. Fue por no tratarse de Solución(es) Basada(s) en la Naturaleza (SbN), al no: (i) emular principio(s), proceso(s) y/o sistema(s) biológico(s); (ii) incluir técnica(s) que utiliza(n) organismo(s) vivo(s), comunidad(es), hábitat(s) y/o paisaje(s); (iii) contribuir desde sistemas naturales a problemas técnicos de manejo; y/o (iv) proteger, conservar, restaurar, utilizar de manera sostenible y gestionar los ecosistemas. Revisamos el título, palabras clave y resumen de la bibliografía del proyecto de investigación y seleccionamos el conjunto de artículos indexados y publicados durante el quinquenio con pertinencia y adicionalidad. En total, incluimos 42 artículos científicos en la revisión (Fig. 1).

 

Fig. 1. Diagrama de la revisión sistemática PRISMA 2020 realizada

                                                                     

Se puede hacer un metaanálisis de los artículos incluidos en una revisión cuando son múltiples estudios cuantitativos en un dominio (Paul y Barari, 2022), mientras la amplitud y heterogeneidad de sus hallazgos no sea muy grande (Sah et al., 2021). Nuestra revisión de los artículos incorporados arrojó que su información sobre SbN es heterogénea y principalmente cualitativa. Los métodos inductivos cualitativos pueden generar conocimientos profundos y contextualizados (Jiang et al., 2021); entre ellos, el análisis inductivo temático obtiene de la lectura iterativa y reflexiva del material, diversos temas recurrentes y subtemas sin una teoría predeterminada (Sovacool et al., 2023).

Efectuamos un análisis inductivo temático a los artículos incorporados y observamos patrones de líneas de investigación y se perfilaron temas y subtemas representativos. De las introducciones y resúmenes de los artículos extrajimos la causa o la oportunidad que impulsó el tema (problema de investigación). Para ponderar sus limitaciones metodológicas en los artículos que pudieran llevar a sesgo, distinguimos enfoques teóricos y aplicados, y clasificamos en revisiones bibliográficas, investigaciones controladas (laboratorio, in vitro, in vivo, macetas) y ensayos de campo.

 

RESULTADOS

A.   Manejo de las aguas

De los 42 artículos revisados, 24 aportaron SbN vinculadas con el manejo de las aguas, 16 de ellos abordaron el banano y/o el plátano, siete la piña y uno varios cultivos, 19 artículos emplearon métodos de investigación en condiciones controladas (TABLAS 1 y 2). En la etapa de producción, las SbN consistían en: insumo, contenido o solvente; en aquella de postcosecha: de contenido o solvente y en la de procesamiento: de insumo, ingrediente, solvente o adsorbente. Se investigaron diversos temas. El tema más frecuente de investigación fue la bioadsorción de contaminantes del agua. El artículo aplicable a varios cultivos sintetizó SbN de manejo del agua indirecta a través del mejoramiento del suelo.

De los artículos referidos a banano y/o plátano, en la etapa de producción, se investigaron SbN para complementar el riego del cultivo y para desarrollar plántulas. En la etapa de postcosecha se exploraron soluciones para atrasar la maduración y para inhibir el pardeamiento de la fruta. Se concentraron las investigaciones en la etapa agroindustrial (11 de 16 artículos) con opciones para: (i) descontaminar aguas vía bioadsorción, (ii) aprovechar subproductos y residuos en forma acotada (recubrimiento, suplemento y bioplástico) o circular (biorrefinería) e (iii) innovar en usos del producto (bebida, sustituto y revestimiento).

De los artículos sobre la piña no quedaron incluidos aquellos correspondientes a la etapa de producción. En postcosecha se publicó una investigación para mantener hidratada la fruta y otra para deshidratarla. Se investigó más la etapa agroindustrial (cinco de siete artículos), específicamente, soluciones basadas en el aprovechamiento de subproductos y residuos, principalmente, para fibras (tres artículos) y papel (2).

TABLA 1

Temas y subtemas, por rubro, de los artículos sobre manejo de las aguas

 

TABLA 2

Factor impulsor, tema y enfoque de los artículos sobre manejo de las aguas

R. B.: Revisión bibliográfica; I. C.: Investigación controlada; E. C.: Ensayo de campo

 

B.    Manejo de las Enfermedades

Veintiún artículos de los 42 revisados aportaron SbN vinculadas con el manejo de enfermedades en las etapas de producción, postcosecha y procesamiento (TABLAS 3 y 4). Se presentó con mucha más frecuencia la investigación de los rubros banano y/o plátano (19 artículos). El método de investigación fue mayoritariamente controlado (14 artículos), seguido por la revisión bibliográfica (cinco). Los temas de investigación recurrentes fueron: (i) microorganismos antagónicos, (ii) buenas prácticas de manejo de cultivo/suelo y (iii) productos naturales.

TABLA 3

Temas y subtemas, por rubro, de artículos sobre manejo de enfermedades

 

TABLA 4

Factor impulsor, tema y enfoque de los artículos sobre manejo de enfermedades

R. B.: Revisión bibliográfica; I. C.: Investigación controlada; E. C.: Ensayo de campo

 

Con relación al banano y/o plátano, se investigaron soluciones de antagonistas naturales, endófitos y de los géneros Trichoderma y Streptomyces, buenas prácticas de manejo y un producto natural para la fusariosis (nueve artículos). Se exploraron productos naturales (aceites, soluciones, extractos, ácidos y compuestos) para controlar la antracnosis (cinco artículos). Se investigaron productos (aceites vegetales y suero leche) y antagonistas (Trichoderma sp) para la sigatoka (dos artículos). Por otro lado, el único artículo sobre la piña abordó el aprovechamiento de su rastrojo para producir antagonistas del género Trichoderma.

DISCUSIÓN

Los artículos científicos en SbN revisados dan cuenta principalmente de investigaciones en condiciones controladas que ofrecen una amplia gama de opciones y dejan espacios para investigar soluciones en campo y agroindustria, y el desarrollo de algunas promisorias para estas cadenas agroalimentarias. Al respecto, Boros et al. (2025) mencionan largos procedimientos experimentales y altos costos de desarrollo que obstaculizan la innovación en sostenibilidad. Además de los aspectos técnicos y funcionales, sus costos y beneficios, Campobasso et al. (2025) señalan que la adopción de soluciones en las cadenas agroalimentarias depende de otros factores.

Fernandes y Guiomar (2018) señalan que las soluciones naturales contribuyen a varios procesos de descontaminación y de manejo de recursos naturales degradados. Las investigaciones sobre plátano y banano para la bioadsorción de contaminantes del agua encaja en el concepto de biosorbentes naturales modificados/sintéticos, planteado por Molebatsi et al. (2025). La biosorción es una tecnología atractiva (Legorreta-Castañeda et al., 2020), para la cual, los residuos agrícolas ofrecen fuentes abundantes y económicas (Molebatsi et al., 2025). La agroindustria del plátano genera gran cantidad de residuos (Ferreiro et al., 2024), su aprovechamiento sería un avance en la industrialización sostenible, para la cual Peña et al. (2021) afirman que la economía circular es un reto y una oportunidad.

La heterogeneidad de soluciones relacionadas con el manejo del agua se explica por la amplitud del marco conceptual en SbN, el cual Santos (2025) reafirma al señalar que el concepto es ambiguo para este propósito. Además de la necesidad de aplicar múltiples términos y prefijos en las búsquedas. También, por la inclusión de estos rubros como consumidores de SbN y como proveedores de ellas. Y, finalmente, por las diversas aguas involucradas en la producción y procesamiento de estos rubros.

Esta revisión omitió buscar opciones de manejo de las aguas combinadas con soluciones grises (infraestructura), nicho que se podría profundizar, pues Olmos Carbonell (2025) promueve un enfoque híbrido que combine las ventajas de ambas opciones. Por otro lado, el foco de esta revisión en rubros agroalimentarios puede complementarse con agroecosistemas que contengan estos rubros (fincas, instalaciones), en cuyo análisis temático se podrían probar las clasificaciones de SbN de Debele et al. (2023) y/o aquella de Keesstra et al. (2023). Las SbN se deberían estudiar de manera integrada para la seguridad hídrica de paisajes productivos.

Los microbiomas asociados a las plantas confieren ventajas a la planta huésped, incluida la resistencia a los patógenos (Trivedi et al., 2020). La búsqueda genérica de enfermedades bióticas en banano y plátano arrojó líneas de investigación en microbiología (antagonismo), buenas prácticas y circularidad (productos naturales) para fusariosis, antracnosis y sigatoka, hay un nicho para una revisión más profunda pues, al buscar enfermedades específicas como fusariosis, aparecen investigaciones como aquella de Ramírez-Mejía et al. (2024) sobre el efecto aditivo de dos SbN combinadas. Más allá de la investigación de pesticidas basados ​​en productos naturales, Gwinn (2018) señala que muchos países invierten en su desarrollo.

Esta revisión evidencia las escasas investigaciones en SbN relacionadas con la piña para el manejo de enfermedades con un caso de aprovechamiento de residuos del cultivo para producir microbios antagonistas. Hay espacio para investigaciones afines que se relacionen con investigaciones en circularidad como las de Sarangi et al. (2023) y Morales Apaza et al. (2021), revisada en el capítulo relativo a las aguas. Respecto de la falta de investigación en SbN para el manejo de enfermedades en la piña, Barbosa da Silva et al. (2023) presentan las principales enfermedades en Brasil e indican que se necesita más investigación de campo, especialmente de alternativas para su control.

Las cadenas de banano, plátano y piña disponen de SbN potencialmente aplicables al manejo de sus aguas y enfermedades. El método PRISMA 2020 contribuye a sistematizar dicha oferta científica y a divulgarla con miras a evaluaciones de opciones promisorias, su pilotaje y eventual escalamiento en fincas e instalaciones. Se perfilan líneas de investigación orientadas a la provisión de insumos para estas cadenas agroalimentaria y también por parte de ellas. Se ha investigado principalmente la etapa de procesamiento (aporte a la circularidad), el banano/plátano y en condiciones de laboratorio. La escasez de publicaciones científicas en condiciones de campo y agroindustria, y en el rubro de la piña, amerita un análisis adicional de sus causas. Corresponde avanzar en investigaciones en campo y agroindustria, a partir de líneas promisorias en condiciones controladas, previo análisis crítico de sus fundamentos metodológicos y mejoras en sus protocolos. También corresponde investigar más el manejo de las aguas durante la producción y el procesamiento, de manera específica (insumo, constituyente y efluente) e integrada (análisis de huella hídrica).

                        

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a la Universidad de Costa Rica (UCR), al Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE), la Universidad del Estado de Florida (FSU) y la Universidad Estatal a Distancia (UNED).

ÉTICA, CONFLICTO DE INTERESES Y DECLARACIÓN DE FINANCIAMIENTO

 Declaramos haber cumplido con todos los requisitos éticos y legales pertinentes, tanto durante el estudio como en la producción del manuscrito, y no tenemos conflictos de intereses de ningún tipo. Un documento firmado ha sido archivado en los archivos de la revista. La declaración de la contribución de cada autor al manuscrito es la siguiente: M.G.A., L.B.N., D.C.G. y M.S.: diseño de la revisión sistemática. M.G.A.: ejecución de la revisión sistemática, sistematización y síntesis de los hallazgos. Todos los coautores: análisis y aportes a la discusión de los hallazgos, desde su especialidad, y aprobación final del manuscrito.

 

REFERENCIAS

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Aguilar-Anccota, R., Ruiz, W. R., Morales-Pizarro, A., Rafael-Rutte, R., Tirado-Lara, J., Saucedo-Bazalar, M., Tuesta-Albán, C., Apaza-Apaza, S., & Teodor, K. K. (2021). Soft rot in organic banana pseudostem (Musasp):Symptomatology, cultural and biochemical characterization, pathogenicity,and management alternatives. Scientia Agropecuaria, 12(4), 571–578. https://doi.org/10.17268/sci.agropecu.2021.061

 

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