Questo studio mirava a indagare la relazione tra il momento dell'applicazione dei pesticidi e l'attività delle api, misurata tramite bioacustica, nella soia. L'analisi ha mostrato che l'applicazione di pesticidi, indipendentemente dal tempismo, non ha avuto alcun effetto sull'attività delle api, sulla defogliazione o sulla ressa. Tuttavia, l'attività delle api era più alta più tardi nella giornata e durante il picco della fioritura della soia.
Articolo di ricerca
Valutazione della repellenza di una combinazione insetticida-fungicida per le api utilizzando la bioacustica
In questo articolo
Sommario
Abstract
La soia (Glycine max (L.) Merr.) e le api hanno un rapporto reciprocamente vantaggioso in cui il nettare viene sostituito per un servizio di impollinazione, che può aumentare la produzione di semi. Tuttavia, l'uso di pesticidi sulla soia durante la fioritura potrebbe interrompere questa relazione danneggiando le api e quindi riducendo i benefici di resa derivanti dagli impollinati. Questo studio ha esaminato come l'applicazione di pesticidi durante la fioritura influenzi la raccolta di cibo delle api e la resa della soia, concentrandosi sul tempismo di applicazione (vs. mid mattina) e sulla fase di fioritura (R3—fioritura completa vs. R5—tarda/fine della fioritura), rispetto a un controllo non trattato. Per farlo, un esperimento è stato condotto nell'Ohio centrale nel 2023 e 2024, in cui le parcelle di soia sono state spruzzate con una miscela tossica per le api di un insetticida piretroide (0,9% alfa-cipermetrina) e un fungicida inibitore della biosintesi sterola (41,8% propiconazolo) utilizzando uno spruzzatore a zaino. L'attività delle api è stata monitorata utilizzando registratori audio posizionati in ogni grafico e analizzata con lo strumento di apprendimento automatico buzzDetect. L'analisi bioacustica non ha mostrato alcun effetto dell'applicazione dei pesticidi sull'attività delle api, indipendentemente dal tempismo. L'attività delle api è stata significativamente più alta durante la fase di crescita R3, quando la soia era al massimo della fioritura, rispetto alla fase di crescita R5, quando i fiori erano meno abbondanti. L'attività delle api era significativamente più alta a metà giornata rispetto a metà mattina. Non sono state rilevate differenze significative nella defogliazione o nella resa della soia tra i trattamenti con pesticidi. Questi risultati forniscono una comprensione di come la raccolta di cibo delle api vari durante la stagione di crescita e durante la giornata, il che può informare le raccomandazioni sull'applicazione dei pesticidi per minimizzare l'esposizione delle api.
Introduzione
Le applicazioni di pesticidi possono influenzare gli impollinatori che cercano foraggio nei sistemiagricoli 1,2,3. È possibile mitigare l'effetto dei pesticidi, almeno in parte, sincronizzando le applicazioni per minimizzare l'esposizione degli impollinatori. I pesticidi noti per essere tossici per gli impollinatori portano etichette che vietano l'applicazione quando le api sono attive o quando i fiori sono in fiore. Questa linea guida è coerente con le linee guida dell'EPA degli Stati Uniti e con le schede informativeuniversitarie 4,5. Se seguita, questa guida sull'etichetta può ridurre il rischio di applicazione di pesticidi alle api, ma non fornisce consigli più specifici su quali stadi di crescita delle piante e quali momenti della giornata presentino la maggiore attività delle api. Inoltre, i test regolatori che informano il linguaggio dell'etichetta sono stati effettuati con pesticidi singoli e non considerano le interazioni sinergiche tra ipesticidi 6.
Una "miscela in vasca" è la combinazione di due o più pesticidi in un'unica applicazione7 ed è ampiamente praticata per ridurre il costo delle applicazioni di pesticidi e per ridurre la compattazione del suolo minimizzando il passaggio di attrezzature pesanti per l'applicazione attraverso ilcampo 8. Tuttavia, questa è una pratica potenzialmente rischiosa per le api, poiché la maggior parte delle combinazioni di pesticidi non è stata valutata per i loro potenziali effetti sugli organismi nonbersaglio 9. Nonostante ciò, la miscelazione in vasca è ampiamente utilizzata in molti sistemi di coltura, tra cui ceci10, zucche11,mandorle 12 esoia 13,14.
La soia è una coltura in cui le applicazioni di pesticidi misti in vasca possono essere particolarmente importanti per la salute delle api. Le api si alimentano frequentemente dei fiori di soia per trovare nettare, e la soia può essere una fonte importante di nettare per la produzionedi miele 15,16,17,18. Nonostante la soia sia autoimpollinante, è stato ripetutamente dimostrato che l'impollinazione degli insetti aumentala resa 19, 20, 21. Un'indagine tra coltivatori di soia ha rilevato che circa un terzo delle applicazioni di fungicidi fogliari veniva miscelata in vasca con insetticidifogliari 22. Si raccomanda l'applicazione di fungicidi fogliari intorno al periodo in cui la soia è pienamente fiorita per controllare malattie comuni come l'antracnosi, la percipa fogliare di Cercospora, la macchia fogliare dell'occhio di rana e la ruggine dellasoia 23,24,25. L'aggiunta di un insetticida all'applicazione di un fungicida è vista da molti agricoltori come un modo conveniente per proteggere il raccolto riducendo il rischio di problemi di parassiti artropodi più avanti nellastagione 26. Tuttavia, una diversità di api e altri organismi non target è a rischio quando un insetticida viene incluso nelle applicazioni fungicida effettuate durante la fioritura dellasoia 15,17,27.
Una miscela fungicida-insetticida di particolare preoccupazione è la combinazione di fungicidi inibitori della biosintesi degli steroli (SBI) e insetticidi piretroidi. Gli insetticidi piretroidi sono modulatori dei canali di sodio che interrompono gli impulsi nervosi negliinsetti 28. Molti piretroidi sono altamente tossici per le api. I fungicidi SBI inibiscono gli enzimi monoossigenasi del citocromo P450 (P450), importanti per la formazione delle membrane cellulari fungine, ma possono anche inibire i P450 detossicosi che metabolizzano piretroidi e altri xenobiotici nelleapi 31. La combinazione di fungicidi SBI e insetticidi piretroidi si è dimostrata più tossica per le api mellifere e i bombi rispetto a entrambi i pesticidida soli 32,33. Per questo motivo, applicazioni che coinvolgono insetticidi piretroidi e fungicidi SBI per miscelazione in vasca possono rappresentare un rischio per api e altri impollinatori.
Lavori precedenti hanno riportato che le api possono essere respinte da alcuni insetticidi piretroidi34 e che l'esposizione ad alcuni piretroidi può ridurre l'attività delleapi 35. Tuttavia, è stato anche documentato che i fungicidi, combinati con insetticidi, possono mascherare l'effettorepellente 36.
La bioacustica, lo studio degli organismi attraverso i suoni che producono, offre un approccio promettente per valutare i cambiamenti nell'attività delle api nel corso di un giorno o di una stagione di crescita in risposta all'applicazione di pesticidi. Utilizzando il rumore distintivo che le api producono durante il volo—il ronzio—come indicatore dell'attività delle api, la bioacustica può essere efficacemente combinata con il machine learning per valutare l'attività delle api in una determinata area per un periodo di tempo desiderato. I dati audio raccolti offrono una migliore risoluzione dell'attività delle api e permettono di esaminare i modelli quotidiani di foraggiamento delle api. Inoltre, questi dati audio possono essere esaminati su periodi di tempo più lunghi per individuare tendenze di attività durante una stagione di crescita. Le decisioni su quando applicare i pesticidi avvengono su entrambe queste scale. La bioacustica offre un modo ricco di informazioni per monitorare l'attività delle api e rispondere a domande sull'attività delle api in intervalli temporali ristretti. Rispetto ai metodi tradizionali come il sweep-netting e il pan-trapping, un approccio bioacustico richiede meno lavoro, consente un campionamento continuo per periodi di tempo più lunghi ed è altamente scalabile a siti di studio più grandi. Una di queste applicazioni della bioacustica è nell'indagine degli effetti dei pesticidi sull'attività delle api nei campi agricoli.
Qui, si lavora per determinare gli effetti che un'applicazione "scenario peggiore" di un mix fungicida-insetticida in vasca applicato alla soia durante la fioritura può avere sull'attività e la resa della soia. I pesticidi utilizzati erano formulazioni contenenti propiconazolo, un fungicida SBI, e alfa-cipermettrina, un insetticida piretroide. Entrambi questi pesticidi possono essere applicati alla soia durante la fioritura per controllare le malattie fungine e gli afidi della soia (Aphis glycines)37,38. È stato utilizzato un approccio bioacustico per determinare se l'applicazione di questa combinazione di pesticidi in momenti diversi della giornata (metà mattina o mezzogiorno) e durante le diverse fasi di crescita della soia (picco di fioritura [R3] o tardiva fioritura [R5]) influenzasse l'attività delle api. Si prevedeva che le api cercassero cibo in alto numero e fossero più suscettibili agli effetti negativi dell'applicazione di pesticidi durante il mezzogiorno e durante la fase di crescita R3.
Protocollo
Progettazione sperimentale e preparazione della trama
L'esperimento è stato condotto a luglio e all'inizio di agosto 2023 e nel 2024. Tipicamente, la stagione di coltivazione della soia in Ohio si svolge approssimativamente da aprile a novembre. I siti utilizzati durante la stagione di crescita 2023 si sono trovati nella contea di Clinton (39.488, -83.769) e nella contea di Union (40.296, -83.283), Ohio. I siti utilizzati durante la stagione di crescita 2024 si sono trovati nella contea di Clinton (39.489, -83.762), nella contea di Preble (39.893, -84.611) e nella contea di Licking (39.948, -82.501), Ohio.
L'esperimento utilizzò un progetto randomizzato a blocchi completi per controllare gli effetti spaziali all'interno del campo di soia. All'interno di ogni blocco, 5 lotti erano destinati a un trattamento specifico. I trattamenti includevano due fasi di crescita (R3 e R5) e due tempi di applicazione (prima mattina e mezzogiorno), oltre a un controllo non trattato. Questo ha portato alle seguenti 4 applicazioni di pesticidi su appezzamenti all'interno di ogni blocco: R3 a metà mattina, R3 a metà giornata, R5 a metà mattina, R5 a metà giornata. Le applicazioni durante la mattina o mezzogiorno avvenivano entro una finestra di ~2 ore, con le applicazioni a metà mattina circoscritte intorno alle 10:00 e a mezzogiorno intorno alle 12:30. Oltre ai 5 lotti di trattamento all'interno di ogni blocco, 3 appezzamenti sono stati designati come ricambi che potevano essere inseriti nei lotti di trattamento in caso di scarsa insediamento o crescita della soia. Gli stadi delle piante di soia sono stati determinati con l'aiuto di guide di staging come quella pubblicata dall'Università del Minnesota Extension39.
I blocchi di appezzamenti di soia erano distanziati di circa 1,016 m (40 in) per permettere ai ricercatori di camminare facilmente tra di essi. I lotti di soia erano di 1,9 m per 8,5 m (0,0016 ha; 6,25 ft per 28 ft), e la varietà di soia utilizzata per tutti i siti era Pioneer P35T155E (Corteva, Indianapolis, IN). In ogni appezzamento furono piantati 6 file distanziate a 38 cm (15 in). È stata utilizzata una percentuale di semina di 370.658 semi per ettare (150.000 semi per acro). Le api coinvolte nell'esperimento provenivano tutte da popolazioni locali. I ricercatori non hanno aggiunto api supplementari. Gli autori non avevano conoscenza né di apiari stazionari né migratori vicino ai siti sperimentali. Tutti i materiali utilizzati per l'esperimento sono elencati nella Tabella dei Materiali.
Preparazione dei pesticidi
I pesticidi utilizzati erano il fungicida Fitness (principio attivo di propiconazolo al 41,8%) e l'insetticida Fastac EC (principio attivo alfa-cipermetrina al 10,9%). Le tasse di applicazione del pesticida erano di 6 fl oz/ac (438,47 mL/ha) per il fungicida SBI e 3,8 fl oz/ac (277,70 mL/ha) per l'insetticida piretroide. Per preparare i pesticidi all'applicazione, sono stati miscelati 9,375 mL di fungicida SBI e 5,937 mL di insetticida piretroide con acqua per ottenere un volume finale di 3 L come miscela per il serbatoio. Durante la preparazione della miscela venivano indossati guanti resistenti ai prodotti chimici. La concentrazione finale di fungicida SBI nel serbatoio è stata di 3,125 mL per L. La concentrazione finale di insetticida piretroide nell'acquario era di 1,979 mL per L.
Applicazione dei pesticidi
Questa miscela veniva applicata ai singoli appezzamenti di soia all'interno di ogni blocco utilizzando uno spruzzatore portatile personalizzato. La miscela di pesticidi veniva applicata sulla sommità della chioma della soia, a una velocità di ~5 km all'ora. Dopo aver avviato il processo di applicazione del pesticida per un determinato trattamento, ci sono voluti ~10 minuti perché tutti i lotti ricevessero l'applicazione. Per ogni vasca da 3 L, si può coprire un'area di ~0,027 ha con la miscela di pesticidi. Il volume di spruzzo consumato per ettaro è di circa 113 L. Ciò significa che ~0,18 L della miscela del serbatoio sono stati applicati per ogni parcella. Per evitare che i pesticidi si propaghino ad altri appezzamenti a causa del vento, si evitavano le applicazioni nei giorni di vento. Durante l'applicazione del pesticida veniva indossato equipaggiamento completo di protezione individuale (camicia a maniche lunghe e pantaloni lunghi, guanti resistenti ai prodotti chimici, scarpe più calzini e occhiali protettivi). Se c'era un eccesso di miscela di pesticidi dopo la conclusione di un'applicazione, veniva smaltita secondo le raccomandazioni dell'agenzia statale per il controllo ambientale.
Configurazione/utilizzo del registratore
La configurazione generale e l'uso dei registratori audio sono simili a un protocollo descritto da altriautori 40. I registratori audio portatili (Sony ICD-PX370) venivano fissati a pali di plastica con gancio a rampa con nastro a gancio e loop, e una schiuma a celle aperte veniva posta sopra il microfono come parabrezza. Una copertura antipioggia stampata in 3D a forma di cono era fissata al paletto ~3 cm sopra il registratore per proteggerlo dalle intemperie.
I registratori audio venivano poi posizionati al centro di ogni appezzamento ~24 ore prima della prima applicazione di pesticida e lasciati in funzione per almeno 24 ore dopo ogni applicazione. Dodici registratori furono schierati per ogni giorno di applicazione, quattro per ogni gruppo orario del giorno (prima mattina, mezzogiorno, controllo) sia in R3 che in R5.
Elaborazione dei dati audio
Tutte le registrazioni audio venivano processate tramite lo strumento di apprendimento automatico "buzzdetect"41 , disponibile su: https://github.com/OSU-Bee-Lab/buzzdetect. Questo strumento è stato addestrato a distinguere i ronzi degli insetti da altri suoni che si verificano frequentemente in ambienti sperimentali, come automobili, mietitrebbie o aerei. Il programma non è in grado di distinguere l'Apis mellifera ronzante da altre specie di api. Tuttavia, buzzDetect è in grado di distinguere i rumori di ronzio da altri suoni di insetti non ronzanti, anche se rumori specifici (come i richiami dei grilli, soprattutto durante la notte) sono ancora difficili da distinguere. Istruzioni più specifiche su come eseguire buzzDetect si trovano su: https://buzzdetect.readthedocs.io/en/latest/gui/. Dopo l'analisi audio, R42 veniva utilizzato per calcolare la velocità di rilevamento entro intervalli di 1 ora e 8 ore.
Dati sulla defogliazione
Le valutazioni di defogliazione sono state effettuate valutando visivamente le foglie della chioma superiore della soia su 10 piante di ogni appezzamento coinvolto nell'esperimento, inclusi tutti i trattamenti e i lotti di controllo non trattati come raccomandato dall'Università del Nebraska Extension43. Queste valutazioni sono state effettuate 24 ore dopo l'applicazione del pesticida durante la fase di crescita R5.
Dati di resa
La soia veniva raccolta e la resa misurata in bushel per acro utilizzando una mietrebbia per parcelle e un sistema di pesatura a grano. Le misurazioni della resa sono state regolate al 13% di umidità. I lotti avevano 6 righe ciascuno; solo le 4 file centrali sono state raccolte per le misurazioni della ressa.
Analisi statistica
Tutte le statistiche sono state eseguite in R42. I dati sono stati analizzati con modelli lineari a effetti misti tramite il pacchettolme4 44 o con regressione beta tramite il pacchetto glmmTMB45. I dati grezzi di BuzzDetect sono disponibili nei materiali supplementari. Per questo studio sono stati analizzati tre tipi principali di dati. Dati medi sull'attività delle api nell'arco di 1 e 8 ore dopo l'applicazione di un pesticida, la resa di ciascun appezzamento di soia e la defogliazione osservata nella fase di crescita R5.
L'attività media delle api è stata ottenuta calcolando la proporzione di tempo positivo per il ronzio delle api in una finestra di 8 o 1 ora. La finestra di 1 ora è pensata per stimare gli effetti acuti dell'applicazione dei pesticidi sull'attività delle api, mentre la finestra di 8 ore è pensata per stimare gli effetti acuti e residui. I dati di tossicità residua non sono disponibili per l'alfa-cipermetrina, ma la tossicità residua per altri piretroidi è stata riportata a ~8 ore dopo l'applicazioneiniziale 46. Poiché il calcolo dell'attività delle api è proporzionale, le differenze di attività sono state analizzate utilizzando la regressione beta condotta con il pacchetto R "glmmTMB". I modelli hanno esaminato i tassi medi di rilevamento per 1 o 8 ore dopo l'applicazione di un pesticida e come variavano confrontando i lotti trattati con quelli di controllo (la condizione "spruzzata"), la fase di crescita della soia, l'ora del giorno in cui il pesticida è stato applicato o una fase di crescita e un periodo di interazione del giorno. Il confronto tra grafici trattati e di controllo è fatto riferimento dalla variabile "spruzzata" sia nelle formule del modello a 1 ora che a 8 ore.
Nel modello della finestra di un'ora, gli effetti fissi erano la condizione di "spruzzo", la fase di crescita, l'ora della giornata e uno stadio di crescita e un termine di interazione dell'ora della giornata. Il modello ha applicato sia un termine di interazione annuale che uno per anno per sito come effetti casuali. La formula completa del modello era:
(1)
Il tasso di rilevamento variabile riflette la media delle rilevazioni di api osservate rispetto alla finestra totale di osservazione—in questo caso, 1 ora. La variabile spruzzata corrisponde al fatto che un appezzamento abbia ricevuto l'applicazione di un pesticida o se fosse un appezzamento di controllo non trattato. La variabile time_of_day corrisponde al fatto che le rilevazioni siano state catturate dopo l'applicazione del pesticida a metà mattina o a metà giornata per il periodo di tempo desiderato. Lo stadio variabile corrisponde allo stadio di crescita in cui sono state catturate le rilevazioni.
Nel modello a finestra di 8 ore, gli effetti fissi erano la fase di crescita e la condizione di "spruzzato". Il modello da 8 ore include ore notturne per la spruzzatura di mezzogiorno, il che rende il confronto iniusto tra i tempi di spruzzatura di metà mattina e di metà giornata. Questo perché gli orari di applicazione a metà giornata non rilevano l'intera tossicità residua di 8 ore dovuta all'inattività delle api durante la sera, una componente importante di queste finestre di 8 ore. Pertanto, le applicazioni di metà giornata sono state escluse dal modello, così come i termini "ora del giorno" e "ora del giorno:fase". La formula completa per questo modello era:
(2)
Le variabili tasso di rilevamento, la spruzzata e la fase hanno lo stesso significato in questa formula come nella formula usata per le finestre di 1 ora. L'unica differenza è che il tasso di rilevamento variabile viene calcolato per una finestra di 8 ore. I dati di resa sono stati analizzati con un modello lineare a effetti misti. Il modello ha analizzato i bushel per acro per ogni appezzamento e come la resa variava in base al trattamento. L'effetto fisso nel modello era il trattamento, e il sito e l'anno erano stati adattati come effetti casuali. La formula completa del modello si scrive come:
(3)
La defogliazione delle foglie di soia è stata misurata come la percentuale media di superficie fogliare mancante per appezzamento. È stato utilizzato un modello lineare a effetti misti per confrontare l'effetto dell'ora del giorno di applicazione del pesticida sulla percentuale di defogliamento. L'effetto fisso nel modello era l'ora del giorno in cui i plot venivano spruzzati. Sito e anno sono stati adattati come effetti casuali. La formula completa del modello è:
(4)
Tutti i protocolli utilizzati in questo studio sono compilati nel File Supplementare 1.
Risultati
Attività
Il modello della finestra di 8 ore (Figure 1A–B) ha rivelato differenze significative tra l'attività delle api a seconda dello stadio di crescita della soia (Chi quadrato = 74,35, P < 0,001, df = 1), con tassi medi di rilevamento significativamente più alti nella fase R3 rispetto alla fase R5 nelle 8 ore successive all'applicazione del pesticida. Non sono state osservate differenze significative nell'attività delle api tra i piani di controllo e quelli che ricevevano il mix in vasca (Chi quadrato = 0,053, P = 0,82, df = 1). Per questa analisi, l'errore quadratico medio era 0,00094. Le varianze per i parametri coinvolti nell'esperimento erano: spruzzato = 0,021 e stadio = 0,041.
L'analisi dei dati audio per 1 ora dopo l'applicazione del pesticida (Figure 2A–B) ha rivelato differenze significative tra l'attività delle api a seconda dello stadio della soia (Chi quadrato = 12,72, P < 0,001, df = 1) e dell'ora del giorno (Chi quadrato = 9,97, P = 0,0016, df = 1). Il tasso medio di rilevamento è stato più alto durante la fase R3 rispetto alla fase di crescita R5. Il tasso medio di rilevamento è stato più alto nell'ora successiva all'orario di spruzzatura di metà giornata rispetto all'ora successiva a quello di metà mattina. Non sono state osservate differenze significative nell'attività delle api quando è stata applicata la miscela di pesticidi per il serbatoio (Chi quadrato = 0,62, P = 0,43, df = 1). Non sono state osservate differenze significative tra l'ora del giorno e il termine di interazione della fase di crescita (Chi quadrato = 2,52, P = 0,11, df = 1). Per questa analisi, l'errore quadratico medio era 0,00094. Le stime di varianza per i parametri coinvolti nell'analisi erano: spruzzato = 0,027, ora del giorno = 0,040, stage = 0,090, ora del giorno:stage = 0,14.
Quando si fa una media su tutti i giorni dell'esperimento, le rilevazioni audio rivelano una tendenza giornaliera nei tassi di rilevamento che presenta differenze se separate per stadio di crescita della soia (Figura 3). Per entrambi gli stadi, i tassi di rilevamento iniziano ad aumentare rapidamente a ~10:00 e a diminuire rapidamente a ~17:00. Tuttavia, questa tendenza è molto più marcata nella fase di crescita dell'R3. Inoltre, i tassi di rilevamento raggiungono un picco molto più alto a ~14:00 in R3 rispetto a R5.
Dati di resa
L'analisi dei dati sulla resa (Figura 4) non ha indicato differenze nella resa della soia tra i trattamenti. Non sono state riscontrate differenze significative per la resa della soia in nessun tipo di trattamento (F = 0,16, df = 4, 90,86; P = 0,96).
Defogliazione
L'analisi dei dati sulla defogliazione (Figura 5) non ha indicato differenze significative nella defoliazione in base all'ora del giorno di applicazione del pesticida (F = 3,046, df = 2, 56; P = 0,055). La defogliazione era generalmente bassa (<5% nella maggior parte dei casi).
DISPONIBILITÀ DEI DATI:
Tutti i dati grezzi utilizzati per creare grafici e condurre analisi statistiche sono inclusi nella sezione sui materiali supplementari.
Figura 1: Distribuzione dei tassi medi di rilevamento per le 8 ore successive all'applicazione del pesticida. (A) Distribuzione dei tassi medi di rilevamento (rimandati di 10 minuti) per le 8 ore successive all'applicazione del pesticida durante la fase di crescita R3. (B) Distribuzione delle velocità medie di rilevamento (ridotte di 10 minuti) per le 8 ore successive all'applicazione del pesticida durante la fase di crescita R5. I gruppi di controllo non hanno ricevuto alcuna applicazione di pesticidi. Non ci sono differenze statisticamente significative tra nessun gruppo. Tutti i boxplot mostrano una linea mediana, quartili superiore e inferiore (superiore e inferiore delle caselle) e baffi (minimo e massimo). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Distribuzione dei tassi medi di rilevamento per l'1 ora successiva all'applicazione del pesticida. (A) Distribuzione dei tassi medi di rilevamento delle api (rimandati per 10 minuti) per 1 ora dopo l'applicazione del pesticida durante la fase di crescita R3. I gruppi di controllo non hanno ricevuto alcuna applicazione di pesticidi. (B) Distribuzione dei tassi medi di rilevamento delle api (rimandati di 10 minuti) per 1 ora dopo l'applicazione del pesticida durante la fase di crescita R5. I gruppi di controllo non hanno ricevuto alcuna applicazione di pesticidi. Per entrambi R3 e R5, è stata rilevata una differenza statisticamente significativa nei tassi medi di rilevamento tra i gruppi di metà mattina e di metà giornata. Tutti i boxplot mostrano una linea mediana, quartili superiore e inferiore (superiore e inferiore delle caselle) e baffi (minimo e massimo). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Tassi medi di rilevamento di tutti i registratori audio nelle fasi di crescita R3 o R5. Le velocità di rilevamento (ridotte per 10 minuti) sono state mediate su tutti i registratori audio utilizzati nell'esperimento e separate per stadio di crescita. Falsi positivi nei rilevamenti di ronzio dovuti ai richiami dei grilli sono stati osservati durante le ore notturne, specialmente alle ~4:30 del mattino. Le curve per ogni fase di crescita non sono sovrapposte una sopra l'altra. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: resa in bushel per acro di soia per ogni trattamento. Il gruppo di controllo non ha ricevuto alcuna applicazione di pesticidi. Non ci sono differenze statisticamente significative tra nessun gruppo. Tutti i boxplot mostrano una linea media (barre nere), una linea mediana, quartili superiore e inferiore (superiore e inferiore delle caselle) e baffi (minimo e massimo). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: Livelli di defogliazione valutati nella fase di crescita R5. La defogliazione, espressa come la percentuale di superficie fogliare mancante per le foglie di soia, è stata raggruppata in base al momento dell'applicazione del pesticida durante la fase di crescita R5. Il gruppo di controllo non ha ricevuto alcuna applicazione di pesticidi. Non ci sono differenze statisticamente significative tra nessun gruppo. Tutti i boxplot mostrano una linea media (barre nere), una linea mediana, quartili superiore e inferiore (superiore e inferiore delle caselle) e baffi (minimo e massimo). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
File supplementare 1: I protocolli necessari per replicare gli esperimenti sono elencati in questo documento. Clicca qui per scaricare questo file.
Discussione
Sebbene si raccomandi di individuare parassiti e applicare pesticidi secondo un quadro IPM, le applicazioni di pesticidi nell'esperimento erano profilattiche, effettuate in momenti specifici della stagione di crescita secondo un programma prestabilito piuttosto che sulla base della pressione dei parassiti. È possibile che la resa e la defogliazione non siano state influenzate in questo studio dopo l'applicazione dei pesticidi, poiché la pressione dei parassiti era inferiore ai livelli economici di soglia economica. La defogliazione è stata del <5% nella maggior parte dei casi, ovvero sotto la soglia del 15% di danno economico per le fasi riproduttivedel 47 di soia. Non è stato osservato alcun effetto apparente dell'applicazione profilattica di insetticida-fungicida sulla resa della soia o sulla quantità di defogliazione osservata durante la fase di crescita R5. Ciò suggerisce che l'applicazione del pesticida non abbia preservato la resa della soia né scoraggiato l'erbivoria degli insetti. Tuttavia, non è stata effettuata alcuna ricerca dei parassiti e i risultati della defogliazione suggeriscono che in questi campi c'erano pochi insetti da controllare, il che è coerente con i risultati di altriautori 48. Analogamente, altri autori22 hanno osservato risultati simili in cui le applicazioni di pesticidi in vasca non aumentavano la resa di soia quando c'era poca o nessuna pressione di insetti. Questi risultati suggeriscono che ci sono benefici limitati nell'aggiungere un insetticida all'applicazione di un fungicida quando la pressione dei parassiti è bassa. Pertanto, aggiungere insetticida può essere una spesa non necessaria, specialmente per applicazioni profilattiche.
I casi di ronzio delle api, utilizzati come indicatore dell'attività delle api nella soia, non sono stati influenzati dall'applicazione della miscela insetticida-fungicida né a metà mattina né a metà giornata, né durante le fasi R3 o R5. Inoltre, non è stata osservata una riduzione dell'attività delle api né per le finestre di osservazione di 1 o 8 ore dopo l'applicazione del pesticida. Questo è sorprendente, poiché lavori precedenti hanno documentato un effetto repellente degli insetticidipiretroidi 34. Questo potrebbe essere dovuto al fatto che l'insetticida piretroide è stato combinato con un fungicida. La combinazione di queste due classi di pesticidi è stata precedentemente dimostrata di ridurre larepellenza 36.
Vale la pena notare che questo esperimento non ha misurato i potenziali effetti esterni dell'applicazione del pesticida sulle api mellifere (Apis mellifera) che lo hanno incontrato sul campo. La mancanza di effetto del pesticida sull'attività delle api non indica necessariamente che le api mellifere che cercavano cibo in questi appezzamenti non siano state influenzate dall'esposizione ai pesticidi. È possibile che le api mellifere in ricerca di cibo nel campo abbiano incontrato il pesticida, abbiano continuato a cercare cibo e successivamente abbiano subito effetti negativi. Gli studi hanno documentato effetti negativi delle applicazioni di miscele in acquario49 e degli insetticidipiretroidi 30 sulle api mellifere. È possibile che le api milifere siano state negativamente influenzate, ma questo effetto non si è tradotto in una diminuzione dell'attività sul campo. Questo suggerisce che le api mellifere potrebbero non mostrare comportamenti di evitamento verso alcuni pesticidi/combinazioni che incontrano sul campo. Altre api possono essere trovate nei campi di soia, come i bombi o le apisolitarie 15,17. Queste api sono probabilmente colpite in modo sproporzionato dalle applicazioni di pesticidi che avvengono mentre cercano cibo sui fiori disoia 1.
Questo esperimento ha fatto luce su quando le api sono attive nei campi di soia. Le api erano più attive durante il picco di fioritura della soia allo stadio R3 che allo stadio R5, coerente con i risultati di altriautori 40. Inoltre, i dati suggeriscono che le api sono più attive nella soia a metà giornata che al mattino. Attraverso questo esperimento è stata generata un'immagine ad alta risoluzione dell'attività delle api durante un giorno e durante tutta la stagione di crescita. Questo rivela importanti modelli di attività delle api nei campi di soia, che saranno fondamentali per la definizione dell'etichetta dei pesticidi e delle raccomandazioni di applicazione. Questi risultati suggeriscono che gli applicatori di pesticidi dovrebbero evitare di spruzzare durante R3 e a metà giornata per ridurre l'esposizione ai pesticidi sulle api. Tuttavia, gli allevatori di soia dovrebbero applicare insetticidi fogliari solo quando necessario, in base all'attività degli insetti parassiti e alle soglie economiche.
Dichiarazioni
Tutti gli autori dichiarano che non ci sono conflitti di interesse.
Ringraziamenti
Gli autori ringraziano Allen Geyer della Ohio State University per la piantumazione, la gestione e la raccolta dei campi e Arthur Rodrigues de Souza, James Underwood e Allison Davis per l'assistenza nel lavoro sul campo. Questo lavoro è stato finanziato dall'Iniziativa di Ricerca sull'Agricoltura e l'Alimentazione del Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti, con il finanziamento 2022-67019-36437, e dal programma di sovvenzioni interne del College of Food, Agricultural, and Environmental Science della Ohio State University (Progetto # 2023-013). Il supporto alla ricerca è stato fornito da fondi statali e federali stanziati all'Ohio State University, College of Food, Agricultural, and Environmental Sciences, Ohio Experiment Station (OHO01277; OHO01355-MRF).
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| ½ in. (1 cm) soft packing foam | Uline | S-8350 | Copertura per microfoni da utilizzare come paravento, tagliata a 8 x 5 cm |
| 1.75 mm PETG+ 3D Printer Filament - True Red | Inland (Microcenter) | PETG+175FR1 | Filamento per realizzare la copertura del registratore, stampato in modalità vaso, utilizzando https://www.thingiverse.com/thing:7319146/files |
| 4 ft. (1.2 m) pali per recinzione da inserire | Fi-Shock (Tractor Supply Co.) | 3600956 | Palo per tenere il registratore audio |
| 6 in. (15 cm) fascette per cavi riutilizzabili | VELCRO | NA | Per collegare il registratore al palo |
| Batterie AAA | Procell | NA | Per alimentare i registratori audio portatili |
| Insetticida Fastac EC | BASF Ag Products | EPA: 7969-298 | Insetticida piretroide utilizzato durante tutto l'esperimento. |
| Fungicide Fitness | Loveland products, Inc. | EPA: 34704-1031 | Fungicide inibitore della biosintesi degli steroli (SBI) utilizzato durante tutto l'esperimento. |
| Sistema di pesatura Grain Gauge H2 | HarvestMaster | NA | Per raccogliere i dati sui raccolti dalle parcelle di ricerca |
| Registratore audio portatile | Sony | ICD-PX370 | Registratore audio utilizzato durante tutto l'esperimento. Utilizzato specificamente per catturare i dati audio nei campi di soia. |
| Pioneer P35T155E | Corteva | P35T155E | Varietà di soia utilizzata durante tutto l'esperimento. |
| Combain Quantum Core plot | Wintersteiger | NA | Combain utilizzato per raccogliere la soia durante l'esperimento. |
| Copertura antipioggia | N/A | NA | Per proteggere i registratori audio dalla pioggia. Può essere trovato a: https://www.thingiverse.com/thing:7319146 |
| Elastici - 2 x 1⁄16 in. (127 x 1,6 mm), #14 | Uline | S-14723 | Per collegare la protezione antivento in schiuma al registratore |
| SeedPro 360 | ALMACO | NA | Per piantare i semi di soia nelle parcelle di ricerca |
Riferimenti
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