Комплексный мониторинг кофе Берри буром и принимающих завод динамика имеет важное значение для агрегирования данных пейзаж уровне для улучшения управления этого инвазивные вредителя. Здесь мы представляем протокол для научного мониторинга кофе Берри Борер движения, заражения, смертности, кофе завод фенологии, погода, и фермы управления через мобильных электронных данных, записи приложения.
Кофе Берри буром (НБР) является наиболее разрушительным насекомых-вредителей для кофе культур во всем мире. Мы разработали научного мониторинга протокол, направленных на захват и количественного определения динамики и последствий этого инвазивные насекомых-вредителей, а также развития его растения-хозяина через разнородные ландшафт. Краеугольным камнем этой всеобъемлющей системы мониторинга является своевременное геопривязанные сбора данных о CBB движения, кофе Берри заражения, смертности грибком Beauveria bassianaи фенологии завод кофе через мобильной электронной записи данных приложения. Эта система сбора электронных данных позволяет поля записи, чтобы быть геопривязанные через встроенные системы глобального позиционирования и опирается на сеть метеорологических станций и записи методов управления фермы. Комплексный мониторинг динамики CBB и принимающих завод является неотъемлемой частью всей территории проекта в Гавайи для агрегатной обработки данных пейзаж уровне для исследований для совершенствования методов управления. Кофе агроэкосистем в других частях мира, которые испытывают крайне непостоянны экологических и социально-экономических факторов также получат пользу от осуществления настоящего Протокола, в том, что он будет стимулировать разработку индивидуальных вредителями (IPM) для Управление CBB населения.
Кофе Берри буром (Hypothenemus hampei Феррари) является инвазивным насекомых-вредителей, который встречается крупных кофе растущих регионах мира1,2. Этот крошечный Жук тратит большую часть своего жизненного цикла в рамках семена кофе Берри, что затрудняет контроль с пестицидами аэрозоли. Взрослая самка отверстий отверстие в кофе Берри через центральный диск и где он строит галереи для размножения семян. Как развиваются личинки, они питаются эндоспермом, прямого ущерба для кофе в зернах и последующие потери урожайности и качества3. Косвенный ущерб может возникать проникновение грибов и патогенов в компонент, который может вызвать брожение и изменения аромат кофе4.
CBB впервые был обнаружен на острове Гавайи в августе 2010 года5 и быстро распространился почти все ~ 800 кофе ферм в Kona и Ka’u районов, две области, которые являются всемирно известные для премиум качество их кофе продуктов6,7 . Плохо управляемые и неуправляемые ферм может иметь уровни заражения свыше 90%, что приводит к огромным экономическим потерям. На Гавайях, предполагаемое влияние всей экономики благодаря CBB-около $21 М ежегодно8. CBB продолжает распространяться с момента ее первоначального введения остров Гавайи и недавно был обнаружен на соседних Оаху Гавайских островов (2014) и Мауи (2016). Кауаи – единственный остров-производители кофе на Гавайях, который остается неизменным, CBB, но 3000 акров острова кофе является чрезвычайно уязвимой к этой весьма дисперсионные вредителей.
Исторически во многих странах для контроля CBB были использованы синтетические инсектициды, например эндосульфана и хлорпирифос. Тем не менее озабоченность по поводу токсичности этих инсектицидов для людей и окружающей среды9, а также доказательств для инсектицидов сопротивление10, привели к этих веществ, запретили использование во многих странах. В настоящее время большинство кофе растущих регионов полагаются на IPM подход к контролю CBB. ИЗН, как правило, включают сочетание санитарии (например, обрезку и Стрип сбор), биологического контроля (например, выпуск хищные жуки или паразитоиды) и применении биопестицидов (например, Энтомопатогенные грибы B. bassiana)11,12. Текущие рекомендации для управления CBB в Гавайи также предлагаю регулярные поле наблюдения с помощью алкоголя наживкой ловушки и «тридцать дерево метод выборки» разработанный Cenicafé13,14. Этот метод выборки включает случайным выбором филиал от середины навесом, который имеет по крайней мере 45 зеленые ягоды и подсчитывать количество зараженных и -зараженных ягод. Этот процесс повторяется в шаблоне Зиг заг через поле для в общей сложности 30 деревьев на гектар (2,5 акра) и используется для оценки процент заражения.
Хотя многие из этих методов КБСВ принимаются от производителей кофе в Гавайи, крайняя неоднородность в климата, рельефа и культурной практики на островах требуют что IPM быть настроены для каждого местоположения. Разработка индивидуальных IPM будет зависеть программа мониторинга, которая включает в себя основные элементы агроэкосистем кофе, кофе Пешт биологии и окружающей среды. Мы реализовали, комплексный мониторинг динамики CBB и принимающих завод в рамках всей территории проекта на Гавайях, собирающий пейзаж уровня данных для информирования практики управления. Этот протокол может использоваться в агроэкосистемах другие кофе в мире и будет особенно полезен в тех, которые испытывают крайне непостоянны экологических и социально-экономических факторов, требующих индивидуальных IPM управлять CBB населения.
Протокол мониторинга, описанные здесь может служить в качестве неотъемлемой частью исследований по стратегиям CBB и управления против этого вредителя инвазивных кофе. Мы поставили этот контроль 2016 и 2017 кофе растущих сезонов на острове Гавайи в попытке оптимизировать каждый шаг процесса, изложенные в этой статье и сопровождающих видео протокола на практике. Делая это, мы обеспечили, что важные аспекты динамики народонаселения CBB были контролироваться и количественно, что наиболее эффективным лоу кост материалы были определены для каждого шага протокола, и что данные, собранные на CBB движения, заражения, смертности, кофе завод фенологии, погода и фермы управления может использоваться для информирования и улучшить нынешние стратегии управления.
Существует целый ряд важных шагов в этом протоколе, которые должны соблюдаться для обеспечения оптимальных результатов. Во-первых воронка ловушки должны быть созданы на однородной высоты и позиционируется между деревьями. Это будет гарантировать, что приманки достаточно рассеивается в воздухе, и что жуков можно получить доступ к ловушки со всех направлений. Во-вторых, необходимо использовать сита с такой же размер сетки (грубой очистки сита ≈ 1.5 мм и мелкоячеистое сито ≈ 1,0 мм) во время мониторинга, чтобы гарантировать согласованность результатов для объемных оценок CBB. В-третьих доля CBB против других жуков в каждой ловушки могут значительно различаться среди ловушек и за вегетационный период, и поэтому необходимо оценить эти пропорции, чтобы свести к минимуму шум в ловушку количество данных. В-четвертых, зараженных ягод должны храниться в кулер на льду, до тех пор, пока они могут перевозиться в лабораторию, после чего ягоды должны храниться при температуре 14 ° C до вскрытия. Хранения в влажной среде приведет к CBB эмерджентность от ягоды20. И наконец вскрытия должны проводиться в течение 1-3 дней после сбора данных для обеспечения максимального выживания CBB. Смертности CBB может возникнуть, если ягоды хранятся при низких температурах для длительных периодов.
Могут потребоваться дополнительные действия для научно-исследовательских инициатив, которые не включены здесь (например, мониторинг CBB хищник изобилия). Могут также быть внесены изменения к настоящему Протоколу если времени, ресурсов или оборудования сдерживающими факторами. Ловушке приманки, состоит из 3:1 метанола: этанол может быть изменено к 1:1 метанола: этанола раствор с сопоставимые результаты21. Мыльная вода также может быть заменен для пропиленгликоля как решение убить в ловушки22. Для оценки большого числа CBB (например, более чем на несколько сотен в ловушку) масса на основе оценки CBB может быть заменен вместо объемного оценок. Например средний сухой вес одного CBB могут быть определены с использованием высокого масштаба. CBB, собранные в 70% этанол может затем сушат в духовке и весил оценить количество CBB в ловушку. Изменение объемного может также оценку, поставив все CBB из ловушки в мерный цилиндр, наряду с решением убить и позволяя содержимое поселиться на нижней22. После урегулирования следует отметить объем цилиндра, заполнены CBB, и коэффициент пересчета для 1 мл может определяться оценить общее количество CBB пойманных в ловушку. Наконец производителей кофе, которые имеют глубокие знания их ферм и используют это мониторинг протокол для оценки CBB заражения и движения, возможно, пожелает исключить шаги, которые включают документирования фенологии и подсчета количества изюм на ветвях.
Стоит упомянуть две потенциальные ограничения настоящего Протокола. Во-первых выборки филиалов на высоте груди не захватить заражения в начале цветения урожай, который может начать выше в дерево пологом. Однако наблюдения предполагают, что эта культура раннего цветения приходится очень небольшой процент общей доходности в кофейные фермы на Гавайях. Во-вторых, наш протокол только учетные записи для заражения в зеленые ягоды и таким образом может не точно захватить оценки ущерба Берри при высокой количество цвет перерыв и спелых ягод (Сентябрь – декабрь на Гавайских островах).
CBB, мониторинг протокола, представленные здесь имеет несколько различных преимуществ над другими мониторинга протоколов, которые в настоящее время используются. Во-первых систематического выборочного конструкция позволяет для более даже выборки по отношению к выборки в зигзагообразным узором. Этот дизайн выборки позволяет для более точных оценок ущерба Берри в данной области и увеличивает потенциал для выявления горячих точек. Во-вторых включение элементов в протоколе мониторинга, которые крайне важны для кофе агроэкосистем (например, Фенология, Погодные переменные и методы управления) улучшит наше понимание динамики между инвазивных насекомых-вредителей, их растений-хозяев и различных экологических факторов. В-третьих, использование приложения сбора мобильных электронных данных во время полевых обследований позволяет в реальном времени данных быстро и эффективно и в базу данных и также может быть связано с других автоматизированных кофе, методы, такие как обнаружение мониторинга через дистанционного зондирования23. Другим важным преимуществом данного метода сбора данных является, что подробные заражения отчеты могут создаваться с легкостью, позволяя своевременно управления рекомендации ретранслироваться на производителей. И наконец в реальном времени данные, собранные на CBB биологии, кофе завод фенологии, погоды и управления могут включаться в разработки прогнозных моделей, которые могут быть использованы для настройки планов управления для конкретного кофе растет местоположение.
The authors have nothing to disclose.
Мы благодарны Бремер лес для предоставления беспилотный снимки кофе ферм, а также помощи методов ГИС. Мы благодарим Томаса Mangine, Мэтью Мюллер, Линдси Гамильтон, Шеннон Уилсон, Briana Маккарти и Mehana Сабадо-Халперном для помощи с производство фильмов и два анонимных рецензентам для комментариев по предыдущему проекту. Эта работа финансировалась USDA-ARS. Мнения, выводы, заключения или рекомендации, выраженные в этой публикации являются мнениями авторов и не обязательно отражают взгляды USDA. USDA — равных возможностей поставщика и работодателем.
funnel trap | CIRAD | Brocap trap | |
propylene glycol | Better World Manufacturing, Inc. | ||
methanol | Fisher Scientific or similar supplier | CAUTION: Methanol is highly flammable, is toxic if inhaled or ingested, and is a skin and eye irritant. Wear gloves, eye protection, and protective clothing, and only use in well-ventilated rooms. | |
ethanol | Fisher Scientific or similar supplier | CAUTION: Ethanol is highly flammable, is toxic if inhaled or ingested, and is a skin and eye irritant. Wear gloves, eye protection, and protective clothing, and only use in well-ventilated rooms. | |
polypropylene resealable bags (2 Mil 3 x 4") | Uline or similar supplier | S-1292 | |
thumbtack | Widely available | For making drainage holes in funnel trap | |
paperclips | Widely available | For attaching lure bag to traps | |
galvanized wire (12 gauge) | Widely available | For attaching funnel trap to stakes | |
wire cutter | Widely available | ||
tomato stakes | Widely available | ||
permanent marker | Widely available | ||
mobile device | Apple or other supplier | iPad or smartphone equipped with camera | |
waterproof case | Widely available | For mobile device | |
data collection application | Fulcrum or similar software | ||
GNSS Surveyor | Bad Elf | ~1-meter positioning accuracy | |
1 mm mesh hand sieve | Widely available | ||
1.5 mm mesh hand sieve | Widely available | ||
20 mL glass scintillation vials | Widely available | ||
label maker | Widely available | ||
label tape | Widely available | ||
metal lab spatula | Widely available | ||
scrub brush | Widely available | ||
dish soap | Widely available | ||
binder clip | Widely available | ||
ruler | Widely available | ||
plastic tupperware | Widely available | ||
cooler | Widely available | ||
ice pack | Widely available | ||
wash bottle | Widely available | ||
papertowels | Widely available | ||
fine-tipped paintbrush | Widely available | ||
light microscope | Leica or similar supplier | ||
clear plastic lid | Widely available | ||
tally counter | Widely available | ||
10 mL syringe | Widely available | ||
fine-tipped forceps | Widely available | ||
scalpel or razor blade | Widely available | ||
freezer | Widely available | ||
waterproof data shuttle | HOBO by Onset Computer Corp. | U-DTW-1 | |
PAR Sensor with 3m Cable | HOBO by Onset Computer Corp. | S-LIA-M003 | |
Temp/RH Sensor (12-bit) w/ 2m Cable | HOBO by Onset Computer Corp. | S-THB-M002 | |
Solar Radiation Shield | HOBO by Onset Computer Corp. | RS3 | |
Extra-Large Solar Panel 6 Watts | HOBO by Onset Computer Corp. | SOLAR-6W | |
Rain Gauge (0.2mm) with 2m Cable | HOBO by Onset Computer Corp. | S-RGB-M002 | |
Smart Temp Sensor 12-bit w/ 2m Cable | HOBO by Onset Computer Corp. | S-TMB-M002 | |
Soil Moisture – 10HS | HOBO by Onset Computer Corp. | S-SMD-M005 | |
Silicon Pyranometer Sensor w/3m Cable | HOBO by Onset Computer Corp. | S-LIB-M003 | |
Light Sensor Bracket | HOBO by Onset Computer Corp. | M-LBB | |
NDVI Light Sensor Bracket | HOBO by Onset Computer Corp. | M-NDVI | |
Complete 3M Tripod kit | HOBO by Onset Computer Corp. | M-TPA-KIT | |
RX3000 3G Remote Monitoring Station | HOBO by Onset Computer Corp. | RX3003-00-01 | |
Global Limited Plan – RX3000 T2 4-hr | HOBO by Onset Computer Corp. | SP-806 |