Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

Le protocole de Hawaï pour un suivi scientifique de café térébrant : un modèle pour les agroécosystèmes cafés dans le monde entier

doi: 10.3791/57204 Published: March 19, 2018

Summary

Suivi complet du scolyte des café et de la dynamique de plante hôte est essentiel pour l’agrégation des données au niveau des paysages pour améliorer la gestion de cet organisme nuisible envahissante. Nous présentons ici un protocole pour la surveillance scientifique de mouvement de pyrale du berry café, infestation, mortalité, phénologie de plante de café, la météo et gestion agricole via une application enregistreurs électroniques mobiles.

Abstract

Scolyte du café (CBB) est l’insecte ravageur le plus dévastateur pour les cultures de café dans le monde entier. Nous avons développé un protocole de surveillance scientifique qui vise à capturer et à la quantification de la dynamique et l’impact de cet insecte ravageur envahissant, ainsi que le développement de sa plante hôte à travers un paysage hétérogène. La pierre angulaire de ce système de surveillance complet est la collecte de données géoréférencées en temps opportun sur le mouvement CBB, infestation de baies de café, la mortalité par le champignon Beauveria bassianaet phénologie végétale café via un enregistrement de données électroniques mobiles demande. Ce système de collecte de données électroniques permet aux enregistrements de domaine d’être géoréférencées grâce à des systèmes de positionnement global intégrés et est soutenu par un réseau de stations météorologiques et les comptes rendus des pratiques de gestion agricole. Un suivi complet de CBB et hôte dynamique végétale est une partie essentielle d’un projet d’ensemble de la zone à Hawaï pour réunir des données l’échelle du paysage de la recherche améliorer les pratiques de gestion. Les agroécosystèmes cafés dans d’autres parties du monde qui connaissent les facteurs environnementaux et socio-économiques très variables bénéficieront également de mise en œuvre du présent protocole, qu’il conduira au développement de personnalisée intégrée contre les ravageurs (IPM) à gérer les populations de CBB.

Introduction

Scolyte du café (Hypothenemus hampei Ferrari) est un insecte ravageur invasif qui peut être trouvé dans les régions de culture de café majeurs du monde1,2. Ce petit coléoptère passe la majeure partie de son cycle de vie au sein de la graine d’une baie de café, rendant difficile à contrôler avec des pulvérisations de pesticides. La femelle adulte alésages un trou dans la baie de café à travers le disque central et dans la graine où il construit des galeries pour la reproduction. Comme les larves se développent, ils se nourrissent de l’endosperme, causant des dommages directs au grain de café et des pertes subséquentes dans le rendement et la qualité3. Dommages indirects peuvent également se produire par l’entrée des pathogènes et des champignons dans la fève, ce qui peut causer la fermentation et l’altération de la saveur de café4.

CBB a été d’abord détecté sur l’île de Hawai ' i en août 20105 et s’est rapidement répandue à presque toutes les exploitations de café ~ 800 dans le Kona et des districts de Ka'u, deux domaines qui sont de renommée mondiale pour la qualité de leur café produits6,7 . Fermes mal managées et non managées peuvent avoir des taux d’infestation plus de 90 %, ce qui entraîne des pertes économiques considérables. À Hawaii, l’impact estimé de toute l’économie en raison de la CBB est environ $21 M par an8. CBB a continué à se répandre depuis son introduction initiale à l’île de Hawaii et a été récemment détectée sur les voisins îles Hawaii, Oahu (2014) et Maui (2016). Kauai est la seule île de producteurs de café à Hawaï, ce qui n’est pas affectée par la CBB, mais 3 000 acres de l’île de café est extrêmement vulnérable à ce ravageur très dispersif.

Historiquement, les insecticides synthétiques telles que l’endosulfan et chlorpyrifos ont été utilisés dans de nombreux pays au contrôle CBB. Cependant, les préoccupations concernant la toxicité de ces insecticides pour les humains et l’environnement9, en plus de preuves sur la résistance de l’insecticide10, ont abouti à ces substances étant interdits d’utilisation dans de nombreux pays. Actuellement, la plupart régions de culture de café s’appuient sur une approche de lutte intégrée de contrôle CBB. IPMs consistent généralement en une combinaison de pratiques d’hygiène (p. ex., élagage et cueillette), contrôles biologiques (par exemple, la libération des coléoptères prédateurs ou parasitoïdes) et l’application de biopesticides (p. ex., les le champignon entomopathogène b. bassiana)11,12. Les recommandations actuelles pour la gestion de CBB à Hawaii suggèrent également surveillance régulière sur le terrain à l’aide de pièges appâtés à l’alcool et le « arbre de trente méthode d’échantillonnage » développé par Cenicafé13,14. Cette méthode d’échantillonnage consiste à sélectionner au hasard une branche de la verrière milieu disposant d’au moins 45 baies vertes et compter le nombre de fruits infestés et non infestés. Ce processus est répété en forme de zig-zag sur le terrain pour un total de 30 arbres par hectare (2.5 acres) et est utilisé pour estimer le pourcentage infestation.

Tandis que nombre de ces pratiques de lutte intégrée ont été adoptés par des producteurs de café à Hawaii, l’hétérogénéité extrême du climat, la topographie et des pratiques culturelles sur les îles nécessitent que l’IPM être adapté à chaque situation. Le développement de l’IPM sur mesure dépendra d’un programme de surveillance qui comprend les éléments essentiels des agroécosystèmes café, café ravageur biologie et l’environnement. Nous avons mis en place un suivi complet de CBB et hôte dynamique végétale dans le cadre d’un projet d’ensemble de la zone à Hawaii qui regroupe les données de niveau du paysage pour l’informer des pratiques de gestion. Ce protocole peut être utilisé dans les autres systèmes agro-écologiques de café partout dans le monde et sera particulièrement utile pour ceux qui connaissent des facteurs environnementaux et socio-économiques très variables nécessitant IPM personnalisée gérer les populations de CBB.

Protocol

Remarque : Une traduction en espagnol du protocole est fournie comme supplémentaire 1 fichier.

1. définir les Zones d’échantillonnage dans les champs de café

  1. Enquête sur le périmètre du champ café à surveiller à l’aide d’un instrument positionnement global de GPS (système). Importer les coordonnées de champ dans un système mondial d’information (SIG) et de générer une carte du champ café.
  2. Diviser le terrain en « zones » (c.-à-d., polygones), chacun d’environ 335 m2. Ceux-ci serviront à assurer une méthode d’échantillonnage aléatoire systématique à travers le champ.

2. créer une Application de collecte de données dans un système électronique

  1. À l’aide d’une plate-forme de collecte de données électroniques, construire une application de collecte de données composée de bases de données suivantes interdépendants : pièges, Zones, Site Service, Stations météo et la gestion.
    Remarque : Ces bases de données serviront dans toutes les étapes subséquentes du protocole pour la collecte et l’Organisation des données.
  2. Pour le pièges à base de données, créer des champs pour « nom du site », « numéro », « date de déploiement », « nom technicien », « photo de déploiement » et un lien vers les coordonnées GPS pour chaque piège.
  3. Pour le Zones base de données, créer des champs pour « nom du site » et « numéro de zone », avec un lien à la carte du site géoréférencées affichant chaque zone.
  4. Pour la base de données du Site Service , créer des champs pour « nom du site », « date », « nom technicien » et « notes du site ». Au sein de la base de données de Service de Site , créer des bases de données imbriquées composés des éléments suivants.
    1. Inclure le Service de piège à photographier (avec un lien vers le dossier de déploiement piège pertinentes dans la base de données de pièges parent), le numéro enregistrement piège de capture de piège et piège comte.
    2. Inclure la Zone Service aux photographies de phénologie record, évaluation d’infestation de baies (nombre total de vert baies, infesté de baies vertes, baies vertes avec b. bassianaet raisins secs) et un lien vers le dossier de la zone concernée dans le parent Zones de base de données ; ce disque comprend également les coordonnées GPS pour chaque arbre échantillonné.
    3. Inclure le Service de la Station météo au nom du site record, la date, téléchargement de données et vérification de la pile.
    4. Inclure Berry Dissection pour enregistrer le nom de technicien de laboratoire, date et position du CBB (AB ou CD) et catégorie de mortalité (vivant, mort par d’autres causes, ou morts de Beauveria bassiana) pour chaque baie disséqué.
  5. Pour la base de données de Stations météorologiques , créer des champs pour « nom du site », « numéro de station », « date de déploiement », « nom technicien », « photo de déploiement » et un lien vers les coordonnées GPS pour chaque station météorologique.
  6. Pour la gestion de base de données, créer des champs pour « nom du site », « date » et « type de pratique de gestion ».

3. préparer et déployer des pièges de surveillance des mouvements de CBB

  1. Déterminer le nombre de casiers indispensables pour suivre le mouvement de CBB dans chaque domaine.
    NOTE : Densité de piège au champ doit être proche de 5 pièges pour les petits champs (~0.5 ha) et 10 casiers pour les grands champs (~ 1 ha)15.
  2. À l’aide d’une punaise, faites une série de trous de drainage au-dessus de la ligne de remplissage à chaque godet de piège à éviter la dilution de la solution de tuer par l’eau de pluie. Assembler les pièges selon les instructions du fabricant.
  3. Préparer 1 L de solution de tuer composée de 200 mL de propylène glycol et 800 mL d’eau. Ensuite, préparer un mélange d’attractant constitué d’une solution de 3:1 de méthanol : éthanol. Verser 40 mL de l’attractant en plastique sacs semi-perméable (2 mil, 3 po x 4 po) et placer dans un récipient pour le transport.
    Remarque : Sacs semi-perméable montrent de meilleurs résultats que les flacons ouverts à attirer CBB et nécessitent aussi moins fréquentes visites pour remplir les leurres en raison de taux plus faible d’élution16.
    ATTENTION : Méthanol et l’éthanol sont des liquides hautement inflammables, sont toxiques s’ils sont inhalés ou ingérés et sont des irritants de la peau et des yeux. Ces produits chimiques doivent être manipulés dans un local bien aéré tout en portant des gants, des lunettes de protection et des vêtements protecteurs.
  4. Déployer les pièges en les distribuant au hasard à travers le champ. Placer les pièges 0,5 - 1,5 m au-dessus du sol et effacer des allées. Enjeux peut servir à sécuriser efficacement les pièges entre les arbres. Écrire le nom et piège le numéro de site avec marqueur permanent sur chaque piège pour identification ultérieure.
  5. Remplir les tasses de collection piège avec 100 mL de la solution de tuer de glycol et vissez les tasses en place. Attacher un trombone à chaque sac de répulsion et d’utiliser le trombone pour accrocher le sac vers le centre du piège.
  6. À l’aide d’un appareil mobile équipé de la plateforme de collecte électronique des données, accédez à la base de données de pièges et créez un nouvel enregistrement de déploiement composé le site, date, numéro et une photo du piège.
    Remarque : L’emplacement du piège au sein de chaque champ est automatiquement enregistrée par GPS sur le périphérique mobile.

4. Service des pièges

  1. À son arrivée dans le domaine, accédez à la base de données de Service de Site au sein du système électronique et créez un nouvel enregistrement de service de site composé le nom du site, date et nom de champ technicien.
    Remarque : Le service de piège initial est effectués deux semaines après le déploiement de piège et toutes les deux semaines. Si haute résolution piège intercepte données est souhaitée, un entretien hebdomadaire de piège peut être fait, même si nous constatons que l’échantillonnage bihebdomadaire est suffisante pour capter les tendances du mouvement général tout au long de la saison (Figure 1).
  2. Localisez le piège dans le champ. Placez un tamis de maille fine main (maillage 0,8 - 1,0 mm) sur un récipient en plastique et verser la solution de tuer de la coupe de la collection à travers le tamis. Transférer la solution de tuer à la coupe de la collection et swish le liquide autour pour s’assurer que tous le CBB soient écartés de la coupe de la collection.
  3. Dans le nouvel enregistrement de service de site, accédez à la base de données de Trap Service et créez un nouvel enregistrement de service de piège. Entrez le numéro pertinent de piège et photographier le tamis avec le nombre de site nom et piège en arrière-plan. Enregistrer la photo dans le livret de service piège.
  4. À l’aide d’une cuillère ou une spatule en métal, ramasser tous les insectes dans un flacon rempli d’éthanol à 70 %. Étiquette du flacon avec le site, la date et nombre de piège.
  5. Remplir le godet avec la solution de tuer fraîches et vis sur le piège. Une fois par mois lavent le godet avec de l’eau savonneuse, rincer et remplacer avec une solution fraîche de tuer. Également de remplacer le produit attractif et le sac une fois par mois ou au besoin.

5. Service des Zones pour Plant Phenology

  1. Dans le livret de service site, accédez à la base de données de la Zone de Service et créez un nouvel enregistrement de service de zone. Sélectionnez une zone de prélèvement dans le plan de site dans la base de données des Zones liée.
  2. Pour éviter les biais d’échantillonnage, sélectionner au hasard un sapin dans la zone par les yeux de coulée à la baisse alors que les bases des arbres sont visibles. Debout devant l’arbre sélectionné, choisir au hasard une branche latérale autour de hauteur de la poitrine. Clip une règle sur la branche sélectionnée, en vous assurant que le souverain ne bloque pas un de ses éléments de reproduction (nœuds, bourgeons, fleurs, fruits) du champ de vision de la caméra.
  3. Prendre une seule photo de veiller à ce que le souverain et l’ensemble de la branche cible sont visibles. Prendre une deuxième photo de l’arbre tout entier ; essayez d’obtenir autant de la canopée de niveau intermédiaire sur la photo que possible. Enregistrez les deux photos de phénologie à l’enregistrement de la Zone de Service .

6. Service de Zones pour l’évaluation des dégâts des baies vertes

  1. Si la branche servant de phénologie semble avoir > 30 baies vertes, compter le nombre de fruits sur la branche qui sont au moins la taille de pois (~0.6 cm) et plus gros et sont vert à jaune-vert clair en couleur (BBCH échelle 77-85,17). Entrer ce numéro dans l’enregistrement de la Zone de Service .
    Remarque : Si la branche utilisée pour la phénologie semble avoir < 30 > vert baies, de sélectionner au hasard une branche latérale à peu près à hauteur de poitrine d’un arbre dans la zone cible avec 30 baies vertes visibles. Pour ce faire à distance pour éviter les biais de sélection.
  2. Aussi dans l’enregistrement de la Zone de Service , entrez le nombre de baies vertes infestés par CBB sur la branche. Petits fruits infestés aura un petit trou qui se trouve généralement dans le disque central ; CBB peut ou peut ne pas apparaître dans le trou.
  3. Entrez le nombre de baies vertes d’infestées avec visible blanc de champignon de b. bassiana . Le champignon peut être vu sur le CBB et/ou entourant le trou d’entrée.
    NOTE : Essais supplémentaires peuvent être nécessaire d’identifier les espèces de champignons s’il s’agit d’un intérêt particulier.
  4. Entrez le nombre de raisins secs (baies séchées) sur la branche. Cette information peut servir à comprendre les relations entre les pratiques de gestion (p. ex., pics de bande) et l’infestation par CBB.
  5. Recueillir les trois baies vertes infestées de la branche ; celles-ci seront repris au laboratoire et disséquées pour évaluer la position de CBB dans le berry.
    Remarque : Vert fruits infestés peuvent être acquises des autres directions générales au sein de la zone si la branche utilisée pour l’évaluation des dommages a < 3 infestés baies vertes.
  6. Placez les baies vertes infestés dans un récipient en plastique et l’étiquette avec la date et le site. Stocker les récipients dans une glacière sur la glace jusqu'à ce qu’elles peuvent être transportées vers le laboratoire.
    Remarque : Dans l’idéal, baies doivent être disséqués en 1-3 jours de collecte afin d’assurer la survie maximale du CBB.
    1. Stocker les baies (si nécessaire) dans le laboratoire à 14 ° C pendant trois jours avec peu ou pas de mortalité (Fortna S. & R. Hollingsworth, communication personnelle).
  7. Répétez les étapes pour la phénologie et baie d’évaluation des dégâts dans chaque zone de prélèvement.
    NOTE : Environ 25 branches doivent être échantillonnées pour les grandes exploitations (~ 1 ha), et environ 15 branches doivent être échantillonnées pour les petites exploitations (~0.5 ha). Pour les dissections, 75 verts fruits infestés doivent être recueillis de grandes exploitations agricoles et à 45 de petites fermes à chaque date d’échantillonnage. Pendant certaines parties de l’année, ce n'est pas possible recueillir ce nombre de baies. Dans ce cas, essayez de recueillir un minimum de 50 baies vertes pour les grandes exploitations (~ 1 ha) et 30 baies vertes pour les petites exploitations (~0.5 ha).

7. compter le nombre de CBB dans chaque piège

  1. Placez un tamis à grosses mailles main (maille taille ~1.5 mm) sur un récipient en plastique et vider les coléoptères dans le flacon de collection dans la passoire. Utiliser un flacon laveur rempli d’eau pour sortir tout le contenu de la fiole.
  2. La bouteille de lavage permet de pulvériser le contenu dans le tamis, forçant le plus grand nombre de petits insectes à travers le tamis que possible. Ce qui permet la plus grande des insectes et des débris à être séparé de petits coléoptères dans l’échantillon et des inexactitudes dans les estimations volumétriques de CBB. Jeter les gros insectes et les débris et nettoyer le tamis.
  3. Placer un tamis de maille fine main (maille taille ~1.0 mm) sur un second récipient en plastique et versez le contenu du premier conteneur dans le tamis de maille fine main.
  4. S’il n’y a plus de plusieurs centaines CBB, passez directement à l’étape 7,6. S’il y a moins de plusieurs centaines CBB, placez le tamis de maille fine sur un essuie-tout pour enlever l’excès d’eau. Renversez le tamis et touchez tout le contenu sur un couvercle en plastique transparent. Étaler les coléoptères autour avec un pinceau si elles sont agglutinées et leur permettent de s’asseoir à sec.
  5. S’il y a moins de plusieurs centaines CBB, aide d’un pinceau à pointe fine mettre d’aligner les coléoptères dans les lignes qui sont plusieurs coléoptères larges et commencent sous un microscope optique. Compter le nombre total de coléoptères et séparer en « CBB » et « autres » catégories.
  6. S’il n’y a plus de plusieurs centaines CBB, transfert du CBB du tamis à mailles fines à une seringue de 10 mL à l’aide d’une spatule métallique. Placer la colonne éjecteur dans la seringue et appuyez vers le bas doucement jusqu'à sentait une légère résistance, tout en faisant attention à ne pas écraser les insectes. Reporter la valeur volumétrique sur la seringue.
  7. Comte de 200 coléoptères de l’échantillon volumétrique utilisant le protocole décrit ci-dessus. Utiliser les équations suivantes pour déterminer le nombre de CBB versus autres coléoptères dans l’échantillon.
    1. Estimer à l’aide du comte CBB :
      Estimation de la CBB totale de l’échantillon = (# CBB ÷ 200) x ∂ x (mL mesuré dans la seringue).
      NOTE : ∂ ici = le nombre d’insectes/mL. Il est recommandé de faire une estimation de ∂ pour chaque région ; sur l’île d’Hawaï a été mesurée une valeur 1033.
    2. Estimer les autres à l’aide du comte :
      Total des « autre » estimation de scarabée pour l’échantillon = (# autres ÷ 200) x ∂ x (mL mesuré dans la seringue).
  8. Lorsque le comte de piège est terminé, accédez à l’enregistrement de Trap Service pertinent et entrez le numéro du CBB et autres coléoptères.

8. marquer la phénologie photographies

  1. Exporter les photos de la phénologie de café de l’application de collecte de données. Ouvrez la photo et repérez la branche avec le souverain attaché. Pour cette branche marquer ce qui suit.
    1. Marquer le nombre de noeuds (points d’attache des feuilles à la branche).
    2. Marquer la présence ou l’absence de bourgeons immatures, bourgeons matures, bougies, fleurs ouvertes et têtes d’épingle.
    3. Marquer le nombre de baies vertes pois taille, baies vertes immatures, baies vertes matures, baies montrant une rupture de couleur, les baies bien mûres et raisins secs.

9. disséquer les baies afin de déterminer la Position du CBB

  1. Prendre les baies vertes infestés entreposage au froid et les laisser se réchauffer à température ambiante pendant 10-15 min avant de procéder à une dissection de berry. Ce temps de récupération est important afin que CBB peut être évaluée avec précision comme vivant ou mort.
    Remarque : Dissection des baies infestés permet la position du CBB adulte à déterminer. Position AB indique que la femelle a initié la pénétration dans le berry, mais n’a pas atteint l’albumen ; poste CD indique la femelle est entré dans l' endosperme13.
  2. À l’aide d’un scalpel ou un outil similaire, faire une tranche à travers la baie parallèle au disque central comme une évaluation préliminaire de la position de la beetle. Ensuite, faire une série de tranches peu profondes perpendiculaire au disque central et autour du trou d’entrée pour déterminer si le CBB est dans le CD ou AB du poste.
  3. Subdiviser les catégories AB et CD en « alive », « morts de Beauveria bassiana», « mort par d’autres causes » et « beetle manquant ». Si on ne sait pas si les adultes sont vivants ou morts, zoom avec le microscope et regarder les jambes pour le mouvement.
  4. Place compté des individus dans un plat avec l’eau ou l’alcool. Cela aide à garder une trace de ce qui a été compté et empêche les insectes adultes de s’échapper dans le laboratoire.
  5. Une fois achevées les dissections pour un site, accédez à la base de données de Dissection de Berry dans le livret de service site pertinent et inscrivez le nombre total de CBB dans chaque catégorie.
  6. Placer les échantillons disséqués dans un récipient et congeler pendant 72 h avant des éliminer.

10. Service manuelle des Stations météorologiques

Remarque : les stations météorologiques nécessitant le téléchargement de données manuelle peut être desservi toutes les deux semaines ou mensuel à télécharger des données et s’assurer que tous les capteurs fonctionnent correctement. Les variables météorologiques qui sont importants à considérer pour comprendre la biologie CBB peuvent inclure des précipitations, humidité, température de l’air et du sol, rayonnement solaire, rayonnement photosynthétiquement actif (PAR), l’humidité du sol et vitesse et direction du vent.

  1. Localisez manuelle des stations météorologiques dans le champ. Dans le système électronique, ouvrez le Site Service compte rendu pertinent et accédez à la base de données du Service de la Station météo . Créer une nouvelle station météorologique entretien record qui est lié à l’enregistrement de déploiement pertinent station météo.
  2. Une navette étanche permet de connecter directement l’enregistreur de données et l’ordinateur portable pour le téléchargement de données. Prenez note dans la station de météo entretien Notice que les données a été téléchargées.
  3. Une fois que les données ont été déchargées, re-lancer manuellement les bûcherons solaires et température/humidité afin qu’ils aient les paramètres corrects (enregistreur de pluie n’a pas besoin d’être relancé). Vérifiez le niveau de batterie et remplacer au besoin. Faire une note dans le système électronique que cela a été fait.
  4. Après son retour au laboratoire, les données les plus récentes s’ajoute les points de suture météorologique complet et mettre à jour l’enregistrement de métadonnées.

11. pratiques de gestion record

NOTE : Informations sur les pratiques de gestion peuvent servir à comprendre les modèles dans les tailles de population et de l’activité CBB. Pratiques de gestion pertinents peuvent inclure (mais ne sont pas limités à) : pulvérisation de b. bassiana champignon, pulvérisation de pyrethins ou autres insecticides, élagage, bande de cueillette cueillette, cerise, enlever les raisins secs au sol, etc., gestion des mauvaises herbes.

  1. La base de données de gestion, créez un nouvel enregistrement de gestion avec le nom du site, la date et le type de pratique de la gestion menée.

Representative Results

Nous présentons des exemples de plusieurs exploitations de café qui sont représentatifs du type de résultats pouvant être obtenus via le protocole de surveillance décrit ci-dessus. Pour déterminer les déplacements CBB dans et entre les champs, le total des captures pour un piège donné peuvent être divisée par le nombre de jours depuis le déploiement d’estimer le nombre de CBB pris par jour. Le nombre de CBB pris par jour peut ensuite être la moyenne à travers tous les pièges pour déterminer que le nombre moyen de CBB capturés par piège par jour dans l’ensemble de la ferme (moyenne ± SEM ; La figure 2). Les données de capture de piège peuvent être utilisées pour déduire les périodes de pic de l’activité vol18et peuvent également être utilisé pour des activités de gestion directs tels que l’élagage et vaporisateurs de b. bassiana . Infestation pourcentage obtenue à partir des évaluations de dommages de berry dans le champ peut-être être comparée avec les données de capture de piège pour déterminer si des périodes de forte infestation coïncident avec le pic de l’activité vol19. Cette information est essentielle pour décider si la surveillance activité CBB dans les pièges seuls est suffisant pour l’informer des mesures de contrôle. Les dissections de Berry en laboratoire pour déterminer les positions de CBB peuvent servir à informer les producteurs quand à pulvériser les applications de b. bassiana (> 5 % du CBB sont en position AB14). Informations de position de CBB permet également conjointement avec des cartes de hotspot générés par l’évaluation des dégâts sur le terrain pour informer les cultivateurs des emplacements approximatifs dans le champ où b. bassiana devrait être pulvérisé (Figure 3).

Une vue d’ensemble des facteurs impliqués dans l’infestation CBB peut-être être obtenue en compilant les données sur les postes de CBB, mortalité par b. bassiana, phénologie de la plante, et les pratiques de gestion. Dans la ferme de l’exemple illustrée à la Figure 4, la majorité des fruits infestés disséqué au début de la saison de croissance a accueilli CBB en position AB, alors que la majorité des baies disséqué plus tard dans la saison a accueilli CBB en position CD. Après un pic dans la production de baies, sept tours de la récolte de cerises ont été enregistrés depuis la fin de juillet à décembre (Figure 4). Enfin, sept demandes de b. bassiana ont été menées à intervalles d’environ un mois tout au long de la saison, avec une mortalité CBB a observé à la gamme de 0 - 23 % (Figure 4). Enfin, bien que les données météorologiques ne sont pas présentées ici, l’ajout de la température, l’humidité, et information de précipitations est sans doute donner un autre aperçu facteurs à l’origine des modes d’infestation CBB et l’efficacité de b. bassiana sur les plantations de café.

Figure 1
Figure 1 . Moyenne (± et) CBB capturés par piège par jour pour l’échantillonnage effectué à chaque semaine par rapport à des intervalles de deux semaines. Cette capture de piège moyen par jour est de cinq pièges répartis au hasard sur la ferme. Plus extrêmes pics et les creux est capturées dans l’échantillonnage hebdomadaire et ces pics apparaissent un peu plus tard dans la quinzaine de prélèvement, même si les tendances générales sont comparables entre les deux intervalles. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 2
Figure 2 . Moyenne (± et) CBB capturés par piège par jour. Cette capture de piège moyen par jour est pour neuf pièges répartis au hasard sur la ferme. Deux pics majeurs dans l’activité de vol CBB peuvent être vu à cette ferme (mars et décembre) pendant la saison de croissance de 2016-2017. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 3
Figure 3 . Hotspots infestation CBB. Cette carte d’une ferme de café échantillon montre hotspots d’infestation CBB observés au cours d’une enquête de surveillance sur 14 juin 2017. La taille de chaque cercle rouge est proportionnelle au nombre de baies infestés vertes sur une branche échantillonnée. Dans cette ferme d’échantillon, un total de 25 succursales ont été échantillonnés, et une gamme de 0 - 36 infestés baies vertes a été observée par branche. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Figure 4
Figure 4 . Une vue complète de l’infestation de CBB dans une ferme de café échantillon. La position en baies vertes disséqués de CBB est définie comme AB (la femelle a initié la pénétration dans le berry, mais n’a pas atteint l’endosperme) ou CD (la femelle est entré dans l’endosperme). Mortalité du CBB (via le champignon de b. bassiana ), café plante phénologie (le nombre moyen de baies par branche) et la gestion agricole pratiques (b. bassiana vaporisateurs et pioches cerises) sont également affichées pour la saison de culture de café de 2016. S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.

Discussion

Le protocole de surveillance décrit ici peut servir comme une partie essentielle de la recherche sur des stratégies CBB et de lutte contre ce ravageur café envahissantes. Nous avons mis ce protocole de surveillance en pratique sur le café de 2016 et 2017 saisons de croissance sur l’île de Hawaï, dans le but d’optimiser chaque étape de la procédure décrite dans cet article et la vidéo ci-jointe. En faisant cela, nous avons veillé à ce que des aspects importants de la dynamique de population de CBB ont été surveillés et quantifiées, que les produits de faible coût les plus efficaces ont été déterminés pour chaque étape du protocole, et que les données recueillies sur le mouvement du CBB, infestation, la mortalité, la phénologie végétale café, gestion de temps et ferme peut être utilisée pour éclairer et améliorer les stratégies actuelles de prophylaxie.

Il y a un certain nombre d’étapes cruciales dans le présent protocole qui doivent être suivies pour assurer des résultats optimaux. Tout d’abord, les pièges doivent être mis en place à une hauteur uniforme et positionné entre les arbres. Cela garantira que la répulsion est suffisamment répandue à vol d’oiseau, et que coléoptères peuvent accéder le piège de toutes les directions. Deuxièmement, il est nécessaire d’utiliser le tamis avec le même maillage (grosses mailles tamis ≈ 1,5 mm et maille fine tamis ≈ 1,0 mm) pendant toute la durée de suivi pour garantir des résultats cohérents pour les estimations volumétriques du CBB. En troisième lieu, la proportion de CBB versus autres coléoptères dans chaque piège peut varier considérablement entre les pièges et dans la saison de croissance, et il est donc nécessaire d’estimer ces proportions pour réduire le bruit dans les données de dénombrement de piège. Quatrièmement, infestées de baies doivent être entreposés dans une glacière sur la glace jusqu'à ce qu’elles peuvent être transportées au laboratoire, après quoi des baies doivent être conservés à 14 ° C jusqu'à la dissection. Stockage dans un environnement humide se traduira par l’émergence de CBB de la baies20. Enfin, les dissections doivent être effectuées en 1-3 jours de collecte afin d’assurer la survie maximale du CBB. Mortalité de CBB peut se produire si les baies sont stockés à des températures froides pendant des périodes prolongées.

Des étapes supplémentaires peuvent être requis pour la recherche sur les initiatives qui sont non inclus ici (p. ex., suivi l’abondance de prédateurs CBB). Modifications peuvent également être effectuées au présent protocole si temps, ressources et équipements sont des facteurs limitants. Le piège attractif composé de 3:1 méthanol : l’éthanol peut être changée pour une solution de méthanol 1:1 : éthanol avec des résultats comparables,21. Eau savonneuse peut également remplacer propylène glycol comme une solution de tuer dans les pièges à22. Pour les estimations d’un grand nombre de CBB (p. ex., plus de plusieurs centaines par casier), estimations fondées sur la masse du CBB peuvent se substituer à la place des estimations volumétriques. Par exemple, le poids sec moyen d’un seul CBB peut déterminer à l’aide d’une échelle à haute résolution. CBB recueillie dans l’éthanol à 70 % peut-être ensuite être séché dans un four et pesait pour estimer le nombre de CBB par piège. Une estimation volumétrique mis à jour le peut également en mettant tous le CBB d’un piège dans une éprouvette graduée avec la solution de tuer et permettant ainsi le contenu de s’installer au fond22. Une fois installée, on peut noter le volume de la bouteille remplie de CBB, et le facteur de conversion 1 ml peut être déterminé pour estimer que le nombre total de CBB capturés par casier. Enfin, les producteurs de café qui ont une connaissance intime de leurs exploitations et utilisent ce protocole de surveillance pour estimer le mouvement et l’infestation par CBB pourrait omettre les étapes qui implique la phénologie de documenter et de compter le nombre de raisins secs sur les branches.

Deux limites potentielles du présent protocole sont à noter ici. Tout d’abord, l’échantillonnage des branches à hauteur de poitrine ne capture pas infestation dans la récolte de floraison précoce qui peut démarrer plus élevée dans le feuillage des arbres. Cependant, ces observations indiquent que cette culture floraison précoce représente un très faible pourcentage du rendement global dans des exploitations de café à Hawaii. Deuxièmement, notre protocole seulement comptes d’infestation en vert baies et donc peut pas correctement en capturer estimations des dommages berry lorsque le nombre de rupture de couleur et de fruits mûrs est élevé (septembre - décembre à Hawaii).

Le CBB surveillance protocole présenté ici a plusieurs avantages distincts par rapport autres protocoles de surveillance qui sont actuellement en cours d’utilisation. Tout d’abord, la conception de l’échantillonnage aléatoire systématique permet d’échantillonnage plus uniforme par rapport à échantillonnage effectué en forme de zig-zag. Cette méthode d’échantillonnage permet de meilleures estimations des dommages de berry dans un domaine donné et accroît la possibilité de détecter les points chauds. En second lieu, l’inclusion d’éléments essentiels au café agroecosystems (p. ex., la phénologie, variables climatiques et des pratiques de gestion) dans le protocole de surveillance permettra d’améliorer notre compréhension de la dynamique entre les ravageurs insectes envahissants, leurs plantes hôtes et divers facteurs environnementaux. Troisièmement, l’utilisation d’une application de collecte de données électroniques mobiles au cours des enquêtes sur le terrain permet rapidement et efficacement est entré et a organisé dans une base de données, données en temps réel et peut également être liée à autre café automatique méthodes telles que la détection de surveillance par l’intermédiaire de télédétection23. Un autre avantage important de cette méthode de collecte des données est que les rapports détaillés d’infestation peuvent être générés avec facilité, permettant aux recommandations sur la gestion en temps opportun à être relayés vers les producteurs. Enfin, les données en temps réel recueillies sur biologie CBB, phénologie végétale café, météo et la gestion peuvent être incorporées dans le développement de modèles prédictifs qui peut être utilisé pour personnaliser les plans de gestion pour un emplacement de cafeiere particulière.

Disclosures

Nous n’avons aucun conflit d’intérêts au rapport.

Acknowledgments

Nous sommes reconnaissants à la forêt Bremer aux méthodes SIG drone imagerie des exploitations de café, ainsi que l’assistance. Nous remercions Thomas Mangine, Matthew Mueller, Lindsey Hamilton, Shannon Wilson, Briana McCarthy et Mehana saidi-Halpern pour aide à la production cinématographique et deux évaluateurs anonymes d’observations sur un projet antérieur. Ce travail a été financé par l’USDA-ARS. Opinions, constatations, conclusions ou recommandations exprimées dans cette publication sont celles des auteurs et ne reflètent pas nécessairement les vues de l’USDA. USDA est un fournisseur de l’égalité des chances et l’employeur.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Jaramillo, J., Borgemeister, C., Baker, P. Coffee berry borer Hypothenemus hampei (Coleoptera: Curculionidae): searching for sustainable control strategies. Bull. Entomol. Res. 96, 223-233 (2006).
  2. Vega, F. E., Infante, F., Johnson, A. J. The genus Hypothenemus, with emphasis on H. hampei, coffee berry borer. Bark beetles, biology and ecology of native and invasive species . Vega, F. E., Hofstetter, R. W. 11, First, Elsevier. London, UK. Chapter 11 427-494 (2015).
  3. ISO. Green coffee -Defect reference chart. International Standard ISO 10470. 15 (2004).
  4. Wegbe, K., Cilias, C., Decazy, B., Alauzet, C., Dufour, B. Estimation of production losses caused by the coffee berry borer (Coleoptera: Scolytidae) and calculation of an economic damage threshold in Togolese coffee plots. J. Econ. Entomol. 96, 1473-1478 (2003).
  5. Burbano, E., Wright, M., Bright, D. E., Vega, F. E. New record for the coffee berry borer, Hypothenemus hampei, in Hawaii. J. Insect Sci. 11, (1), 117 (2011).
  6. Kinro, G. A Cup of Aloha: The Kona Coffee Epic. University of Hawaii Press. (2003).
  7. Teuber, R. Geographical indications of origin as a tool of product differentiation: The case of coffee. J. Int. Food Agribus. Mark. 22, (3-4), 277-298 (2010).
  8. Leung, P. S., Kawabata, A. M., Nakamoto, S. T. Estimated economy-wide impact of CBB for the crop years 2011/12 and 2012/13. Brief report at request of Hawaii Congressional Delegation. 2 (2014).
  9. Baker, P. S., Jackson, J. A. F., Murphy, S. T. Natural Enemies, natural allies. Project completion report of the integrated management of coffee berry borer project, CFC/ICO/02 (1998-2002). The commodities press. CABI commodities. Egham UK and Cenicafé, Chinchiná, Colombia. (2002).
  10. Brun, L. O., Marcillaud, C., Gaudichon, V., Suckling, D. M. Endosulfan resistance in Hypothenemus hampei (Coleoptera: Scolytidae) in New Caledonia. J. Econ. Entomol. 82, 1311-1316 (1989).
  11. Vega, F. E., Infante, F., Castillo, A., Jaramillo, J. The coffee berry borer, Hypothenemus hampei (Ferrari) (Coleoptera: Curculionidae): a short review, with recent findings and future research directions. Terr. Arthropod Rev. 2, 129-147 (2009).
  12. Aristizábal, L. F., Johnson, M., Shriner, S., Hollingsworth, R., Manoukis, N. C., Myers, R., Bayman, P., Arthurs, S. P. Integrated pest management of coffee berry borer in Hawaii and Puerto Rico: Current status and prospects. Insects. 8, 123 (2017).
  13. Bustillo, A. E., Cardenas, M. R., Villalba, D., Orozco, J., Benavides, M. P., Posada, F. J. Manejo integrado de la broca del café Hypothenemus hampei(Ferrari) en Colombia. Cenicafé. Chinchiná, Colombia. 134 (1998).
  14. Kawabata, A. M., Nakamoto, S. T., Curtiss, R. T. Recommendations for Coffee Berry Borer Integrated Pest Management in Hawai'i 2016. Insect Pests. IP-41, (2017).
  15. Aristizábal, L. F., Jiménez, M., Bustillo, A. E., Trujillo, H. I., Arthurs, S. P. Monitoring coffee berry borer, Hypothenemus hampei (Coleoptera: Curculionidae), populations with alcohol baited funnel traps in coffee farms in Colombia. Fla. Entomol. 98, (1), 381-383 (2015).
  16. Messing, R. H. The coffee berry borer (Hypothenemus hampei) invades Hawaii: Preliminary investigations on trap responses and alternate hosts. Insects. 3, (1), 640-652 (2012).
  17. Arcila-Pulgarín, J., Buhr, L., Bleiholder, H., Hack, H., Meier, U., Wicke, H. Application of the extended BBCH scale for the description of the growth stages of coffee (Coffea spp). Ann. Appl. Biol. 141, (1), 19-27 (2002).
  18. Mathieu, F., Brun, L. O., Frérot, B. Factors related with native host abandonment by the Coffee Berry Borer Hypothenemus hampei (Ferrari) (Coleoptera: Scolytidae). J. Appl. Entomol. 121, 175-180 (1997).
  19. Pereira, A. E., Vilela, E. F., Tinoco, R. S., de Lima, J. O. G., Fantine, A. K., Morais, E. G. F., Franca, C. F. M. Correlation between numbers captured and infestation levels of the Coffee Berry-borer, Hypothenemus hampei: A preliminary basis for an action threshold using baited traps. Int. J. Pest. Manage. 58, (2), 183-190 (2012).
  20. Baker, P. S., Ley, C., Balbuena, R., Barrera, J. F. Factors affecting the emergence of Hypothenemus hampei (Coleoptera: Scolytidae) from coffee berries. Bull. Entomol. Res. 82, 145-150 (1992).
  21. Dufour, B. P., Frérot, B. Optimization of coffee berry borer, Hypothenemus hampei Ferrari (Col., Scolytidae), mass trapping with an attractant mixture. J. Appl. Entomol. 132, 591-600 (2008).
  22. Aristizábal, L. F., Shriner, S., Hollingsworth, R., Arthurs, S. Flight activity and field infestation relationships for coffee berry borer in commercial coffee plantations in Kona and Ka'u districts, Hawaii. J. Econ. Entomol. 110, (6), 2421-2427 (2017).
  23. Gaertner, J., Genovese, V. B., Potter, C., Sewake, K., Manoukis, N. C. Vegetation classification of Coffea on Hawaii Island using Worldview-2 satellite imagery. J. App. Remote Sensing. 11, 046005 (2017).
Le protocole de Hawaï pour un suivi scientifique de café térébrant : un modèle pour les agroécosystèmes cafés dans le monde entier
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Johnson, M. A., Hollingsworth, R., Fortna, S., Aristizábal, L. F., Manoukis, N. C. The Hawaii Protocol for Scientific Monitoring of Coffee Berry Borer: a Model for Coffee Agroecosystems Worldwide. J. Vis. Exp. (133), e57204, doi:10.3791/57204 (2018).More

Johnson, M. A., Hollingsworth, R., Fortna, S., Aristizábal, L. F., Manoukis, N. C. The Hawaii Protocol for Scientific Monitoring of Coffee Berry Borer: a Model for Coffee Agroecosystems Worldwide. J. Vis. Exp. (133), e57204, doi:10.3791/57204 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter