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Environment

Das Hawaii-Protokoll für die wissenschaftliche Begleitung des Kaffee Berry Borer: ein Modell für Kaffee Agrarökosystemen weltweit

doi: 10.3791/57204 Published: March 19, 2018

Summary

Umfassende Überwachung der Kaffee Beere Borer und Host Pflanze Dynamik ist wesentlich für die Aggregation der Landschaft-Daten zur Verbesserung der Verwaltung von dieser invasiven Schädling. Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll für die wissenschaftliche Begleitung des Kaffee-Beere Borer Bewegung, Befall, Sterblichkeit, Kaffee Pflanze Phänologie, Wetter und Farm-Management über einen mobilen elektronischen Datenerfassung Anwendung.

Abstract

Kaffee-Beere Borer (CBB) ist die verheerendsten Insekt-Schädling für Kaffee Ernten weltweit. Wir entwickelten eine wissenschaftliche Überwachungsprotokoll, die darauf abzielt, Erfassung und Quantifizierung der Dynamik und Auswirkungen dieser invasiven Insekt-Schädling sowie die Entwicklung von seine Wirtspflanze in einer heterogenen Landschaft. Der Grundstein für diese umfassende monitoring-System ist rechtzeitige georeferenzierte Daten zum Thema CBB Bewegung, Kaffee Beere Befall Sterblichkeit durch den Pilz Beauveria Bassianaund Kaffee Pflanze Phänologie über einen mobilen elektronischen Datenerfassung Anwendung. Diese elektronischen Datenerfassungssystem Feld Datensätze soll georeferenzierte durch integrierte Geolokalisierung ermöglicht und stützt sich auf ein Netz von Wetterstationen und Aufzeichnungen der Farm-Management-Praktiken. Umfassende Überwachung der CBB und Host-Pflanze-Dynamik ist ein wesentlicher Bestandteil einer flächendeckenden Projekt in Hawaii Landschaftsniveau Daten für die Forschung, Management-Praktiken zu verbessern. Kaffee Agrarökosystemen in anderen Teilen der Welt, die sehr variabel ökologische und sozioökonomische Faktoren erleben profitieren ebenfalls von der Umsetzung dieses Protokolls, dass es die Entwicklung von maßgeschneiderten integrierten Schädlingsbekämpfung (IPM) zu fahren CBB-Populationen zu verwalten.

Introduction

Kaffee-Beere Borer (Hypothenemus Hampei Ferrari) ist eine invasive Insekt-Schädling, der in der gesamten großen Kaffee-Anbaugebieten der Welt1,2gefunden wird. Dieser kleine Käfer verbringt die meiste seines Lebenszyklus in den Samen einer Kaffee-Beere, so dass es schwierig zu kontrollieren mit Pestizid-Sprays. Das Erwachsene Weibchen bohrt ein Loch in die Kaffee-Beere durch die zentrale Scheibe und in den Samen, wo es Galerien für die Fortpflanzung baut. Bei der Entwicklung der Larven fressen sie das Endosperm, Kaffeebohne und Folgeschäden in Ertrag und Qualität3direkten Schaden zuzufügen. Indirekter Schäden treten auch durch den Eintrag von Pilzen und Krankheitserreger in der Bohne, die Gärung und Veränderung der Kaffee Aroma4führen kann.

CBB wurde erstmals im August 2010 auf Hawaii Insel entdeckt5 und verbreitete sich schnell, fast alle von den ~ 800 Kaffee-Farmen in der Kona und Ka'u Bezirke, zwei Bereiche, die weltbekannt für die Premium-Qualität ihrer Kaffee Produkte6,7 . Nicht verwaltete und schlecht geführte Betriebe können über 90 %, was zu großen wirtschaftlichen Verlusten Befall haben. In Hawaii, die geschätzte gesamtwirtschaftliche Auswirkungen aufgrund der CBB ist ungefähr $21 M jährlich8. CBB hat seit seiner ersten Einführung in Hawaiis Big Island verbreitet weiterhin und wurde vor kurzem auf den benachbarten Inseln von Hawaii Oahu (2014) und Maui (2016) erkannt. Kauai ist die einzige Kaffee produzierenden Insel in Hawaii, das von CBB unberührt bleibt, aber die Insel 3.000 Hektar Kaffee ist extrem anfällig für diese höchst dispersive Pest.

In der Vergangenheit wurden synthetische Insektizide wie Endosulfan und Chlorpyrifos in vielen Ländern zu kontrollieren CBB eingesetzt. Jedoch führten Bedenken in Bezug auf die Toxizität von diese Insektizide für Mensch und Umwelt9, sowie Beweise für Insektizid Widerstand10, diese Stoffe in vielen Ländern verboten. Derzeit setzen die meisten Kaffee-Anbaugebieten auf ein IPM-Ansatz zur Kontrolle CBB. IPMs beinhalten in der Regel eine Kombination von Hygienepraktiken (z.B., Rebschnitt und Streifen-Picking), biologische Kontrollen (z.B. die Freigabe von räuberischen Käfer oder Parasitoide) und die Anwendung der Biopestizide (z. B.die enthopathogenische Pilz B. Bassiana)11,12. Aktuelle Empfehlungen für CBB Management in Hawaii auch empfehlen regelmäßige Bereich Überwachung mit Alkohol-Ködern fallen und der "dreißig Baum Sampling-Methode" von Hochlandkaffees13,14entwickelt. Diese Sampling-Methode beinhaltet Auswahl nach dem Zufallsprinzip einen Zweig aus der Mitte Baldachin, der mindestens 45 grüne Beeren hat, und die Anzahl der befallenen und nicht befallenen Beeren. Dieser Prozess wird wiederholt in einem Zick-Zack-Muster über das Feld für eine Gesamtmenge von 30 Bäume pro Hektar (2,5 Hektar) und wird verwendet, um Prozent Befall zu schätzen.

Während viele dieser IPM-Praktiken von Kaffeebauern in Hawaii, der extremen Heterogenität in Klima, Topographie angenommen werden und kulturelle Praktiken auf den Inseln, dass IPM erfordern zu jedem Standort angepasst werden. Die Entwicklung von kundenspezifischen IPM hängt ein monitoring-Programm, das die wesentlichen Elemente von Agrarökosystemen Kaffee, Kaffee-Pest-Biologie und Umwelt umfasst. Wir haben umgesetzt, umfassende Überwachung der CBB und Host-Pflanze-Dynamik im Rahmen eines flächendeckenden Projekts in Hawaii, die aggregiert Daten der Landschaft um Management-Praktiken zu informieren. Dieses Protokoll in anderen Kaffee Agrarökosystemen auf der ganzen Welt einsetzbar und werden besonders in jenen, die hochvariable ökologische und sozioökonomische Faktoren erfordern maßgeschneiderte IPM CBB Populationen verwalten zu erleben.

Protocol

Hinweis: Eine spanische Übersetzung des Protokolls wird als ergänzende Datei 1bereitgestellt.

1. Probenahme Zonen innerhalb Kaffee Felder definieren

  1. Überblick über den Umfang des Feldes Kaffee mit ein global positioning System (GPS) Instrument überwacht werden. Importieren Sie die Feldkoordinaten in ein globales Informationssystem (GIS) und erstellen Sie eine Karte des Feldes Kaffee.
  2. Teilen Sie das Feld in "Zonen" (d.h., Polygone), jeweils ca. 335 m2. Diese werden verwendet werden, um eine systematische Stichproben-Design über das Feld zu gewährleisten.

2. Erstellen einer Datenanwendung Sammlung in ein elektronisches System

  1. Mit eine elektronische Datenplattform Sammlung, erstellen eine Datenanwendung Sammlung bestehend aus miteinander verbundenen Datenbanken: fallen, Wetterstationen, Zonen, Website Service und Management.
    Hinweis: Diese Datenbanken werden in alle Schritte des Protokolls für die Erfassung und Organisation von Daten verwendet werden.
  2. Erstellen Sie für die fallen -Datenbank Felder für "Site-Namen", "Trap-Nummer", "Bereitstellungsdatum", "Techniker Feldnamen", "Einsatz-Foto" und einen Link zu den GPS-Koordinaten für jeden Falle.
  3. Erstellen Sie für die Zonen -Datenbank Felder für "Site-Namen" und "zone Nummer", mit einem Link zur Anzeige jeder Zone georeferenzierte Sitemap.
  4. Erstellen Sie für die Website Service -Datenbank Felder für "Site-Namen", "Datum", "Techniker Feldname" und "Website Hinweise". Innerhalb der Site- Datenbank erstellen Sie verschachtelte bestehend aus den folgenden Datenbanken.
    1. Gehören Trap Service zu Rekord Falle Nummer (mit einem Link zum entsprechenden Falle Bereitstellung Datensatz in die übergeordnete fallen Datenbank), Fotografieren der Falle fangen und trap Graf.
    2. Gehören Zone Service Rekord Phänologie Fotografien, Beere Befall Beurteilung (Gesamtzahl der grünen Beeren, befallen, grünen Beeren, grüne Beeren mit B. Bassianaund Rosinen), und einen Link zu der entsprechenden Zone Datensatz in der übergeordneten Zonen -Datenbank; dieser Datensatz enthält auch GPS-Koordinaten für jeden aufgenommenen Baum.
    3. Gehören Sie Wetterstation Service Rekord Site-Name, Datum, Datendownload und Batterie-Check.
    4. Berry Dissektion aufzeichnen Labor Techniker Name, Datum, und CBB Position (AB oder CD) und Mortalität Kategorie (lebendig, durch andere Ursachen, oder tot durch Beauveria Bassianatot) für jede seziert Berry enthalten.
  5. Erstellen Sie für die Wetterstationen -Datenbank Felder für "Site-Namen", "Stationsnummer", "Bereitstellungsdatum", "Techniker Feldnamen", "Einsatz-Foto" und einen Link zu den GPS-Koordinaten für jede Wetterstation.
  6. Erstellen Sie für die Management -Datenbank Felder für "Site-Namen", "Datum" und "Art von Management-Praxis".

3. bereiten Sie vor und bereitstellen Sie fallen für die Überwachung der CBB-Bewegung

  1. Bestimmen Sie die Anzahl von fallen musste CBB-Bewegung in den einzelnen Bereichen zu überwachen.
    Hinweis: Trap-Dichte pro Feld sollte ca. 5 fallen für kleine Felder (~0.5 ha) und 10 fallen für große Felder (~ 1 ha)15.
  2. Mit einer Reißzwecke stellen Sie eine Reihe von Entwässerungsöffnungen oberhalb der Füllhöhe in jedem Falle Kollektion Tasse Verdünnung der Lösung töten durch Regenwasser zu vermeiden. Montieren Sie die Trichter fallen gemäß den Anweisungen des Herstellers.
  3. Bereiten Sie 1 L töten Lösung bestehend aus 200 mL von Propylenglykol und 800 mL Wasser zu. Als nächstes bereiten Sie eine Lockstoff-Mischung bestehend aus einem 3:1-Lösung von Methanol: Ethanol. Gießen Sie 40 mL der Lockstoff in semi-permeable Plastiktüten (2 Mil, 3 Zoll x 4 Zoll) und in einem Behälter für den Transport.
    Hinweis: Semi-permeable Taschen haben gezeigt, dass besser als offene Flaschen bei der Gewinnung von CBB durchzuführen und erfordern auch weniger häufige Besuche zum Köder aufgrund niedriger Elution Preise16nachfüllen.
    Achtung: Methanol und Ethanol sind leicht brennbare Flüssigkeiten sind giftig, wenn inhaliert oder eingenommen und sind Haut- und Reizstoffe. Diese Chemikalien sollten in einem gut belüfteten Raum behandelt werden, beim Tragen von Handschuhen, Schutzbrille und Schutzkleidung.
  4. Bereitstellen Sie die fallen durch zufällig verteilen sie über das Feld. Ort fallen 0,5 - 1,5 m über dem Boden, und frei von den Gängen. Einsätze können verwendet werden, um effektiv fallen zwischen den Bäumen zu sichern. Schreiben Sie die Site Name und Trap-Nummer mit Permanentmarker auf jeden Falle für die künftige Identifikation.
  5. 100 mL der Lösung Glykol töten Falle Sammlung Tassen einfüllen und die Tassen fest aufschrauben. Legen Sie eine aufgebogene Büroklammer auf jede Lockstoff Tasche und verwenden Sie die Büroklammer, um die Tasche in der Mitte der Falle Haken.
  6. Mit einem mobilen Gerät, ausgestattet mit der elektronischen Daten-Sammlung-Plattform, navigieren Sie zu der fallen -Datenbank und erstellen Sie einen neuen Bereitstellung Datensatz bestehend aus der Website, Datum, Trap-Nummer und ein Foto von der Falle.
    Hinweis: Die Position der Falle innerhalb jedes Feld wird automatisch per GPS auf dem mobilen Gerät aufgezeichnet.

4. Service fallen

  1. Navigieren Sie bei der Ankunft im Feld zu der Site- Datenbank innerhalb des elektronischen Systems und erstellen Sie eine neue Website Wehrpass, bestehend aus den Site-Namen, Datum und Techniker Feldnamen.
    Hinweis: Die erste Falle Service ist durchgeführten zwei Wochen nach der Falle Bereitstellung und danach alle zwei Wochen. Wenn höhere Auflösung Falle fangen Daten gewünscht wird, eine wöchentliche Falle Wartung erfolgen kann, obwohl wir fest, dass zweiwöchentlich Probenahme ausreicht, um die allgemeine Bewegung Tendenzen in der gesamten Saison (Abbildung 1) zu erfassen.
  2. Suchen Sie die Falle im Feld. Legen Sie ein Hand feinmaschiges Sieb (Maschenweite 0,8 - 1,0 mm) auf einem Kunststoff-Behälter und gießen Sie die Kill-Lösung aus der Sammlung Becher durch das Sieb. Übertragen Sie die Kill-Lösung zurück zu der Sammlung-Cup und swish die Flüssigkeit rund um sicherzustellen, dass die kmh sind aus der Sammlung Becher entfernt.
  3. Innerhalb der neuen Website Wehrpass navigieren Sie zu der Trap- Datenbank und erstellen Sie eine neue Falle Wehrpass. Geben Sie die entsprechenden Falle, und fotografieren Sie das Sieb mit der Website Name und Falle im Hintergrund zu. Sichern Sie das Foto der Falle Wehrpass.
  4. Mit einem Löffel oder Spatel, schöpfen Sie alle Insekten in ein Fläschchen gefüllt mit 70 % Ethanol. Etikett der Durchstechflasche mit Ort, Datum und Trap-Nummer.
  5. Füllen Sie die Kollektion Tasse mit frischen töten Lösung und Schraube wieder auf die Falle. Einmal pro Monat die Kollektion Tasse mit Wasser und Seife auswaschen, spülen und mit frischem töten Lösung zu ersetzen. Auch ersetzen Sie die Lockstoff Tasche einmal im Monat oder nach Bedarf.

5. Service Zonen für Pflanze Phänologie

  1. Innerhalb der Website Wehrpass navigieren Sie zu der Zone- Datenbank und erstellen Sie eine neue Zone Wehrpass. Wählen Sie eine Sampling-Zone von der Sitemap in der verknüpften Zonen -Datenbank.
  2. Zur Vermeidung von Sampling Bias nach dem Zufallsprinzip wählen Sie einen Baum aus dem innerhalb der Zone durch Gießen Augen nach unten nur die Grundlagen der Bäume sichtbar sind aus. Wählen Sie vor dem ausgewählten Baum steht zufällig eine seitliche Verzweigung auf Brusthöhe. Schneiden Sie ein Lineal auf die ausgewählte Verzweigung, um sicherzustellen, dass die Herrscher die reproduktiven Teile (Knoten, Knospen, Blüten, Früchte) aus dem Sichtfeld der Kamera nicht blockiert wird.
  3. Nehmen Sie ein einzelnes Foto, um sicherzustellen, dass der Herrscher und die Gesamtheit der Zielverzweigung sichtbar sind. Nehmen Sie ein zweites Foto von den ganzen Baum; versuchen Sie, so viel von der Mid-Level-Baldachin auf dem Foto wie möglich. Speichern Sie beide Phänologie-Fotos der Zone Wehrpass.

6. Service Zonen für Schadensfeststellungen grüne Beeren

  1. Wenn der Zweig zur Phänologie zu haben scheint > 30 grüne Beeren, die Anzahl der Beeren auf dem Zweig, die zumindest Erbsen Größe (~0.6 cm) und größer, und sind grün bis leicht gelblich-grüne Farbe (BBCH Maßstab 77-8517). Geben Sie diese Nummer in der Zone Wehrpass.
    Hinweis: Wenn der Zweig benutzt Phänologie scheint haben < 30 grüne Beeren, wählen Sie wahllos eine seitliche Verzweigung an über Brusthöhe von einem Baum in der Zielzone mit > 30 grüne Beeren sichtbar. Tun Sie dies aus der Ferne zu Verzerrungen bei der Auswahl zu vermeiden.
  2. Auch in der Zone Wehrpass, geben Sie die Anzahl der grünen Beeren an der Verzweigung von CBB befallen. Befallene Beeren haben ein kleines Loch, das in der Regel in der zentralen Scheibe befindet. CBB möglicherweise oder möglicherweise nicht in das Loch sichtbar.
  3. Geben Sie die Anzahl der grünen befallenen Beeren mit sichtbaren weißen B. Bassiana Pilz. Der Pilz kann auf die CBB gesehen werden und/oder rund um das Eingangsloch.
    Hinweis: Weitere Tests können erforderlich sein, um Pilzarten zu identifizieren, wenn dies von besonderem Interesse ist.
  4. Geben Sie die Anzahl der Rosinen (getrocknete Beeren) auf dem Ast. Diese Informationen können verwendet werden, um Beziehungen zwischen Management-Praktiken (z.B. Streifen-Tipps) und CBB Befall verstehen.
  5. Sammeln Sie drei befallene grüne Beeren aus dem Zweig; Diese werden wieder ins Labor gebracht und seziert um CBB Position innerhalb der Beere zu beurteilen.
    Hinweis: Grün befallene Beeren aus anderen Branchen innerhalb der Zone erworben werden können, wenn die Niederlassung für die Schadensfeststellung verwendet hat < 3 grüne Beeren befallen.
  6. Legen Sie befallene grüne Beeren in einen Kunststoffbehälter und eine Beschriftung mit dem Standort und Datum. Speichern Sie Container in einer Kühlbox auf Eis, bis sie zurück ins Labor transportiert werden können.
    Hinweis: Im Idealfall sollte man Beeren innerhalb von 1-3 Tagen Sammlung zu gewährleisten maximale Survivorship der CBB seziert.
    1. Speichern Sie Beeren (nach Bedarf) im Labor von 14 ° C bis zu drei Tage mit wenig bis keine Mortalität (S. Fortna & R. Hollingsworth, persönliche Kommunikation).
  7. Wiederholen Sie die Schritte zur Phänologie und berry Schadensfeststellungen in jeder Probenahme-Zone.
    Hinweis: Sollte ca. 25 Filialen für Großbetriebe abgetastet (~ 1 ha), und ~ 15 Niederlassungen sollte für kleine Betriebe abgetastet (~0.5 ha). Für Sezierungen sollte 75 grüne befallene Beeren Großbetriebe und 45 von kleinen Bauernhöfen auf jeder Probenahme Datum abgeholt werden. Während einige Teile des Jahres möglicherweise es nicht möglich, diese Anzahl von Beeren zu sammeln. In diesem Fall versuchen, ein Minimum von 50 grüne Beeren für Großbetriebe zu sammeln (~ 1 ha) und 30 grüne Beeren für kleine Betriebe (~0.5 ha).

7. die Anzahl der CBB in jedem Falle

  1. Platzieren Sie ein grobes Netz Hand-Sieb (Gitter Größe ~1.5 mm) über einen Kunststoffbehälter, und leeren Sie die Käfer aus den Sammelbehälter in das Sieb. Verwendung einer Waschflasche gefüllt mit Wasser, um alle Inhalte aus dem Fläschchen zu bekommen.
  2. Verwenden Sie die Waschflasche um zu sprühen den Inhalt in das Sieb, zwingen so viele kleine Insekten durch das Sieb wie möglich. Dies ermöglicht größere Insekten und Schmutz von der kleine Käfer in der Probe getrennt werden und Ungenauigkeiten in volumetrischen Schätzungen der CBB begrenzt. Verwerfen Sie die große Insekten und Schmutz und spülen Sie das Sieb.
  3. Platzieren Sie ein feinmaschiges Hand-Sieb (Gitter Größe ~1.0 mm) über einen zweiten Kunststoffbehälter, und gießen Sie den Inhalt des ersten Containers in der Hand feinmaschiges Sieb.
  4. Gibt es mehr als ein paar hundert CBB, fahren Sie mit Schritt 7.6 voraus. Gibt es weniger als einige hundert CBB, legen Sie die feinmaschigen Sieb auf ein Papiertuch um überschüssiges Wasser zu entfernen. Drehen Sie das Sieb um und tippen Sie auf alle Inhalte auf einen durchsichtigen Deckel. Die Käfer um mit einem Pinsel zu verbreiten, wenn sie zusammen verklumpten sind, und es ihnen ermöglichen, bis es trocken sitzen.
  5. Gibt es weniger als einige hundert CBB, verwenden Sie eine feine Spitze Pinsel oder ähnliche Implementierung, um die Käfer in Zeilen Line-up, die mehrere Käfer breit sind, und beginnen Sie unter einem Lichtmikroskop zu zählen. Die gesamte Anzahl der Käfer und in "KMH" und "anderen" Kategorien zu trennen.
  6. Gibt es mehr als ein paar hundert CBB, übertragen Sie die CBB vom feinmaschiges Sieb auf einen 10-mL-Spritze mit einem Metallspatel. Setzen Sie die Auswerfer-Säule in die Spritze und drücken Sie sanft nach unten, bis ein leichter Widerstand spürbar ist, während man aufpassen, nicht um die Käfer zu vernichten. Nehmen Sie den volumetrischen Wert auf die Spritze.
  7. Graf 200 Käfer aus der volumetrischen Probe mit dem oben beschriebenen Protokoll. Verwenden Sie die folgenden Gleichungen, um die Anzahl der CBB im Vergleich zu anderen Käfer in der Probe zu bestimmen.
    1. CBB zählen mit zu schätzen:
      Insgesamt CBB-Schätzung für die Probe (# CBB ÷ 200) = X ∂ x (mL gemessen in Spritze).
      Hinweis: Hier ∂ = die Anzahl der Insekten/mL. Es wird empfohlen, eine Schätzung der ∂ für jede Region vorgenommen werden; auf Hawaiis Big Island wurde ein Wert von 1033 gemessen.
    2. Andere zählen mit zu schätzen:
      "Andere" Käfer-Schätzung für die Probe = Gesamt (# andere ÷ 200) X ∂ x (mL gemessen in Spritze).
  8. Nach Abschluss der Falle Graf navigieren Sie zu der entsprechenden Falle Wehrpass und geben Sie die Anzahl der CBB und andere Käfer.

8. Ergebnis Phänologie Fotos

  1. Exportieren Sie die Kaffee-Phänologie-Fotografien aus der Daten-Sammlung-Anwendung. Öffnen Sie das Foto und suchen Sie den Zweig mit dem beigefügten Lineal. Für diesen Zweig der Gäste folgt.
    1. Zählen Sie die Anzahl der Knoten (Befestigungspunkte der Blätter in den Zweig).
    2. Das Vorhandensein oder Fehlen von unreifen Knospen Reifen Knospen, Kerzen, offene Blüten und Pin Köpfe der Gäste.
    3. Zählen Sie die Anzahl der Erbsen Größe grünen Beeren, unreife grüne Beeren Reifen grünen Beeren, Beeren zeigen eine Farbe Pause, vollreife Beeren und Rosinen.

9. sezieren Sie Beeren um CBB Positionsbestimmung

  1. Nehmen Sie die befallenen grünen Beeren aus Kühlhaus und es ermöglichen Sie ihnen, Raumtemperatur für 10-15 min bevor Sie fortfahren mit Berry Dissektion. Diese Recovery-Zeit ist wichtig, damit CBB als lebend oder tot genau beurteilt werden kann.
    Hinweis: Dissektion der befallenen Beeren kann die Position des Erwachsenen CBB bestimmt werden. Position AB deutet das Weibchen Eindringen in die Beere eingeleitet hat, aber hat nicht erreicht das Endosperm; Position-CD zeigt, dass das Weibchen das Endosperm13eingegeben hat.
  2. Mit einem Skalpell oder ähnliche implementieren, stellen Sie einen Schnitt durch die Beere als eine vorläufige Bewertung der Käfer Position parallel zur zentralen Scheibe. Als nächstes machen Sie eine Reihe von flachen Scheiben senkrecht auf die zentrale Scheibe und rund um das Flugloch um festzustellen, ob die CBB AB oder CD ist zu positionieren.
  3. Unterteilen Sie die Kategorien AB und CD auf "lebendig", "Dead von Beauveria Bassiana", "tot durch andere Ursachen" und "Käfer fehlt". Wenn unklar ist, ob die Erwachsenen Tiere lebend oder tot sind, zoom das Mikroskop und die Beine für die Bewegung zu sehen.
  4. Ort in eine Schüssel mit Wasser oder Alkohol Individuen gezählt. Dadurch behalten Sie den Überblick was wurden gezählt und verhindert, dass adulte Käfer ins Labor zu entkommen.
  5. Nach Abschluss der Sektionen für eine Website navigieren Sie zu der Beere Dissektion -Datenbank in der entsprechenden Website Wehrpass und geben Sie die Gesamtanzahl der CBB in jeder Kategorie.
  6. Sezierte Proben in einen Behälter legen und Einfrieren für 72 h vor der Entsorgung.

10. Service manuelle Wetterstationen

Hinweis: Wetterstationen, manuellen Datendownload erfordern möglicherweise gewartet zweiwöchentlich oder monatlich Daten herunterladen und sicherstellen, dass alle Sensoren ordnungsgemäß funktionieren. Wettervariablen, die wichtig für das Verständnis der Biologie der CBB betrachten sind gehören Regen, Feuchtigkeit, Luft und Boden Temperatur, Sonneneinstrahlung, photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR), Bodenfeuchte und Geschwindigkeit/Windrichtung.

  1. Suchen Sie manuelle Wetterstationen im Feld. Öffnen Sie im elektronischen System den entsprechenden Datensatz Site Service und navigieren Sie zu der Wetterstation- Datenbank. Erstellen Sie eine neue Wetterstation Wartung Datensatz, der mit dem entsprechenden Wetterstation Bereitstellung Datensatz verknüpft ist.
  2. Verwenden Sie einen wasserdichten Shuttle Verbindung direkt den Datenlogger und Laptop zum Datendownload. Notieren Sie sich in der Wetterstation Wartung Aufzeichnungen, dass Daten heruntergeladen wurde.
  3. Sobald Daten entladen wurde, manuell re-launch der Solar- und Temperatur/Feuchte-Logger um sicherzustellen, dass sie die richtigen Einstellungen (Niederschlag Logger muss nicht neu gestartet werden). Akkuladestand und nach Bedarf zu ersetzen. Notieren Sie sich in das elektronische System, das dies geschehen ist.
  4. Nach der Rückkehr ins Labor, die volle Wetter Stiche die aktuellsten Daten hinzufügen und den Metadaten-Datensatz aktualisieren.

11. Records Management-Praktiken

Hinweis: Informationen über die Verwaltungspraxis kann verwendet werden, zu verstehen, Muster in CBB Aktivität und Bevölkerung Größen. Relevanten Management-Praktiken umfassen (aber sind nicht beschränkt auf): B. Bassiana Pilz, Spritzen, Pyrethins oder andere Insektizide, beschneiden sprühen, Unkraut Management, Streifen pflücken Kirschen pflücken, Rosinen aus dem Boden, etc.zu entfernen.

  1. In der Management-Datenbank erstellen eines neuen Management-Datensatzes mit dem Site-Namen, Datum und Art der Management-Praxis durchgeführt.

Representative Results

Wir berichten über Beispiele aus verschiedenen Kaffee-Farmen, die repräsentativ für die Art der Ergebnisse, die durch das oben beschriebene Überwachungsprotokoll erzielt werden können. Um CBB Bewegungsmuster innerhalb und zwischen den Feldern zu bestimmen, kann der Gesamtfangmenge für einen gegebenen Falle durch die Anzahl der Tage seit Bereitstellung zur Schätzung der Anzahl der CBB pro Tag gefangen unterteilt werden. Die Anzahl der pro Tag gefangen CBB kann dann gemittelt werden, über alle fallen um festzustellen, dass die mittlere Zahl der CBB pro Falle pro Tag in der Farm (Mittelwert ± SEM; gefangen ( Abbildung 2). Trap-Fang-Daten können verwendet werden, um Zeiten Peak Flug Aktivität18ableiten und können auch zur direkten Managementaktivitäten wie Beschneidung und B. Bassiana Sprays. Prozent Befall Beere Schadensfeststellungen im Feld gewonnenen kann verglichen werden, mit Falle Fangdaten zu bestimmen, ob der Perioden der hohen Befall mit Spitze Flug Aktivität19zusammenfallen. Diese Informationen sind wichtig für die Entscheidung, ob CBB Überwachungstätigkeit durch fallen allein ausreicht, Kontrollmaßnahmen zu informieren. Berry Sezierungen im Labor CBB Positionen bestimmen können verwendet werden, um Erzeuger informieren wann Anwendungen von B. Bassiana (> 5 % der CBB sind in den AB Position14) sprühen. CBB Positionsinformationen auch einsetzbar in Verbindung mit Hotspot-Karten von Schadensfeststellungen im Feld erzeugt, Erzeuger von ungefähren Positionen innerhalb des Feldes, wo B. Bassiana sein sollte (Abbildung 3) besprüht zu informieren.

Ein umfassender Überblick über die Faktoren bei der CBB Befall erhalten Sie durch die Sammlung von Daten über CBB Positionen, Sterblichkeit von B. Bassiana, Pflanze Phänologie und Management Praktiken. In der Probe-Farm in Abbildung 4dargestellt veranstaltete die Mehrzahl der befallenen Beeren, früh in der Vegetationsperiode seziert CBB in der Position AB, während die Mehrheit der Beeren, die später in der Saison seziert CBB in der CD-Position bewirtet. Im Anschluss an eine Spitze Beerenproduktion verzeichneten sieben Runden der Kirsche Ernte von Ende Juli bis Dezember (Abbildung 4). Schließlich sieben Anträge von B. Bassiana verliefen in ca. einem Monat Abständen während der gesamten Saison, mit CBB Mortalität beobachtet, um den Bereich von 0 - 23 % (Abbildung 4). Schließlich, obwohl Wetterdaten nicht hier, die Zugabe von Temperatur, Feuchtigkeit, vorgestellt ist und Niederschlag-Informationen wahrscheinlich wird geben Sie weitere Einblicke in Faktoren CBB Befall Muster und B. Bassiana Wirksamkeit auf Kaffeefarmen.

Figure 1
Abbildung 1 . Meine (± SEM) CBB gefangen pro Falle pro Tag für die Probenahme bei wöchentlichen oder zweiwöchentlichen Abständen gemacht. Diese durchschnittliche Falle Haken pro Tag ist für fünf Trichter fallen auf der Farm nach dem Zufallsprinzip verteilt. Mehr extreme Höhen und tiefen bei der wöchentlichen Probenahme erfasst und diese Spitzen erscheinen etwas später in die zweiwöchentlich Probenahme, obwohl die allgemeine Trends zwischen den beiden Intervallen vergleichbar sind. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 2
Abbildung 2 . Meine (± SEM) CBB pro Falle pro Tag gefangen. Diese durchschnittliche Falle Haken pro Tag ist für neun Trichter fallen auf der Farm nach dem Zufallsprinzip verteilt. Zwei große Gipfel in CBB Flugaktivität ist während der Vegetationsperiode 2016-2017 auf dem Bauernhof (März bis Dezember) ersichtlich. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 3
Abbildung 3 . CBB Befall Hotspots. Diese Karte von einer Probe Kaffee-Farm zeigt CBB Befall Hotspots im Rahmen einer Überwachung Umfrage am 14. Juni 2017 beobachtet. Die Größe der einzelnen roten Kreis ist proportional zur Anzahl der grünen befallenen Beeren auf einem gesampelten Zweig. In dieser Probe Farm insgesamt 25 Filialen wurden abgetastet, und einen Bereich von 0 - 36 befallene grüne Beeren pro Filiale beobachtet wurde. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Figure 4
Abbildung 4 . Einen umfassenden Überblick über CBB Befall in einer Probe Kaffee Farm. Die Position der CBB in seziert grünen Beeren ist definiert als AB (das Weibchen hat initiiert, das Eindringen in die Beere hat aber nicht erreicht das Endosperm) oder CD (das Weibchen hat das Endosperm eingegeben). Sterblichkeit von CBB (über den B. Bassiana Pilz), Kaffee Pflanzen Phänologie (die mittlere Anzahl der Beeren pro Filiale) und Farm-Management, die Praktiken (B. Bassiana Sprays und Kirsche-Tipps) auch für die Saison 2016 Kaffeeanbau angezeigt werden. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.

Discussion

Das hier beschriebene Überwachungsprotokoll kann als wesentlicher Bestandteil der Forschung über CBB und Kontrollstrategien gegen diese invasive Kaffee-Pest dienen. Dies haben wir Überwachung Protokoll in die Praxis über die 2016 und 2017 Kaffee Vegetationsperioden auf Hawaiis Big Island in dem Bemühen, jeden Schritt des Prozesses erläutert in diesem Artikel und das dazugehörige Video zu optimieren. Auf diese Weise haben wir sichergestellt, dass wichtige Aspekte der CBB Populationsdynamik überwacht und quantifiziert, dass die effektivste kostengünstige Materialien für jeden Schritt des Protokolls festgelegt wurden und die Daten auf CBB Bewegung erfasst wurden, Befall, Sterblichkeit, Kaffee Pflanze Phänologie, Wetter und Farm-Management verwendet werden, zu informieren und zu aktuellen Bekämpfungsstrategien zu verbessern.

Es gibt eine Reihe von kritischen Schritte in diesem Protokoll, das befolgt werden müssen, um optimale Ergebnisse zu gewährleisten. Erstens müssen Trichter fallen auf eine einheitliche Höhe eingerichtet und positioniert zwischen Bäumen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Lockstoff ausreichend durch die Luft verbreitet wird und Käfer die Falle aus allen Richtungen erreichbar. Zweitens ist es notwendig, Siebe mit der gleichen Maschenweite verwenden (grobes Netz Sieb ≈ 1,5 mm und feinmaschiges Sieb ≈ 1,0 mm) während der Dauer der Überwachung, um konsistente Ergebnisse für volumetrischen Schätzungen der CBB zu gewährleisten. Drittens, der Anteil der CBB im Vergleich zu anderen Käfer in jedem Falle kann erheblich schwanken, unter fallen und über die wachsende Jahreszeit, und es ist daher notwendig, diese Proportionen zur Minimierung von Lärm im Falle Zähldaten zu schätzen. Vierte, befallene Beeren müssen in einem Kühler auf Eis gelagert werden, bis sie an das Labor transportiert werden können, nachdem denen Beeren bei 14 ° C bis Dissektion gespeichert werden sollen. Lagerung in feuchter Umgebung führt CBB Entstehung aus den Beeren-20. Zu guter Letzt müssen Sezierungen innerhalb von 1-3 Tagen Sammlung zu gewährleisten maximale Survivorship der CBB durchgeführt werden. Sterblichkeit von CBB kann auftreten, wenn die Beeren bei kalten Temperaturen über einen längeren Zeitraum gelagert werden.

Zusätzliche Schritte erforderlich sein für die Forschung Initiativen, die sind hier nicht enthalten (z. B.Überwachung CBB Raubtier Fülle). Änderungen können auch auf dieses Protokoll vorgenommen werden, wenn Zeit, Ressourcen und/oder Ausrüstung Faktoren begrenzt sind. Die Trap-Lockstoff, bestehend aus 3:1 Methanol: Ethanol kann eine 1:1 Methanol: Ethanol-Lösung mit vergleichbaren Ergebnissen21geändert werden. Wasser und Seife kann auch für Propylenglykol als Kill-Lösung fallen22ersetzt werden. Bei einer großen Zahl von CBB (z.B.mehr als ein paar hundert pro Falle) können anstelle von volumetrischen Schätzungen Masse basierende Schätzungen der CBB ersetzt werden. Zum Beispiel kann das durchschnittliche Trockengewicht von einem einzigen CBB mit einem hochauflösenden Maßstab bestimmt werden. CBB gesammelt in 70 % igem Ethanol kann dann in einem Ofen getrocknet und gewogen, um die Anzahl der CBB pro Falle schätzen. Eine modifizierte volumetrische Schätzung kann auch erfolgen indem die KmH aus einer Falle in einem Messzylinder zusammen mit der Kill-Lösung und ermöglicht den Inhalt auf der unteren22begleichen. Sobald geklärt, das Volumen des Zylinders von CBB gefüllt kann angemerkt werden, und der Umrechnungsfaktor für 1 mL kann ermittelt werden, zu schätzen, dass die Gesamtzahl der CBB pro Falle gefangen. Zu guter Letzt können Kaffeebauern, die eine intime Kenntnis ihrer Höfe und sind mit dieser Überwachung Protokoll, um CBB Befall und Bewegung zu schätzen möchten Schritte auslassen, die Phänologie zu dokumentieren und das zählen der Rosinen auf Zweigen.

Zwei mögliche Einschränkungen dieses Protokolls sind hier erwähnenswert. Probenahme von Niederlassungen in Brusthöhe erfasst zunächst nicht Befall in der frühen Blüte Ernte, die höher in die Baumkronen beginnen kann. Die Beobachtungen legen jedoch nahe, dass diese frühen Blüte Ernte ein sehr kleiner Prozentsatz von den Gesamtertrag in Kaffee-Farmen in Hawaii ausmacht. Zweitens: Unser Protokoll nur Konten für Befall in grüne Beeren, und somit kann nicht genau erfassen Schätzungen der Beere Schaden wenn die Zahl der Farbe Pause und reifen Beeren hoch ist (September - Dezember in Hawaii).

Die Überwachung Protokoll hier vorgestellten kmh hat einige deutliche Vorteile gegenüber anderen Überwachungsprotokolle, die derzeit verwendet werden. Erstens erlaubt das systematische Stichproben-Design für noch mehr Stichproben im Vergleich zu Probenahme erfolgt in einem Zick-Zack-Muster. Diese Stichprobenplan ermöglicht bessere Schätzungen der Beere Schaden in einem bestimmten Bereich und erhöht das Potenzial um Hotspots zu erkennen. Zweitens wird die Einbeziehung von Elementen in das Überwachungsprotokoll, die wesentlich für Kaffee Agrarökosystemen (z.B., Phänologie, Wettervariablen und Management-Praktiken) besser zu verstehen die Dynamik zwischen invasiven Schadinsekten, Ihre Wirtspflanzen und verschiedene Umweltfaktoren. Drittens: die Verwendung von einer mobilen elektronischen Sammlung Datenanwendung während Feldstudien ermöglicht Echtzeit-Daten schnell und effizient eingetragen und in einer Datenbank organisiert werden und auch in Bezug auf andere automatisierte Kaffee Überwachungsmethoden wie Erkennung über23Fernerkundung. Ein weiterer Vorteil dieser Methode der Datenerhebung ist, dass detaillierte Befall Berichte generiert werden können, mit Leichtigkeit, so dass rechtzeitige Behandlungsempfehlungen für Landwirte weitergeleitet werden. Zu guter Letzt können die Echtzeitdaten auf CBB Biologie, Kaffee Pflanze Phänologie, Wetter und Management gesammelt in die Entwicklung von Prognosemodellen einfließen, die verwendet werden können, Managementpläne für einen besonderen Kaffee wachsenden Standort anpassen.

Disclosures

Wir haben keine Interessenkonflikte zu berichten.

Acknowledgments

Wir sind dankbar, Wald Bremer dafür Drohne Bilderwelt des Kaffee-Farmen, sowie Unterstützung mit GIS Methoden. Wir danken Thomas Mangine, Matthew Mueller, Lindsey Hamilton, Shannon Wilson, Briana McCarthy und Mehana Sabado-Halpern für Unterstützung bei der Filmproduktion und zwei anonymen Gutachtern für Kommentare an einen früheren Entwurf. Diese Arbeit wurde von USDA-ARS finanziert. Meinungen, Erkenntnisse, Schlussfolgerungen oder Empfehlungen, die in dieser Veröffentlichung geäußerten sind diejenigen der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten des USDA. USDA ist eine Chancengleichheit Anbieter und Arbeitgeber.

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

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References

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Das Hawaii-Protokoll für die wissenschaftliche Begleitung des Kaffee Berry Borer: ein Modell für Kaffee Agrarökosystemen weltweit
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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).

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