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O protocolo de Havaí para acompanhamento científico da broca do café: um modelo para agroecossistemas de café no mundo

doi: 10.3791/57204 Published: March 19, 2018

Summary

Monitoramento abrangente de broca do café e dinâmica da planta de acolhimento é essencial para a agregação de dados de nível de paisagem para melhorar a gestão desta praga invasora. Aqui, apresentamos um protocolo para acompanhamento científico do movimento de broca do café baga, infestação, mortalidade, fenologia de plantas de café, clima e gestão agrícola através de uma aplicação de gravação electrónica de dados móvel.

Abstract

Broca do café (CBB) é a praga de insetos mais devastadora para as lavouras de café em todo o mundo. Desenvolvemos um protocolo de monitoramento científico que visa capturar e quantificar a dinâmica e o impacto dessa praga de insetos invasivo, bem como o desenvolvimento de sua planta hospedeira através da paisagem heterogênea. A pedra angular deste sistema de monitoramento abrangente é a coleta de dados georreferenciados oportuna no movimento CBB, infestação de bagas de café, mortalidade pelo fungo Beauveria bassianae fenologia de plantas de café através de uma gravação electrónica de dados móvel aplicação. Este sistema de coleta de dados eletrônicos permite que os registros de campo ser georeferenciados através de sistemas de posicionamento global internos e é apoiado por uma rede de estações meteorológicas e registros de práticas de gerenciamento de fazenda. Monitorização abrangente da CBB e host dinâmica de planta é uma parte essencial de um projeto de toda a área no Havaí para agregar dados de nível de paisagem para pesquisa melhorar as práticas de gestão. Café agroecossistemas em outras partes do mundo que experiência altamente variáveis fatores ambientais e socioeconômicos também beneficiarão de aplicação do presente protocolo, em que ele irá conduzir o desenvolvimento de personalizado manejo integrado de pragas (IPM) para gerencie as populações da CBB.

Introduction

Broca do café (Hypothenemus hampei Ferrari) é uma praga de insetos invasiva que é encontrada em todas as regiões de crescimento de café principais do mundo1,2. Este minúsculo besouro passa a maior parte do seu ciclo de vida dentro da semente de uma baga do café, tornando difícil o controle com pulverizações de pesticidas. A fêmea adulta aborrece um buraco para a baga do café através do disco central e para a semente onde constrói galerias para a reprodução. Como se desenvolvem as larvas, alimentam o endosperma, causando danos diretos ao grão de café e subsequentes perdas de rendimento e qualidade3. Danos indirectos também podem ocorrer pela entrada de fungos e patógenos para o feijão, o que pode causar fermentação e alteração do sabor café4.

CBB foi detectado pela primeira vez na ilha do Hawai ' i, em agosto de 20105 e rapidamente se espalhou para quase todas as fazendas de café de ~ 800 no Kona e distritos de Ka'u, duas áreas que são de renome mundial para a qualidade de seu café produtos6,7 . Fazendas mal gerenciadas e não gerenciado podem ter níveis de infestação superior a 90%, resultando em enormes perdas económicas. No Havaí, o impacto estimado de toda a economia devido a CBB é de aproximadamente US $21 M anualmente8. CBB tem continuado a espalhar-se desde a sua introdução inicial à ilha do Havaí e recentemente foi detectado nas vizinhas ilhas havaianas Oahu (2014) e Maui (2016). Kauai é a única produtora de café ilha no Havaí que permanece afetada pela CBB, mas 3.000 hectares da ilha de café é extremamente vulnerável a esta praga altamente dispersiva.

Historicamente, os inseticidas sintéticos tais como endossulfão e Clorpirifós têm sido utilizadas em muitos países para controle CBB. No entanto, as preocupações sobre a toxicidade destes inseticidas aos seres humanos e o meio ambiente9, bem como provas para inseticida resistência10, resultaram destas substâncias sendo banido do uso em muitos países. Atualmente, a maioria das regiões de crescimento de café dependem de uma abordagem IPM controlo CBB. IPM normalmente envolve uma combinação de práticas de saneamento (por exemplo, poda e colheita de faixa), controles biológicos (por exemplo, a liberação de besouros predadores ou parasitoides) e a aplicação de biopesticidas (por exemplo, o 11,de fungos entomopatogênicos b. bassiana)12. As recomendações atuais para a gestão da CBB no Havaí também sugerem campo regular monitoramento usando armadilhas iscadas de álcool e a "árvore de trinta método de amostragem" desenvolvido pela Cenicafé13,14. Este método de amostragem envolve selecionando aleatoriamente um ramo da campânula mid que tem pelo menos 45 frutos verdes e contagem do número de frutos infestados e não infestados. Este processo é repetido em um zigue-zague em todo o campo para um total de 30 árvores por hectare (2,5 hectares) e é usado para estimar a infestação por cento.

Enquanto muitas destas práticas IPM estão sendo adotadas pelos produtores de café no Havaí, a extrema heterogeneidade no clima, topografia e práticas culturais nas ilhas exigem essa IPM ser personalizados para cada local. O desenvolvimento do IPM personalizado vai depender de um programa de monitoramento que inclui os elementos essenciais de agroecossistemas de café, biologia de pragas do café e o meio ambiente. Nós implementamos um monitoramento abrangente da CBB e host dinâmica de planta como parte de um projeto de toda a área no Havaí que agrega dados de nível de paisagem para informar as práticas de gestão. Este protocolo pode ser usado em outras agroecossistemas de café ao redor do mundo e será especialmente útil para aqueles que experimentam altamente variáveis fatores ambientais e socioeconômicos, exigindo IPM personalizado gerenciar as populações da CBB.

Protocol

Nota: Uma tradução espanhola do protocolo é fornecida como arquivo suplementar 1.

1. definir zonas de amostragem dentro de campos de café

  1. Levantamento do perímetro do campo de café a ser monitorado usando um instrumento de (GPS) de sistema de posicionamento global. Importar as coordenadas de campo para um sistema de informação global (GIS) e gerar um mapa do campo de café.
  2. Divida o campo em "zonas" (ou seja, polígonos), cada um cerca de 335 m2. Estes servem para garantir um projeto de amostragem aleatória sistemática através do campo.

2. criar um aplicativo de coleta de dados em um sistema eletrônico

  1. Utilizando uma plataforma de coleta de dados eletrônicos, construir um aplicativo de coleta de dados composto pelos seguintes bancos de dados interligados: armadilhas, estações meteorológicas, zonas, serviço local e Gestão.
    Nota: Estas bases de dados serão usados em todas as etapas subsequentes do protocolo para a recolha e organização de dados.
  2. Para o banco de dados de armadilhas , crie campos para 'nome do site', 'número de armadilha', 'data de implantação', 'nome do campo técnico', 'foto de implantação' e um link para as coordenadas GPS para cada armadilha.
  3. Para o banco de dados de zonas , crie campos para 'nome do site' e 'zona número', com um link para o mapa do site georreferenciados exibindo cada zona.
  4. Para o banco de dados do Serviço de Site , crie campos para 'nome do site', 'data', 'nome do técnico de campo' e 'notas do site'. Dentro do banco de dados do Serviço de Site crie bancos de dados aninhados, compostos dos seguintes.
    1. Incluem Serviço de armadilha para foto de número (com um link para registro de implantação armadilha relevantes no banco de armadilhas de pai), armadilha registro de captura de armadilha e armadilha de contagem.
    2. Incluem Serviço de zona para fotografias de registro fenologia, avaliação da infestação da baga (número total de verde bagas infestados de frutos verdes, frutos verdes com b. bassianae passas) e um link para o registro de zona relevante no pai Banco de dados de zonas ; Este registro inclui também as coordenadas de GPS para cada árvore amostrada.
    3. Incluem o Serviço de estação meteorológica de nome do site de registro, data, download de dados e verificação da bateria.
    4. Incluem Berry dissecação para gravar o nome de técnico de laboratório, data e posição da CBB (AB ou CD) e categoria de mortalidade (viva, morta por outras causas, ou mortos por Beauveria bassiana) para cada baga dissecada.
  5. Para o banco de dados de estações meteorológicas , crie campos para 'nome do site', 'número de estação', 'data de implantação', 'nome do campo técnico', 'foto de implantação' e um link para as coordenadas GPS para cada estação meteorológica.
  6. Para o Gerenciamento de banco de dados, crie campos para 'nome do site', 'data' e 'tipo de prática de gestão'.

3. preparar e implantar armadilhas para monitorar a movimentação de CBB

  1. Determine o número de armadilhas necessária para controlar o movimento da CBB em cada campo.
    Nota: Densidade de armadilha por campo deve aproximar-se 5 armadilhas para pequenos campos (~0.5 ha) e 10 armadilhas para grandes campos (~ 1 ha)15.
  2. Usando um percevejo, faça uma série de furos de drenagem acima da linha de enchimento em cada copo de coleção de armadilha para evitar a diluição da solução matar pela água da chuva. Monte as funil armadilhas de acordo com as instruções do fabricante.
  3. Prepare 1 L de solução de matar composta de 200 mL de propileno glicol e 800 mL de água. Em seguida, prepare uma mistura de attractant composta de 3:1 solução de metanol: etanol. Despeje 40 mL do atrator em sacos de plástico semi permeáveis (2 mil, 3 polegadas x 4 polegadas) e coloque em um recipiente para transporte.
    Nota: Semi-permeável sacos foram mostrados para melhor desempenho do que os frascos abertos em atrair CBB e também exigem menos frequentes visitas a recarga de iscas devido a baixa de taxas de eluição16.
    Cuidado: Metanol e etanol são líquidos altamente inflamáveis, são tóxicos se inalados ou ingeridos e são irritantes da pele e dos olhos. Estes produtos químicos devem ser manuseados em um local bem ventilado enquanto usava luvas, óculos de proteção e roupas protetoras.
  4. Implante as armadilhas distribuindo-os aleatoriamente através do campo. Coloque armadilhas 0,5 - 1,5 m acima do solo e claro dos corredores. Apostas podem ser usadas para proteger eficazmente armadilhas entre árvores. Escreva o número de nome e armadilha do site com marcador permanente em cada armadilha para futura identificação.
  5. Encher copos de coleção de armadilha com 100 mL de solução de matar o glicol e parafuse os copos firmemente no lugar. Anexar um clipe de papel para cada saco de atrator e usar o clipe de papel para ligar o saco para o centro da armadilha.
  6. Usando um dispositivo móvel equipado com a plataforma de coleta de dados eletrônicos, navegar no banco de dados de armadilhas e criar um novo registro de implantação composto o local, data, número de armadilha e uma fotografia da armadilha.
    Nota: A localização da armadilha dentro de cada campo é automaticamente registrada através de GPS no dispositivo móvel.

4. serviço de armadilhas

  1. Após a chegada no campo, navegue até o Site serviço banco de dados dentro do sistema eletrônico e criar um novo registro de serviço local composto pelo nome do site, data e nome do técnico de campo.
    Nota: O serviço de armadilha inicial é realizadas duas semanas após a implantação da armadilha e posteriormente a cada duas semanas. Se alta resolução armadilha pegar dados é desejada, uma armadilha de manutenção semanal pode ser feito, embora notamos que a amostragem de bi-semanal é suficiente para capturar as tendências gerais do movimento ao longo da estação (Figura 1).
  2. Localize a armadilha no campo. Coloque uma peneira de malha fina mão (malha tamanho 0.8 - 1.0 mm) em um recipiente de plástico e despeje a solução de matar do copo de coleta através da peneira. Transferir a solução de matar volta para a Copa de coleção e agite o líquido ao redor para garantir que todos o CBB são removidos do copo de coleção.
  3. Dentro do novo registro de serviço local, navegue até o banco de dados do Serviço de armadilha e criar um novo registro de serviço de armadilha. Insira o número relevante de armadilha e fotografar a peneira com o número de nome e armadilha do site em segundo plano. Salve a fotografia para o registro de serviço de armadilha.
  4. Usando uma colher ou espátula de metal, colher todos os insetos em um frasco enchido com etanol a 70%. Rótulo do frasco com local, data e número de armadilha.
  5. Encha o copo de coleção com solução de morte fresca e parafuso de volta para a armadilha. Uma vez por mês lavar fora o copo de coleção com água e sabão, enxágue e substitua com solução de morte fresca. Também substitua o atrativo e o saco de uma vez por mês ou sempre que necessário.

5. serviço de zonas para fenologia da planta

  1. Dentro do registro do serviço local, navegue até o Zona de serviço de banco de dados e criar um novo registro de serviço de zona. Selecione uma zona de amostragem de mapa do site do banco de dados vinculado de zonas .
  2. Para evitar viés de amostragem, selecione aleatoriamente uma árvore de dentro da zona pelos olhos de fundição para baixo tão somente que as bases das árvores são visíveis. Em frente a árvore selecionada, escolha aleatoriamente um ramo lateral em torno da altura do peito. Clip de uma régua para o ramo selecionado, certificando-se de que o governante não bloquear nenhuma das partes reprodutivas (nós, brotos, flores, frutas) a câmera campo de vista.
  3. Tire uma foto única, garantindo que o governante e a totalidade da filial de destino são visíveis. Tirar uma segunda foto de toda a árvore; Tente obter o máximo do dossel nível médio na foto quanto possível. Salve as duas fotos de fenologia para o registro da Zona de serviço .

6. serviço de zonas para avaliação dos danos dos frutos verdes

  1. Se o ramo usado para fenologia aparenta ter > 30 frutos verdes, contar o número de bagas no ramo que são pelo menos tamanho de ervilha (~0.6 cm) e maior e são verdes com a luz amarelada-cor verde (85-7717de escala BBCH). Inserir este número do registo da Zona de serviço .
    Nota: Se a filial usado para fenologia parece ter < 30 > verde bagas, selecione aleatoriamente um ramo lateral na altura do peito de uma árvore na zona alvo com 30 frutos verdes visíveis. Fazer isto a distância para evitar viés na seleção.
  2. Também no registro do Serviço de zona , digite o número de frutos verdes infestadas pela CBB no ramo. Infestadas de bagas terá um pequeno buraco que normalmente está localizado no disco central; CBB pode ou não ser visível no buraco.
  3. Digite o número de frutos infestados verdes com visível branco fungo b. bassiana . O fungo pode ser visto na CBB e/ou ao redor do orifício de entrada.
    Nota: Ensaios adicionais podem ser necessário para identificar espécies de fungos, se este é de especial interesse.
  4. Digite o número de passas (bagas secas) no galho. Esta informação pode ser usada para compreender as relações entre as práticas de gestão (por exemplo, tira picaretas) e infestação da CBB.
  5. Coletar três frutos verdes infestados de sucursal; Estas serão levadas de volta para o laboratório e dissecadas para avaliar a posição de CBB dentro da baga.
    Nota: Verde bagas infestadas podem ser adquiridas de outros ramos dentro da zona se o ramo utilizado para a avaliação dos danos tem < 3 infestadas de frutos verdes.
  6. Lugar infestado de frutos verdes em um recipiente de plástico e a etiqueta com o local e a data. Manter os recipientes em um refrigerador no gelo até eles podem ser transportados para o laboratório.
    Nota: Idealmente, bagas devem ser dissecadas dentro de 1-3 dias após a coleta para garantir a sobrevivência máxima da CBB.
    1. Armazenar frutas (conforme necessário) no laboratório a 14 ° C por até três dias com pouca ou nenhuma mortalidade (Fortna S. & R. Hollingsworth, comunicação pessoal).
  7. Repita as etapas para a fenologia e avaliação dos danos em cada zona de amostragem da baga.
    Nota: Aproximadamente 25 filiais devem ser amostrados para grandes fazendas (~ 1 ha), e ~ 15 ramos devem ser amostrados para pequenas explorações (~0.5 ha). Para as dissecções, 75 verdes bagas infestadas devem ser colhidas de grandes fazendas e 45 de pequenas explorações em cada data de amostragem. Durante algumas partes do ano, pode não ser possível recolher este número de bagas. Neste caso, tentar recolher um mínimo de 50 bagas verdes para grandes fazendas (~ 1 ha) e 30 frutos verdes para pequenas explorações (~0.5 ha).

7. contar o número de CBB em cada armadilha

  1. Coloque uma peneira de malha grossa mão (malha tamanho ~1.5 mm) sobre um recipiente de plástico e esvaziar os besouros do frasco coleção para a peneira. Uso um frasco de lavagem cheia de água para tirar todo o conteúdo do frasco.
  2. Use o frasco de lavagem para pulverizar o conteúdo na peneira, forçando muitos pequenos insetos através da peneira quanto possível. Isso permite maior insetos e detritos para separar para fora os pequenos besouros na amostra e limita a imprecisões nas estimativas volumétricas da CBB. Descartar a grandes insetos e detritos e enxague a peneira.
  3. Coloque uma peneira de malha fina mão (malha tamanho ~1.0 mm) sobre um segundo recipiente de plástico e despeje o conteúdo do contêiner de primeiro a peneira de malha fina mão.
  4. Se houver mais de várias centenas de CBB, pule a etapa 7,6. Se houver menos de várias centenas de CBB, coloque a peneira de malha fina, sobre uma toalha de papel para remover o excesso de água. Vire a peneira e toque todo o conteúdo em uma tampa de plástico transparente. Espalhe os besouros ao redor com um pincel, se eles são aglutinados e permitiam-lhes para se sentar até secar.
  5. Se houver menos de várias centenas de CBB, use um pincel de ponta fina ou instrumento semelhante para alinhar os besouros em linhas que são vários besouros amplo e começar a contar sob um microscópio de luz. Conte o número total de besouros e separar em "CBB" e "outras" categorias.
  6. Se houver mais de várias centenas de CBB, transferi a CBB da peneira de malha fina para uma seringa de 10 mL, usando uma espátula de metal. Coloque a coluna ejetor dentro da seringa e pressione suavemente para baixo até sentir uma ligeira resistência, ao mesmo tempo, tomando cuidado para não esmagar os besouros. Registre o valor aferido na seringa.
  7. Contagem de 200 besouros da amostra volumétrica usando o protocolo descrito acima. Use as seguintes equações para determinar o número de CBB contra outros besouros na amostra.
    1. Estimar a CBB contagem usando:
      Estimativa total de CBB para a amostra = (# CBB ÷ 200) x ∂ x (mL medido na seringa).
      Nota: Aqui ∂ = o número de insetos/mL. É recomendável que seja feita uma estimativa de ∂ para cada região; na ilha do Havaí, foi medido um valor de 1033.
    2. Estime outros usando de contagem:
      Total de "outra" estimativa de besouro para a amostra = (# outros ÷ 200) x ∂ x (mL medido na seringa).
  8. Quando a contagem de armadilha foi concluída, navegue até o registro de Armadilha serviço relevante e digite o número da CBB e outros besouros.

8. Pontuação fenologia fotografias

  1. Exporte as fotografias de fenologia de café do aplicativo de coleta de dados. Abra a foto e localize a filial com a régua anexada. Para este ramo marca a seguir.
    1. Marca o número de nós (pontos de fixação das folhas ao ramo).
    2. Marca a presença ou ausência de botões imaturos maduros buds, velas, flores abertas e cabeças de alfinete.
    3. Marca o número de frutos verdes do tamanho de ervilha, frutos imaturos verdes, maduros frutos verdes, bagas, mostrando um intervalo de cores, frutos totalmente maduros e passas.

9. dissecar bagas para determinar a posição da CBB

  1. Tomar as bagas verdes infestadas fora do armazenamento frio e permitir-lhes aquecer a temperatura ambiente por 10-15 min antes de prosseguir com a dissecação de baga. Este tempo de recuperação é importante para que a CBB pode ser avaliada com precisão como vivo ou morto.
    Nota: Dissecação das bagas infestadas permite que a posição do adulto CBB para ser determinado. Posição AB indica a fêmea iniciou a penetração na baga, mas não alcançou o endosperma; CD de posição indica que a fêmea entrou o endosperma13.
  2. Usando um bisturi ou instrumento semelhante, fazer um corte através da baga paralelo ao disco central como uma avaliação preliminar da posição de besouro. Em seguida, fazer uma série de fatias superficiais perpendicular ao disco central e em torno do furo de entrada para determinar se a CBB é na AB ou CD posição.
  3. Subdivida as categorias AB e CD em "vivo", "mortos por Beauveria bassiana", "mortos por outras causas" e "besouro desaparecido". Se não está claro se os adultos estão vivas ou mortas, zoom com o microscópio e cuidado com as pernas para o movimento.
  4. Lugar contado os indivíduos em um prato com água ou álcool. Isso ajuda a manter o controle do que foi contado e impede que besouros adultos escapem para o laboratório.
  5. Uma vez concluídas as dissecações para um site, navegue no banco de dados de Dissecação Berry no registro do serviço de site relevante e digite o número total de CBB em cada categoria.
  6. Colocar as amostras dissecadas em um recipiente e congele por 72 h antes do descarte.

10. serviço Manual estações do tempo

Nota: exigir que a descarga de dados manual de estações meteorológicas podem ser atendidos bi-semanal ou mensal para baixar dados e certifique-se de que todos os sensores estão funcionando corretamente. Variáveis meteorológicas que são importantes a considerar para compreender a biologia CBB podem incluir pluviosidade, umidade, temperatura do ar e do solo, radiação solar, radiação fotossinteticamente ativa (PAR), umidade do solo e velocidade/direção do vento.

  1. Localize o manual de estações meteorológicas no campo. No sistema eletrônico, abra o registro de Serviço de Site relevante e navegar no banco de dados do Serviço de estação meteorológica . Crie uma nova estação meteorológica, manutenção de registro que está relacionado com o registro de implantação de estação de tempo relevante.
  2. Use um serviço de transporte impermeável para conectar diretamente o registador de dados e portátil para download de dados. Anote na estação meteorológica da manutenção de registro que dados foi baixados.
  3. Uma vez que dados foi descarregados, manualmente re-lançar os madeireiros solares e temperatura/umidade para garantir que eles tenham as configurações corretas (registrador de precipitação não precisa ser re-lançado). Verifique o nível de bateria e substituir conforme necessário. Anote no sistema eletrônico que isto tem sido feito.
  4. Depois de voltar para o laboratório, adicionar os dados mais recentes para os pontos de tempo completo e atualizar o registro de metadados.

11. práticas de gestão record

Nota: Informações sobre as práticas de gestão podem ser utilizadas para compreender os padrões em tamanhos de população e atividade CBB. Práticas de gestão em causa podem incluir (mas não estão limitadas a): pulverização do fungo b. bassiana , pulverização, pyrethins ou outros inseticidas, podando, gestão de plantas daninhas, tira a colheita colheita, cereja, passas retirando o chão, etc.

  1. No banco de dados de gestão, crie um novo registro de gestão com o nome do site, data e tipo de gestão prática realizada.

Representative Results

Nós relatamos exemplos de várias fazendas de café que são representativas do tipo de resultados que podem ser obtidos com o protocolo de monitoramento descrito acima. Para determinar os padrões de movimento CBB dentro e entre campos, o total de capturas para uma determinado armadilha pode ser dividida pelo número de dias desde a implantação para estimar o número de CBB capturado por dia. O número de CBB capturado por dia então pode ser média de todas as armadilhas para determinar que o número médio de CBB capturado por armadilha por dia através do farm (média ± SEM; A Figura 2). Armadilha captura dados podem ser usados para inferir os períodos de pico de atividade de voo18e também podem ser usado para atividades de gestão directa como poda e sprays de b. bassiana . Infestação por cento Obtida de avaliações de danos baga no campo pode ser comparada com dados relativos às capturas armadilha para determinar se os períodos de alta infestação coincidam com o pico de atividade de voo19. Esta informação é essencial para decidir se a monitorar a atividade de CBB através de armadilhas sozinhos é suficiente para informar medidas de controle. Dissecções de Berry em laboratório para determinar posições CBB podem ser usadas para informar os produtores quando pulverizar aplicações de b. bassiana (> 5% da CBB está na posição AB14). Informações de posição de CBB também podem ser usadas em conjunto com hotspot mapas gerados a partir de avaliação dos danos no campo para informar os cultivadores de localizações aproximadas dentro do campo onde b. bassiana deve ser pulverizado (Figura 3).

Uma visão abrangente dos fatores envolvidos na infestação de CBB pode ser obtida através da compilação de dados sobre posições CBB, mortalidade por b. bassiana, fenologia da planta, e práticas de gestão. Na fazenda de exemplo mostrada na Figura 4, a maioria das bagas infestadas dissecado cedo na estação de crescimento hospedado CBB na posição AB, enquanto a maioria das bagas dissecado mais tarde na temporada hospedado CBB na posição de CD. Após um pico na produção de baga, sete rodadas de colheita cereja foram gravadas desde o final de julho a dezembro (Figura 4). Finalmente, sete aplicações de b. bassiana foram realizadas em intervalos de aproximadamente um mês durante a temporada, com mortalidade CBB, observada a escala de 0 - 23% (Figura 4). Por último, embora os dados meteorológicos não são apresentados aqui, a adição de temperatura, umidade, e informações de precipitação serão provavelmente fornecem mais insights sobre fatores que levam a padrões de infestação de CBB e eficácia de b. bassiana nas fazendas de café.

Figure 1
Figura 1 . Quer dizer (± SEM) CBB capturado por armadilha por dia para amostragem feita semanal contra bi-semanal intervalos. Esta captura de armadilha de média por dia é de cinco armadilhas de funil espalhados aleatoriamente a fazenda. Mais extremos altos e baixos são capturados na amostragem semanal e estes picos aparecem ligeiramente mais tarde no bi-semanal de amostragem, embora as tendências gerais são comparáveis entre os dois intervalos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 2
Figura 2 . Quer dizer (± SEM) CBB capturado por armadilha por dia. Esta captura de armadilha de média por dia é de nove armadilhas de funil espalhados aleatoriamente a fazenda. Dois grandes picos na atividade de voo CBB podem ser vistos nessa fazenda (março e dezembro), durante a estação de crescimento de 2016-2017. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 3
Figura 3 . Pontos de infestação de CBB. Este mapa de uma fazenda de café de amostra mostra pontos quentes de infestação de CBB observados durante o estudo monitoramento em 14 de junho de 2017. O tamanho de cada círculo vermelho é proporcional ao número de frutos infestados verdes em um galho amostrado. Nesta fazenda da amostra, foram amostrados um total de 25 filiais, e uma escala de 0 - 36 frutos verdes infestados foi observada por filial. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figure 4
Figura 4 . Uma visão abrangente da infestação de CBB em uma fazenda de café amostra. A posição da CBB em frutos verdes dissecados é definida como AB (a fêmea iniciou a penetração na baga mas não atingiu o endosperma) ou CD (a fêmea entrou o endosperma). Mortalidade da CBB (através do fungo b. bassiana ), café planta fenologia (o número médio de bagas por filial) e gestão agrícola práticas (sprays deb. bassiana e picaretas cereja) também são exibidas para a temporada de 2016 cafeeiras. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Discussion

O protocolo de monitoramento descrito aqui pode servir como uma parte essencial da pesquisa sobre estratégias de CBB e controle contra esta praga do café invasiva. Colocamos este protocolo de monitorização na prática sobre o café de 2016 e 2017 estações de crescimento na ilha do Havaí, em um esforço para otimizar cada passo do processo descrito no presente artigo e o vídeo que acompanha. Fazendo isto, garantimos que aspectos importantes da dinâmica populacional de CBB foram monitorados e quantificados, que os materiais de baixo custo mais eficazes foram determinados para cada etapa do protocolo, e que os dados coletados no movimento da CBB, infestação, mortalidade, fenologia da planta café, gerenciamento de tempo e fazenda pode ser usado para informar e melhorar as estratégias de controle atual.

Há uma série de passos críticos no presente protocolo que devem ser seguidas para garantir melhores resultados. Primeiro, armadilhas do funil devem ser configurado em uma altura uniforme e posicionado entre as árvores. Isso garantirá que o atrativo é suficientemente difundido através do ar, e que os besouros podem acessar a armadilha de todas as direções. Em segundo lugar, é necessário usar peneiras com o mesmo tamanho de engranzamento (malha grossa-peneira ≈ 1,5 mm e malha fina peneira ≈ 1,0 mm) durante toda a duração do monitoramento para garantir resultados consistentes para estimativas volumétricas da CBB. Em terceiro lugar, a proporção de CBB contra outros besouros em cada armadilha pode variar consideravelmente entre armadilhas e sobre a estação de crescimento, e, portanto, é necessário estimar essas proporções para minimizar o ruído nos dados de contagem de armadilha. Bagas de quarta, infestadas devem ser armazenadas em um refrigerador no gelo até eles podem ser transportados para o laboratório, após o qual bagas devem ser armazenadas a 14 ° C até a dissecação. Armazenamento em um ambiente úmido resultará no surgimento de CBB do bagas20. Por último, dissecações devem efectuar-se dentro de 1-3 dias após a coleta para garantir a sobrevivência máxima da CBB. Mortalidade de CBB pode ocorrer se bagas são armazenadas em baixas temperaturas por períodos prolongados.

Etapas adicionais podem ser necessárias para a investigação iniciativas que são não incluíam aqui (por exemplo, monitoramento de abundância de predador CBB). Modificações também podem ser feitas para o presente protocolo se tempo, recursos e/ou equipamentos são fatores limitantes. O atrator de armadilha composta de 3:1. o metanol: etanol pode ser alterado para uma solução de 1:1. o metanol: etanol com resultados comparáveis21. Água e sabão também pode ser substituída para o propilenoglicol como uma solução de matar em armadilhas22. Para estimativas de grandes números de CBB (por exemplo, mais de várias centenas por armadilha), estimativas baseadas em massa da CBB podem ser substituídas no lugar de estimativas volumétricas. Por exemplo, o peso seco médio de um único CBB pode ser determinado usando uma escala de alta resolução. CBB coletado em etanol a 70% pode então ser secas em estufa e pesava para estimar o número de CBB por armadilha. Uma estimativa volumétrica modificada também pode ser feita colocando todos a CBB de uma armadilha em um cilindro graduado junto com a solução de matar, e permitindo que o conteúdo de resolver para o fundo de22. Uma vez estabelecido, pode-se notar o volume do cilindro preenchido pela CBB, e o fator de conversão para 1ml pode ser determinado para estimar que o número total de CBB capturado por armadilha. Por último, cafeicultores que tem um conhecimento íntimo de suas fazendas e usar este protocolo de monitorização para estimar o movimento e infestação de CBB podem desejar omitir as etapas que envolvem a documentar a fenologia e contando o número de passas nas filiais.

Duas limitações potenciais do presente protocolo são vale a pena mencionar aqui. Primeiro, amostragem de ramos, na altura do peito não captura infestação na safra de floração precoce que pode começar mais alta da Copa da árvore. No entanto, as observações sugerem que esta cultura de floração precoce responde por uma porcentagem muito pequena do rendimento global nas fazendas de café no Havaí. Em segundo lugar, nosso protocolo somente contas para infestação em verde bagas e, portanto, maio não precisa capturar estimativas de danos baga quando o número de quebra de cor e frutos maduros é alto (setembro - dezembro no Havaí).

A CBB monitoramento protocolo apresentado aqui tem várias vantagens distintas sobre outros protocolos de monitoramento que estão atualmente em uso. Primeiro, o projeto de amostragem aleatória sistemática permite amostragem mais uniforme em relação à amostragem feita em um zigue-zague. Este projeto de amostragem permite melhores estimativas de danos de baga ao longo de um determinado campo e aumenta o potencial para detectar pontos de acesso. Em segundo lugar, a inclusão de elementos no protocolo de monitoramento que são essenciais para agroecossistemas de café (por exemplo, fenologia, variáveis de clima e práticas de gestão) vai melhorar a nossa compreensão da dinâmica entre pragas invasoras, suas plantas hospedeiras e diversos fatores ambientais. Em terceiro lugar, o uso de um aplicativo de coleção de dados eletrônicos móveis durante pesquisas de campo permite que dados em tempo real para ser rapidamente e eficientemente inseridos e organizados em um banco de dados e também pode estar relacionada a outro café automatizado monitoramento métodos como a detecção de através do controle remoto sensoriamento23. Outro benefício importante desse método de coleta de dados é que relatórios detalhados de infestação podem ser gerados com facilidade, permitindo recomendações de gestão oportuna ser retransmitido para cultivadores. Por último, os dados em tempo real coletados na biologia da CBB, fenologia de plantas de café, clima e gestão podem ser incorporados ao desenvolvimento de modelos preditivos que podem ser usados para personalizar planos de gestão para um determinado local de cafeicultura.

Disclosures

Temos sem conflitos de interesse para o relatório.

Acknowledgments

Estamos gratos a floresta Bremer por fornecendo imagens de drone de fazendas de café, bem como a assistência com métodos de GIS. Agradecemos a Thomas Mangine, Matthew Mueller, Lindsey Hamilton, Shannon Wilson, Briana McCarthy e Mehana Sabado-Halpern para obter assistência com produção de filme e dois revisores anônimos para comentários sobre um rascunho anterior do projeto. Este trabalho foi financiado pelo USDA-ARS. Opiniões, conclusões, conclusões ou recomendações expressadas nesta publicação são as dos autores e não refletem necessariamente as opiniões do USDA. USDA é um provedor de igualdade de oportunidades e o empregador.

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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O protocolo de Havaí para acompanhamento científico da broca do café: um modelo para agroecossistemas de café no mundo
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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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