Login processing...

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

Environment

Гавайи протокол для научного мониторинга кофе Берри Борер: модель для кофе агроэкосистем во всем мире

doi: 10.3791/57204 Published: March 19, 2018

Summary

Комплексный мониторинг кофе Берри буром и принимающих завод динамика имеет важное значение для агрегирования данных пейзаж уровне для улучшения управления этого инвазивные вредителя. Здесь мы представляем протокол для научного мониторинга кофе Берри Борер движения, заражения, смертности, кофе завод фенологии, погода, и фермы управления через мобильных электронных данных, записи приложения.

Abstract

Кофе Берри буром (НБР) является наиболее разрушительным насекомых-вредителей для кофе культур во всем мире. Мы разработали научного мониторинга протокол, направленных на захват и количественного определения динамики и последствий этого инвазивные насекомых-вредителей, а также развития его растения-хозяина через разнородные ландшафт. Краеугольным камнем этой всеобъемлющей системы мониторинга является своевременное геопривязанные сбора данных о CBB движения, кофе Берри заражения, смертности грибком Beauveria bassianaи фенологии завод кофе через мобильной электронной записи данных приложения. Эта система сбора электронных данных позволяет поля записи, чтобы быть геопривязанные через встроенные системы глобального позиционирования и опирается на сеть метеорологических станций и записи методов управления фермы. Комплексный мониторинг динамики CBB и принимающих завод является неотъемлемой частью всей территории проекта в Гавайи для агрегатной обработки данных пейзаж уровне для исследований для совершенствования методов управления. Кофе агроэкосистем в других частях мира, которые испытывают крайне непостоянны экологических и социально-экономических факторов также получат пользу от осуществления настоящего Протокола, в том, что он будет стимулировать разработку индивидуальных вредителями (IPM) для Управление CBB населения.

Introduction

Кофе Берри буром (Hypothenemus hampei Феррари) является инвазивным насекомых-вредителей, который встречается крупных кофе растущих регионах мира1,2. Этот крошечный Жук тратит большую часть своего жизненного цикла в рамках семена кофе Берри, что затрудняет контроль с пестицидами аэрозоли. Взрослая самка отверстий отверстие в кофе Берри через центральный диск и где он строит галереи для размножения семян. Как развиваются личинки, они питаются эндоспермом, прямого ущерба для кофе в зернах и последующие потери урожайности и качества3. Косвенный ущерб может возникать проникновение грибов и патогенов в компонент, который может вызвать брожение и изменения аромат кофе4.

CBB впервые был обнаружен на острове Гавайи в августе 2010 года5 и быстро распространился почти все ~ 800 кофе ферм в Kona и Ka'u районов, две области, которые являются всемирно известные для премиум качество их кофе продуктов6,7 . Плохо управляемые и неуправляемые ферм может иметь уровни заражения свыше 90%, что приводит к огромным экономическим потерям. На Гавайях, предполагаемое влияние всей экономики благодаря CBB-около $21 М ежегодно8. CBB продолжает распространяться с момента ее первоначального введения остров Гавайи и недавно был обнаружен на соседних Оаху Гавайских островов (2014) и Мауи (2016). Кауаи – единственный остров-производители кофе на Гавайях, который остается неизменным, CBB, но 3000 акров острова кофе является чрезвычайно уязвимой к этой весьма дисперсионные вредителей.

Исторически во многих странах для контроля CBB были использованы синтетические инсектициды, например эндосульфана и хлорпирифос. Тем не менее озабоченность по поводу токсичности этих инсектицидов для людей и окружающей среды9, а также доказательств для инсектицидов сопротивление10, привели к этих веществ, запретили использование во многих странах. В настоящее время большинство кофе растущих регионов полагаются на IPM подход к контролю CBB. ИЗН, как правило, включают сочетание санитарии (например, обрезку и Стрип сбор), биологического контроля (например, выпуск хищные жуки или паразитоиды) и применении биопестицидов (например, Энтомопатогенные грибы B. bassiana)11,12. Текущие рекомендации для управления CBB в Гавайи также предлагаю регулярные поле наблюдения с помощью алкоголя наживкой ловушки и «тридцать дерево метод выборки» разработанный Cenicafé13,14. Этот метод выборки включает случайным выбором филиал от середины навесом, который имеет по крайней мере 45 зеленые ягоды и подсчитывать количество зараженных и -зараженных ягод. Этот процесс повторяется в шаблоне Зиг заг через поле для в общей сложности 30 деревьев на гектар (2,5 акра) и используется для оценки процент заражения.

Хотя многие из этих методов КБСВ принимаются от производителей кофе в Гавайи, крайняя неоднородность в климата, рельефа и культурной практики на островах требуют что IPM быть настроены для каждого местоположения. Разработка индивидуальных IPM будет зависеть программа мониторинга, которая включает в себя основные элементы агроэкосистем кофе, кофе Пешт биологии и окружающей среды. Мы реализовали, комплексный мониторинг динамики CBB и принимающих завод в рамках всей территории проекта на Гавайях, собирающий пейзаж уровня данных для информирования практики управления. Этот протокол может использоваться в агроэкосистемах другие кофе в мире и будет особенно полезен в тех, которые испытывают крайне непостоянны экологических и социально-экономических факторов, требующих индивидуальных IPM управлять CBB населения.

Protocol

Примечание: Испанский перевод протокола предоставляется в качестве дополнительных файлов 1.

1. Определение выборки зон в кофе поля

  1. Опрос по периметру поля кофе должно контролироваться с помощью глобального позиционирования инструмента системы (GPS). Импорта поля координат в глобальной информационной системы (ГИС) и создание карты поля кофе.
  2. Разделите поле на «зоны» (т.е., многоугольники), каждый примерно 335 m2. Они будут использоваться для обеспечения систематического случайной выборки по всему полю.

2. Создайте приложение для сбора данных в электронную систему

  1. С помощью платформы сбора электронных данных, построить приложение для сбора данных, состоит из следующих взаимосвязанных баз данных: ловушки, зон, Обслуживание сайта, погодные станции и управления.
    Примечание: Эти базы данных будут использоваться во всех последующих шагах протокола для сбора и организации данных.
  2. Ловушки базы данных создайте поля «имя узла», «trap number», «Дата развертывания», «техник имя поля», «развертывания фото» и ссылка на GPS-координаты для каждой ловушки.
  3. Для базы данных зон Создайте поля для «имя» и «зоны номер», со ссылкой на карту сайта геопривязанные отображение каждой зоны.
  4. Для базы данных Сайта службы Создайте поля для «имя сайта», «Дата», «имя поля техник» и «сайт примечания». В базе данных Сайта службы создания вложенных баз данных состоит из следующих действий.
    1. Включать Ловушку службы номер (со ссылкой на соответствующие ловушку развертывания запись в базе данных ловушек родительской), сфотографировать записи ловушка ловушки улова и ловушка игр.
    2. Включать Зоны обслуживания для записи фенологии фотографии, ягодных заражения оценки (общее количество зеленых ягод, зараженных зеленые ягоды, зеленые ягоды с изюмом и B. bassiana) и ссылку на соответствующие зоны запись в родительской База данных зон ; Эта запись также включает в себя GPS-координаты для каждой пробы дерева.
    3. Включают Погодные станции для записи узла имя, Дата, загрузки данных и батареи.
    4. Включать Берри диссекции для записи лаборатории техник имя, дату и позиция CBB (AB или CD) и смертности Категория (живой, мертвой другими причинами, или мертвых Beauveria bassiana) для каждого расчлененных Берри.
  5. Для базы данных метеорологических станций Создайте поля для «имя сайта», «номер станции», «Дата развертывания», «техник имя поля», «развертывания фото» и ссылка на GPS-координаты для каждой метеостанции.
  6. Для управления базы данных создайте поля для «имя сайта», «Дата» и «тип практики управления».

3. Подготовка и развертывание ловушки для мониторинга движения CBB

  1. Определите количество ловушек, необходимых для мониторинга движения CBB в каждом поле.
    Примечание: Ловушка плотность на поле должно приблизительно соответствовать 5 ловушек для небольших полей (~0.5 га) и 10 ловушки для крупных месторождений (~ 1 га)15.
  2. С помощью чертежная, сделать серию дренажные отверстия выше линии заполнения в каждой чашке коллекции ловушки, чтобы избежать разбавления раствора убить дождевой водой. Соберите воронка ловушки согласно инструкциям производителя.
  3. Подготовка 1 Л раствора убить, состоящая из 200 мл пропиленгликоля и 800 мл воды. Далее Подготовьте аттрактанта смесь, состоящая из 3:1 раствора метанола: этанола. Налейте в пластиковые мешки полупроницаемой (2 млн, 3 дюйма x 4 дюйма) и место в контейнере для транспорта 40 мл приманки.
    Примечание: Полупроницаемой сумки показали лучше, чем открытые флаконы в привлечении CBB выполнять и также требуют менее частые визиты для пополнения приманки из-за нижней ставки элюции16.
    Предупреждение: Метанол и этанол являются легковоспламеняющиеся жидкости, являются токсичными при вдыхании или заглатывании или и раздражителей кожи и глаз. Эти химические вещества должны обрабатываться в хорошо проветриваемом помещении при ношении перчатки, средства защиты глаз и защитную одежду.
  4. Развертывание ловушки, случайно распределяя их по всему полю. Место ловушки 0,5 - 1,5 м над землей и очистить проходы. Ставки могут использоваться для эффективного обеспечения ловушки между деревьями. Напишите номер ловушку и имя сайта с постоянным маркером на каждой ловушки для будущих идентификации.
  5. Залейте 100 мл раствора гликоля убить чашек коллекции ловушки и плотно заверните чашки. Приложить скрепку для каждого мешка приманки и используйте скрепку на крючок мешок к центру ловушки.
  6. С помощью мобильных устройств, оснащенных платформы сбора электронных данных, перейдите к базе ловушки и создать новую запись развертывания состоит из сайта, Дата, номер ловушки и фотографии ловушки.
    Примечание: Местоположение ловушки в течение каждого поля автоматически записывается через GPS на мобильном устройстве.

4. службы ловушек

  1. По прибытии в поле перейдите к базе данных Сайта службы в рамках электронной системы и создать новую запись узла службы состоит из имени узла, дату и имя поля техник.
    Примечание: Служба первоначальный ловушки является проводится через две недели после развертывания ловушка и раз в две недели. Если поймать более высоким разрешением ловушку данных желательно, за обслуживание ловушка может быть сделано, хотя мы отмечаем, что два раза в неделю выборка достаточно, чтобы захватить тенденции общего движения на протяжении всего сезона (рис. 1).
  2. Найдите ловушку в поле. Поместите руки мелкоячеистое сито (размер ячеи 0,8 - 1,0 мм) на пластиковый контейнер и залейте раствор убить из коллекции Кубок через сито. Передать решение убить обратно в коллекции Кубок и свист жидкости вокруг, чтобы обеспечить, что все CBB удаляются из коллекции Кубок.
  3. В рамках новой записи узла службы перейдите к базе данных Службы ловушки и создать новую запись службы ловушку. Введите номер соответствующего ловушки и сфотографировать сито с номером ловушку и имя узла в фоновом режиме. Сохраните фотографию запись службы ловушку.
  4. С помощью ложки или металлической лопаткой, scoop все насекомые в флакон заполнен на 70% спирте. Этикетке флакона с сайта, Дата и номер ловушки.
  5. Пополнение коллекции Кубок с свежими убить решения и винт обратно на ловушку. Один раз в месяц промывают коллекции Кубок с мыльной водой, промыть и заменить свежим убить решения. Также замените приманки и мешок один раз в месяц или по мере необходимости.

5. Сервисные зоны для растений Фенология

  1. В пределах сайта Служба записи перейдите к базе Зоны службы и создать новую запись зоны обслуживания. Выберите зону выборки из карты сайта в связанной базе данных зоны .
  2. Чтобы избежать смещения выборки, случайным образом выберите дерево от в пределах зоны путем литья глаз вниз только основания деревьев видны. Стоя перед выбранным дерево, случайным образом выбираете боковая ветвь вокруг груди. Клип правитель на выбранной ветви, убедившись, что правитель не блокировать любые репродуктивной части (узлы, почки, цветы, фрукты) из поля зрения камеры.
  3. Взять одну фотографию, обеспечение видимыми линейки и полностью в конечной ветви. Возьмите второй фото всего дерева; Попробуйте получить столько среднего уровня купола на фото как можно скорее. Сохраните оба фенологии фотографии запись Зоны службы .

6. Сервисные зоны для оценки ущерба зеленых ягод

  1. Если филиал, используемые для фенологии, по-видимому, иметь > 30 зеленые ягоды, подсчитать количество ягод на ветви, которые, по крайней мере гороха размер (~0.6 см) и более и зеленый свет желтовато-зеленый цвет (BBCH шкала 77-8517). Введите это число в запись Зоны обслуживания .
    Примечание: Если ветка для Фенология представляется < 30 зеленые ягоды, бессистемно выберите боковая ветвь в о груди из дерева в целевой зоне с > 30 видны зеленые ягоды. Это можно сделайте на расстоянии, чтобы избежать предвзятости в отборе.
  2. Также в Зоне службы записи, введите количество зеленых ягод, зараженных CBB на ветке. Зараженных ягод будет иметь небольшое отверстие, которое обычно находится в центре диска; CBB могут или не могут быть видны в отверстие.
  3. Введите количество зеленых зараженных ягод с видимыми белый гриб B. bassiana . Грибок может рассматриваться на CBB или окружающих входное отверстие.
    Примечание: Дополнительные анализы могут быть необходимы для выявления грибковых видов, если это представляет особый интерес.
  4. Введите количество изюма (сушеные ягоды) на ветке. Эта информация может использоваться для понимания отношений между практики управления (например, выборка газа) и CBB заражения.
  5. Соберите три зараженных зеленые ягоды от власти; они будут приняты обратно в лабораторию и расчлененный оценить CBB позиции в пределах ягоды.
    Примечание: Зеленый зараженных ягод могут быть приобретены из других филиалов в пределах зоны, если филиал, используемые для оценки ущерба имеет < 3 зараженных зеленые ягоды.
  6. Место зараженные зеленые ягоды в пластиковый контейнер и метку с сайта и дата. Хранение контейнеров в кулер на льду до тех пор, пока они могут транспортироваться обратно в лабораторию.
    Примечание: Идеально, ягоды должны быть расчленены в течение 1-3 дней после сбора данных для обеспечения максимального выживания CBB.
    1. Хранить ягоды (при необходимости) в лаборатории на 14 ° C на срок до трех дней с практически нет смертности (S. Фортна & R. Холлингсворт, личное сообщение).
  7. Повторите шаги для фенологии и ягодные ущерб оценок в каждой зоне выборки.
    Примечание: Примерно 25 филиалов должны отбираться для крупных хозяйств (~ 1 га), и для небольших ферм должны быть подвергнуты ~ 15 филиалов (~0.5 га). Для вскрытия 75 зеленым зараженных ягод должны собираться из крупных фермерских хозяйств и 45 от небольших ферм на дату каждой выборки. В некоторых частях этого года может оказаться невозможным собрать такое количество ягод. В этом случае, попробуйте собрать как минимум 50 зеленые ягоды для крупных хозяйств (~ 1 га) и 30 зеленые ягоды для небольших ферм (~0.5 га).

7. подсчитать количество CBB в каждой ловушки

  1. Поместите сито грубой очистки рук (сетка размер ~1.5 мм) пластиковый контейнер и пустые жуков из коллекции флакона в сито. Использование мыть бутылки заполнены с водой для того чтобы выйти все содержимое флакона.
  2. Используйте мыть бутылки для распылить его содержимое в сито, заставляя как много мелких насекомых через сито как можно скорее. Это позволяет больше насекомых и мусора, чтобы быть отделены от небольших жуков в образце и ограничивает неточности в объемном оценки CBB. Отказаться от больших насекомых и мусора и промыть сито.
  3. Наведите руку мелкоячеистое сито (сетка размер ~1.0 мм) второй пластиковый контейнер и вылить содержимое первого контейнера в руки мелкоячеистое сито.
  4. Если есть более чем несколько сотен CBB, перейдите к шагу 7,6. Если есть меньше, чем несколько сотен CBB, место мелкоячеистое сито на бумажное полотенце, чтобы удалить лишнюю воду. Переверните сито и нажмите все содержимое на прозрачной пластиковой крышкой. Распространение жуков вокруг с кистью, если они являются сгруппировать вместе и позволяет им сидеть до полного высыхания.
  5. Если есть меньше, чем несколько сотен CBB, используйте острым концом кисти или подобные реализации выстроить жуков в ряды, которые являются несколько жуки, широкий и начинает отсчет под микроскопом света. Подсчитать общее количество жуков и разделить на «CBB» и категории «Прочие».
  6. Если есть более чем несколько сотен CBB, передать CBB от мелкоячеистое сито 10-мл шприц, с помощью металлической лопаткой. Поместите столбце выталкиватель в шприц и аккуратно нажмите вниз до тех пор, пока чувствуется некоторое сопротивление, будучи осторожны, чтобы не раздавить жуков. Запишите значение объемного на шприц.
  7. Всего 200 жуков из объемного образца, используя протокол, описанных выше. Используйте следующие уравнения для определения числа CBB против других жуков в образце.
    1. Оценить с помощью игр CBB:
      Общая смета CBB для образца (# CBB ÷ 200) = x ∂ x (мл, измеряется в шприц).
      Примечание: Здесь ∂ = количество насекомых/мл. Рекомендуется провести оценку ∂ для каждого региона; на острове Гавайи было измерено значение 1033.
    2. Оценка других игр с помощью:
      Всего «другие» Жук смету для выборки = (# другие ÷ 200) x ∂ x (мл, измеряется в шприц).
  8. Когда граф ловушка была завершена, перейдите к записи, соответствующие Службы ловушки и введите количество CBB и другие жуки.

8. Оценка фенологии фотографии

  1. Экспорт кофе фенологии фотографии из приложения сбора данных. Открыть фотографию и найдите ветвь с прилагаемой правителя. Для этой ветви Оценка следующее.
    1. Оценка количество узлов (точки крепления листьев в филиал).
    2. Оценка наличия или отсутствия незрелых бутоны, Зрелые почки, свечи, распускающиеся цветы, и PIN-код.
    3. Оценка количество горошину размером зеленые ягоды, незрелые зеленые ягоды, зрелые зеленые ягоды, ягоды, показаны цвета перерыв, полностью спелые ягоды и изюмом.

9. вскрыть ягоды, чтобы определить позицию CBB

  1. Возьмите зараженных зеленые ягоды из холодного хранения и позволяют им нагреться до комнатной температуры на 10-15 минут перед продолжением Берри рассечение. Это время восстановления имеет важное значение, так что CBB может быть точно оценены как живым или мертвым.
    Примечание: Рассечение пораженных ягод позволяет положение взрослых CBB будут определены. Позиции, что AB указывает самка начала проникновения в Берри, но еще не достигли эндосперма; положение CD указывает, что самка вступил эндосперма13.
  2. С помощью скальпеля или аналогичных реализовать, сделайте срез Берри параллельно на центральный диск как предварительную оценку положения Жук. Далее сделать ряд мелких кусочков перпендикулярно центральной диск и вокруг входное отверстие для определения если CBB AB или CD позиции.
  3. Категории AB и CD подразделяют на «живой», «мертвых Beauveria bassiana», «dead by другие причины» и «жук пропавших без вести». Если неясно, если взрослые живым или мертвым, увеличить с микроскопом и смотреть ноги для движения.
  4. Место, подсчет лиц в посуду с водой или спиртом. Это помогает, чтобы отслеживать то, что были подсчитаны и предотвращает взрослых жуков от побега в лабораторию.
  5. По окончании вскрытия для сайта перейдите к базе Берри рассечение в запись службы соответствующего сайта и введите общее количество CBB в каждой категории.
  6. Образцов, расчлененный в контейнер и заморозить за 72 ч до утилизации.

10. служба ручной Погодные станции

Примечание: метеорологических станций, требующие загрузки данных вручную может быть обслуживанием каждые две недели или ежемесячно для загрузки данных и убедиться, что все датчики работают должным образом. Погодные переменные, которые являются важными для понимания CBB биологии может включать осадков, влажности, температуры воздуха и почвы, солнечного излучения, фотосинтетически активной радиации (PAR), влажности почвы и скорость/направление ветра.

  1. Найдите вручную метеорологических станций в поле. В электронной системе откройте соответствующую запись Службы сайта и перейдите к базе данных Службы Погодные станции . Создайте новые погодные станции обслуживания рекорд, который связан с записью развертывания соответствующих Погодные станции.
  2. Используйте водонепроницаемый трансфер для прямого подключения регистратор данных и ноутбук для загрузки данных. Запишите в Погодные станции обслуживания запись, что данные были загружены.
  3. После того, как данные были разгружены, вручную повторно запустите солнечной и температуры/влажности регистраторы, чтобы убедиться, что они имеют правильные настройки (осадков регистратор не нужно будет вновь запущен). Проверьте уровень заряда батареи и заменить при необходимости. Запишите в электронной системе, что это было сделано.
  4. После возвращения в лабораторию, добавить самые последние данные в полной Погода швы и обновить записи метаданных.

11. запись управленческой практики

Примечание: Информация о практике управления может использоваться для понимания шаблонов в CBB деятельности и населения размеров. Соответствующие управления практики могут включать (но не ограничиваются): опрыскивание B. bassiana грибок, распыления pyrethins или других инсектицидов, обрезка, сорняк управления, Стрип собирание, вишневый сбор, удаление изюм из земли, и т.д.

  1. В базе данных управления создайте новую запись управления с именем узла, Дата и тип практики управления.

Representative Results

Мы приводим примеры из нескольких ферм кофе, которые являются репрезентативными вид результатов, которые могут быть получены от мониторинга протокола, описанных выше. Чтобы определить CBB шаблоны движения внутри и среди полей, общий улов для данной ловушки можно разделить на количество дней с момента развертывания оценить количество CBB поймали в день. Количество CBB поймали в день может затем усредняются во все ловушки, чтобы определить, что среднее количество CBB пойман в ловушку в день на ферме (среднее ± SEM; Рисунок 2). Ловушка улов данные могут быть использованы для выведения периоды пика рейс деятельность18и может также использоваться для прямого управления деятельностью как обрезка и B. bassiana аэрозоли. Процент заражения, полученные из оценок ущерба Берри в поле можно сравнить с данных об улове ловушка для определения, если периоды высокой заражения совпадают с пик рейс деятельность19. Эта информация необходима для принятия решения, если мониторинг активности CBB через ловушки только достаточно сообщить мер контроля. Анатомирование Берри в лабораторию для определения CBB позиции могут быть использованы для информирования производителей когда спрей приложения B. bassiana (> 5% CBB находятся в AB позиции14). CBB позиции информация также может использоваться в сочетании с точка карты, полученные повреждения оценок в области информирует производителей приблизительные места в местах, где должны быть B. bassiana опрыскивают (рис. 3).

Всеобъемлющий обзор факторов CBB заражения могут быть получены путем компиляции данных о CBB позиции, смертность от B. bassiana, завод фенологии, и практики управления. В ферме образец, показанный на рисунке 4большинство зараженных ягод, расчлененный в начале вегетации принимала CBB в положении AB, в то время как большинство ягод, расчлененный позже в этом сезоне состоялся CBB в положение CD. После пика в Берри производства семь раундов вишневый уборки были записаны с конца июля по декабрь (рис. 4). Наконец, были проведены семь приложений B. bassiana промежутки около одного месяца на протяжении всего сезона, с CBB смертности в диапазоне от 0 - 23% (Рисунок 4). Наконец хотя Погода данные не представлены здесь, помимо температуры, влажности, и осадки информация будет скорее всего обеспечить дальнейшее понимание факторов CBB заражения шаблоны и эффективности B. bassiana на фермах кофе.

Figure 1
Рисунок 1 . Означать (± SEM) CBB пойман в ловушку в день для отбора проб в неделю против двухнедельных интервалов. Эта средняя ловушку в день подвох для пяти воронка ловушки случайным образом распределены на ферме. Более экстремальных пики и спады фиксируются в загрузок выборки, и эти вершины появляются чуть позже в двухнедельные выборки, хотя общие тенденции сопоставимы между двумя интервалами. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2 . Означать (± SEM) CBB пойман в ловушку в день. Эта средняя ловушку в день подвох для девяти воронка ловушки случайным образом распределены на ферме. Две основные пики активности CBB полета можно увидеть на этой ферме (марте и декабре) в вегетационный период 2016-2017 гг. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 3
Рисунок 3 . Горячих точках заражения CBB. Эта карта пример кофе ферме показывает CBB заражения горячих точек во время мониторинга обследование 14 июня 2017 года. Размер каждого красного круга пропорционален количеству зеленых зараженных ягод на ветке пробы. В этом образце ферме в общей сложности 25 филиалов были взяты пробы, и диапазон 0 - 36 зараженных зеленые ягоды было отмечено в отрасли. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 4
Рисунок 4 . Полное представление о CBB заражения в пример кофе ферме. Положение CBB в расчлененных зеленые ягоды определяется как AB (самка начала проникновения в Берри, но не достиг эндосперм) или компакт-диск (самка вступил эндосперм). Смертности CBB (через B. bassiana гриб), кофе завод фенологии (среднее количество ягод на отделение) и управление фермерскими хозяйствами практики (B. bassiana спреи и вишневый выборка) также отображаются на 2016 сезон выращивания кофе. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Discussion

Протокол мониторинга, описанные здесь может служить в качестве неотъемлемой частью исследований по стратегиям CBB и управления против этого вредителя инвазивных кофе. Мы поставили этот контроль 2016 и 2017 кофе растущих сезонов на острове Гавайи в попытке оптимизировать каждый шаг процесса, изложенные в этой статье и сопровождающих видео протокола на практике. Делая это, мы обеспечили, что важные аспекты динамики народонаселения CBB были контролироваться и количественно, что наиболее эффективным лоу кост материалы были определены для каждого шага протокола, и что данные, собранные на CBB движения, заражения, смертности, кофе завод фенологии, погода и фермы управления может использоваться для информирования и улучшить нынешние стратегии управления.

Существует целый ряд важных шагов в этом протоколе, которые должны соблюдаться для обеспечения оптимальных результатов. Во-первых воронка ловушки должны быть созданы на однородной высоты и позиционируется между деревьями. Это будет гарантировать, что приманки достаточно рассеивается в воздухе, и что жуков можно получить доступ к ловушки со всех направлений. Во-вторых, необходимо использовать сита с такой же размер сетки (грубой очистки сита ≈ 1.5 мм и мелкоячеистое сито ≈ 1,0 мм) во время мониторинга, чтобы гарантировать согласованность результатов для объемных оценок CBB. В-третьих доля CBB против других жуков в каждой ловушки могут значительно различаться среди ловушек и за вегетационный период, и поэтому необходимо оценить эти пропорции, чтобы свести к минимуму шум в ловушку количество данных. В-четвертых, зараженных ягод должны храниться в кулер на льду, до тех пор, пока они могут перевозиться в лабораторию, после чего ягоды должны храниться при температуре 14 ° C до вскрытия. Хранения в влажной среде приведет к CBB эмерджентность от ягоды20. И наконец вскрытия должны проводиться в течение 1-3 дней после сбора данных для обеспечения максимального выживания CBB. Смертности CBB может возникнуть, если ягоды хранятся при низких температурах для длительных периодов.

Могут потребоваться дополнительные действия для научно-исследовательских инициатив, которые не включены здесь (например, мониторинг CBB хищник изобилия). Могут также быть внесены изменения к настоящему Протоколу если времени, ресурсов или оборудования сдерживающими факторами. Ловушке приманки, состоит из 3:1 метанола: этанол может быть изменено к 1:1 метанола: этанола раствор с сопоставимые результаты21. Мыльная вода также может быть заменен для пропиленгликоля как решение убить в ловушки22. Для оценки большого числа CBB (например, более чем на несколько сотен в ловушку) масса на основе оценки CBB может быть заменен вместо объемного оценок. Например средний сухой вес одного CBB могут быть определены с использованием высокого масштаба. CBB, собранные в 70% этанол может затем сушат в духовке и весил оценить количество CBB в ловушку. Изменение объемного может также оценку, поставив все CBB из ловушки в мерный цилиндр, наряду с решением убить и позволяя содержимое поселиться на нижней22. После урегулирования следует отметить объем цилиндра, заполнены CBB, и коэффициент пересчета для 1 мл может определяться оценить общее количество CBB пойманных в ловушку. Наконец производителей кофе, которые имеют глубокие знания их ферм и используют это мониторинг протокол для оценки CBB заражения и движения, возможно, пожелает исключить шаги, которые включают документирования фенологии и подсчета количества изюм на ветвях.

Стоит упомянуть две потенциальные ограничения настоящего Протокола. Во-первых выборки филиалов на высоте груди не захватить заражения в начале цветения урожай, который может начать выше в дерево пологом. Однако наблюдения предполагают, что эта культура раннего цветения приходится очень небольшой процент общей доходности в кофейные фермы на Гавайях. Во-вторых, наш протокол только учетные записи для заражения в зеленые ягоды и таким образом может не точно захватить оценки ущерба Берри при высокой количество цвет перерыв и спелых ягод (Сентябрь - декабрь на Гавайских островах).

CBB, мониторинг протокола, представленные здесь имеет несколько различных преимуществ над другими мониторинга протоколов, которые в настоящее время используются. Во-первых систематического выборочного конструкция позволяет для более даже выборки по отношению к выборки в зигзагообразным узором. Этот дизайн выборки позволяет для более точных оценок ущерба Берри в данной области и увеличивает потенциал для выявления горячих точек. Во-вторых включение элементов в протоколе мониторинга, которые крайне важны для кофе агроэкосистем (например, Фенология, Погодные переменные и методы управления) улучшит наше понимание динамики между инвазивных насекомых-вредителей, их растений-хозяев и различных экологических факторов. В-третьих, использование приложения сбора мобильных электронных данных во время полевых обследований позволяет в реальном времени данных быстро и эффективно и в базу данных и также может быть связано с других автоматизированных кофе, методы, такие как обнаружение мониторинга через дистанционного зондирования23. Другим важным преимуществом данного метода сбора данных является, что подробные заражения отчеты могут создаваться с легкостью, позволяя своевременно управления рекомендации ретранслироваться на производителей. И наконец в реальном времени данные, собранные на CBB биологии, кофе завод фенологии, погоды и управления могут включаться в разработки прогнозных моделей, которые могут быть использованы для настройки планов управления для конкретного кофе растет местоположение.

Disclosures

У нас нет коллизии интересов в отчет.

Acknowledgments

Мы благодарны Бремер лес для предоставления беспилотный снимки кофе ферм, а также помощи методов ГИС. Мы благодарим Томаса Mangine, Мэтью Мюллер, Линдси Гамильтон, Шеннон Уилсон, Briana Маккарти и Mehana Сабадо-Халперном для помощи с производство фильмов и два анонимных рецензентам для комментариев по предыдущему проекту. Эта работа финансировалась USDA-ARS. Мнения, выводы, заключения или рекомендации, выраженные в этой публикации являются мнениями авторов и не обязательно отражают взгляды USDA. USDA — равных возможностей поставщика и работодателем.

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).
Гавайи протокол для научного мониторинга кофе Берри Борер: модель для кофе агроэкосистем во всем мире
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