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El protocolo de Hawaii para el seguimiento científico de la broca del café: un modelo para los agroecosistemas de café en todo el mundo

doi: 10.3791/57204 Published: March 19, 2018

Summary

Seguimiento exhaustivo de la broca del café y anfitrión planta dinámica es esencial para la agregación de datos a nivel de paisaje para mejorar el manejo de esta plaga invasora. Aquí, presentamos un protocolo de seguimiento científico de café berry borer movimiento, infestación, mortalidad, fenología de la planta de café, clima y manejo de la granja a través de un móvil electrónico de datos aplicación de grabación.

Abstract

Broca del café (CBB) es la plaga más devastadora para cultivos de café en todo el mundo. Hemos desarrollado un protocolo de seguimiento científico que tiene como objetivo capturar y cuantificar la dinámica y el impacto de esta plaga de insectos invasor, así como el desarrollo de su planta hospedera a través de un paisaje heterogéneo. La piedra angular de este sistema de vigilancia integral es georeferenciada oportuna recolección de datos en movimiento CBB, infestación de baya de café, mortalidad por el hongo Beauveria bassianay fenología de la planta de café a través de unas registro de datos electrónicos móvil aplicación. Este sistema de recogida de datos electrónicos permite registros de campo a ser georeferenciada a través de sistemas de posicionamiento global incorporados y está respaldado por una red de estaciones meteorológicas y registros de prácticas de manejo de la granja. Seguimiento exhaustivo de la CBB y anfitrión planta dinámica es una parte esencial de un proyecto de toda la zona en Hawaii para datos agregados a nivel de paisaje para la investigación mejorar las prácticas de manejo. Agroecosistemas de café en otras partes del mundo que experimentan factores ambientales y socioeconómicos muy variables también se beneficiarán de la implementación de este protocolo, que impulsará el desarrollo de manejo personalizado integrado de plagas (MIP) a manejar las poblaciones de CBB.

Introduction

Broca del café (Hypothenemus hampei Ferrari) es una plaga de insectos invasiva que se encuentra en la regiones de cultivo de café más importantes del mundo1,2. Este pequeño escarabajo pasa la mayor parte de su ciclo de vida dentro de la semilla de una baya de café, lo que hace difícil de controlar con pulverizaciones de plaguicidas. La hembra adulta agujerea un agujero en la baya del café a través del disco central y en la semilla donde construye galerías para la reproducción. Como desarrollan de las larvas, se alimentan del endospermo, causando daño directo al grano de café y posteriores pérdidas en rendimiento y calidad3. Daño indirecto puede ocurrir también por la entrada de patógenos y hongos en el grano, que puede causar la fermentación y alteración del sabor café4.

CBB se detectó primero en la isla de Hawai ' i en agosto de 20105 y se extendió rápidamente a casi todas las fincas de café de ~ 800 en el Kona y Ka'u distritos, dos áreas que son mundo-renombradas para la calidad de su café productos6,7 . Granjas mal administradas y no administradas pueden tener niveles de infestación superiores al 90%, resultando en grandes pérdidas económicas. En Hawai, el impacto estimado de toda la economía por CBB es aproximadamente de $21 M anualmente8. CBB ha seguido extendiéndose desde su introducción inicial a la isla de Hawaii y recientemente fue detectado en las vecinas islas hawaianas de Oahu (2014) y Maui (2016). Kauai es la única isla de productores de café en Hawaii que permanece invariable por CBB, pero 3,000 acres de la isla de café es muy vulnerable a esta plaga altamente dispersiva.

Históricamente, han utilizado insecticidas sintéticos como el endosulfán y el clorpirifos en muchos países para controlar CBB. Sin embargo, surgieron preocupaciones sobre la toxicidad de los insecticidas a los seres humanos y el medio ambiente9, así como pruebas de resistencia del insecticida10, estas sustancias están prohibidas de uso en muchos países. Actualmente, más regiones de cultivo de café se basan en un enfoque MIP control CBB. IPMs generalmente involucran una combinación de prácticas de saneamiento (p. ej., poda y recolección de tira), controles biológicos (por ejemplo, la liberación de escarabajos depredadores o parasitoides) y la aplicación de bioplaguicidas (p. ej., el hongo entomopatógeno B. bassiana)11,12. Las recomendaciones actuales para la gestión de CBB en Hawaii también sugieren campo regular de monitoreo mediante trampas cebadas por el alcohol y el "árbol 30 método de muestreo" desarrollada por Cenicafé13,14. Este método de muestreo consiste en seleccionar aleatoriamente una rama del dosel intermedio que tiene por lo menos 45 bayas verdes y contando el número de frutos infestados y no infestados. Este proceso se repite en un patrón de zig-zag a través del campo para un total de 30 árboles por hectárea (2.5 acres) y se utiliza para estimar la infestación por ciento.

Mientras que muchas de estas prácticas de MIP se están adoptando por los productores de café en Hawaii, la extrema heterogeneidad en clima, topografía y prácticas culturales en las islas exigen IPM modificar para requisitos particulares para cada situación. El desarrollo del MIP personalizado dependerá de un programa de monitoreo que incluye los elementos esenciales de los agroecosistemas de café, café plagas biología y el medio ambiente. Hemos implementado un seguimiento exhaustivo de la CBB y host dinámica de planta como parte de un proyecto de toda la zona en Hawaii que agrega datos a nivel de paisaje para informar las prácticas de manejo. Este protocolo puede ser utilizado en otros agroecosistemas de café del mundo y será especialmente útil en aquellas personas que experimentan muy variables factores ambientales y socioeconómicos que requieren IPM modificado para requisitos particulares gestionar las poblaciones de CBB.

Protocol

Nota: Una traducción al español del Protocolo se proporciona como archivo adicional 1.

1. definir las zonas de muestreo dentro de campos de café

  1. Encuesta sobre el perímetro del campo de café que se monitorea utilizando un instrumento de sistema (GPS) de posicionamiento global. Importar las coordenadas del campo en un sistema de información global (GIS) y generar un mapa del campo café.
  2. Dividir el campo en "zonas" (es decir, polígonos), cada uno cerca de 335 m2. Estas se utilizarán para asegurar un diseño de muestreo al azar sistemático a través del campo.

2. crear una aplicación de recolección de datos en un sistema electrónico

  1. Utilizando una plataforma de recogida de datos electrónicos, construir una aplicación de recolección de datos compuesto por las siguientes bases de datos interrelacionadas: zonas, servicio a domicilio, trampas, estaciones meteorológicas y la gestión.
    Nota: Estas bases de datos se utilizará en todas las etapas subsiguientes del protocolo para la recogida y organización de datos.
  2. La base de datos de trampas , crear campos de 'nombre del sitio', 'número de trampa', 'fecha de despliegue', 'nombre del técnico de campo', 'foto de implementación' y un enlace a las coordenadas GPS para cada trampa.
  3. Para la base de datos de zonas , crear campos de 'nombre de lugar' y 'zona de número', con un enlace al mapa del sitio georeferenciados mostrando cada zona.
  4. La base de datos de Servicio , crear campos de 'nombre de lugar', 'fecha', 'nombre del técnico de campo' y 'notas de sitio'. Dentro del Servicio de sitio la base de datos crear bases de datos anidados consta de los siguientes.
    1. Incluye Servicio de trampa a la fotografía número (con un enlace al registro de despliegue relevante de la trampa en la base de datos de las trampas de los padres), registro trampa de captura de la trampa y la trampa cuenta.
    2. Incluye Servicio de zona a fenología grabar fotografías, baya evaluación de infestación (número total de verde bayas, infestadas de bayas verdes, bayas verdes con B. bassianay pasas de uva) y un enlace para el registro de zona correspondiente en el padre Base de datos de zonas ; Este disco también incluye coordenadas GPS de cada árbol muestreado.
    3. Incluyen Servicio de estación meteorológica para grabar nombre, fecha, descarga de datos y verificación de batería.
    4. Incluyen Baya de la disección para grabar nombre de técnico de laboratorio, la fecha y posición de CBB (AB o CD) y categoría de mortalidad (vivo, muerto por otras causas, o muertos por Beauveria bassiana) para cada baya disecada.
  5. La base de datos de estaciones meteorológicas , crear campos de 'nombre del sitio', 'número de la estación', 'fecha de despliegue', 'nombre del técnico de campo', 'foto de implementación' y un enlace a las coordenadas GPS para cada estación meteorológica.
  6. Para la gestión de base de datos, crear campos de 'nombre de lugar', 'date' y 'tipo de práctica de gestión'.

3. preparar e implementar trampas para monitoreo de movimiento de CBB

  1. Determinar el número de trampas es necesario vigilar movimiento CBB en cada campo.
    Nota: Densidad de trampa por campo debe aproximarse 5 trampas para pequeños campos (~0.5 ha) y 10 trampas para los campos grandes (~ 1 ha)15.
  2. Con una chincheta, realiza una serie de orificios de drenaje por encima de la línea de llenado en cada vaso de colección de trampa para evitar la dilución de la solución de matar por agua de lluvia. Montar las trampas de embudo según las instrucciones del fabricante.
  3. Preparar 1 L de solución matar compuesto por 200 mL de propilenglicol y 800 mL de agua. A continuación, preparar una mezcla de atrayente compuesta por una solución de 3:1 de metanol: etanol. Verter 40 mL del atrayente en bolsas de plástico semipermeables (2 mil, 3 pulgadas x 4 pulgadas) y coloque en un contenedor para el transporte.
    Nota: Bolsas semipermeables han demostrado mejor que frascos abiertos en la atracción de CBB y también requieren menos frecuentes visitas para rellenar Señuelos debido a la baja de las tasas de elución16.
    PRECAUCIÓN: Metanol y el etanol son líquidos altamente inflamables son tóxicos si se inhala o ingiere y son irritantes de la piel y los ojos. Estos productos químicos deben manipularse en una habitación bien ventilada mientras se está usando la ropa protectora, guantes y protección para los ojos.
  4. Desplegar las trampas al azar los distribuye a través del campo. Colocar trampas de 0.5 - 1.5 m sobre el suelo y claro de las naves laterales. Estacas pueden utilizarse para garantizar efectivamente las trampas entre los árboles. Escriba el número de nombre y trampa de sitio con rotulador permanente en cada trampa para identificación futura.
  5. Llenar trampa colección tazas con 100 mL de la solución de matar de glicol y las tazas del tornillo firmemente en su lugar. Coloque un clip de papel a cada bolsa de atrayente y utilice el clip para enganchar la bolsa al centro de la trampa.
  6. Utilizando un dispositivo móvil equipado con la plataforma de recogida de datos electrónicos, desplácese a la base de datos de trampas y cree un nuevo registro de distribución conformado por el sitio, fecha, número de la trampa y una fotografía de la trampa.
    Nota: La ubicación de la trampa dentro de cada campo se graba automáticamente mediante GPS en el dispositivo móvil.

4. servicio de trampas

  1. A su llegada en el campo, vaya a la base de datos de Servicio en el sistema electrónico y cree un nuevo registro de servicio de sitio del nombre del sitio, fecha y nombre del técnico de campo.
    Nota: El servicio de la trampa inicial es llevado a cabo dos semanas después de la implementación de la trampa y cada dos semanas después de eso. Si trampa de alta resolución captura datos se desea, puede hacerse un mantenimiento semanal de la trampa, aunque observamos que el muestreo dos veces por semana es suficiente para captar las tendencias de movimiento general en toda la temporada (figura 1).
  2. Coloque la trampa en el campo. Coloque un colador de malla fina mano (malla 0.8 - 1.0m m) en un recipiente de plástico y verter la solución de matar de la taza de la colección a través del tamiz. Transferir la solución de matar a la taza de colección y agite el líquido para asegurar que el CBB se eliminan de la Copa de la colección.
  3. En el nuevo registro de servicio del sitio, vaya a la base de datos de Servicio de la trampa y cree un nuevo registro de servicio de trampa. Introduzca el número de trampa pertinentes y el tamiz de la fotografía con el número del nombre y trampa de sitio en el fondo. Guarde la fotografía en el registro de servicio de la trampa.
  4. Con una cuchara o espátula de metal, cuchara todos los insectos en un frasco con etanol al 70%. Etiqueta el frasco con el sitio, fecha y número de la trampa.
  5. Vuelva a llenar el recipiente de recogida con solución fresca matar y tornillo nuevo en la trampa. Una vez por mes lavado hacia fuera de la taza de colección con agua jabonosa, enjuague y reemplazar con solución fresca matar. También Reemplace el atrayente y la bolsa una vez al mes o cuando sea necesario.

5. servicio de zonas para la fenología de la planta

  1. En el registro de servicio del sitio, vaya a la base de datos de Servicio de la zona y cree un nuevo registro de servicio de zona. Seleccione una zona de muestreo en el mapa del sitio en la base de datos vinculada de zonas .
  2. Para evitar sesgos de muestreo, al azar Seleccione un árbol dentro de la zona por ojos de bastidor hacia abajo sólo que son accesibles las bases de los árboles. De pie delante del árbol seleccionado, al azar elige una rama lateral alrededor de la altura del pecho. Clip de una regla en la rama seleccionada, asegúrese de que la regla no bloquea ninguna de las partes reproductivas (nodos, brotes, flores, frutos) del campo de visión de la cámara.
  3. Tomar una sola foto asegurando que la regla y la totalidad de la bifurcación de destino son visibles. Tomar una segunda foto de todo el árbol; tratar de que tanto la cubierta de nivel medio en la foto como sea posible. Guardar ambas fotos de fenología en el registro de la Zona de servicio .

6. servicio de zonas para las evaluaciones de daños de bayas verdes

  1. Si la rama utilizada para fenología parece tener > 30 bayas verdes, contar el número de bayas en la rama que menos tamaño de guisante (~0.6 cm) y más grande y son de color verde a verde amarillento claro en color (77-8517de la escala BBCH). Introduzca este número en el registro de la Zona de servicio .
    Nota: Si la rama utilizado para fenología parece tener < 30 > verde bayas, seleccionar al azar un rama lateral en aproximadamente a la altura del pecho de un árbol en la zona de destino con 30 bayas verdes visibles. Hacerlo desde una distancia para evitar un sesgo en la selección.
  2. También en el registro de la Zona de servicio , escriba el número de bayas verdes infestados por CBB en la rama. Frutos infestados tendrá un pequeño orificio que se encuentra normalmente en el disco central; CBB puede o puede no ser visible en el agujero.
  3. Introduzca el número de bayas verdes infestados con visible blanco hongo B. bassiana . El hongo puede verse en el CBB o alrededor del orificio de entrada.
    Nota: Pueden necesitar más ensayos para identificar especies de hongos, si esto es de especial interés.
  4. Introduzca el número de pasas (frutos secos) en la rama. Esta información puede utilizarse para entender las relaciones entre las prácticas de manejo (p. ej., tira picos) e infestación de CBB.
  5. Recoger tres bayas verdes infestadas de la rama; Estos serán llevados de vuelta al laboratorio y disecados para evaluar la posición de enganche dentro de la baya.
    Nota: Verde frutos infestados pueden ser adquiridas de otras ramas dentro de la zona si la rama utilizado para la evaluación de los daños tiene < 3 infestadas de bayas verdes.
  6. Lugar había infestado de bayas verdes en un envase de plástico y una etiqueta con la fecha y sitio. Almacenar los envases en una hielera con hielo hasta que pueden ser transportadas hacia el laboratorio.
    Nota: Idealmente, las bayas se deben disectadas dentro de 1-3 días de colección para asegurar la máxima supervivencia de CBB.
    1. Almacena bayas (según sea necesario) en el laboratorio a 14 ° C hasta por tres días con poca o ninguna mortalidad (Fortna S. y R. Hollingsworth, comunicación personal).
  7. Repita los pasos para fenología y evaluaciones de daños en cada zona de muestreo de la baya.
    Nota: Aproximadamente 25 ramas deben ser muestreados para granjas grandes (~ 1 ha), y ~ 15 ramas deben ser muestreados para pequeñas explotaciones (~0.5 ha). Para disecciones, 75 verdes frutos infestados se deben recoger de grandes explotaciones y 45 de pequeñas granjas en cada fecha de muestreo. Durante algunas partes del año, no puede ser posible reunir este número de bayas. En este caso, tratar de cobrar un mínimo de 50 bayas verdes para granjas grandes (~ 1 ha) y 30 bayas verdes para pequeñas explotaciones (~0.5 ha).

7. contar el número de CBB en cada trampa

  1. Colocar un tamiz de malla gruesa mano (malla tamaño ~1.5 mm) sobre un recipiente de plástico y vacíe los escarabajos del frasco de la colección en el tamiz. Uso una botella de lavado llenado con agua para sacar todo el contenido del frasco.
  2. Use la botella de lavado para rociar el contenido en el colador, obligando a tantos pequeños insectos a través del tamiz como sea posible. Esto permite grandes insectos y escombros que se separará hacia fuera los escarabajos pequeños de la muestra y limita las imprecisiones en las estimaciones volumétricas de CBB. Deseche los grandes insectos y escombros y enjuague la criba.
  3. Coloque un colador de malla fina mano (malla tamaño ~1.0 m) sobre un segundo envase de plástico y vierta el contenido del primer recipiente en el tamiz de malla fina mano.
  4. Si hay más de varios cientos CBB, pase al paso 7.6. Si hay menos de varios cientos CBB, colocar el colador de malla fina sobre un papel absorbente para eliminar el exceso de agua. Voltee el tamiz y aprovechar todo el contenido sobre una tapa de plástico transparente. Propagar los escarabajos alrededor con un pincel si están agrupadas y permitirles que se sientan hasta que se seque.
  5. Si hay menos de varios cientos CBB, utilizar un pincel de punta fina o un instrumento similar a los escarabajos en filas que son amplia varios escarabajos y empiezan a contar bajo el microscopio de luz. Contar el número total de escarabajos y separar en "Enganche" y "otras" categorías.
  6. Si hay más de varios cientos CBB, transferir el enganche del tamiz de malla fina a una jeringa de 10 mL con una espátula de metal. Coloque la columna de eyector en la jeringa y presione hacia abajo suavemente hasta sentir una ligera resistencia, teniendo cuidado de no aplastar a los escarabajos. Registre el valor volumétrico de la jeringa.
  7. Cuenta 200 escarabajos de la muestra volumétrica mediante el protocolo descrito anteriormente. Utilice las siguientes ecuaciones para determinar el número de CBB versus otros escarabajos en la muestra.
    1. Estimar CBB cuenta usando:
      Estimación total del CBB de la muestra = (# CBB ÷ 200) x ∂ x (mL en jeringa).
      Nota: Aquí ∂ = número de insectos/mL. Es aconsejable hacer una estimación de ∂ para cada región; en la isla de Hawai se midió un valor de 1033.
    2. Estimar otros uso de la cuenta:
      Total de "otro" estimación del escarabajo de la muestra = (# otros ÷ 200) x ∂ x (mL en jeringa).
  8. Terminada la cuenta de la trampa, desplácese hasta el registro de Servicio de la trampa pertinente e introduzca el número de CBB y otros escarabajos.

8. anotar fotografías de fenología

  1. Las fotografías de la fenología de café de exportación de la aplicación de recolección de datos. Abrir la fotografía y localizar la rama con el gobernante adjunto. Para esta rama anotar lo siguiente.
    1. Anotar el número de nodos (puntos de unión de las hojas a la rama).
    2. Anotar la presencia o ausencia de brotes inmaduros, cogollos maduros, velas, flores y cabezas de alfiler.
    3. Anotar el número de bayas verde guisante de tamaño, frutos verdes inmaduros, frutos verdes madurados, bayas con un break de color, las bayas completamente maduras y pasas.

9. disecar frutas para determinar la posición de enganche

  1. Tomar las bayas verdes infestadas de almacenamiento en frío y déjelos a temperatura ambiente durante 10-15 min antes de proceder con la disección de la baya. Este tiempo de recuperación es importante para que el CBB se puede evaluar con precisión como vivo o muerto.
    Nota: Disección de las frutas infestadas permite la posición de adulto CBB que se determinarán. Posición AB indica que la mujer ha iniciado la penetración en la baya pero no ha alcanzado el endospermo; CD de posición indica que la mujer ha entrado en el endospermo13.
  2. Utilizando un bisturí o instrumento similar, hacer una rebanada a través de la baya paralelo al disco central como una evaluación preliminar de la posición del escarabajo. A continuación, realizar una serie de láminas superficiales perpendicular al disco central y posición alrededor del orificio de entrada para determinar si el enganche es el AB o CD.
  3. Subdividir las categorías AB y CD en "vivo", "muerto por Beauveria bassiana", "muerto por otras causas" y "falta de escarabajo". Si no está claro si los adultos están vivos o muertos, zoom con el microscopio y ver las piernas para el movimiento.
  4. Lugar contado a personas en un plato con agua o alcohol. Esto ayuda a mantener un seguimiento de lo que ha sido contado y evita que los escarabajos adultos escapen en el laboratorio.
  5. Una vez que finalicen las disecciones para un sitio web, vaya a la base de datos de Disección de baya en el Acta de servicio sitio relevante y escriba el número total de CBB en cada categoría.
  6. Coloque las muestras disecadas en un recipiente y congelar durante 72 h antes de la eliminación.

10. servicio Manual las estaciones meteorológicas

Nota: las estaciones meteorológicas que requieren la descarga de manual de datos puede ser servicio quincenal o mensual para descargar los datos y asegurar que todos los sensores funcionan correctamente. Variables de clima que son importantes a considerar para entender biología CBB pueden incluir precipitación, humedad, temperatura del aire y suelo, radiación solar, radiación fotosintéticamente activa (PAR), humedad y velocidad/dirección del viento.

  1. Localizar el manual de las estaciones meteorológicas en el campo. En el sistema electrónico, abra el registro de Servicio pertinente y vaya a la base de datos de la Estación de servicio . Crear una nueva estación meteorológica servicios registro que está relacionado con el registro de implementación de estación meteorológica pertinente.
  2. Utilizar un servicio de transporte impermeable para conectar directamente el registrador de datos y una laptop para descarga de datos. Hacer una nota en la estación de servicio de registro de datos descargados.
  3. Una vez descargar datos, manualmente volver a lanzar los madereros solares y temperatura y humedad para asegurarse de que tienen la configuración correcta (registrador de lluvia no necesita ser renovada). Verifique el nivel de la batería y reemplace como sea necesario. Hacer una nota en el sistema electrónico que se ha hecho.
  4. Después de regresar al laboratorio, agregue los datos más recientes a los puntos de tiempo completo y actualizar el registro de metadatos.

11. registro de manejo

Nota: Información sobre las prácticas de manejo puede utilizarse para comprender los patrones de tamaños de población y actividad CBB. Prácticas de gestión pertinentes pueden incluir (pero no están limitadas a): rociar el hongo B. bassiana , pulverizar pyrethins u otros insecticidas, la poda, manejo de malezas, cosecha, cherry picking, retirar las pasas de uva de la tierra, etceterala tira.

  1. En la base de datos de gestión, cree un nuevo registro de manejo con el nombre del sitio, fecha y tipo de práctica de la gestión realizada.

Representative Results

Se presenta ejemplos de varias fincas de café que son representativos del tipo de resultados que pueden obtenerse en el protocolo de monitoreo descrito anteriormente. Para determinar los patrones de movimiento CBB dentro y entre los campos, la captura total para una trampa dada puede dividirse por el número de días desde despliegue para estimar el número de CBB capturado por día. El número de CBB capturado por día entonces puede ser promediado a través de todas las trampas para determinar que el número medio de CBB capturados por trampa por día a través de la granja (media ± SEM; Figura 2). Trampa captura datos pueden usarse para inferir los períodos de máximo vuelo actividad18y pueden utilizarse también para actividades de gestión directa como poda y aerosoles B. bassiana . Infestación por ciento obtenida de las evaluaciones de daños de la baya en el campo puede ser comparada con datos de captura de la trampa para determinar si los períodos de alta infestación coinciden con pico de actividad de vuelo19. Esta información es esencial para decidir si supervisar la actividad de enganche a través de trampas solo es suficiente para informar las medidas de control. Disecciones de baya en el laboratorio para determinar las posiciones de enganche pueden utilizarse para informar a los productores cuando rociar aplicaciones de B. bassiana (> 5% de enganche están en la posición AB del14). Información de la posición de enganche puede también utilizarse en conjunción con hotspot mapas generados a partir de evaluaciones de daños en el campo para informar a los productores de localizaciones aproximadas dentro del campo que B. bassiana debe ser rociaron (figura 3).

Una visión integral de los factores implicados en la infestación de CBB se puede obtener mediante la compilación de datos sobre posiciones de enganche, mortalidad por B. bassiana, fenología de la planta, y las prácticas de gestión. En la granja de muestra que se muestra en la figura 4, la mayoría de los frutos infestados disecado temprano en la estación de crecimiento organizada CBB en la posición AB, mientras que la mayoría de las bayas disecado más adelante en la temporada organizada CBB en la posición de CD. Después de un pico en la producción de bayas, siete rondas de recolección de la cereza se registran desde finales de julio a diciembre (figura 4). Por último, siete aplicaciones de B. bassiana se llevaron a cabo en intervalos de aproximadamente un mes durante toda la temporada, con mortalidad CBB observada al rango de 0 - 23% (figura 4). Por último, aunque datos meteorológicos no se presentaron aquí, además de la temperatura, humedad, y la información de precipitación será probablemente proporcionan más conocimientos sobre factores que impulsan los patrones de infestación de CBB y la eficacia B. bassiana en fincas de café.

Figure 1
Figura 1 . Media (± SEM) CBB capturados por trampa por día para el muestreo hecho en la semana versus intervalos quincenales. Esta captura trampa promedio por día es de cinco trampas de embudo repartidos al azar en la granja. Más extrema picos y valles son capturados en el muestreo semanal y estos picos un poco más tarde aparecen en el muestreo dos veces por semana, aunque las tendencias generales son comparables entre los dos intervalos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2 . Media (± SEM) CBB capturados por trampa al día. Esta captura trampa promedio por día es para nueve trampas de embudo repartidos al azar en la granja. Se observan dos picos importantes en la actividad de vuelo CBB en esta finca (marzo y diciembre) durante la temporada de crecimiento de 2016-2017. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3 . Puntos de infestación CBB. Este mapa de una finca de café muestra muestra puntos de infestación CBB observados durante un estudio de seguimiento en 14 de junio de 2017. El tamaño de cada círculo rojo es proporcional a la cantidad de frutos infestados verdes sobre una rama muestreada. En esta finca de la muestra, se muestrearon un total de 25 sucursales y una gama de 0 - 36 bayas verdes infestadas fue observado por rama. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4 . Una visión integral de la infestación de CBB en una granja de muestra de café. La posición de enganche en las bayas verdes disecadas se define como AB (la mujer ha iniciado la penetración en la baya, pero no ha alcanzado el endospermo) o CD (la mujer ha entrado en el endospermo). Mortalidad de CBB (vía el hongo B. bassiana ), café planta fenología (el número promedio de frutos por rama) y gestión agrícola prácticas (aerosolesB. bassiana y cherry picking) también se muestran para la temporada 2016 de productoras de café. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Discussion

El protocolo de monitoreo descrito aquí puede servir como una parte esencial de la investigación sobre estrategias de CBB y control contra esta plaga de invasores café. Hemos puesto este seguimiento protocolo a la práctica en el 2016 y 2017 cafetalera temporadas en Isla de Hawai en un esfuerzo por optimizar cada paso del proceso descrito en este artículo y el video que lo acompaña. Haciendo esto, nos hemos asegurado de que aspectos importantes de la dinámica de la población de CBB han sido monitoreados y cuantificados, que se han determinado los materiales de bajo costo más eficaces para cada paso del Protocolo, y que los datos recogidos en el movimiento de CBB, infestación, la mortalidad, la fenología de la planta de café, gestión de tiempo y explotaciones puede utilizarse para informar y mejorar las estrategias de control.

Hay una serie de pasos críticos en este protocolo que debe seguirse para garantizar resultados óptimos. En primer lugar, las trampas de embudo deben estar a una altura uniforme y colocado entre los árboles. Esto asegurará que el atrayente es suficientemente difundido a través del aire, y que los escarabajos puedan acceder a la trampa de todas las direcciones. En segundo lugar, es necesario utilizar tamices con el mismo tamaño de malla (malla gruesa tamiz ≈ 1,5 mm y malla fina tamizan ≈ 1.0 mm) durante toda la duración de la supervisión para asegurar resultados consistentes para las estimaciones volumétricas de CBB. En tercer lugar, la proporción de CBB versus otros escarabajos en cada trampa puede variar considerablemente entre las trampas y la estación de crecimiento, y por lo tanto es necesario estimar estas proporciones para minimizar el ruido en datos de la cuenta de trampa. En cuarto lugar, infestadas de bayas deben guardarse en una hielera con hielo hasta que pueden ser transportados al laboratorio, después de que las bayas deben almacenarse a 14 ° C hasta la disección. Almacenamiento en un ambiente húmedo dará lugar a la aparición de CBB de la bayas20. Por último, se realizarán las disecciones dentro de 1-3 días de colección para asegurar la máxima supervivencia de CBB. Mortalidad de CBB puede ocurrir si las bayas son almacenadas en frío durante periodos prolongados.

Pasos adicionales pueden ser requeridos para la investigación de iniciativas no incluyen aquí (p. ej., monitoreo de la abundancia de depredadores CBB). Puede también ser modificaciones al presente Protocolo si tiempo, recursos y equipo es factores limitantes. Atrayente trampa compuesta por metanol: etanol 3:1 se puede cambiar a una solución de metanol: etanol 1:1 con resultados comparables21. Agua jabonosa también se puede sustituir por propilenglicol como solución matar en trampas22. Para las estimaciones de un gran número de CBB (p. ej., más de varios cientos por trampa), estimaciones basadas en la masa de CBB pueden ser sustituidas en lugar de estimaciones volumétricas. Por ejemplo, el peso seco medio de un CBB solo puede determinarse utilizando una escala de alta resolución. CBB en etanol al 70% se puede luego secado en un horno y pesan para calcular el número de CBB por trampa. También, es posible una estimación volumétrica modificada poniendo el enganche de una trampa en una probeta graduada con la solución de matar, y permitiendo que el contenido para colocar al fondo22. Una vez colocado, puede tenerse en cuenta el volumen del cilindro por CBB, y podrá determinarse el factor de conversión de 1 mL para estimar que el número total de CBB capturados por trampa. Por último, los productores de café que tienen un conocimiento íntimo de sus granjas y utilizan este protocolo de monitoreo para estimar el movimiento y la infestación de CBB puede omitir pasos que implican documentar fenología y contando el número de pasas en las ramas.

Dos posibles limitaciones de este protocolo valen el mencionar aquí. En primer lugar, muestras de ramas a la altura del pecho no capturan la infestación en el cultivo de floración temprana que puede comenzar más alto en el dosel del árbol. Sin embargo, las observaciones sugieren que este cultivo floración temprana representa un porcentaje muy pequeño de la producción total en fincas de café en Hawaii. En segundo lugar, nuestro protocolo sólo cuentas de infestación en verde bayas y por lo tanto puede no exactamente captura de estimaciones de daños a la baya cuando el número de break color y madura es alto (septiembre - diciembre en Hawaii).

El CBB seguimiento protocolo presentado aquí tiene varias ventajas sobre otros protocolos de supervisión que están actualmente en uso. En primer lugar, el diseño de muestreo al azar sistemático permite más muestreo en relación con el muestreo realizado en un patrón de zig-zag. Este diseño de muestreo permite mejores estimaciones de daños de berry a lo largo de un campo determinado y aumenta el potencial para detectar puntos de acceso. En segundo lugar, la inclusión de elementos en el protocolo de monitoreo que son esenciales para los agroecosistemas de café (p. ej., fenología, variables climáticas y las prácticas de manejo) mejorará nuestra comprensión de la dinámica entre las plagas de insectos invasores, sus plantas hospederas y diversos factores ambientales. En tercer lugar, el uso de una aplicación de recolección de datos electrónicos móviles durante estudios de campo permite rápida y eficientemente entró y organizada en una base de datos, datos en tiempo real y también puede estar relacionado con otro café automatizado control de métodos como la detección a través de teledetección de23. Otra ventaja importante de este método de recolección de datos es que se pueden generar informes detallados de la infestación con facilidad, permitiendo recomendaciones de gestión oportuna ser enviadas a los productores. Por último, los datos en tiempo real sobre biología CBB, fenología de la planta de café, tiempo y gestión pueden ser incorporados en el desarrollo de modelos predictivos que puede utilizarse para personalizar los planes de manejo para una cafetera especial de ubicación.

Disclosures

No tenemos conflictos de interés al informe.

Acknowledgments

Agradecemos a Bremer bosque para proporcionar imágenes de drone de fincas de café, así como la asistencia con métodos de GIS. Agradecemos a Thomas Mangine, Matthew Mueller, Lindsey Hamilton, Shannon Wilson, Briana McCarthy y Mehana sábado-Halpern para obtener ayuda con la producción de la película y dos revisores anónimos por comentarios sobre un borrador anterior. Este trabajo fue financiado por el USDA-ARS. Comentarios, resultados, conclusiones o recomendaciones expresadas en esta publicación son las de los autores y no reflejan necesariamente las opiniones de la USDA. USDA es un proveedor de igualdad de oportunidades y el empleador.

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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El protocolo de Hawaii para el seguimiento científico de la broca del café: un modelo para los agroecosistemas de café en todo el 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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