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.
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.
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.
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.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |