البروتوكول هاواي للرصد العلمي للحفار بيري البن: نموذج للنظم الإيكولوجية الزراعية البن في العالم
Summary
رصد شامل لحفار بري القهوة وديناميات النبات المضيف أمر ضروري لتجميع البيانات على مستوى المناظر الطبيعية لتحسين إدارة هذه الآفات الدخيلة. نقدم هنا، على بروتوكول للرصد العلمي لحركة حفار بري القهوة والإصابة والوفيات، القهوة محطة مراقبة، الطقس وإدارة المزارع عن طريق بيانات إلكترونية متنقلة تسجيل التطبيق.
Abstract
حفار بيري البن (مصرف البحرين المركزي) هو مكافحة الآفات الحشرية الأكثر تدميرا لمحاصيل البن في جميع أنحاء العالم. قمنا بتطوير بروتوكول رصد علمية التي تهدف إلى الاستيلاء على والتحديد الكمي لديناميات وتأثير هذه الآفات الحشرية الغازية، فضلا عن تطوير مصنعها المضيف عبر المناظر الطبيعية غير متجانسة. حجر الزاوية في هذا النظام الشامل للرصد جمع البيانات في الوقت المناسب جغرافيا على حركة مصرف البحرين المركزي والقهوة بيري الإصابة والوفيات بالفطر Beauveria bassianaوالقهوة محطة مراقبة عن طريق تسجيل بيانات إلكترونية المتنقلة التطبيق. هذا النظام جمع البيانات الإلكترونية يسمح السجلات الميدانية أن تكون جغرافيا من خلال نظم تحديد المواقع العالمي المدمج، وهي مدعومة بشبكة محطات الطقس وسجلات لممارسات إدارة المزرعة. رصد شامل للديناميات النباتية مصرف البحرين المركزي والمضيف جزء أساسي من مشروع على نطاق المنطقة في هاواي لتجميع البيانات على مستوى المناظر الطبيعية للبحوث الرامية إلى تحسين ممارسات الإدارة. قهوة النظم الإيكولوجية الزراعية في أجزاء أخرى من العالم التي تعاني من العوامل البيئية والاجتماعية والاقتصادية المتغيرة عالية سوف تستفيد أيضا من تنفيذ هذا البروتوكول، حيث أنه سيدفع تطوير إدارة مخصصة المكافحة المتكاملة للآفات (IPM) إلى إدارة السكان مصرف البحرين المركزي.
Introduction
حفار بيري البن (هامبي هيبوثينيموس فيراري) هو مكافحة الآفات الحشرية الغازية التي يتم العثور عليها في جميع أنحاء المناطق الرئيسية القهوة المتزايد على العالم1،2. هذا خنفساء صغيرة يقضي معظم دورة الحياة داخل بذور التوت القهوة، جعله من الصعب على التحكم برشاشات مبيدات الآفات. الإناث البالغات المملون ثقب في بيري البن من خلال القرص المركزي وفي البذور حيث أنه يبني المعارض للاستنساخ. ومع تطور اليرقات، تتغذى على السويداء، تسبب ضررا مباشرا لحبوب القهوة والخسائر اللاحقة في الغلة والجودة3. يمكن أن يحدث الضرر غير المباشر أيضا بدخول الفطريات ومسببات الأمراض في الفول، التي يمكن أن تسبب التخمر وتغيير نكهة القهوة4.
مصرف البحرين المركزي اكتشف لأول مرة في “جزيرة هاواي” في آب/أغسطس 20105 وانتشر بسرعة إلى ما يقرب من جميع ~ 800 مزارع البن في كونا والمقاطعات كأو، اثنين من المجالات التي ذات الشهرة العالمية لنوعية قسط على القهوة المنتجات6،7 . يمكن أن يكون المزارع غير المدارة والمدارة مستويات الإصابة بما يزيد على 90 في المائة، نتج عنه خسائر اقتصادية ضخمة. في هاواي، هو الأثر المقدر على نطاق الاقتصاد بسبب ممانعة حوالي 21 دولار م سنوياً8. مصرف البحرين المركزي واصل انتشرت منذ عرضه الأولى إلى جزيرة هاواي، واكتشفت مؤخرا في جزر هاواي اواهو (2014) المجاورة ومأوى (2016). كاواي هي الجزيرة الوحيدة المنتجة للبن في هاواي أن تظل غير متأثرة بمصرف البحرين المركزي، ولكن الجزيرة 3,000 فدان من القهوة معرضة للغاية لهذه الآفات شديدة المشتتة.
تاريخيا، استخدمت المبيدات الاصطناعية مثل الإندوسولفان ووالكلوربيريفوس في العديد من البلدان لمراقبة مصرف البحرين المركزي. ومع ذلك، والشواغل المتعلقة بالسمية لهذه المبيدات الحشرية على البشر والبيئة9، فضلا عن دليل ل مقاومة المبيدات الحشرية10، أسفرت هذه المواد يجري منع استعمالها في العديد من البلدان. حاليا، معظم المناطق نمواً القهوة تعتمد على نهج الإدارة المتكاملة للآفات إلى مراقبة مصرف البحرين المركزي. مراقبي الشرطة الدوليين عادة ما تنطوي على مزيج من الممارسات الصحية (مثلاً، برونينغ وقطاع-الانتقاء)، ووسائل المكافحة البيولوجية (مثلاً، الإفراج عن الخنافس المفترسة أو الطفيليات)، وتطبيق المبيدات الحيوية (مثلاً، 11،السوق الفطريات bassiana باء)12. كما تشير التوصيات الحالية لإدارة مصرف البحرين المركزي في هاواي رصد ميدانية منتظمة باستخدام الفخاخ اصطاد الكحول و “ثلاثين شجرة طريقة أخذ العينات” وضعتها Cenicafé13،14. يتضمن هذا الأسلوب أخذ العينات عشوائياً تحديد فرع من مظلة منتصف يحتوي على مالا يقل عن 45 التوت الخضراء، وإحصاء عدد التوت الموبوءة وغير الموبوءة. هذه العملية تتكرر في نمط التعرج عبر الحقل لما مجموعة 30 شجرة في الهكتار الواحد (2.5 فدان)، وتستخدم لتقدير نسبة الإصابة.
في حين أن العديد من هذه الممارسات IPM يتم اعتمادها من قبل مزارعي البن في هاواي، إلى التباين الشديد في المناخ والتضاريس والممارسات الثقافية في الجزر تستلزم أن المكافحة المتكاملة للآفات تكون مخصصة لكل موقع. تطوير الإدارة المتكاملة للآفات مخصصة سيعتمد على برنامج رصد يتضمن العناصر الأساسية للنظم الإيكولوجية الزراعية البن والقهوة الآفات بيولوجيا، والبيئة. وقد نفذنا الرصد الشامل للديناميات النباتية مصرف البحرين المركزي والمضيف كجزء من مشروع على نطاق المنطقة في هاواي مجاميع من البيانات على مستوى المناظر الطبيعية إبلاغ الممارسات الإدارية. هذا البروتوكول يمكن استخدامها في سائر النظم الإيكولوجية الزراعية البن العالم، وسوف يكون مفيداً بشكل خاص في البلدان التي تشهد اختلافاً كبيرا من العوامل البيئية والاجتماعية والاقتصادية التي تتطلب IPM مخصصة لإدارة السكان مصرف البحرين المركزي.
Protocol
Representative Results
Discussion
يمكن أن تشكل جزءا أساسيا من البحث عن استراتيجيات مصرف البحرين المركزي والسيطرة ضد هذه الآفة القهوة الغازية بروتوكول الرصد الموصوفة هنا. لقد وضعنا هذا الرصد البروتوكول موضع التنفيذ أكثر من القهوة 2016 و 2017 زراعة المواسم في جزيرة هاواي في محاولة لتحسين كل خطوة من العملية المبينة في هذه المادة والفيديو المصاحبة لها. عند القيام بذلك، قد كفلنا أن تم رصد الجوانب الهامة للديناميات السكانية في مصرف البحرين المركزي وكمياً وأن مواد منخفضة التكلفة الأكثر فعالية قد حددت لكل خطوة من البروتوكول، وأن البيانات التي جمعت في حركة مصرف البحرين المركزي، الإصابة والوفيات والقهوة محطة مراقبة، يمكن استخدام إدارة الطقس ومزرعة توعية وتحسين استراتيجيات السيطرة الحالية.
وهناك عدد من الخطوات الحاسمة في هذا البروتوكول التي يجب اتباعها لضمان الحصول على أفضل النتائج. أولاً، يجب أن يكون إعداد على ارتفاع موحد الفخاخ القمع والمتمركزة بين الأشجار. وهذا سيضمن أن جاذبة هو موزع بشكل كاف عن طريق الجو، وأن الخنافس يمكن الوصول إلى الفخ من جميع الاتجاهات. ثانيا، من الضروري استخدام ثقب سيتا بنفس حجم فتحات الشباك (الخشنة مش ≈ غربال منخل 1.5 مم، وغرامة مش ≈ 1.0 مم) طوال مدة الرصد لضمان نتائج متسقة لوضع تقديرات الحجمي لمصرف البحرين المركزي. ثالثا، نسبة مصرف البحرين المركزي مقابل الخنافس الأخرى في كل فخ يمكن أن تتباين كثيرا بين الفخاخ وخلال موسم النمو، ومن ثم اللازمة لتقدير هذه النسب لتقليل الضوضاء في فخ عدد البيانات. يجب تخزين التوت الموبوءة، والرابعة في برودة على الجليد حتى أنها يمكن نقلها إلى المختبر، وبعد ذلك يجب أن يتم تخزين التوت في 14 درجة مئوية حتى تشريح. سيؤدي إلى نشوء مصرف البحرين المركزي من التوت20مخزن في بيئة رطبة. وأخيراً، يجب إجراء تشريح داخل 1-3 أيام جمع لضمان أقصى حالة البقاء على الحياة من مصرف البحرين المركزي. قد تحدث وفيات من مصرف البحرين المركزي إذا التوت يتم تخزينها في درجات حرارة باردة لفترات طويلة.
خطوات إضافية قد تكون مطلوبة لبحوث المبادرات التي غير المدرجة هنا (مثلاً، رصد وفرة المفترس مصرف البحرين المركزي). يمكن أيضا إجراء تعديلات على هذا البروتوكول إذا كان الوقت والموارد، و/أو المعدات تعمل على الحد من العوامل. قد يتم تغيير جاذبة فخ تتألف من 3:1 الميثانول: الإيثانول إلى حل 1:1 ميثانول: إيثانول مع نتائج مماثلة21. قد أيضا تحل محل الماء والصابون البروبيلين غليكول كحل قتل في22من الفخاخ. يمكن الاستعاضة التقديرات المستندة إلى كتلة من مصرف البحرين المركزي لوضع تقديرات لإعداد كبيرة من مصرف البحرين المركزي (مثلاً، أكثر من بضع مئات في فخ)، عوضاً عن التقديرات الحجمي. على سبيل المثال، قد يتم تحديد متوسط وزن جاف مصرف البحرين المركزي واحد استخدام مقياس الاستبانة. مصرف البحرين المركزي التي تم جمعها في الإيثانول 70% ثم تجفف في فرن، ووزنه إلى تقدير العدد من مصرف البحرين المركزي في فخ. تقدير حجمي معدلة يمكن أيضا أن وضع كل مصرف البحرين المركزي من فخ في اسطوانة جنبا إلى جنب مع الحل قتل، والسماح للمحتويات تسوية ل أسفل22. مجرد تسوية، يمكن ملاحظة أن حجم الاسطوانة مليئة بمصرف البحرين المركزي، وقد يتم تحديد معامل التحويل لمل 1 لتقدير العدد الإجمالي لمصرف البحرين المركزي اشتعلت كل فخ. وأخيراً، لعل مزارعي البن التي لديها معرفة حميمة لمزارعهم وتستخدم هذا الرصد البروتوكول لتقدير الإصابة مصرف البحرين المركزي وحركة تجاهل الخطوات التي تنطوي على توثيق مراقبة وإحصاء عدد الزبيب في فروع.
القيود المحتملة اثنين من هذا البروتوكول جديرة بالذكر هنا. أولاً، لا التقاط عينات فروع في ارتفاع الصدر الإصابة في المحصول المبكر المزهرة التي قد تبدأ في الظلة أعلى. بيد أن الملاحظات تشير إلى أن هذا المحصول المبكر المزهرة تستأثر بنسبة مئوية صغيرة جداً من العائد الإجمالي في مزارع البن في هاواي. وثانيا، لدينا بروتوكول فقط حسابات للإصابة في الأخضر التوت، وهكذا قد لا بدقة التقاط تقديرات الأضرار بيري عند العدد من كسر اللون والتوت قد حان مرتفع (أيلول/سبتمبر-كانون الأول/ديسمبر في هاواي).
مصرف البحرين المركزي رصد البروتوكول المعروضة هنا عدة مزايا متميزة عبر بروتوكولات الرصد الأخرى التي قيد الاستخدام حاليا. أولاً، يسمح تصميم منهجية أخذ العينات العشوائية لأخذ العينات أكثر حتى بالنسبة لأخذ العينات يتم في نمط التعرج. هذا تصميم العينات يسمح لأفضل تقديرات الأضرار بيري في جميع أنحاء حقل معين، ويزيد من القدرة على الكشف عن النقاط الساخنة. ثانيا، إدراج عناصر في بروتوكول الرصد الأساسية للنظم الإيكولوجية الزراعية البن (مثلاً، مراقبة، المتغيرات المناخية، وممارسات الإدارة) سوف تحسين فهمنا للديناميات بين الآفات الحشرية الغازية، مصانعهم المضيف، والعوامل البيئية المختلفة. ثالثا، يسمح استخدام تطبيق جمع البيانات الإلكترونية المتنقلة خلال عمليات المسح الميداني في الوقت الحقيقي البيانات بسرعة وكفاءة دخلت وتنظيمها في قاعدة بيانات، ويمكن أن تتصل أيضا القهوة مؤتمتة أخرى أساليب الرصد مثل الكشف عن طريق الاستشعار عن بعد23. فائدة مهمة أخرى لهذا الأسلوب من جمع البيانات أن تقارير مفصلة الإصابة يمكن إنشاؤها بسهولة، تتيح توصيات الإدارة في الوقت المناسب نقلها إلى المزارعين. وأخيراً، يمكن إدراجها في الوقت الحقيقي البيانات المجمعة في البيولوجيا مصرف البحرين المركزي ومراقبة النباتات القهوة والطقس وإدارة في تطوير النماذج التنبؤية التي يمكن استخدامها لتخصيص خطط الإدارة لقهوة خاصة تزايد موقع.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونحن ممتنون “الغابات بريمر” لتوفير صور بدون طيار لمزارع البن، فضلا عن تقديم المساعدة مع أساليب نظم المعلومات الجغرافية. ونحن نشكر مانجيني توماس مولر ماثيو وهاملتون ليندسي، ويلسون شانون، مكارثي Briana ومهنا Sabado-هالبيرن للمساعدة في إنتاج الأفلام، ومراجعان المجهول للتعليقات على مشروع سابق. تم تمويل هذا العمل من قبل وزارة الزراعة-جمعية الإغاثة اﻷرمنية. الآراء، النتائج أو الاستنتاجات أو التوصيات الواردة في هذا المنشور هي آراء المؤلفين ولا تعكس بالضرورة آراء وزارة الزراعة. وزارة الزراعة هو موفر تكافؤ الفرص ورب العمل.
Materials
| 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 |
References
- 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).
- Vega, F. E., Infante, F., Johnson, A. J., Vega, F. E., Hofstetter, R. W. The genus Hypothenemus, with emphasis on H. hampei, coffee berry borer. Bark beetles, biology and ecology of native and invasive species . 11, 427-494 (2015).
- ISO. Green coffee -Defect reference chart. International Standard ISO 10470. , 15 (2004).
- 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).
- 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).
- Kinro, G. . A Cup of Aloha: The Kona Coffee Epic. , (2003).
- 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).
- 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).
- 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). , (2002).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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. , 134 (1998).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
