Bilimsel kahve Berry matkap izleme Hawaii Protokolü: bir Model için kahve Agroecosystems dünya çapında
Summary
Kahve berry matkap ve ana bitki dynamics kapsamlı izleme invaziv bu haşere yönetimini geliştirmek için peyzaj düzey verileri toplamak için esastır. Burada, bilimsel kahve berry matkap hareketi, istila, ölüm, kahve bitki fenoloji, hava durumu ve Çiftlik Yönetimi uygulama kaydı mobil elektronik veri üzerinden izlenmesi için bir iletişim kuralı mevcut.
Abstract
Kahve berry matkap (CBB) için kahve bitkileri dünya çapında en yıkıcı böcek zararlı olduğunu. Yakalama ve dinamikleri ve invaziv bu böcek haşere etkisini hem de kendi ana bitki gelişimi türdeş olmayan bir manzara karşısında miktarının hedefleniyor bilimsel bir izleme Protokolü geliştirdik. Bu kapsamlı izleme sistemi zamanında coğrafi referanslı veri toplama CBB hareketi, kahve berry istila, mantar Beauveria bassianatarafından ölüm ve kahve bitki fenoloji mobil elektronik veri kayıt yoluyla taşıdır uygulama. Bu elektronik veri toplama sistemi yerleşik Küresel Konumlama sistemleri aracılığıyla coğrafi referanslı olmak kayıt alana sağlar ve bir ağ hava istasyonları ve kayıtları çiftlik yönetimi uygulamaları tarafından desteklenmektedir. CBB ve ana bitki dinamikleri kapsamlı izleme Araştırma yönetimi uygulamalarını geliştirmek peyzaj düzey verileri toplamak için Hawaii bir alan çapında projesinin önemli bir parçasıdır. Özelleştirilmiş entegre haşere yöneticiliği (IPM) için sürücü olacaktır ki dünyanın diğer bölgelerinde son derece değişken çevre ve sosyo-ekonomik faktörler deneyim kahve agroecosystems de bu iletişim kuralı, uygulanmasında yarar CBB nüfus yönetin.
Introduction
Kahve Berry matkap (Hypothenemus hampei Ferrari) büyük kahve nin bölgelerinde dünya1,2bulundu invaziv bir böcek zararlı olduğunu. Bu küçük böceğin yaşam döngüsünün içinde zor pestisit spreyler ile denetlemek için yapım bir kahve berry tohumu zamanını. Yetişkin kadın kahve berry merkezi disk üzerinden ve nerede üreme için galerileri oluşturur tohum içine bir delik sıkıyor. Larvalar geliştirdikçe, onlar kahve çekirdeği ve verim ve kalite3sonraki kayıplar için doğrudan zarar endosperm beslenir. Dolaylı zarar, fermantasyon ve tadilat kahve lezzet4neden olabilir fasulye mantar ve patojenler oyuncusunun da oluşabilir.
İlk Ağustos 2010 yılında Hawai’i adada algılandığı CBB5 ve neredeyse tüm Kona Kahve ~ 800 çiftliklerin hızla yayılan ve Ka’u bucak, kendi kahve ürünleri6,7 sınıf kalitesi dünyaca ünlü iki alanda . Kötü yönetilen ve yönetilmeyen çiftlikleri istila düzeyde %90 değeri, büyük ekonomik kayıplar aşan olabilir. Hawaii, tahmini ekonomi genelinde etkisi CBB nedeniyle yaklaşık 21 $ metredir her yıl8. CBB Hawaii Adası’na ilk yana yayılmaya devam etmiştir ve son zamanlarda komşu Hawaii Adaları Oahu (2014) ve Maui (2016) tespit edildi. Kauai tek kahve üreten Island Hawaii CBB tarafından etkilenmemiş kalır, ama kahve adanın 3000 dönümlük bu son derece dağıtıcı pest için son derece savunmasız.
Tarihsel olarak, endosulfan ve chlorpyrifos gibi sentetik böcek öldürücüler denetimine CBB pek çok ülkede kullanılmaktadır. Ancak, bu böcek insan ve çevre9toksisitesi gibi böcek ilacı direnci10, kanıt ile ilgili endişeleri bu maddelerin kullanımı pek çok ülkede yasaklı olma sonuçlandı. Şu anda, çoğu kahve bölgelerinde kontrol CBB bir IPM yaklaşım güveniyor. İPMs genellikle bir arada sanitasyon uygulamaları (örneğin, pruning ve şerit malzeme çekme), biyolojik denetimleri (örneğin, yırtıcı böcekler veya parasitoids sürümü) ve biopesticides uygulama içerir (örneğin, Entomopatojen mantar B. bassiana)11,12. Mevcut öneriler CBB yönetimi Hawaii için de düzenli alan alkol baited tuzaklar ve “otuz ağaç örnekleme yöntemi” kullanarak izlemeyi Cenicafé13,14tarafından geliştirilen öneririz. Bu örnekleme yöntem rasgele bir şube en az 45 yeşil çilek vardır orta gölgelik seçme ve infeste ve sigara musallat çilek sayılması içerir. Bu işlem bir zikzak desen hektar (2.5 dönüm) başına 30 ağaçlar toplam araziyi tekrarlanır ve yüzde istila tahmin etmek için kullanılır.
Birçok bu IPM uygulamasını Hawaii, iklim, topografya aşırı heterojenite kahve yetiştiricileri tarafından kabul ediliyor ve adalarda kültürel uygulamalar gerektiren iken o IPM her konum için özelleştirilmiş olabilir. Özelleştirilmiş IPM gelişimi kahve agroecosystems, kahve haşere Biyoloji ve çevre temel unsurları içeren bir izleme programı üzerinde bağlıdır. Biz kapsamlı bir alan çapında proje yönetimi uygulamaları bildirmek için peyzaj düzey verileri toplayan Hawaii bir parçası olarak CBB ve ana bitki dinamikleri izleme hayata geçirdik. Bu iletişim kuralı diğer kahve agroecosystems dünya çapında kullanılabilir ve bu son derece değişken çevre ve sosyo-ekonomik faktörler CBB nüfus yönetmek özelleştirilmiş IPM gerektiren deneyim özellikle yararlı olacaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada açıklanan izleme Protokolü araştırma CBB ve kontrol stratejileri bu invaziv kahve haşere karşı önemli bir parçası olarak hizmet verebilir. Bu izleme Protokolü uygulamaya özetlenen bu makale ve beraberindeki video sürecinin her aşamasında optimize etmek için bir çaba Hawaii Adası’nda mevsim büyüyen 2016 ve 2017 kahve koydum. Böylece, önemli unsurlarından biri CBB nüfus dinamikleri takip ve en etkili ucuz malzemeler protokolü her adım için belirlenmiştir ve veri CBB harekette toplanan sayısal sağlamıştır, istila, ölüm, kahve bitki fenoloji, hava ve çiftlik yönetimi bilgilendirmek ve geçerli denetim stratejileri geliştirmek için kullanılabilir.
Bu protokolünde, optimum sonuçlar sağlamak için takip edilmesi gereken önemli adımlar vardır. İlk olarak, huni tuzakları Tekdüzen bir yükseklikte kurmak olmalıdır ve ağaçlar arasında konumlandırılmış. Bu cezbedici yeterince havada dağınık ve böcekler her yönden tuzak erişebilirsiniz sağlayacaktır. İkinci olarak, aynı kafes boyutu ile elekler kullanmak gereklidir (kaba-mesh elek ≈ 1.5 mm ve ince gözenekli elek ≈ 1.0 mm) CBB hacimsel tahminler için tutarlı sonuçlar sağlamak için izleme süresi boyunca. Üçüncü olarak, CBB oranı diğer böcekler her tuzağına karşı tuzaklar arasında ve büyüyen sezon boyunca önemli ölçüde değişebilir ve bu nedenle tuzak sayısı verileri gürültü en aza indirmek için bu oranlar tahmin etmek gereklidir. Onlar sonra çilek 14 ° C’de diseksiyon kadar muhafaza edilmelidir laboratuvara gönderilmesi kadar buz soğutucuda dördüncü, musallat çilek depolanması gerekir. Nemli bir ortamda depolama CBB ortaya çıkması çilek20neden olur. Son olarak, kobaylık toplama CBB maksimum yaşayanlar sağlamak için 1-3 gün içinde yapılmalıdır. Çilek için uzun süre soğuk sıcaklıklarda saklanır CBB ölüm meydana gelebilir.
Ek adımlar gerekli olabilir araştırma için olan girişimler burada (CBB predator bereket izlemeörneğin,) dahil değildir. Zaman, kaynakları ve/veya ekipman faktörler sınırlama var Eğer değişiklikler bu protokol için de yapılabilir. 3:1 metanol: etanol oluşan tuzak cezbedici bir 1:1 metanol: etanol çözüm karşılaştırılabilir sonuçlar21ile değiştirilebilir. Sabunlu su da propilen glikol için tuzaklar22öldürmek çözüm olarak yerine olabilir. İçin tahminler CBB (örneğin, daha–dan birkaç yüz tuzak başına) çok sayıda yığın tabanlı tahminler CBB yerine hacimsel tahminleri yerine olabilir. Örneğin, tek bir CBB ortalama kuru ağırlığının yüksek çözünürlüklü bir Skala ile belirlenebilir. % 70 etanol içinde toplanan CBB o zaman olabilir bir fırında kurutulmuş ve tuzak başına CBB sayısı tahmin etmek için ağırlığını koydu. Değiştirilmiş bir hacimsel tahmin da tüm CBB bir tuzak öldürmek çözüm ile birlikte mezun silindir içine koyarak ve içeriği sağlayan alt22‘ ye yerleşmek için yapılabilir. Bir kez yerleşmiş, CBB tarafından dolu silindir hacmi kaydetti olabilir ve 1 mL için dönüştürme faktörü CBB toplam sayısı tuzak yakalanmış tahmin etmek için belirlenebilir. Son olarak, kendi çiftlikleri samimi bir bilgisine sahip ve bu izleme Protokolü CBB istila ve hareketi tahmin etmek için kullanan kahve yetiştiricileri fenoloji belgeleyen ve dalları üzerinde kuru üzüm sayılması dahil adımları atlayın isteyebilirsiniz.
İki potansiyel bu protokol burada kayda değer sınırlamalardır. İlk olarak, göğüs yüksekliği şubelerinde örnekleme istila ağaç gölgelik daha yüksek başlayabilir Çiçeklenme erken ürün yakalamak değil. Ancak, gözlemler bu Çiçeklenme erken ürün genel verim kahve çiftliklerde Hawaii çok küçük bir yüzdesi için hesapları göstermektedir. İkinci olarak, bizim protokol içinde istila hesaplarında yeşil çilek ve böylece Mayıs tam olarak sadece yakalamak tahminleri berry hasar renk break ve olgun çilek sayısı yüksek olduğunda (Eylül – Aralık Hawaii).
İzleme Protokolü burada sunulan CBB geçerli olarak kullanımda olan izleme diğer protokoller üzerinden birçok farklı avantajı vardır. İlk olarak, bir zikzak desen yapılan örnekleme göre daha da örnekleme için sistematik rastgele örnekleme tasarımı sağlar. Bu örnekleme tasarımı berry hasar boyunca belirli bir alanda daha iyi tahminler için izin verir ve etkin noktaları tespit etmek için potansiyel artar. İkinci olarak, kahve agroecosystems (örneğin, fenoloji, hava değişkenler ve yönetim uygulamaları) için gerekli olan öğeleri izleme Protokolü dahil invaziv böcek zararlıları arasında dinamiklerini anlayışımızı geliştirmek olacaktır, onların ana bitkiler ve çeşitli çevresel faktörler. Üçüncü olarak, gerçek zamanlı veri hızlı ve verimli bir şekilde girmiş ve bir veritabanına organize bir mobil elektronik veri koleksiyon uygulama alan araştırmaları sırasında kullanımına izin verir ve ayrıca diğer otomatik kahve gibi algılama yöntemleri izleme için ilgili olabilir Uzaktan algılama23. Bir başka önemli yararı, veri toplama bu yöntemin detaylı istila raporları zamanında yönetimi öneriler yetiştiricileri için geçirilmesine izin kolaylıkla üretilen var. Son olarak, gerçek zamanlı veri CBB biyoloji, kahve bitki fenoloji, hava durumu ve yönetim üzerinde toplanan yönetim planları konumu büyüyen belirli bir kahve için özelleştirmek için kullanılan tahmin modelleri geliştirilmesi dahil olmak.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
GIS yöntemleriyle dron görüntülerini kahve çiftlikleri yanı sıra yardım sağlamak için orman Bremer için minnettarız. Bir önceki taslak üzerinde Thomas Mangine, Matthew Mueller, Lindsey Hamilton, Shannon Wilson, Briana McCarthy ve Mehana sahın-Halpern film üretimi konusunda yardım almak için ve iki adsız yorumcular yorumlar için teşekkür ederim. Bu eser USDA-ARS tarafından finanse edildi. Görüşleri, bulgular, sonuç veya öneriler Bu yayında ifade yazarlar vardır ve mutlaka USDA görüşlerini yansıtmamaktadır. USDA bir fırsat eşitliği sağlayıcı ve işveren olduğunu.
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).
