Integrated Pest Management in Maize at the Landscape Scale

La demanda mundial d’aliments ha dut al desenvolupament d’una intensa activitat agrícola produint la fragmentació, modificació i simplificació dels hàbitats naturals ja documentats com una de les principals causes de l’extinció i pèrdua de la diversitat d’espècies. La biodiversitat que tenen els ecosistemes proveeix d’una sèrie de serveis ecosistèmics a l’ésser humà i el control biològic natural de plagues es un dels serveis que s’ha vist alterat especialment als agroecosistemes. Tot i que existeix una creixent literatura científica que suggereix que la presència d’hàbitats naturals beneficia als enemics naturals als groecosistemes, l’eficiència del control biològic segueix sent un dels principals reptes en aquests estudis, oncs els efectes varien molt entre espècies i entre estudis. Entendre els patrons d’abundància i moviment de les espècies d’enemics naturals i d’herbívors, així com les interaccions entre aquests en els paisatges agrícoles, es espacialment i temporal complex. Si bé la gestió dels hàbitats agrícoles ofereix solucions per a reduir la pèrdua del rendiment degut a les plagues, en el cas dels virus, la simplificació excessiva de la diversitat dels cultius, els sistemes intensius de cultiu i l’ús de productes fitosanitaris interfereixen amb les funcions ecològiques dels agroecosistemes alterant la epidemiologia de malalties a les plantes. Amb l’objectiu d’oferir una perspectiva general sobre la’influència que el paisatge agrícola pot tenir sobre el control biològic i la epidemiologia viral, aquesta tesis s’ha enfocat en analitzar els efectes del paisatge agrícola des d’una perspectiva de composició espacial i del maneig del camp sobre espècies d’insectes herbívors i depredadors, així com en els principals virus que afecten al cultiu del panís a la zona de la Vall de l’Ebre. La primera part de la tesis està orientada a (1) l’ampliació en el coneixement de quins són els tipus d’estudis que s’estan duent a terme per analitzar els efectes de l’agroecosistema en el control biològic, les diferents metodologies i els resultats més recents (Capítol 1), i (2) els diferents efectes que té l’estructura (composició i configuració) del paisatge i les variables locals en les espècies de depredadors i herbívors presents en el cultiu de panís (Capítol 2). La segona part de la Tesi està orientada a estudiar els efectes del paisatge sobre tres dels principals virus que afecten al cultiu de panís (1) dos virus generalistes de vector: el virus del mosaic de la canya de sucre (SCMV) i el virus del mosaic nanitzant del panís (MDMV) (Capítol 3), i un virus especialista de vector: el virus del nanisme rugós del panís (MRDV) (Capítol 4). Les principals conclusions d’aquesta tesis doctoral són: (1) els estudis de caràcter funcional on s’estudia composició del paisatge han demostrat que les espècies d’enemics naturals necessiten hàbitats specífics, però que altres variables com són els efectes locals del cultiu també poden afectar a les seves dinàmiques i les de les plagues amb més força; (2) la superfície de fruiters afecta negativament als depredadors potencials del panís, però que les cobertes vegetals d’aquests afecten positivament a certes espècies d’herbívors en absència del panís; (3) l’alfals actua com un cultiu que aporta depredadors i herbívors al cultiu de panís actuant com un recurs per a les espècies més importants dels hàbitats seminaturals; (4) la incidència viral al panís està influïda principalment per la data de sembra i per la cobertura i presència d’espècies de gramínies als marges. Aquests resultats obren una via en el coneixement dels efectes que produeixen tant la composició del paisatge agrícola com el maneig del propi camp en l’abundància i distribució d’herbívors, depredadors i de virus en el cultiu de panís. Aquests resultats a més suggereixen que s’han de contemplar mesures de gestió a escala local que garanteixin nivells mínims de biodiversitat i sostenibilitat com a base inicial per al desenvolupament de programes més eficients de control biològic de plagues i virus.La demanda mundial de alimentos ha llevado al desarrollo de una intensa actividad agrícola produciendo una fragmentación, modificación y simplificación de los hábitats naturales ya documentada como una de las principales causas de la extinción y pérdida de la diversidad de especies. La cantidad, estructura y forma de la superficie de estos hábitats naturales fragmentados genera efectos positivos o negativos sobre la abundancia y diversidad de las especies. La biodiversidad que tienen los ecosistemas provee de una serie de servicios ecosistémicos al ser humano, y el control biológico natural de plagas es uno de los servicios que se ha visto alterado especialmente en los agroecosistemas. Aunque existe una creciente literatura científica que sugiere que la presencia de hábitats naturales beneficia a los enemigos naturales en los agroecosistemas, la eficiencia del control biológico sigue siendo uno de los principales retos en estos estudios, pues los efectos varían mucho entre especies y entre estudios. Entender los patrones de abundancia y movimiento de las especies de enemigos naturales y de herbívoros en los paisajes agrícolas, así como las interacciones entre estos, es espacial y temporalmente complejo. Si bien la gestión de los hábitats agrícolas ofrece soluciones para reducir la pérdida de rendimiento debido a las plagas, en el caso de los virus la simplificación excesiva de la diversidad de los cultivos, los sistemas intensivos de cultivo y el uso de productos fitosanitarios interfieren con las funciones ecológicas de los agroecosistemas alterando la epidemiología de enfermedades en las plantas. Con el objetivo de ofrecer una perspectiva general sobre la influencia que el paisaje agrícola puede tener sobre el control biológico y la epidemiología viral, esta tesis se ha centrado en analizar los efectos del paisaje agrícola desde una perspectiva de composición espacial y del manejo del campo sobre especies de insectos herbívoros y depredadores, así como en los principales virus que afectan al cultivo de maíz en la zona del Valle del Ebro. La primera parte de la tesis está orientada a (1) la ampliación en el conocimiento de cuáles son los tipos de estudios que se están realizando para analizar los efectos del agroecosistema en control biológico, las diferentes metodologías y los resultados más recientes (Capítulo 1), y (2) los efectos que tiene la estructura (composición y configuración) del paisaje y las variables locales en las especies de depredadores y herbívoros presentes en el cultivo del maíz (Capítulo 2). La segunda parte de la tesis está orientada a estudiar los efectos del paisaje sobre tres de los principales virus que afectan al cultivo del maíz (1) dos virus generalistas de vector: el virus del mosaico de la caña de azúcar (SCMV) y el virus del mosaico enanizante del maíz (MDMV) (Capítulo 3), y un virus especialista de vector: el virus del enanismo rugoso del maíz (MRDV) (Capítulo 4). Las principales conclusiones de esta tesis son: (1) los estudios de carácter funcional donde se analiza la composición del paisaje han demostrado que las especies de enemigos naturales necesitan de hábitats específicos, pero que otras variables como son los efectos locales del cultivo también pueden afectar a las dinámicas de los enemigos naturales y los herbívoros con más fuerza; (2) la superficie de frutales afecta negativamente a los depredadores potenciales en el maíz, pero que las cubiertas vegetales de estos afectan positivamente a ciertas especies de herbívoros; (3) la alfalfa actúa como un cultivo que aporta depredadores y herbívoros al cultivo del maíz actuando como un recurso para las especies con mayores efectos que los hábitats semi-naturales; (4) la incidencia viral en el maíz está influenciada principalmente por la fecha de siembra y por la cobertura y presencia de especies de gramíneas en los márgenes. Estos resultados abren una vía en el conocimiento de los efectos que produce tanto la composición del paisaje agrícola como el manejo del propio campo en la abundancia y distribución de herbívoros, depredadores y de virus en el cultivo del maíz. Además, son una base para predecir las consecuencias de la modificación de las prácticas agrícolas en el control biológico de plagas y de virus en el cultivo del maíz. Estos resultados además sugieren que deben de contemplarse medidas de gestión a escala local que garanticen niveles mínimos de biodiversidad y sostenibilidad como base inicial para el desarrollo de programas más eficientes de control biológico de plagas y virus.The global demand for food has led to the development of intense agricultural activity resulting in fragmentation, modification and simplification of natural habitats already documented as one of the main causes of extinction and loss of species diversity. The quantity, structure and surface shape of these fragmented natural habitats generate positive or negative effects on the abundance and diversity of species. The biodiversity that ecosystems have provides a series of ecosystem services to humans, and natural biological control is one of the services that has been altered, especially in agroecosystems. Although there is growing scientific literature that suggests that the presence of natural habitats benefits natural enemies in agroecosystems, the efficiency of biological control remains one of the main challenges in these studies, as the effects vary greatly between species and between studies. Understanding the patterns of abundance and movement of natural enemies and herbivores, as well as understanding the interactions between them, is spatially and temporarily complex in agricultural landscapes. While agricultural habitat management offers solutions to reduce yield loss due to pests, in the case of viruses, the excessive simplification of crop diversity, intensive cropping systems and the use of phytosanitary products interfere with the ecological functions of agroecosystems, altering the epidemiology of diseases in plants. With the aim of offering a general perspective on the influence that the agricultural landscape can have on biological control and viral epidemiology, this thesis has focused on analysing the effects of the agricultural landscape from a spatial composition and field management perspective on species of herbivorous and predatory insects, as well as in the main viruses that affect the cultivation of maize in the area of the Ebro Valley. The first part of the thesis is aimed at (1) broadening the knowledge of identifying the types of studies that are being conducted to analyse the effects of agroecosystem on biological control, the different methodologies and the most recent results (Chapter 1), and (2) the effects of the structure (composition and configuration) of the landscape and the local variables in the predators and herbivores present in the cultivation of maize (Chapter 2). The second part of the thesis is aimed at studying the effects of the landscape on three of the main viruses that affect the cultivation of maize (1) two generalist vector viruses: the sugarcane mosaic virus (SCMV) and the maize dwarf mosaic virus (MDMV) (Chapter 3), and a vector specialist virus: the maize rough dwarf virus (MRDV) (Chapter 4). The main conclusions of this thesis are as follows: (1) functional studies where landscape composition is studied have shown that natural enemy species need specific habitats, while other variables such as the local effects of the crop can also affect the dynamics of natural enemies and herbivores with greater weight; (2) the surface of orchards negatively affects potential predators in maize, but the plant cover of these positively affects certain species of herbivores; (3) alfalfa acts as a crop that contributes predators and herbivores to the cultivation of maize acting as a resource for species with higher effects than semi-natural habitats; and (4) the viral incidence in maize is mainly influenced by the planting date and the cover and presence of grass species at the edges. These results offer additional knowledge about the effects produced by both the composition of the agricultural landscape and the management of the field itself in the abundance and distribution of herbivores, predators and viruses in the cultivation of maize. In addition, they provide a basis for predicting the consequences of the modification of agricultural practices in the biological control of pests and viruses in the cultivation of maize. These results also suggest that local management measures that guarantee minimum levels of biodiversity and sustainability should be considered as the initial basis for the development of more efficient biological control programmes for pests and viruses

The Influence of Planting Periods on Herbivore and Natural Enemy Abundance on Yellow Sticky Traps in Bt Maize Fields

This research was funded by the Spanish Ministry of Economy, Industry and Competitiveness project AGL2014-53970-C2-1-R. and AGL2017-84127-R. Gemma Clemente-Orta was funded by the grant BES-2015-072378 from the Ministry of Science, Innovation, and Universities.Knowledge of the insect densities during crop development is necessary for adopting appropriate measures for the control of insect pests and minimizing yield losses. Within integrated pest management programs, crop rotation has been carried out in recent years, but this current trend delays the planting period for Bt maize. The small amount of available information regarding the influence of sowing Bt maize early or late on the seasonal abundance of herbivores prompted us to study these aspects in two current common planting periods in northeastern Spain in 52 maize fields over three consecutive years. We sampled the fields planted on different dates with sticky yellow traps. Our results show that only the abundances of herbivore thrips, other than Frankliniella occidentalis, and Syrphidae were significantly different between the two planting periods. Moreover, when we performed yearly analyses, we found significant effects of the planting period on Coccinellidae and Chrysopidae in 2015 and on Aeolothrips sp. in 2016 and 2017. In most of the taxa, the abundance peaks in earlier growth stages, which is related to pollination (before or during). Only the abundances of Stethorus punctillum and Syrphidae peak later in the season. In addition, F. occidentalis, aphids, Syrphidae, and Coccinellidae registered higher abundance in fields sown in the late planting period. These results highlight the effects of sowing in different planting periods on insect dynamics in Bt maize and can be used to identify the abundance of certain pests and natural enemies in specific phenological stages of maize, which may allow producers to adopt better-integrated management and thus avoid reaching the level of economic damage.Spanish Government AGL2014-53970-C2-1-R AGL2017-84127-RMinistry of Science, Innovation, and Universities BES-2015-07237

Planting period is the main factor for controlling maize rough dwarf disease

Maize rough dwarf virus (MRDV) is one of the main yield-limiting factors of maize in the Mediterranean. However, knowledge about the interactions between the agroecosystem and the virus–vector–host relationship continues to be limited. We used multi-model inference to test a landscape-scale approach together with variables measured in the field, and we estimated the effects of early and late planting on MRDV incidence. The results revealed that the virus incidence increased by 3% when the planting was delayed, and this increase was coincident with the first peak of the vector population. The variables at the field and landscape scales with a strong effect on virus incidence were the proportions of grasses in adjacent crops, in uncultivated areas, and in edges close to maize plants. Grass plant cover in the edges also affected virus incidence, but these effects varied with the planting period. These findings provide new insights into the causes of MRDV incidence and may provide some guidance to growers to reduce losses caused by the virus. Among the recommendations to be prioritized are early planting, management of grasses at field edges, and non-overlapping cultivation of maize and winter cereals in the same area.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

ECOSISTEMAS consolida su apuesta por un sistema de publicación abierto y justo avanzando hacia su internacionalización

5 Pág.Peer reviewe

Impact of opioid-free analgesia on pain severity and patient satisfaction after discharge from surgery: multispecialty, prospective cohort study in 25 countries

Background: Balancing opioid stewardship and the need for adequate analgesia following discharge after surgery is challenging. This study aimed to compare the outcomes for patients discharged with opioid versus opioid-free analgesia after common surgical procedures.Methods: This international, multicentre, prospective cohort study collected data from patients undergoing common acute and elective general surgical, urological, gynaecological, and orthopaedic procedures. The primary outcomes were patient-reported time in severe pain measured on a numerical analogue scale from 0 to 100% and patient-reported satisfaction with pain relief during the first week following discharge. Data were collected by in-hospital chart review and patient telephone interview 1 week after discharge.Results: The study recruited 4273 patients from 144 centres in 25 countries; 1311 patients (30.7%) were prescribed opioid analgesia at discharge. Patients reported being in severe pain for 10 (i.q.r. 1-30)% of the first week after discharge and rated satisfaction with analgesia as 90 (i.q.r. 80-100) of 100. After adjustment for confounders, opioid analgesia on discharge was independently associated with increased pain severity (risk ratio 1.52, 95% c.i. 1.31 to 1.76; P < 0.001) and re-presentation to healthcare providers owing to side-effects of medication (OR 2.38, 95% c.i. 1.36 to 4.17; P = 0.004), but not with satisfaction with analgesia (beta coefficient 0.92, 95% c.i. -1.52 to 3.36; P = 0.468) compared with opioid-free analgesia. Although opioid prescribing varied greatly between high-income and low- and middle-income countries, patient-reported outcomes did not.Conclusion: Opioid analgesia prescription on surgical discharge is associated with a higher risk of re-presentation owing to side-effects of medication and increased patient-reported pain, but not with changes in patient-reported satisfaction. Opioid-free discharge analgesia should be adopted routinely

Ecología del movimiento de artrópodos y el control biológico: desde el laboratorio hasta el paisaje

[EN] Arthropods are an important part of the biodiversity of terrestrial ecosystems, having a key role in trophic chains, providing one of the most important ecosystem services for the human being that is the biological control of pests. Therefore, for ecology, it is necessary to know where natural enemies are and disperse within agricultural landscapes to provide an effective biological control. This bibliographic review aims to offer a general overview of basic concepts and the state of the art within the study of the arthropod movement and its relationship with the biological control of pests. Our results suggest that (i) the movement of arthropods that consume or parasitize other arthropods is crucial for seeking new resources and escaping spatial and temporal disturbances in ephemeral and/or disturbed habitats in agricultural landscapes, moving directionally or bidirectionally between patches in the landscape. (ii) Both the agroecosystem and natural habitats and/or non-agricultural habitats can provide resources for natural enemies. (iii) Studies that relate arthropod movement and biological control can be integrated into three categories: laboratory trials, field trials at the local level (greenhouse, semi-field, and open-field), and field trials at the habitat level. Moreover, we did not find papers of landscape scale methodologies. In all studies, the techniques used are: (1) tracking by video camera and software (laboratory tests), (2) difference in abundance (quantification of distribution), (3) observation and tracking, (4) observation and tracking in enclosures (boxes), (5) mark and recapture, (6) self-marking and capture and (7) mark capture (field trials at the local level and field trials at the habitat level). On the other hand, (iv) there is the need of works that uses spatial analysis methodologies or landscape ecology in the study of arthropod movement and biological control. Finally, it is recommended that given the highly dynamic nature of agricultural landscapes, arthropod movement should integrate different spatial scales, as well as temporal heterogeneity, specifying the disturbance mechanisms in each system.[ES] Los artrópodos conforman una parte importante de la biodiversidad de los ecosistemas terrestres, teniendo un rol clave en las cadenas tróficas, proveyendo de uno de los servicios ecosistémicos más importantes para el ser humano que es el control biológico de plagas. Por tanto, para la ecología es necesario saber dónde están y hacia dónde se dispersan los enemigos naturales en los paisajes agrícolas para proporcionar un control biológico efectivo. La presente revisión bibliográfica tiene por objetivo ofrecer una perspectiva general de conceptos básicos y del estado del arte del estudio del movimiento de los artrópodos y su relación con el control biológico de plagas. Nuestros resultados sugieren que (i) el movimiento de los artrópodos que consumen o parasitan a otros artrópodos resulta crucial para buscar nuevos recursos y escapar de las perturbaciones a nivel espacial y temporal en los hábitats efímeros y/o perturbados pertenecientes a los paisajes agrícolas, moviéndose de manera direccional o bidireccional entre parches en el paisaje. (ii) Tanto el agroecosistema como los hábitats naturales y/o hábitats no agrícolas pueden proporcionar recursos para los enemigos naturales. (iii) Los estudios que relacionan el movimiento de artrópodos y el control biológico se pueden integrar en tres categorías: ensayos de laboratorio, ensayos en campo a nivel local (invernadero, semi-campo y campo abierto) y ensayos en campo a nivel hábitat. No obstante, no se encontraron artículos con metodologías a escala de paisaje. En los estudios encontrados las técnicas que se utilizan son: el (1) rastreo por videocámara y software (ensayos de laboratorio), (2) diferencia en abundancia (cuantificación de la distribución), (3) observación y rastreo, (4) observación y rastreo en encierros (boxes), (5) marcaje y recaptura, (6) automarcaje y captura y (7) captura de marca (ensayos en campo a nivel local y ensayos en campo a nivel hábitat). Además, (iv) hacen falta más trabajos que utilicen metodologías de análisis espacial o ecología del paisaje en el estudio del movimiento de artrópodos y el control biológico. Finalmente, se recomienda que, dada la naturaleza altamente dinámica de los paisajes agrícolas, el movimiento de artrópodos debe integrar diferentes escalas espaciales, así como la heterogeneidad temporal, especificando los mecanismos de perturbación en cada sistema.Peer reviewe