Modelación de la fluctuación poblacional de insectos en un agroecosistema

In order to estimate the insect population density in an agroecosystem, a theoretical deterministic mathematical model was developed, according to the biological cycle of the phytophagous, in relation to its natural enemies. To estimate the population fluctuation in the field, a prey-predator model with interspecific competition was proposed, and the biological significance of the parameters of both models was studied. For validating the competition model, data from periodic samplings of thrips in an area of 7.71 ha of the "Maravilla" farm belonging to the Various Crops Company (E.C.V.) of Artemisa, Cuba, were used. In the simulation of the differential equations system that generated the model, the generic iterative Runge-Kutta method of order 4 was used. The prey-predator model with predator competition presented better goodness of fit according to the determination coefficient (0.93), mean square error (1.03) and significant Durbin-Watson test (p<0.05). A population peak is reached between 40 and 60 days after sowing and an unstable balance with approximately three predators for every 15 plants and a population of thrips lower than four individuals. The proposed models can be validated in estimating the density of other insect populations.Con el objetivo de estimar la densidad poblacional de los insectos en un agroecosistema, se elaboró un modelo matemático determinístico teórico, según el ciclo biológico del fitófago, en relación con sus enemigos naturales. Para estimar la fluctuación poblacional en campo, se propuso un modelo presa-depredador con competencia interespecífica y se estudió el significado biológico de los parámetros de ambos modelos. Para la validación del modelo de competencia se utilizaron datos provenientes de muestreos periódicos de tisanópteros en un área de 7,71 ha de la finca “Maravilla” perteneciente a la Empresa de Cultivos Varios (E.C.V.) de Artemisa, Cuba. En la simulación del sistema de ecuaciones diferenciales que generó el modelo, se empleó el método genérico iterativo Runge-Kutta de orden 4. El modelo presa-depredador con competencia de depredadores presentó mejor bondad de ajuste según el coeficiente de determinación (0,93), el cuadrado medio del error (1,03) y prueba de Durbin-Watson significativa (p<0,05). Se alcanza un pico poblacional entre los 40 y 60 días después de la siembra y un equilibrio inestable con aproximadamente tres depredadores por cada 15 plantas y una población de tisanópteros por debajo de cuatro individuos. Los modelos propuestos pueden ser validados en la estimación de la densidad de otras poblaciones de insectos

Influencia de la temperatura y agentes de control biológico sobre Bactericera cockerelli (Sulcer) (Hemiptera: Psyllidae)

Meta-analysis were carried out to corroborate the favorable temperature range for Bactericera cockerelli (Sulcer), associate it with the conditions that favored its development, and indicate control measures against the possible introduction and spread of the vector. By a polynomial model it was demonstrated that the life cycle duration of B cockerelli is minimal at 25.28°C and increases slightly above 30°C. The insect life cycle takes place significantly faster on Solanum tuberosum L than on Solanum lycopersicum L. Strains of the entomopathogenic fungi Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae, the predators Chrysoperla carnea and Dicyphus hesperus, and the parasitoid Tamarixia triozae were identified as possible biological control agents. The use of insecticides showed a similar control to the use of biological pesticides, and abamectina was identified as highly selective by lowering B cockerelli populations without reducing the action of the predator C. carnea. The favorable temperatures for the pest are shown by the study as an indicator to move away the crop development dates from periods of temperature between 25 and 30°C. Biological control agents were identified in case of introduction and/or spread of the insect.Se realizaron meta-análisis dirigidos a corroborar el rango de temperatura favorable para Bactericera cockerelli (Sulcer), asociarlo a las condiciones que han propiciado su desarrollo e indicar medidas de control ante la posible introducción y propagación del vector. Mediante un modelo polinomial, se demostró que, a los 25-28°C, la duración del ciclo biológico de B. cockerelli es mínima y presenta un ligero incremento cuando se superan los 30°C. El ciclo biológico del insecto trascurre significativamente más rápido sobre Solanum tuberosum L. en comparación a cuando tiene a Solanum lycopersicum L. como hospedante. Se identificaron, como posibles agentes de control biológico, cepas de los hongos entomopatógenos Beauveria bassiana y Metarhizium anisopliae, los depradodores Chrysoperla carnea y Dicyphus hesperus, y el parasitoide Tamarixia triozae. El uso de insecticidas mostró un control similar al uso de biológicos y la abamectina se identificó como altamente selectivo, al bajar las poblaciones de B. cockerelli sin disminuir la acción del depredador C. carnea. El estudio reveló las temperaturas favorables a la plaga, como indicativo para alejar las fechas de desarrollo del cultivo de periodos de temperatura entre los 25 y 30°C. Se identificaron agentes de control en caso de introducción y/o propagación del insecto

Dynamical System and Nonlinear Regression for Estimate Host-Parasitoid Relationship

The complex relationships of a crop with the pest, its natural enemies, and the climate factors exist in all the ecosystems, but the mathematic models has studied only some components to know the relation cause-effect. The most studied system has been concerned with the relationship pest-natural enemies such as prey-predator or host-parasitoid. The present paper shows a dynamical system for studying the relationship host-parasitoid (Diaphorina citri, Tamarixia radiata) and shows that a nonlinear model permits the estimation of the parasite nymphs using nymphs healthy as the known variable. The model showed the functional answer of the parasitoid, in which a point arrives that its density is not augmented although the number host increases, and it becomes necessary to intervene in the ecosystem. A simple algorithm is used to estimate the parasitoids level using the priori relationship between the host and the climate factors and then the nonlinear model

Coccinélidos (Coleoptera: Coccinellidae) asociados a frutales en la finca «Las Papas», San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba

Composition, richness, and relative abundance of Coccinellidae species associated with fruit-trees weredetermined in «Las Papas» farm, (National Institute of Agricultural Science), San José de las Lajas, Mayabeque,Cuba. Sixteen samplings were carried out with a frequency of 45 days from October 2017 to October 2019. Adults ofladybird beetles were collected and taken to the Entomology laboratory in the Agronomy Faculty of the Agrarian Universityof Havana for identification. The species accumulation curves were constructed. The Exponential model was the best to fit. Atotal of 1, 066 individuals were conducted; 16 species were identified, three to genus level and 13 to species level. Arawanacubensis Dimmock, Decadiomus bahamicus Casey, Egius platycephalus Mulsant, Hyperaspis apicalis Weise, and Olla vnigrum(Mulsant) are for the first time reported for Mayabeque. Brachiacantha decora Casey and Cycloneda sanguinealimbifer Casey were the most abundant. Grape-fruit (Citrus paradisi Macf.) and guava-tree (Psidium guajava L.) were theplants with which the greatest number of ladybird beetles was associated. These results will allow establishing conservationstrategies for these natural enemies, which will ease management of the harmful organisms associated with the crops beingsown in the farm.Se determinó la composición, riqueza y abundancia relativa de especies de Coccinellidae asociadas a frutales,en la finca «Las Papas», perteneciente al Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas (INCA), San José de las Lajas,Mayabeque, Cuba. Se efectuaron 16 muestreos con una frecuencia de 45 días, desde octubre de 2017 hasta octubre de2019. Se recolectaron adultos de coccinélidos y se trasladaron al Laboratorio de Entomología de la Facultad de Agronomíade la Universidad Agraria de La Habana para su identificación. Se elaboraron las curvas de acumulación de especies. Elmodelo que mejor se ajusta es el Exponencial. Se contabilizaron 1 066 individuos; se identificaron 16 especies, tres a nivel degénero y 13 a nivel de especie. Se informan, por primera vez para Mayabeque, Arawana cubensis Dimmock, Decadiomusbahamicus Casey, Egius platycephalus Mulsant, Hyperaspis apicalis Weise y Olla v-nigrum (Mulsant). Brachiacanthadecora Casey y Cycloneda sanguinea limbifer Casey fueron las más abundantes. Las plantas a las que se le encontró asociadoel mayor número de coccinélidos fueron toronjo (Citrus paradisi Macf.) y guayabo (Psidium guajava L.). Estos resultadospermitirán establecer estrategias de conservación de estos enemigos naturales, lo que facilitará el manejo de los organismosnocivos asociados a los cultivos que se siembran en la finca

Modeling Root-Knot Nematode Regulation by the Biocontrol Fungus Pochonia chlamydosporia

Two models of increasing complexity were constructed to simulate the interactions between the root-knot nematode (RKN) Meloidogyne incognita and the biocontrol fungus Pochonia chlamydosporia var. catenulata in a rhizosphere microcosm. The models described discrete population dynamics at hourly rates over a 6-month period and were validated using real parasitism and nematode or fungus data. A first, general Pochonia–nematode–root model (GPNR) used five functions and 16 biological constants. The variables and constants describing the RKN life cycle included the rates of egg production, hatching, juvenile (J2), and mature female development, including root or nematode self-density-dependent factors. Other constants accounted for egg parasitism, nematode-induced root losses, growth, and mortalities. The relationship between nematodes and fungal propagules showed density dependence and cyclic variations in time, including an attractor on the propagules and J2 phases space. The simulations confirmed a P. chlamydosporia optimal initial density of 5 · 103 propagules · cc soil-1, as usually applied in assays. The constants used in GPNR showed adherence to the nematode biology, with 103 eggs per egg mass, a 10-day average lifespan of J2, with 2 days required to enter roots, and adult lifespan lasting 24 days. The fungus propagule lifespan was 25 days, with an average feeder root lifespan lasting around 52 days. A second, more complex Pochonia–nematode–root detailed model (GPNRd) was then constructed using eight functions and 23 constants. It was built as GPNR did not allow the evaluation of host prevalence. GPNRd allowed simulations of all RKN life stages and included non-parasitic and parasitic fungus population fractions. Both GPNR and GPNRd matched real J2 and fungus density data observed in a RKN biocontrol assay. Depending on the starting conditions, simulations showed stability in time, interpreted as effective host regulation. GPNRd showed a fungus cyclic relationship with the J2 numbers, with prevalence data close to those observed (38.3 vs. 39.4%, respectively). This model also showed a further density-independent nematode regulation mechanism based on the P. chlamydosporia switch from a non-parasitic to a parasitic trophic behavior. This mechanism supported the biocontrol of M. incognita, also sustained by a concomitant increase of the root density

Modelado espacial de la dispersión de Megalurothrips usitatus (Bagnall) (Thysanoptera: Thripidae) en Phaseolus vulgaris

With the objective of providing information for monitoring the bean flower thrip (Megalurothrips usitatus (Bagnall), a study of their spatial pattern was carried out using geo-statistical techniques. Nine samples were taken weekly from a 0,75 ha plot in San José de las Lajas, Mayabeque province, Cuba, during the October-December 2020 campaign. The population of nymphs and adults of thrips was counted in 25 sampling points placed equidistant 0,6 meters on each diagonal. To determine the spatial distribution, semivariograms were performed by sampling and extrapolating by kriging. Predictive maps were made to identify foci with the largest population and the best time to take control measures. The structural analysis showed that the spherical model offered the best fit and the spatial dependence of the points was high in almost all samples. The insect showed an aggregated distribution pattern and the population foci, identified as key points to carry out the application of natural control or other management measures, were concentrated in the center of the field.Con el objetivo de aportar información para el monitoreo del trips de las flores del frijol (Megalurothrips usitatus (Bagnall), se realizó un estudio de su disposición espacial mediante técnicas geoestadísticas. En la campaña octubre-diciembre de 2020, en una parcela de 0,75 hectáreas situada en San José de las Lajas, provincia Mayabeque, Cuba, se realizaron nueve muestreos con frecuencia semanal. Se situaron 25 puntos de muestreo en cada diagonal, de manera equidistante, a 0,6 metros, donde se contó la población de ninfas y adultos de trips. Para determinar la distribución espacial se realizaron semivariogramas por muestreo y extrapolación por kriging. Se realizaron mapas predictivos para identificar los focos de mayor población y el mejor momento para tomar medidas de control/manejo. El análisis estructural demostró que el modelo esférico ofreció el mejor ajuste y la dependencia espacial de los puntos fue alta en casi todos los muestreos. El patrón de distribución del insecto fue agregado; los focos poblaciones se concentraron en el centro del campo, identificados como puntos clave para realizar la aplicación de biorreguladores u otras medidas de manejo

Selección de trampas para la captura de Cosmopolites sordidus Germar y Metamasius hemipterus L. competencia interespecífica

The objectives of this study was to define the potentialities of pseudostem traps to monitor Cosmopolites sordidus Germar and Metamasius hemipterus L. on Musa spp. and determine the existence or not of interspecific competition between both species of weevils. The insects were collected in fields of ‘FHIA 25’ and 'Yangambi Km 5' with two types of traps, the wedge (TTC) and the modified disk (TDM), for a total of 10 traps per field (5 of each). At 14, 21, and 28 days, the weevils per trap were counted and removed for later identification, repeating this procedure after the renewal of the traps. The population densities in each type of trap, variety, and time of evaluation were compared by a bifactorial analysis of variance, the means were contrasted using Duncan's test for p <0.05, the Lotka-Volterra model was used. Adults of both species (C. sordidus and M. hemipterus) were captured in the two cultivars, with C. sordidus with the largest population. TDM captured more weevils in the cultivar ‘FHIA 25’; however, in the field of ‘Yangambi Km 5’, both types of traps showed similar effectiveness. Inter-specific competition occurred in the cultivar ‘FHIA 25’, with a displacement of one of the species by the other one, being observed a decrease in the number of individuals of C. sordidus and an increase in the population of M. hemipterus. However, in the variety ‘Yangambi Km 5’, both species of weevils coexisted. The traps of the TDM-type are proposed in plantain/banana cultivars to obtain higher captures.Los objetivos de este estudio fueron definir potencialidades de trampas de pseudotallo para monitorear Cosmopolites sordidus Germar y Metamasius hemipterus L. en Musa spp. y determinar la existencia o no de competencia interespecífica entre ambas especies de picudos. Los insectos se recolectaron en campos de ‘FHIA 25’ y ‘Yangambi Km 5’ con dos tipos de trampas, la de cuña (TTC) y de disco modificado (TDM), para un total de 10 trampas por campo (cinco de cada una). Se cuantificó el número de picudos por trampas a los 14, 21 y 28 días; se retiraron para su posterior identificación y el procedimiento se repitió luego de la renovación de las trampas. Las densidades poblacionales en cada tipo de trampa, variedad y momento de evaluación se compararon mediante un Análisis de varianza bifactorial; las medias se contrastaron mediante prueba de Duncan para p<0,05, a fin de identificar el cultivar más afectado y la trampa de mayor captura. Para determinar la existencia de competencia interespecífica entre ambas especies de picudos, se utilizó el modelo de LotkaVolterra. Se capturaron adultos de ambas especies (C. sordidus y M. hemipterus) en los dos cultivares, aunque C. sordidus fue el de mayor población. La TDM capturó más picudos en el cultivar ‘FHIA 25’; no obstante, para ‘Yangambi Km 5’ TTC y TDM presentaron similar efectividad. En el cultivar ‘FHIA 25’, se produjo competencia interespecífica: se observó un desplazamiento de una especie por otra, con la disminución en el número de individuos de C. sordidus y un incremento de la población M. hemipterus. Sin embargo, en el cultivar ‘Yangambi Km 5’ ambas especies de picudos coexistieron. Se propone utilizar las trampas de tipo TDM en cultivares de plátanos/bananos, para obtener mayores capturas

Caracterización de fincas y agricultores asociados a la producción de bananos/plátanos en zonas seleccionadas de Cuba

The objective of this survey conducted in Cuba was to characterize farms and farmers associated with plantain and banana production in some of the most productive regions of the country to design a training program responding to their needs and interests, with emphasis on knowledge and application of sustainable management tactics.  The production was characterized in localities of 10 provinces of the country by surveying 52 actors. The percentage represented by each response was calculated from the total of individuals surveyed. The age composition was balanced, 70 % were between 41 and 60 years old, with a high level of education, being outstanding the incorporation of undergraduate students into production (45 %) and the association of the actors and their farms with agricultural forms at the non-state productive base. It was shown that it was necessary to outline the training of producers in phytosanitary issues because of their deficient knowledge about the crop major pests. The scarce notion of elements and functions of biodiversity the ecosystem provides, such as biological control agents, was also notable. The existence of a high use of chemical control was recorded, while the application of biocontrollers was less than 60 %. Among the fundamental causes of the low application of Integrated Pest Management were poor training, little information, and limited access to bioproducts. Interest in being trained through varied ways, such as printed materials, field days, informal talks and participatory workshops, was confirmed by the actors, and this should be considered in the training programs.El objetivo del trabajo fue caracterizar agroecosistemas asociados a la producción de bananos y plátanos en algunas localidades productoras de Cuba, para diseñar un programa de capacitación acorde a necesidades e interés de conocimientos en la aplicación de prácticas sustentables en el manejo de plagas. Se caracterizó la producción en localidades de 10 provincias del país, donde se encuestaron a 52 actores. Del total de individuos encuestados, se calculó el porcentaje que representó cada respuesta. La composición etaria estuvo equilibrada, el 70 % estuvo entre los 41 y 60 años, con alto nivel de escolaridad; se resalta la incorporación de universitarios a la producción (45 %) y la asociación de los actores y sus fincas a formas agropecuarias en la base productiva no estatales. Se demostró que es necesario perfilar la capacitación en temas fitosanitarios, debido a que existen deficiencias respecto al conocimiento de las plagas más importantes del cultivo. También es notable la escasa noción de elementos y funciones de la biodiversidad que el ecosistema brinda, como son los agentes del control biológico. Se registró la existencia de un alto uso del control químico, en tanto que la aplicación de los biocontroladores está por debajo del 60 %. Entre las causas fundamentales de la baja aplicación del Manejo Integrado de Plagas, están las escasas capacitación e información, así como el poco acceso los bioproductos. Se constató entre los actores el interés por la superación, en formas variadas: materiales impresos, días de campo, charlas informales y talleres participativos, los que deben ser considerados en los programas de capacitación

Influencia de variables climáticas sobre la fluctuación poblacional de thrips (Megalurothrips usitatus Bagnall) en frijol

The bean thrips Megalurothrips usitatus Bagnall (Thripidae: Thysanoptera) recently became an important pest for legume crops in Cuba. The objective of the work was to determine the influence of the climate and crop phenology on the population density of M. usitatus. From September to December 2020, the common bean cv. Triunfo 70 was sampled weekly in a 0,70 ha area belonging to the National Center for Animal and Plant Health (CENSA), San José de las Lajas, Mayabeque province. The collected specimens were preserved in 70 % alcohol for later identification at the Entomology-Acarology laboratory; in addition, the thrips were counted per plant and recorded. With the data obtained and the climatic variable records, a correlation was made to know the influence of the climate on the insect populations. Thrips populations were present from the appearance of the first trifoliate leaves until the end of the crop cycle, with a population peak in the pod filling stage. This peak coincided with the lowest relative humidity values and the decrease of wind speed. Megalurothrips usitatus resulted the species of thrips with the highest presence in the common bean crop during the period studied.El trips del frijol Megalurothrips usitatus Bagnall (Thripidae: Thysanoptera) se convirtió, recientemente, en una plaga de importancia para los cultivos de leguminosas en Cuba. Con el objetivo de conocer la influencia del clima y la fenología del cultivo sobre la densidad de las poblaciones de M. usitatus, durante el periodo septiembre-diciembre de 2020, se realizaron muestreos semanales en 0,70 ha de frijol cv. Triunfo 70, perteneciente al área agrícola del Centro Nacional de Sanidad Agropecuaria (CENSA), ubicado en San José de las Lajas, provincia Mayabeque. Las muestras se conservaron para su posterior identificación en el laboratorio de Entomología-Acarología; además, se registró y contabilizó el número de trips presentes en cada planta. A partir de los datos obtenidos y los registros de variables climáticas, se realizó una correlación para conocer la influencia del clima sobre las poblaciones del insecto. Las poblaciones de trips estuvieron presentes desde la aparición de las primeras hojas trifoliadas y hasta el final del ciclo del cultivo, con un pico poblacional en la etapa de llenado de vainas. Este pico coincidió con los menores valores de humedad relativa y la disminución de la velocidad del viento. Megalurothrips usitatus resultó ser la especie de trips con mayor presencia en el cultivo del frijol durante el periodo estudiado