The behavior, ecology and control of legume flower thrips, Megalurothrips sjostedti (Trybom) in cowpea Vigna unguiculata (L.) towards the development of an integrated pest management (IPM) program in Kenya

Abtew Andnet Bayleyegn. 2015. The behavior, ecology and control of legume flower thrips, Megalurothrips sjostedti (Trybom) in cowpea Vigna unguiculata (L.) towards the development of an integrated pest management (IPM) program in Kenya. Montpellier : Montpellier SupAgro, 120 p. Thèse de doctorat : Systèmes intègres en biologie, agronomie, géosciences, hydrosciences, environnement (SIBAGHE) : Montpellier SupAgro

Titre français : Comportement, écologie et contrôle du thrips des fleurs Megalurothrips sjostedti Trybom pour le développement d'une stratégie de protection intégrée du niébé Vigna unguiculata (L.)au Kenya

Encadrement : Kreiter, Serge ; Martin, Thibaud

Résumé : The overarching aim of this thesis is to investigate the behaviour and ecology of the legume flower thrips Megalurothrips sjostedti Trybom and develop alternative control method. Its specific goals are to: (1) assess pest problems and management methods practiced by grain legume producers, and identifying the cropping systems in the study areas in Kenya; (2) study the impact of climate change on the geographic distribution of legume flower thrips on cowpea growing regions of Sub Saharn African countries; (3) study the behavior and survivorship of the legume flower thrips to develop an alternative control techniques using different essential oils and their derivative compounds. In most cases, development of alternative pest management strategy poorly considers to assess the indigenous knowledge and the perception on pest management practice. All of that can give ideas to be studied, adapted and eventually served as the building blocks in IPM programmes. In order to estimate the status of grain legume pest management practice, a field survey was conducted through household interviews based on a semi-structured questionnaire in eastern Kenya districts in highly representative areas of the main grain legume producing zone. The main results were the following ones: farmers were able to identify key pests of grain legumes using pictorial guide namely the legume flower thrips Megalurothrips sjostedti, the cowpea aphid Aphis craccivora and the legume pod borer Maruca vitrata. In addition to that, the application of chemicals is the main control method practiced with an increasing concentration, chemical alternation, frequent application and mixing of chemicals to ensure pesticide effectiveness. This is an indicator of resistance development and less efficient way of managing pests. In addition, farmers mentioned the erratic rain as the main challenge together with damage caused by pests. These findings help filling the gap in the literature related to grain legume farmer's knowledge on pest management and its practice. This can be a base line for developing alternative control strategy which can be helpful for an easy adaptation of newly developed strategies to the farming system and other realities. Since climate change is also one of the main problems mentioned by 93% of the respondents, an investigation on climate change effect on the geographic distribution of the legume flower thrips Megalurothrips sjostedti Trybom and its host crop in Africa has been conducted using 166 presence records of Megalurothrips sjostedti and 350 presence records of cowpea in order to model the climate change effects. MAXENT (Maximum entropy) modelling tool is used to predict the effects of climate change for the year 2055. AFRICLIM, a highresolution (up to 1 km) climate variable was used for projecting current and future potential distribution of this pest and its host in Africa. Rainfall and temperature are the influential environmental variables identified by a “jackknife” analysis. A study of the behavior and survivorship of legume flower thrips M. sjostedti was carried out with the intention of developing an alternative thrips controlling strategy; this study on the repellent effect of 24 plant extracts against legume flower thrips M. sjostedti was conducted using a visual cue-still air olfactometer in a fume hood. The results revealed that, among the tested 24 plant extracts, 7 showed a good repellency against M. sjostedti. The analysis based on this identification of the constituent compounds of the best repellent extracts was done using Gas Chromatography Mass Spectro photometer (GC-MS). Mono- and sesqui terpene hydrocarbon compounds from seven highly repellent extracts were identified. This has led to an investigation of the behavioural effects of the identified compounds on the second instars larvae and the adult female M. sjostedti. It has been studied the repellent, toxic and deterrent effect of 16 identified compounds against the adult female legume flower thrips M. sjostedti using different bioassay methodologies. The result revealed that the use of repellent extracts could be one of the useful in developing integrated pest management strategies for thrips on legume crops. In addition, the study of specific mode of actions of the identified compounds indicates that the tested compounds are not efficient as alternatives for insecticide application. Thus plant compounds could be used as a safe method of control in integrated pest management for the control of M. sjostedti and Thripidae family in combination with the current pest management strategies for grain legumes in Sub-Saharan Africa. However, the plant extracts and our results may be exploited by extending behavioural manipulation to plant compounds released by companion plants through volatile collection and test under laboratory and field condition.

Résumé (autre langue) : L'objectif principal de cette thèse a été de rechercher une technique alternative de protection du niébé Vigna unguiculata (L.) contre le thrips des fleurs Megalurothrips sjostedti Trybom en se basant d'une part sur les pratiques actuelles des petits producteurs au Kenya et d'autre part sur le comportement et l'écologie de cette espèce à l'égard des signaux olfactifs qui seraient susceptibles de les repousser. Plus spécifiquement les buts à atteindre étaient les suivants: (1) Identifier et recenser les dégâts et l'impact sur la production occasionnés par les ravageurs du niébé dans différents agrosystèmes du Kenya et les méthodes utilisées par les petits producteurs pour les éviter ou les limiter; (2) Estimer l'impact des changements climatiques attendus dans les différentes régions d'Afrique sub-Saharienne sur la distribution du thrips des fleurs du niébé; (3) Etudier l'effet répulsif et insecticide de plusieurs huiles essentielles et de leurs composants majeurs sur les thrips pour proposer des associations avec des plantes potentiellement répulsives dans le cadre de stratégies de protection intégrées. L'idée de départ a été de recenser les pratiques des petits producteurs en matière de protection des cultures de niébé mais aussi identifier leur connaissance et leur perception des différentes techniques utilisées qui pourraient servir au développement d'une stratégie de protection intégrée en alternative à la lutte chimique. Afin de recenser le statut des différents ravageurs et d'identifier les pratiques de lutte utilisées, j'ai réalisé une enquête auprès des familles de petits producteurs, basée sur un questionnaire semi-structuré et ce dans plusieurs districts représentatifs de la région Est du Kenya principale zone de production du niébé. D'après les producteurs, les principaux ravageurs du niébé sont le thrips des fleurs M. sjostedti, le puceron Aphis craccivora et le foreur des gousses Maruca vitrata. La lutte chimique serait la principale, si ce n'est la seule, technique utilisée par les petits producteurs pour la protection du niébé avec une augmentation des fréquences d'application et des doses de pesticides chimiques utilisés en mélange qu'ils doivent pulvériser pour conserver leur efficacité. Ce résultat suggère la sélection de populations de ravageurs devenues résistantes aux pesticides qui ne peut qu'accentuer la baisse d'efficacité de cette lutte chimique sans parler de son impact croissant sur la santé et l'environnement. Ce problème viendrait s'ajouter, toujours aux dires des producteurs, à un régime pluviométrique irrégulier qui constitue avec les dégâts des ravageurs les principales contraintes de cette culture. Ces résultats nous ont permis de confirmer et compléter ceux de la littérature concernant en particulier les ravageurs et le niveau de connaissances des petits producteurs en matière de protection de la culture du niébé et de montrer la nécessité de développer des méthodes de lutte alternatives à la lutte chimique qui pourraient être adaptées aux conditions de cultures et adoptées par les producteurs. Nos résultats d'enquête ayant montré que les aléas climatiques étaient aussi un facteur important de perte de production pour 93% des producteurs, j'ai tenté d'estimer l'impact des changements climatiques potentiels en Afrique sub- Saharienne sur la distribution géographique du thrips M. sjostedti en me basant sur sa répartition actuelle (166 références) et la répartition du niébé (350 références). J'ai utilisé pour cela les outils MAXENT (Maximum Entropy) et AFRICLIM pour prédire les effets des changements climatiques en 2055. La pluviométrie et la température ont été les variables environnementales retenues en utilisant une méthode de ré-échantillonnage de type "jacknife". J'ai aussi étudié l'effet répulsif et insecticide de 24 huiles essentielles et de leurs composés majeurs sur des adultes de thrips M. sjostedti en utilisant un olfactomètre à colonnes placées verticalement sous une hotte. Les résultats ont mis en évidence un fort effet répulsif de 7 extraits de plantes. J'ai effectué des analyses chimiques par chromatographie en phase gazeuse couplée à un spectrophotomètre de masse (GCMS) pour identifier les composés hydro-carbonés de ces 7 extraits. J'ai pu montrer l'effet répulsif mais pas insecticide de 16 de ces composés sur larves et adultes de M. sjostedti en utilisant différents bioessais. Les résultats de mes études ont montré le potentiel de l'utilisation d'extraits de plantes pour repousser les thrips. L'utilisation d'extraits de plantes répulsives pourrait être intégrée à une nouvelle stratégie de protection du niébé. Cependant aucun des composants testés n'a montré de propriété insecticide. Des plantes productrices de certains de ces composés volatiles répulsifs pourraient aussi être utilisées en association pour mieux protéger les cultures de niébé dans le cadre d'une stratégie de lutte intégrée de type push-pull. Mais ces plantes potentiellement répulsives devront avant tout être validés en laboratoire puis dans des expérimentations en plein champ.

Mots-clés géographiques Agrovoc : Kenya

Classification Agris : H10 - Ravageurs des plantes
P40 - Météorologie et climatologie

Champ stratégique Cirad : Axe 4 (2014-2018) - Santé des animaux et des plantes

Auteurs et affiliations

• Abtew Andnet Bayleyegn, Montpellier SupAgro (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/583370/)

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