Spatio-temporal dynamics of the coffee berry borer (Hypothemus hampei): proposing a simulation tool for planning management and control strategies at multiple spatial scales

Vilchez Mendoza Sergio José. 2023. Spatio-temporal dynamics of the coffee berry borer (Hypothemus hampei): proposing a simulation tool for planning management and control strategies at multiple spatial scales. Montpellier : Université de Montpellier, 176 p. Thèse de doctorat : Sciences agronomiques : Université de Montpellier

Encadrement : Cilas, Christian ; Bommel, Pierre

Résumé : Loss of agricultural production due to pest damage is of growing concern due to global climate change, deforestation and agricultural intensification. The coffee berry borer (CBB: Hypothenemus hampei; Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae) is an important insect pest that affects coffee cultivation and causes great economic losses worldwide, threatening the food security of small coffee farmers who completely depend on that crop. Control strategies against this pest are focused on the plot level and the landscape context is globally ignored. However, the landscape and the degree of connectivity might play an important role in the spread of the pest and should be considered in control strategies from a holistic approach. In this thesis, we set out to develop a Spatio-temporal dynamics of the coffee berry borer: proposing a simulation tool for planning management and control strategies at multiple spatial scales. This work arises because of the need to integrate the empirical and local knowledge of farmers in a simulator that serves as an effective tool for making informed decisions in the management of the CBB. During the literature review, we realized the paucity of specific information on the interactions between landscape and CBB management. Therefore, we set out to ask questions and design studies to understand the mechanisms that act at different scales and how these can influence the incidence of CBB in coffee plantations. Our approach focused on considering CBB management beyond the plot and examining interactions between plot management characteristics and the surrounding landscape on pest dynamics. To achieve this, we carried out a series of field work, including Assessing the joint effects of landscape, farm features and crop management practices on berry damage in coffee plantations; studies on Interactions between landscape connectivity and pest management; and studies to Quantify the movement of the Coffee Berry Borer at the interface between coffee plantations and adjacent land uses. Through these studies, we gained a more complete understanding of the interaction between management, landscape, and the incidence of bored berries. The results of the three empirical studies suggest the importance of considering the landscape context when searching for management strategies to control CBB. We found consistent evidence that factors operating at the landscape level were as important as those operating only at the plot scale and that landscape connectivity has a direct effect on incidences of bored berries. Coffee plots, with connectivity in the landscape and that are managed, had a higher incidence of bored berries than the plots that were not connected and managed. In addition, we showed the importance of adjacent land uses in the dispersal of the CBB even though the dispersing CBB population is approximately 4% of the population that moves within coffee plantations. The results obtained have provided valuable information to understand and think about more effective control strategies adapted to the characteristics of the surrounding landscape. We hope that this work, especially the ABM-CBB, serves to evaluate CBB management scenarios in a collaborative environment with producers. This work seeks to promote the adoption of sustainable management practices to control the pest and to contribute to improving coffee growing in Latin America. Our work should contribute to the advancement of knowledge in the field of the ecology and control of CBB and of other insect pests in general, promoting an ecological sustainability approach in pest management.

Résumé (autre langue) : La perte de production agricole due aux dommages causés par les ravageurs est de plus en plus préoccupante en raison du changement climatique mondial, de la déforestation et de l'intensification de l'agriculture. Le scolyte des baies du caféier (CBB : Hypothenemus hampei ; Coleoptera : Curculionidae : Scolytinae) est un insecte ravageur important qui affecte la culture du café et provoque d'importantes pertes économiques dans le monde entier, menaçant la sécurité alimentaire des petits producteurs de café qui dépendent entièrement de cette culture. Les stratégies de lutte contre ce ravageur se concentrent à l'échelle de la parcelle et le contexte paysager est globalement ignoré. Cependant, le paysage et le degré de connectivité peuvent jouer un rôle important dans la propagation du ravageur et devraient être pris en compte dans les stratégies de contrôle à partir d'une approche holistique. Dans cette thèse, nous avons entrepris de développer un outil de simulation de la dynamique spatio-temporelle du scolyte des baies du caféier pour planifier des stratégies de gestion et de contrôle à plusieurs échelles spatiales. Ce travail découle de la nécessité d'intégrer les connaissances empiriques et locales des agriculteurs dans un simulateur qui serve d'outil efficace pour prendre des décisions éclairées dans la gestion du scolyte du caféier. Au cours de l'analyse de la littérature, nous nous sommes rendu compte du manque d'informations spécifiques sur les interactions entre le paysage et la gestion du scolyte. Nous avons donc entrepris de poser des questions et de concevoir des études pour comprendre les mécanismes qui agissent à différentes échelles et comment ils peuvent influencer l'incidence du scolyte dans les plantations de café. Notre approche a consisté à considérer la gestion du scolyte au-delà de la parcelle et à examiner les interactions entre les caractéristiques de la gestion de la parcelle et le paysage environnant sur la dynamique du ravageur. Pour ce faire, nous avons réalisé une série de travaux sur le terrain, notamment pour évaluer les effets conjoints du paysage, des caractéristiques de l'exploitation et des pratiques de gestion des cultures sur les dommages causés aux baies dans les plantations de café. Nous avons aussi conduit des études sur les interactions entre la connectivité du paysage et la gestion des ravageurs et des études visant à quantifier le mouvement du scolyte des baies du caféier à l'interface entre les plantations de café et divers usages des sols adjacents. Grâce à ces études, nous avons acquis une compréhension plus complète de l'interaction entre la gestion, le paysage et l'incidence des baies scolytées. Les résultats des trois études empiriques suggèrent l'importance de prendre en compte le contexte paysager lors de la recherche de stratégies de gestion du scolyte. Nous avons trouvé des preuves cohérentes que les facteurs opérant au niveau du paysage sont aussi importants que ceux opérant uniquement à l'échelle de la parcelle et que la connectivité du paysage a un effet direct sur l'incidence des baies scolytées. Les parcelles de caféiers qui sont connectées au sein du paysage et qui sont gérées ont une incidence plus élevée de baies scolytées que les parcelles qui ne sont pas connectées mais qui sont gérées. En outre, nous avons montré l'importance de l'utilisation des terres adjacentes dans la dispersion du CBB, bien que la population de CBB qui se disperse représente environ 4 % de la population qui se déplace à l'intérieur des plantations de café. Les résultats obtenus ont fourni des informations précieuses pour comprendre et réfléchir à des stratégies de lutte plus efficaces et adaptées aux caractéristiques du paysage environnant. Nous espérons que ce travail, en particulier l'ABM-CBB, servira à évaluer des scénarios de gestion du scolyte dans un environnement de collaboration avec les producteurs. Ce travail vise à promouvoir l'adoption de pratiques de gestion durables pour lutter contre le ravageur et à contribuer à l'amélioration de la culture du café en Amérique latine. Notre travail devrait contribuer à améliorer les connaissances dans le domaine de l'écologie du CBB et notamment de sa gestion et de celle de d'autres insectes ravageurs en général, en promouvant une approche écologique et durable.

Mots-clés libres : ABM, Pest management, Management strategies, Landscape connectivity

Auteurs et affiliations

• Vilchez Mendoza Sergio José, CIRAD-BIOS-UMR PHIM (FRA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/610246/)

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