Biocontrol with Teretriosoma nigrescens

Contents - Previous - Next

Recherches sur l'influence de Teretriosoma nigrescens Lewis (Col.: Histeridae) sur le d�veloppement des populations de Prostephanus truncatus (Horn) (Col.: Bostrichidae) dans des conditions semi-pratiques au Togo.
Ecology and biological control of the Larger Grain Borer in Mexico and Honduras
Discussion - third session

 

Recherches sur l'influence de Teretriosoma nigrescens Lewis (Col.: Histeridae) sur le d�veloppement des populations de Prostephanus truncatus (Horn) (Col.: Bostrichidae) dans des conditions semi-pratiques au Togo.

Helbig, J. *; Laborius, G.-A. ** et Schulz, F.A.
* * TU, Berlin and ** GTZ, Hamburg

RESUME

L'influence du pr�dateur Teretriosoma nigrescens Lewis (Col.: Histeridae) sur le d�veloppement des populations de Prostephanus truncatus (Horn) (Col.: Bostrichidae) sous des conditions climatiques togolaises a �t� �tudi�e avec un essai sous des conditions semi-pratiques. Les exp�riences ont �t� r�alis�es dans une cage (dimensions: 9 m x 5 m x 2,5 m), garnie d'un grillage en acier sp�cial, sur le terrain du Service de la Protection des V�g�taux, � Lom�-Cacaveli, au Togo. Les 6 greniers � ma�s ont �t� confectionn�s sur le mod�le traditionnel, c'est-�-dire que les �pis y ont �t� stock�s en spathes. Avant d'�tre isol�s dans les 6 cellules de la cage, les �pis de ma�s ont �t� expos�s durant plus de 4 mois aux infestations naturelles des ravageurs des denr�es stock�es. Dans trois des 6 greniers on a plac� 2000 adultes du pr�dateur, tandis que trois autres greniers servaient au contr�le. Au cours des 8 mois qu'a dur� l'exp�rience, T. nigrescens a pu r�duire la population de P. truncatus de 80,6 % en moyenne, les pertes en mati�re s�che et les dommages caus�s au grain d'environ 40 % par rapport au contr�le. On n'a pu constater aucun probl�me d'adaptation du T. nigrescens aux conditions climatiques togolaises.

INTRODUCTION

A la suite de l'introduction de Prostephanus truncatus (Horn) (Col.: Bostrichidae) en Afrique, une comparaison g�n�rale a permis de constater que les partes provoqu�es par ce ravageur sur le ma�s stock� en Afrique �taient beaucoup plus �lev�es que celles qu'il causait dans son habitat d'origine, l'Am�rique centrale. Il s'agissait dans la premi�re phase du projet GTZ de prouver le bien-fond� de ces observations � l'aide de donn�es et d'identifier les causes de cette diff�rence. C'est ainsi que l'on a enqu�t� au Costa Rica pour savoir si le ravageur y avait des antagonistes, les recherches s'orientant en l'occurrence aussi bien vers les micro-organismes que vers les insectes (Schulz et al.1987). On a trouv� Teretriosoma nigrescens Lewis (Col.: Histeridae), un pr�dateur sur lequel on fonde de grands espoirs et qui pr�sente, comme l'ont r�v�l� les essais, une haute sp�cificit�. C'est ainsi qu'il s'oriente � la recherche de proies sur la ph�romone d'aggr�gation �mises par P. truncatus (Boeye 1988; Boeye et al. 1992). Les exp�riences effectu�es ont permis d'�tablir l'efficacit� du pr�dateur (Boeye 1988; Leliveldt et al. 1989; Rees 1987, 1985). Avant la lib�ration de l'organisme utile au Togo, les responsables togolais ont demand� � ce que l'on v�rifie encore une fois son rendement dans les conditions sp�cifiques au pays.

MATERIELS ET METHODES

Les exp�riences ont �t� effectu�es dans des cages munies d'un grillage d'acier sp�cial et plac�es sur le terrain du Service de la Protection des V�g�taux, � Lom�-Cacaveli.

Greniers exp�rimentaux:
Les 6 greniers exp�rimentaux, du type �Ebli-va�, traditionnel, ont �t� �rig�s en ao�t 1989 sur une plate-forme de b�ton (6 m x 10m) pr�par�e � cet effet. Le ch�ssis. qui reposait sur quatre pieds (80 cm de haut), a �t� construit en bois de l'esp�ce acajou, la plate-forme elle-m�me (120 cm de long sur 120 cm de large) �tant constitu�e d'essences commun�ment utilis�es par les paysans. Les branches �taient fix�es par un bandeau tress�. L'engrangement du ma�s (env. 200 kg d'une esp�ce locale � grains jaunes par grenier) a eu lieu les 23 et 24 ao�t. Le ma�s a ensuite �t� recouvert du toit de paille typique. Les 15 et 16 novembre, les �pis de ma�s ont �t� sortis des greniers, syst�matiquement m�lang�s, puis les greniers ont �t� reconstitu�s. Cette mesure avait pour objet d'assurer dans tous les greniers une r�partition homog�ne des insectes nuisibles.

Cage exp�rimentale:
La cage grillag�e (5 m de large, 9 m de long, 2,50 m de haut) �tait divis�e en deux moiti�s dans le sens longitudinal, chaque moiti� comprenant 4 cellules, voisines les unes des autres. Il s'agissait de 3 cellules exp�rimentales (2,50 x 2,50 m) et d'une entr�e, faisant office de sas ( 1,50 m x 2,50 m ). Les deux moiti�s ne communiquaient pas entre elles. A l'int�rieur de chacune des moiti�s, les diff�rentes cellules �taient reli�es entre elles par une porte. La m�me moiti� de cage a servi aux trois r�p�titions du traitement. Le cadre de la cage a �t� fabriqu� en acier plat et enduit d'un produit anti-corrosion. Le grillage en acier sp�cial (largeur de mailles: 0,5 mm) a �t� tendu entre les montants en acier plat et, pour en assurer l'�tanch�it� absolue, trait� avec une mati�re sp�ciale � �tancher. L'�coulement de l'eau se faisait s�par�ment pour chacune des deux moiti�s de la cage au moyen de siphons aboutissant respectivement dans deux collecteurs.

Introduction de T. nigrescens:
Le transfert des sujets adultes de T. nigrescens de l'Institut biologique f�d�ral (BBA) de Berlin � Lom� a eu lieu le 17 novembre 1989. C'est le 18 d�cembre 1989 que les adultes du pr�dateur, c'est-�-dire 2000 par r�p�tition, ont �t� introduits dans les cages. Le pr�dateur est originaire du Costa Rica, o� les col�opt�res ont �t� collect�s en novembre 1988 dans des champs de ma�s � l'aide de pi�ges � ph�romones (Trunc-call 1). 5 � 6 g�n�rations d'entre eux ont �t� observ�s au BBA dans des conditions de Quarantaine. On les a fait se reproduire et on les a examin�s afin de d�celer sur eux d'�ventuels pathog�nes. Les col�opt�res ne pr�sentaient aucun pathog�ne ni antagoniste.

�chantillonnage:
Les premiers �chantillonnages de ma�s ont �t� effectu�s en ao�t 1989, aussit�t apr�s la mise en stock. Le pr�l�vement du ma�s dans les greniers a �t� r�alis� selon la m�thode d�crite par Pantenius (1987). La surface du grenier a �t� fictivement divis�e en 4 quarts. On a pr�lev� de chacun de ces quarts 25 �pis, dont 15 provenaient de la p�riph�rie et 10 de la zone int�rieure du grenier. Apr�s avoir effectu� deux autres pr�l�vements de 100 �pis, avec un intervalle d'un mois entre les pr�l�vements, on a interrompu le processus. Pendant cette interruption, les �pis ont �t� de nouveau m�lang�s, les greniers reconstitu�s et la cage plac�e au-dessus des greniers. Apr�s la fermeture de la cage, ma�s avant l'introduction de T. nigrescens, on a recommenc� � pr�lever r�guli�rement des �chantillons. Afin d'emp�cher l'organisme utile de s'�chapper, on a, avant de proc�der � leur �valuation, fumig� ces �chantillons durant au moins une semaine au PH3, dans une caisse � ch�ssis plac�e dans l'entr�e de la cage, ce qui a �galement eu pour effet d'an�antir la totalit� des insectes.

Evaluation:
Pour l'�valuation, on a proc�d� � l'analyse individuelle des �pis. On a �tabli pour chacun d'entre eux le nombre des grains infest�s et le nombre et l'esp�ce des insectes nuisibles qui s'y trou-vaient. Le tamisage des �chantillons a �t� effectu� au moyen de tamis � mailles de 3,15 et de 0,4 mm. La fraction de grain qui est demeur�e dans le tamis de 3,15 mm et la farine de forage, la fraction qui est pass�e au travers des mailles de 0,4 mm, ont �t� pes�es. Apr�s l'�valuation des 100 �pis, on a pes� l'ensemble des trois fractions (grains intacts, grains infest�s et farine de forage) et compt� les grains intacts � l'aide d'un compteur de grains (Numigral). Pour effectuer le calcul des dommages et des pertes, on a appliqu� la m�thode du comptage et du pesage.

% de dommages = (B / A) x 100
% de pertes = [(ExB)- (CxD)]/(ExA) x 100

A = nombre de grains totals
B = nombre de grains intacts
C = nombre de grains infest�s (y compris les grains enti�rement d�truits)
D = poids des grains intacts
E = poids des grains infest�s et des d�bris de grains

RESULTATS

1. D�veloppement des populations de P. truncatus dans le grenier � ma�s

Le d�veloppement des populations de P. truncatus dans les deux variantes utilis�es pour les exp�riences a �t� tr�s in�gal. Alors que l'efficacit� du pr�dateur ne s'est fait sentir que de mani�re diffuse au cours des 3 premiers mois, seuls les greniers non trait�s ont connu un accroissement sensible de la population de P. truncatus, tandis que les populations du grenier trait� pr�sentaient une nette stagnation (Fig. 1).

Fig. 1: D�veloppement de la population de Prostephanus truncatus (P.t.) sous l'influence du pr�dateur Teretriosoma nigrescens (T.n.) dans des conditions semi-pratiques (Nombre de col�opt�res pour 100 �pis; valeurs moyennes r�sultant de 3 r�p�titions; Togo 12/89 - 8/90)

2. D�veloppement de la population de T. nigrescens dans le grenier � ma�s

Du 2�me au 7�me mois, le nombre des T. nigrescens a �t� en augmentation constante, pour atteindre un maximum d'env. 680 col�opt�res pour 100 �pis au bout du 7�me mois. Au cours du 8�me mois, on a observ� un l�ger recul du nombre des T. nigrescens, ce qui semble indiquer que le pr�dateur avait acquis � ce niveau sa densit� maximale et que, ayant quitt� les �pis de ma�s, il se tenait d�sormais dans la zone libre de la cage.

Fig. 2: D�veloppement de la population de Teretriosoma nigrescens (T.n.) dans les greniers � ma�s infest�s par Prostephanus truncatus dans des conditions semi-pratiques (Nombre de col�opt�res pour 100 �pis; valeurs moyennes r�sultant de 3 r�p�titions; Togo 12/89 - 8/90)

3. Evolution des pertes dans les greniers � ma�s

Au cours des premiers mois gui ont suivi l'introduction du pr�dateur, l'�volution des courbes de pertes a �t� pratiquement identique dans les deux variantes. A partir du 4�me mois d'essai, les pertes enregistr�es dans les greniers-t�moins ont augment� de mani�re beaucoup plus sensible que dans les greniers o� l'on avait plac� T. nigrescens. Au bout de 8 mois de stockage, les pertes enregistr�es dans les greniers sans pr�dateur, qui se situaient � env. 32 % en valeur absolue, d�passaient ainsi de 40 % environ celles enregistr�es dans les greniers avec pr�dateur qui, pour leur part, avoisinaient 19 % en valeur absolue. Ces chiffres d�montrent clairement, � la lois les effets r�ducteurs de T. nigrescens sur les populations de P. truncatus, ma�s �galement la r�duction de pertes qui en d�coule. Il conviendra d'�tudier dans une publication ult�rieure les fluctuations de population des autres esp�ces de ravageurs, de m�me que leur influence sur l'�volution des pertes.

Fig. 3: Pertes dues aux insectes nuisibles, en particulier � P. truncatus, au cours du stockage du ma�s en grenier traditionnel, en fonction de la pr�sence de T. nigrescens (T.n.), dans des conditions d'essai semi-pratiques (Pertes de poids de ma ti�re s�che en %; valeurs moyennes r�sultant de 3 r�p�titions; Togo 12/89 - 8/90)

4. Evolution des d�g�ts au cours du stockage du ma�s dans les greniers

Durant les premiers mois, on a constat� dans les deux variantes un l�ger accroissement des dommages. A partir du S�me mois, les d�g�ts enregistr�s dans les greniers-t�moins ont �t� en forte augmentation. Dans les greniers o� se trouvait le pr�dateur, les dommages n'ont commenc� � s'aggraver qu'un mois plus tard et n'ont pas augment� aussi fortement. Au bout de 8 mois, les dommages caus�s dans les greniers sans T. nigrescens s'�levaient � env.52 % en valeur absolue. Dans les greniers o� se trouvait le pr�dateur, les dommages, qui �taient de 40 % inf�rieurs, se limitaient � env. 31 % en valeur absolue.

Fig. 4: D�g�ts caus�s au grain par les ravageurs durant le stockage dans le grenier, en fonction de la pr�sence du pr�dateur T. nigrescens (T.n.), dans des conditions semi-pratiques (Valeurs moyennes r�sultant de 3 r�p�titions; Togo 12/898/90)

5. Production de farine de forage dans les greniers � ma�s

La production de farine de forage a �volu� de mani�re analogue � l'accroissement de la population de P. truncatus. Alors qu'au d�but de l'exp�rience on n'avait pas not� de diff�rences vraiment tangibles entre les traitements, les diff�rences sont apparues de plus en plus nettement au fur et � mesure que les essais se poursuivaient. Au bout de 8 mois, le poids de la farine de forage trouv�e dans les greniers-t�moins, � savoir 375 g env., �tait plus de deux fois sup�rieur (pour 100 �pis) � celui enregistr� dans les greniers o� se trouvait le pr�dateur, o� l'on a trouv� env. 170 g de farine de forage.

Fig. 5: Farine de forage caus�e par certains ravageurs, en particulier P. truncatus, au cours du stockage du ma�s dans les greniers, en fonction de la pr�sence de T. nigrescens (T.n.) (Total obtenu � partir d'un �chantillonnage de 100 �pis; valeurs moyennes r�sultant de 3 r�p�titions; Togo 12/89 - 8/90).

CONCLUSIONS

Au cours de ces exp�riences, le d�veloppement de la population de Prostephanus truncatus a pu �tre limit� de fa�on efficace par le pr�dateur Teretriosoma nigrescens. Durant la p�riode d'observation de 8 mois, cette population n'a que faiblement progress�. Compar� � celui des greniers-t�moins, le nombre des P. truncatus adultes �tait de 80,6 % inf�rieur en pr�sence du pr�dateur. Ce r�sultat a pu �tre obtenu en d�pit du fait que l'introduction du pr�dateur dans les cages n'est intervenue qu'� une �poque relativement tardive. Au cours d un essai effectu� en conteneur, Rees (1985) a constat� que le d�veloppement ult�rieur de la population du ravageur �tait �troitement fonction du d�calage temporel entre le d�but de l'infestation par P. truncatus et l'apparition de T. nigrescens. En comparaison des r�sultats obtenus par Boeye (1988) au Costa Rica sur la base de pr�l�vements d'�chantillons dans des greniers � ma�s, le d�veloppement de la population de P. truncatus au cours de l'essai qui nous int�resse a �t� moindre. Dans les recherches men�es par Boeye (1988), on a trouv� � l'issue d'une p�riode de stockage allant de 5 � 7 mois entre 16 et 18 P. truncatus par �pi , et cela malgr� la pr�sence de T. nigrescens. Il faut ce pendant noter que le nombre des pr�dateurs ne d�passait pas 2 ou 3 individus par �pi, alors qu'il �tait de 6 � 7 au cours de la pr�sente exp�rience, ce qui pourrait expliquer le d�veloppement plus accentu� de la population du Grand Capucin du Ma�s dans les recherches men�es par Boeye (1988).

Lors de la mise en oeuvre de T. nigrescens on s'est efforc� de respecter le rapport num�rique de 1 T.n. pour 10 P.t., qui s'�tait av�r� optimal dans le cadre des recherches effectu�es par Leliveldt et al. (1989). Sur la base des r�sultats d'essai obtenus l'ann�e pr�c�dente au m�me emplacement, on a calcul� le nombre de P. truncatus susceptibles de se trouver dans le grenier au moment de la mise en oeuvre du pr�dateur, et divis� ce nombre par le facteur 10, ce qui a donn� approximativement le nombre de 2000 T. nigrescens par grenier. Il est toutefois permis de penser que cette valeur �tait trop �lev�e, et qu'il y a eu au cours des mois suivants un resserrement plus accentu� du rapport num�rique entre le pr�dateur et le ravageur qu'il ne l'a �t� dans les conditions pratiques choisies au Costa Rica par Boeye (1988). Dans des conditions pratiques, ce rapport se r�gularise par ailleurs lentement par immigration dans le grenier de l'ensemble des esp�ces et par multiplication � l'int�rieur de celui-ci, ce qui n'a pas pu �tre observ� en l'occurrence dans des conditions semi-pratiques, et cela pour des raisons techniques li�es au type d'essai choisi. Si les r�sultats de ces essais suscitent un optimisme certain, ii faudra cependant se garder de les surestimer en voulant les appliquer sans la moindre critique.

Comme en t�moignent les chiffres, le d�veloppement de la population du pr�dateur dans les cages n'a pos� aucun probl�me. Le nombre des col�opt�res adultes a pratiquement d�cupl� en l'espace de 6 mois. Il semble donc qu'il n'y ait pas eu de difficult�s d'adaptation aux conditions climatiques. La stagnation enregistr�e dans l'accroissement de la population de T. nigrescens � la fin de la p�riode d'observation pourrait �tre due au rapport pr�dateur-proie, devenu alors trop �troit, ce que l'on avait pu observer un certain nombre de fois d�j� au cours d'exp�riences en laboratoire (Boeye 1988; Leliveldt et al. 1989; Rees 1985). Lorsque le rapport pr�dateur-proie devient trop restreint et que la nourriture vient ainsi � manquer, ii y a de toute �vidence apparition chez T. nigrescens d'un m�canisme de r�gulation, dans lequel ii faut voir un facteur important de conservation de l'esp�ce (cannibalisme).

Il se peut que d'autres possibilit�s d'interpr�tation s'offrent � nous lorsque nous serons en possession des chiffres concernant l'�volution des populations des autres esp�ces d'insectes pr�sentes dans le grenier. Du fait que T. nigrescens se nourrit en partie de la descendance de ces esp�ces, ce comportement constitue dans la pratique une sorte de �tampon�, dont l'int�gration et l'interpr�tation quant au nombre de pr�dateurs pr�sentent encore quelque difficult�. L'influence de T. nigrescens sur le d�veloppement de la population de P. truncatus se refl�te �galement dans l'�volution de l'�tat des pertes. Bien que la population du ravageur ait pu se d�velopper sans entraves 4 mois durant, les pertes, tout comme les dommages, enregistr�es � la suite de l'introduction du pr�dateur, �taient inf�rieures de 40 % � celles constat�es dans le grenier-t�moin. Ceci est en l'occurrence tr�s nettement d� � l'absence d'une population �lev�e de P. truncatus du point de vue num�rique. Ces r�sultats permettent d'esp�rer que T. nigrescens permettra �galement dans la pratique de r�duire consid�rablement les taux de population. On peut partir du principe qu'en milieu naturel, les effets de l'action exerc�e par le pr�dateur sur les populations de ravageurs se font sentir beaucoup plus t�t et que l'on peut obtenir un taux de r�duction efficace, m�me � partir d'une population de T. nigrescens � l'origine peu nombreuse.

Ce que l'on n'a pas encore pu �valuer jusqu'� pr�sent, c'est le r�le que joue T. nigrescens par rapport aux populations de P. truncatus dans la nature, loin des greniers � ma�s. Si le pr�dateur �tait l� encore en mesure de causer une r�duction des populations de ravageurs, le potentiel d'infestation des deux denr�es de stockage que sont le ma�s et le manioc s'en trouverait d'embl�e consid�rablement r�duit.

BIBLIOGRAPHIE

Boeye, J.(1988) Aut�kologische Untersuchungen zum Verhalten des Gro�en Kornbohrers Prostephanus truncatus (Horn) (Coleoptera; Bostrichidae) in Costa Rica. Dissertation, Kiel, 195pp.

Boeye, J., Laborius, G. -A. and Schulz, F. A. (1992) The response of Teretriosoma nigrescens Lewis (Col.: Histeridae) to the pheromone of Prostephanus truncatus (Horn) (Col.: Bostrichidae). Anz. Sch�dlingskde., Pflanzenschutz, Umweltschutz, in press.

Leliveldt, B. and Laborius, G.-A. (1989) Effectiveness and specificity of the antagonist Teretriosoma nigrescens Lewis (Col.: Histeridae) on the Larger Grain Borer (Prostephanus truncatus (Horn) (Col.: Bostrichidae). pp 87-102 in Markham, R.H. and Herren, H.R. (Eds.), Biological control of the Larger Grain Borer, Proceedings of an IITA/FAO Coordination Meeting, Cotonou, Rep. of Benin. 2-3 June 1989

Pantenius, C.U.(1987) Verlustanalyse in kleinb�uerlichen Maislagerungssystemen der Tropen, dargestellt am Beispiel von Togo. Dissertation, Kiel, 249 pp.

Rees, D. P. (1985) Life history of Teretriosoma nigrescens Lewis (Coleoptera; Histeridae) and its ability to suppress populations of Prostephanus truncatus (Horn) (Coleoptera: Bostrichidae). J. Stored Prod. Res. 21, 115- 118.

Rees, D. P. (1987) Laboratory studies on predation by Teretriosoma nigrescens Lewis (Coleoptera; Histeridae) on Prostephanus truncatus (Horn) (Coleoptera; Bostrichidae) infesting maize cobs in the presence of other maize pests. J. Stored Prod. Res. 23, 191 -195.

Schulz, F.A. and Laborius, G.-A. (1987) Strategy for Bio-integrated Control of Prostephanus truncatus (Horn) (Coleoptera: Bostrichidae). pp 497-503 in Donahaye, E. and Navarro, S. (Eds.), 4th Int. Work. Conf Stored Prod. Prot., Tel Aviv, Israel, Sept. 21-26, 1986.

 

Ecology and biological control of the Larger Grain Borer in Mexico and Honduras

R.M. Rios Ibarra *, R.H. Markham **, P. Novillo Rameix *** and V.F. Wright ***
* Colegio de Postgraduados, Mexico; ** IITA (BCP), Benin and *** Escuela Agricola Panamericana, Honduras

INTRODUCTION

The severe losses suffered by stored maize in Africa, following the introduction of the larger grain borer, Prostephanus truncatus (Col.: Bostrichidae), and difficulties encountered by conventional, pesticide-based campaigns have led to widespread interest in the potential of biological control for management of this pest. However, the special characteristics of the larger grain borer, both as a �storage insect� which nevertheless occurs widely in natural habitats and as an �exotic pest� which sometimes causes severe damage in its area of origin, call for a cautious approach to classical biological control of this insect (Markham, 1990). Successful use of biological control as part of a broad strategy to control P. truncatus in Africa will depend on a good understanding of the factors which affect the incidence of the pest in its area of origin, in Mexico and Central America. A basis for such an understanding has been laid by the ecological observations of Boeye (1988) in Costa Rica, leading to the identification of a predator, Teretriosoma nigrescens (Col.: Histeridae), which shows some promise as a biological control agent (Leliveldt and Laborius, 1990; Rees 1987). However, a previous meeting, reviewing information so far available on P. truncatus and its natural enemies (Markham and Herren, 1990), concluded that additional information was needed on the importance of natural enemies in population regulation of P. truncatus and that factors leading to pest outbreaks in the Neotropics (despite the presumed presence of co-adapted natural enemies) needed to be investigated.

Studies initiated by the Biological Control Program (BCP) of the International institute of Tropical Agriculture (IITA) have sought to investigate these and related aspects of P. truncatus ecology at sites in Mexico (in collaboration with the Colegio de Postgraduados) and in Honduras (with the Escuela Agricola Panamericana, EAP). Some preliminary results of the first season's study, with emphasis on the

The main objective of this first phase of the studies was to observe the basic population dynamics of P. truncatus through a full storage season under "typical" rural storage conditions. The main study was supplemented, on the one hand, by wider surveys of the incidence of P. truncatus and related species and, on the other hand, by preliminary field and laboratory studies to elucidate factors influencing the population dynamics of P. truncatus at the main study site. Particular attention was given to investigation of possible sources of infestation outside the grain storage system and the importance of active migration as revealed by flight traps.

MATERIALS AND METHODS

Mexico

Based on reports in the literature and preliminary surveys of farmers' stores, study areas in both Mexico and Honduras were selected where maize is stored on-farm, using traditional methods, and where P. truncatus occurs consistently. The main study site in Mexico is at Chilcuautla, at an altitude of 1880 m, approximately 100 km directly north of Mexico City, in Hidalgo State. The study site consists of a small valley, with intensive arable cultivation (mostly irrigated maize on the valley floor and an adjacent village. Surrounding hillsides mainly support semi-natural vegetation of dry scrub, dominated by leguminous shrubs (especially Prosopis sp.), Cactaceae and other xeromorphic plants.

Three experimental cribs were constructed of local materials in the farm-yard of a small-scale maize farmer. Maize, grown (rainfed) on nearby uplands, was purchased from the same farmer and harvested by hand in late October 1989. The maize was stored in the cribs following normal local practice, that is "on the cob", without husks. The maize cribs had open lattice walls of local "bamboo" and were divided internally with the same material to form 32 compartments, accessible from the top. Each compartment was filled with approximately 100 maize cobs. At the time of loading each cob was inspected and the presence of any insects or insect damage recorded. Samples were subsequently collected from the cribs every two weeks until September 1990. On each occasion, one section (preselected at random) from each of the cribs was emptied and a sample of sixty cobs collected in a stratified random manner (20 each, from top, middle and bottom). The sampled cobs were placed carefully and rapidly into plastic bags as they were removed from the cribs and taken back to the laboratory for assessment. Cobs not used for sampling were replaced in the section of the crib from which they had been taken so as to maintain the integrity of the mass of grain.

In the laboratory, cobs were shelled, sieved and all adult insects collected from the grain. The grain was weighed and subsamples taken for determination of moisture content (by oven drying) and damage/ weight loss (count and weigh method, based on a sample of 1000 grains). Another subsample (1000 g) was incubated in the insectary (27�C, 70% relative humidity) and emergences of adults of primary pests and their parasitoids were assessed after one, two, three and four weeks. Data were corrected for sample size (adult counts) and grain moisture content (adults and emergences); population densities are thus expressed here per 1000 g of dry grain.

Flight activity in the immediate vicinity of the cribs was assessed using three unbaited, flat sticky traps (c.30cm x 30cm). These were hung inside, below the roof, of each of the three experimental stores. Traps were inspected weekly to count the number of adults of each species. In addition, four delta-type sticky traps (Tr�c� Pherocon II), baited with P. truncatus T1/T2 aggregation pheromone (from Natural Resources Institute, UK), were placed at increasing distances from the experimental stores. The nearest (at c. 200m) was in the village, the next on the edge of the village's maize cultivation and the furthest two (at 1.5 and 2km away) in �natural� vegetation further up the valley. Traps and lures were changed weekly and the number of P. truncatus and T. nigrescens adults recorded.

Honduras

The study in Honduras is based on the valley of Zamorano, at an altitude of 800m, some 35km south-east of Tegucigalpa. The floor of the valley is under intensive cultivation, mostly rainfed maize, though including other cereals, horticultural and tree crops. The experimental store is sited on the EAP's large-scale farm in the centre of the valley; however, additional samples are being collected in more traditional situations in nearby villages in the same valley, as well as in the valley of Moroceli, altitude 600m, approximately 20km away. The remaining natural vegetation in both valleys consists of dry woodland, dominated by leguminous trees and shrubs, with moister woodland along permanent water courses, especially in the Zamorano valley. The watershed between the two valleys, reaching 1400m, is dominated by Quercus spp at lower altitudes and Pinus oocarpa higher up, though with extensive areas of cultivation and pasture.

The experimental store at this locality, following local practise, was a wooden shed in which the maize was stored, with husks intact, in stacks on the floor. Samples (each of 180 cobs) were taken from nearby maize fields in December, January and early February, 1990. The maize was harvested in late February 1990 and stacked so as to form three blocks within the store. Each block, approximately 4.5m long x 0.5m wide, was divided into 14 compartments with wire mesh screens, each compartment containing 100 cobs. One compartment from each block was sampled every three weeks after storage and sampling will continue until December 1990. Samples consisted of 10 cobs each, from top, middle and bottom of each compartment. Laboratory procedures and data gathered were the same as in Mexico.

At this site, flight traps were placed at 2km intervals along a transect, following the main road from Zamorano to Moreceli. Although trap catches of P. truncatus and T. nigrescens were checked weekly, the pheromone lures were only changed every tour weeks, so data for these periods are grouped together,

RESULTS

In Chilcuautla, Mexico, it was estimated (mainly on the basis of damage symptoms) that at the time of harvest 0.6% of the cobs were infested by P. truncatus 0.5% by Sitotroga cerealella (Lep.: Gelechiidae) and 0.2% by Sitophilus ?zeamais (Col.: Curculionidae). The grain moisture content at harvest was approximately 16%. At Zamorano, Honduras, in contrast, no infestation of maize in the field by P. truncatus was detected, despite the presence of this species in the pheromone-baited flight traps and despite the relatively late harvest, at 13.5% moisture content. Field infestation by Sitophilus zeamais averaged 0.5 insects per cob in December (when moisture content was 16%) and had approximately doubled by the time of harvest.

In Mexico, populations of all three primary pests remained low during the first three months of storage. Probably winter temperatures were low enough, on average, to delay population increase. Thereafter, populations of P. truncatus increased steadily; 40 weeks after harvest, populations of P. truncatus averaged 150-350 adults /kg in the three stores. with no indication that they were reaching their limit (Figure 1). Pheromone trap catches (Figure 2a) were high initially, low throughout the winter months and then increased sharply in May; unbaited sticky traps in the stores showed a similar pattern (Figure 2b). Data on emergences were too erratic (due to the clumped nature of P. truncatus oviposition) to allow conclusive evaluation of the relative importance of migration and reproduction to population build-up in store. However, a sharp increase in adult populations in one of the three experimental cribs after 36 weeks in store appeared to fallow a major increase in flight activity and so may have been due to immigration. Populations of the other two primary pests, Sitophilus ?zeamais and S. cerealella reached a �plateau� after 5-6 months, at a level of approximately 20 insects/kg (Figure 1). Damage to the maize was severe, weight losses reaching 16% after 42 weeks in store, and increased closely in line with the P. truncatus population (Figure 3).

In Honduras, the pattern of infestation was quite different, with S. zeamais dominating the storage fauna and increasing, apparently exponentially, from the fourth month in store. P. truncatus was not recorded until the twelfth week in store, and then only a single specimen. Numbers began to increase and reproduction was detected in the stores after 21 weeks of storage. Significant infestation of the stores apparently followed a sharp increase in P. truncatus flight activity which accompanied the onset of the rainy season in May ( Figure 4). it remains to be seen whether P. truncatus populations will eventually reach damaging levels, despite the prior establishment of S. zeamais.

The predator T. nigrescens was found in flight traps at Chilcuautla throughout the period of observation (Figure 5) and was recorded in stores from the second sampling onwards (Figure 6). Adult populations in store fluctuated periodically, apparently reflecting immigration/emigration rather than reproduction/ mortality, though there was not a close correlation with �peaks,� in flight activity. There was no evidence at all that T. nigrescens could contain P. truncatus populations or that pest and predator reach an equilibrium, as reported earlier in Costa Rica (Boeye, 1988). indeed, T. nigrescens showed no numerical response whatsoever to the main P. truncatus population increase (Figure 7 a-c). There was some evidence that populations of the parasitoid Anisopteromalus calandrae (Hym.: Pteromalidae) were correlated with those of S. cerealella (Figure 8); however, this possible association cannot be properly evaluated without better data on emergences and more information on specificity. Certainly this parasitoid, recorded as a parasite of P. truncatus in Costa Rica (Boeye, 1988), showed no response to this host here (Figure 7). T. nigrescens has not yet been recorded in the experimental stores in Honduras nor in nearby flight traps, though small numbers have been recorded in traps elsewhere.

Figure 1 Build-up of major primary pests in stores (mean of 3 stores, 60 cobs per store)

Figure 3. Grain tosses (% of dry weight) at Chilcuautla. Data ate means, based on three 1000 grain samples from each of three cribs, each sample drawn from shelled grain of 20 cobs,

Figure 2a. Captures of Prostephanus truncatus in pheromone traps, Chilcuautla,

Figure 2b. Captures of P. truncatus and T. nigrescens in unbaited sticky traps, Chilcuautla.

Figure 4. Captures of P. truncatus in pheromone-baited flight traps in relation to mean weekly rainfall over 5 -week period in the Zamorano Valley, Honduras.

Figure 5. Captures of Teretriosoma nigrescens in flight traps baited with P. truncatus aggregation pheromone, Chilcuautla, 1989-90. Data are means of four traps.

Figure 6. Numbers of adult T. nigrescens in each of three maize stores at Chilcuautla. Data are means of three samples of 20 cobs from each crib.

Figure 7 a-c Mean numbers of Prostephanus truncatus and major natural enemies from each of three cribs at Chilcuautla. Data are means of three samples of 20 cobs.

Figure 8 Numbers of adult Sitotroga cerealella and parasitoid Anisopteromalus calandrae in maize stores at Chilcuautla. Data are based on three samples of 20 cobs from each of three cribs.

DISCUSSIONS AND CONCLUSIONS

Conclusions drawn at this time must be regarded as provisional, pending completion of data collection and processing. However, the situation at Chilcuautla where extremly destructive populations of P. truncatus develop in rural maize stores, despite the presence of coadapted natural enemies, clearly demonstrates the need for a cautious approach to biological control of this pest.

There is strong evidence in the data collected so far, that flight activity and immigration of the pest from populations outside the maize production and storage system may be crucial factors affecting the level of infestation. However, no specific source of infestation, in the form of an alternative host plant, has yet been identified in this study. There is also strong evidence that the annual cycle of P. truncatus flight activity is heavily dependent on weather, from the Honduras data, specifically on rainfall. Maize standing in the field, though it may become somewhat infested, does not appear to be highly attractive to dispersing P. truncatus It may even be that maize, as such, is not particularly attractive to P. truncatus and that maize stores become infested, to some extent "by accident", or because of their wooden structures. Once infested however, maize is clearly an excellent substrate for development and the aggregation pheromone ensures that initial colonisation is reinforced by further immigration. The implication would be that the timing of harvest, in relation to periods of flight activity, might play a very important part in determining the level of damage suffered by a particular store of maize. Stores which are filled well after the onset of dry weather (as is the case in the Mexican tropics and much of Central America) would tend not to become significantly infested until the following rainy season and would thus escape serious damage.

Major unknowns in such a �farming system,� interpretation of the situation remain the source of populations arriving from outside the maize production/storage system and in the relative importance of P. truncatus populations surviving in the structure of previously-infested stores in initiating early infestation of the newly-stored crop. It has been reported that a change in humidity stimulates P. truncatus to leave resting sites in wood (Detmers, 1988). it is not clear whether the addition of maize to an empty store, even in the dry season, would have the same effect. If early storage of maize, during periods of high humidity and high flight activity of P. truncatus does indeed lead to severe pest infestation, this has serious implications for management of the pest in Africa. In many areas, the severity of attack by lepidopterous stem borers on late-planted maize confines the production of maize to the early part of the rainy season (or the first rainy season in areas with a bimodal rainfall pattern); such maize must inevitably be harvested under humid conditions and may thus be exposed to early attack by P. truncatus in store.

Variation in the biotic potential of different populations of the pest and its natural enemies could be crucial factors determining the rate of pest population increase in an infested store and thus in determining whether an acceptable level of biological control can be achieved by natural enemies in a particular situation.

Research elsewhere has provided evidence that such variation exists, at least in this pest (Nissen, 1989), but this topic has yet to be investigated systematically. This will be a major target for investigations by BCP and its collaborators in 1990-91. Finally, the possible effect of different substrates, and particularly different maize varieties, on the biotic potential of the pest has also not been investigated properly; this too could critically affect the relationship between the pest and its natural enemies.

The complexity of the P. truncatus situation, already demonstrated by these preliminary studies, underlines the need for a holistic approach to management of this pest. The observations reported here do not necessarily imply that classical biological control will not he effective against P. truncatus. However, they do suggest that the introduction of T. nigrescens alone may well be insufficient to bring the pest under adequate control. Proper, quantitative evaluation is needed of the influence of natural enemies in relation to other factors determining pest population levels. Such evaluation can probably only be achieved through simulation modelling. The collection of the necessary data and the development of an appropriate model for this system should therefore be given the highest priority.

REFERENCES

Boeye, J. (1988) Aut�kologische Untersuchungen zum Verhalten des Grossen Kornbohrers Prostephanus truncatus (Horn) (Col.: Bostrichidae) in Costa Rica. Dissertation, Institut f�r Phytopathologie der Christian-Albrechts-Universit�t zu Kiel, 195pp.

Detmers, H.-B. (1988) Untersuchungen zur biologischen Bedeutung des Holzes f�r den Grossen Kornbohrer Prostephanus truncatus (Bostrichidae). MSc thesis, Freie Universit�t, Berlin. 121 pp.

Leliveldt, B., & G.-A. Laborius (1990) Effectiveness and specificity of the antagonist Teretriosoma nigrescens Lewis (Col.: Histeridae) on the Larger Grain Borer (Horn) (Col.: Bostrichidae). pp.87- 102 in R.H. Markham & H.R. Herren (Eds.) Biological control of the Larger Grain Borer. Proceedings of an IITA/ FAO coordination meeting, Cotonou, Republic of Benin, 2-3 June 1989, IITA, Ibadan, Nigeria, 167pp.

Markham, R.H. (1990) The role of quantitative ecology and systems analysis in the biological control of larger grain borer. pp 3550 in R.H. Markham & H.R. Herren (Eds.) Biological control of the Larger Grain Borer. Proceedings of an IITA/FAO coordination meeting, Cotonou, Republic of Benin, 2-3 June 1989, IITA, Ibadan, Nigeria, 167pp.

Markham &H.R. Herren (Eds.) (1990) Biological control of the Larger Grain Borer. Proceedings of an IITA/FAO coordination meeting, Cotonou, Republic of Benin, 2-3 June 1989, IITA, Ibadan, Nigeria, viii+167pp.

Nissen, U. (1989) Populationsvergleich von Prostephanus truncatus (Horn) (Coleoptera: Bostrichidae) unterschiedlicher geographischer Herkunft. MSc Thesis, Christian-Albrechts-Universit�t zu Kiel. 93pp.

Rees, D.P. (1987) Laboratory studies on predation by Teretriosoma nigrescens Lewis (Coleoptera: Histeridae) on Prostephanus truncatus (Horn) (Coleoptera: Bostrichidae) infesting maize cobs in the presence of other maize pests. J. Stored Prod. Res. 23, 191-195.


Contents - Previous - Next