Manejo integrado de plagas en legumbres almacenadas mediante el uso de atmósferas modificadas y de control biológico

Abstract

Spain is one of the main producing countries of chickpeas and beans in Europe and is also the main importer. Nowadays, pest control is mainly based on the application of phosphine. However, the risks on human health and on the environment of phosphine, demands to implement alternatives for pest control. The present thesis was carried out to improve the application of modified atmospheres (MA) and biological control (BC) as alternatives for the control of Callosobruchus chinensis, Rhyzopertha dominica, Acanthoscelides obtectus and Zabrotes subfasciatus in stored chickpeas and beans. MA are used in gas-tight packages, and sorption by the commodity produces a vacuum effect in the package. The first two chapters of this thesis are devoted to evaluate CO2 sorption by chickpeas packed with MA, and the effect of CO2 on the mortality of R. dominica in packaged infested chickpeas with three MA at different exposure times. Trials to determine the CO2 sorption by chickpeas were conducted in rigid plastic containers with three filling ratios. While, two extreme cases of filling ratios were compared to evaluate sorption effect on the mortality of R. dominica. The maximum sorption was obtained with the lower filling ratio and sorption decreased with the decline in the CO2 concentration. The time to reach the equilibrium sorption depended on the CO2 concentration and the filling ratio. The vacuum effect produced by sorption resulted in a negative pressure that increased with the increase in the filling ratio and the CO2 concentration. The exposure time to reach 50% mortality of R. dominica (LT50) was estimated at a low filling ratio. The mortality of eggs and adult of R. dominica decrease at high filling ratio, while for the larvae and pupae the susceptibility remained at the exposure time estimated of LT50. To implement BC in legumes, the third and fourth chapter of this thesis was focused on the evaluation of various species of predatory mites and parasitoid wasps on the control of C. chinensis in chickpeas and of A. obtectus and Z. subfasciatus in beans. In chickpeas the results obtained indicate that while Amblyseius swirskii preyed on the weevil eggs Blattisocius tarsalis did not. However, Anisopteromalus calandrae and Lariophagus distinguendus were very effective against C. chinensis larval population, and were able to parasitize the host at depths until 150 cm. A. calandrae was effective at reducing the bruchid population at different parasitoid-to-host ratios tested. Moreover, A. calandrae efficiently reduced C. chinensis populations when released in 25-kg commercial bags of chickpeas in simulated warehouse conditions. In beans, B. tarsalis and A. swirskii were able to prey on A. obtectus eggs, reducing the bruchid population. Anisopteromalus calandrae and L. distinguendus were effective at suppressing bruchid populations, but when A. calandrae was combined with B. tarsalis the control efficacy was substantially improved.

España es uno de los principales países productores de garbanzos y de judías en Europa, y también es el principal importador. El control de las plagas de las legumbres almacenadas se hace principalmente fumigando con fosfina, pero se están buscando alternativas debido a los riesgos que tiene sobre la salud y el medio ambiente. En la presente tesis se ha profundizado en la implementación de las atmósferas modificadas (AM) y del control biológico (CB) como alternativas para el control de Callosobruchus chinensis, Rhyzopertha dominica, Acanthoscelides obtectus y Zabrotes subfasciatus, plagas de garbanzos y judías. Las AM se aplican en envases impermeables a los gases. La sorción del gas por el producto afecta a la cantidad de gas dentro de los envases, produciendo el vacío. Los dos primeros capítulos, están dedicados a evaluar la sorción de CO2 por los garbanzos envasados con AM, y a evaluar su efecto sobre la mortalidad de R. dominica. Los ensayos se realizaron en envases de plástico rígido a tres proporciones de llenado con garbanzo, con tres AM y durante diferentes tiempos de exposición. Para evaluar el efecto de la sorción sobre la mortalidad de R. dominica se compararon dos proporciones de llenado extremas. La máxima sorción se obtuvo con la proporción de llenado baja del envase y esta se redujo al disminuir la concentración de CO2. El tiempo de equilibrio de la sorción disminuyó al aumentar la concentración de CO2 y la proporción de llenado del envase. Además, produjo una presión negativa (vacío) que aumentó con el incremento del llenado y de la concentración de CO2. El tiempo de exposición a las AM para alcanzar el 50% de mortalidad (TL50) de R. dominica fue estimado para la proporción baja de llenado. Al aumentar el llenado del envase y aplicando el periodo exposición estimado de TL50, la mortalidad de los huevos y los adultos de R. dominica disminuyó, mientras la de larvas y pupas no cambió. Para la implementación del CB en legumbres, en el tercer y cuarto capítulo se evaluaron diversas especies de ácaros depredadores y de avispas parasitoides para el control de C. chinensis en garbanzo y de A. obtectus y Z. subfasciatus en judías. En garbanzo, Amblyseius swirskii consumió huevos de C. chinensis, pero Blattisocius tarsalis no fue capaz de depredarlos. Sin embargo, Anisopteromalus calandrae y Lariophagus distinguendus fueron muy efectivos sobre las larvas de C. chinensis, parasitando al huésped a profundidades de hasta 150 cm, a distintas proporciones parasitoide-huésped (A. calandrae) así como cuando se liberaron (A. calandrae) dentro de bolsas de 25 kg de garbanzos en condiciones simuladas de almacén. En judías, B. tarsalis y A. swirskii fueron capaces de depredar huevos de A. obtectus en las condiciones ensayadas. Aunque A. calandrae y L. distinguendus fueron efectivos en limitar el crecimiento de las poblaciones del brúquido, cuando A. calandrae se combinó con B. tarsalis, se mejoró de forma sustancial el control. Los resultados de esta tesis indican que al envasar garbanzos con AM a altas proporciones de llenado se esperaría una disminución en la mortalidad de los huevos y adultos de R. dominica con respecto a la LT50 calculada en envases con bajas proporciones de llenado, debido a la sorción de CO2 por la leguminosa. Por otro lado, A. calandrae y L. distinguendus son agentes de CB efectivos para el manejo integrado de C. chinensis en garbanzos almacenados. Además, la combinación de A. calandrae con B. tarsalis promete ser una estrategia para controlar poblaciones de A. obtectus. Sin embargo, se necesitan más pruebas para identificar a otros enemigos naturales que puedan reducir poblaciones de Z. subfasciatus.