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Developing novel approaches for the control of stored-grain insect pests: laboratory assays of insecticide, diatomaceous earths and entomopathogenic fungi and their implementation on small-scale farms in Pakistan

Entwicklung neuer Verfahren zur Kontrolle von Schädlingen gelagerten Getreides: Laboruntersuchungen von Insektiziden, Kieselerden und entomopathogenen Pilzen sowie Implementierung auf kleinbäuerlichen Betrieben in Pakistan

  • A big challenge for agriculture in the 21st century is the provision of food safety to fast growing world- population, which not only demands the well utilisation of the available agricultural resources but also to develop new advancements in the mass production of food crops. Wheat is the third largest food crop of the world and Pakistan is the eighth largest wheat producing country globally. Rice is the second most important staple food of Pakistan after wheat, grown in all provinces of the country. Maize is the world- top ranking food crop followed by wheat and rice. The harvested produts have to be stored in different types of storage structures on small or large scale for food as well as seed purpose. In Pakistan, the harvested grains are stored for the whole year till the introduction of fresh produce in order to ensure the regular food supply throughout the year. However, it is this extended storage period making the commodity more vulnerable to insect attacks. Rhyzopertha dominica (Coleoptera: Bostrychidae), Cryptolestes ferrugineus (Coleoptera: Laemophloeidae), Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) and Liposcelis spp. (Psocoptera: Liposcelididae) are the major and most damaging insect pests of stored products all around the world. Various management strategies have been adopted for stored grain insect pests mostly relying upon the use of a broad spectrum of insecticides, but the injudicious use of these chemicals raised various environmental and human health related issues, which necessitate the safe use of the prevailing control measures and evaluation of new and alternative control methods. The application of new chemical insecticides, microbial insecticides (particularly entomopathogenic fungi) and the use of inert dusts (diatomaceous earths) is believed amongst the potential alternatives to generally used insecticides in stored grain insect management system. In the current investigations, laboratory bioassays conducted to evaluate the effects of combining Imidacloprid (new chemistry insecticide) with and without Protect-It (diatomaceous earth formulation) against R. dominica, L. paeta, C. ferrugineus and T. castaneum, on three different grain commodities (i.e. wheat, maize and rice) revealed differences in adult mortality levels among grains and insect species tested. Individually, Imidacloprid was more effective as compared with Protect-It alone and the highest numbers of dead adults were recorded in wheat. The insecticidal efficacy of B. bassiana with Protect-It and DEBBM was also assessed against all test insect species under laboratory conditions. The findings of these studies revealed that the more extended exposure period and the higher combined application rate of B. bassiana and DEs provided the highest mortality of the test insect species. The progeny emergence of each insect species was also greatly suppressed where the highest dose rates of the combined treatments were applied. The residual efficacy of all three control measures Imidacloprid, B. bassiana and DEBBM formulation was also evaluated against all test insect species. The bioassays were carried out after grain treatments and monthly for 6 months. The results indicated that the adult mortality of each test insect species was decreased within the six month storage period, and the integarted application of the test grain protectants enhanced the mortality rates than their alone treatments. The maximum mortality was noted in the combined treatment of DEBBM with Imidacloprid. At the end, the effectiveness of B. bassiana, DEBBM and Imidacloprid applied alone as well as in combinations, against all above mentioned test insect species was also evaluated under field conditions in trials conducted in four districts of Punjab, Pakistan. For each district, a significant difference was observed between treatments, while the combined treatments gave better control of test species as compared with them alone. The least number of surviving adults and minimum percentage of grain damage was observed for the DEBBM and Imidacloprid combination, but DEBBM with B. bassiana provided the best long-term protection as compared with the remaining treatments.
  • Eine große Herausforderung der Landwirtschaft des 21. Jahrhunderts ist die Garantierung von Nahrungsmittelsicherheit für die wachsende Weltbevölkerung, welche nicht nur die gute Nutzung der vorhandenen landwirtschaftlichen Ressourcen erfordert sondern auch weitere Fortschritte in der Massenproduktion von Lebensmitteln. Weizen ist das drittwichtigste Lebensmittel weltweit und Pakistan ist der achtgrößte Weizenproduzent der Welt. Reis ist das zweitwichtigste eingelagerte Lebensmittel Pakistans nach Weizen, und wird in allen Provinzen des Landes angebaut. Mais hält den ersten Platz der weltweit angebauten Nahrungsmittel, gefolgt von Weizen und Reis. Die geernteten Produkte müssen in unterschiedlichen Typen von Lagereinrichtungen unterschiedlicher Größen für den Zweck des Konsums oder als Samen eingelagert werden. In Pakistan werden die geernteten Getreide über das gesamte Jahr bis zur Einbringung der neuen Ernte gelagert, um die Ernährung der Bevölkerung ganzjährig sicher zu stellen. Jedoch macht diese längerfristige Einlagerung die entsprechenden Produkte anfällig für die Angriffe von Insekten. Rhyzopertha dominica (Bostrychidae), Cryptolestes ferrugineus (Laemophloeidae), Tribolium castaneum (Tenebrionidae) und Liposcelis spp. (Liposcelididae) sind weltweit die wichtigsten und zerstörerischsten Schadinsekten gelagerten Getreides. Unterschiedliche Management strategien wurden auf Schadinsekten eingelagerten Getreides angepasst, die meisten von diesen basierend auf einem breiten Spektrum von Insektiziden, aber der unüberlegte Gebrauch dieser Chemikalien brachte verschiedene Umwelt- und menschliche Gesundheitsprobleme hervor, welche den sicheren Einsatz der vorherrschenden Kontrollmethoden erforderte und die Entwicklung neuer und alternativer Kontrollmethoden verlangt. Die Anwendung von neuen chemischen Insektiziden, mikrobiellen Insektiziden und der Einsatz inerter Stäube werden als viel versprechende Alternativen zu den traditionellen Insektiziden im Insektenmanagement eingelagerten Getreides gesehen. In den hier präsentierten Untersuchungen zeigen Labor-Bioassays, welche zur Evaluierung des Effektes des kombinierten Einsatzes von Imidacloprid mit und ohne Protect-It gegen R. dominica, L. paeta, C. ferrugineus und T. castaneum auf drei unterschiedlichen Getreidearten durchgeführt wurden, dass Unterschiede der Adultenmortalitäten zwischen den Getreide- und Insektenarten existieren. In der alleinigen Anwendung war Imidacloprid effektiver als Protect-It, und die höchsten Zahlen toten Adulti wurden für Weizen nachgewiesen. Die insektizide Effizienz von Beauveria bassiana mit Protect-It und DEBBM wurde auch unter Laborbedingungen gegen alle Insektenarten getestet. Die Ergebnisse zeigten, dass je länger der Anwendungszeitraum und je höher die kombinierten Konzentrationen von B. bassiana und Kieselerdeformulierungen, umso höher waren auch die Mortalitätsraten der getesteten Insektenarten. Die Emergenz von Nachwuchs aller Insektenarten wurde auch stark unterdrückt, wenn die höchsten Konzentrationen der synergistisch wirkenden Behandlungsmethoden angewandt wurden. Die sich ergebende Effizienz der Kontrollmethoden mit Imidacloprid, B. bassiana und DEBBM wurde auch gegen alle getesteten Insektenarten untersucht. Die Bioassays wurden nach der Behandlung und jeweils monatlich über einen Zeitraum von sechs Monaten durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Adultenmortalität für alle untersuchten Insektenarten über die Lagerungsperiode von sechs Monaten abnahm und dass die kombinierten Anwendungen die Mortalitätsraten im Vergleich zu den Einzelbehandlungen erhöhten. Die maximale Mortalität wurde für die Kombination von DEBBM mit Imidacloprid erhalten. Abschließend wurde die Effektivität von B. bassiana, DEBBM und Imidacloprid, alleine und in Kombination, unter Feldbedingungen in Untersuchungen in vier Distrikten des Punjab, Pakistan, auf alle oben erwähnten Insektenarten evaluiert. Für jeden Distrikt ergaben sich signifikante Unterschiede zwischen den Behandlungen, jedoch zeigten die kombinierten Behandlungen durchwegs bessere Schädlingskontrollen als die alleinigen Anwendungen. Die geringste Anzahl überlebender Adulti und die minimale Schädigung der Getreidekörner wurde für die Kombination von DEBBM und Imidacloprid beobachtet, jedoch erbrachte DEBBM mit B. bassiana den besten Langzeitschutz im Vergleich mit den anderen Behandlungsmethoden. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass Kieselerden, Imidacloprid und B. bassiana effektiv gegen Schadinsekten von eingelagerten Getreiden eingesetzt werden können, dass jedoch ihre Effizienz stark abhängig ist von der jeweiligen Konzentration, den Einwirkzeiten, der Getreideart, der Lagerungsdauer und den jeweiligen Zielinsektenarten. Folglich können diese Testsubstanzen erfolgreich in integrierten Schädlingskontroll-Management-Programmen nach der Ernte eingesetzt werden und können als Getreideschutzmittel registriert werden.

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Metadaten
Author:Waqas Wakil
URN:urn:nbn:de:hbz:385-8459
Advisor:Thomas Schmitt
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2014/03/18
Publishing institution:Universität Trier
Granting institution:Universität Trier, Fachbereich 6
Date of final exam:2013/01/31
Release Date:2014/03/18
Tag:Kieselerden; entomopathogene Pilze
diatomaceous earth; entomopathogenic fungi; insecticides; pest species
GND Keyword:Getreide; Insektizid; Lagerung; Landwirtschaft; Pakistan; Schädling
Institutes:Fachbereich 6 / Geographie und Geowissenschaften
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 63 Landwirtschaft / 630 Landwirtschaft und verwandte Bereiche

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