Cultivos Tropicales Vol. 44, No. 1, enero-marzo, 2023, ISSN: 1819-4087
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Artículo original

Método tradicional de almacenamiento de granos y semillas de caupi para el control de insecto-plaga

 

iDAlcimone Maria da Costa-Silva1Instituto Federal de Acre, Tarauacá, Acre, Brasil*✉:silva@ifac.edu.br

iDJosé Nilo Ferreira-de-Freitas2Universidad Federal de Acre, Cruzeiro do Sul, Acre, Brasil

iDMeiriane de Souza-Brito3Nacional de Investigación del Amazonas, Manaus, Acre, Brasil

iDBruno Portela-Brasileiro4Universidad Federal de Paraná, Curitiba, Paraná, Brasil

iDElízio Ferreira Frade-Junior5Universidad Federal de Acre, Rio Branco, Acre, Brasil

iDAmauri Siviero6Embrapa Acre, Rio Branco, Brasil

iDEduardo Pacca Luna-Mattar2Universidad Federal de Acre, Cruzeiro do Sul, Acre, Brasil


1Instituto Federal de Acre, Tarauacá, Acre, Brasil

2Universidad Federal de Acre, Cruzeiro do Sul, Acre, Brasil

3Nacional de Investigación del Amazonas, Manaus, Acre, Brasil

4Universidad Federal de Paraná, Curitiba, Paraná, Brasil

5Universidad Federal de Acre, Rio Branco, Acre, Brasil

6Embrapa Acre, Rio Branco, Brasil

 

*Autor para correspondencia: silva@ifac.edu.br

RESUMEN

Este trabajo tuvo como objetivo evaluar la eficiencia del método tradicional de almacenamiento de granos y semillas de caupí para el control del gorgojo, Callosobruchus maculatus (Fabr.) (Coleoptera: Bruchidae). El método de almacenamiento consiste en empaquetar granos y semillas mezclados con los residuos resultantes del trillaje en botellas o barriles de polietileno sellados herméticamente. En el experimento se evaluaron cuatro tratamientos: (i.) frasco perforado que contiene granos, (ii.) frasco no perforado que contiene granos, (iii.) frasco perforado que contiene una mezcla de granos y residuos del trillaje y (iv.) frasco no perforado que contiene una mezcla de granos y residuos del trillaje; este último, representando el método tradicional (control). Para cada tratamiento se utilizaron 4 réplicas y para cada frasco se insertaron 20 individuos adultos del insecto plaga. Después de la infestación inducida, los frascos se almacenaron en un lugar protegido de la lluvia y el sol, simulando la realidad del almacenamiento de los agricultores. A los 35 y 70 días después de la infestación inducida, se evaluaron las siguientes variables para cada frasco: número de insectos vivos, número de insectos muertos, número de agujeros causados por insectos en los granos y porcentaje de granos atacados. El uso de residuos resultantes del trillaje no fue eficiente para el control. Por otro lado, la ausencia de intercambio de gases en los frascos redujo la multiplicación de insectos, lo que indica la importancia de utilizar barriles herméticos o bolsas de vacío para el almacenamiento y la comercialización.

Palabras clave: 
amazonia, Callosobruchus maculatus, Vigna unguiculata

Received: 17/3/2021; Accepted: 04/11/2021

Conflicto de intereses: Los autores declaran no tener conflictos de interés.

Contribución de los autores: Conceptualización: Alcimone Maria da Costa-e Silva, Elízio Ferreira Frade-Junior, Eduardo Pacca Luna Mattar. Investigación: Alcimone Maria da Costa-e Silva, José Nilo Ferreira-de Freitas, Meiriane de Souza-Brito, Bruno Portela-Brasileiro, Elízio Ferreira Frade-Junior, Amauri Siviero y Eduardo Pacca Luna Mattar. Metodología: Alcimone Maria da Costa-e Silva, Elízio Ferreira Frade-Junior y Eduardo Pacca Luna Mattar. Supervisión: Eduardo Pacca Luna Mattar Escritura del borrador inicial: Alcimone Maria da Costa-e Silva, Eduardo Pacca Luna Mattar. Escritura y edición final: Alcimone Maria da Costa-e Silva, José Nilo Ferreira-de Freitas, Meiriane de Souza-Brito, Bruno Portela-Brasileiro, Elízio Ferreira Frade-Junior, Amauri Siviero y Eduardo Pacca Luna Mattar. Curación de datos: Bruno Portela-Brasileiro, Elízio Ferreira Frade-Junior, Amauri Siviero y Eduardo Pacca Luna Mattar.

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

 

La especie Callosobruchus maculatus (Fabr.) (Coleoptera: Chrysomelidae: Bruchinae) es una importante plaga de leguminosas tropicales y subtropicales que se ha distribuido en todo el mundo a través del comercio de semillas y granos (11. Kébé K, Alvarez N, Tuda M, Arnqvist G, Fox CW, Sembène M, et al. Global phylogeography of the insect pest Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Bruchinae) relates to the history of its main host, Vigna unguiculata. Journal of Biogeography. 2017;44(11):2515-2526. doi: 10.1111/jbi.13052. ). Existen registros de la plaga en todos los continentes del mundo (22. CABI Invasive Species Compendium. Wallingford, UK: CAB International. 2020. Available from: http://www.cabi.org/isc. 2020.), encontrándose incluso, en regiones distantes con comunidades tradicionales, como el Valle do Juruá en la Amazonía (Acre, Brasil).

La mesorregión de Valle do Juruá, en el suroeste de la Amazonía, presenta una gran diversidad de cultivares tradicionales como el frijol común (Phaseolus vulgaris L.) y el caupí (Vigna unguiculata (L.) Walp.), reconocida como centro de conservación (Figura 1A) (33. Mattar EPL, Oliveira E de, Jesus JC da S, Araújo ML de, Siviero A, Santos Junior HC dos. Creolo beans production systems in Juruá valley, Acre, Brazilian Amazon. Indian Journal of Traditional Knowledge. 2016;15(4):619-624.). En él, los frijoles comunes y el caupí son producidos por agricultores tradicionales y sirven como fuente de proteínas para la población local.

Algunos autores han mencionado que estos cultivares son producidos por agricultores tradicionales de comunidades distantes, que utilizan sistemas de producción de bajos insumos externos (33. Mattar EPL, Oliveira E de, Jesus JC da S, Araújo ML de, Siviero A, Santos Junior HC dos. Creolo beans production systems in Juruá valley, Acre, Brazilian Amazon. Indian Journal of Traditional Knowledge. 2016;15(4):619-624.) (Figura 1B). La no utilización de plaguicidas es característica que agrega valor a la producción, que tiene potencial para la certificación orgánica y de origen ("terroir"). Estos agricultores, mediante el uso de cultivares tradicionales ("criollos"), juegan un papel predominante en la conservación de los recursos genéticos, con el almacenamiento de semillas y granos relevantes para garantizar la soberanía alimentaria de las poblaciones tradicionales, que también contribuyen a la conservación de la vegetación natural ubicadas en áreas protegidas y tierras indígenas.

Figura 1.  (A) póster elaborado por la Universidad Federal de Acre sobre la diversidad de frijol común y caupi del Valle do Juruá. (B) cultivo tradicional de caupi en la playa del río Juruá; (C) vainas de caupi que se secan al sol; (D) cubas de polietileno utilizadas por los agricultores para almacenar frijoles que contienen residuos de trillaje

Algunos agricultores del Valle do Juruá (Acre, Brasil) almacenan los granos en tanques herméticamente cerrados o botellas de polietileno (PET), la mezcla de granos o semillas, de frijol común y caupí, con los residuos del proceso de trilla manual, después de cosecharlos y secarlos al sol (44. Mattar EPL, Oliveira E de, Jesus JC da S, Araújo ML de, Nagy ACG. Colheita e secagem. En: Mattar EPL, Oliveira, E de; Santos, RC dos; Siviero, A (Org.). Feijões do Vale do Juruá. IFAC; 2017 p. 217-222, Rio Branco, Brazil.) (Figura 1 C y D). Este proceso consiste en la separación manual de los granos, golpeando las vainas secas con un palo de madera, un método comúnmente realizado en propiedades familiares de esta región. Esta práctica, incluso, ha sido mencionada por la profesora Dra. Ana Maria Primavesi, quien indicó que para una mejor conservación de los granos de frijol es preferible que se almacenen inmediatamente después del trillaje, con residuos del proceso (55. Primavesi A. Manejo ecológico de pragas e doenças: técnicas alternativas para a produção agropecuária e defesa do meio ambiente. São Paulo, Brazil: Expressão Popular.; 2016. 144 p.).

Las prácticas agrícolas tradicionales para almacenar granos y semillas son importantes para reducir el uso de pesticidas sintéticos, reducir los riesgos para la salud y ser más amigables con el medio ambiente (66. Prakash, BG, Raghavendra K V, Gowthami R, Shashank R. Indigenous practices for eco-friendly storage of food grains and seeds. Adv Plants Agric Res. 2016;3(4):101-107. doi: 10.15406/apar.2016.03.00101.). La investigación sobre estas prácticas tradicionales de almacenamiento puede contribuir a la seguridad alimentaria y la preservación de los recursos genéticos (77. Lawrence B, Bicksler AJ, Duncan K. Local treatments and vacuum sealing as novel control strategies for stored seed pests in the tropics. Agron. Sustain. Dev. 2017;37(6). doi: 10.1007/s13593-017-0415-0. Available from: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s13593-017-0415-0.pdf ).

En este contexto, el objetivo del trabajo fue evaluar la eficiencia del método tradicional de almacenamiento de granos y semillas de caupí para el control del gorgojo, Callosobruchus maculatus (Fabr.) (Coleoptera: Bruchidae).

MATERIALES Y MÉTODOS

 

La investigación se realizó en la Universidad Federal de Acre - Campus Floresta (UFAC), ubicada a 7° 33'38''S y 72° 43'01''W, en el municipio de Cruzeiro do Sul, en el estado de Acre, Brasil, de octubre de 2015 a enero de 2016. En esta región, ubicada en el húmedo trópico brasileño, donde existen dos estaciones: la estación lluviosa que se extiende de octubre a abril, humedad relativa promedio del 88 % y la estación seca que se extiende de junio a agosto, humedad relativa promedio del 75 %. La precipitación media anual es de 2166 mm, la temperatura media anual es de 25,31 °C, la temperatura máxima es de 32,7 °C y la temperatura mínima de 17,1 °C (88. Duarte AF. Aspectos da climatologia do Acre, Brasil, com base no intervalo 1971 - 2000. Revista Brasileira de Meteorologia. 2006;21(3b):308-317.).

Para el desarrollo de la siguiente investigación, fueron creadas, en condiciones de laboratorio, maquetas experimentales que simularon los barriles utilizados por los agricultores para almacenar el frijol o caupi; efectuándose el montaje en frascos opacos de polietileno de 9,5 cm de diámetro y 15,5 cm de altura (Figura 2A).

Figura 2.  (A) frascos de polietileno que simulaban los barriles utilizados por los agricultores; (B) vainas de frijoles antes del trillaje; (C) residuo del trillaje de frijol

Se evaluaron cuatro condiciones de almacenamiento de granos de V. unguiculata, cultivar tradicional "Quarentão". Cada condición de almacenamiento correspondía a un tratamiento: (i.) frasco perforado que contiene granos (CFSR), (ii.) frasco no perforado que contiene granos (SFSR), (iii.) frasco perforado que contiene una mezcla de granos y residuos del trillaje (CFCR) y (iv.) frasco no perforado que contiene una mezcla de granos y residuos del trillaje (SFCR), tratamiento control. Los frascos perforados tenían 25 orificios de 0,6 mm de circunferencia cada uno. Para los tratamientos que contenían residuos, se mezclaron 60 gramos de residuos del trillaje con los granos. El trillaje se realizó manualmente con un palo de madera, simulando la práctica del agricultor (Figura 2 B y C).

Para obtener los insectos plaga de la especie C. maculatus, se recolectaron individuos adultos de lote de grano desechado (cultivar "Quarentão") por los comerciantes locales en el mercado de agricultores, un centro de comercialización de productos regionales de Cruzeiro do Sul (Acre, Brasil). Posteriormente, estos insectos se transfirieron a botellas de polietileno con tapas perforadas que contenían 300 g de granos nuevos (sustrato para la alimentación) de un lote sin la presencia de insectos plaga. Las botellas se colocaron en un cámara “Biochemical Oxygen Demand - B.O.D.” (modelo TE-401), regulado a una temperatura de 25 °C. Después de la oviposición, solo los granos se mantuvieron en las botellas, sin presencia de insectos adultos vivos o muertos. Después de la eclosión, con la ayuda de unas pinzas de metal, los insectos emergidos fueron transferidos a los frascos.

Se utilizó diseño completamente al azar, con cuatro repeticiones (frascos) por tratamiento. Todos los frascos fueron llenados con los granos o la mezcla de "granos + residuos del trillaje" y 20 individuos adultos de la especie C. maculatus. Después de la infestación inducida, los frascos se almacenaron en un lugar protegido de la lluvia y el sol (condiciones controladas), simulando la realidad de los agricultores que almacenan los granos dentro de las casas o en pequeños cobertizos. Los granos tenían un contenido de agua del 13 %.

A los 35 y 70 días después de la infestación inducida, se evaluaron las variables: número de insectos vivos, número de insectos muertos, número de agujeros causados por insectos en los granos y porcentaje de granos atacados, este último usando la fórmula: (total de granos atacados x 100) / total de granos).

Las variables se obtuvieron del conteo manual por dos personas. Para eso, individualmente para cada frasco, los granos atacados, los insectos muertos y los insectos vivos se separaron manualmente. Los insectos vivos fueron cerrados en una botella de polietileno (PET) durante el proceso de conteo. Los datos de las variables evaluadas se sometieron a análisis de varianza. Se aplicó la prueba de Tukey, con una probabilidad del 5 %, para comparar las medias de tratamiento. Los análisis se realizaron con la ayuda del software R (99. R Development Core Team R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Áustria, 2016. Available from: http://www.R-project.org ).

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

 

A los 35 días después de la infestación inducida, no hubo diferencias significativas entre los tratamientos para las variables: número de insectos muertos, número de agujeros causados por insectos en los granos y porcentaje de granos atacados. Para el número variable de insectos vivos, el tratamiento con SFCR (tratamiento control) obtuvo un promedio menor que el tratamiento con CFSR (Tabla 1). Estos resultados indicaron para este período de evaluación que, las condiciones de almacenamiento no mostraron diferencias al considerar el daño causado a los granos por los insectos plaga.

Todavía, a los 70 días después de la infestación inducida, frascos sin tapa perforada (SFCR- Control y SFSR) mostraron cantidades más pequeñas de granos atacados y de agujeros causados por insectos en los granos, en comparación con los tratamientos con tapa perforada (CFCR y CFSR) (Tabla 1).

Tabla 1.  Variables evaluadas a los 35 y 70 días después de la infestación inducida
35 DÍAS DESPUÉS DE LA INFESTACIÓN INDUCIDA
Tratamientos Insectos vivos (uds.) Insectos muertos (uds.) Agujeros(uds.) Granos infestados (%)
CFCR 57,55 ab* 34,33 a 87,00 a 3,78 a
CFSR 93,66 a 51,00 a 92,00 a 3,36 a
SFCR 35,75 b 60,75 a 95,25 a 3,32 a
SFSR 69,25 ab 37,50 a 58,00 a 2,39 a
CV% 45,91 89,49 49,56 45,13
70 DÍAS DESPUÉS DE LA INFESTACIÓN INDUCIDA
Tratamientos Insectos vivos (uds.) Insectos muertos (uds.) Agujeros(uds.) Granos infestados (%)
CFCR 153,66 b 1268,33 ab 3167,33 a 65,41 a
CFSR 1238,66 a 1963,66 a 4166,33 a 59,64 a
SFCR 349,25 b 551,50 b 801,75 b 25,31 b
SFSR 430,50 b 760,25 b 698,75 c 25,07 b
CV% 130,38 60,14 84,95 58,76

* Las medias seguidas de letras iguales en las columnas no difieren según la prueba de Tukey con un 5 % de probabilidad. Tratamientos: CFCR = frasco perforado que contiene una mezcla de granos y residuos del trillaje; CFSR = frasco perforado que contiene granos; SFCR - Control = Frasco no perforado que contiene una mezcla de granos y residuos del trillaje; SFSR = frasco no perforado que contiene granos

La ausencia de entrada de aire (frascos sin tapa perforada) redujo el daño a los granos y la cantidad de insectos vivos, posiblemente debido a la reducción en la concentración de oxígeno gaseoso y humedad dentro de los vasos. En este enfoque, otro trabajo de investigación indicó que las bolsas de silo y las botellas de PET (almacenamiento hermético) fueron eficientes para controlar C. maculatus y preservaron la calidad de los granos de caupí durante al menos 120 días de almacenamiento (1010. Silva MGC, Silva GN, Sousa AH, Freitas RS, Silva MSG, Abreu AO. Hermetic storage as an alternative for controlling Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Chrysomelidae) and preserving the quality of cowpeas. Journal of Stored Products Research. 2018;78:27-31. doi: 10.1016/j.jspr.2018.05.010 ). Algún autor demostró que los niveles de oxígeno por debajo del 4 % fueron eficaces para controlar estos insectos plaga (1111. Njoroge AW, Mankin RW, Smith BW, Baributsa D. Oxygen consumption and acoustic activity of adult Callosobruchus maculatus (F.) (Coleoptera: Chrysomelidae: Bruchinae) during hermetic storage. Insects. 2018;9(2):45. doi:10.3390/insects9020045. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6023381/pdf/insects-09-00045.pdf ). Por esta razón, se recomienda que los agricultores utilicen barriles con tapón de rosca o botellas de polietileno (PET), especialmente; en regiones cálidas y húmedas como la Amazonía. Cabe destacar que las altas temperaturas (32,2 y 33,7 oC) favorecieron el crecimiento poblacional de la especie (1212. Daglish GJ, Jagadeesan R, Nayak MK. Temperature-dependent development and reproduction of the cowpea weevil, Callosobruchus maculatus F., in mungbean: Estimating a target temperature for its control using aeration cooling. Journal of Stored Products Research. 2021;92. doi: 10.1016/j.jspr.2021.101815. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022474X21000540 ).

Por lo tanto, una alternativa que se puede aplicar en el campo es el uso de envases al vacío en la post-cosecha y comercialización de granos, con el potencial de poder agregar valor a la producción. Actualmente, hay equipos de bajo costo que pueden satisfacer la demanda de los pequeños agricultores, sin embargo, vale la pena mencionar que este equipo depende de la electricidad (Figura 3). Otros trabajos recomiendan el uso de almacenamiento hermético al vacío para el control de insectos durante el almacenamiento (77. Lawrence B, Bicksler AJ, Duncan K. Local treatments and vacuum sealing as novel control strategies for stored seed pests in the tropics. Agron. Sustain. Dev. 2017;37(6). doi: 10.1007/s13593-017-0415-0. Available from: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s13593-017-0415-0.pdf ,1313. Kumar S, Mohapatra D, Kotwaliwale N, Singh KK. Vacuum Hermetic Fumigation: A review. Journal of Stored Products Research. 2017;71:47-56. doi: 10.1016/j.jspr.2017.01.002 ).

Figura 3.  (A) envasadora al vacío; (B) envasado al vacío de 1 kg de caupí (variedad "Quarentão")

Los resultados obtenidos sugieren que el uso de residuos del trillaje no proporcionó beneficios para reducir el daño causado a los granos (Tabla 1). En otro trabajo de investigación, con frijol común, el residuo del trillaje no fue eficiente en el control de otro insecto plaga: Zabrotes subfasciatus (Coleoptera: Bruchidae) (1414. Barbosa FR, Yokoyama M., Pereira PAA, Zimmermann FJP. Controle do caruncho-do-feijoeiro Zabrotes subfasciatus com óleos vegetais, munha, materiais inertes e malathion. Pesq. agropec. bras. 2002;37(9):1213-1217. doi: 10.1590/S0100-204X2002000900002 ). En este contexto, para estas comunidades distantes de la Amazonía, los extensionistas rurales e investigadores pueden pensar en nuevos trabajos centrados en uso de insecticidas botánicos de especies amazónicas, como por ejemplo el “Timbó” (Derris amazonica Killip) (1515. Alecio MR, Fazolin M, Coelho Netto RA, Catani V, Estrelas JLV, Alves SB, et al. Ação inseticida do extrato de Derris amazónica Killip para Cerotoma arcuatus Olivier (Coleoptera: Chrysomelidae. Acta Amaz. 2010;40(4):719-728. doi: 10.1590/S0044-59672010000400012.), mezclados con residuos de trillaje.

CONCLUSIONES

 

El uso de frascos herméticamente sellados redujo el daño causado por C. maculatus en granos de caupí (variedad "Quarentão"). Así, el método de almacenamiento en barriles sellados herméticamente parece interesante en comunidades distantes. También, es prometedor el uso de envasado o bolsas al vacío para la comercialización de granos producidos en un sistema de producción orgánico (sin uso de insecticidas químicos).

AGRADECIMIENTOS

 

Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación - MCTI, Ministerio de Agricultura, Ganadería y Abastecimiento - MAPA y Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico - CNPq.

BIBLIOGRAFIA

 

1. Kébé K, Alvarez N, Tuda M, Arnqvist G, Fox CW, Sembène M, et al. Global phylogeography of the insect pest Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Bruchinae) relates to the history of its main host, Vigna unguiculata. Journal of Biogeography. 2017;44(11):2515-2526. doi: 10.1111/jbi.13052.

2. CABI Invasive Species Compendium. Wallingford, UK: CAB International. 2020. Available from: http://www.cabi.org/isc. 2020.

3. Mattar EPL, Oliveira E de, Jesus JC da S, Araújo ML de, Siviero A, Santos Junior HC dos. Creolo beans production systems in Juruá valley, Acre, Brazilian Amazon. Indian Journal of Traditional Knowledge. 2016;15(4):619-624.

4. Mattar EPL, Oliveira E de, Jesus JC da S, Araújo ML de, Nagy ACG. Colheita e secagem. En: Mattar EPL, Oliveira, E de; Santos, RC dos; Siviero, A (Org.). Feijões do Vale do Juruá. IFAC; 2017 p. 217-222, Rio Branco, Brazil.

5. Primavesi A. Manejo ecológico de pragas e doenças: técnicas alternativas para a produção agropecuária e defesa do meio ambiente. São Paulo, Brazil: Expressão Popular.; 2016. 144 p.

6. Prakash, BG, Raghavendra K V, Gowthami R, Shashank R. Indigenous practices for eco-friendly storage of food grains and seeds. Adv Plants Agric Res. 2016;3(4):101-107. doi: 10.15406/apar.2016.03.00101.

7. Lawrence B, Bicksler AJ, Duncan K. Local treatments and vacuum sealing as novel control strategies for stored seed pests in the tropics. Agron. Sustain. Dev. 2017;37(6). doi: 10.1007/s13593-017-0415-0. Available from: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s13593-017-0415-0.pdf

8. Duarte AF. Aspectos da climatologia do Acre, Brasil, com base no intervalo 1971 - 2000. Revista Brasileira de Meteorologia. 2006;21(3b):308-317.

9. R Development Core Team R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Áustria, 2016. Available from: http://www.R-project.org

10. Silva MGC, Silva GN, Sousa AH, Freitas RS, Silva MSG, Abreu AO. Hermetic storage as an alternative for controlling Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Chrysomelidae) and preserving the quality of cowpeas. Journal of Stored Products Research. 2018;78:27-31. doi: 10.1016/j.jspr.2018.05.010

11. Njoroge AW, Mankin RW, Smith BW, Baributsa D. Oxygen consumption and acoustic activity of adult Callosobruchus maculatus (F.) (Coleoptera: Chrysomelidae: Bruchinae) during hermetic storage. Insects. 2018;9(2):45. doi:10.3390/insects9020045. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6023381/pdf/insects-09-00045.pdf

12. Daglish GJ, Jagadeesan R, Nayak MK. Temperature-dependent development and reproduction of the cowpea weevil, Callosobruchus maculatus F., in mungbean: Estimating a target temperature for its control using aeration cooling. Journal of Stored Products Research. 2021;92. doi: 10.1016/j.jspr.2021.101815. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022474X21000540

13. Kumar S, Mohapatra D, Kotwaliwale N, Singh KK. Vacuum Hermetic Fumigation: A review. Journal of Stored Products Research. 2017;71:47-56. doi: 10.1016/j.jspr.2017.01.002

14. Barbosa FR, Yokoyama M., Pereira PAA, Zimmermann FJP. Controle do caruncho-do-feijoeiro Zabrotes subfasciatus com óleos vegetais, munha, materiais inertes e malathion. Pesq. agropec. bras. 2002;37(9):1213-1217. doi: 10.1590/S0100-204X2002000900002

15. Alecio MR, Fazolin M, Coelho Netto RA, Catani V, Estrelas JLV, Alves SB, et al. Ação inseticida do extrato de Derris amazónica Killip para Cerotoma arcuatus Olivier (Coleoptera: Chrysomelidae. Acta Amaz. 2010;40(4):719-728. doi: 10.1590/S0044-59672010000400012.

Cultivos Tropicales Vol. 44, No. 1, enero-marzo, 2023, ISSN: 1819-4087
 
Original article

Traditional method of storing cowpea grains and seeds for insect-pest control

 

iDAlcimone Maria da Costa-Silva1Instituto Federal de Acre, Tarauacá, Acre, Brasil*✉:silva@ifac.edu.br

iDJosé Nilo Ferreira-de-Freitas2Universidad Federal de Acre, Cruzeiro do Sul, Acre, Brasil

iDMeiriane de Souza-Brito3Nacional de Investigación del Amazonas, Manaus, Acre, Brasil

iDBruno Portela-Brasileiro4Universidad Federal de Paraná, Curitiba, Paraná, Brasil

iDElízio Ferreira Frade-Junior5Universidad Federal de Acre, Rio Branco, Acre, Brasil

iDAmauri Siviero6Embrapa Acre, Rio Branco, Brasil

iDEduardo Pacca Luna-Mattar2Universidad Federal de Acre, Cruzeiro do Sul, Acre, Brasil


1Instituto Federal de Acre, Tarauacá, Acre, Brasil

2Universidad Federal de Acre, Cruzeiro do Sul, Acre, Brasil

3Nacional de Investigación del Amazonas, Manaus, Acre, Brasil

4Universidad Federal de Paraná, Curitiba, Paraná, Brasil

5Universidad Federal de Acre, Rio Branco, Acre, Brasil

6Embrapa Acre, Rio Branco, Brasil

 

*Author for correspondence: silva@ifac.edu.br

ABSTRACT

This work aimed to evaluate the efficiency of traditional method of storage of cowpea grains and seeds for the control of the Callosobruchus maculatus (Fabr.) (Coleoptera: Bruchidae). The storage method consists of packing grains and seeds, mixed with threshing residue, in hermetically sealed polyethylene bottles or barrels. In the experiment, four treatments were evaluated: (i.) Perforated flask containing grains, (ii.) Non-perforated flask containing grains, (iii.) Perforated flask containing a mixture of grains and threshing residues and (iv.) Non-perforated bottle containing a mixture of grains and threshing residues, the latter representing the traditional method (control). For each treatment, 4 replicates were used. For each pot, 20 adult individuals of the insect-pest were inserted. After induced infestation, the pots were stored in a place protected from rain and sun, simulating the reality of farmers' storage. At 35 and 70 days after the induced infestation, the following variables were counted for each pot: number of live insects, number of dead insects, number of holes caused by insects in the grains and percentage of grains attacked. The use of threshing residue was not efficient for the control. On the other hand, the absence of gas exchange in the pot decreased the multiplication of the insect pest, indicating the importance of using hermetic barrels ourvacuum packaging for storage and commercialization.

Key words: 
hermetic barrels, Amazon, Callosobruchus maculatus, threshing residue, Vigna unguiculata

INTRODUCTION

 

Callosobruchus maculatus (Fabr.) (Coleoptera: Chrysomelidae: Bruchinae) is an important pest of tropical and subtropical legumes that has been distributed worldwide through the seed and grain trade (11. Kébé K, Alvarez N, Tuda M, Arnqvist G, Fox CW, Sembène M, et al. Global phylogeography of the insect pest Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Bruchinae) relates to the history of its main host, Vigna unguiculata. Journal of Biogeography. 2017;44(11):2515-2526. doi: 10.1111/jbi.13052. ). There are records of the pest in all continents of the world (22. CABI Invasive Species Compendium. Wallingford, UK: CAB International. 2020. Available from: http://www.cabi.org/isc. 2020.), and it is even found in distant regions with traditional communities, such as the Juruá valley in the Amazon (Acre, Brazil).

The Juruá valley mesoregion, in the southwestern Amazon, presents a great diversity of traditional cultivars such as common bean (Phaseolus vulgaris L.) and cowpea (Vigna unguiculata (L.) Walp.), recognized as a conservation center (Figure 1 A) (33. Mattar EPL, Oliveira E de, Jesus JC da S, Araújo ML de, Siviero A, Santos Junior HC dos. Creolo beans production systems in Juruá valley, Acre, Brazilian Amazon. Indian Journal of Traditional Knowledge. 2016;15(4):619-624.). There, common beans and cowpea are produced by traditional farmers and serve as a source of protein for the local population.

Some authors have mentioned that these cultivars are produced by traditional farmers in distant communities using low external input production systems (33. Mattar EPL, Oliveira E de, Jesus JC da S, Araújo ML de, Siviero A, Santos Junior HC dos. Creolo beans production systems in Juruá valley, Acre, Brazilian Amazon. Indian Journal of Traditional Knowledge. 2016;15(4):619-624.) (Figure 1B). The non-use of pesticides is a characteristic that adds value to the production, which has potential for organic and origin ("terroir") certification. These farmers, through the use of traditional cultivars ("criollos"), play a predominant role in the conservation of genetic resources, with the storage of seeds and grains relevant to ensure the food sovereignty of traditional populations, which also contribute to the conservation of natural vegetation located in protected areas and indigenous lands.

Figure 1.  (A) poster produced by the Federal University of Acre on the diversity of common beans and cowpeas in Vale do Juruá; (B) traditional cowpea cultivation on the beach of the Juruá River; (C) cowpea pods drying in the sun; (D) polyethylene tubs used by farmers to store beans containing threshing residues

Some farmers in the Juruá valley (Acre, Brazil) store in hermetically sealed tanks or polyethylene bottles (PET), the mixture of beans or seeds, common bean and cowpea, with the residues from the manual threshing process, after harvesting and drying them in the sun (44. Mattar EPL, Oliveira E de, Jesus JC da S, Araújo ML de, Nagy ACG. Colheita e secagem. En: Mattar EPL, Oliveira, E de; Santos, RC dos; Siviero, A (Org.). Feijões do Vale do Juruá. IFAC; 2017 p. 217-222, Rio Branco, Brazil.) (Figure 1 C and D). This process consists of manually separating the beans by beating the dried pods with a wooden stick, a method commonly performed on family properties in this region. This practice has even been mentioned by Professor Dr. Ana Maria Primavesi, who indicated that for better preservation of bean beans it is preferable to store them immediately after threshing, with residues from the process (55. Primavesi A. Manejo ecológico de pragas e doenças: técnicas alternativas para a produção agropecuária e defesa do meio ambiente. São Paulo, Brazil: Expressão Popular.; 2016. 144 p.).

Traditional agricultural practices for storing grains and seeds are important to reduce the use of synthetic pesticides, reduce health risks and be more environmentally friendly (66. Prakash, BG, Raghavendra K V, Gowthami R, Shashank R. Indigenous practices for eco-friendly storage of food grains and seeds. Adv Plants Agric Res. 2016;3(4):101-107. doi: 10.15406/apar.2016.03.00101.). Research on these traditional storage practices can contribute to food security and the preservation of genetic resources (77. Lawrence B, Bicksler AJ, Duncan K. Local treatments and vacuum sealing as novel control strategies for stored seed pests in the tropics. Agron. Sustain. Dev. 2017;37(6). doi: 10.1007/s13593-017-0415-0. Available from: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s13593-017-0415-0.pdf ).

In this context, the objective of this work was to evaluate the efficiency of the traditional method of storing cowpea grains and seeds for the control of the weevil, Callosobruchus maculatus (Fabr.) (Coleoptera: Bruchidae).

MATERIALS AND METHODS

 

The research was conducted at the Federal University of Acre - Floresta Campus (UFAC), located at 7° 33'38''S and 72° 43'01''W, in the municipality of Cruzeiro do Sul, Brazil, from October 2015 to January 2016. In this region, located in the humid Brazilian tropics, where there are two seasons: the rainy season that extends from October to April, average relative humidity of 88 % and the dry season that extends from June to August, and average relative humidity of 75 %. The average annual precipitation is 2166 mm, the average annual temperature is 25.31 °C, the maximum temperature is 32.7 °C and the minimum temperature is 17.1 °C (88. Duarte AF. Aspectos da climatologia do Acre, Brasil, com base no intervalo 1971 - 2000. Revista Brasileira de Meteorologia. 2006;21(3b):308-317.).

For the development of the following research, experimental models were created in laboratory conditions that simulated the barrels used by farmers to store beans or cowpeas; the assembly was carried out in opaque polyethylene jars of 9.5 cm in diameter and 15.5 cm in height (Figure 2 A).

Figure 2.  (A) Polyethylene jars simulating barrels used by farmers; (B) bean pods before threshing; (C) residue from bean threshing

Four storage conditions of V. unguiculata pods of the traditional cultivar "Quarentão" were evaluated. Each storage condition corresponded to a treatment: (i.) perforated jar containing grains (CFSR), (ii.) non-perforated jar containing grains (SFSR), (iii.) perforated jar containing a mixture of grains and threshing residues (CFCR) and (iv.) non-perforated jar containing a mixture of grains and threshing residues (SFCR), control treatment. The perforated jars had 25 holes of 0.6 mm circumference each. For treatments containing residues, 60 grams of threshing residues were mixed with the grains. Threshing was performed manually with a wooden stick, simulating the farmer's practice (Figure 2 B and C).

To obtain the pest insects of the species C. maculatus, adult individuals were collected from discarded grain lot (variety "Quarentão") by local trader at the farmers' market, a marketing center for regional products in Cruzeiro do Sul (Acre, Brazil). Subsequently, these insects were transferred to polyethylene bottles with perforated lids containing 300 g of new grains (feeding substrate) from a batch without the presence of pest insects. The bottles were placed in a "Biochemical Oxygen Demand - B.O.D." chamber (model TE-401), regulated at a temperature of 25 °C. After oviposition, only the grains were kept in the bottles, without the presence of live or dead adult insects. After hatching, with the help of metal tweezers, the emerged insects were transferred to the bottles.

A completely randomized design was used, with four replicates (flasks) per treatment. All jars were filled with grains or the mixture of "grains + threshing residues" and 20 adult individuals of the species C. maculatus. After the induced infestation, the jars were stored in a place protected from rain and sun (controlled conditions), simulating the reality of farmers storing grains inside houses or in small sheds. The grains had a water content of 13 %.

At 35 and 70 days after the induced infestation, the variables: number of live insects, number of dead insects, number of holes caused by insects in the grains and percentage of attacked grains were evaluated, the latter using the formula: (total attacked grains x 100)/total grains).

The variables were obtained from manual counting by two people. For this, individually for each jar, the attacked grains, dead insects and live insects were separated manually. The live insects were closed in a polyethylene (PET) bottle during the counting process. The data of the evaluated variables were subjected to analysis of variance. Tukey's test was applied, with a 5 % probability, to compare treatment means. The analyses were performed with the help of R software (99. R Development Core Team R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Áustria, 2016. Available from: http://www.R-project.org ).

RESULTS AND DISCUSSION

 

At 35 days after the induced infestation, there were no significant differences between treatments for the variables: number of dead insects, number of holes caused by insects in the grains and percentage of attacked grains. For the variable number of live insects, the SFCR treatment (control treatment) obtained a lower average than the CFSR treatment (Table 1). These results indicated that, for this evaluation period, storage conditions did not show differences when considering the damage caused to grains by insect pests.

However, at 70 days after the induced infestation, jars without perforated lids (SFCR- Control and SFSR) showed smaller amounts of attacked grain and insect holes in pods compared to the treatments with perforated lids (CFCR and CFSR) (Table 1).

Table 1.  Variables evaluated at 35 and 70 days after induced infestation
35 days after induced infestation
Treatments Live insects (Un.) Dead insects (Un.) Holes (Un.) Infested Grains (%)
CFCR 57.55 ab* 34.33 a 87.00 a 3.78 a
CFSR 93.66 a 51.00 a 92.00 a 3.36 a
SFCR 35.75 b 60.75 a 95.25 a 3.32 a
SFSR 69.25 ab 37.50 a 58.00 a 2.39 a
CV% 45.91 89.49 49.56 45.13
70 days after induced infestation
Treatments Live insects (Un.) Dead insects (Un.) Holes (Un.) Infested grains (%)
CFCR 153.66 b 1268.33 ab 3167.33 a 65.41 a
CFSR 1238.66 a 1963.66 a 4166.33 a 59.64 a
SFCR 349.25 b 551.50 b 801.75 b 25.31 b
SFSR 430.50 b 760.25 b 698.75 c 25.07 b
CV% 130.38 60.14 84.95 58.76

* Means followed by equal letters in columns do not differ according to Tukey's test at 5 % probability. Treatments: CFCR = perforated jar containing a mixture of grains and threshing residue; CFSR = perforated jar containing grains; SFCR - Control = unperforated jar containing a mixture of grains and threshing residue; SFSR = unperforated jar containing grains

The absence of air ingress (jars without perforated lids) reduced damage to beans and the number of live insects, possibly due to the reduction in the concentration of gaseous oxygen and humidity inside the vessels. In this approach, another research work indicated that silo bags and PET bottles (airtight storage) were efficient in controlling C. maculatus and preserved the quality of cowpea grains for at least 120 days of storage (1010. Silva MGC, Silva GN, Sousa AH, Freitas RS, Silva MSG, Abreu AO. Hermetic storage as an alternative for controlling Callosobruchus maculatus (Coleoptera: Chrysomelidae) and preserving the quality of cowpeas. Journal of Stored Products Research. 2018;78:27-31. doi: 10.1016/j.jspr.2018.05.010 ). Some authors showed that oxygen levels below 4 % were effective in controlling these insect pests (1111. Njoroge AW, Mankin RW, Smith BW, Baributsa D. Oxygen consumption and acoustic activity of adult Callosobruchus maculatus (F.) (Coleoptera: Chrysomelidae: Bruchinae) during hermetic storage. Insects. 2018;9(2):45. doi:10.3390/insects9020045. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6023381/pdf/insects-09-00045.pdf ). For this reason, it is recommended that farmers use screw-capped barrels or polyethylene (PET) bottles, especially in hot and humid regions such as Amazonia. It should be noted that high temperatures (32.2 and 33.7 ºC) favored the population growth of the species (1212. Daglish GJ, Jagadeesan R, Nayak MK. Temperature-dependent development and reproduction of the cowpea weevil, Callosobruchus maculatus F., in mungbean: Estimating a target temperature for its control using aeration cooling. Journal of Stored Products Research. 2021;92. doi: 10.1016/j.jspr.2021.101815. Available from: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022474X21000540 ).

Therefore, an alternative that can be applied in the field is the use of vacuum packaging in the post-harvest and marketing of grains, with the potential to add value to production. Currently, there is low-cost equipment that can meet the demand of small farmers; however, it is worth mentioning that this equipment depends on electricity (Figure 3). Other works recommend the use of vacuum hermetic storage for insect control during storage (77. Lawrence B, Bicksler AJ, Duncan K. Local treatments and vacuum sealing as novel control strategies for stored seed pests in the tropics. Agron. Sustain. Dev. 2017;37(6). doi: 10.1007/s13593-017-0415-0. Available from: https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s13593-017-0415-0.pdf ,1313. Kumar S, Mohapatra D, Kotwaliwale N, Singh KK. Vacuum Hermetic Fumigation: A review. Journal of Stored Products Research. 2017;71:47-56. doi: 10.1016/j.jspr.2017.01.002 ).

Figure 3.  (A) Vacuum packing machine; (B) vacuum packing of 1 kg of cowpea (variety "Quarentão")

The results suggest that the use of threshing residues did not provide benefits in reducing the damage caused to beans (Table 1). In another research work, with common beans, the threshing residue was not efficient in controlling another insect pest: Zabrotes subfasciatus (Coleoptera: Bruchidae) (1414. Barbosa FR, Yokoyama M., Pereira PAA, Zimmermann FJP. Controle do caruncho-do-feijoeiro Zabrotes subfasciatus com óleos vegetais, munha, materiais inertes e malathion. Pesq. agropec. bras. 2002;37(9):1213-1217. doi: 10.1590/S0100-204X2002000900002 ). In this context, for these distant communities of the Amazon, rural extensionists and researchers can think of new works focused on the use of botanical insecticides of Amazonian species, such as "Timbó" (Derris amazonica Killip) (1515. Alecio MR, Fazolin M, Coelho Netto RA, Catani V, Estrelas JLV, Alves SB, et al. Ação inseticida do extrato de Derris amazónica Killip para Cerotoma arcuatus Olivier (Coleoptera: Chrysomelidae. Acta Amaz. 2010;40(4):719-728. doi: 10.1590/S0044-59672010000400012.), mixed with threshing residues.

CONCLUSIONS

 

The use of hermetically sealed jars reduced the damage caused by C. maculatus on cowpea grains (variety "Quarentão"). Thus, the method of storage in hermetically sealed barrels seems interesting in distant communities. Also promising is the use of vacuum packaging or bags for the commercialization of grains produced in an organic production system (without the use of chemical insecticides).

ACKNOWLEDGMENTS

 

Ministry of Science, Technology and Innovation - MCTI, Ministry of Agriculture, Livestock and Supply - MAPA and National Council for Scientific and Technological Development - CNPq.