Conservation biological control of coffee leaf miner: role of green lacewings and parasitoids

Abstract

Coffee leaf miner, Leucoptera coffeella, is a key coffee pest in the Neotropics. The larvae feed on the parenchyma between surfaces of coffee leaves causing decrease of the photosynthesis rate leading to significant losses in yield and in the longevity of coffee plant. Several natural enemies are involved in coffee leaf mine biological control, such as wasps, ants, parasitoids and green lacewings. However, normally their populations are not enough to decrease or to maintain the coffee leaf mine populations below threshold levels in coffee monocultures, due to their dependence on resources, such as pollen and nectar, which are scarce in conventional systems. The association of plant species to coffee crops might represent an effective strategy through the provision of alternative food and refuge for natural enemies. I investigate here whether the diversification of Coffea arabica crops with Inga edulis “erva-baleeira”, Varronia curassavica “inga”, Senna macranthera “fedegoso” and non-crop plants favors the biological control of coffee leaf miner by its predators and parasitoids. These plants can provide resources such as nectar and pollen constantly, shelter and oviposition and mating sites for natural enemies with either extrafloral nectaries (I. edulis and S. macranthera) and/or inflorescences (V. curassavica). Firstly, we performed laboratory experiments to evaluate whether the immature stages of the green lacewing Ceraeochrysa cubana are able to prey on the immature stages of coffee leaf miner (Chapter I). Larvae of C. cubana successfully prey on eggs and pupae of coffee leaf miner, being the first report about green lacewing predation on the pest eggs. We also investigate whether V. curassavica provides selective resources to C. cubana without benefiting coffee leaf miner adults (Chapter II). Larvae of C. cubana survived longer in the presence of V. curassavica inflorescences, and decrease the population growth rate of the pest. In the field, we evaluated the visitors of the inserted plants and whether the strategic diversification with I. edulis, S. macranthera and V. curassavica added to non-crop areas under management of no pesticide use influence the abundance and richness of predatory green lacewings and wasps, increase the parasitism and control coffee leaf miner compared to conventional coffee systems (Chapter III). I found that ants are the most abundant visiting insects of I. edulis, S. macranthera and V. curassavica. In addition, I found that although there was no significant difference in the abundance of green lacewings and wasps between systems, parasitism rate was higher in the diversified. Despite that, there was no difference in the pest infestation comparing to conventional coffee systems in 2019 and 2021, but in 2020 it was higher in the diversified. However, CLM populations did not reach threshold in any system. Our study demonstrates through laboratory and field experiments that it is possible to improve the biological control of coffee leaf miner with safe strategies to environment and humans, in addition to maintaining biodiversity in coffee agroecosystems. Keywords: Leucoptera cofeella. Conservation biological control. Ceraeochrysa cubana, Varronia curassavica

O bicho-mineiro do cafeeiro, Leucoptera coffeella, é uma praga-chave do café na região Neotropical. As larvas se alimentam do parênquima entre as superfícies das folhas do café, diminuindo a taxa de fotossintética, o que causa perdas significativas na produtividade e na longevidade das lavouras cafeeiras. Inimigos naturais como vespas, formigas, parasitoides e crisopideos estão envolvidos no controle biológico natural do bicho-mineiro. Porém, as populações desses inimigos naturais normalmente não são suficientes para diminuir ou manter as populações do bicho-mineiro abaixo dos níveis de controle em monoculturas de café, devido à dependência de recursos, como pólen e néctar que são escassos nos sistemas convencionais. Nesse sentido, a associação de outras nos plantios de café pode representar uma estratégia efetiva para incrementar a população de inimigos naturais na área, através do fornecimento de alimentos alternativos e de refúgio. Neste trabalho, investigou-se e a diversificação de lavouras de café (Coffea arabica) com Inga edulis “ingá”, Varronia curassavica “erva-baleeira”, Senna macranthera “fedegoso” e plantas espontâneas favorecem o controle biológico do bicho- mineiro por ação de predadores e parasitoides Essas plantas foram escolhidas por fornecerem recursos como néctar e pólen constantemente, abrigo e sítios de oviposição e acasalamento para inimigos naturais do bicho-mineiro, através dos nectários extraflorais (I. edulis e S. macranthera) e/ou por apresentar florescimento constante (V. curassavica). Primeiramente, nós realizamos experimentos de laboratório para avaliar se os estágios imaturos do crisopideo bicho-lixeiro Ceraeochrysa cubana predam os estágios imaturos do bicho-mineiro do café (Capítulo I). Larvas de C. cubana se alimentaram com sucesso de ovos e pupas do bicho- mineiro, sendo esse o primeiro registro de um crisopideo como predador de ovos do bicho- mineiro, adicionando essa espécie à lista de predadores desta praga-chave. Posteriormente, investigou-se se V. curassavica fornece seletivamente recursos para C. cubana, sem beneficiar adultos do bicho-mineiro (Capítulo II). Larvas do predador sobreviveram por mais tempo na presença das inflorescências de V. curassavica, já as fêmeas do bicho-mineiro tiveram redução da taxa de crescimento na presença das inflorescências. No campo, avaliou-se os visitantes das plantas inseridas e se a diversificação estratégica com I. edulis, S. macranthera e V. curassavica em lavouras de café, com manutenção de plantas espontâneas e sem aplicações de agrotóxicos influencia a abundância e a riqueza de crisopideos e vespas, a taxa de parasitismo, de predação e o controle do bicho-mineiro comparado com sistemas convencionais de café em monocultura (Capítulo III). As formigas são os visitantes mais abundantes de I. edulis, S. macranthera e V. curassavica. Não houve diferença na abundância de crisopideos e de vespas entre os sistemas, no entanto, no sistema diversificado houve incremento das populações de parasitoides. Apesar da maior taxa de parasitismo em sistemas diversificados, não houve diferença na infestação do bicho-mineiro em comparação aos sistemas convencionais em 2019 e 2021, e foi maior em 2020. Entretanto, em nenhum dos sistemas a população de bicho-mineiro atingiram o nível de controle. Nosso estudo demonstra por meio de experimentos de laboratório e de campo que é possível aprimorar o controle biológico do bicho-mineiro com estratégias seguras ao meio ambiente e ao homem, além de manter a biodiversidade nos agroecossistemas cafeeiros. Palavras-chave: Leucoptera coffeella. Controle biológico conservativo. Ceraeochrysa cubana, Varronia curassavica