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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.11.2021.tde-13092021-135107
Document
Author
Full name
Igor Daniel Weber
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2021
Supervisor
Committee
Godoy, Wesley Augusto Conde (President)
Bueno, Adeney de Freitas
Bueno, Regiane Cristina Oliveira de Freitas
Title in Portuguese
Modelo computacional para determinação de estratégia de liberação de Telenomus podisi Ashmead, 1893 (Hymenoptera: Scelionidae) para o controle de Euschistus heros (Fabricius, 1974) (Heteroptera: Pentatomidae)
Keywords in Portuguese
Autômato celular
Controle biológico
Modelo baseado em indivíduo
Parasitoide de ovos
Abstract in Portuguese
Telenomus podisi é um parasitoide de ovos quase-gregário que tem recebido significativa importância como agente de controle biológico de uma das principais pragas da soja no Brasil, Euschistus heros. Este parasitoide vem sendo utilizado em liberações inundativas em aproximadamente 20.000 hectares de soja na América do Sul para o manejo de percevejos. Contudo, ainda não existem estudos conclusivos na literatura que estabeleçam efetivamente estratégias de liberação de T. podisi. Dentre as ferramentas capazes de investigar estas estratégias estão os modelos computacionais baseado em indivíduos e espacialmente estruturados (autômato celular). Apesar desta abordagem poder levar à escolha de um plano de liberação mais eficaz do que o frequente método empírico de tentativa e erro, há ainda poucos programas de controle biológico empregando ferramentas que utilizam algoritmos computacionais desta natureza para auxiliar no método de escolha da forma de controle. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo computacional empregando autômatos celulares para investigar estratégias de liberação de T. podisi em cultivos de soja de modo a otimizar sua utilização no manejo do percevejo E. heros. Foi desenvolvido um modelo computacional utilizando autômatos celulares empregando a linguagem de programação C, assumindo-se um grid bidimensional (lattice) de 204 x 204 células correspondente a uma área de cultivo de soja. A dinâmica biológica do percevejo e do parasitoide de ovos foram representadas computacionalmente. Foram investigados os seguintes parâmetros das estratégias de liberação de T. podisi: modo de liberação (em faixas ou em pontos ao longo da área), número de liberações (de 1 a 4 liberações ao longo do ciclo da soja), número de parasitoides por hectare por liberação (3.000, 5.000, 7.000 e 10.000 fêmeas) e espaçamento entre pontos ou faixas de liberação (5, 10, 25 e 50 metros). Realizou-se uma análise de sensibilidade dos parâmetros de liberação do parasitoide e dos parâmetros de dispersão das fases de ninfa e adulto de E. heros, e dos adultos de T. podisi. Além disso, avaliou-se o efeito de diferentes valores constantes de parasitismo de ovos sobre os variados tamanhos populacionais de percevejos assumidos, e o efeito do espaçamento de liberação de parasitoides de ovos com diferentes capacidades de dispersão diária sobre a eficiência na supressão da população de percevejos. As estratégias de liberação capazes de manter a população de E. heros abaixo do nível de controle, de acordo com o modelo computacional, foram aquelas que liberaram pelo menos 15.000 parasitoides fêmeas por hectare ao todo, seguindo a configuração de três a quatro liberações de 5.000 ou mais fêmeas de T. podisi por hectare. Recomenda-se a utilização do espaçamento de 25 metros entre pontos ou faixas de liberação. Os modos de liberação avaliados apresentaram eficiências semelhantes entre si para a maioria das estratégias estudadas. Espera-se que os resultados teóricos produzidos pelo modelo orientem futuros estudos em campo para o aprimoramento dos planos de liberação de T. podisi para o manejo do percevejo-marrom na soja.
Title in English
Computational model for determining the release strategy of Telenomus podisi Ashmead, 1893 (Hymenoptera: Scelionidae) for the control of Euschistus heros (Fabricius, 1974) (Heteroptera: Pentatomidae)
Keywords in English
Biological control
Cellular automata
Egg parasitoids
Individual based model
Abstract in English
Telenomus podisi is a quasi-gregarious egg parasitoid that has received significant attention as a biological control agent for one of the most important soybean pests in Brazil, Euschistus heros. This parasitoid has been used in flood releases on approximately 20,000 hectares of soybean in South America to manage stink bugs. However, there are still no conclusive studies in the literature that effectively establish strategies for the release of T. podisi. Among the available tools capable of investigating these strategies are spatially structured individual based models (cellular automata). Although this approach may lead to the choice of a release plan that is more effective than the frequent empirical trial and error method, there are still few biological control programs employing tools that use computational algorithms of this nature to assist in the method of choosing the method of control. Therefore, the objective of this work was to develop a computational model employing cellular automata to investigate releasing strategies of T. podisi in soybean crops in order to optimize its use in the management of the stink bug E. heros. A computational model was developed using cellular automata in C programming language, assuming a two-dimensional grid (lattice) of 204 x 204 cells corresponding to a soybean cultivation area. The biological dynamics of stink bugs and the egg parasitoid were programed. The following parameters of the T. podisi release strategies were investigated: release mode (in strips or at points along the area), number of releases (from 1 to 4 releases over the soybean cycle), number of parasitoids per hectare per release (3,000, 5,000, 7,000 and 10,000 adult females) and spacing between release points or strips (5, 10, 25 and 50 meters). A sensitivity analysis of the parasitoid release parameters and the movement parameters of the nymph and adult phases of E. heros, and of the adults of T. podisi was performed. In addition, the effect of different constant percentages of egg parasitism on different population sizes of stink bugs was evaluated, and the effect of release spacing of egg parasitoids with different daily movement capacity on the efficiency in suppressing the stink bug population. The release strategies capable of keeping E. heros population below the control level, according to the computational model, were those that released a total of at least 15,000 female parasitoids per hectare, following the configuration of three to four releases of 5,000 or more adult females of T. podisi per hectare. It is recommended to use the 25-meter spacing between release points or strips. The release modes evaluated had similar efficiency for most of the studied strategies. The theoretical results produced by the computational model are expected to guide future field studies for the improvement of T. podisi release plans for the management of E. heros in soybean.
 
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Publishing Date
2021-09-14
 
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