Lena Durocher Granger

De herfstavondvlinder (FAW), Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae), een uit Amerika afkomstige insectenplaag, is wereldwijd een van de belangrijkste invasieve uitheemse soorten (IAS) geworden sinds hij in 2016 voor het eerst in Afrika werd gesignaleerd. Daar veroorzaakt hij aanzienlijke verliezen in gewassen zoals maïs, sorghum, rijst en suikerriet. IAS hebben een onevenredig grote impact op het levensonderhoud en de voedselzekerheid van kleine boeren in lage- en middeninkomenslanden (LMIC), wat ernstige negatieve ecologische, economische en sociale gevolgen heeft. Na de invasie van FAW reageerden de meeste Afrikaanse regeringen op de uitbraken door enorme hoeveelheden synthetische pesticiden aan te kopen en gratis te verstrekken aan kleine boeren, in de hoop de oogstverliezen te beperken. Dit riep grote zorgen op over de risico's voor de gezondheid en het milieu. Deze reactieve maatregelen leidden tot een groeiende belangstelling voor onderzoek naar biologische bestrijdingsopties voor kleine boeren. Bovendien hebben synthetische pesticiden, wanneer ze individueel op veldniveau worden toegepast, weinig effect op zeer mobiele insectenplagen zoals FAW, die honderden kilometers kunnen vliegen om een geschikt maïsveld te vinden om eitjes te leggen. Integrated Pest Management (IPM), een veelzijdig instrument dat boeren kan helpen plagen te beheersen en tegelijkertijd de behoefte aan synthetische pesticiden vermindert, wordt nog steeds weinig toegepast, vooral in LMIC. Het juiste plantmoment is een cruciale managementbeslissing voor boeren, aangezien te vroeg of te laat planten kan leiden tot volledig verlies van de oogst. Gewoonlijk wordt boeren aangeraden vroeg te planten om de piekbemesting van FAW te vermijden, maar er waren in Afrika geen empirische gegevens beschikbaar om dit advies te onderbouwen.

Biologische bestrijding, een onderdeel van IPM dat vaak pas als laatste oplossing wordt ingezet wanneer alle andere opties hebben gefaald, is een efficiënte, kosteneffectieve en veilige methode voor plaag- en ziektebeheer gebleken. Klassieke biologische bestrijding, een zeer effectief instrument bij het beheer van IAS, kan een langdurig meerjarenproces zijn als het gaat om het zoeken naar exotische natuurlijke vijanden om uit te zetten in het nieuw binnengevallen gebied. Augmentatieve en conservatie-biologische bestrijding kunnen worden gebruikt om schade aan gewassen te beperken wanneer lokale oplossingen beschikbaar zijn, en wanneer ze collectief worden toegepast, kan hun effectiviteit toenemen. In de afgelopen decennia hebben deskundigen op het gebied van invasieve soorten en sociale wetenschappers de rol van collectieve actie voor het beheer van invasieve soorten onderzocht en vastgesteld dat de principes kunnen worden toegepast en aangepast om de schade veroorakt door IAS in een landschap te verminderen. De toepassing ervan is echter nog steeds slecht bestudeerd in lage- en middeninkomenslanden (LMIC) waar de nationale gewasbeschermingssystemen beperkt zijn. "Collectief plaagbeheer" kan voordelen bieden ten opzichte van individueel beheer per veld, vooral voor zeer mobiele plagen wanneer consistente en gecoördineerde acties worden uitgevoerd. Sinds zijn invasie in Afrika heeft FAW zich snel gevestigd dankzij de alom beschikbare kleine maïsvelden (< 2 ha) die individueel worden beheerd door miljoenen kleine boeren. Als zeer mobiele plaag is het beheer van FAW gecompliceerd en wijst het op de noodzaak van collectieve actie. Conservatie-biologische bestrijding, zoals intercropping (mengteelt), kan eenvoudige, goedkope en aanpasbare oplossingen bieden aan kleine boeren als alternatief voor chemische insecticiden. Het onderzoek in dit proefschrift was gericht op het identificeren van landbouwpraktijken die boeren gemakkelijk collectief kunnen implementeren om lokale natuurlijke vijanden te versterken, met als hoofddoel het verminderen van de plaagdruk en de behoefte aan synthetische pesticiden. De geografische focus van mijn proefschrift lag in de maïsgordel van de provincies Central en Lusaka in Zambia, waar FAW een groot probleem is. In hoofdstuk 2 heb ik de lokale inheemse sluipwespsoorten onderzocht die FAW succesvol aanvallen en de factoren geëvalueerd die het voorkomen van lokale natuurlijke vijanden beïnvloeden. Tijdens het regenseizoen van 2018-2019 verzamelde ik wekelijks FAW-eieren en -larven gedurende de gehele maïsteeltcyclus op vier locaties in de provincies Lusaka en Central in Zambia. Om te evalueren welke factoren het voorkomen van sluipwespen beïnvloedden, registreerde ik wekelijks het groeistadium van de maïs, het aantal gecontroleerde planten en de mate van schade. Eimassa's en larven werden naar het laboratorium gebracht en op een kunstmatig dieet gehouden totdat er sluipwespen of FAW-motten tevoorschijn kwamen. In totaal identificeerde ik 12 verschillende ei-larvale, larvale en larve-pop sluipwespsoorten met parasiteringspercentages variërend tussen 8% en 33%. Factoren die het voorkomen van sluipwespsoorten beïnvloedden waren locatie, groeistadium van de maïs en het larvale stadium van de FAW. Ik concludeer dit eerste empirische hoofdstuk door aan te geven dat er potentieel is voor het versterken van lokale populaties sluipwespen die FAW als gastheer hebben geaccepteerd door middel van programma's voor conservatie-biologische bestrijding, om zo veilige en praktische bestrijdingsmethoden voor kleine boeren te ontwikkelen. Hoofdstuk 3 bestudeert de haalbaarheid van het creëren van een collectieve actie om biologische bestrijding van FAW te bevorderen onder kleine maïsboeren in ruraal Zambia, en de sociale en institutionele voorwaarden die nodig zijn om dit succesvol en duurzaam te laten zijn. Ik heb daarom een model ontwikkeld dat Ostrom's acht ontwerpprincipes voor een gemeenschapsgebaseerd beheer van gemeenschappelijke hulpbronnen combineert met criteria voor een landbouwinnovatie die voldoet aan de behoeften van de gemeenschap. De ontwikkelde instrumenten omvatten vragenlijsten voor focusgroepdiscussies en diepte-interviews met kleine boeren uit twee maïsverbouwende districten. Ik stelde vast dat sommige voorwaarden al aanwezig zijn om een collectieve actie voor het beheer van FAW te ondersteunen, zoals het afstemmen van regels op lokale omstandigheden, collectieve keuzemogelijkheden, mechanismen voor conflictbeheersing en minimale erkenning van het recht om zich te organiseren, voorwaarden die worden ondersteund door het traditionele leiderschap van de gemeenschappen. Ik concludeer dat, hoewel sommige voorwaarden nog versterkt moeten worden om collectief plaagbeheer duurzaam te maken, mijn studie een eerste stap is naar het gezamenlijk ontwerpen van landbouwinnovaties op basis van sociale en ecologische omstandigheden. Hoofdstuk 4 rapporteert de voorlopige effecten van de plantdatum en de groeistadia van maïs op de FAW-dichtheid en op de lokale sluipwespen uit een veldstudie. Vroege, intermediaire en late plantbehandelingen werden georganiseerd in een volledig gerandomiseerd blokontwerp en gegevens over het groeistadium van de maïs, het aantal eimassa's en larven werden wekelijks in elke herhaling verzameld. Eimassa's en larven werden naar het laboratorium gebracht en gevoed met een kunstmatig dieet totdat er sluipwespen of FAW-motten tevoorschijn kwamen. De algemene aanbeveling om vroeg te planten om piekbemesting te voorkomen werd bevestigd, aangezien de resultaten een toename van het aantal eimassa's in de loop van de tijd lieten zien van vroege naar late aanplant. De parasiteringskansen waren lager in de vroege plantbehandeling dan in de intermediaire en late plantbehandelingen en namen af naarmate de maïs rijper werd. De biodiversiteit van sluipwespen toonde dominantie van één of twee soorten voor de vroege en late 'whorl' (koker) stadia, terwijl de reproductieve stadia van de maïs een meer gelijkmatige verdeling van vier soorten lieten zien. Dit voorlopige onderzoek leverde het eerste empirische bewijs dat vroeg planten helpt om de piekactiviteiten van FAW-motten te vermijden. Bovendien boden deze bevindingen belangrijke informatie over de activiteiten van sluipwespen in een land met een enkelvoudig regenseizoen (unimodaal), wat bijdraagt aan de ontwikkeling van conservatiestrategieën voor het duurzame beheer van FAW in Zambia. Hoofdstuk 5 onderzoekt de invloed van intercropping op natuurlijke plaagbestrijding in de landbouw. In dit hoofdstuk heb ik me gericht op het onderzoeken van de natuurlijke hulpbronnen die beschikbaar zijn voor kleine boeren om de plaagbestrijding te maximaliseren door maïs te telen in combinatie met veel voorkomende gewassen. Het veldwerk werd uitgevoerd tijdens twee opeenvolgende regenseizoenen (december tot maart 2019-2020 en 2020-2021) op twee locaties in de provincie Lusaka. De vijf geteste begeleidende gewassen naast de maïscontrole waren cowpeas (koeverten), aardnoten, bonen, sorghum en zonnebloemen. Om de invloed van intercropping op de FAW-dichtheid en de aantrekkelijkheid voor sluipwespen te beoordelen, heb ik in het veld wekelijks gegevens verzameld over het aantal eimassa's en larven van FAW, en de groeistadia van de maïs. Eimassa's en larven die in het veld waren verzameld, werden in het laboratorium geïncubeerd tot er volwassen motten of sluipwespen tevoorschijn kwamen. Ondanks het ontbreken van een duidelijke trend in de gegevens door variabiliteit in het experimentele veldontwerp tussen locaties en jaren, vond ik associaties van de sluipwesp Chelonus curvimaculatus met sorghumplanten, en van Pristomerus sp. met zonnebloem- en maïscontrolebehandelingen. Ik concludeer door te suggereren dat wereldwijde samenwerking nodig is om de verschillende componenten die ten grondslag liggen aan de tri-trofische interacties tussen maïs, inheemse gewassen, FAW en lokale inheemse sluipwespsoorten verder te begrijpen. Hoofdstuk 6 consolideert de entomologie en sociale wetenschappen door de ervaringen van kleine boeren met het telen van maïs in combinatie met lokale begeleidende gewassen te beoordelen. In het bijzonder heb ik hun ervaringen beoordeeld op het gebied van ecologische kennis, bereidheid en voorkeuren om principes van collectieve actie te operationaliseren, plaagbeheer op de lange termijn en hun beperkende factoren. De kennis van de boeren over het concept van biologische bestrijding en natuurlijke vijanden nam toe na de projectinterventie. Boeren toonden een positieve houding tegenover een collectieve actie om FAW te beheren en toonden bereidheid om dit op gemeenschapsniveau te implementeren. Grenzen, lokale omstandigheden en leiderschap bleken cruciaal te zijn voor de ondersteuning van collectieve actie. De belangrijkste factoren die de implementatie van collectieve actie voor FAW-beheer beperkten, waren een gebrek aan kennis, coördinatie en ondersteuning. Deze studie bracht de benodigde kennis en de beperkingen van het huidige voorlichtingssysteem bij het bevorderen van collectief plaagbeheer in kaart en stelt een weg voorwaarts voor om de beheersaanpak van zeer mobiele plagen te verbeteren. Gezien alle bevindingen uit de vijf empirische hoofdstukken, heb ik in hoofdstuk 7 de nieuwe inzichten en perspectieven geconsolideerd en gesynthetiseerd die tijdens dit interdisciplinaire onderzoek zijn gecreëerd, waarbij de standpunten van de boeren die deelnamen aan het gezamenlijk ontwerpen, implementeren en testen van intercropping-praktijken zijn geïntegreerd. Verder besprak ik de implicaties en invloed van mijn onderzoek op het nationale beleid en daagde ik het huidige landbouwvoorlichtingssysteem uit, dat gericht is op reactieve en individuele plaagbeheersingsbenaderingen. Ik besprak ook de beperkingen van mijn onderzoek en sloot af door de noodzaak te benadrukken van nieuwe collectieve plaagbeheersingsbenaderingen om programma's voor biologische bestrijding te stimuleren.