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Manual Prático / Handbook
Editado por / Edited by
Romano Mancini
SEAR – Sociedade Europeia de Arroz, SA, Portugal
Maria Otília Carvalho
Instituto de Investigação Científica Tropical, I.P., Portugal
Blaine Timlick
Canadian Grain Commission, Canada
Cornel Adler
Federal Research Centre for Cultivated Plants – Julius Kuehn Institute,
Germany
ii
iii
Conteúdos
CONTEÚDOS.......................................................................................................III
PREFÁCIO ......................................................................................................... VII
AUTORES CORRESPONDENTES....................................................................................XI
1. FUNGOS .........................................................................................................1
1.1. Detecção e identificação de fungos no arroz armazenado .............................. 12
2. INSECTOS E ÁCAROS.......................................................................................... 23
2.1. Principais espécies de insectos associados ao arroz armazenado.................... 29
2.2. Psocópteros em arroz armazenado e em outros cereais: detecção e identificação
.......................................................................................................... 48
3. MONITORIZAÇÃO DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS........................................................... 63
3.1. Monitorização das condições ambientais em armazéns de agricultores e duas
fábricas de arroz dos Vales do Sado e do Tejo ............................................ 67
3.2. Sistemas para a monitorização das condições de armazenamento .................. 84
4. AMOSTRAGEM................................................................................................. 93
4.1 Preferências dos adultos Sitophilus zeamais Motschulsky em relação a diferentes
tipos de arroz italiano............................................................................103
4.2. Integração de sistemas de inspecção na gestão do arroz armazenado ............115
4.3. Detecção de insectos em cereais..............................................................123
4.4. Avaliação de fontes de infestação de insectos em produtos armazenados........137
4.5. Monitorização automática de pragas em cereais armazenados e em arroz1......158
4.6. Prospecção no campo de insectos associados ao arroz armazenado................168
4.7. Amostragem de insectos dos produtos armazenados em armazéns de agricultores
e duas fábricas de arroz dos Vales do Sado e do Tejo..................................176
4.8. Detecção e estimativa da densidade de insectos dos produtos armazenados....200
5. NOVOS MEIOS DE LUTA E PROTECÇÃO INTEGRADA........................................................211
5.1. Situação actual da aplicação de novas tecnologias em programas de protecção
integrada no arroz armazenado...............................................................214
iv
5.2. Armazenamento à prova de insectos e efeito de temperaturas extremas contra
pragas durante o armazenamento e processamento do arroz .......................232
5.3. Atmosferas modificadas com dióxido de carbono como alternativa comercial no
combate a pragas em arroz....................................................................241
5.4. Insectos no arroz empacotado: haverá alguma fase crítica?..........................249
5.5. Eficácia insecticida de duas terras de diatomaceas no combate a Sitophilus oryzae
(L.) (Coleoptera: Curculionidae) em arroz, trigo e milho ..............................251
5.6. Tratamentos combinados de terra de diatomáceas e de metopreno, no combate a
Rhyzopertha dominica, em arroz com casca armazenado1............................260
5.7. Novas técnicas para o combate de insectos dos cereais armazenados.............269
5.8. Fumigantes alternativos para arroz e outros cereais ....................................271
5.9. Meios de luta química para a protecção do arroz armazenado .......................274
ANEXO ...........................................................................................................287
Anexo 1.....................................................................................................288
Anexo 2.....................................................................................................299
ÍNDICE...........................................................................................................303
v
Contents
CONTENTS..........................................................................................................V
PREFACE ...........................................................................................................IX
CORRESPONDING AUTHORS...................................................................................... XI
1. FUNGI............................................................................................................ 1
1.1. Detection and identification of fungi in stored rice........................................ 12
2. INSECTS AND MITES.......................................................................................... 23
2.1. Main Insects and mites associated to stored rice.......................................... 29
2.2. Psocids in stored rice and other cereals: detection and identification ............... 48
3. MONITORING ENVIRONMEN TAL CONDITIONS ......................................................................... 63
3.1. Monitoring environmental conditions at on-farm stores and two rice mills in Sado
and Tejo Valleys.................................................................................... 67
3.2. Systems for monitong environmental conditions in storage............................ 84
4. SAMPLING ..................................................................................................... 93
4.1. Preferences of Sitophilus zeamais Motschulsky adults to different types of rice.103
4.2. Integration of inspection systems into stored rice management.....................115
4.3. Detection of insects in grain....................................................................123
4.4. Evaluating sources of stored-product insect infestation................................137
4.5. Automatic monitoring of insect pests in stored grains and rice ......................158
4.6. Survey of stored-rice insects in the field....................................................168
4.7. Sampling stored product insects at on-farm stores and rice mills in Sado and Tejo
Valleys ...............................................................................................176
4.8. Detection and density estimation of stored grain insects..............................200
5. NOVEL CONTROL METHODS AND IPM ......................................................................211
5.1. Current status in the application of advanced technologies in IPM systems for the
protection of stored rice.........................................................................214
vi
5.2. Insect-proof storage and extreme temperatures against insect pests during rice
storage and processing..........................................................................232
5.3. Carbon dioxide modified atmospheres as a commercial alternative for the control
of pests in rice.....................................................................................241
5.4. Insect in packaged rice: is there any critical stage?.....................................249
5.5. Insecticidal efficacy of two diatomaceous earths against Sitophilus oryzae (L.)
(Coleoptera: Curculionidae) on rice, wheat and maize.................................251
5.6. Combination Treatments with Diatomaceous Earth and Methoprene to Control
Rhyzopertha dominica, the Lesser Grain Borer, in Stored Rough Rice.............260
5.7. Novel techniques for management of stored grain insects............................269
5.8. Fumigant Alternatives for Rice and Other Cereal Grains ...............................271
5.9. Chemical control methods for stored rice protection ....................................274
ANNEX............................................................................................................287
Annex 1.....................................................................................................288
Annex 2.....................................................................................................299
INDEX ............................................................................................................303
vii
Prefácio
O arroz armazenado é um produto sensível ao ataque de agentes biológicos
como insectos, ácaros e fungos. Em condições ambientais favoráveis
(temperatura e humidade relativa) esses agentes causam contaminação,
conspurcação, descoloração, alteração de aroma, aumento de temperatura e teor
de água no produto por respiração, perdas quantitativas, pela presença de
micotoxinas e criando problemas na saúde pública. Os métodos tradicionais para
proteger a qualidade do arroz são baseados na calendarização de tratamentos
químicos e os seus resíduos são prejudiciais quer para o aplicador quer para o
consumidor e ambiente.
Actualmente estão disponíveis tecnologias para a monitorização dos factores que
influenciam o ecossistema “arroz armazenado” e a eficácia da sua gestão pode
optimizar a tomada de decisão em sistemas de Protecção Integrada.
Este manual é o resultado duma série de actividades que foram realizadas no
âmbito do projecto Demtec: PIAR-Protecção Integrada do Arroz para Consumo
[com o apoio do Programa de Incentivos à Modernização da Economia (PRIME),
do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (Feder) e do Consórcio SEAR-
Sociedade Europeia de Arroz] e de reconhecidos especialistas mundiais presentes
no Workshop Internacional em Protecção Integrada do Arroz Armazenado (Anexo
1), onde se incluem os membros do projecto EUREKA E!3747-Euroagri+IPM-Rice
e especialistas da República Checa, Canadá e Estados Unidos da América.
Pretende ser uma contribuição para a divulgação e demonstração daqueles
conhecimentos.
O presente Manual tem cinco capítulos. O primeiro e segundo capítulos
caracterizam, respectivamente, os fungos e os insectos e ácaros do arroz
armazenado em Portugal. O terceiro capítulo refere a importância dos factores
viii
abióticos (temperatura, humidade relativa e teor de água do produto) no
ecossistema arroz armazenado, apresenta os resultados da monitorização das
condições ambientais e os instrumentos utilizados e o seu carácter inovador,
alguns deles especificamente desenvolvidos para o projecto. O quarto capítulo
apresenta os principais objectivos da amostragem de insectos e as principais
tecnologias, tradicionais e inovadoras. Neste capítulo também são divulgados os
resultados da amostragem nos locais de experimentação do projecto e outros
estudos que demonstram a importância da aplicação de programas de
amostragem. O último capítulo descreve meios de protecção alternativos à luta
química tradicional e estratégias no âmbito da Protecção Integrada, como a
refrigeração/ventilação, calor, atmosferas modificadas e novos pesticidas, assim
como armazenamento e empacotamento à prova de insectos.
Agradece-se com sinceridade aos investigadores, técnicos e gestores Agência de
Inovação, da SEAR- Sociedade Europeia de Arroz SA, Aparroz-Associação de
Agricultores de Arroz de Vale do Sado, Instituto de Investigação Científica
Tropical, Orivárzea-Orizicultores da Várzea de Samora e Benavente SA. Os
editores expressam também a sua gratidão a todos os que contribuíram para a
realização deste Manual, nomeadamente aos autores deste livro, especialmente
à Doutora Célia Mateus (INRB-LINIA), que traduziu os resumos, e à Cotarroz-
Centro Operativo e Tecnológico do Arroz, à Câmara Municipal de Alcácer do Sal e
patrocinadores do Workshop: Banco Espírito Santo (que patrocinou
especificamente a tradução simultânea), CAFUM-Centro Agro-Técnico de
Fumigações Lda., Saludães Produtos Alimentares SA, Caixa Geral de Depósitos,
Sociedade Central de Cervejas, Pasteis de Belém e Bebidas SA e Delta Cafés.
Para finalizar, cerca de 70 participantes de dez países participaram no workshop,
realizado na envolvente e bela região de Alcácer do Sal. Ambiente aprazível que
fez desta conferência internacional um evento memorável.
Romano Mancini
Maria Otília Carvalho
Blaine Timlick
Cornel Adler
ix
Preface
Stored rice is a product sensitive to the attack of biological agents such as
insects, mites and fungi. Under environmental conditions (temperature and
humidity) that are favourable for their growth and multiplication, these agents
cause contamination with body or body parts, excretions and mycotoxins,
increase the temperature and moisture contents by respiration, discoloration,
and produce changes in flavour, quantitative loss and public health problems.
The traditional methods to protect rice quality are calendar-based applications of
chemical control. These methods are somewhat effective in protecting the rice
against pests, but do not take into consideration the residues of the agent
applied, that are potentially harmful to the workers, the consumer and the
environment.
Currently, several technologies are available to monitor the ecosystem “stored
rice” and it is possible to optimize the decision making in an Integrated Pest
Management.
This manual is the result of a range of activities developed under the project
Demtec: PIAR- Integrate Pest Management on Rice for Consumption (supported
by PRIME and FEDER programs and the Consortia SEAR- Sociedade Europeia de
Arroz, SA) and the contributions of well-known international experts that
attended the International Workshop on Integrated Management of Stored Rice
Pests (Annex 1). Included are the members of Eureka project E!3747-
Euroagri+IPM-Rice and experts from Canada, the Czech Republic and the United
States of America. The handbook intends be a contribution for the dissemination
and demonstration of that knowledge.
This Manual has five chapters. The first and second chapters characterize,
respectively, the fungi and the insects and mites found on stored rice in Portugal.
x
The third chapter refers to the importance of the abiotic factors (temperature,
relative humidity and moisture) in the ecosystem stored rice and presents
monitoring results of environmental conditions and innovative aspects of the
devices specifically developed for the project. The fourth chapter presents the
main objectives of sampling for insects in rice and some of the technologies
available, traditional and innovative. In this chapter, sampling results of the
project and other studies regarding applied sampling programs are shown. The
last chapter discribes alternative control methods and IPM strategies such as
ventilation/chilling, heat, modified atmospheres and new pesticides, as well as
insect-proof storage and packaging.
Sincere appreciation is expressed to the researchers, technicians and managers
of the Agency of Innovation, SEAR- European Society of Rice SA, Aparroz- Rice
Farmer Association of Sado Valley, Tropical Research Institute of Portugal,
Orivárzea- Rice Farmer Association of Samora and Benavente Valleys SA. The
editors also express their gratitude to all contributors that helped to produce this
manual, namely the authors, and especially to Dr. Celia Mateus (INRB-LINIA),
who translated the abstracts. Thanks also to Cotarroz –Operative and
Technologic Center of Rice, the City Hall of Alcácer do Sal and the sponsors of
the Workshop: Banco Espírito Santo (sponsored the simultaneous translation),
CAFUM- Agro-Technician Center of Fumigations Ltd., Saludães Food Products SA,
Caixa Geral de Depósitos, Sociedade, Central de Cervejas e Bebidas SA, Pasteis
de Belém and Delta Cafés.
All in all, about 70 participants from ten countries attend the workshop. Meeting
in Alcacer do Sal in a beautiful environment gave a good atmosphere to this
international conference and made it a memorable event.
Romano Mancini
Maria Otília Carvalho
Blaine Timlick
Cornel Adler
xi
Autores correspondentes
Corresponding authors
Ana Magro, Assistente de Investigação [Researcher Assistant], IICT, I.P. –
Instituto de Investigação Científica Tropical [Tropical Research Institute of
Portugal], 1300, 142 Lisboa, Portugal
António Barbosa, Investigador Principal [Senior Researcher], – Instituto de
Investigação Científica Tropical [Tropical Research Institute of Portugal], 1300-
142 Lisboa, Portugal
Bhadriraju Subramanyam, PhD. Professor, Department of Grain Science and
Industry, Kansas State University, Manhattan, KS 66506, USA
Blaine Timlick, MSc. Senior entomologist and coordinator of the
Infestation/Sanitation Program [Entomologista Sénior e Coordenador dos
Programa Infestação/Sanidade], Canadian Grain Commission, Winnipeg,
Manitoba, Canada
Célia Mateus, PhD, Investigadora [Researcher], Instituto Nacional de Recursos
Biológicos (INRB). Av. República, Quinta do Marquês, Nova Oeiras, 2784-505
Oeiras, Portugal
Christos G. Athanassiou, PhD. Lecturer [Leitor], Laboratory of Agricultural
Zoology and Entomology, Agricultural University of Athens, 75 Iera Odos 11855,
Athens Greece
Cornel Adler, PhD. Senior Researcher [Investigador Senior], Federal Research
Centre for Cultivated Plants, Institute for Ecological Chemistry, Plant Analysis and
Stored Product Protection, Königin-Luise-Str. 19, D-14195 Berlin
Frank H. Arthur, PhD. Research Entomologist [Investigador em Entomologia],
Biological Research Unit, USDA-ARS Grain Marketing and Production Research
Center, Manhattan, KS 66502, USA
Fuji Jian, PhD, OPISystems Inc. 1216-36th Ave. NE, Calgary, Alberta, Canada.
T2E 6M8
Graça Barros, MSc. Investigadora [Researcher], IICT, I.P. – Instituto de
Investigação Científica Tropical [Tropical Research Institute of Portugal], 1300-
142 Lisboa, Portugal
xii
James E. Throne, PhD. Research leader [Investigador/Director], Biological
Research Unit, USDA-ARS Grain Marketing and Production Research Center,
Manhattan, KS 66502
James F. Campbell PhD. Research Entomologist [Investigador em
Entomologia], Biological Research Unit , USDA-ARS Grain Marketing and
Production Research Center, Manhattan, KS 66502
Jordi Riudavets, PhD. Researcher [Investigador], Plant Protection, IRTA-Institut
de Recerca I tecnologia Agroalimentaries, Ctra. Cabrils Km 2, 08348 Cabrils,
Barcelona, Spain
Maria Otília Carvalho, PhD, Investigadora [Researcher], IICT, I.P. – Instituto
de Investigação Científica Tropical [Tropical Research Institute of Portugal],
1300-142 Lisboa, Portugal
Pasqual Trematerra, PhD. Professor, Department of Animal, Plant and
Environmental Science, University of Molise, Via De Sanctis, I-86100
Campobasso, Italy
Paul W. Flinn, PhD. Research Biologist [Investigador em Biologia], Biological
Research Unit , USDA-ARS Grain Marketing and Production Research Center,
Manhattan, KS 66502
Romano Mancini, Aministrador [Header] SEAR-Sociedade Europeia de Arroz,
SA, Vale de Matanças, Ap.8, 7540-909 Santiago do Cacém, PT
Sandra Pires, PhD, UAVision, Engenharia de Sistemas Lda, Edif. INOVISA –
Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa Portugal
Shlomo Navarro, PhD. Principal Research Scientist (retired) [Coordenador
Científico (reformado)]. Food Technology International Consultancy, Thon St. 13,
Holon, 58800, Israel
Thomas W. Phillips, PhD. Professor/Director, Header of Department of Entomology,
Kansas State University, 123 Waters Hall, Manhattan, KS 66506 USA
Zuzana Kucerová, Researcher [Investigadora], Crop Research Institute,
Drnovská 507, 161 06 Prague 6, Czech Republic
1
1. Fungos
1. Fungi
Ana Magro
Instituto de Investigação Científica Tropical - IP. Trav. Conde da Ribeira, 9. 1300-142
Lisboa. Portugal.
Margarida Barata
Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, Centro de Biologia Ambiental. Campo
Grande. 1149-016 Lisboa. Portugal.
Olívia Matos
Instituto Nacional Recursos Biológicos – IP, Estação Agronómica Nacional. Av. da
República, Quinta do Marquês, Nova Oeiras, 2784-505 Oeiras. Portugal.
Margarida Bastos
Universidade do Porto, Faculdade de Engenharia (LEPAE). Rua Dr. Roberto Frias. 4200-
465 Porto. Portugal,
Manuela Carolino
Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, Centro de Biologia Ambiental. Campo
Grande. 1149-016 Lisboa. Portugal.
António Mexia
Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior de Agronomia. Tapada da Ajuda.
1349-017 Lisboa. Portugal.
Neste capítulo faz-se referência a fungos de campo e de armazenamento como potenciais
agentes contaminantes de produtos agrícolas armazenados. São também indicados os
géneros de fungos que apresentam maior incidência em arroz armazenado em Portugal e
referem-se algumas medidas profiláticas à contaminação dos fungos de armazenamento.
***
This chapter relates to fungi affecting crop products. Fungi occurring preferentially in field
crops or in stored foods are referred. Genera of the fungi having high incidence on
Portuguese rice production mainly along storage period are illustrated. Prophylactic
measures to control such fungi are also included.
2
Fungos de campo e de armazenamento
Durante o armazenamento de produtos agrícolas duráveis, o crescimento de
fungos tem consequências prejudiciais, não só económicas mas também de
saúde pública. Os fungos são responsáveis pela deterioração das características
organoléticas (aspecto, sabor, aroma) e do valor nutricional dos grãos. A
consequência da presença do crescimento de fungos nestes produtos é sobretudo
devida à produção de micotoxinas (Magro, 2001).
Numa classificação prática os fungos encontrados nos grãos podem ser divididos
em dois grupos: fungos de campo e fungos de armazenamento (Pelhâte, 1968;
Lacey & Edwards, 1980; Pitt & Hocking, 1997). Esta divisão não é rígida,
particularmente em colheitas efectuadas nos trópicos como as de milho e de
amendoim, onde a invasão por fungos de armazenamento pode ocorrer mesmo
antes de se efectuar a colheita.
Designam-se por fungos de campo, os que invadem as sementes de plantas
quando ainda se encontram no campo, antes da colheita (Barbosa, 1967;
Wallace, 1973), ou após a colheita, quando as plantas ficam no solo antes da
recolha, para serem debulhadas. Ainda se aplica esta designação aos fungos
associados a material vegetal armazenado em arcas sujeitas às condições
ambientais.
Estes fungos necessitam de um elevado teor de água do grão para o colonizarem
(Coker, 1994) e, por isso, a sua proliferação nos grãos já armazenados é mais
limitada, por estes se encontrarem normalmente secos (Lacey & Edwards, 1980;
Mourato, 1984). O número de fungos de campo encontrados em produtos
armazenados depende em grande parte das condições prévias à colheita mas
também das condições de armazenamento. Com tempo húmido, os fungos de
campo podem reproduzir-se abundantemente no campo e serem transportados
para o armazém. No entanto se o grão for suficientemente seco e depois
armazenado, os fungos de campo podem sobreviver durante longos períodos de
tempo mas numa forma latente (Lacey & Edwards, 1980).
Os fungos de campo mais frequentes pertencem aos géneros Alternaria,
Cladosporium, Helminthosporium, Fusarium, Trichoderma, Curvularia,
Stemphylium e Nigrospora (Wallace, 1973). Os diferentes géneros ou espécies
3
de fungos de campo variam com o tipo de semente ou grão colonizados, a
localização geográfica e o clima.
Os fungos de campo raramente têm um papel significativo na deterioração que
ocorre no período pós-colheita (Pitt & Hocking, 1997). No entanto as micotoxinas
que esses fungos produzem no campo podem persistir no produto quando este
se encontra armazenado, como é o caso das aflatoxinas produzidas pelos fungos
Aspergillus flavus e A. parasiticus em milho. A toxina T-2 produzida por Fusarium
sp. é capaz de persistir no trigo quando este permanece no campo durante o
Inverno (Magan & Lacey, 1988).
Os fungos de armazenamento colonizam os grãos depois de armazenados
(Christensen, 1967; Lacey & Edwards, 1980), e isso só acontece quando o
armazenamento é efectuado num ambiente em condições de temperatura e teor
de água do produto que permitam o seu crescimento (Mourato, 1984; Coker,
1994). O facto da adaptabilidade dos fungos a baixos teores de água, permite-
lhes invadir os grãos armazenados com teores de água muitas vezes
considerados seguros, e acabam por vir a causar sérios prejuízos ainda antes de
se suspeitar da sua presença (Magan & Lacey, 1988).
Os fungos de armazenamento pertencem aos géneros Aspergillus, Penicillium,
Paecilomyces (Samson, 1974; Christensen & Sauer, 1982; King
et al., 1986; Frisvad & Filtenborg, 1989; Kozakiewicz, 1989; Singh et al., 1991)
e Fusarium (Coker, 1994).
4
Géneros de fungos que apresentam maior incidência em arroz armazenado
Alternaria Nees: Fr.
O género Alternaria apresenta conídios (mitósporos) escuros em cadeia acropetal
simples ou ramificada. Estes conídios são dictiósporos,
apresentam septos transversais e longitudinais a oblíquos,
com rostro apical. Em meio de cultura “Potato Dextrose
Agar” (PDA) as colónias apresentam uma margem lisa
centro da colónia com micélio aéreo espesso e abundante
o que confere às colónias um aspecto aveludado, com
uma coloração de cinzento esverdeado a verde
acastanhado, reverso castanho sem pigmento difusível no meio de cultura (fig. 1
e 2). A temperatura de crescimento destes fungos situa-se no intervalo de 25 –
36ºC, no entanto existem na bibliografia referências a que alguns dos fungos
pertencentes a este género conseguem crescer no intervalo de temperaturas de -
5 - 6,5ºC (Malloch, 1997).
A maioria das espécies deste género são sapróbias podendo ser isoladas a partir
de detritos orgânicos, solo, produtos alimentares, têxteis, plantas, entre outros.
É também encontrado frequentemente em grãos, especialmente de cereais, não
sendo contudo específico deste grupo, por exemplo, é o fungo predominante em
amendoim. Existem também espécies parasitas de diversas plantas causando-
lhes doenças. Relativamente ao Homem, estes fungos são normalmente não
patogénicos, podendo no entanto, provocar doenças (alternarioses) em situações
de imunodeficiência.
São capazes de produzir metabolitos secundários, como por exemplo, o ácido
tenuazónico, alternariol e altertoxinas (Domsch et al. 1980, Samson et al.,
2004).
5
Aspergillus Fr.: Fr.
As espécies de Aspergillus são reconhecidas pelos
conidióforos típicos, com uma vesícula terminal que
suporta as células conidiogénicas e uma célula pé
(basal) inserida na hifa vegetativa. As fiálides
podem ser produzidas directamente na vesícula ou
sobre uma métula (células estéreis). Os conídios
possuem uma forma globosa a subglobosa, são
amerósporos hialinos e formam cadeias basípetas.
Em meio de PDA, as colónias têm normalmente
crescimento rápido, com aspecto pulverulento e apresentam as mais
diversificadas cores, como por exemplo, como por exemplo, branco, amarelo,
amarelo acastanhado, castanho, preto e ainda várias tonalidades de verde (fig.
3, 4, 5 e 6) (Samson et al., 2004).
Actualmente encontram-se identificadas 150 espécies do género Aspergillus.
Algumas espécies deste género são muito importantes a nível económico, quer
de forma positiva quer negativa, isto é, são utilizadas por um lado na síntese de
substâncias químicas, em transformações biossintéticas e na produção de
enzimas. Por outro lado são prejudiciais porque deterioram alimentos pela
produção de micotoxinas (Pitt & Hocking, 1997).
As espécies do género Aspergillus ocorrem frequentemente em diversos
substratos, nomeadamente, no solo, na matéria orgânica em decomposição e em
alimentos armazenados (cereais). São mais frequentes nas regiões subtropicais e
tropicais do que as espécies do género Penicillium. Em relação ao Homem,
algumas espécies são patogénicas. As doenças por elas provocadas designam-se
por aspergiloses, podendo provocar perturbações no aparelho respiratório,
conjuntivites, otites, endocardites e onicomicoses (Badillet et al., 1987).
São também capazes de produzir micotoxinas, como por exemplo, as aflatoxinas,
ocratoxina A, citrinina, patulina e a esterigmatocistina (Samson et al., 2004).
Estas micotoxinas são responsáveis por diversas patologias no Homem
(micotoxicoses).
6
Fusarium Link
As espécies do género Fusarium caracterizam-se pela
produção de conídios hialinos, mais ou menos arqueados ou
falciformes, subcilíndricos ou fusóides, fragmósporos com
numerosos septos transversais e uma célula basal
diferenciada, agregados em massas mucilaginosas (a) ou
solitários. Os conidióforos são septados e diversificados
quanto às dimensões e ramificações. Para além dos conídios
típicos deste género podem ainda encontrar-se microconídios,
unicelulares ou com poucos septos, ovóides, ligeiramente curvados ou
fusiformes. Podem existir ou não dependendo da espécie em estudo
clamidósporos (b), de origem micelial lisos ou equinulados, terminais ou
intercalares. O micélio vegetativo é hialino com hifas septadas regularmente. As
colónias têm um crescimento rápido, com aspecto plano, algodoado e
apresentam diversas cores (fig. 7 e 8) (Pitt & Hocking, 1997).
Os fungos do género Fusarium podem ser isolados a partir de solo, plantas e
cereais armazenados. São sapróbios, podendo também ser considerados
patogénicos causadores de doenças em plantas e animais, incluindo o Homem.
As doenças por elas provocadas designam-se por fusarioses.
Estes fungos são também capazes de produzir micotoxinas, como por exemplo,
tricotecenos, fumonisinas, zearalenona (Samson et al., 2004).
Penicillium Link
As espécies de Penicillium são reconhecidas pelos
conidióforos simples ou ramificados em forma de vassoura,
que terminam em fiálides onde são produzidos os conídios
Os conídios são hialinos a esverdeados, amerósporros,
globosos ou ovóides, formando cadeias basípetas. O micélio
vegetativo é hialino, com hifas septadas regularmente. As
colónias têm um aspecto aveludado e pulverulento, com
cores variadas (fig. 9 e 10).
Os fungos do género Penicillium podem ser isolados a partir de solo, plantas
alimentos e ar. São sapróbios, podendo também ser considerados patogénicos
7
causadores de doenças em plantas e animais. Em relação ao Homem, são poucas
as espécies que são patogénicas. As doenças por elas provocadas designam-se
por penicilioses.
Estes fungos são também capazes de produzir micotoxinas, como por exemplo,
ocratoxina A, citrinina, patulina, islanditoxina, roquefortina, griseofulvina,
penitrem A (neurotoxina) e outras (Samson et al., 2004)
Medidas profiláticas de combate aos fungos de armazenamento
Os factores abióticos que podem condicionar a presença de fungos nos produtos
armazenados são a temperatura, o teor de água do produto a actividade da
água, o oxigénio e o pH.
Uma vez que a actividade da água influencia a germinação e o crescimento dos
fungos ela vai também ser um parâmetro decisivo para a produção de
micotoxinas.
Para além destes factores, há factores bióticos que também influenciam a
actividade de fungos.
As boas técnicas de armazenamento dos grãos têm como objectivo manter
determinadas condições específicas que permitam conservar as suas
características e qualidades necessárias a uma boa comercialização.
Basicamente, isto implica a eliminação dos estragos causados por insectos,
ácaros e fungos, conjuntamente com a protecção dos roedores e aves. Alguns
tipos de insectos e ácaros que infestam os produtos armazenados estão
intimamente associados com fungos de armazenamento e as condições que
limitam a actividade de insectos e ácaros também influenciam, em geral, a
actividade destes fungos.
Segundo Sweets (2000) pode limitar-se o crescimento de fungos em produtos
armazenados tomando algumas medidas profiláticas:
• proceder à colheita logo que o teor de água permita diminuir os prejuízos nos
grãos; no entanto, após a colheita, os grãos devem ser imediatamente secos até
níveis de teores de água do produto considerados seguros;
8
• limpeza de todo o equipamento e das estruturas de armazenamento antes da
colheita, removendo pó, materiais estranhos e detritos de grãos de colheitas
anteriores;
• ajuste e limpeza do equipamento de modo a eliminar os grãos danificados e/ou
partidos e ainda a remoção de qualquer material estranho, como restos de
plantas e insectos mortos;
• protecção dos grãos contra o ataque dos insectos e ácaros utilizando para o
efeito tratamentos químicos e físicos;
• inspecções regulares aos grãos e, se necessário, arejamento dos grãos de
modo a manter e uniformizar a temperatura na massa de grãos, para manter
níveis de temperatura e humidade relativa aceitáveis;
• detecção de compostos voláteis.
De acordo com o exposto podemos concluir que os produtos armazenados,
processados ou não, desde cereais a rações animais, estão universalmente
expostos à contaminação fúngica, a qual pode ocorrer quer no campo, quer após
a colheita, no transporte, armazenamento, comercialização e, por fim, no
consumo. Assim, é da maior importância adoptar estratégias de prevenção de
modo a impedir a germinação e o crescimento dos fungos (Storage Training
Notes, 1982).
A matéria prima e o equipamento utilizado devem ser rigorosamente
controlados; as condições de armazenamento (a temperatura e a humidade
relativa) devem ser desfavoráveis tanto ao crescimento de fungos, como à
produção de esporos e respectiva germinação.
9
Fungos isolados a partir de amostras de arroz armazenado (aspecto
macroscópico da colónia isolada em meio de PDA)
Fig. 1 - Alternaria spp. I
Fig. 2 - Alternaria spp. II
Fig. 3 - Aspergillus flavus
Fig. 4 – A. terreus
Fig. 5 – A. niger
Fig. 6 – A. niveus
Fig. 7 - Fusarium sp. (1)
Fig. 8 - Fusarium spp. (2)
Fig. 9 - Penicillium spp.
Fig. 10 – P. islandicum
10
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12
1.1. Detecção e identificação de fungos no arroz
armazenado
1.1. Detection and identification of fungi in stored rice
Ana Magro1∗, Margarida Barata2, Olívia Matos3, Ana Passarinho1, Inês
Pires4, Alexandra Faro5, Manuela Carolino2, Margarida Bastos6 & António
Mexia4
Resumo
O arroz é o principal alimento de mais de metade da população mundial. Em Portugal, o
arroz é cultivado em aproximadamente 18500ha e o seu consumo é o mais elevado da
Europa, 17Kg/ano per capita.
Durante o armazenamento do arroz, o crescimento de fungos e eventual produção de
micotoxinas, tem consequências prejudiciais, não só económicas mas também de saúde
pública.
Neste trabalho, fez-se a detecção e identificação dos fungos em amostras de arroz
provenientes do vale do Sado e do Tejo. Foram isolados e identificados os seguintes
géneros de fungos: Acremonium, Alternaria, Aspergillus, Bipolaris, Chaetomium,
Chrysosporium, Cladosporium, Curvularia, Fusarium, Humicola, Nigrospora, Penicillium,
Phialophora, Rhizopus, Scytalidium, Stemphylium, Trichoconiella, Trichoconis,
Trichoderma, Trichothecium e Ulocladium.
Palavras-chave: micota, armazenamento, micotoxinas, arroz, protecção integrada
Abstract
Rice (Oryza sativa L.) is a staple food for over half of the world’s population In Portugal,
rice is grown on 18500ha and the average per capita consumption is the highest in
Europe, around 17kg per year and person.
The growth of fungi together with the eventual occurrence of mycotoxins can be
responsible for serious economic losses and public health risks.
1 Instituto de Investigação Científica Tropical - IP. Trav. Conde da Ribeira, 9. 1300-142 Lisboa.
Portugal;
∗ Autor correspondente: ana.magro@netcabo.pt
2 Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, Centro de Biologia Ambiental. Campo Grande.
1149-016 Lisboa. Portugal.
3 Instituto Nacional Recursos Biológicos – IP, Estação Agronómica Nacional. Av. da República,
Quinta do Marquês, Nova Oeiras, 2784-505 Oeiras. Portugal.
4 Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior de Agronomia. Tapada da Ajuda.1349-017
Lisboa. Portugal.
5 Orivárzea - Orizicultores da Várzea de Samora e Benavente, S.A.
6 Universidade do Porto, Faculdade de Engenharia (LEPAE). Rua Dr. Roberto Frias. 4200-465 Porto.
Portugal.
13
In the work we have collected rice samples from different origins within Portugal and
these samples were analysed for fungal infection. Several fungi were isolated,
Acremonium, Alternaria, Aspergillus, Bipolaris, Chaetomium, Chrysosporium,
Cladosporium, Curvularia, Fusarium, Humicola, Nigrospora, Penicillium, Phialophora,
Rhizopus, Scytalidium, Stemphylium, Trichoconiella, Trichoconis, Trichoderma,
Trichothecium and Ulocladium .
Key-words: mycota, storage, mycotoxins, rice, IPM
Introdução
O arroz (Oryza sativa L.) é o principal alimento de mais de metade da população
mundial, sendo plantado em aproximadamente 146 milhões de hectares, isto é,
mais ou menos 10% do total de terra disponível para a agricultura. Nos trópicos,
o arroz é a principal fonte de energia e nutrientes, sendo também uma das mais
baratas (Mejia, 2003).
Portugal é, na Europa, o país que consome maior quantidade de arroz per capita
(17kg/pessoa/ano), no entanto, a sua produção nacional anual é somente de
155,000 toneladas. Este valor fica aquém das necessidades dos consumidores,
levando a que seja necessário importar 98000 toneladas deste cereal. Os
principais fornecedores localizam-se no continente asiático, como, por exemplo,
a Índia e o Paquistão.
No armazenamento, o crescimento de fungos, principalmente Aspergillus,
Fusarium e Penicillium é um problema de difícil resolução. Eles são responsáveis
por perdas quer qualitativas quer quantitativas dos cereais. Podem ainda, em
determinadas condições, produzir metabolitos secundários designados por
micotoxinas. Estas são perigosas para os animais incluindo o Homem.
(Christensen & Saucer, 1992).
Neste trabalho identificaram-se os principais géneros de fungos presentes no
arroz armazenado em Portugal.
Material e Métodos
De Outubro a Março, o arroz com casca encontra-se armazenado em armazéns
do agricultor, sendo periodicamente enviado para as fábricas de processamento.
Nestas, o arroz volta a ser armazenado, a granel ou em silos, até ao seu
processamento.
14
As amostras estudadas provieram de armazéns de agricultores (arroz com casca)
e de armazéns de fábricas de processamento (arroz com casca, arroz película e
arroz branqueado). No laboratório as amostras foram sub-divididas em sub-
amostras com aproximadamente 100 grãos. Estes grãos foram esterilizados
superficialmente, utilizando uma solução de hipoclorito de sódio a 2%, na qual
ficaram imersos durante 5 minutos. Após este tempo, foram lavados por duas
vezes consecutivas em água destilada esterilizada, de modo a retirar qualquer
resíduo de hipoclorito de sódio (adaptado de King et al., 1986).
Os grãos de arroz foram dispostos de forma equidistante em caixas de Petri
contendo meio de Potato Dextrose Agar (PDA) suplementado com cloranfenicol.
De seguida foram colocadas numa estufa à temperatura de 28ºC até se obter
crescimento fúngico.
De cada colónia obtida foi feita uma repicagem para meio de PDA em caixas de
Petri, que foram incubadas a 28ºC, durante 7 dias. Realizaram-se repicagens
sucessivas, de modo a obter-se culturas puras.
A partir das culturas puras, fizeram-se câmaras de Riddell, para posterior
observação ao microscópio óptico.
Para a identificação utilizaram-se os seguintes manuais de identificação e
respectivas chaves dicotómicas: Carmichael et al., 1980; Domsch et al., 1980;
Malloch, 1997; Pitt & Hocking, 1997; Barnett & Hunter, 1998; Samson et al.,
2004.
Resultados
As amostras de arroz analisadas são provenientes de diferentes origens,
armazéns de agricultores e duas fábricas de processamento de arroz
(discriminadas como 1 e 2 na tabela/table 1). Representam também diferentes
etapas do processamento de arroz: com casca, película e branqueado.
Na tabela 1 apresentam-se os fungos identificados nas amostras estudadas.
No arroz com casca, proveniente do agricultor, foram identificados 25 taxa, dos
quais 17 identificados até ao nível de género e 8 até à espécie: Aspergillus
candidus Link; A. flavus Link; A. niger van Tieghem; A. niveus Blochwitz; A.
15
terreus Thom; Penicillium islandicum Sopp; Trichoconiella padwickii (Ganguly)
Jain e Trichothecium roseum Link.
No arroz com casca, proveniente da fábrica de processamento 1, identificaram-se
17 taxa, dos quais 9 identificados até ao nível de género e 8 até à espécie:
Aspergillus candidus; A. flavus; A. fumigatus Fresen.; A. niger; A. niveus; A.
terreus; Penicillium islandicum e Trichoconiella padwickii.
No arroz película proveniente da fábrica de processamento 1, identificaram-se 14
taxa, dos quais 10 identificados até ao nível de género e 4 até à espécie:
Aspergillus flavus; A. fumigatus; A. niger e A. terreus.
No arroz branqueado proveniente da fábrica de processamento 1, identificaram-
se 7 taxa, dos quais 4 identificados até ao nível de género e 3 até à espécie:
Aspergillus flavus; A. fumigatus e A. terreus.
No arroz película proveniente da fábrica de processamento 2, identificaram-se 13
taxa, dos quais 4 identificados até ao nível de género e 9 até à espécie:
Aspergillus candidus; A. flavus; A. niger; A. niveus; A. sydowii (Bain. & Sart.)
Thom & Church; A. terreus; P. Aspergilloides Dierckx; P. islandicum e
Trichoconiella padwickii.
No arroz branqueado proveniente da fábrica de processamento 2, identificaram-
se 7 taxa, dos quais 3 identificados até ao nível de género e 4 até à espécie:
Aspergillus candidus; A. flavus; A. niger e A. sydowii.
Discussão e conclusão
Neste trabalho, foram detectados e identificados fungos de campo e de
armazenamento em todas as amostras.
Foram isolados os seguintes géneros de fungos de campo: Acremonium,
Alternaria, Bipolaris, Chaetomium, Chrysosporium, Cladosporium, Curvularia,,
Humicola, Nigrospora, Phialophora, Rhizopus, Scytalidium, Stemphylium,
Trichoconiella, Trichoconis, Trichoderma, Trichothecium e Ulocladium.Estes
fungos só colonizam os grãos de arroz se o armazenamento for feito em
condições deficitárias (teor de água do produto, temperatura e humidade relativa
elevados). Foi ainda identificado nas amostras provenientes dos armazéns de
agricultores um fungo pertencente ao Filo Basidiomycota, sendo que não se
16
Tabela 1 - Fungos detectados em amostras de arroz recolhidas nos armazéns de agric ultores (arroz com casca) e nos armazéns das
fábricas de processamento de arroz (arroz com casca, arroz película e arroz branqueado).
Table 1. Fungi detected on rice samples collected from on-farm and rice mill storages (paddy, brown and polished rice)
ORIGEM
Agricultor Fábrica de processamento 1 Fábrica de processamento 2
Etapas
de
Processamento Taxa
Acremonium sp. Link Acremonium sp.
Alternaria spp. Alternaria sp.
Aspergillus spp. Link Aspergillus spp.
A. candidus A. candidus
A. flavus A. flavus
A. niger A. fumigatus
A. niveus A. niger
A. terreus A. niveus
Chaetomium sp. Kunze A. terreus
Chrysosporium sp. Corda Fusarium sp.
Cladosporium sp. Link Nigrospora sp.
Curvularia sp. Boedijn Penicillium spp.
Arroz com casca
Fusarium spp. Link P. islandicum
16
17
ORIGEM
Agricultor Fábrica de processamento 1 Fábrica de processamento 2
Etapas
de
Processamento Taxa
Humicola sp. Traaen Rhizopus sp.
Nigrospora sp. Zimm. Scytalidium sp.
Penicillium spp. Link Trichoconiella padwickii
P. islandicum Sopp Trichoderma sp. (cont.)
Rhizopus sp. Ehrenb
Scytalidium sp. Pesante
Stemphylium spp. Wallr.
Trichoconiella padwickii
Trichoconis sp. Clements
Trichoderma sp. Pers.
Trichothecium roseum
Arroz com casca
Ulocladium sp. Preuss
Total 25 17
Alternaria sp. Aspergillus spp.
Aspergillus spp. A. candidus
Arroz
película
A. flavus A. flavus
17
18
ORIGEM
Agricultor Fábrica de processamento 1 Fábrica de processamento 2
Etapas
de
Processamento Taxa
A. fumigatus A. niger
A. niger A. niveus
A. terreus A. sydowii
Cladosporium sp. A. terreus
Dreschlera sp. Fusarium spp.
Nigrospora sp Penicillium spp.
Penicillium spp. P. aspergilloides (cont.)
Pyricularia sp. P. islandicum
Rhizopus sp. Trichoconiella padwickii
Scytalidium sp. Trichoderma sp.
Arroz película
Ulocladium sp.
Total 14 13
Alternaria sp. Aspergillus spp.
Aspergillus spp. A. candidus
A. flavus A. flavus
Arroz
Branqueado
A. fumigatus A. niger
18
19
ORIGEM
Agricultor Fábrica de processamento 1 Fábrica de processamento 2
Etapas
de
Processamento Taxa
A. terreus A. sydowii
Curvularia sp. Fusarium spp.
Penicillium spp. Penicillium spp.
Total 7 7
19
20
procedeu à identificação do género, por tal não ser considerado relevante
para o estudo em questão.
Os fungos de armazenamento, géneros Aspergillus, Fusarium e Penicillium,
colonizam os grãos depois de armazenados, e isso só acontece quando o
armazenamento é efectuado em condições de temperatura e teor de água
do produto que permitam o seu crescimento. Devido à sua adaptação a
baixos teores de água estes fungos podem invadir grãos que são
armazenados com teores de água muitas vezes considerados seguros, e
acabam por vir a causar sérios prejuízos, ainda antes de se suspeitar da sua
presença. Eles são responsáveis pela deterioração do aspecto, sabor, aroma
e valor nutricional do produto, produção de micotoxinas e
consequentemente problemas de saúde pública (Magro, 2001).
As amostras de arroz com casca foram as que apresentaram maior número
de taxa (25 e 17 – tabela 1), reflectindo provavelmente a etapa de
processamento do arroz e também as condições em que decorreu o
armazenamento.
Por outro lado o arroz branqueado apresenta menor número de taxa (7 e 7
– tabela/Table 1) relativamente às outras amostras estudadas.
Este facto deve-se, provavelmente aos processos de branqueamento a que
os grãos de arroz são sujeitos até chegarem ao consumidor.
O arroz película apresenta um número intermédio de taxa (14 e 13 - tabela
1) o que também indica que à medida que se processa o arroz o número de
fungos diminui.
No entanto é importante ter em conta que alguns dos fungos isolados
nestas amostras, nomeadamente Aspergillus spp., Fusarium spp. e
Penicillium spp. persistiram ao longo do processamento até ao arroz
branqueado. Estes fungos são potenciais produtores de micotoxinas sendo
por isso fundamental melhorar e controlar as condições de armazenamento
do arroz.
21
Agradecimentos
Este trabalho teve o apoio do Programa de Incentivos à Modernização da
Economia (PRIME), do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (Feder)
e do Consórcio SEAR- Sociedade Europeia de ARROZ.
Este trabalho encontra-se inserido nos objectivos do Grupo de Trabalho do
EUREKA - 3747 EUROAGRI+ IPM –RICE.
A primeira autora agradece também o financiamento proporcionado pela
Fundação para a Ciência e Tecnologia do Ministério de Ciência Tecnologia e
Ensino Superior, da qual é bolseira de Doutoramento. Os autores
agradecem a disponibilidade manifestada pelos agricultores pertencentes à
APARROZ, à SEAR e à Orivárzea, estas últimas, indústrias processadoras de
arroz, as quais também permitiram a recolha de amostras para serem
posteriormente processadas em laboratório.
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23
2. Insectos e ácaros
2. Insects and mites
Graça Barros
Instituto de Investigação Científica Tropical, Portugal
Introdução
Existem espécies de insectos que são pragas de campo e que transportadas para
o armazém não se desenvolvem. Neste caso, estes insectos não são
considerados pragas do armazenamento.
Os insectos, pragas do armazenamento, apresentam características comuns:
produzem elevada descendência, o ciclo evolutivo é muito curto, a reprodução
tem início logo após a emergência do adulto, as dimensões são reduzidas e têm
elevada taxa de crescimento.
Todos os anos grandes quantidades de produtos armazenados são destruídos
e/ou contaminados pela presença de artrópodes. Nestes, estão incluídos os
insectos que são, sem dúvida, o grupo mais importante dos organismos vivos
que atacam estes produtos.
Os insectos podem provocar prejuízos qualitativos e quantitativos ao produto
armazenado. No entanto, na generalidade dos casos, são os prejuízos
qualitativos os que apresentam maior notoriedade, estando os prejuízos
quantitativos somente associados a infestações muito elevadas.
Por terem armadura bucal trituradora, consumirem o produto e o gérmen dos
grãos, contaminarem os produtos com excrementos, casulos, e partes de
insectos mortos, pelas teias que as larvas tecem nos produtos infestados, por
24
vezes, aglomerando os grãos, podendo entupir a maquinaria da indústria
alimentar, os insectos podem provocar avultados prejuízos durante o
armazenamento e processamento dos produtos.
Os insectos do armazenamento têm diferentes hábitos alimentares
estabelecendo ligações uns com os outros e com o ambiente. Estas ligações
determinam as suas posições quanto às preferências alimentares dos insectos.
Para o caso de grãos ou sementes armazenadas faz-se uma distinção arbitrária,
embora útil, entre duas categorias de pragas. Àquelas que se alimentam
directamente do produto armazenado, atacando o grão são e inteiro,
denominam-se pragas primárias. O produto danificado por qualquer agente quer
seja uma praga primária, má secagem, mau manuseamento ou produto
processado torna-se susceptível ao ataque de outras pragas a que se chamam
pragas secundárias. A palavra “primária” não significa “mais importante”, mas
refere-se à ordem de sucessão ao ataque dos grãos inteiros armazenados.
A actividade dos insectos e as condições ambientais criam condições favoráveis
ao aparecimento de fungos e, por sua vez, de espécies de insectos micetófagos e
de outras espécies de insectos que necessitam de um suplemento de fungos na
sua dieta alimentar. Estes insectos alimentam-se de hifas e esporos de fungos
tornando-se vectores de dispersão ao transportarem aqueles na superfície do
corpo.
Os insectos micetófagos quando presentes em número significativo são
indicadores de fracas condições de armazenamento e de produto deteriorado.
A farinha, resultante do ataque ao grão inteiro, das pragas primárias, outros
detritos e partes de insectos mortos, favorecem o aparecimento de insectos
saprófitas.
A presença de insectos saprófitas e de espécies pertencentes às ordens
Dictyoptera, Thysanura, Dermaptera e incluído na Coleoptera, o género Ptinus
(Ptinidae), são indicadoras de fracas condições de higiene.
Contudo, populações elevadas de insectos pragas favorecem o aparecimento e
desenvolvimento de predadores e/ou parasitóides.
25
Designa-se por predador ao organismo que necessita do consumo de mais de um
indivíduo, normalmente capturado como presa, para completar o seu
desenvolvimento, tendo vida livre em todos os seus estados móveis.
Os artrópodes predadores poderão ser facultativos, como Tribolium castaneum
(Herbst), que tanto se pode alimentar do produto como de outros insectos
(canibalismo); ou obrigatórios, como as aranhas, alguns ácaros e insectos da
família Anthocoridae (ordem Hemiptera) e que podem diminuir os níveis de
populações de pragas de forma significativa. Este tipo de predadores obrigatórios
poderão ainda classificar-se , consoante as suas preferências alimentares, em
generalista, com uma alimentação variada,como as aranhas e insectos da ordem
Coleoptera (família Carabidae e Staphylinidae) ou em específico, como os ácaros
da família Acaridae.
O canibalismo é uma relação intra-específica que pode acontecer no ecossistema
“armazenamento”. Assume um papel importante na redução de populações de T.
castaneum, especialmente em situações de escassez de alimento e de sobre
povoamento dos habitats. Assim, os insectos adultos machos canibalizam as
pupas e as fêmeas canibalizam os ovos.
Os parasitóides são organismos, normalmente da classe Insecta, que se
desenvolvem total ou parcialmente, à custa de um organismo de outra espécie,
acabando por provocar a sua
morte, e tendo vida livre na forma adulta. São exemplo de parasitódes, as
espécies pertencentes à ordem Hymenoptera, como Anisopteromalus calandrae
(Howard) (família Pteromalidae), parasitóide de Rhyzopertha dominica e de
Sitophilus spp, e como Cephalonomia waterstoni (Gahan) (família Bethylidae),
parasitóide de Cryptolestes spp.
A maior parte das espécies de insectos nocivos ao arroz armazenado pertencem
às ordens Coleoptera e Lepidoptera, vulgarmente designados, respectivamente,
por gorgulhos e traças. Destacam-se dentro da Coleoptera as da família
Curculionidae . As espécies pertencentes a estas duas ordens são holometábolas,
por passarem, durante o seu desenvolvimento, por metamorfoses completas:
ovo, larva, pupa e adulto. Todo o seu ciclo evolutivo se passa no interior dos
grãos de arroz, desde a postura dos ovos até à emergência dos insectos adultos.
26
Entende-se por ciclo evolutivo o período que vai da postura à emergência do
adulto dele resultante.
Os coleópteros (gorgulhos) têm, de um modo geral, as asas anteriores
endurecidas, por vezes, muito esclerotizadas, que protegem o abdómen e as
asas posteriores membranosas. A estas asas esclerotizadas designam-se élitros.
Neste capítulo descrevem-se as principais espécies de insectos e ácaros do arroz
armazenado.
***
Introduction
There are insect pests from the field that do not develop under storage
conditions. In this case they are not considered as stored product pests.
The insects of stored-products have common characteristics: produce high
progeny, the life cycle is very short, they reproduce at beginning of adult
emergence, the length is small and they have high increasing rate.
Every year big quantities of stored product are destroyed and/or contaminated
because arthropods presence. Included are the insects which are, without doubt,
the most important group of organisms alive that attack these products.
The insects may cause quantitative and qualitative losses on stored-products.
Although, in the majority of the cases, are the qualitative losses that give more
attention, while the quantitative losses are more associated to heavy
infestations.
The insects can cause important losses in food industry and during storage,
because of their chewing mouthparts, consuming the product and the germen of
the cereal, contaminating the product with excretions and body parts, and also
because the web produced by moth larvae.
The insects of stored-products have different feeding habits, establishing links
each other and with the environment. These links determine their position
regarding their feeding preferences.
Specific for stored grains and seeds, usually is done an arbitrary but useful
distinction between two kinds of pests. Those that feed directly on intact grain
27
are usually called primary pests. The grain previously damaged either by the
primary pests or bad manager are susceptible to the attack of other kind of
insects usually called secondary pests. The word “primary” doesn’t mean “more
important” but is related with the attack sequence on stored cereals.
The insects’ activity together with the environment conditions is favourable to
fungi development and, in turn, to fungus-feeders development that need of
fungi supplement in their diet. These insects ingest the hyphae and spores and
may also carried on the insects’ body being one of the most important fungi
vectors.
Large number of fungus-feeding in the stores is an indicator of poor storage
conditions and deteriorated produce.
The flour, resulting from primary pests attack on the grains and other residuals
as detritus and dead insects, are favourable of scavenging presence.
Insect species from Dictyoptera, Thysanura, Dermaptera orders and Ptinus spp
(Ptinidae) from Coleoptera order can be classified as scavengers and are
associated with poor hygiene conditions.
Abundant populations of insect pests are favourable to predators and/or
parasitoids development.
A predator is an organism that needs to consume more than an individual to
complete its life cycle and has free life in all mobile stages.
There are two types of predators: the facultative, as Tribolium castaneum
(Herbst), that feed both, stored commodity and other insects (cannibalism), and
obligatory that feed only on preys, as spiders, some mites and insects from
Anthocoridae family (Hemiptera) and those that decrease meaningfully the
growth of the population pests. This type of obligatory predator can also be
classified into general, that consume a wide range of prays, spiders and insects
from Carabidae and Staphylinidae family (Coleoptera) and specific that are
adapted on stored-product ecosystem as the mites from Acaridae family.
The cannibalism is an intra specific relationship that can occur on the storage
ecosystem. It is very important on reducing the population growth of Tribolium
28
castaneum (Herbst), in situations of scarcity of food resource and overcrowding.
The males of adult insects eat the pupae and the females eat the eggs.
The parasitoids, belonging to the class Insecta, live in or on the body of another
organism, its host and causing its death.
The best known parasitoid species belongs to the order Hymenoptera is
Anisopteromalus calandrae (Howard) (Pteromalidae Family) that is a parasitic
wasp of Rhyzopertha dominica (Fabricius) and of Sitophilus spp and
Cephalonomia waterstoni (Gahan) (Bethylidae Family), a parasitic wasp of
Cryptolestes spp.
Most of the insect pests of stored rice belong to the orders Coleoptera and
Lepidoptera. Commonly these insect pests are known, respectively, as beetles
and moths.
Included in the order Coleoptera the main species belong to the family
Curculionidae. The species of these two orders have complete metamorphosis:
egg, larva, pupa and adult. The whole cycle develops inside of the rice grain,
since the female lays the eggs until become adult. (life cycle).
The beetles have hard wing cases (elytra) that completely or partly cover the
abdomen and the fore-wings.
In this chapter are described the main insects and mites of stored rice.
29
2.1. Principais espécies de insectos associados ao arroz
armazenado
2.1. Main Insects and mites associated to stored rice
Graça Barros1
Ordem Coleoptera
Família Bostrychidae
Pequenos coleópteros de forma cilíndrica e com a cabeça escondida sob o
protórax. Os insectos desta família caracterizam-se por atacar normalmente a
madeira, formando galerias que servem de habitat para populações residuais. As
espécies associadas ao armazenamento podem provir originalmente de madeiras
existentes nos armazéns, infestando posteriormente os produtos armazenados.
Rhyzopertha dominica (Fabricius) (Fig. 1)
Ocorrência: Ocorre em todo o mundo, sendo uma importante praga dos cereais.
Espécie muito importante nas regiões tropicais, cujas infestações são geralmente
difíceis de detectar através da observação visual, pois as larvas e pupas
desenvolvem-se no interior do produto infestado. R. dominica infesta grãos de
cereais, farinhas, mandioca seca, leguminosas e também pode atacar as
estruturas de madeira dos armazéns.
Tipo de praga: É considerada praga primária e os estragos são ocasionados pelos
adultos e pelas larvas as quais se desenvolvem dentro do grão.
Ciclo evolutivo: De 20 a 84 dias em condições óptimas de temperatura a 32 ºC e
humidade relativa de 70% (13% de teor de água do grão). É capaz de se
desenvolver em intervalos de temperatura de 16ºC a 39 ºC e de humidade
relativa mínima de 25%.
1 Instituto de Investigação Científica Tropical, I.P. Portugal,
mail: gracafragabarros@hotmail.com
30
Morfologia: O adulto apresenta coloração castanho avermelhada a preto
acastanhado; é brilhante, corpo delgado cilíndrico com a cabeça escondida
debaixo do protórax que é muito convexo (típico dos Bostrychidae). Os lados do
protórax têm filas de dentes; as antenas têm 10 artículos, com os três últimos
serrados. Os élitros têm estrias e são pontiagudos com sedas curtas.
Biologia:
Ovos – Cada fêmea pode fazer posturas entre 200 a 500 ovos, quer colocando-
os ao acaso sobre o produto quer em sulcos nos grãos. A postura pode
prolongar-se até quatro meses.
Larvas – São móveis quando jovens, alimentando-se activamente no interior dos
grãos e escavando câmaras que serão mais tarde utilizadas pelas pupas. A
armadura bucal é trituradora. Em condições óptimas de 34ºC de temperatura e
de 70% de humidade relativa, a larva passa por 3 a 5 instares e atinge o estado
de pupa em 17 dias.
Adultos – Têm cerca de 2,0-3,0 mm de comprimento. A armadura bucal é
trituradora. Os adultos acasalam pouco tempo após a emergência. Nos grãos
inteiros os adultos mostram preferência pela região do gérmen, o que pode ter
consequências económicas graves. Têm longevidade longa e voam activamente.
Sobrevivem em ambientes bastante secos e quentes o que lhes confere uma
vantagem competitiva em relação a insectos do género Sitophilus.
Infestações causadas por R. dominica raramente contribuem para o
aparecimento e desenvolvimento de fungos, o mesmo não acontecendo para
Sitophilus spp.
Família Curculionidae
As principais espécies de insectos desta família, pertencentes ao género
Sitophilus (Fig. 2), Sitophilus zeamais Motschulsky, Sitophilus oryzae (Linnaeus)
e Sitophilus granarius (Linnaeus) são das pragas mais destrutivas dos grãos
armazenados. São muito frequentes em cereais armazenados e têm uma
distribuição cosmopolita.
31
Sitophilus zeamais (Motschulsky) (Fig.2)
Ocorrência: Encontra-se distribuído por todos os continentes.
Tipo de praga: Trata-se de uma das pragas primárias mais importantes dos
grãos inteiros armazenados, capaz de infestar todos os grãos de cereais
mostrando preferência por trigo, milho e arroz. Também ataca produtos
processados (massa alimentícias, biscoitos).
Ciclo evolutivo: 25 dias, sob condições óptimas de 30 ºC de temperatura e de
70% de humidade relativa (14% de teor de água do grão). A larva passa quatro
instares e só depois atinge os estados de pupa e pré pupa. O desenvolvimento
completa-se no interior do grão às temperatura e humidade relativa óptimas,
respectivamente, de 27ºC e de 70% demora entre 31 a 37 dias.
Morfologia:
São indivíduos de cor brilhante, castanho-escuro, apresentando-se com quatro
manchas castanho-avermelhadas nos élitros e possui pontuações torácicas
arredondas e não ovais.
Biologia:
Ovos – São introduzidos nos grãos de cereal armazenados, ou ainda no campo.
As posturas variam entre 150-300 ovos por fêmea.
Larvas – São ápodas (ausência de patas) e vorazes. Desenvolvem-se
alimentando-se do endosperma e escavando túneis no interior dos grãos.
Adultos – Caracterizam-se por possuírem um rostro e apresentam antenas
geniculadas. A armadura bucal é trituradora e situa-se na extremidade do
rostro.. O adulto apresenta um comprimento que vai de 2,4mm a 4,5mm. Têm
uma longevidade de 4 meses a 12 meses e voam activamente e alimentam-se de
cereais. Em grãos inteiros multiplicam-se rapidamente.
Família Laemophloeidae
Recentemente foi criada esta família que estava incluída na família Cucujidae
como uma subfamília (Laemophloienae). Os insectos que pertencem a esta
família têm dimensões reduzidas, com cerca de 1,5mm a 4,0mm de
comprimento, corpo achatado com antenas longas (aproximadamente metade do
32
comprimento do corpo ou ter tamanho idêntico ao do corpo). Algumas espécies
como Cryptolestes spp., são pragas de produtos armazenados.
Cryptolestes spp. (Fig. 3)
Ocorrência: Cosmopolita, com sobrevivência em todo o Mundo. Ataca grãos
danificados no pericarpo. As larvas não conseguem penetrar nos grãos intactos,
mas podem desenvolver-se em grãos ligeiramente danificados ou partidos.
Tipo de praga: São pragas secundárias. Os adultos e as larvas atacam produtos
armazenados, causando frequentemente “hot spots” (regiões sobreaquecidas),
quando as populações são muito elevadas.
Ciclo evolutivo: De 17-100 dias com a duração média de 23 dias em condições
óptimas de temperatura entre 32–35ºC e de 70% de humidade relativa (14% de
teor de água do grão).
Morfologia:
Apresenta corpo estreito, achatado com antenas compridas. Tem cor castanho-
avermelhado, medindo 1,5–2mm de comprimento. A cabeça e o protórax
abarcam quase metade do corpo.
Biologia:
Ovos – Colocados, aleatoriamente, sob fissuras ou regiões partidas dos grãos.
Larvas – São móveis, alimentam-se preferencialmente do gérmen, mas também
do endosperma.
Adulto – Longevidade longa (nove meses).
Família Silvanidae
Insecto com o corpo achatado e alongado com dimensões entre 1 – 4 mm de
comprimento. A maioria das espécies desta família apresenta o protórax
lateralmente denticulado ou serrilhado. As espécies Oryzaephilus mercator
(Fauvel) e O. surinamensis (Linnaeus) são pragas dos produtos armazenados e o
seu reduzido tamanho permite-lhes não serem facilmente detectados nas
pequenas infestações. O. mercator encontra-se frequentemente associado a
33
sementes de oleaginosas enquanto que O. surinamensis prefere cereais e seus
produtos derivados.
Oryzaephilus surinamensis (Linnaeus) (Fig. 4)
Ocorrência: Cosmopolita, importante praga de grãos partidos, atacando cereais e
seus derivados. Podem também ser encontrados em copra, nozes, frutas secas e
especiarias.
Tipo de praga: São pragas secundárias; os danos são ocasionados pelas larvas e
adultos.
Ciclo evolutivo: Esta espécie completa o seu ciclo evolutivo no mínimo de 25
dias, em condições óptimas de temperatura compreendidas entre 30–35 ºC ou
em 80 dias, mas a uma temperatura de 18 ºC. A humidade relativa favorável
situa-se entre 70–90 %.
Morfologia:
Os adultos apresentam forma estreita, acastanhados, com 2,5–3,5mm de
comprimento. As antenas são relativamente curtas a clavadas; o protórax
apresenta seis projecções laterais. Os olhos são compostos e têm o mesmo
diâmetro que a região pós-ocular.
Biologia:
Ovos – A fêmea põe cerca de 200 a 400 ovos, colocados aleatoriamente sobre os
grãos.
Larvas – São móveis e têm desenvolvimento rápido em condições de elevado
teor de água do grão (superior a 14 %). Estas larvas penetram nos grãos
danificados ou atacam a região do gérmen dos grãos intactos. Podem também
atacar ovos e adultos mortos de lepidópteros e não sobrevivem em dietas pobres
em glícidos.
Adultos – A longevidade dos adultos é longa, podendo viver durante três anos.
Alimentam-se de grãos partidos, não são capazes de voar, mas andam grandes
distâncias rapidamente. Podem entrar facilmente em alimentos embalados.
34
Ahasverus advena (Waltl)
Ocorrência: Esta espécie encontra-se distribuída pelas regiões tropicais de África
e Ásia.
Tipo de praga: É considerada uma praga secundária encontrada em armazéns de
trigo, milho e arroz, embora também tenha sido registada infestando armazéns e
silos de amendoim, cevada, copra, farinhas de milho, feijão, trigo e massas
alimentícias. É indicadora de más condições de armazenamento.
Ciclo evolutivo: De 18 a 30 dias às temperatura de 30ºC e de 70% de humidade
relativa, em gérmen de trigo. Ahasverus advena não se reproduz quando a
humidade relativa está abaixo dos 6%.
Morfologia:
Adulto medindo 2–3mm de comprimento, protórax longo, com um dente em
cada extremidade frontal. Apresenta antenas moderadamente longas.
Biologia:
Ovos – As fêmeas podem pôr cerca de 80 a 200 ovos.
Larvas – Podem desenvolver-se em insectos mortos, mas não completam o seu
desenvolvimento nesta dieta.
Adultos – Longevidade média.
Família Tenebrionidae
Apresentam dimensões entre 3–10mm de comprimento e as antenas têm
geralmente 11 artículos. São consideradas pragas secundárias. As larvas
possuem uma ou duas projecções, os “urogomphi”, na extremidade do abdómen.
As espécies desta família transmitem ao produto infestado um odor desagradável
e persistente que se deve à secreção de benzoquinonas.
Tribolium castaneum (Herbst) (Fig. 5)
Ocorrência: Originária da Índia, espécie cosmopolita sendo frequente nas regiões
tropicais e sub-tropicais. Infesta grande variedade de produtos armazenados,
incluindo farinhas, milho, trigo e arroz, nozes especiarias, cacau, café e
oleaginosas, atacando preferencialmente, o gérmen quando já partido.
35
Tipo de praga: Adultos e larvas são considerados pragas secundárias. A
infestação causa um cheiro persistente e desagradável nos produtos.
Ciclo evolutivo: 20 dias em condições óptimas de temperatura de 35ºC e
humidade relativa de 75%.
Morfologia:
Adultos com o corpo longo e achatado, com 1,3–4,4mm de comprimento e cor
castanho-avermelhada. A cabeça apresenta duas depressões transversais. As
antenas encontram-se inseridas abaixo dos lados da cabeça, formando na
extremidade uma massa de três segmentos bem diferenciados; élitros com
linhas finamente pontiagudas.
Espécie similar: T. confusum (J. Duval) em que as antenas se alargam em
direcção à extremidade das mesmas (os três últimos artículos, na extremidade,
não são tão diferenciados dos restantes).
Biologia:
Ovos – Consoante a temperatura a fêmea pode fazer posturas entre 150–600
ovos, de uma forma aleatória.
Larvas – São móveis, preferindo alimentar-se do gérmen dos cereais e de
resíduos.
Adultos – Têm longevidade de seis meses. Alimentam-se do gérmen, já partido,
e de farinhas. Voam activamente. T. confusum não voa. Existe canibalismo por
parte dos adultos que se alimentam de ovos e de pupas. As larvas e os adultos
são também predadores de ovos e pupas de lepidópteros (família Pyralidae) e de
O. surinamensis.
Família Mycetophagidae
Os insectos desta família alimentam-se de fungos do armazenamento e preferem
ambientes com elevados teores de humidade relativa. A sua presença é
indicadora de más condições de armazenamento e da presença de fungos.
Exemplo destes insectos é a espécie Typhaea stercorea (Linnaeus).
36
Os insectos adultos são longos e ovais, com cerca de 1,5mm a 2,5mm,
pubescentes, castanhos escuros a pretos, com pontuações amarelas a
avermelhadas nos élitros.
Typhaea stercorea (Linnaeus)
Ocorrência: Cosmopolita, embora mais comum nos trópicos. É micetófaga, mas
também pode ser encontrada na ausência de crescimento de fungos, embora não
se alimente dos grãos. Alimenta-se de microhifas e do seu micélio. Encontra-se
em zonas temperadas e ligeiramente húmidas. São indicadoras de condições
húmidas e bolorentas, de más condições de armazenamento e de produtos
deteriorados.
Tipo de praga: Praga secundária e micetófaga encontrada em produtos
armazenados, principalmente quando já infestados por outras pragas.
Ciclo evolutivo: 21–33 dias em condições óptimas de 25ºC de temperatura e de
80–90% de humidade relativa.
Morfologia:
Adulto achatado, oval, castanho e com pêlos, em linhas paralelas, nos élitros.
Biologia:
Ovos – Os ovos são postos, aleatoriamente e fortemente presos, sobre os grãos.
Larvas – Móveis, mas não no interior dos grãos.
Adultos – Longevidade longa, alimentam-se e voam. Comprimento entre 2,2–
3mm.
Família Staphylinidae
Insectos de corpo alongado com élitros caracteristicamente pequenos a cobrirem
parcialmente o abdómen. São predadores de insectos e ácaros, podendo alguns
alimentarem-se de fungos. Uma das espécies associadas ao armazenamento é
Oligota parva Kraatz. Sendo predadores e micetófagos são indicadores de
infestações elevadas de insectos e ácaros, para além de condições de falta de
higiene.
37
Ordem Leptidoptera
Família Pyralidae
Espécies com distribuição cosmopolita e muito abundantes nas regiões tropicais.
As espécies que atacam os produtos armazenados, especialmente os cereais, são
consideradas pragas secundárias. Têm grande importância económica, porque
durante o seu desenvolvimento tecem teias, sendo frequentemente encontradas
nos locais de armazenamento provocando avultados prejuízos nos produtos
armazenados e nas maquinarias. Os adultos têm hábitos nocturnos e as fêmeas
libertam feromonas sexuais para atraírem os machos. Apresentam os palpos
labiais curvados ou directos.
As espécies que atacam os produtos armazenados pertencem à sub-família
Phycitinae.
Plodia interpunctella (Hübner)
Ocorrência: Bastante cosmopolita, muito presente em climas quentes.
Importante praga de cereais, frutos secos e farinhas. Possui grande capacidade
de produção de teias, infestando a superfície dos grãos armazenados e
provocando o entupimento da maquinaria da indústria alimentar.
Tipo de praga: as larvas são pragas primárias e os adultos constituem pragas
secundárias.
Ciclo evolutivo: 27 dias em condições óptimas de 30ºC de temperatura e de 70%
de humidade relativa e 52 dias a 20ºC de temperatura e 70% de humidade
relativa. O seu desenvolvimento pára à temperatura igual ou inferior a 15ºC.
Morfologia:
São caracterizados por apresentarem dois pares de asas revestidas de escamas,
assim como todo o corpo e patas. Os adultos reconhecem-se com facilidade por
apresentarem as asas anteriores bicolores com o terço basal amarelada e os dois
terços da parte apical vermelho-acobreada, estando estas duas zonas separadas
por uma estreita faixa transversal de coloração cinzenta chumbo; as asas
posteriores são de um cinzento claro uniforme e franjado em todo o seu
contorno; a coloração das asas é idêntica em ambos os sexos. O comprimento do
corpo é de 7–9mm com uma envergadura das asas de 14–18mm.
38
Biologia:
Ovos – São depositados, aleatoriamente, sobre a superfície dos produtos a
granel ou sacaria ou nas estruturas de armazenamento. Cada fêmea pode fazer
uma postura de até 400 ovos.
Larvas – Movimentam-se superficialmente através dos grãos, produzem teias e
alimentam-se preferencialmente do gérmen. Têm 17mm de comprimento.
Entram em diapausa com fotoperíodos curtos, temperaturas baixas e quando em
populações muito elevadas.
Pupas – Formam-se no interior e nas superfícies dos produtos. As pupas
encontram-se geralmente envolvidas por um casulo, construído pela larva. No
início as pupas têm uma coloração amarelada, que vai escurecendo
gradualmente com a idade, desde a coloração branco-amarelada, até atingir a
cor castanho-escuro.
Adultos – Têm longevidade curta e não se alimentam. Apresentam hábitos
nocturnos e concentram a sua infestação na superfície. A armadura bucal é
libadora.
Ephestia elutella (Hübner)
Ocorrência: Bastante cosmopolita. Muito comum nas regiões temperadas e
trópicos, atacando principalmente tabaco, chocolate, frutos secos, farinhas,
produtos moídos de cereais.
Tipo de praga: É uma praga primária.
Ciclo evolutivo: 30 dias, sob condições óptimas de 30ºC de temperatura e 70%
de humidade relativa.
Morfologia:
Apresenta uma envergadura das asas com o comprimento de 13,5mm a
19,5mm. Asas anteriores cinzentas ou cinzento acastanhado com duas linhas
transversais claras em ziguezague.
Biologia:
Ovos – São depositados sobre os produtos ou perto deles. A fêmea deposita 100
a 250 ovos sobre os produtos que ataca.
39
Larvas – Movimentam-se sobre os produtos ou sacarias, alimentando-se e
produzindo fios de seda, que podem formar extensas teias. Quando crescem por
completo, deixam os produtos e movimentam-se em direcção às estruturas ou
aberturas das embalagens.
A larva do último instar entra em diapausa nas regiões temperadas frias.
Pupas – Podem formar-se imediatamente, transformando-se em traças adultas.
Porém, grande parte apenas se transforma no ano seguinte, mantendo a
infestação.
Adultos – Não se alimentam e têm longevidade curta de 13 a 14 dias. Uma única
fêmea pode fazer uma postura de 279 ovos. Têm hábitos nocturnos e
geralmente voam em direcção à cobertura das estruturas de armazenamento.
Tornam-se estéreis a uma temperatura superior a 30ºC.
Ephestia cautella (Walker)
Ocorrência: Encontra-se nas regiões tropicais e subtropicais mas menos comum
nas regiões áridas. Está presente em grande parte dos produtos armazenados.
Importante também em farinhas de cereais, cacau, frutos secos, especiarias e
farinhas de oleaginosas. As teias produzidas criam problemas em equipamentos
e no combate com meios químicos. Nas regiões temperadas é confundida com a
E. elutella.
Tipo de praga: É considerada praga secundária para os grãos inteiros. As larvas
são consideradas pragas primárias, para as farinhas de cereais e outros produtos
moídos, tanto pelos danos que ocasionam, como pela contaminação das suas
teias e excrementos. São bastante nocivas pelas teias que tecem nos produtos
infestados.
Ciclo evolutivo: 29 - 31 dias, sob condições óptimas de 32,5ºC de temperatura e
de 70% de humidade relativa. O adulto vive, no máximo, 14 dias.
Morfologia:
Asas anteriores cinzento acastanhadas com duas linhas transversais
esbranquiçadas. Os adultos têm 11–20mm de envergadura das asas.
40
Biologia:
Ovos – São colocados, até 300 ovos por fêmea entre os sacos ou sobre a
superfície dos grãos armazenados.
Larvas – Esbranquiçadas, com pequenos pontos escuros sobre o corpo. São
móveis e quando completam o seu desenvolvimento, migram com frequência,
para os cantos das paredes, vigamentos do telhado e locais pouco iluminados,
produzindo grande quantidade de teias. Alimentam-se, preferencialmente, do
gérmen dos grãos. Quando em vias de se transformarem em pupas, produzem
grande quantidade de teia, podendo cobrir toda a superfície do produto.
Pupas – Formam-se no interior de casulos feitos pelas larvas.
Adultos – Apresentam longevidade curta, aproximadamente 14 dias; não se
alimentam e voam no início da manhã e no final do dia.
Família Gelechiidae
Sitroga cerealella (Olivier) (Fig. 7)
Ocorrência: Conhecida como “Traça dos Cereais”, cosmopolita. Importante praga
dos produtos armazenados. Vive na superfície dos grãos armazenados, a granel
e ensacados. Os adultos não são capazes de penetrar, a grandes profundidades,
na massa. Podem também atacar os grãos no campo.
As populações de S. cerealella podem ser consideravelmente limitadas pela sua
competição com Sitophilus spp. e Rhyzopertha dominica.
Tipo de praga: É considerada praga primária dos grãos de cereais inteiros e os
estragos são ocasionados pelas larvas que se desenvolvem dentro do grão.
Ciclo evolutivo: Entre 25 a 28 dias em condições óptimas de 30ºC de
temperatura e de 80% de humidade relativa.
Morfologia:
Apresentam uma envergadura das asas de 10–18mm, tamanho inferior em
relação a outras traças que atacam os grãos armazenados, e comprimento de
5mm. As asas anteriores apresentam uma coloração amarelo palha brilhante,
com margens franjadas.
41
Biologia:
Ovos – Cada fêmea faz uma postura de 200 ovos que são depositados sobre os
grãos armazenados ou ainda no campo, durante 5 a 10 dias.
Larvas – Desenvolvem-se no interior dos grãos, normalmente, uma larva por
grão. As larvas de S. cerealella competem com as de Sitophilus spp. daí que S.
cerealella seja relativamente mais importante em condições de grão muito seco,
as quais são as menos favoráveis ao desenvolvimento de Sitophilus spp.
Pupas – Formadas no interior dos grãos.
Adultos – Não se alimentam, têm vida curta e voam muito.
Ordem Hymenoptera (Fig. 8)
Muitas espécies de himenópteros, parasitas e parasitóides, são encontradas em
armazéns atacando tanto coleópteros como lepidópteros. A presença de um
elevado número de himenópteros confirma a existência de populações de
insectos nocivos.
Passam por metamorfoses completas: ovo, larva, pupa e adulto. O adulto é
caracterizado por apresentar uma constrição na parte anterior do abdómen.e ter
um comprimento de 2,0-4,0mm.
Há muitas espécies de himenópteros parasitóides que ocorrem nos armazéns. As
fêmeas fazem a postura sobre as fases imaturas das pragas dos produtos
armazenados especialmente nas larvas das traças e dos gorgulhos. Os
himenópteros completam, então, o seu desenvolvimento o que, geralmente,
resulta na morte da praga. Desta maneira, a presença daqueles pequenos
insectos é benéfica.
As espécies pertencentes a esta ordem Hymenoptera podem ter um papel muito
importante na redução significativa de populações de insectos nocivos que
atacam o arroz armazenado e ser utilizados em programas de luta biológica.
Família Pteromalidae
Anisopteromalus calandrae (Howard)
É um parasitóide de larvas de Sitophilus spp e das de Rhyzopertha dominica.
42
Biologia:
Ovos – A fêmea faz a postura, directamente, em larvas vivas de coleópteros e
lepidópteros.
Larvas – Desenvolvem-se dentro ou sobre as larvas de coleópteros e
lepidópteros, que morrem quando a larva de A. calandrae eclode.
Adultos – É pequeno, alado, de cor verde escura metálica a preta. Tem uma
longevidade curta, não se alimenta, voa e pode ser visto, muitas vezes, sobre a
superfície dos grãos. São atraídos pela luz, reunindo-se também nas janelas dos
armazéns.
Família Bethylidae
As espécies pertencentes a esta família são comuns no armazenamento das
regiões tropicais. Passam, muitas vezes, despercebidos por serem muito
pequenos.
Cephalonomia waterstoni (Gahan)
É um parasitóide de Cryptolestes spp.
Ácaros
Os ácaros incluem-se na subclasse Acarina, classe Arachnida, do filo Artropoda.
Existem várias ordens de ácaros, mas só três, Astigmata, Prostigmata e
Mesostigmata, é que podem ser encontradas associadas aos produtos
armazenados.
Perfeitamente diferenciados dos insectos, pela sua morfologia e hábitos próprios,
são difíceis de se distinguir à vista desarmada. Apresentam quatro pares de
patas enquanto que os insectos têm três pares de patas e, durante o seu
desenvolvimento, passam por metamorfoses incompletas: ovo, ninfa e adulto.
Ocorrência: São abundantes nos climas temperados e húmidos. Quando
presentes em grande número apresentam o aspecto de poeira à superfície dos
sacos ou na base das pilhas.
O desenvolvimento das populações destes artrópodes dá-se a humidades
relativas superiores a 60% e temperatura entre os 15ºC e 30ºC. Por isso, o seu
43
crescimento, nas condições das regiões tropicais quentes e secas, é mais lento
que o dos insectos. Naquelas regiões os ácaros são, normalmente, considerados
pragas de menor importância dos grãos armazenados que os insectos. No
entanto, sendo normalmente exigentes em humidade relativa ambiente ou teor
de água do substrato em que vivem, a sua presença será mais preocupante nas
zonas quentes e húmidas das regiões tropicais ou nas zonas temperadas, mais
pela humidade relativa elevada do que pelas baixas temperaturas destas, a que
são menos sensíveis.
Em condições de temperatura propícia e humidade relativa elevada podem
provocar a deterioração do produto e prejuízos consideráveis.
Na ordem Astigmata as espécies mais frequentes pertencem aos géneros
Tyrophagus (Família Acaridae), Glycyphagus (Família Glycyphagidae) e
Carpoglyphus (Família Carpoglyphidae).
Família Acaridae
Acarus siro Linnaeus
Vulgarmente denominada ácaro da farinha.
Ciclo evolutivo: 9–11 dias em condições óptimas de desenvolvimento a 25ºC de
temperatura e a 90% de humidade relativa. Esta espécie multiplica-se
rapidamente formando densas colónias.
Morfologia: Comprimento do corpo 0,3 a 0,4 mm
Ocorrência: Ataca farinha, cereais, queijo e frutos secos. Reduz o valor nutritivo
e o poder germinativo das sementes pois começam por atacar o gérmen.
Causa alergias, quer aos consumidores dos produtos infestados, quer aos
trabalhadores que manipulam esses produtos.
Outras espécies, mas pertencentes à ordem Prostigmata constituem também
fauna parasitária ou predadora, nomeadamente de insectos dos produtos
armazenados, atacando-os nas várias fases do seu desenvolvimento, mas
principalmente nos estados de ovo e de larva.
44
Ordem Prostigmata
Família Pyemotidae
Estes ácaros são parasitas de insectos e dois géneros, Pyemotes e Acarophenax,
são encontrados em produtos armazenados.
A espécie Acarophenax tribolii (Newstead & Duvall.) é um ectoparasita específico
de Tribolium spp. (Coleoptera: Tenebrionidae).
Pyemotes spp são ectoparasitas de coleópteros e de lepidópteros.
Família Cheyletidae
É a família mais comum encontrada nos produtos armazenados.
Cheyletus eruditus (Schr.) é um predador de outros ácaros, especialmente,
Acarus siro e de larvas de lepidópteros. É uma espécie de zonas temperadas.
Subclasse – Pseudiscorpiones
Os pseudoescorpiões incluem-se no filo Artropoda, classe Arachnida, subclasse
Pseudiscorpiones (pseudoscorpiões). Encontram-se ocasionalmente em
armazéns. São predadores de ácaros e de larvas de pequenos insectos.
Insecto adulto muito semelhante ao escorpião de “cauda”. É predador de ácaros,
psocópteros e também parasita ovos e larvas de pequenos insectos. A sua
presença indica a existência de populações de insectos nocivos.
Biologia: Tanto os adultos como as ninfas alimentam-se de ovos e de fragmentos
de insectos e de ácaros. Os adultos parecem ter uma longevidade longa.
NOTA: Pseudoescorpiões são aracnídeos, não insectos.
45
Figura 1 - Rhyzopertha dominica (Fabricius).
Figura 2 – Sitophilus spp.
Figura 3 – Cryptolestes spp.
Figura 4 - Oryzaephilus surinamensis
(Linnaeus).
46
Figura 5 - Tribolium castaneum (Herbst).
Figura 6 – Ephestia spp.
Figura 7 – Sitotroga cerealella (Olivier).
Figura 8 - Hymenoptera
As fotografias dos insectos pertencem ao Natural Resources Institute, Chatham
Maritime, United Kingdom.
47
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Chatham, 246p.
48
2.2. Psocópteros em arroz armazenado e em outros
cereais: detecção e identificação
2.2. Psocids in stored rice and other cereals: detection and
identification
Zuzana Kucerová1∗, Maria Otilia Carvalho2, Václav Stejskal1
Resumo
Os alimentos armazenados e os produtos agrícolas são frequentemente contaminados
com pragas de produtos armazenados, entre as quais os psocópteros (Psocoptera), cuja
importância tem vindo a aumentar a nível mundial, nos últimos anos. Os prejuízos
causados por estes insectos relacionam-se com a diminuição da qualidade dos produtos e
com a segurança alimentar. A detecção precoce e a correcta identificação das espécies
envolvidas é importante para o seu combate e para fazer face às exigências do mercado
internacional. Nesta estudo, apresentam-se os psocópteros detectados em armazéns de
arroz em Portugal, os quais são comparados com os detectados em arroz e outros
cereais armazenados noutros países; aborda-se a identificação dos adultos e dos estados
imaturos das espécies mais importantes; e desenvolve-se a metodologia para a sua
detecção, monitorização e extracção a partir de amostras infestadas.
Palavras-chave: armazéns de arroz portugueses, Liposcelis, monitorização, extracção,
identificação
Abstract
Stored food and agricultural commodities are often contaminated with stored product
pests. That includes also synanthropic psocids (Psocoptera), whose pest status has
increased worldwide in recent years. Psocids can cause economic losses related to
declining quality and food safety. Early detection and exact identification of pest species is
important for pest management, control and international trade.
The presentation is focused on psocids as pests of stored rice. Psocids records from
Portuguese rice stores and comparison with worldwide psocids occurrence in stored rice
and other cereals are given. Identification of the most important psocids species found in
stored rice, methods of their monitoring, detection, and extraction from infested samples
are outlined.
Keywords: stored rice, Psocoptera, stored product liposcelids, faunistic records, Portugal,
identification
1 Research Institute of Crop Production (PICP), Department of Stored-Product Pest Control,
∗ Corresponding author: Z. Kucerová, Research Institute of Crop Production, Department of Stored
Product Protection, Drnovská 507, CZ – 161 06 Prague 6, Czech Republic
e-mail: kucerova@vurv.cr
2 Instituto de Investigação Científica Tropical (IICT), Lisboa, Portugal
49
Introduction
Rice is one of the most important food commodities worldwide (Hodges and
Farrell, 2004). Portugal is the biggest consumer of milled rice in Europe and large
number of farmers and industries are associated with rice production,
transportation and processing. Rice is stored as paddy in horizontal stores or
vertical silos and is like other cereals at permanent risk of insect infestation
during the storage period (Carvalho et al., 2006). Among various insect species
there are also stored product psocids (Psocoptera).
Synanthropic psocids are common stored product pests often occurring in various
stored food and agricultural commodities including stored rice. Pest status of
psocids has increased worldwide due to their higher frequency, abundance,
economic, hygienic and allergenic impact (Garcia-Aldrete, 1995, Kalinovic et al.,
2006, Li Zhihong and Li Fasheng, 1999, Rees, 2004, Sinha, 1988, Throne, 2006,
Turner, 1994, 1999). Psocids can cause economic losses related to declining
quality and food safety. It means that psocids as contaminants are value-
reducing factors of the stored commodities. They can produce some weight
losses e.g. to stored rice (McFarlane, 1982, Rees and Walker, 1990, Pike, 1994,
Pascual-Villalobos, 2006) or grain and other seed kernels (Kucerová 1999, 2002)
and are able to damage both germ and endosperm. They are very abundant
especially in hot, humid regions and can made huge populations in stores in
short time. According Pike (1994), based on field data in tropical rice stores
(Southeast Asia), the typical liposcelids infestation is represented by population
of 4000 specimens/1 kg. Psocids are considered to be insect pests also because
they transfer harmful microflora on their bodies (Kalinovic et al, 2006). In
addition, it is difficult to control these pests because they do not respond to
management tactics that have been developed for other stored product pests (Ali
and Turner, 2001, Nayak, 2006). Many commodities- importing countries require
a certificate confirming freedom from insect infestation. All these are reasons,
why markets are becoming increasingly sensitive to psocids as contaminants.
50
Faunistic records from Portuguese rice store
New faunistic records of psocids species from stored product commodities
concerning Portugal have been reported recently (Kucerová, Carvalho, Stejskal,
2006). During faunistic research carried out by IICT Lisbon in Portugal and
focused on stored product pest populations, stored product psocids (Psocoptera,
Liposcelididae) were also found on paddy and brown rice. Psocid species were
found in three farm rice stores and one rice mill during the years 2005 – 2006.
Species were identified in cooperation with RICP, Prague (Czech Republic).
Detailed faunistic data are shown in Quadro / Table 1.
Quadro 1. Registos faunísticos de armazéns de arroz em Portugal (P-arroz português); I –
arroz importado)
Table 1. Faunistic records from Portuguese rice stores (P – Portuguese rice, I – imported
rice )
Species
No. of
specimens
Locality
Facility
Commodity
Date
Liposcelis
bostrychophila 1 Monte da Gaxa Farm store Paddy rice (P) 2006
Liposcelis
decolor 2
112
4
22
3
39
S. do Cacém
Monte da Gaxa
S. do Cacém
S. do Cacém
Marinhais
Vale de Laxigue
Rice-mill warehouse
Farm store
Rice mill-warehouse
Rice mill-warehouse
Farm store
Farm store
On the wall
Paddy rice (P)
Paddy rice (P)
Brown rice (I)
Paddy rice (P)
Paddy rice (P)
2005
2006
Liposcelis
entomophila 21
5
6
9
33
S. do Cacém
S. do Cacém
Monte da Gaxa
S. do Cacém
S. do Cacém
Rice mill-warehouse
Rice mill-warehouse
Farm store
Rice mill-warehouse
Rice mill-warehouse
Sticky trap
Brown rice (I)
Paddy rice (P)
Paddy rice (P)
Brown rice (I)
2005
2006
Liposcelis rufa 4
2 Monte da Gaxa
S. do Cacém Farm store
Rice mill-warehouse Paddy rice (P)
Brown rice (I)
2006
Liposcelis
tricolor 15 Monte da Gaxa Farm store Paddy rice (P) 2006
Altogether five psocids species were found in stored local rice (long or short
Portuguese paddy or brown rice), and three of them were recorded also from
imported rice (brown rice, British Guyana). Liposcelis decolor and L. entomophila
were the most dominant psocids. On the other hand L. tricolor and L. rufa
represent first record from the stored rice worldwide. These preliminary results
indicate that psocids occurrence could be expected also in other rice store and
51
stored commodities in Portugal. More comprehensive faunistic research and
monitoring focused on psocid pests in rice are therefore needed.
Survey of the worldwide psocids species occurrence in stored rice and
other cereals
Store product psocids recorded as contaminants of stored rice and other cereal
commodities worldwide are summarised in Quadro / Table 2.
The majority of infestations are of Liposcelis species. It is evident from the table
2 that the most dominant species both in stored rice and other cereals are
following species - L. entomophila, L. paeta, L. decolor, L. bostrychophila, and
also Lepinotus reticulates. These species belong to the most important psocids
species as pest of stored products worldwide (Rees, 2004).
Quadro 2. Ocorrência mundial de psocópteros em arroz e outros cereais (R- arroz, C-
outros cereais, Referências nº. 8,9,11-14,18,20-22,26,29,31-33,35-37,40
Table 2. Worldwide occurrence of psocids in stored rice and other cereal commodities
(R-rice, C – other cereals, References no. 8,9,11-14,18,20-22,26,29,31-33,35-37,40).
Species / Continent Europe America Asia Australia Africa
Lepinotus reticulatus R C R C R C
Pseudorypteryx mexicanus R
Liposcelis
bostrychophila R C R C R C C
Liposcelis decolor R C C R C C
Liposcelis entomophila R C R C R C C
Liposcelis mendax R C C
Liposcelis obscura C R R
Liposcelis paeta R C C R C C C
Liposcelis rufa R C
Liposcelis tricolor R C C
On the other hand, the list of stored product insects and their pest status is not
fixed and is changing with time in response to various factors (e.g. changes in
standards of commodities management, changes in technology and control
methods, and also global climatic changes). Increase of pest status has
52
happened in the case of some psocids species in recent years, e.g. Liposcelis
bostrychophila (Turner, 1994), Lachesilla quercus (Rees, 1994), and Dorypteryx
domestica (Lienhard, 1994). Long-term or repeated faunistic research of pest
species is therefore valuable.
The following text briefly comments methods of monitoring, detection and
identification of the most important stored product psocids species occurring in
stored rice commodities.
Methods of psocids monitoring in rice stores
Sampling: Efficacy of sampling depends on way of the sampling, number of
sampling points and sample size according conditions in particular store. Psocids
occur on the rice surface, but they are also vertically distributed in stored
commodities (Sinha, 1988; Rees et al., 1994; Throne, 2006). It is
recommended to take samples both from the rice surface (cup-sampler) and
from the subsurface (depth to 1 m using spear-sampler) in every sampling point
to have more complete information about psocids distribution in stored
commodity (flat stores), and in the case of silos, also from the outlet (Throne,
2006).
Trapping: It is possible to use methods commonly applied for monitoring of other
crawling insect pests (Rees, 2004).
a) Refuge traps – cardboard refuges situated on the rice surface can be used as
indicator of species composition and may be also a good predictor of psocids as it
was validated in the grain mass. The method for estimating psocid numbers in
the grain mass based on numbers in refuges is under development (Trone,
2006).
b) Pitfall (PC) and probe traps (StorGard WB Probe II) are an effective
monitoring tool to detect populations of psocids both on the surface and in depth
of the stored commodities (rice - Carvalho et al, 2006, grain - Rees et al., 1994)
c) Sticky trap – situated on the rice surface or on the store walls (grain -
Kucerová, unpublished data)
d) Baited cage traps (e.g. mixture of wheat germ, maize, rice), mainly use in
empty rice stores (in time period between crops).
53
Extraction from infested samples
The simple way how to extract psocids from the infested samples (rice and other
grain) is to use two conventional physical methods as for mites and other insect
pests. Efficiency of both following methods was tested for psocids in 200g wheat
samples infested with various numbers of Liposcelis bostrychophila specimens
(Fig. 1. and 2, Kucerová, unpublished data).
tullgren - grain
0
50
100
150
200
250
0 50 100 150 200 250
added individuals/1 kg
extracted individuals / 1 kg
data
calculated value
limits
Figura 1. Eficiência do método de fotoecletor na extracção de L. bostrychophila a partir
de amostras de produto infestado
Figure 1. Efficiency of photoeclector method on L. bostrychophila extraction from the
infested commodity sample.
a) Extraction by Tullgren apparatus (photoeclector)
Exposure time 24 hrs, temperature 40°C, distance of light source - 20 cm and 2
mm mesh size were used. Psocids extracted from the samples were collected in
glass beaker with distilled water and subsequently counted using a
stereomicroscope. Susceptibility of the method for psocids and grain was as 97
% with detection limit ( 2.17).
54
Efficiency of 95 % for psocids and rice was achieved by Rees and Walker, 1990
using extracted device according Wang (1986) – light source 40 watt bulb, 2 mm
bras mesh, light source distance 10 cm. The photoeclector method is used for
extraction of live specimens (adults, nymphs) only.
LB-sieving.grain
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300
added individuals / 1 kg
extracted individuals /1 kg
data
calculated value
limits
Figura 2. Eficiência do método de crivagem na extracção de L. bostrychophila a aprtir de
amostras de produto infestado
Figure 2. Efficiency of sieving method on L. bostrychophila extraction from the infested
commodity sample.
b) Extraction by sieve
A sieving machine Retsch AS 200 digital– sieving time 2 min., sieve mesh size –
2x2 mm was used. Extracted psocids are counted as in the previous case.
Efficiency of this method for psocids was 99 % and detection limit (1.39)
(Kucerová, unpublished data). This method detects both live and dead
specimens.
Identification of adults and developmental stages of psocids according
morphological characters
The next step after specimen’s extraction from infested samples is their proper
identification. Particular psocid species differ in various aspects of their biology,
physiology, etology, ecology and response to different chemical treatment - e.g.
differences in response to temperature and humidity (Rees and Walker, 1990) or
55
differences in natural tolerance or resistance to fumigation and contact
insecticides (Turner et al, 1991, Nayak, 2006). Exact identification of pest
species is highly important for proper pest management and control during rice
storage period, but also in the case of international trade with rice commodities.
Simple key to identification of psocids occurring in stored rice in Europe
(Psocoptera: Liposcelis and Lepinotus)
Taxonomic characteristics and nomenclature of the species follow Lienhard
(1998).
1) Wingless, flat body, size < 1.5 mm (Liposcelididae)………………………………………..…….…2
- Wings reduced to small scales with distinct reticulation (Fig.3a), body not flat, size
>1.5 mm (Trogiidae) .....................................................Lepinotus reticulatus
(body colour light brown, abdomen paler than head)
2) Posterior half of prosternum with one pair of lateral setae (Fig.3b)....................……. 3
- ) Posterior half of prosternum without one pair of lateral setae (Fig.3c)………………..……. 5
3) Compound eye with 2 – 3 – 4 ommatidia (Fig.3d).……..…….…………………….……. L. paeta
(body colour light ochre-brown, glossy),
-) Compound eye with more than 4 ommatidia (Fig.3e)..……………………………….……………... 4
4) Body uniformly coloured, D setae absent on the dorsal side of 10. abdominal segment
(Fig.3f).….………………..……………………………….……………………… ………….….. L. bostrychophila
(body light greyish brawn)
-) Body with striking colour pattern, D setae (differentiated) on the dorsal side of
10. abdominal segment………..……………………….……..……………………….………....…. L. tricolor
(body colour – thorax , legs and top of the abdomen whitish to light yellow, head and
abdomen brown, Fig.3g)
5) Lateral lob of pronotum only with one long seta (=humeral seta SI) and some small
fine hairs (Fig.3h )..…………………………….……………………………………………………....… ………. 6
-) Lateral lob of pronotum in addition to SI also with more long setae and some small
fine hairs (Fig.3i) .….…...…………………..…………………….………………………………………..….. 8
6) Vertex sculpture – narrow, transversally strongly elongated spindle-shaped area
lacking tubercles (Fig.3j)……………………………………………………...…….……………..…..… L. rufa
56
(body colour brown)
-) Vertex sculpture –spindle-shaped area not elongated ……………………….…………………….7
7) Spindle-shaped area with well developed tubercles (Fig.3k)…..…………...….… L. decolor
(body colour lightly yellowish)
-) Spindle-shaped area almost smooth, without tubercles..…………………....…... L. mendax
(body colour brown)
8) Lateral lob of pronotum in addition to SI with several (3 - 5) strong long setae
(PNS) forming transverse row towards anterior margin and with some small fine hairs
….……….…………………………………………………………………………………………………………. L. entomophila
(body colour yellowish, abdominal terga 3,4 and6-9 with a brown transverse band)
Key to identification of developmental stages of stored product psocids
concerning eggs has been published recently (Kucerová, 2002) and a key
concerning the last instars nymphs of liposcelids is in preparation (Kucerová et
al, 2007, in prep.)
Other methods of detection and identification of pests
Except routine physical extraction methods mentioned above and connected with
subsequent morphological identification of psocids, there are under development
also immunological and molecular methods (Mikac, 2003). Other methods such
as infrared spectroscopy (stored grain insects - Dowel et al., 1999) or acoustic
methods (Coleoptera - Fleurat-Lessard, 2006), have not yet been proved on
psocids. The mentioned methods enable quantitative and qualitative analyzes of
infested samples in one step (e.g. detect species and simultaneously number of
specimens of stored product species in infested samples).
Acknowledgement
This work was supported by the programme of international cooperation No.
1P05ME733 - KONTAKT, project Ministry of Agriculture of the Czech Republic
NAZV QF4071 and PIAR-Integrated Pest Management on rice for
consumption/DemTec project from the Agency of Innovation of Portugal.
Thanks are expressed to the organizers for the invitation and financial support
for the first author to attend the International Workshop on Management stored
Rice Pests.
57
Figura 3. a) Lepinotus reticulatus – detalhe das asas / detail of wings, b) Liposcelis
bostrychophila – prosternum (ventral), c) Liposcelis decolor – prosternum (ventral) , d)
Liposcelis paeta - olho / eye, e) Liposcelis decolor - olho / eye, f) Liposcelis
bostrychophila – segmentos terminais do abdomen / terminal segments of abdomen
(dorsal), g) Liposcelis tricolor – fêmea / female, h) Liposcelis decolor – lobo lateral do
pronotum / lateral lob of pronotum (dorsal), i) Liposcelis entomophila - lobo lateral do
pronotum / lateral lob of pronotum (dorsal), j) Liposcelis rufa – vertéx da cabeça / vertex
of head (dorsal), k) Liposcelis decolor – vertéx da cabeça / vertex of head (dorsal)
58
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62
63
3. Monitorização das
condições ambientais
3. Monitoring environmental
conditions
Maria Otília Carvalho
Instituto de Investigação Científica Tropical, Portugal
Cornel Adler
Federal Research Centre for Cultivated Plants – Julius Kuehn Institute, Alemanha
É importante monitorizar as condições ambientais quer no armazenamento quer
nas estruturas para processamento para detectar e seguir alterações inesperadas
na qualidade do produto ou no problema com as pragas.
Temperatura : hoje em dia na Europa, em estruturas de armazenamento de
cereais a granel de maiores dimensões, é comum medir a temperatura com a
ajuda de cabos de temperatura colocados numa grelha vertical e horizontal. Isto
permite a detecção do aumento de temperatura que pode ser causado pela
actividade dos insectos, ácaros ou microrganismos. No caso de se detectar o
local de aquecimento, o cereal pode ser movido e tratado, por fumigação ou
arrefecimento afim de evitar a perda de qualidade do cereal ou o crescimento
das populações de pragas e a deterioração rápida do produto.
No armazenamento em sacos ou big bags, a determinação da temperatura é
muitas vezes negligenciada porque se presume que a grande superfície do saco
permite trocas suficientes de temperatura. No entanto, isto depende bastante da
condutividade térmica do produto, do material de empacotamento, do design do
saco e de outros parâmetros. Se ocorre aquecimento seria útil a monitorização
64
da temperatura. Isto é possível ser feito usando data loggers de pequena
dimensão e alguns deles até permitem enviar em tempo real os dados de
temperatura e do teor de água para site online por monitorização remota. A Fig.
1 mostra o efeito da temperatura nos insectos dos produtos armazenados de
acordo com os dados de Fields (1992) e Adler (2006).
Teor de água do produto: a seguir à temperatura, a humidade do produto é um
importante factor ambiental e está relacionado com a humidade relativa. O teor
de água do produto é importante para o desenvolvimento dos insectos, melhor
medido como actividade da água que permite comparar os níveis críticos de
humidade dos diferentes produtos. Se o cereal está armazenado em condições
de humidade relativa muito baixas, menos de 30%, corresponde a actividade da
água < 0.3, o grão do cereal torna-se extremamente seco e até pragas primárias
como Sitophilus spp ou R.dominica não conseguem atacar e alimentar-se. O
Quadro 1 dá o teor de água do trigo, a actividade da água e a capacidade das
pragas de insectos de sobreviverem e reproduzir sob diferentes condições.
***
Monitoring environmental conditions within storage or processing structure is
important to detect and follow up unexpected changes in product quality or pest
problems.
Temperature (Fig.1): In the majority of larger bulk storages of grain in Europe it
is nowadays common to measure temperatures with the help of temperature
cables in a horizontal and vertical grid. This allows the detection of an increase in
temperature that may be caused by insect, mite or microbial respiration. In case
local heating is detected, the grain can be moved and treated, fumigated or
cooled in order to avoid a decrease in product quality or an increase in the pest
population leading to rapid deterioration of stored goods.
65
In the storage of bag stacks or big bags of stored products, temperature
determination is often neglected because it is supposed that the comparatively
large surface of the bag allows sufficient temperature exchange. This, however,
depends largely on the heat conductivity of the product, the packaging material,
the design of the bag stack and other parameters. If heating may occur it could
be useful to monitor temperatures. This could be done using small data loggers
some of which are even capable of sending real-time temperature and moisture
data to an online site from which they are available for remote monitoring.
Figure 1 shows the effect of temperature on stored product insects according to
the data given in Fields (1992) and Adler (2006).
Moisture: Next to temperature moisture contents are an important
environmental condition to check relative humidity. Important, for insect
development, is the product moisture content, best measured as water activity
which allows to compare the critical moisture levels of different goods. If grain is
stored at an extremely low relative humidity of less than 30 %, corresponding to
a water activity of < 0,3, the grain kernel will become extremely hard that even
strong primary pests such as the granary weevil Sitophilus granaries or the
lesser grain borer Rhizopertha dominica cannot attack and feed. Table 1 gives
the product moisture contents of wheat, water activity and the potential pest
species enabled to survive and reproduce under these moisture levels at
otherwise suitable conditions.
Figure 1. Efeito da temperatura na sobrevivência dos insectos dos produtos
armazenados
Figure 1. Effect of temperature on stored product insect survival
tödlich in
Minuten
Entwicklung
stoppt Entwicklungs
optimum Entwicklung
stoppt tödlich in
Minuten
-20 -5 0 12 20 25 bis 33 35 40 50 55 (°C)
Lethal in
minutes
Development
stops Development
stops
Lethal in
minutes
66
Quadro 1. Teor de água de grãos de trigo, humidade relativa, actividade da água
correspondente e potenciais pragas (de Adler e tal. 2006)
Table 1 Moisture contents of wheat grains, relative humidity, corresponding water
activity and potential pests (from Adler et al. 2006)
Moisture content (%) Relative humidity (%) Water activity Pests
< 9 < 30 % < 0.3 none
9-14 30-70 % 0.3-0.7 beetles, moths
14-15 beetles, moths,
dustlice, few mites
15-18 beetles, moths,
dustlice, mites,
fungi
>18 beetles, moths,
dustlice, mites,
fungi, bacteria
Referências
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67
3.1. Monitorização das condições ambientais em armazéns
de agricultores e duas fábricas de arroz dos Vales do
Sado e do Tejo
3.1. Monitoring environmental conditions at on-farm
stores and two rice mills in Sado and Tejo Valleys
Inês Pires1Ana Passarinho2, , Alexandra Faro3, Pedro Teixeira4, Pedro
Marques 4, Otília Jesus5, Altino Teixeira5, Blaine Timlick6, Maria Otília
Carvalho7∗
Resumo
Alguns dos factores que regulam a actividade dos insectos e fungos do armazenamento
são os factores abióticos com a temperatura, humidade relativa e teor de água do
produto.
Os insectos, ácaros e fungos são considerados residentes naturais do ecossistema
armazenamento. Especialmente os insectos, deste ecossistema, têm a capacidade de
sobreviver e reproduzir-se com condições muito baixas de humidade. O seu metabolismo
está adaptado para obter água e podem reproduzir-se sem a obtenção de água exterior.
O presente trabalho apresenta os resultados obtidos da monitorização das condições
ambientais do arroz armazenado desde o agricultor até às fábricas de processamento do
arroz das regiões do Vale do Tejo e Sado, com atenção aos períodos de risco.
Este estudo foi desenvolvido no âmbito do projecto “PIAR – Protecção Integrada do Arroz
para Consumo” inserido no Programa DemTec da Agência de Inovação, cujo Consórcio foi
a Sociedade Europeia de Arroz S.A (SEAR), que trabalhou em parceria com Instituto de
Investigação Científica Tropical (IICT, I.P.), a APARROZ - Agrupamento de Agricultores
de Arroz de Vale do Sado e a ORIVÁRZEA - Orizicultores da Várzea de Samora e
Benavente S. A., iniciado em Julho de 2005 e terminado em Setembro de 2007.
Palavras-chave: condições ambientais, temperatura, humidade, teor de água do
produto (tap)
1 Finalista do Curso de Engenharia Agronómica do Instituto Superior de Agronomia da Universidade
Técnica de Lisboa, Portugal
2Instituto de Investigação Científica Trópica, IICT, I.P. - Estagiária do PEPAP – Programa Estágios
Profissionais da Administração Pública
3 Orivarzea, Orizicultores da Várzea de Samora e Benavente, SA. , mestranda em Segurança
Alimentar e Saúde Pública, pelo Núcleo de Investigação e Formação Contínua em Segurança e
Qualidade Alimentar – Instituto Superior de Ciências da Saúde Sul , Portugal
4 Aparroz-Associação de Agricultores de Arroz de Vale do Sado, Portugal
5 Sociedade Europeia de Arroz- SEAR, SA
6 Canadian Grain Commission, Winnipeg, Canadá
7 Instituto de Investigação Científica Trópica, IICT, I.P- Travessa Conde da Ribeira 9, 1300-142
Lisboa, Portugal
∗ Autor correspondente: motiliac@netcabo.pt
68
Abstract
Some factors regulating the activity of stored-product insects and fungi are the abiotic
factors as temperature, relative humidity and moisture.
The insects and fungi are natural residents of the stored-product ecosystem. the specific
insects of this ecosystem have the ability of survive and reproduce under very low
humidity conditions. Their metabolism is adapted to obtain water and can reproduce
without external water.
The present work is going to present the results of monitoring the environmental
conditions of several on-farm stores and two rice mills from the regions of Sado and Tejo
Valleys, with special reference to risk assessment.
This study was carried out under the project “PIAR – Protecção Integrada do Arroz para
Consumo” included in the DemTec Program from Agência de Inovação, with the Consortia
Sociedade Europeia de Arroz S.A (SEAR), with the partnership of the Tropical Research
Instituto of Portugal (IICT, I.P.), APARROZ - Agrupamento de Agricultores de Arroz de
Vale do Sado and ORIVÁRZEA - Orizicultores da Várzea de Samora e Benavente S. A..
This Project was initiated in July 2005 and finished in September 2007.
Key-words: environmental conditions, temperature, humidity, moisture
Introdução
O arroz é a principal base alimentar para mais de metade da população mundial,
por isso as perdas que possam ocorrer durante o seu armazenamento podem ser
uma ameaça para um número considerável de pessoas.
A capacidade de armazenar os produtos agrícolas secos com sucesso depende da
interacção dos factores interrelacionados que são principalmente: os factores
bióticos como o cereal (o principal), os insectos e fungos; a estrutura do
armazenamento; factores abióticos [temperatura (ºC), humidade (HR) e teor de
água do produto (tap)] entre outros.
O cereal armazenado é, para o Homem, o componente principal do ecossistema
armazenamento e o que é fundamental preservar e, consequentemente, quer-se
minimizar os efeitos de qualquer factor adverso que possa afectar a sua
conservação. O próprio cereal é um factor biótico e um organismo vivo num
estado de dormência que pode permanecer inalterado por longos períodos.
Humidades relativas elevadas permitem o desenvolvimento de fungos e tende a
matar o cereal. Teores de água do produto muito elevados e temperaturas
amenas o cereal começa a germinar. O cereal morto perde rapidamente o seu
valor nutritivo, enquanto que o cereal não-dormente (p.e. a germinar) não pode
ficar armazenado em segurança. Mas o cereal armazenado em ambiente seco
permanece viável e dormente (Navarro et al. 2002ª).
69
A maioria das populações de insectos apresenta flutuações sazonais,
aumentando quando as estações são favoráveis e diminuindo quando as
estações são desfavoráveis. Em princípio em termos ecológicos, estas flutuações
não afectam o padrão global estável mas em termos de protecção do produto
armazenado o crescimento de populações fitófagas é proporcional à intensidade
de ataque, sendo por isso, importante estimar no tempo quando podem ocorrer
prejuízos. A temperatura e humidade do produto são factores importantes na
regulação das populações de insectos e fungos e torna-se essencial a
monitorização dos mesmos de modo a estimar os períodos de maior risco.
A temperatura ambiente é um factor abiótico que pouco influencia o estado do
cereal mas influencia bastante outros componentes bióticos como os insectos e
fungos. A temperatura do cereal é muito pouco influenciada pela temperatura do
ambiente devido à fraca condutividade térmica mais evidente no arroz com casca
do que no película ou branqueado. É principalmente afectada pelas flutuações
sazonais mais em pequenas do que grandes estruturas de armazenamento
(Shlomo et al. 2002ª).
Os insectos causam perdas qualitativas e quantitativas no arroz armazenado. Em
conjunto com os microrganismos contaminam o cereal pondo em risco a saúde
do consumidor. Em geral a origem dos insectos do armazenamento é tropical ou
subtropical e necessita de temperaturas relativamente elevadas (27º-34ºC) para
o seu desenvolvimento. Como os insectos não conseguem controlar a
temperatura do corpo a sua taxa de crescimento populacional aumenta quando a
temperatura aumenta. A temperaturas abaixo dos 20ºC o crescimento das
populações, da maioria das espécies, é significativamente reduzido (Navarro et
al. 2002b). De acordo com alguns autores (Burges e Burrell 1964) o microclima
do cereal, a temperaturas de 17 a 22 ºC, pode ser considerado “seguro” para a
gestão das pragas uma vez que nestas condições levam cerca de 3 meses para
completar o seu ciclo de vida. A baixas temperaturas, a postura de ovos e a
fecundidade destes insectos é muito mais baixa e a taxa de crescimento destas
populações insignificante. Para a maioria das pragas dos produtos armazenados,
são conhecidos os valores mínimos e óptimos de temperatura para cada espécie.
Relativamente às principais pragas do arroz armazenado são, respectivamente,
os seguintes: Sitophilus oryzae [17, 27-31ºC], Tribolium castaneum [21, 30-
70
33ºC], T. confusum [21, 30-33ºC], Oryzaephilus surinamensis [21, 31-34ºC],
Rhyzopertha dominica [23, 32-35ºC], Sitotroga cerealella [16, 26-30ºC].
A humidade do ambiente é um factor abiótico do ar que circunda o cereal. Entre
o espaço confinado do armazenamento, o teor de água do produto – com o qual
atinge o equilíbrio – influencia a humidade do ar. A humidade do ecossistema
armazenamento é somente influenciada pelas flutuações da humidade ambiental
(Shlomo et al. 2002ª).
O teor de água do produto (“tap”) é um dos principais factores que regula a
actividade biológica dos insectos do armazenamento. A humidade relativa (HR) e
o teor de água do produto estão estreitamente relacionados. Mesmo após o
processo de secagem e consequente redução do teor de água para um valor
seguro o cereal vai interagir e entrar em equilíbrio com a HR do ambiente
(Prakash e Kauraw 1995).
Segundo Prakash e Kauraw (1982) e Prakash (1983) o teor de água óptimo é
mantido a 70-85% HR e o arroz com casca com “tap” a 13.5-14.0% não permite
a multiplicação dos insectos durante o armazenamento. O arroz com casca com
13% “tap” pode ficar armazenado por períodos de 6 meses e mais se o “tap”
ainda for mais baixo (Calderwood 1967) e o arroz polido pode estar seguramente
armazenado mais de um ano a 12% “tap” (Pillaiyer 1979).
Especificamente relacionado com as suas pragas-chave, os adultos de
R.dominica e de S. oryzae não conseguem roer a casca intacta do cereal mesmo
com “tap” elevado e também que a capacidade da larva de R.dominica perfurar é
independente do “tap”. No entanto quando o arroz com casca está defeituoso
(natural ou induzido) o “tap” já começa a ser importante num maior grau para
R.dominica do que para S. oryzae.
Os adultos de S. oryzae e S. zeamais são de vida longa (meses a um ano) e as
fêmeas fazem a postura de ovos durante a sua vida adulta embora mais de 50%
dos ovos sejam depositados nas primeiras 4-5 semanas. Em condições
favoráveis entre 15ºC a 35ºC (óptimo à volta dos 25ºC) podem depositar mais
de 150 ovos. No entanto a postura baixa significativamente abaixo dos 20ºC e de
12% de “tap”. A 10% de “tap” param de fazer postura de ovos (Birch 1944,
71
1945). O teor de água do arroz parece ser um factor importante e limitante ao
desenvolvimento do gorgulho do arroz.
Contrariamente às espécies Sitophilus, Rhyzopertha é excepcional na sua
capacidade de se desenvolver em produtos com valores muito baixos de“tap”: à
temperatura de 34ºC pode desenvolver-se com “tap” tão baixo com 9% embora
nessas condições se possa verificar cerca de 98% de mortalidade larvar A
temperatura mínima de desenvolvimento depende do “tap” do produto: 18ºC a
11-14% e 22ºC quando o “tap” baixa para 10%. Os adultos acasalam logo após
a emergência e em condições favoráveis a postura dos ovos acontece durante
um período superior a 4 meses. A média do número de ovos por fêmea pode
variar de 244 (25ºC) a 418 (34ºC) (Haines 1991). Secar teoricamente o arroz
com casca para “tap” de 11% parece assim não afectar esta espécie. Se o arroz
já está infestado antes da secagem mesmo que esta seja à temperatura de 39ºC
e obrigue o produto a reduzir o “tap” de 16 a 11% esta acção não parece afectar
quer na mortalidade larvar quer no seu desenvolvimento. No entanto secar o
arroz abaixo de 11% é economicamente prejudicial e normalmente recomenda-
se 13-14% (Breese 1964).
No que respeita aos fungos do armazenamento, a humidade relativa influencia
bastante a sua actividade, e começam a desenvolver-se quando as humidades
são superiores a 70%. Abaixo desse valor maioria não se desenvolve, o que
representa um tap de 13% nos cereais, assim como temperaturas muito baixas,
abaixo dos 5ºC (no caso dos Penicillium abaixo dos 0ºC) fazem parar o
crescimento (Shlomo et al. 2002b).
Durante o projecto DemTec: PIAR- Protecção Integrada do Arroz para Consumo
foram monitorizados sistemas de armazenamento desde o agricultor à indústria
utilizando vários tipos de equipamentos. O presente trabalho apresenta alguns
resultados dessa monitorização.
Material e métodos
Colheram-se dados em quatro armazéns de agricultores da região de Vale do
Sado e duas fábricas de processamento de arroz, uma fábrica que processa arroz
produzido em Portugal e importado (Fábrica 1), situada em Santiago do Cacem e
72
a segunda fábrica que só processa arroz português (Fábrica 2), localizada em
Foros de Almada, Coruche (Vale do Tejo).
Os estudos iniciaram-se no fim da campanha de 2002 até Julho de 2007, à
excepção dos armazéns de agricultores que o período de armazenamento só
ocorre entre Outubro a Abril normalmente.
Para o registo das condições ambientais foram usados data loggers para medir a
temperatura e humidade relativa quer do cereal quer do ambiente das
instalações.
O teor de água do produto obteve-se a partir do método de estufa e do aparelho,
“Trime GW sensor”, que mede em tempo real os valores de temperatura e teor
de água do produto, a partir da reflectometria do material relacionando-a com
curvas de calibração.
A temperatura do arroz (com casca e película) foi monitorizada à superfície e a 2
metros de profundidade em dois armazéns um com arroz com casca (500 ton) e
outro com arroz película (2 500 ton).
Resultados e discussão
Arroz com casca (nacional) armazenado – agricultor
Alguns agricultores de arroz da região de Vale do Sado têm estruturas de
armazenamento, na sua maioria armazéns, onde após a secagem armazenam o
produto de Novembro desse ano até no máximo Abril do ano seguinte antes de
ser transportado para as fábricas transformadoras. Na Fig.1 e 2 estão
apresentados os resultados da monitorização da humidade ambiental e da
temperatura, à superfície e à profundidade de 2m do arroz com casca, da
campanha de 2005, durante o período de armazenamento (agricultor) de
Novembro de 2005 a Janeiro de 2006. Foram comparados os dados dos sensores
de temperature, à superfície e a 2 m de profundidade. A temperatura do cereal a
2m de profundidade é superior à temperatura do cereal à superfície durante este
período analisado. Várias ventilações foram aplicadas durante o armazenamento
tendo-se verificado uma descida de temperatura. A humidade relativa diária
sofre flutuações acentuadas e a temperatura à superfície do cereal sofre também
alterações acentuadas consoante as alterações ambientais. A temperatura do
73
cereal a 2m de profundidade é mais estável e mais elevada. As ventilações
aplicadas durante o armazenamento provocaram o arrefecimento da massa do
arroz no entanto permaneceram as diferenças de temperatura nestes dois pontos
devido à fraca condutividade térmica do arroz com casca.
65
70
75
80
85
90
23-11-05
30-11-05
07-12-05
14-12-05
21-12-05
28-12-05
04-01-06
11-01-06
18-01-06
25-01-06
01-02-06
08-02-06
HR (%) do armazem do agricultor
External RH
Figura. 1. Humidade relativa do armazém do agricultor durante o armazenamento do
arroz com casca da campanha de 2005
Figure 1. On-farm storage: relative humidity during paddy storage (November 2005 and
February 2006)
Durante o armazenamento da campanha de 2004 (desde Novembro de 2004 a
Fevereiro de 2005) foram recolhidas varias amostras de arroz com casca em 6
armazéns de agricultores de arroz de Vale do Sado para determinação do teor de
água do produto (tap) e monitorizados a Temperatura e HR (%) ambiental. Os
resultados estão apresentados nas Figs. 3 e 4.
O arroz com casca foi armazenado, após secagem, com tap de 11.8% a 14.5%.
Durante o armazenamento o tap teve tendência a subir durante o mês de Janeiro
de 2005 e coincide também com a humidade relativa média ambiental superior a
75%. O Armazém 2, a ventilação ajudou à redução do tap do arroz com casca
armazenado. Embora os valores de humidade relativa média baixassem durante
o mês de Fevereiro de 2005, duma maneira geral o tap do cereal nos Armazéns
1, 3, 4, 5 e 6 eram superiores aos obtidos no início do armazenamento.
74
Arroz com casca 1
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
21-11-05
28-11-05
05-12-05
12-12-05
19-12-05
26-12-05
02-01-06
09-01-06
16-01-06
23-01-06
30-01-06
sup
prof
Arroz com casca 2
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
21-11-05
28-11-05
05-12-05
12-12-05
19-12-05
26-12-05
02-01-06
09-01-06
16-01-06
23-01-06
30-01-06
sup
prof
Arroz com casca 2
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
21-11-05
28-11-05
05-12-05
12-12-05
19-12-05
26-12-05
02-01-06
09-01-06
16-01-06
23-01-06
30-01-06
sup
prof
Figura 2. Temperatura média à superfície, em profundidade média de 2m no arroz com
casca (armazém do agricultor) armazenado a granel.
Figure 2. Mean temperature at surface and at 2m depth of paddy (on-farm) stored in
bulk
75
-20
0
20
40
60
80
100
Dez-04
Jan-05
Fev-05
Temperature (*C)
RH (%)
Figura 3 Temperatura e Humidade relativa ambiental do arroz com casca da campanha
de 2004, de armazéns de agricultores de arroz de Vale do Sado
Figure 3. Temperature (ºC) and relative humidity (%) ambient of paddy stored on-farm
after harvest in 2004 (Sado Valley).
13.4
13.85 14
13.3
14.8
12.9
12.30
14.65
16.00
11.8
12.812.8
14.5
13.9 14.3
10
11
12
13
14
15
16
17
Dec-04 Jan-05 Feb-05
Tap (%) arroz com casca
Armazém 1 Armazém 2
Armazém 3 Armazém 4
Armazém 5
Armazém 6
Figura 4. Teor de água média (%) do arroz com cascada campanha de 2004, de
armazéns de agricultores de arroz de Vale do Sado
Figure 4. Moisture (%) of paddy stored on-farm after harvest in 2004 (Sado Valley).
76
Arroz película a granel na Fábrica 1
Na Fig. 5 estão apresentados os resultados da monitorização da temperatura, à
superfície e à profundidade de 2m, e da humidade ambiental do arroz película
(importado das Guianas Britânicas), armazenado a granel no armazém da
Fabrica 1. Os dados apresentados são de Novembro de 2005 a Abril de 2006.
Foram comparados os dados dos 3 sensores de temperatura à superfície e dos 3
sensores de temperatura a 2 m de profundidade. Ao contrário do que aconteceu
com o arroz com casca no agricultor, as temperaturas nestes dois pontos
distintos tenderam a equilibrar-se devido à melhor condutividade térmica do
arroz película comparativamente com o arroz com casca. A humidade ambiental
durante este período, considerando a estação, apresentou-se dentro dos valores
razoáveis para a boa conservação do produto armazenado. Tal como o registado
no armazém do agricultor aqui também se verificaram flutuações diárias
acentuadas (Fig.6).
Na Fig. 7 apresentam-se os resultados do teor de água do arroz película obtidos
em amostras colhidas durante o período de Setembro a Novembro de 2006. O
teor de água do produto variou de 11,5% (2 Novembro, lado esquerdo da pilha)
a 13,7% (12 de Setembro, lado direito da pilha).
Considerando a pilha como um paralelepípedo, os lados norte e esquerdo
descansam nas paredes do armazém enquanto que os lados sul e direito estão
expostos para o exterior. O lado direito está direccionado para o portão principal
onde entram os veículos para descarregar/recolher o cereal e o lado sul está
virado para o armazém de produto acabado e armazenado em big bags.
O lado direito e o centro da pilha apresentaram fraca variação de valores ao
longo deste curto período de ensaio; ao contrário, o lado esquerdo da pilha a
variação de valores entre as diferentes medições foi mais acentuada. O lado
direito da pilha apresentou na generalidade valores mais elevados de teores de
água.
77
Arroz película 1
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
21-Nov-05
28-Nov-05
5-Dez-05
12-Dez-05
19-Dez-05
26-Dez-05
2-Jan-06
9-Jan-06
16-Jan-06
23-Jan-06
30-Jan-06
6-Fev-06
13-Fev-06
20-Fev-06
27-Fev-06
6-Mar-06
13-Mar-06
20-Mar-06
27-Mar-06
3-Abr-06
10-Abr-06
17-Abr-06
24-Abr-06
prof
sup
Arroz pelicula 2
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
21-11-05
28-11-05
05-12-05
12-12-05
19-12-05
26-12-05
02-01-06
09-01-06
16-01-06
23-01-06
30-01-06
06-02-06
13-02-06
20-02-06
27-02-06
06-03-06
13-03-06
20-03-06
27-03-06
03-04-06
10-04-06
17-04-06
24-04-06
prof
sup
Arroz pelicula 3
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
21-11-05
28-11-05
05-12-05
12-12-05
19-12-05
26-12-05
02-01-06
09-01-06
16-01-06
23-01-06
30-01-06
06-02-06
13-02-06
20-02-06
27-02-06
06-03-06
13-03-06
20-03-06
27-03-06
03-04-06
10-04-06
17-04-06
24-04-06
prof
sup
Figura 5. Temperatura média à superfície, em profundidade média no arroz película
(armazém Fabrica 1) armazenado a granel.
Figure 5. Mean temperature at surface and at 2m depth of brown rice (warehouse- Rice
mill 1) stored in bulk.
78
HR (%)
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
55.00
60.00
65.00
70.00
21-11-05
28-11-05
05-12-05
12-12-05
19-12-05
26-12-05
02-01-06
09-01-06
16-01-06
23-01-06
30-01-06
06-02-06
13-02-06
20-02-06
27-02-06
06-03-06
13-03-06
20-03-06
27-03-06
03-04-06
10-04-06
17-04-06
24-04-06
HR (%) do Armazem com arroz pelicula
Figura 6. Humidade relativa à superfície no arroz película (armazém Fabrica 1)
armazenado a granel.
Figure 6. Relative humidity at surface of brown rice (warehouse- Rice mill 1) stored in
bulk.
10.5%
11.0%
11.5%
12.0%
12.5%
13.0%
13.5%
14.0%
Lado direito da
pilha Centro da pilha Lado esquerdo da
pilha
12-Set 04-Out 12-Out 19-Out 02-Nov
Figura 7. Teor de água no arroz película armazenado a granel entre Setembro 2006 e
Novembro 2006.
Figure 7. Moisture of brown rice stored in bulk from Setember 2006 to November 2006
79
Na Fig. 8, estão representados os dados de tap e temperatura do cereal obtidos
a partir do “Trime GW sensor” e desenhado um mapa de dados a partir do
“Sigma Plot”. A temperatura do cereal é mais elevada no lado a Sul do que no
centro da pilha mas não há correspondência evidente entre os valores da
temperatura e o tap, que variou de 12% a 14.5% e mostrando um aumento de
tap no centro da pilha. Considerando os valores óptimos à actividade dos
insectos (12-14%) verifica-se que, mesmo no período menos quente do ano, o
teor de água no produto permite a actividade de algumas espécies de insectos.
Contour Graph 14
X Data
1 2 3 4
Y Data
19,5
20,0
20,5
21,0
21,5
22,0
22,5
A
Contour Graph 10
X Data
12345678910
Y Data
1
2
3
4
5
6
7
8
12,0
12,5
13,0
13,5
14,0
14,5
B
Figura 8. Temperatura média (A) e teor de água (B) à superfície no arroz película
armazenado a granel utilizando o “Trime GW sensor” a 2 de Novembro 2006.
Figure 8. Mean temperature (A) and mositure (B) at surface of brown rice stored in bulk
using “Trime GW sensor” (data taken at 2 November 2006)
Instalações
Fábrica 1
Os resultados da monitorização das condições ambientais das várias secções da
Fábrica 1 estão apresentados na Fig. 9. Os dados mostram que a sala de
produção e de empacotamento foram os que apresentaram valores de
temperatura mais elevados e de HR mais baixos, devido ao funcionamento das
80
máquinas utilizadas no processamento e embalamento do arroz. Até Novembro é
possível que os factores ambientais sejam favoráveis à ocorrência e actividade
de espécies de insectos. No entanto essas condições podem acontecer em
Dezembro inclusive, na secção de produção e empacotamento (zona-chave)
onde não há tolerância à presença de agentes nocivos como os insectos.
Fabrica 2
Os dados das condições ambientais nas instalações da Fábrica 2 estão
apresentados na Fig 10 e são dados médios da temperatura e humidade relativa
de Setembro de 2005 a Junho de 2007.
Os valores médios de temperatura acima dos 20ºC (período de risco de
actividade dos insectos) ocorreram entre Abril e Novembro. A HR variou de 50-
80%, sempre dentro dos valores favoráveis à actividade dos insectos, mais
elevada especialmente entre Outubro de 2006 e Fevereiro de 2007, período de
risco de desenvolvimento de fungos.
Embora as condições ambientais possam ser desfavoráveis à actividade dos
agentes nocivos, a fraca condutividade térmica do cereal pode manter habitats
que permitam a actividade dos mesmos. A temperatura à profundidade de 2m
parece manter-se favorável à actividade dos insectos praticamente todo o ano. A
fábrica e empacotamento é uma zona de risco uma vez que as temperaturas são
mais elevadas que noutros pontos da empresa. Sem um programa de higiene e
detecção atempada dos agentes nocivos, focos de infestação podem contaminar
o produto numa fase de ausência de tolerância à sua presença.
Mesmo que a secagem seja feita em condições o arroz armazenado a granel,
pela sua superfície de exposição considerável ajuda ao equilíbrio com a humidade
ambiental e, particularmente nas estações chuvosas, ajuda a aumentar o tap
para teores favoráveis ao desenvolvimento de fungos.
As estações quentes e secas são as épocas de maior risco à presença de pragas.
No entanto devido às características do ecossistema armazenamento as
condições ambientais registadas todo ano podem ser favoráveis à sobrevivência
e actividade destes agentes
81
Temperatura ambiental
Fábrica de arroz 1
0
5
10
15
20
25
30
35
2
1
1
1
1
1
12
12
12
12
12
12
11
11
11
11
11
11
11
10
10
10
10
9
8
8
7
7
de Julho de 2006 a Fevereiro de 2007
Temperatura média nos varios locais da Fábrica
Produto Acabado
Materia Prima
Produto Final
Produção
Empacotamento
Humidade realtiva ambiental
Fábrica de arroz 1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2
1
1
1
1
1
12
12
12
12
12
12
11
11
11
11
11
11
11
10
10
10
10
9
8
8
7
7
de Julho de 2006 a Janeiro de 2007
HR média nos varios locais da fábrica
Produto Acabado
Matéria Prima
Produto Final
Produção
Embalamento
Figura 9 Condições ambientais, temperatura e humidade relativa, nas várias secções da
Fábrica de arroz 1
Figure 9. Environmental conditions, temperature and relative humidity, in the different
sections of the Rice mill 1
82
Condições ambientais na Fábrica de arroz 2
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
Set-05
Out-05
Nov-05
Dez-05
Jan-06
Fev-06
Mar-06
Abr-06
Mai-06
Jun-06
Jul-06
Ago-06
Set-06
Out-06
Nov-06
Dez-06
Jan-07
Fev-07
Mar-07
Abr-07
Mai-07
Jun-07
Temp. (ºC)
HR( % )
Figura 10. Condiç ões ambientais, temperatura e humidade relativa, nas várias secções
da Fábrica de arroz 2.
Figure 10. Environmental conditions, temperature and relative humidity, in the different
sections of the Rice mill 2.
Agradecimentos
Este trabalho teve o apoio do Programa de Incentivos à Modernização da
Economia (PRIME), do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (Feder) e do
Consórcio SEAR- Sociedade Europeia de ARROZ.
Este trabalho encontra-se inserido nos objectivos do Grupo de Trabalho do
EUREKA - 3747 EUROAGRI+ IPM –RICE.
Os autores expressam o seu agradecimento: à Associação de Agricultores de
Arroz de Vale do Sado, Aparroz, especialmente ao amigo João Reis Mendes; e
Orivárzea, especialmente ao Engº Romano Mancini, José Vilhena, Altino Teixeira
e Otília Jesus (SEAR); Joaquim Bravo (Orivarzea) por permitirem a condução dos
ensaios nas suas instalações.
Aos colegas Alberto Vargues e Blaine Timlick, por disponibilizarem data loggers
de canais múltiplos antes da transferência dos equipamentos para o projecto.
83
Referência
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Prakash A., Kauraw L. P.1995. Insect pest management in stored-rice
ecosystems. pp: 709-736. In Jayas D. S., White, N. D., Muir, W. E. (Eds.)
Stored-grain Ecosystem, Marcel Dekker, Inc. New York.
84
3.2. Sistemas para a monitorização das condições de
armazenamento
3.2. Systems for monitong environmental conditions in
storage
Sandra Pires1
Sumário
Para o Projecto PIAR – “Protecção Integrada do Arroz para Consumo” a UAVision
desenvolveu dois sistemas diferentes para a monitorização das condições ambientais em
unidades de armazenamento de cereais e um sistema portátil para monitorização do teor
de humidade do grão: um sistema móvel de medição da humidade relativa do ar e da
temperatura (comunicações GSM/GPRS), um sistema fixo para monitorização das
mesmas variáveis associado a uma rede wireless de telecomunicações com access points
e um sistema portátil de medição do teor de humidade do grão baseado na tecnologia de
TDR (Time Domain Reflectometry). A descrição destas soluções é apresentada neste
documento.
Abstract
For the Project PIAR – Integrated Pest Management on Rice for Consumption, UAVision
has developed two different systems for monitoring environmental conditions in grain
storage facilities and one portable system for measuring the grain water content in grain
piles: a mobile system to monitor air temperature and relative humidity (GSM/GPRS
communications), a fixed system to monitor the same environmental variables
associated to a wireless telecommunications network with access points and a portable
measuring system to record grain water content using TDR (Time Domain
Reflectrometry) technology. This document describes the different solutions.
Introdução
A maior parte dos agricultores está consciente das vantagens trazidas, em
termos da qualidade do produto, pela monitorização ambiental em silos e
armazéns de cereais. Esta monitorização poderá passar pela simples observação
das condições de temperatura e humidade no local, que determina a decisão de
arejar ou não o espaço, ou por sistemas mais complexos que envolvem a
instalação de vários sensores em locais determinados e de uma rede wireless
para comunicação e registo de medições numa base de dados. Para o Projecto
PIAR – “Protecção Integrada do Arroz para Consumo”, a UAVision desenvolveu
1 UAVision, Engenharia de Sistemas Lda, Edif. INOVISA,`Instituto Superior de Agronomia
Tapada da Ajuda,`1349-017 Lisboa, Portugal, mail: sandra.pires@uavision.com
85
três tipos de sistemas para a monitorização das condições ambientais em
instalações de armazenamento de cereais:
1. um sistema móvel de medição de temperatura e humidade relativa do ar
para utilização em diferentes armazéns de produtores de arroz (Consorcio
e associação de agricultores de arroz);
2. um sistema fixo com uma rede wireless para monitorização das mesmas
variáveis nos armazéns de uma fábrica de empacotamento (Consorcio);
3. e um sistema portátil de medição do teor de humidade do grão em tempo
real, para utilização em pilhas de arroz armazenado (Consorcio).
1. Sistema móvel de monitorização da temperatura humidade relativa
1.1. Características
O sistema é um datalogger transportável com comunicação de dados por
GSM/GPRS para a medição de diferentes tipos de variáveis (Ex. temperatura,
humidade relativa do ar) e é composto por:
• Ligação permanente com servidor através de comunicação GSM/ GPRS;
• Dois canais analógicos com temporização configurável;
• Cabo de 1,8 m com sonda de temperatura e humidade relativa;
• Memória interna em caso de perda temporária de ligação com servidor
evitando assim perder leituras;
• Interface via browser que permite a consulta dos dados a partir de
qualquer ponto da Internet;
• Capacidade de exportação de dados para MS Excel;
1.2. Datalogger Móvel GSM/GPRS
O datalogger móvel para a medição de temperatura e humidade é composto por
um modem GSM/GPRS, uma bateria 1/2AA , uma fonte de alimentação 230V e
um sensor de temperatura e humidade relativa (Figura 1.1)
Na versão desenvolvida para a APARROZ, foi utilizada uma sonda de
temperatura e humidade relativa (sensor capacitivo) com as características:
Amplitude de medição da humidade relativa: 0 – 100%
86
Amplitude de medição da temperatura: -30 – 105 ºC
Esta sonda, instalada na extremidade de um cabo, tem a possibilidade de ser
introduzida na pilha de grão para se obter a temperatura e humidade relativa no
interior. Para facilitar a introdução da sonda no meio, desenvolveu-se um cabo
amovível por meio de uma ficha.
Figura 1.1 – Datalogger móvel GSM/GPRS
Figure 1.1 – Mobil Datalogger GSM/GPRS
Figura 1.2 – Modem incluído no sistema de medição
Figure 1.2 – Modem included in the mesure system
87
1.3. Modo de Utilização
1.3.1. Interface Web
O software desenvolvido pressupõe a prévia instalação de uma base de dados no
servidor onde irá correr a aplicação. Num browser web (Ex. Internet Explorer), a
aplicação é iniciada através do endereço: http://127.0.0.1:8080/Aparroz.
Figura 3.1 - Página principal da aplicação web (http://127.0.0.1:8080/Aparroz)
Figure 3.1 – Main web page (http://127.0.0.1:8080/Aparroz)
1.3.2. Configuração das sondas
As sondas podem ser configuradas no quadro de configuração. Aqui, é possível
escolher o numero de identificação da sonda (ID da sonda) e alterar as suas
definições por pressionar o botão Configurar.
Na janela de configuração de sonda é possível inserir uma breve descrição da
localização da sonda e o intervalo de tempo (em horas) entre leitura dos
valores.
88
Figura 3.2 - Janela de Configuração de Sonda
Figure 3.2 – Window of the probe configuration
1.3.3. Pesquisa de Leituras
A pesquisa de valores de temperatura e humidade é definida na página principal
pelos seguintes critérios simultaneamente:
- Data (inicial e final da pesquisa);
- Hora (inicial e final da pesquisa);
- Temperatura (intervalo de pesquisa);
- Humidade (intervalo de pesquisa);
Após definir os critérios de pesquisa, o utilizador poderá visualizar os resultados:
Figure 3.3 - Elementos de pesquisa da página principal
Figure 3.3 – Search item in the main page
89
Exemplo (fig. 3.3):
Neste exemplo o resultado da pesquisa apresenta os valores diários entre
Fevereiro e Agosto de 2007 para a temperatura e humidade compreendidos
entre 3º e 30º C e 0 a 100% respectivamente.
1.3.4. Apresentação dos Resultados da Pesquisa
Na página de resultados de pesquisa, os resultados são apresentados em dois
gráficos que correspondem à temperatura e humidade respectivamente.
A aplicação permite ainda exportar os resultados da pesquisa (data, hora,
temperatura e humidade) para uma folha de MS Excel.
Figura 3.4 - Página de resultados da pesquisa
Figure 3.4 – Page of the search results
90
2. Sistema fixo com uma rede wireless para monitorização da
temperatura e humidade relativa
2.1. Características do sistema
O sistema é constituído por vários sensores de temperatura e humidade relativa
do ar ligados em rede para telecomunicação de dados via rádio para um
servidor:
• Sensores de humidade relativa e temperatura do ar em vários locais da
unidade de armazenamento e empacotamento;
• Ligação permanente com servidor através de telecomunicação wireless
(com Access Points para comunicação de dados entre os nós da rede e
entre a rede wireless e a rede LAN);
• Servidor e base de dados para armazenamento de leituras;
• Interface que permite a consulta dos dados a partir da rede fixa;
• Capacidade de exportação de dados para MS Excel.
2.2. Modo de utilização
Uma interface no servidor permite aceder aos dados recolhidos nas instalações
em tempo real e representa-los na forma de gráficos. A interface permite
guardar toda a informação para gerar gráficos e popula-los com dados
provenientes da base de dados e ainda gere a recolha, mantendo gráficos e
fontes de dados na base de dados.
Os dados podem ainda ser acedidos sob a forma de tabelas para posterior
manipulação.
3. Sistema portátil de medição do teor de humidade do grão
3.1. Características
O sistema portátil de medição da humidade relativa do grão é composto por um
sensor que utiliza o método de TDR (Time Domain Reflectometry) com
compensação para a temperatura, um datalogger com uma sonda de
temperatura do ar.
91
3.2. Método de medição
O método de TDR mede o tempo de viagem de um pulso electromagnético entre
um emissor e um receptor. Este tempo é proporcional à constante dieléctrica do
meio e, consequentemente, ao seu teor de humidade volumétrico.
A sonda de medição é constituída por duas hastes paralelas que são inseridas no
grão. O sistema de medição está integrado numa caixa de alumínio com o
transformador TDR. Um pulso de TDR com 1 GHz de frequência é gerado no
instrumento e propagado ao longo das hastes, induzindo um campo magnético
em volta das hastes e do material entre elas. O volume de medição da sonda é
de cerca de 1.2 dm3. A resolução da medição do tempo de transito é de cerca de
10-12 segundos. O teor de humidade é transmitido via um output analógico para
um logger com um sensor de temperatura (Fig. 1.1).
Figura 4.1 - Sensor TDR (Time Domain Reflectometry) para o teor de humidade do
grão
Figure 4.1 – Sensor TDR (Time Domain Reflectometry) for grain mositure
92
As leituras do teor de humidade do grão são automaticamente compensadas e
corrigidas em função da temperatura.
3.3. Modo de utilização
O TDR é um sistema robusto e tolerante a erros, fácil de utilizar para obtenção
de dados de teor de humidade do grão em tempo real num armazém de cereais.
O TDR detecta uma nova leitura em cada meio segundo, sendo o valor enviado
para o output analógico uma média das leituras efectuadas num determinado
período definido pelo utilizador. Quanto maior este período, maior o tempo de
reacção do instrumento para o registo de uma leitura.
As leituras do sensor variam com a permitividade do meio pelo que forma do
grão e a quantidade de vazios entre grãos determinam as respostas. Idealmente
o TDR aplicar-se-ia apenas à obtenção de leituras relativas, medindo diferenças
até 0,1%, mas um selector de produto permite seleccionar níveis de medição
diferentes, baseados em diferenças de densidade aparente do grão, para a
obtenção de leituras absolutas.
O TDR mede um valor médio num volume de 1-2 L e pode ser afectado por
factores como sejam a temperatura e a condutividade eléctrica do meio. No
entanto, com calibração, compensação de temperatura e quando utilizado numa
pilha de arroz os erros podem ser desprezados devido ao método de medição.
As leituras do TDR são registadas num logger que pode ser sincronizado com um
computador pessoal a partir de uma ligação USB, para posterior acesso e
manipulação da informação.
93
4. Amostragem
4. Sampling
Maria Otília Carvalho
Instituto de Investigação Científica Tropical, Portugal
Blaine Timlick
Canadian Grain Commission, Canadá
Diversas espécies de insectos estão associadas aos produtos armazenados e
processados, como por exemplo o arroz e outros cereais. O número de indivíduos
duma dada espécie que se desenvolve no cereal armazenado limitado no espaço
e no tempo designa-se como uma população (Subramanyam & Hagstrum 1995).
Informação sobre as populações de insectos podem ser utilizadas para diferentes
objectivos mas o objecto do estudo determinará os métodos usados e este tem
de estar claramente definido desde o princípio. Duma forma geral os estudos
podem ser divididos em extensivos e intensivos. Os estudos extensivos são
desenvolvidos com o objectivo de cobrir uma área elevada e estão geralmente
relacionados com a distribuição das espécies de insectos com a relação das
populações de pragas de insectos e os prejuízos causados nos produtos ou com
os possíveis prejuízos e a aplicação de meios de luta. Os estudos intensivos
estão mais relacionados com a observação contínua de populações de insectos
numa área definida. Relaciona-se com as flutuações das populações e os factores
que influenciam o tamanho da população (Southwood 1978).
94
Densidade da população
Fazer estimativa das populações pode ser feita de várias maneiras mas a
classificação mais conveniente foi a que foi adoptada por Morris (1955) de
estimativas absolutas e relativas.
As estimativas absolutas são expressas como densidade e podem ser o número
total de insectos por unidade de produto por exemplo um quilo. É o método mais
preciso porque nos indica de facto a população real nessa amostra de produto.
Os equipamentos que normalmente são utilizados são as sondas metálicas
compartimentadas ou não que são inseridas no cereal a granel para colectar
amostras periodicamente. Para ter uma estimativa da população com alguma
precisão é necessário retirar números de amostras representativas da massa do
cereal armazenado o que requer tempo e muita mão-de-obra.
As estimativas relativas são baseadas em contagens de insectos capturados em
armadilhas, por exemplo. Existem vários tipos de armadilhas para insectos
armazenados (Fig. 1):
Insectos voadores: armadilhas adesivas ou de funil com feromona específica
Insectos rastejantes / equipamentos e edifícios:
• armadilhas do tipo Dome com cairomona e com/sem feromona
• armadilhas PC Floor com feromona
Coleópteros de cereais armazenados a granel (armazém ou silo):
• armadilhas sonda (probe) manuais
• pitfall
• armadilhas sonda electrónicas
As armadilhas são muito sensíveis indicando presença de insectos logo que as
populações iniciam a sua actividade. A sua eficácia pode ser aumentada se se
usar feromonas específicas e/ou cairomonas (atractivo alimentar p.e.).
As armadilhas são relativamente simples de utilizar, as manuais não são muito
dispendiosas e se bem aplicadas podem ser utilizadas durante longos períodos
sem serem danificadas. No entanto dependem da mobilidade do insecto. E a
95
mobilidade do mesmo varia de espécie para espécie e depende das condições
ambientais, do produto a monitorizar, do período e local de utilização da
armadilha.
Os programas de amostragem são uma ferramenta importante na
implementação da Protecção Integrada que pode ajudar à tomada de decisão e
podem ser desenvolvidos baseados nestas estimativas relativas. Todavia para
ajuda à tomada de decisão de tratar quando e onde é necessário devem se fazer
correlações entre amostragens absoluta e relativa. Essa relação entre estas duas
estimativas pode ser determinadas através de técnicas de regressão para uma
determinada temperatura do cereal por exemplo.
O programa de amostragem, correlacionando o número de insectos capturados e
os prejuízos que os mesmos causaram ou poderiam causar ao produto, é outra
análise importante para se obterem níveis de tolerância da presença da praga.
Por exemplo o nível de tolerância do cereal logo após a colheita tem de ser
diferente do cereal embalado pronto para consumo onde não existe tolerância à
presença de qualquer de insecto.
No estudo das populações de insectos a amostragem pode informar a
abundância (absoluta ou relativa) e o padrão espacial dos insectos numa área
determinada. Essa informação aliada ao conhecimento dos factores que
influenciam o desenvolvimento e actividade duma dada espécie pode avaliar os
locais e períodos de maior risco de ataque da praga em estudo.
Padrão de distribuição espacial
A descrição do padrão de distribuição ou a disposição dos indivíduos no espaço e
no tempo é fundamental no contexto ecológico. O padrão espacial no tempo é a
descrição da condição de uma população e condiciona o programa de
amostragem e o método de análise de dados.
A variabilidade inerente a uma série de amostragens fornece informação
importante no padrão de distribuição espacial ou dispersão de uma dada
população. “Distribuição” é o termo utilizado em estatística que define a
frequência das contagens nas armadilhas e o “padrão espacial” o termo utilizado
em ecologia para descrever a distribuição geográfica dos indivíduos (Krebs
1989), que poderá classificar-se em regular, aleatória ou agregada. O padrão
96
espacial avaliado para cada espécie é determinado pelo seu comportamento. O
padrão de dispersão regular ou uniforme indica algum grau de repulsão entre
indivíduos (a variância da amostra é menor que a média da amostra). É
resultante da média ser mais baixa que a média da variância da amostra
classifica-se e está muitas vezes associados a comportamentos de canibalismo,
marcadores de postura e requisitos alimentares. Na dispersão aleatória há igual
probabilidade de um organismo ocupar qualquer ponto do espaço e a presença
de um indivíduo não influencia a distribuição de outro. No entanto maioria das
populações de insectos tendem a apresentar algum grau de agregação ou seja é
possível encontrar amostras com um número considerável de indivíduos e outras
sem indivíduos. Nestas situações a variância da amostra é superior à média da
mesma. Dois dos factores que influenciam esta dispersão são a postura agregada
de ovos e as preferências alimentares (Davis 1994).
Para descrever a distribuição dos organismos no espaço têm sido propostos
alguns modelos matemáticos, sendo a distribuição de Poisson e a binomial
negativa as distribuições matemáticas mais utilizadas.
Quando o número de unidades de amostragem é inferior a 30 recorre-se aos
índices de dispersão (Davis 1994). O índice variância/média ( _
2/xs) é o índice
mais simples. Quando é igual a um classifica a população de aleatório. Qualquer
resultado superior ou inferior a este valor, indica que a população segue,
respectivamente, o padrão agregado ou regular. Este índice apresenta várias
limitações: depende do tamanho da amostra e é bastante afectado pelo número
de indivíduos na unidade de amostragem (Campell & Noe 1985).
O índice de dispersão também designado por ID [(N-1) _
2/xs] é utilizado quando
o número de unidades de amostragem (N) varia ao longo do ensaio. ID segue
aproximadamente uma distribuição do ?2 com n-1 graus de liberdade e com um
nível de probabilidade seleccionado de 0,95 e 0,05, e por isso também pode ser
designado por qui-quadrado. Quando os valores se enquadram dentro do
intervalo de confiança são classificados de aleatórios; superior a um classifica o
padrão de agregado e quando é inferior a um classifica o padrão de regular
(Pedigo 1994).
97
O índice do agregado médio de Lloyd [x* = _
x+ ( _
2/xs) -1], também relacionado
com a média e a variância permite indicar a interferência ou competição
recíproca entre indivíduos. Teoricamente, o agregado médio é o número médio
de outros indivíduos por indivíduo no mesmo “quadrado” e expressa-se pela
razão entre o agregado médio e a média. Este índice está bastante dependente
da densidade da população e do seu grau de agregação e, tal como a razão
variância/média, este índice depende do tamanho da amostra. Quando a razão
(_
*
x
x) é igual a um corresponde a um padrão aleatório da população e razões
superior ou inferior a um indicam, respectivamente, um padrão agregado ou
regular (Davis 1994).
***
Several insect species are associated with stored and processed products, such
as rice and other cereals. The number of insects of a given species that develop
in a specific lot of stored grain and is limited to both time and space is called a
population (Subramanyam & Hagstrum 1995).
Information regarding insect populations can be used for a variety of purposes,
but the objectives of a study determines the methodology used and it is
important that this be clearly defined from the beginning. In general, insect
population studies can be divided between those that are extensive and
intensive. Establishing an extensive study indicates the purpose of examining a
large area and is concerned with the distribution of the insect species, the
relationship among the species and predicted product losses and the application
of control practises. Intensive studies provide more defined and accurate
information from a greater number of observations of the insect population of
interest within a given area. These type of studies examine the size of
populations and the factors that effect the fluctuations and ultimately effects the
limits of the population (Southwood 1978).
From an intensive examination of an insect species within a given area,
population estimates can be established. These estimates can then be classified
into absolute and relative estimates. (Morris, 1955).
98
The absolute estimate is the total number of insects per a unit of a product
examined (eg. Insects within a kilogram of grain). This accurate measure can
then be used to extrapolate population levels of larger bulks, or to obtain a high
probability of an accurate relative estimate. Also, understanding the external
factors affecting insect populations within large commodity bulks will assist in
providing information on the number of samples required to obtain the desired
accuracy. In due course, the number of samples and how and where they are
taken will be dependent upon available resources. Therefore, one must look for
the most efficient best-fit model to obtain the best relative population estimate of
the bulk.
Resources and logistics (ie. how grain is stored and conveyed) may direct those
interested in understanding insect population dynamics within grain storage
facilities to trapping. Insect traps can be considered as a sampling unit and
therefore can provide information on the relative estimate of the commodity lot
being examined, as the sampling unit is the effective capture area of the trap
during the duration of the trapping (Subramanyam and Hagstrum, 1995).
Estimating Population Density
Traps have been used for many years to obtain the relative estimate of insect
population density in stored grains. There are several type of traps for insects of
stored products and include:
Flying insects above stored grains or within facilities: delta or funnel traps with
specific pheromones
Crawling insects in equipment and facilities:
• Pitfall dome traps with kairomone and pheromone
• Pitfall floor traps with kairomone and pheromone
Insects developing within the stored grain
• Manual or electronic probe traps
• Pitfall traps
Traps are very sensitive to not only providing indication of the presence of
insects and there density, but also of the commencement of their activity. Trap
99
efficacy can be increased using specific pheromones and/or kairomones (food
lure). These lures provide for greater attraction and therefore they increase the
effective capture are and may also increase efficiency.
Traps are relatively simple to use, inexpensive (manual traps) and when used
appropriately, last for long periods. However trap catch efficiency depends on
insect mobility and this mobility depends of grain temperature and the thermal
gradient associated with the capture area of each trap during the period the
traps are in place.
The sampling program is a very important tool in developing an IPM strategy and
can be very effective when based on relative estimates. However for pest
management decision making, it would be useful to establish relationships
between absolute estimates determined from samples and the relative estimates
determined from the bulk. This relationship can be determined using regression
techniques as per type of cereal at a given temperature (Subramanyam &
Hagstrum 1995). Therefore, having a good population estimate in conjunction
with insect development models, one can predict economic loss.
The relationship between the number of insects caught and any potential
economic loss can be a very important analysis to obtain action thresholds for
implementing control strategies for bulk grains at different stages throughout the
life of the storage. This is particularly important for product that is consumed
quickly, as tolerances may be low due to the time pressures associated with on
time processing of product and the treatment implementation.
In addition, sample information together with knowledge of the abiotic factors of
the storage which effects the development and activity of insects can assist in
identifying the locations within the storage when the storage is most susceptible
to pest attack.
Spatial Distribution of Insects
The variation in numbers of observations among samples of trap captures
provides the basis for understanding the spatial distribution or the dispersion
pattern that the insects of concern will undertake. In turn, the distribution will be
determined by the storage factors that effect behaviour.
100
The inherent variability of observations within a set of samples can provide a
description of the spatial distribution of a population. “Distribution” is the term
used in statistics that defines the frequency of insect counts in traps or samples
and “spatial pattern” is the ecological term to describe the geographic
distribution of the individuals (Krebs 1989). Spatial patterns of insects can be
classified as regular, random or aggregated and for each species is determined
by its behaviour. The regular or uniform pattern indicates some degree of
repulsion or intraspecific competition between individuals and often related with
canabalism, oviposition markers or food requirements. The result is low
variability in sample counts and the sample variance is smaller than the sample
mean. The random pattern indicates equal probability of an individual occupying
any point in space and the presence of one individual does not influence the
distribution of the other. In this case the mean equals the sample variance. The
aggregation pattern indicates that there is some degree of clumping or attraction
of individuals. It is the most typical situation for insects in stored products. In
this situation there is a set of samples or traps with many insects caught and
other samples or traps with very few or no insects collected. In this situation the
sample variance is larger than the sample mean (Davis 1994).
To describe the distribution of the organisms in space several mathematic
models have been proposed, but Poisson and negative binomial are most
commonly the distributions used. In stored products, distributions are usually, as
mentioned, aggregated and therefore can be described by the negative binomial.
The number and size of the aggregations are dependent upon the abiotic factors
affecting behaviour, time and the age structure of the cohort. This information
can then be useful in determining the sampling or trapping methodology.
When the sample size is small (usually less than 30 sampling units), indices
based upon the sample mean and variance can be used for classifying the spatial
pattern (Davis 1994). The variance-mean ratio ( _
2/xs) is the simplest index to
assist in determining spatial pattern. When equal to one, it classifies the
population as random. If it is less or more than one, it may be considered as
regular or aggregated respectively. However this index is affected with changes
in the sample size (Campell & Noe 1985). That is, when the sample size is not
101
the same during the course of observations, it is recommended to use the index
of dispersion, ID=[(N-1) _
2/xs] (Southwood, 1978). The values of ID follows Chi
Square (?2) distribution with n-1 degrees of freedom and probability levels of
0.95 and 0.05. Values between the confidence intervals indicate random
distribution, outside of the boundaries of aggregated and regular distribution
(Pedigo 1994).
Lloyd’s mean crowding [*
x= _
x+ ( _
2/xs) -1], is also related with the mean and
variance and is the mean number of other individuals per individual in the same
quadrat. This index depends the degree of clumping, population density and, as
the variance-to-mean ratio, in addition to the sample size. When the ratio ( _
*
x
x) is
equal to one, this measure classifies the population as random and more or less
one aggregated and regular, respectively (Davis 1994).
Referências
Campell C. L., Noe J. P. 1985. The spatial analysis of soilborne pathogens and
root diseases. Ann. Rev. Phytopathol., 23: 129-148.
Davis P. M. 1994. Statistics for describing populations In Pedigo, L. P. & Butin, G.
D. (Eds). Handbook of Sampling Methods for Artthropods in Agriculture. CRC
Press, Boca Raton, Florida, 33- 54.
Krebs C. J. 1989. Ecological methodology. Harper Corlins Publishers Inc., New
York, 645pp.
Morris R. F. 1955. The devolpment of sampling techniques for forest insect
defoliators, with particular reference to the spruce budworm. Can. J. Zool. 33:
225-294.
Pedigo P. L. 1994. Introduction to Sampling Arthropod Populations. In Pedigo, L.
P. & Butin, G. D. (Eds). Handbook of Sampling Methods for Artthropods in
Agriculture. CRC Press, Boca Raton, Florida, 1-11.
Southwood T. R. E. 1978. Ecological methods, with particular reference to the
study of insect populations. 2nd edition, Chapman and Hall, London, 524pp.
102
Figura 1. Tipos de armadilhas
Figure 1 Type of traps
Amostragem: insectos
Tipo de
Armadilhas manuais
Arroz Estruturas
e
equipamentos
Storgard Probe II® Pitfall Thinline Dome (1)
Pc Floor (2)
Feromona Combo
Plodia+Ephestia +
CB+Trog.
Atractivo alimentar
Com/sem feromona
Sem atractivo Sem atractivo
1 2
Tipo de
Armadilhas manuais
Arroz Estruturas
e
Storgard Probe II® Pitfall Thinline Dome (1)
Pc Floor (2)
Feromona Combo
Plodia+Ephestia +
CB+Trog.
Atractivo alimentar
Com/sem feromona
Sem atractivo Sem atractivo
79
103
4.1 Preferências dos adultos Sitophilus zeamais
Motschulsky em relação a diferentes tipos de arroz
italiano
4.1. Preferences of Sitophilus zeamais Motschulsky adults
to different types of rice
Pasquale Trematerra 1∗, Giuliano Visini1, Luca Romagnoli2,
Alenuccio Palladino1
Resumo
A cultura do arroz, em Itália, está essencialmente localizada nas regiões do Norte (no
vale do rio Pó), e presentemente ocupa mais de 240.000 ha (incluindo algumas pequenas
áreas da Sardenha e do Sul da Itália), área que representa somente 1,4% do total de
área cultivada (16.800.000 ha).
A Itália é o maior produtor de arroz da União Europeia: aproximadamente dois terços do
arroz produzido na Europa é proveniente de Itália, e aproximadamente dois terços da
produção nacional é exportada para países da União Europeia e para outros países,
principalmente do mediterrâneo e da Europa de Leste.
A produção média é de 6t/ ha; em 85% da área produzem-se variedades tipo japónica e
na restante área produz-se a thaibonnet. Os consumidores italianos preferem o grão
“bold” e engessado, pelo que o arroz tipo indica é exportado na sua totalidade.
A lei italiana exige que o arroz seja dividido em seis categorias: Comum, Semifino, Fino,
Superfino, Vaporizado e IntegraL, de acordo com os parâmetros físicos dos grãos,
comprimento, forma e aspecto do grão.
Em resultado da estrutura das instalações, os grãos são a principal fonte de reprodução e
difusão de pragas. Como resultado, Cryptolestes spp., Oryzaephilus spp., Plodia
interpunctella (Hb.), Rhyzopertha dominica (F.), Sitophilus spp. e Tribolium spp.,
presentes em armazéns, silos e moagens, são introduzidos em fábricas de arroz onde se
podem multiplicar. Em muitas fábricas de arroz italianas, tem sido sugerida a protecção
integrada para prevenção e combate de pragas. Os resultados obtidos conduziram a que
se utilizassem esses métodos para melhorar as condições sanitárias e reduzir os
tratamentos químicos. Apesar destas medidas, o problema das infestações com Plodia,
Rhyzopertha e Sitophilus em arroz, desde o empacotamento até ao consumidor, continua
por resolver devido aos aspectos específicos do empacotamento utilizado e negligência
em lojas e armazéns, além do longo tempo médio de permanência dos produtos nas
prateleiras.
No nosso estudo, comparámos a atracção de adultos S. zeamais em relação a diferentes
categorias de arroz italiano: Comum Branco (variedade Originário), Semifino Branco
(variedade Padano), Fino (variedade Ribe), Superfino (variedade Arborio), Pré-cozinhado
(Fino, variedade Ribe), enriquecido com vitaminas, Vaporizado (Fino Branco, variedade
1 Department of Animal, Plant and Environmental Science, University of Molise, Via De Sanctis, I-
86100 Campobasso, Italy.
∗ Corresponding author E-mail: trema@unimol.it
2 Italian Institute of Statistics, RU Molise, via Mazzini 129, I-86100 Campobasso, Italy
104
Ribe), integral (variedade Ribe) e arroz expandido. Os resultados obtidos em testes com
olfactómetro demonstraram que os adultos S. zeamais revelaram preferências em ordem
decrescente em relação a: Superfino, Vaporizado, Integral, Fino, arroz expandido, Branco
Comum, Semifino, Pré-cozinhado e Enriquecido com vitaminas.
Palavras-chave: arroz, diferentes tipos, Sitophilus zeamais, preferências em
olfactómetro
Abstract
Rice cultivation in Italy is mostly located in the northern regions and it extends at present
over about 240,000 ha which represent only 1,4% of the total arable area (16,800,000
ha).
Italy is the largest rice producer in the European Union: approximately two thirds of the
rice produced in Europe comes from Italy and approximately two thirds of the national
production is exported both towards the EU countries and other countries mainly in the
Mediterranean area.
Italian law requires rice to be divided into six different categories: comune, semifino,
fino, superfino, parboiled, and integrale (according to the grain's physical parameters,
length, shape and aspect of the grain).
Because of the structure of the building grains are the main source of reproduction and
diffusion of pests. As a result Cryptolestes spp., Oryzaephilus spp., Plodia interpunctella
(Hb.), Rhyzopertha dominica (F.), Sitophilus spp., and Tribolium spp. present in
warehouses, silos and in mills are carried into rice-mills where they can multiply. In
many Italian rice-mills Integrated Pest Management has been suggested for the
prevention and control of pests. Despite these provisions, the problem of pest attacks by
Plodia, Rhyzopertha and Sitophilus in rice, from packaging to the consumer, remains
unsolved because of specific aspects of used packaging and the negligence in warehouses
and stores in addition to the long average shelf-life of the product.
In our study, we compared attraction of Sitophilus zeamais Motschulsky adults to
different categories of Italian rices: comune (variety Originario), semifino (variety
Padano), fino (variety Ribe), superfino (variety Arborio), pre-cooked (fino, variety Ribe),
enriched rice, parboiled (fino, variety Ribe), integrale (variety Ribe) and expanded rice.
The results obtained in olfactometer tests demonstrated that S. zeamais adults revealed
preferences in decreasing order for: superfino, parboiled, integrale, fino, expanded rice,
comune, semifino, pre-cooked, and enriched rice.
Key words: rice, different types, Sitophilus zeamais, olfactometer preferences
Introduction
General aspects
In 1468, someone in the Po Valley (North Italy) had the idea of planting some of
the seeds of Oryza sativa L.. And thus, almost by chance, Italy became the
leading producer of rice in Europe, a position which it still holds today. The areas
dedicated to rice farming are basically concentrated in the north of the country
where, thanks the channelling of natural watercourses to periodically flood, the
cultivation of rice-fields is particularly simple. The north of Italy is in fact situated
at the geographical limits of the climatic area suitable for cultivation of the rice
105
plant, which requires hot summers and enormous quantities of water. The north
of Italy offered environmental conditions which, although not ideal, were
nevertheless suitable, while other regions of the Mediterranean could not ensure
the large quantities of water necessary. Despite this, the main boost to Italian
rice production came relatively late, after the II World War. For centuries, in
effect, Italian rice production was limited to a single species, the "nostrale",
above all suitable for soups. Then, in 1839, a Dominican friar illegally imported
handfuls of other rice species from the Philippines, and set up a small test field.
This was a first limited attempt to select the best qualities, the most resistant to
disease and the most productive.
Over recent decades, a great change has affected the system of Italian
companies operating in this field: the concentration of the activity around some
large cooperatives of producers has been accentuated and there have been
important investments aimed at improving product quality, developing organic
farming methods and optimising irrigation systems.
Italy is the largest rice producer in the European Union and one of the major
non-Asian producers, after Brazil and the United States. With production of about
1.3 million tonnes, the Italian market in fact consumes little more than 450,000
tonnes, while the rest is exported, above all to the countries of the European
Union, which alone accounts for over 300,000 tonnes of Italian rice every year.
Italian rice-fields now cover over 240,000 hectares, distributed, in order of size,
in the provinces of Vercelli, Pavia, Novara, Milano, Alessandria, Ferrara, Mantova
and Verona (northern Italy), and in some limited areas of Sardinia island and
central-southern Italy. Piedmont region is the most important one with 120,000
hectares and about 5000 producers. The average yield is 6 t/ha; 85% of the
surface is grown with japonica type varieties, the rest with thaibonnet. Italian
consumers prefer bold and chalky grain so that indica-type rice is entirely
exported.
Rice types and characteristics
The various varieties of rice are classified on the basis of a number of variables.
Few of them are the size of grain, the color of the bran (skin of the grain), type
of starch and aroma.
106
Size of grain. Short grain rice: the grain is almost as long as wide (4 mm long,
2.5 mm wide). Medium grain rice: the grain is about 2 to 3 times longer than
width (5 mm length). Long grain rice: the grain is about 3 to 5 times longer than
its width (6mm length).
Color of grain. Brown rice: the husk is removed keeping the bran layer and the
endosperm. White rice: the rice is polished removing the bran layer resulting in a
loss of many minerals and fiber.
Starch. There are two types of starch; amylose and amylopectin. Longer grain
rice has 22% amylose and 78% amylopectin while medium/short grain rice has
18% amylose and 82% amylopectin. Relatively higher the amylopectin, stickier is
the texture. By cooking, this starch structure becomes gelatinized so that human
body can digest it.
Generally speaking the different varieties can be grouped into four large families
based on the grain's physical parameters, length, shape and aspect of the grain.
Italian law requires rice to be divided into six different categories: comune rice,
semifino rice, fino rice, superfino rice, parboiled rice, and integrale (brown) rice.
Comune rice. Grains: small and round. Varieties: Originario, Balilla, Pierot, Razza
253, Cripto e Americano 1600. Particularly suitable for preparing minestrone and
desserts.
Semifino rice. Grains: medium length and rounded. Varieties: Rosa Marchetti,
Maratelli, Italico, Vialone nano, Padano e Lido. Particularly suitable for preparing
boiled rice and starters.
Fino rice. Grains: long and slim. Varieties: Rinaldo Bersani (Ribe), Razza 77,
Europa, Ringo e S. Andrea. Particularly suitable for preparing risotto and as a
side dish.
Superfino rice. Grains: large and very long. Varieties: Arborio, Carnaroli, Roma,
Argo e Baldo. Particularly suitable for preparing risotto and as a side dish.
Parboiled rice: processed or converted rice.
Integrale (brown) rice is the whole, unpolished grain of rice.
107
Each type of rice fits into one of these categories but the same rice can be in
more than one category according to regional differences.
Insect pests
Rice-mills, as any other food industry, can be infested by insects, leading to
negative economic and commercial consequences. Because of the structure of
the building grains are the main source of reproduction and diffusion of pests. As
a result Cryptolestes spp., Oryzaephilus spp., Plodia interpunctella (Hb.),
Rhyzopertha dominica (F.), Sitophilus spp., and Tribolium spp. present in
warehouses, silos and in mills are carried into rice-mills where they can multiply.
In many Italian rice-mills Integrated Pest Management has been suggested for
the prevention and control of pests. The results obtained led to extending these
methods to improve healthy sanitation practices and reduce chemical
treatments. Despite these provisions, the problem of pest attacks by Plodia
(larvae), Rhyzopertha and Sitophilus (adults) in rice, from packaging to the
consumer, remains unsolved because of specific aspects of used packaging and
the negligence in warehouses and stores in addition to the long average shelf-life
of the product.
Materials and methods
Rice categories and types
We studied attraction of Sitophilus zeamais Motschulsky adults to nine different
categories of Italian rices: comune rice (variety Originario), semifino rice (variety
Padano), fino rice (variety Ribe), superfino rice (variety Arborio), pre-cooked rice
(variety Ribe), enriched (vitamine) rice, parboiled rice (variety Ribe), integrale
(brown) rice (variety Ribe), expanded rice (Quadro / Table 1, Figure 1).
Regular milled white rice is rice from which hulls, germ, outer bran layers and
most of the inner bran are removed in the milling process. The grains are bland
in flavor and are fluffy and distinct when cooking directions are followed.
Originario rice. At the turn of the century, the name Originario was introduced to
distinguish the pure original rices of Japan from the local ones which were
characterised by strong hybridisation. All the every-day rices from the Originario
108
group derived, in fact, from the Omahi or the Chinese Originario, though
maintaining the characteristics of the Japanes "ancestors", with short and round
grain, pearly appearance, and high absorption capacity.
Padano rice. Selection from Bahia. The variety of Padano rice is a semi-fine rice,
sticky, best choice for timballi, formed rice dishes, soups, recommended for
minestrone and risottos.
Ribe rice. It derives from a double cross-breeding with the now defunct Rb, the
first long grain rice cultivated in Italy. Ribe has a crystalline and compact
structure with characteristics transmitted through Rb from its father Lady Wright.
This variety is particularly suitable for parboiling, thanks to the crystalline
structure of its starch.
Arborio rice. Gets its name from the Vercellese town (in Piedmont region) where
it had its origin deriving from Vialone. Amongst the Italian rices it is the one with
the biggest grains. Like other Italian rice varieties, Arborio contains more starch
than many other types of rice. Besides risotto, Arborio rice is used in dishes such
as stir-fried rice, sushi, pudding, and recipes where rice is molded into shapes.
Pre-cooked rice - quick type - is completely cooked. It needs only to stand in
boiling water to be ready for serving. Cooking this product will result in a
gummy, indistinguishable mass.
Enriched rice or Fortified. This produce is a combination of highly fortified rice
with ordinary milled rice. A coating of vitamins and minerals - thiamine, niacin,
iron, and sometimes riboflavin - is used to fortify rice.
Parboiled rice - processed or converted rice - has been treated to keep some of
the natural vitamins and minerals the whole grain contains. It has been cooked
before filling by a special steam pressure process. It requires longer cooking time
than regular milled white rice, but after cooking the grains are fluffy, separate
and plump.
Brown rice is the whole, unpolished grain of rice with other the outer fibrous,
inedible hull removed. Brown rice requires more water and longer cooking time
than white rice. It has a delightful, chewy texture, with a distinctive nut-life
flavor.
109
Quadro 1. Características dos tipos de arroz usados nos ensaios
Table 1. Characteristics of rice types used in the experiments
Rice categories Variety Proteins
g
Carbohydrates
g
Fats
g
Cooking
time
min
Kcal
100
g
Comune rice Originario 6.4 80.5 0.9 14 356
Semifino rice Padano 6.7 76.9 1.0 14-16 343
Fino rice Ribe 5.9 81.0 0.7 14 354
Superfino rice Arborio 6.8 79.8 1.4 16 359
Pre-cooked rice Ribe 7.9 75.4 0.8 5 340
Enriched rice - 6.5 78.5 1.6 4-5 354
Parboiled rice Ribe 6.9 82.2 0.6 15 362
Integrale rice Ribe 8 76 2 18 354
Expanded rice - 9.7 83 0.45 0 375
Insect rearing
The adults of S. zeamais used in the olfactometer tests were taken from cultures
that were kept in the laboratory in whole maize at 27±1°C and 65±5% relative
humidity (r.h.) and continuous darkness.
Olfactometric tests
The tests were carried out in cylindrical arena of plexi-glass (80 cm diameter x
40 cm high) for olfactometer assays. In the arena 9 modified Flit-Track M2 trap-
devices (Trécé Inc, USA) (choice tests) were placed.
110
Figura 1. Adultos de Sitophilus zeamais em arroz infestado (1); categorias de arroz
usado nos ensaios: arroz comum (var. Originario) (2), arroz semifino(var. Padano) (3),
arroz fino (var. Ribe) (4), arroz superfino (var. Arborio) (5), arroz pre-cozido (var. Ribe)
(6), arroz enriquecido (7), arroz vaporizado (var. Ribe) (8), iarroz integral (película) (var.
Ribe) (9), e arroz expandido (10).
Figure 1. Adults of S. zeamais on infested rice (1); categories of rices used in the
experiment: comune rice (var. Originario) (2), semifino rice (var. Padano) (3), fino rice
(var. Ribe) (4), superfino rice (var. Arborio) (5), pre-cooked rice (var. Ribe) (6), enriched
rice (7), parboiled rice (var. Ribe) (8), integrale (brown) rice (var. Ribe) (9), and
expanded rice (10).
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
111
In each trial 100 adult beetles of mixed sex and age were released at the centre
of the arena. The number of trapped insects was checked 15 h after their
introduction in the arena; teflon paint was used to prevent maize weevil escape
from the traps and from the arena.
Fourteen replicates were performed, using a total of 1400 insects. In order to
measure the different attractiveness of each rice type, 20 gr of rice were used as
bait for each trap. In all experiments trap positions were rotated and trap
contents were renewed after each replication.
The tests were realized under controlled conditions set at 27±1°C, 65±5%
relative humidity (r.h.) and continuous darkness.
Data analysis
The data were submitted to the calculation of Kendall’s W association coefficient
and to a classic one-way ANOVA analysis; a multiple regression analysis was also
performed, in order to assess if any distinctive features of the rices may
influence insects choices.
Results and discussion
Results obtained during olfactometric experiment are reported in the Quadros
/Tables 2 and 3.
The nature of the data suggests to begin the analysis with the calculation of
Kendall’s W statistic, which furnishes a global measure of the association among
many different classifications; the fourteen ranks, one for each experimental
trial, have therefore been derived, by assigning value 1 to the rice preferred in a
given trial, 2 to the quality with the second higher frequence, and so on. The
resulting statistic is W=0.1643; this values indicates that in the different trials
the insects choices didn’t turn the same way to the same rices.
Nevertheless, overall results seem to indicate that insects show, on the average,
a preference: this is clearly confirmed by the one-way ANOVA analysis performed
on the nine groups formed by the rices in the 14 experimental trials. The very
low p-value (p=0.0061) indicates that the between groups means are very
unlikely to be equal.
112
Quadro 2. Distribuição de insectos nos testes de preferência de odores
Table 2. Distribution of insects in the olfactometric tests
Rice categories Insects trapped
N.
Mean Variance S.D.
Comune rice 143 10.21 9.57 3.09
Semifino rice 141 10.07 11.61 3.41
Fino rice 151 10.79 13.72 3.70
Superfino rice 187 13.36 10.55 3.25
Pre-cooked rice 123 8.79 18.18 4.26
Enriched rice 106 7.57 15.03 3.88
Parboiled rice 180 12.86 16.29 4.04
Brown rice 156 11.14 18.90 4.35
Expanded rice 145 10.36 29.17 5.40
Quadro 3. Análise ANOVA unilateral
Table 3. One-way ANOVA analysis.
Source Sum of squares D.f. Mean Squares F statistic p-value
Within groups 363.57 8 45.45 2.86 0.0061
Between groups 1859.29 117 15.89
Total 2222.86 125
The results obtained in olfactometer tests demonstrated that S. zeamais adults
are able to discriminate and to select from different semiochemical messages in
a small space.
In our case among rice categories tested adults of maize weevil revealed
preferences in decreasing order for: superfino (variety Arborio) (14.4%),
parboiled (variety Ribe) (13.51%), brown (variety Ribe) (11.71%), fino (variety
Ribe) (11.34%), expanded rice (10.89%), comune (variety Originario) (10.74%),
semifino (variety Padano) (10.59%), pre-cooked (variety Ribe) (9.23%), and
enriched rice (7.96%).
113
The risks of S. zeamais infestations on the various types of rices considered
presented significantly different percentages. Semifino and parboiled rice seem
to be more attractive than the other rice categories; on the contrary pre-cooked
rice and enriched rice are less interesting for adults of maize weevil.
In an attempt to identify the main factors influencing the choices, the total
preferences have been considered as the dependent variable in the context of a
multiple regression analysis; the 5 explanatory variables put into the model
concerned the organoleptic properties and characteristics of the rices: proteins
(g/100 g of rice), carbohydrates (g/100 g of rice), fats (g/100 g of rice), cooking
time (min) and energetic value (Kcal/100 g of rice). The method employed has
been a stepwise regression, with the calculation of the adjusted R-square in
order to stop the procedure.
The results showed that the variables significantly influencing the insects choice
are related to cooking times and energetic value; these two predictors alone
account for approximately 70% of the global variance (R2=0.6955). Particularly
strong is the relationship between the preferences with cooking times, as it is
shown even by the high correlation coefficient between these two variables
(r=0.6251). Semiochemicals released by the different rice categories considered
in relation to these two characteristics are to be investigated.
Risks of rice infestation by S. zeamais along the processing cycle, from field raw
material to the consumer, remains unsolved because of specific aspects of used
packaging and the negligence in warehouses and stores in addition to the long
average shelf-life of the product. Warehouse managers and shopkeepers must be
involved in the processing cycle by encouraging frequent visits on the part of
inspectors and the distribution of booklets concerning the problems and their
possible solutions.
Only by controlling the entire processing cycle, from the purchase of raw material
to the distribution of the finished product (involving even the consumer), it will
be possible to reduce the risk of infestation.
114
Acknowledgements
The study presented here is part of the EUREKA project 3747 EUROAGRI+IPM-
RICE and was presented in the International Workshop on Integrated
Management of Stored Rice Pests, September 17-19, 2007, Alcácer do Sal,
Portugal
References
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urbana. Con note morfologiche, biologiche e di gestione delle infestazioni. Arache
editrice, Roma: 1-160.
Trematerra, P., Paula, M.C.Z., Sciarretta, A. & Lazzari, S.M.N., 2004: Spatio-
Temporal Analysis of Insect Pests Infesting a Paddy Rice Storage Facility.
Neotropical Entomology, 33 (4): 469-479.
115
4.2. Integração de sistemas de inspecção na gestão do
arroz armazenado
4.2. Integration of inspection systems into stored rice
management
Blaine Timlick1
Resumo
Os sistemas de inspecção são cruciais para os agentes que manuseiam as matérias
primas, especialmente cereais a granel, onde as infestações por insectos não só podem,
afectar a matéria prima, mas também o produto armazenado, e conduzir a reclamações
por parte dos compradores e a potenciais perdas no valor comercial.
Ter vários processos de inspecção disponíveis e ter inspectores competentes é somente
parte do processo de implementação de um sistema eficaz. A integração dos processos,
normalização dos procedimentos, e uma autoavaliação bem organizada pode
providenciar uma gestão com um nível de confiança, em que os riscos associados às
pragas de produtos armazenados e à qualidade dos produtos, em geral, são
minimizados.
Nesta apresentação, são explicados alguns sistemas de inspecção que podem ocorrer nas
estruturas de armazenamento de arroz, focando como a informação pode ser integrada
para uma eficaz tomada de decisão.
Abstract
Inspection systems are crucial for handlers of raw materials, especially for those handling
bulk grains where insect infestations can not only affect the raw commodity but can
damage the processed product as well leading to customer complaints and potential
losses in market share.
Having numerous inspection processes and diligent inspectors is only part of
implementing an effective system. Integration of the processes, standardization of
procedure and a well organized self assessment can provide senior management with a
level of confidence that risks associated with stored product insect pests and quality of
their product in general is minimized.
This paper sets out to explain some general inspections systems that might occur in rice
processing facilities focusing on how the information can be integrated for the most
effective decision making.
11 Canadian Grain Commission, 900 – 303 Main St., Winnipeg, Canada, e-mail:
btimlick@grainscanada.gc.ca
116
Introduction
Managers of rice processing facilities consistently face multiple challenges on a
daily basis. Process efficiency that maximizes output and minimizes downtime
and waste are paramount to the success of the processing facility and is
therefore the major driver for the manager. To assist in facilitating this, an
organizations management must have a system in place that is easy to use and
provides them with decision making information in the most timely manner.
Quality systems that are based upon a HACCP (Hazard Analysis Critical Control
Point) approach are not only becoming the norm within the food processing
industry, but these systems are becoming requirements of those purchasing the
facilities products. The inspection program within a processing facility is an
integral component within a HACCP based Quality System.
How an inspection program is designed is a large factor in how effective insect
control will be and may also influence the level of pesticide residue that may
occur. To be compliant to a HACCP based system, the inspection program will
likely need to be made up of several components, each of which having
procedures that result in information that is sent to the operations decision
makers. The information garnered from an effective inspection system can then
provide confidence that pesticides are only used when absolutely necessary, that
other options are considered or integrated which results in customer/consumer
confidence. This review examines examples of various inspection processes, and
how to integrate and monitor them.
Types of inspection systems
Grain inspection
In general, grain inspection is based upon obtaining samples that are as
representative of the grain lot as possible. The prime motive being that the
receiving facility wants information on the quality of the lot as a whole. Quality is
often defined as the commodity meeting a level of numerous criteria. Criteria
levels such as the percentage of whole kernels, varietal purity, moulds, physical
damage and foreign materials, and of course insects, must all be met for the
processor to accept the lot. Most representative sampling assumes that there is
117
low variability in the distribution of the criteria as the lot has been moved and
mixed several times prior to its delivery. This is simplistic at best as insects are
dynamic and physical separation of the lot based upon particle size occurs easily.
Therefore, in most cases, obtaining a grain sample is a compromise between
accuracy for all of the criteria and the cost associated with sampling.
How the bulk commodities arrive at the processing facility will dictate how they
are sampled (trains, trucks, bags, totes) and grain deliveries arriving by rail and
truck can be sampled either while the grain is static or while it is flowing. If grain
is to be sampled while flowing, sampling may take place using mechanical
equipment such as transverse, full stream diverter, rotating cup or bucket cup
automatic sampling equipment (see ISO/DIS 6644). These devices are often
located close to the receiving pits of facilities and are usually delivered to
inspection offices via pneumatic conveyance. While these devices provide
inspectors with very representative samples, a great deal of care needs to be
taken to ensure that the physical percussion inflicted on the grain is not too
much to cause damage which would distort the quality judgment that the
inspector places on the lot. Also, insects transported through these mechanisms
suffer a degree of mortality; however, those that remain outside of grain kernels
through all stages of their development suffer the greatest. These insects may
either not be detected or not be given any attention given that the inspection
staff discovers them dead.
Grain sampled as a static batch is usually performed with an auger or probe
device. These devices are inserted into truck boxes, railcars or bags and totes in
a systematic fashion to obtain the most representative sample of the lot. Augers
are mechanical instruments which are inserted into the grain mass and core an
amount of the grain up from a designated location. Probes may be single or multi
aperture or gravity flow type devices. These instruments are inserted into grain
and twisted (aperture) or released (gravity) to obtain grain from a cross section
(multi aperture) or a specific location (single aperture, gravity). These devices
can also be associated with pneumatic conveyance that sends the sample to the
inspection office. Mortality associated with pneumatic conveyance of samples
obtained through automatic samplers applies to these samples as well. Static
sampling allows for a somewhat more effective means of identifying insect
118
infestation within loads as the sample can be more biased and the sample:lot
ratio is often higher. While areas sampled within truck lots can be at the
discretion of the sampler, a standard procedure and system should still apply
(see ISO/DIS 13690)
The delivery samples then form the basis of the first objective and subjective
analysis by inspection staff. Subjective factors are those factors that are not
measured and related to a unvarying figure or tolerance. These factors are
determined visually and may be compared to controlled laboratory samples that
have the factor established at maximum allowable limits. Factors such as mildew,
green seed or attached earth are factors often determined in a subjective way.
Objective factors are those that are measured, and related to an established
tolerance. Such factors such as the presence of insects, insect damage, disease
(Fusarium), contamination (mechanically stained or treated seed or glass, metal
or stone) are those often measured to a standard or tolerance. In the case of
discovery of insects, the communication and decision making process is vital for
the facility to avoid further contamination. Having an established instruction for
inspection staff helps to ensure that discovered insect infestations are dealt with
in a standardized fashion. Data from this type of analysis can be reviewed as
part of an inspection monitoring program to determine if infestations are coming
consistently from specific growers or regions. Decisions can then be made about
how grains will be received from these regions or growers in the future.
Once the initial inspection has been performed and the commodity has been
accepted, the grain will either go into storage. This storage may be temporary (a
few days) or more long term (several weeks). If more long term storage is
considered, monitoring and the necessary control measures can be applied.
Monitoring for insects through the use of determining temperature and sampling,
sampling in general and trapping are common practices used for obtaining
information in order to make control decisions.
Control decisions are often reactive decisions based upon monitoring information.
Therefore, these decisions need to have a degree of priority in the quality
management program. Fumigation is often the control measure chosen due to
the need for expediency. Fumigation choices may be dictated by regulatory
119
agencies (what products are to be made available) or by customer demands.
Therefore, having competency in both conventional (phosphine, methyl bromide)
and fundamental (modified) fumigation practices can allow a processor a more
diverse market share. Being able to access other markets such as the organic
market also means that the facilities quality program must have a well integrated
identity preservation process in order to assure customer confidence.
If the initial grain inspection occurs after cleaning and prior to initial storage,
then inspection of by-products may also be useful as this may be a source of
infestation into the processing facility
Facility and Equipment Inspection
A second inspection program necessary to mitigate insect pest problems in
stored and processed products is the facility inspection. The facility inspection is
an inspection process where monitoring and inspection programs are merged.
This type of program requires staff familiar with the facility and its grounds to
make regular and thorough examination. Examination and documentation on
spills, damage, machinery, equipment, packaging, general storage, warehousing
and laboratories are important to mitigate product rejection and to avoid in-
house contamination. Trapping within all of the areas of the facility will also
provide information on areas to target or prioritize in a control program.
Often, facility inspection is based on a committee or group convening to share
findings. An effective quality system would have individuals from all areas of the
facility on a regular basis with a check-list relevant to their area. Findings would
be shared and resources allocated in a prioritized fashion. For example,
consistent discovery of pyralid moths in the receiving area or initial storage may
indicate that open doors allow for continuous access of the moths. Implementing
a door open/close policy or the installation of an air curtain may be all that is
needed drastically reduce moth capture. Insect discovery around processing
machinery may initiate the decision to move up the date for routine equipment
maintenance and cleaning. Discovery of spills around the plant may be cause to
call a staff meeting on cleaning to review the procedure to examine if it is being
done accordingly of if there is a need to revise the procedure. Often, front line
120
staff will have solutions to the problems that can mitigate problems in addition
minimizing and accurately targeting any necessary pesticide applications.
Facility inspection may also be a phytosanitary requirement if the processing
facility intends to market their products internationally. Ensuring that products,
conveyances and facilities meet a recognized and auditable standard assists in
providing customer assurance regarding consistent product quality. State
inspection bodies may need to inspect the facility on a routine basis or they may
only need to audit processes established by the facility itself in order to meet the
mandated requirements. If state inspection is required, utilizing a similar
inspection methodology would assist in meeting compliance and avoid confusion
over the use of multiple systems.
From a management perspective, facility inspection may be the driver for many
other operational activities. Cleaning regimes, production runs and equipment
maintenance and pest control practices may all be prioritized by the facility
inspection. The facility inspection needs to be a tool for managers to make
preventive decisions, or at least make reactive decisions that are as cost
effective as possible.
System inspection
The last of the inspections processes that is often overlooked is the management
inspection of the system. A great many processors are utilizing HACCP or quality
system based management tools. If these types of systems are certified, there is
the need for the certifying body to review the criteria of the system to determine
if they meet the standard of the certifying body. While this can play a great role
in showing clients and customers that there is a certified system in place, the
step of organizational self assessment will provide the greatest efficiencies to the
production.
Every process involves at least one person who should be able to assess the
performance of that process. The staff of the organization should be called upon
at a routine time in the year to provide input into their work. This not only
provides the opportunity for process improvements, but it gives managers the
opportunity to recognize efforts and contributions made by staff over the
timeframe.
121
The term self-assessment is often reserved for pre-audit activities that determine
if documentation is sufficient for the organization to be audited. However, self
assessment needs to be somewhat more holistic in its approach. It not only
should include a documentation review of the technical aspects of the work to
ensure a standardized continuity, but it also needs to allow for process
improvement.
A self assessment of insect control might include documentation review of the
insect trapping and control program, in addition to information about the
effectiveness of these activities. The review itself ensures that procedures and
instructions are accurate and this may fulfill the demands of the quality system.
Nevertheless, facility staff has the greatest knowledge of the operations and how
all the operational segments connect. This understanding can bring focus to the
impacts of one operational segment to the next. For example, processing staff
may indicate that they believe fumigants are being detected in the process of
their duties. This may initiate a more formal gas detection (using detection
devices) process where by those performing facility inspection. This may result in
gained efficiencies of reduced failures of fumigations and an increase in staff
security and safety.
The review does not need to be an onerous task. The procedures should be as
short as possible and succinct. Checklists should also be simple and well
organized. This will enable changes from management review to come more
quickly, give rise to a higher level of productivity, result in better training and
implementation and thus be of more value to employees.
Inspection systems as part of integrated pest management
Managing insect pests within processing operations is only a small piece of the
system that managers must deal with. Often, pest control is not on the forefront
of managers priorities, and in many cases may be prioritized quite low.
Consequently, insect pests are often dealt with in a reactive fashion. Within a
well managed system, the information flow to managers is automatic,
standardized and complete. Thus the manager can make effective and consistent
decisions regarding insect control. Therefore, it is important to give appropriate
122
prioritization to insect control, especially when environmental conditions are
appropriate for insect infestation and reproduction.
By implementing a system whereby insect control is linked to the operational
processes, insect control can be detected as early as possible and managed in a
way to maximize product quality and avoid costly delays. Integration of
inspection processes into a system allows for the implementation of new
strategies which can be effective and mitigate pesticide use.
System strategies such as routine meetings of inspection staff can include
agenda items specific to inset detection. This may lead to discoveries of
overlooked parts of the operations and thus alleviate chronic infestation. These
detections may also initiate implementation of newer approaches to insect
control.
Inspection processes can provide information to management regarding
suppliers. Those that are determined to be suppliers of product that is constantly
infested can be discussed and removed from a preferred supplier list if need be.
Suppliers that must be utilized can be designated for a more scrutinized
inspection, automatic treatment or other management decisions that assist to
ensure that end use products have a low level of risk of being infested with
insects
Integrated inspection should allow for decisions to be made in the right place at
the right time for the right reasons and therefore should assist in providing
information that makes best use out of the intended pesticides while minimizing
consumer concerns.
Demands for bulk grains are increasing (bio fuels etc.) and therefore prices have
risen. With higher price, buyers will expect more, so having an auditable system
that mitigates risk as much as possible may also be a marketing feature of the
product itself. Ultimately, inspection needs to be integrated with
shippers/products received, production, and monitoring to minimize risk and
therefore, the amount of pesticide used.
123
4.3. Detecção de insectos em cereais
4.3. Detection of insects in grain
James E. Throne1∗ and Thomas C. Pearson1
Resumo
A detecção de insectos ocultos no interior dos cereais é importante para os comerciantes,
dado que as infestações internas podem conduzir à presença de fragmentos de insectos
nos produtos feitos com esses cereais, ou no caso do cereal ser armazenado antes de
utilizado, as populações de insectos podem aumentar e provocar ainda maiores danos.
Num estudo realizado nos EUA, detectou-se que mais de 95% dos insectos em vagões de
trigo numa fábrica estavam escondidos no interior dos cereais, e não eram detectados
por crivagem de amostras de cereais, um método de detecção usado na indústria. Um
problema que se coloca à detecção de insectos é tentarmos detectar níveis muito baixos
de infestação: arroz com 2 insectos nocivos vivos por quilograma é considerado infestado
pela “Grain Inspection, Packers and Stockyards Administration” do Departamento de
Agricultura dos EUA. Um quilograma de arroz pode conter 50000 grãos, pelo que
estamos a tentar detectar até 2 grãos de arroz infestados em 50.000. Foi também
demonstrado que um adulto Rhyzopertha dominica num grão de trigo pode originar 14
fragmentos de insecto numa amostra de farinha moída a partir desse trigo, enquanto que
uma larva origina 0,6 fragmentos e uma pupa, 1,6 fragmentos. Vários métodos foram
desenvolvidos para a detecção de insectos no interior dos cereais, incluindo a coloração
dos cereais para detecção dos orifícios de postura; a separação por gravidade baseada
no princípio de os cereais infestados serem mais leves e flutuarem num líquido;
esmagamento de cereais entre papel impregnado com ninidrina; detecção de dióxido de
carbono ou de ácido úrico produzido pelos insectos; detecção por ressonância magnética
nuclear; detecção por “standard film” ou por imagens digitais de raio-x; utilização de
análise de imagens para detecção automática por raio-x; sensores acústicos através dos
quais se ouve os insectos a alimentarem-se dentro dos cereais; e técnica ELISA, para
detecção da miosina dos músculos dos insectos. Alguns métodos recentes para detectar
infestações internas de insectos são: espectroscopia de infra-vermelhos próximos,
adaptação do “singel-kernel characterization system”, tomografia computorizada,
emissões acústicas de impacto (deixar cair cereais sobre uma placa de aço e registar os
sons produzidos pelo impacto), condutividade na moagem (determinação da
condutividade de um cereal durante a sua moagem); imagem térmica por infra-
vermelhos. Uma nova espectroscopia de infra-vermelhos próximos também foi
desenvolvida para detecção de fragmentos de insectos na farinha. Problemas associados
aos métodos de detecção é que os de maior precisão, como por exemplo os raio-x são
trabalhosos e dispendiosos, enquanto que os rápidos automatizados tendem a não
conseguir detectar ovos e larvas jovens. Apresentamos um panorama geral destes
métodos de detecção, incluindo vantagens e desvantagens, e focamos especialmente
algumas das novas tecnologias de detecção, que se encontram em desenvolvimento.
Palavras-chave: insectos dos produtos armazenados, detecção, infestação oculta
1 USDA-ARS Grain Marketing and Production Research Center, 1515 College Avenue, Manhattan KS 66502,
United States,
∗ Corresponding author e-mail: james.throne@ars.usda.gov
124
Abstract
Detecting insects hidden inside kernels of grain is important to grain buyers because
internal infestations can result in insect fragments in products made from the grain, or, if
the grain is stored before use, the insect population can increase and damage the grain
further. In a study in the United States, 98% of Rhyzopertha dominica in railcars of
wheat at a mill were hidden within grain kernels and would not be detected by sieving
samples of the grain, a standard detection method used at mills. An inherent problem in
insect detection is that we are trying to detect insects at very low levels – rice that
contains two live injurious insects per 500 grams is considered infested by the United
States Department of Agriculture Grain Inspection, Packers, and Stockyards
Administration. A 500-gram sample of rice may contain 25,000 kernels; thus, we are
trying to detect up to 2 infested kernels in 25,000 kernels of rice. We have shown that a
100-gram sample of wheat containing one R.dominica adult inside a kernel will result in
an average of 14 insect fragments in flour milled from that wheat, while a sample
containing one larva results in 0.6 fragments and one pupa results in 1.6 fragments. A
number of methods have been developed to detect insects hidden inside grain kernels,
including staining kernels to detect weevil egg plugs, density separation based on
infested kernels being lighter weight and floating in a liquid, detection of carbon dioxide
or uric acid produced by the internally feeding insects, detection by use of nuclear
magnetic resonance (NMR), detection by standard film or digital X-ray images, use of
image analysis for automated detection by X-rays, acoustical sensors to hear insects
feeding inside kernels, and enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) to detect
myosin in the muscles of insects. Some of the recent methods developed to detect
insects hidden inside kernels are near-infrared spectroscopy (NIRS), adapting the single-
kernel characterization system (SKCS), computed tomography (CT), acoustic impact
emissions (dropping kernels and recording the sounds made when they hit a steel plate),
and use of a conductive mill (determining conductivity of a kernel as it’s milled).
Problems encountered with these detection methods are that the most accurate
methods, such as X-ray, are laborious and expensive, while rapid, automated methods
tend to not be able to detect eggs and young larvae. We will present an overview of
these detection methods, including advantages and disadvantages, and will focus on
some of the newer technologies being developed for detection.
Keywords: stored-product insects, detection, hidden infestations
Introduction
Determining the insect infestation level of grain is important for decision making
when buying grain or putting grain into storage, for example, at an elevator or
mill. For short-term use of the grain, insect fragments that result from internal
infestations are a problem in the processed product, so it is desirable to detect
both live and dead insects. The population structure of the internal infestation
determines the number of insect fragments produced during milling; for
example, number of fragments produced from different stages of lesser grain
borers in wheat varies greatly with stage: an average of 0.6, 1.6, and 14.0
fragments are produced from one larva, one pupa, or one adult, respectively
(Perez-Mendoza et al., 2005), so detection of older insects is particularly
important for short-term use. For long-term storage, insect population growth
125
and resulting damage are problems, so detection of all stages of live insects is
particularly important. Usually only externally feeding insects (e.g., Cryptolestes
or Tribolium) which are easily detected by sieving are sampled during the
decision making process, but internally feeding insects (e.g., Rhyzopertha or
Sitophilus), which are difficult to detect because their immature stages are
hidden inside kernels, are more important pests. For example, internal
infestation level of wheat in railcars was determined during September through
December after the grain had been stored for several months (Perez-Mendoza et
al., 2004), and 85% of the insects found were Rhyzopertha dominica and 14%
were Cryptolestes ferrugineus. The age structure of the Rhyzopertha population
was 51% eggs and 1st instar larvae; 42% 2nd, 3rd, and 4th instar larvae; 5%
pupae and pre-emerged adults; and 2% free-living adults. Thus, 98% of the
R.dominica infestation would have been missed during sampling by sieving.
The major internally feeding pests of grain are the lesser grain borer,
Rhyzopertha dominica (F.); the weevils [granary weevil, Sitophilus granarius
(L.); maize weevil, S. zeamais Motschulsky; and rice weevil, S. oryzae (L.)]; and
the Angoumois grain moth, Sitotroga cerealella (Olivier). The weevils lay their
eggs inside the grain kernel, while the other two species lay their eggs outside
the kernel and the newly hatched larvae bore into the kernels; larvae and pupae
of all three species live inside the kernels.
The ideal detection method would be rapid (able to process a 1-kg sample in a
minute or two), automated, have 80-100% accuracy for determining numbers of
all stages of live and dead internal feeders, have a very low false positive rate
(not classify an uninfested kernel as infested), and be cost-effective. One of the
difficulties in developing detection methods is that we are trying to detect
infested kernels at a very low level of infestation – 2 infested kernels/0.5 kg of
rice (about 25,000 kernels) or about 0.008% (GIPSA, 2005). Any uninfested
kernels classified erroneously as infested can cause misleading results at this low
an infestation level, so the false positive error rate of any detection method is
very important.
126
Historical detection methods
One of the first methods used to detect insects in grain was staining the kernels
with acid fuchsin to detect weevil egg plugs (Frankenfeld, 1948). During the
oviposition process, a female weevil chews a hole in a kernel, lays an egg in the
hole, and then covers the egg with a gelatinous egg plug. Disadvantages to the
staining method is that it detects only weevil egg plugs, there may not be an egg
laid under each egg plug, and it is laborious because all surfaces of each kernel
have to be examined under a microscope. Other stains have been used with
similar results (Milner et al., 1950b).
The most accurate method, even today, is X-raying kernels and manually
inspecting the images (Milner et al., 1950a). This method can even detect
weevil eggs inside the kernels, and this is the only method that can determine
stage and possibly species of both live and dead insects. Disadvantages are that
it is time consuming to take, process, and examine film X-rays; and the method
requires skilled personnel and is expensive.
Density separation using liquids of certain specific gravity have also been used to
separate sound and infested kernels, based on the premise that infested kernels
are lighter and float (Milner, 1958). However, the method is laborious, requires
expertise to interpret, and is not very accurate.
Acoustical sensors have been tried in various configurations to detect insects by
the sounds they make during feeding. Initial efforts placed a microphone in a
soundproof chamber with grain (Adams et al., 1953), and more recent efforts
involved a microphone placed in a soundproof box that could be used in a mill,
called ALFID (Vick et al., 1995). In practice, background noise in a mill is a
problem when using ALFID, and the method requires about 30 minutes per
sample for sounds produced by grain settling to subside. Accuracy of acoustics is
good for detecting presence of older larvae but not for determining number of
insects in the sample.
Several chemical detection methods were developed or refined during the
1980’s. Detection of carbon dioxide produced by insects was used during the
1950’s (as reported in Milner, 1958) and was further refined by Bruce et al.
(1982). The method is accurate for detection, but not quantification, of live
127
insects, and it is time consuming and expensive. Uric acid, an excretion product
of stored-product insects, is detectable at low levels using liquid
chromatography. The method is accurate for detecting, but not for quantifying,
presence of insects (Wehling et al., 1984). One problem is that the method may
underestimate numbers of lesser grain borers, which eject frass and, thus, uric
acid from the kernel. Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) was also
investigated for detection, but was unable to detect insects in single kernels until
the 3rd instar (Chambers et al., 1984), and the equipment is expensive.
In the 1990’s, molecular detection methods and automated X-ray detection were
developed. Quinn et al. (1992) developed an enzyme-linked immunosorbent
assay (ELISA) for detection of myosin from insect muscle, but myosin degrades
over time so the method underestimates numbers of dead insects in samples,
such as in fumigated grain. If only live insects are present, then the method is
accurate for fresh samples (Atui et al., 2007).
X-ray detection technology was reinvestigated by digitizing film X-rays and then
using image analysis to automate the interpretation of X-rays (Keagy and
Schatzki, 1993). The method resulted in only 50% machine recognition of 4th
instars in scanned X-rays. The stored-product group in Winnipeg, Canada, used
digital X-rays with image analysis for detection of a number of stored-product
insect species (e.g., Karunakaran et al., 2003). They had greater than 98%
accuracy in detecting mixed ages of rice weevil larvae, but 16% false positives of
uninfested kernels. Recent work in our laboratory with a Faxitron MX-20 digital
X-ray unit (Faxitron, Wheeling, IL) indicates that the quality of the digital images
appears as good for insect detection as film X-rays (Throne, unpublished data).
Larvae, pupae, and adults of both the lesser grain borer (Figs. 1 and 2) and rice
weevil (Fig. 3) are easily recognized in digital x-ray images, as are rice weevil
eggs (Fig. 4). Advantages are that the images allow detection of all life stages
and take just seconds to obtain, while disadvantages are that the unit scans only
a 10 X 10 cm area and is expensive.
128
Newer detection technologies
Efforts to develop new detection technologies are targeted toward development
of rapid, automated techniques. One of these methods is the use of near-
infrared spectroscopy (Dowell et al., 1998). Using this method, kernels
containing pupae and adults can be identified with 100% accuracy and kernels
containing older larvae are identified with greater than 80% accuracy, but the
method is not able to detect kernels containing 1st or 2nd instars. Classification
accuracy was not affected by wheat class, protein content, or moisture content,
and the rate of false positives was about 5%. A calibration can be developed
from samples containing live or dead insects and used to detect live or dead
older larvae and pupae with greater than 86% accuracy (Maghirang et al.,
2003). Advantages to the method are that it is nondestructive and requires no
sample preparation. Disadvantages are that it takes about 30 minutes to
process a 100-g sample, and automated units are expensive.
The Perten 4100 Single Kernel Characterization System (SKCS) was developed to
measure moisture, hardness, diameter, and weight of individual wheat kernels in
300-kernel samples at a rate of 2 kernels/second. The technology has been
expanded to other commodities, including rice. Electrical resistance profiles
collected during processing using the SKCS have been investigated for insect
detection. As sound kernels are crushed, electrical resistance steadily decreases
and then steadily increases again. Insect-infested kernels show a rapid drop in
electrical resistance during crushing, and are, thus, differentiable from sound
kernels (Pearson et al., 2003). The method was 76-100% accurate for older
instars of R.dominica and S. oryzae in hard and soft red winter wheats, but could
not detect dead insects. The method is able to detect infested kernels containing
live insects because resistance drops to nearly 0 as the insect is crushed because
of the release of body fluids, so it can’t detect dead insects in kernels because of
the lack of moisture in the dead insects. The method was ~99.99% accurate in
classifying uninfested kernels. Because of the inability to detect dead insects in
kernels, the SKCS crush force measurement was used to classify kernels
containing dead insects. The method was only 32-95% accurate for detecting
older dead insects, and 99.5% accurate for uninfested kernels. An advantage to
use of the SKCS is that it is already commercially available and installed in many
129
mills, and software to implement insect detection has been developed.
Disadvantages are that inspection rates are only 2 kernels/second so it would
take about 30 minutes to process a 100-g sample, and detection accuracy for
dead insects is poor. Pearson and Brabec (2007) developed a conductance mill
that would process a 1-kg sample in ca. 2 minutes. The method accurately
classified 74% of kernels containing 2nd or 3rd instars, 83% of kernels containing
4th instars or pupae, and all sound kernels. The method works only for live
insects, and parts to build the unit cost about US$2,000.
Figura 1. Imagem raio-x digital tirada com a unidade de raio-x digital Faxitron MX-20
mostrando larvas (seta branca) e pupas (seta preta) de Rhyzopertha dominica em grãos
de arroz
Figure 1. Digital x-ray image taken with Faxitron MX-20 digital x-ray unit showing lesser
grain borer larvae (white arrows) and pupa (black arrow) in rice kernels.
130
Figura 2 . Imagem digital de raio-x mostrando adultos de R.dominica em arroz (seta
branca)
Figure 2. Digital x-ray image taken with Faxitron MX-20 digital x-ray unit showing
lesser grain borer adults (white arrow) in rice kernels.
Figura 3. Imagem digital de raio-x mostrando larvas (seta branca) e adultos (seta
preta) de Sitophilus oryzae em arroz
Figure 3. Digital x-ray image taken with Faxitron MX-20 digital x-ray unit showing rice
weevil larva (black arrow) and adult (white arrow) in rice kernels.
131
Figura 4 . Imagem digital de raio-x mostrando ovos de Sitophilus oryzae em arroz (seta
branca)
Figure 4. Digital x-ray image taken with Faxitron MX-20 digital x-ray unit showing rice
weevil eggs (white arrows) in rice kernel.
Pearson (unpublished data) has also investigated use of imaging equipment
combined with the SKCS for detection of dead insects, as an adjunct to the use
of resistance for detecting live insects. Kernel size measured by video and kernel
weight measured by the SKCS were 91% accurate for detecting kernels infested
with dead rice weevil pupae and 94% accurate for sound kernels.
Cataltepe et al. (2005) investigated transmittance imaging for detection of
kernels containing dead rice weevil pupae. The method was 85% accurate for
detecting infested kernels and 90% accurate for sound kernels, and the method
is fast and inexpensive.
Toews et al. (2006) investigated use of computed tomography for detection of
live rice weevil pupae in wheat. Computed tomography takes a series of X-ray
slices through a sample. A sample is prepared by filling a plastic tube with grain,
adding corn oil to fill air spaces, and purging air by inflating a balloon at the top
of the cylinder. The tube is then scanned, and the resulting data are processed
with software that was developed to differentiate pupal cavities from air bubbles.
The method was about 90% accurate in classifying infested kernels, and 99.6%
132
accurate in classifying sound kernels. A 1-kg sample can be scanned in minutes,
but is only accurate for older insects. The equipment is expensive at about US$1
million new, but used medical units can be purchased for about $100,000-
200,000.
Pearson et al. (2007) investigated use of impact acoustics as a rapid method for
detection of insect-damaged kernels (kernels in which the insect has developed
and emerged). Presumably, this would provide an indication of overall
infestation level. The method was 84-90% accurate for IDK and 96-98%
accurate in detecting sounds kernels, and it is able to process a 1-kg sample in
just a few minutes.
Discussion
Older non-automated detection methods tend to be slow, expensive, inaccurate,
or can only process small samples. Automated detection methods tend to be
able to detect 3rd instar and older insects with high accuracy and at a relatively
high speed, but tend to be expensive. Digital or film X-rays are very accurate,
but are expensive and time consuming because only a small sample can be
processed at a time and the images must be examined by trained personnel.
None of the detection methods meet all of our criteria for an ideal detection
method (Quadro / Table 1). Only the film or digital X-ray methods meet the
accuracy criteria, but both methods are expensive and samples large enough to
accurately estimate insect density in large bulks of grain can’t be processed in a
short amount of time. Rapid, automated, low-cost methods, such as the
conductance mill, don’t meet our accuracy criteria.
Ultimately, use of the grain after the decision-making process determines which
detection method is best. For short-term use grain, we are mainly interested in
detecting larger live and dead insects that result in fragments during processing.
None of the rapid automated methods can detect both live and dead insects
accurately, although combining two of the SKCS technologies, such as resistance
and video imaging, may prove useful for detection of both live and dead insects.
NIRS can detect live and dead insects accurately, but at a rate of 100 g in 30
minutes.
133
Quadro 1. Aptidão dos métodos de detecção para ir ao encontro do critério de método
ideal.
Table 1. Ability of detection methods to meet our criteria for an ideal method.
Rapid Automated = 80%
accuracy for
live insects
= 80%
accuracy for
dead insects
Low
false
positive
rate
Costa
Staining Weevils only Weevils only < $100
Film X-rays X X X <
$50,000
Density
separation < $100
Acoustical
sensors X Presence/
absence of
older insects
only
<$1,000
Carbon
dioxide Presence/
absence of
insects only
<
$50,000
Uric acid Presence/
absence of
insects only
Presence/
absence of
insects only
? <
$50,000
NMR Presence/
absence of
older insects
only
? <
$100,000
ELISA Presence/
absence of
insects only
Presence/
absence of
recently dead
insects only
? <
$50,000
Image
analysis of
film X-rays
<
$50,000
Image
analysis of
digital X-rays
X X X ? 16% <
$50,000
Digital X-rays X X X >
$100,000
NIRS X X Older insects
only Older insects
only 5%? <
$100,000
SKCS
conductance X Older insects
only ca.
0.01% <
$50,000
SKCS crush X - b ca.
0.05% <
$50,000
Conductance
mill X X Older insects
only 0% <
$10,000
SKCS
imaging X - Older insects
only 6% <
$50,000
134
Rapid Automated = 80%
accuracy for
live insects
= 80%
accuracy for
dead insects
Low
false
positive
rate
Costa
transmittance
imaging X - Older insects
only 10% <
$10,000
Computed
tomography X X Older insects
only - 0.04% >
$100,000
Impact
acoustics X X IDK only - 4% <
$10,000
a Cost of equipment and supplies, excluding labor, is roughly estimated at < $100, <
$1,000, < $10,000, < $50,000, or < $100,000.
b not tested.
For long-term storage, all stages of live insects are important for population
development, so rapid, automated methods, such as the conductance mill, may
be useful for quick screening of large samples or a large number of samples for
detection of older insects followed by a more accurate method, such as X-ray, for
follow-up of questionable samples. The time constraint of using these more
accurate methods may also be less important for long-term storage because it is
possible to do a quick screening and then a more thorough evaluation after the
grain is placed in storage.
Acknowledgements
We thank Jim Campbell and Paul Flinn (USDA-ARS GMPRC) for reviewing an
earlier version of this manuscript. Mention of trade names or commercial
products in this publication is solely for the purpose of providing specific
information and does not imply recommendation or endorsement by the U.S.
Department of Agriculture.
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137
4.4. Avaliação de fontes de infestação de insectos em
produtos armazenados
4.4. Evaluating sources of stored-product insect
infestation
James F. Campbell 1
Resumo
Um programa de protecção integrada de produtos armazenados dá ênfase à prevenção
contra o estabelecimento de pragas e intervenção rápida e, num modo pragmático, à
eliminação de pragas no caso destas se terem estabelecido. Para tal é essencial o
conhecimento da ecologia e do comportamento das pragas, nomeadamente a sua
distribuição espacial, dinâmica populacional e capacidade de dispersão dos indivíduos. As
capturas com feromonas podem contribuir para o conhecimento da bioecologia e do
comportamento que é específico aos condicionalismos de determinada infra-estrutura em
dado momento, e pode ser usado para orientar a tomada de decisão. Com base nos
dados obtidos de infra-estruturas do comércio alimentar, tais como fábricas de arroz,
serão discutidos os aspectos teóricos e práticos relacionados com a utilização de
feromonas na identificação de fontes de infestação e na avaliação da eficácia dos
programas de protecção integrada na eliminação dessas fontes.
Palavras-chave: Ryzopertha dominica, monitorização, captura com feromona
Abstract
An integrated stored-product insect pest management program emphasizes preventing
pest populations from becoming established and responding quickly, and in a targeted
way, to suppress pests when they do become established. Fundamental to this type of
management program is an understanding of pest ecology and behavior, including the
spatial structure and dynamics of their populations and the dispersal behavior of
individuals. Pheromone trapping can be an important tool in developing this
understanding of pest ecology and behavior that is specific to conditions at a given
facility at a given point in time, and can be used to help guide pest management
decisions. Using data obtained from commercial food facilities such as rice mills for
illustration, the theoretical and practical issues related to using pheromone monitoring
programs to identify the sources of insect infestation and evaluate the effectiveness of
management programs at eliminating these sources will be discussed.
Keywords: Rhyzopertha dominica, monitoring, pheromone trapping
1USDA ARS GMPRC, 1515 College Ave, Manhattan KS 66502 USA
138
Introduction
Integrated Pest Management (IPM) of food facilities such as rice mills consists of
four components. First, prevention, or the practice of keeping a pest population
from infesting a site, should be the first line of defense. This includes tactics
such as sealing of buildings, inbound inspection and exclusion of infested
material, and finding and eliminating conditions that would facilitate insect
establishment such as sanitation. The second component is avoidance. Here
reducing or eliminating the impact of the insect on the product, for example
processed rice, is emphasized. A range of tactics can be used to prevent insects
that might be established in or around a building from actually finding and
infesting the product. The third component is monitoring which is important in
evaluating the success of the previous two tactics as well as evaluating the need
for and effectiveness of the fourth component of IPM. How monitoring programs
can be used more effectively to identify sources of infestation is discussed more
fully below. Finally, suppression should be used if prevention and avoidance
are not sufficient and pest populations increase to the point that a response is
needed and can involve a wide range of tactics including chemical insecticides
and physical control tactics. Ideally, suppression tactics should be targeted in
space and time to optimize effectiveness and monitoring information can be used
both before and after application of suppression tactics to guide selection,
targeting, and evaluating the efficacy of the tactics.
For an IPM approach to be effective a good understanding of pest behavior and
ecology under real world conditions is needed. Landscapes created or modified
by humans tend to be highly fragmented (Wiens, 1976). Fragmented landscapes
are a mosaic of resource patches that are separated from each other by barriers
to movement or by patches of less hospitable habitat. The structure and
dynamics of the landscape mosaic influence ecological processes such as
population dynamics and spatial distribution (Turner, 1989; Wiens, 1976; Wiens
et al., 1993). Facilities in which grain is stored and processed (e.g., mills,
warehouses, processing plants, retail stores) are from an insect’s perspective
spatially complex landscapes in which resources needed for development and
reproduction such as food and shelter are patchy in distribution (i.e., highly
fragmented). Facilities such as rice mills also consist of multiple types of
139
structures and food materials such as rough rice bins, clean rice bins,
warehouses, and the mill that offer different types of resources for stored
product insects. In turn, facilities such as rice mills sit within a broader
landscape that also contains resources that can be used by stored product
insects – such as other processing and storage facilities. At finer spatial scales,
resource patches could be cracks where food material accumulates, spillage that
accumulates inside equipment, and packaged products. These resource patches
vary in their quality as a resource for an insect since they vary in factors such as
size and persistence. Because resource patches often do not persist for long
periods of time there are selection advantages for insect pests to move around
and find and exploit a variety of resource patches. These resources patches can
also be moved around by human activity – for example bringing infested
packages into a warehouse. As a result, sources of pest insects in a rice mill or
other food facility could be locations within the building, brought in by human
activity, and/or active dispersal by insects from other locations. Identifying the
relative importance of these sources is critical for implementing pest
management effectively.
Stored product pests of the food industry are pests in large part due to their
effectiveness at exploiting the temporally and spatially fragmented landscapes
within food facilities and within which food facilities are located. The pattern of
distribution of the food patches in a food facility ultimately influences the spatial
distribution and abundance of the insects. Many studies have found that stored
product insects are not evenly distributed either spatially or temporally within
buildings. Many species of stored product insects are also highly mobile and
capable of dispersing over considerable distances thus can move among resource
patches within a building, between a building and other structures on the
property of a mill (e.g., between bulk storage bins and mill), and at the most
extreme among various resource patches in the broader landscape such as
residential homes, bulk storage facilities, other processing facilities, warehouses,
retail stores, and even natural habitats. The relative importance of these
different factors can vary from location to location, among pest species, and with
season. Understanding the type of population distribution and movement
patterns for a particular location is critical since targeting pest management in
140
both time and space can increase the probability of suppressing the pest
population, and reduce the cost of management and risk of negative non-target
affects (Brenner et al., 1998). Because of considerable variation among sites,
the practice of IPM needs to be site-specific with individual management tactics
determined by facility type and location, pest species present and their
population structure, and environmental conditions.
Pest Monitoring Programs
The foundation of a successful integrated pest management (IPM) program is an
effective monitoring system that supplies information on not only the number
and type of pests present, but also detects changes in pest populations over time
and locates foci of infestation and routes of entry (Burkholder, 1990). Insect
monitoring can involve sampling of the commodity itself using visual inspection
or traps to determine if the patch is infested or indirect sampling of the insects
dispersing among resource patches using tools such as pheromone traps.
Directly sampling the product can be difficult because of the large volumes that
need to be assessed (e.g., bulk grain), destructive (e.g., packaged commodities)
or can be difficult or unfeasible (e.g., wall voids, disassembling equipment).
Indirect sampling is often easier to perform, but the information obtained is more
difficult to interpret and to use for making pest management decisions. This is
because we are sampling primarily dispersing individuals, and often the methods
used to trap these individuals bias capture toward a particular sex and/or
physiological state. In most situations, we do not know the relationship between
indirect sampling methods (i.e., sampling dispersing individuals) and direct
sampling (i.e., sampling individuals in infested material). Nansen et al. (2004)
has shown that in a maize storage warehouse there was not a good spatial
relationship between P. interpunctella adults captured on passive (no attractant)
sticky traps above the surface of the grain and larval captures in the bulk corn.
In contrast, Arbogast and colleagues showed in shed experiments a decline in
trap catch with distance from insect release point for Lasioderma serricorne
(Arbogast et al., 2003) and Plodia interpunctella (Arbogast et al., 2005).
Monitoring strategies and tactics differ between bulk stored raw commodities and
processed commodity facilities. Bulk stored commodity monitoring relies
141
primarily on direct sampling for insects in the product, but for processed
commodity facilities a combination of direct sampling and indirect sampling is
more widely used. In facilities such as rice mills, both types of monitoring are
likely to be needed. The major difficulty with bulk grain sampling is that we need
to estimate the number of insects present in a very large volume, but, because
of the small volume of samples relative to the total volume of stored grain, low
density and non-uniform distribution of insects, and the difficulty in taking
samples from throughout the grain mass, extrapolating from the sample data
may not highly accurate. Various sampling tools (e.g., grain trier, pelican
sampler, vacuum probe) are available for collecting grain samples depending on
the volume of grain to sample and whether the grain is in a bin or being moved
(Hagstrum, 1994; Subramanyam and Hagstrum, 1995). Traps which capture
insects as they move through the grain can be more efficient at detecting the
presence of insects than direct sampling. However, species differences in
mobility can lead to differences in trap capture and, as with direct sampling, only
a relatively small portion of the grain mass is being sampled. Probe traps, which
are a type of pit-fall trap, can be used to sample and detect insect populations in
bulk grain, but they provide an estimate of relative abundance, not absolute
numbers (Hagstrum et al., 1998).
Monitoring of insects in food processing and warehouse structures involves either
direct visual inspection or the use of traps. Visual inspection done on a regular
basis is one of the primary means by which insect infestation is monitored in
food facilities (Mills and Pedersen, 1990). The strength of this approach is that
not only can it be used to detect signs of insect infestation, but also to identify
potential problem areas such as accumulations of spillage or gaps before they
cause problems. However, in many cases food patches are not detectable or
access requires destructive sampling, which makes detection difficult until
populations build to very high levels. Use of traps to monitor insects is common
in food storage and processing environments and a range of trap types are
available (e.g., pheromone traps, food attractant traps, sticky boards, light
traps) (Phillips et al., 2000). Traps have the advantage that they sample
continuously and with appropriate stimuli they can attract insects from a wide
area. Thus, trapping can provide information more quickly and easily, and in
142
many cases earlier, than visual inspections. Since most of these traps capture
insects that are dispersing between resource patches, it can be difficult to make
the connection between numbers captured in traps and actual pest densities or
levels of product infestation. The best use of this information may be to use the
relative numbers captured and their spatial distribution to make targeted pest
management decisions (i.e., indicative interpretation) rather than trying to
estimate total abundance (Arbogast and Mankin, 1999).
Pheromones have been isolated and lures are commercially available for many
stored-product insects (Chambers, 1990; Phillips et al., 2000) and many traps
designed specifically for stored-product insects are available commercially
(Collins and Chambers, 2003; Mullen, 1992; Mullen and Dowdy, 2001; Vick et
al., 1990). Food odors are also important as attractants for traps both alone and
in combination with pheromone lures as synergists or additive attractants.
Pheromones combined with food odor can be more attractive then either alone
(Landolt and Phillips, 1997; Phillips et al., 1993; Trematerra and Girgenti, 1989).
Food odors also can be used increase the trap capture of species without
commercially available pheromone lures, of females, and of immature stages.
Pheromone traps have been demonstrated to be effective at capturing stored-
product pests in food processing and storage environments (Bowditch and
Madden, 1996; Campbell et al., 2002; Mankin et al., 1999; Pierce, 1994;
Soderstrom et al., 1987; Vick et al., 1986). A number of studies have used
pheromone trapping to address the temporal and spatial patterns to stored-
product pest abundance in bulk grain storage containers (Arbogast et al., 1998;
Brenner et al., 1998), flour mills (Campbell and Arbogast, 2004; Doud and
Phillips, 2000), food processing plants (Rees, 1999), warehouses (Campbell et
al., 2002), and retail stores (Arbogast et al., 2000; Roesli et al., 2004).
However, many questions remain about the use of these monitoring tools, from
the very practical issues such as how many traps are needed and which types
work best, to fundamental issues concerning the relationship between
pheromone trap captures and actual pest population density, distribution, and
level of product infestation (Arbogast and Mankin, 1999). There has been limited
research into the relationship between pheromone trap capture and the absolute
number of insects (“representative” trap interpretation (Arbogast and Mankin,
143
1999)) present in a structure (Hagstrum and Stanley, 1979; Leos-Martinez et al.,
1986; Mankin et al., 1983; Rees, 1999; Wileyto et al., 1994).
The application of geostatistical techniques to pest monitoring data has been
increasingly used to help determine the spatial distribution of the insects inside
and outside of food facilities (Arbogast et al., 1998; Brenner et al., 1998;
Liebhold et al., 1993). As a practical tool, contour mapping helps plant
managers’ visualize and incorporate spatial distribution information into pest
management programs (Campbell et al., 2002). However, it is also important to
take into account the assumptions behind this approach and to set up monitoring
programs that will generate data of sufficient quality to address the questions
needed. For example, the number of traps and degree of spatial autocorrelation
among traps strongly influences our ability to make accurate contour maps
(Nansen et al., 2003). In addition, insect movement behavior and the
environment around each trap can influence trap capture in ways that may not
reflect the true distribution of infestation (Campbell et al., 2002).
Stored-product insects typically have spatially and temporally patchy
distributions inside (Arbogast et al., 1998, 2000; Campbell et al., 2002; Nansen
et al., 2004) and outside of structures (Campbell and Mullen, 2004). Although
studies measuring stored-product insect dispersal ability are limited, they
indicate that many stored-product insects are highly mobile and capable of
moving among food patches (Campbell and Arbogast, 2004; Campbell et al.,
2002; Chesnut, 1972; Fadamiro, 1997; Hagstrum and Davis, 1980). Stored-
product pests are often trapped outside grain storage and processing structures
(Campbell and Arbogast, 2004; Campbell and Mullen, 2004; Doud and Phillips,
2000; Dowdy and McGaughey, 1994; Fields et al., 1993; Throne and Cline, 1989,
1991) and sometimes far away from these structures (Cogburn and Vick, 1981;
Sinclair and Haddrell, 1985; Strong, 1970; Vick et al., 1987; Godfrey, 2006),
which suggests the capability for long distance flight. However, these captures
may also indicate localized movement of feral populations, since many stored-
product insects have a wide host range and can be associated with resources
other than stored grain. In some cases these non-anthropogenic food sources
may be important reservoirs for stored-product insects, although only with
Prostephanus truncatus has this been thoroughly explored (Hill et al., 2002).
144
Studies have also shown that insects can be highly mobile outside food facilities
and can immigrate into these facilities (Campbell and Arbogast, 2004; Campbell
and Mullen, 2004; Hagstrum, 2001; Toews et al. 2006).
Analysis of Rhyzopertha dominica spatial patterns in and around food facilities
There is considerable potential for stored-product insect populations to be spread
over a broader landscape than just that inside a food facilities. Here,
Rhyzopertha dominica F. (Coleoptera: Bostrichidae) is used to illustrate how
these broader landscape issues might impact our understanding and
management of stored-product pests. To simplify the complex relationships
between insects and landscape pattern and to focus on issues most applicable to
pest management, we can group spatial distribution into three broad categories
– outside storage structures, inside structures but outside of refugia or food
patches (dispersing), and inside refugia or food patches (typically hidden) – with
individual insects capable of moving among these different categories. Part of
the process of understanding the pest populations at a given location is
determining how insects are distributed among these categories and also how
much movement is going on among them. This can help guide pest
management decisions, since different categories present different challenges in
terms of monitoring and pest management.
145
Figure 1. Pheromone trap captures in at a rice
Figura 1 – Capturas das armadilhas com
feromona numa fábrica de arroz (Campbell e
Arthur, dados não publicados)
Rhyzopertha dominica is a
devastating cosmopolitan pest
of stored grain, grain products,
and other materials (Potter,
1935). There is little evidence
that R. dominica infests grain
in the field (Hagstrum, 2001).
Therefore, infestation in
storage results from either a
failure to remove residual
populations from storage
structures or from dispersing
individuals finding and
exploiting stored grain.
Rhyzopertha dominica is a
strong flier that is commonly
captured near grain elevators
and farm storage bins (Dowdy
and McGaughey, 1994, 1998;
Edde et al., 2005; Throne and
Cline, 1991), but also far away
from farm storage structures
(Edde et al., 2005; Fields et al.,
1993; Sinclair and Hadrell, 1985). There is also some evidence suggesting that
R. dominica can survive in the wild on other hosts such as wood twigs and acorns
(Potter, 1935; Wright et al., 1990; Edde and Phillips, 2006). The relative
importance of these sources is generally regarded as low, but is not fully
understood. The family Bostrichidae contains many species of wood borers that
are associated with forests and the other major stored-product pest in this
family, P. truncatus, has been found to be attracted to wood, to feed and
reproduce on certain types of wood, and to be associated with forests habitats in
some parts of the world (Hill et al., 2002). Forested areas in an agricultural
landscape may also contribute to the spatial mosaic of resource patches for R.
146
dominica. Hagstrum (2001) showed that R. dominica can immigrate into grain
bins through the eaves, vents, and poorly sealed bin bottoms and the insect is
detected in stored grain very soon after being brought placed in storage
(Hagstrum and Throne, 1989; Dowdy and McGaughey, 1994). There is limited
information on long-term outdoor monitoring of R. dominica around grain storage
facilities (Dowdy and McGaughey, 1998; Throne and Cline, 1991). This
information was generated primarily in areas with wheat production, the patterns
in areas with primarily rice production still need to be addressed to determine if
it is similar.
What are the spatial patterns in flight activity of R. dominica in different
parts of a rice mill? Most of research in the United States on R. dominica has
been focused on wheat producing regions, but a recently initiated project is
focused on rice mills. Here monitoring data from a rice mill is presented to
illustrate some of the patterns observed. Evaluated the flight activity of R.
dominica and a number of other pest species at a rice mill using pheromone
baited sticky traps (Storgard II traps, Trécé, Inc., Adair, OK USA) for flying
insects and floor traps (Dome traps, Trécé, Inc., Adair, OK USA) for walking
insects. Trap locations were grouped into four areas: clean rice, which includes
both bulk storage and warehouse storage of packaged clean rice; outside, which
includes areas around the outside of the clean rice storage areas; mill, which
includes traps on multiple floors of the mill itself; and rough rice, which includes
bins for the storage of rough rice. Traps were not placed in the bins, but on the
tops and bottoms of the bins. Summary results of the monitoring project to date
are shown in Figure 1. At this particular rice mill, Trogoderma variabile Ballion
(warehouse beetle) and Ephestia cautella (Walker) (almond moth) were most
commonly captured in the clean rice areas, Sitophilus spp. and Sitotroga
cerealella (Olivier) (Angoumois grain moth) in the mill area, R. dominica and
Tribolium castaneum (Herbst)(red flour beetle) in the rough rice storage areas,
and R. dominica and E. cautella in the outside traps placed around the perimeter
of the building. Although this study has only just started, the results suggest
that there is a seasonal patterns to R. dominica trap captures with a large peak
in flight activity occurring in the fall outside the rough rice storage area. This
type of data can provide insight into the sources of the pest species and also help
147
in the selection of management tactics and the evaluation of the impact of the
tactics by comparing capture trends in different areas (e.g., inside versus
outside) and comparing capture levels before and after treatments (e.g.,
fumigation, aerosol pesticide application, sanitation).
How far can R. dominica travel outside structures? To measure dispersal
ability outside structures, mark-release-recapture studies in the field were used
to assess the dispersal ability of R. dominica adults (Ching’oma, 2006). Releases
were conducted in a native tallgrass prairie landscape in Kansas USA that
previous studies have shown contains R. dominica, but in which there was no
grain production or storage. Beetles for release were collected from the field
within the previous year and, after the first generation, reared under conditions
that have been previously demonstrated to maximize flight initiation (Perez-
Mendoza et al., 1999). Releases were made in the center of a circular grid
(radius of 1 km) of four-funnel Lindgren traps (Phero-Tech. Inc., British
Columbia, Canada) containing a R. dominica aggregation pheromone lure (Trécé,
Inc., Adair, OK USA). Traps were placed at various distances from the center
release point (Turchin and Thoeny, 1993). Prior to release, adults were marked
with fluorescent powder (DayGlo Color, Cleveland OH USA) so that recaptured
beetles could be identified.
The average dispersal distance of recaptured beetles over all the release dates
combined (n=872) was 380.4 ± 10.5 m and ranged from the minimum to the
maximum trap distance of 1 km. There was no difference between the sexes in
dispersal distance. Diffusion coefficients ranged from 102.7 to 172.8 m/day for
beetles captured in the first four d after release during which over 80% of
beetles were recaptured. Some beetles were recaptured 1 km away from the
release point within one (n=1) or two d (n=11). Marked beetles were also
captured in sticky traps placed outside the recapture grid at distances up to 3.6
km from the release point. This pattern suggests that this species is a strong
flyer and these estimates of dispersal distance are likely to underestimate
maximum dispersal distances that the beetles are capable of flying.
What habitats are R. dominica associated with outside of structures?
Flight activity was monitored in an agricultural landscape in central Kansas USA
148
that contained on-farm grain storage and a small grain elevator within a mosaic
of agricultural fields (primarily wheat, corn, and sorghum); pasture; woodland;
farm, residential, and commercial buildings (Ching’oma, 2006). Beetle flight
activity was monitored between May and November 2003 and April and
November 2004 using a grid of 203 Delta sticky traps (Scentry Biologicals Inc.,
Billings, MT USA) baited with pheromone lures. Traps were evenly spaced along
roadsides within a 10.7 by 9.3 km area, with traps also placed at some farm
locations near steel bins for storing wheat. The geographic coordinates of all
pheromone trap locations and all grain storage bins within the monitoring area
were recorded. Traps were replaced at approximately two-week intervals and
returned to the laboratory to count the number of trapped beetles.
An analysis of the impact of landscape features on the number of beetles
captured was performed using the Spatial Analyst feature in ARC GIS 9.1. A
national land cover database (NLCD) and land use raster map (USGS, 1992)
covering the study area was imported as a data layer. The tabulate area option
was used to create circle polygons around trap locations, and the area of the
various land use types within 100, 500, and 1,000 m radial distances from each
trap location were calculated. These areas were converted to percentages, and
the effect of the percentage land use on total number of beetles captured for
each year was assessed using stepwise regression (SAS Institute, 1999).
The influence of grain storage structures on R. dominica distribution in the
landscape was analyzed using two approaches. First, for the eight monitored
farm bin locations, the number of beetles captured in the traps within 5 km radii
of the farm locations was regressed against the distance from the farm bins.
Second, to extend the evaluation to all storage locations in the study area,
pheromone trap locations were sorted by the number of farm bin locations within
a 1 km radius of the trap and the average number of beetles captured was
calculated and compared using PROC GLM (SAS Institute, 1999).
The seasonal patterns of insect captures indicated there was an early season
flight peak, and, in one of the two years, a late season flight peak. This late
season flight peak has been observed in other locations and other years, such as
at the rice mill described above. In 2004, trap captures during the first flight
149
activity in the spring (15-29 April) were clustered near the center of the
landscape, with most of the landscape, particularly in the eastern half having low
trap captures. In the previous year (2003) the pattern was similar, but trapping
started later in the spring so that the initial foci of flight activity was missed.
Interestingly, these early season trap captures tended to occur in traps in or near
a forested riparian area, not near farm locations. By the late May to early June
sampling periods, the numbers captured had increased across the whole
landscape, but this was occurring before wheat was harvested and stored (late
June to early July for this region) and when most farm storage bins were likely
empty. Trap captures stayed relatively high and widely distributed throughout
the season, until dropping in Oct to a few scattered hot spots.
The hypothesis that beetle captures would tend to be associated with grain
storage sites was not supported by the data from either 2003 or 2004. If beetles
tend to be associated with grain storage, it was hypothesized that trap captures
should decrease as distance from bins increased. However, linear regression of
trap captures with distance for each sampling interval indicated that for most
locations and sampling periods there was not a significant linear relationship.
When the model was significant, trap captures tended to increase with distance
(31 out of 136 location/sampling period combinations), rather than decrease with
distance (3 out of 136 location/sampling period combinations). The number of
farm bin locations within 1 km of trap locations ranged from 0 to 4, but there
was no significant difference in total beetle captures among trap locations with
different numbers of bins in the vicinity of the trap in either 2003.
To determine the influence of other landscape features on trap captures,
stepwise regression was performed and three different radii around the traps was
tested because it was not known a priori the spatial scale of any landscape
influence. Percentage deciduous forest area was the most significant landscape
feature affecting the total number of beetles captured for the combined data and
for most of the individual sampling intervals in each year. More beetles were
captured with increasing percentage deciduous forest area within all three size
circles around trap locations in 2003 and 2004. Other prominent landscape
features such as pasture/grassland, row-crop land, water, and residential land
were not significant in the stepwise regression.
150
What is the impact of outside flight activity on pests inside structures?
To evaluate the relationship between outside and inside flight activity and
identify potential routes of entry, pests were monitored in and around a
Foundation seed warehouse located at Manhattan, Kansas USA (Toews et al.,
2006). Lindgren traps were placed in cardinal directions at distances of 0, 50,
100, and 150 m from the warehouse and three additional traps among the grain
bins. Two Lindgren traps and six Storgard II sticky traps were placed inside the
warehouse. All traps were baited with R. dominica pheromone lures. Indoor
traps were serviced weekly and outdoor traps were serviced each weekday from
late April through November 2004. To identify potential routes of entry into the
warehouse, small gaps between warehouse overhead doors and the doorjamb
were monitored using unbaited glue boards (Trapper® MAX, Bell Laboratories
Inc., Madison, WI, USA). Traps were fastened to the interior side of the
doorjamb such that insects moving through the gap might become trapped. For
each of two overhead doors, on each side of the door one trap was placed flat on
the floor and ten successive traps were placed one above the other to a height of
200 cm from the ground, and three additional traps were placed along the top of
the door. Sticky traps were replaced at least monthly depending on trap
condition. Indoor R. dominica captures in pheromone traps and on unbaited glue
boards were related to mean outdoor captures by week using correlation
analyses (SAS Institute, 1999).
Distinct seasonal peaks in R. dominica captures outside were observed, with a
large spring peak in early and mid-May and then the rate of captures tailed off to
a fairly consistent level between 1 June and 15 August. From late August
through October relatively large numbers of captures were recorded
intermittently before ending in mid-November. A significant effect attributed to
trap distance from the warehouse was observed in the north-south transect and
in the east-west transect: captures increased with distance from the warehouse.
Although fewer R. dominica were captured inside the warehouses than outside,
the trends were similar to those of outdoor traps. There was a strong positive
correlation between mean outdoor captures and indoor captures with both trap
types. Captures of stored-product beetles on unbaited glue boards positioned
adjacent to overhead doors suggest that this is an important route of entry for
151
insect infestations. The temporal distribution of R. dominica captures on
unbaited glue boards was highly correlated with weekly capture of R. dominica in
outdoor pheromone-baited traps. More than three times the number of R.
dominica were captured at floor level than all other locations around the doors
combined.
Discussion
Our understanding of the influence of landscape structure on stored-product
insects is still limited, but results reported here illustrate how broader scale
temporal and spatial patterns may have a strong influence on pest populations.
For the highly mobile pest, R. dominica, in the agricultural landscape in Kansas
USA presented here, we originally hypothesized that beetles would be primarily
associated with grain storage sites and the importance of pest immigration into
bins would depend on dispersal ability and the distance to surrounding infested
storage locations. Our findings did not support this hypothesis, but instead
suggest that depending on the time of year beetles are active across the whole
landscape and deciduous woodlands may be strongly influencing beetle
distribution patterns. Woodlands may be an important reservoir for pests
moving into grain storage by serving as an alternative resource patch in which
they reproduce and/or as overwintering sites. Because pheromone trapping data
is an indirect measure of pest populations and influenced by a range of factors,
at this point we do not know if either of these hypotheses is supported, or if trap
captures are being influenced by some other confounding factor(s). Peaks of
trap captures in the fall and spring, raise the possibility that beetles have a
dispersal phase prior to overwintering and that they could be overwintering in
non-grain storage habitats and this may serve as a source of beetles to infest
newly stored wheat in the spring. The fall flight peak observed near the rough
rice storage facility suggests that grain storage may be an important source, but
further research near this location is needed. It is likely that different patterns of
spatial distribution, movement, and population structure will occur in other
landscapes, in other geographic areas, and certainly with other pest species.
Monitoring is a critical component of IPM programs. A range of tools are available
to help with the evaluation of patterns in pest populations that can be used to
152
develop site specific management plans that are likely to be more effective then
generic approaches. These monitoring tools include pheromone and food
attractant based traps, sticky cards, self-mark/recapture techniques, contour
mapping to visual spatial distribution, and plotting temporal patterns in trap
captures. These techniques can help in evaluating spatial distribution of
populations and identify important sources of infestation and routes of entry into
critical management areas. Understanding pest spatial distribution and
movement patterns can help in the implementation and interpretation of
monitoring programs and the selection and targeting of pest management tactics
to make IPM programs more effective.
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158
4.5. Monitorização automática de pragas em cereais
armazenados e em arroz1
4.5. Automatic monitoring of insect pests in stored grains
and rice1
Paul W. Flinn 2∗, George P. Opit2, and James E. Throne 2
Resumo
A monitorização manual de insectos em cereais armazenados é trabalhosa e demorada. A
automatização da amostragem de cereais deve contribuir para a adopção de programas
de protecção integrada em cereais armazenados. Para a correcta tomada de decisão, é
essencial que as espécies presentes nos cereais armazenados e respectivas densidades
sejam conhecidas. Uma nova armadilha-sonda electrónica, a “OPI Insector TM” foi
recentemente colocada no mercado. Testámos a “OPI Insector TM”, durante dois anos, em
duas tulhas, cada um contendo 32,6 toneladas de trigo. As espécies de insectos e a
temperatura do cereal são dois factores importantes que influenciam a captura em
armadilhas, pelo que uma armadilha electrónica tem que ter a capacidade de estimar
estes dois factores. Um modelo estatístico foi usado para converter as capturas
realizadas pela “Insector TM” em insectos/ kg. Comparámos as estimativas de densidade
de insectos em amostras de graõs (insectos/ kg de trigo), realizadas com base em
amostras de cereal recolhidas junto a cada “Insector TM”, com as densidades obtidas com
a “Insector TM” e com o modelo. Um sistema já existente, “Stored Grain Advisor Pro”, foi
modificado de modo a ler automaticamente a base de dados do “Insector” e usar o
modelo para estimar a densidade de R.dominica, a partir das capturas na armadilha, do
tamanho dos insectos e da temperatura dos cereais. A tomada de decisão com recurso às
estimativas de densidade de R.dominica realizadas com o “Insector TM ” foram muito
semelhantes, na maior parte das datas de amostragem, às realizadas com base na
estimativa da densidade obtida com amostras de cereal. A sonda-armadilha electrónica
deverá ser útil na monitorização automática de pragas de cereais armazenados.
Palavras-chave: insectos, amostragem, cereal armazenado, armadilha-sonda
Abstract
Manual sampling of insects in stored grain is a laborious and time consuming process.
Automation of grain sampling should help to increase the adoption of stored-grain
integrated pest management. To make accurate insect management decisions, managers
need to know both the insect species and numbers found in their grain. A new
1 This paper reports the results of research only. Any mention of a proprietary product, chemical
trade name, or company does not constitute a recommendation or endorsement by the U. S.
Department of Agriculture
2 USDA-ARS Grain Marketing and Production Research Center, Manhattan, KS 66502
∗ Send Correspondence To: Paul W. Flinn, USDA-ARS, 1515 College Avenue, Manhattan, KS, USA
66502, Ph: +(785)776-2707; Fax(785)537-5584, e-mail: paul.flinn@ars.usda.gov
159
commercial electronic grain probe trap (OPI Insector™) has recently been marketed. We
field tested OPI Insector™ electronic grain probes in two bins, each containing 32.6
tonnes of wheat, over a two-year period. Insect species and grain temperature are two
important factors that influence trap catch. Thus, an electronic trap needs to be able to
estimate the species caught and grain temperature. A statistical model was used to
convert Insector™ catch into insects per kg. We compared grain sample estimates of
insect density (insects/kg wheat) taken near each Insector™ to the predicted insect
density using Insector™ counts and the model. An existing expert system, Stored Grain
Advisor Pro, was modified to automatically read the Insector database and use the model
to estimate Rhyzopertha dominica density (insects/kg) from trap catch counts assigned
to that species, and grain temperature. Management decisions using Insector™ trap-
catch estimates for Rhyzopertha dominica density were similar to those made using grain
sample estimates of insect density for most sampling dates. The electronic probe trap
should prove to be a useful tool for automatically monitoring insect pests in stored grain.
Key words: insects, sampling, stored-grain, rice, probe-trap
Introduction
Pitfall probe traps have been used to estimate insect populations in stored grain
for many years (Loschiavo and Atkinson, 1967; Loschiavo and Smith, 1986;
Lippert and Hagstrum, 1987; Vela-Coffier et al., 1997; Wakefield and Cogan,
1999). These traps are composed of cylindrical tubes with perforations through
which insects drop into a collecting tip in the bottom of the trap. Many versions
of the trap have been designed (Burkholder, 1984; Madrid et al., 1990; White
and Loschiavo; 1986). Shuman et al. (1996) developed an electronic version of
the trap that automatically counts insects as they fall into the tip.
Pitfall probe traps are very good at detecting insects in stored grain, and often
can detect insects as much as 37 days earlier in grain compared to samples
taken with a grain trier (Hagstrum et al., 1998). However, one of the problems
with probe traps is that insect catch is strongly influenced by both grain
temperature and insect species (Fargo et al., 1989). To use probe traps correctly
to make insect management control decisions, trap catch needs to be converted
to an absolute density estimate (insects/kg grain). Several researchers have
developed statistical equations to do this based on insect species caught per day
and grain temperature (Hagstrum et al., 1998; Toews et al., 2005).
An electronic probe trap with infrared-beam sensors (EGPIC) was developed to
alleviate the need to enter the bin (Shuman et al. 1996, 2005). EGPIC has gone
through many design iterations during the last 10 years. The EGPIC design was
licensed by OPI Systems, Inc. (Calgary, Alberta, Canada) and is commercially
available as Insector™. The Insector™ is controlled by a computer program
160
running on a PC (OPIGMAC™). The newest design uses a dual infrared-beam to
improve estimation of the size of the insect. The ability of the Insector™ to
detect the size of the insect falling into the trap allows it to roughly identify
several species of stored grain insect pests. As noted above, in order to predict
insect density from probe trap catch, it is necessary to know the counts for each
species that were caught by the trap, as well as the grain temperature. In
addition, knowing the species that are in the grain improves IPM decision-
making, because internal-feeding insect species cause much more damage to the
grain than external-feeding insects.
Stored Grain Advisor Pro (SGA Pro) is an expert system for managing insect
pests in stored grain that makes recommendations based on estimates of insect
density in the grain using vacuum probe or grain-trier samples (Flinn et al.,
2007). To automate the sampling process, we wanted to modify an existing
version of SGA Pro to use Insector data to make insect management decisions.
To do this, we needed to convert probe trap catch into insect density (insects/kg
grain). The statistical model (Hagstrum et al., 1998) was based on studies that
used a different trap design, the WBII™ trap. Because the Insector is quite
different than the WBII™ trap (the WBII™ holes are larger, and the Insector has
upward sloping holes) we determined that it would be necessary to develop new
regression equations to predict insect density from Insector™ trap catch.
The purpose of this study was to modify a version of SGA Pro so that it could
automatically access the OPIGIMAC™ database, convert trap catch into insect
density, and make management recommendations. We also wanted to determine
if SGA Pro’s management recommendations were similar using either grain
samples, or Insector™ estimates of insect density.
Materials and Methods
Two steel bins (4.72 m in diameter by 3.35 m in height at the eaves) were each
filled with 32.6 tonne (1,200 bushel) newly-harvested hard red winter wheat on
21 July 2005 (2.44 m depth). The grain temperature and wheat moisture content
at the time of storage were approximately 33 °C and 12 %, respectively. Five
Insectors™ were inserted (Insector™ top was 0.30 m below the grain surface)
into the wheat in the bin center, and the four cardinal directions (approximately
161
0.5 m from the bin wall). Solid collection tips filled with 1 cm of ethylene glycol
(to preserve the insects) were used with the Insectors™ for 1 week, after which
the Insectors™ were pulled out of the grain, and the solid tips were replaced with
tips that had a hole in the bottom (for insects to escape). The insects in the tips
were identified and counted. Four grain-trier samples were taken 30 cm distance
from each Insector™ every 2 weeks (1 m depth, 0.5 kg each). Grain samples
were sieved using a US Standard #10 sieve (2-mm openings) to separate insects
from the grain. Because grain samples taken in July and August showed very low
densities of R.dominica in the grain, we added 400 R.dominica adults to each bin
on September 2005. This was done to ensure that the most common and
damaging insect pests of stored wheat in Kansas (Cryptolestes ferrugineus,
Rhyzopertha dominica) were present in the grain. Grain temperatures were
monitored using the OPI temperature sensor cables. One cable was inserted next
to each Insector and recorded grain temperatures every 30 cm, from the bottom
to the top of the grain mass. The wheat was fumigated in June 2006, and then
reused for sampling from July through November 2006.
We used existing regression equations (Hagstrum et al., 1998) to convert trap
catch per day into insect density for C. ferrugineus and R.dominica based on size
of the insect detected and grain temperature. SGA Pro was programmed to
automatically access the OPIGMAC database, and convert trap catch into insect
density. We compared SGA Pro’s management recommendations using both trier
samples and Insector™ catch.
Results and Discussion
The density of R.dominica reached a maximum 8 November (Fig. 1A). In
contrast, the R.dominica Insector trap catch reached a maximum on 11 October,
after which it slowly declined, due to cooler grain temperatures (Fig. 1B, 1C).
Trap catch decreased with grain temperature, even though the actual insect
density in the grain was continuing to increase. Other researchers have reported
similar temperature effects (Hagstrum et al., 1998; Toews et al., 2005).
Regression analysis was used to predict insect density as a function of Insector
counts and grain temperature.
162
The Hagstrum et al. (1998) model was initially used to predict R.dominica
density; however, this model underestimated population density. We developed
a new regression equation for R.dominica using the 2006 data (Y=15.06+0.19X-
0.44Z; Y=R.dominica/kg, X=average trap catch/day, Z=grain temperature,
R2=0.66, N=84) (Fig. 2).
We adapted a version of SGA Pro to automatically access the OPIGMAC™
database, and used the model from Hagstrum et al. (1998) to convert electronic
counts of C. ferrugineus into insect density and used our newly developed
regression equation for R.dominica.
To do this, we first had to estimate the insect species (for each count), based on
the adjusted target peak amplitude recorded by the Insector™.
For bin 21, the estimated values for R.dominica density using the electronic
Insector™ counts were approximately half the density of the actual insect density
(grain trier samples) at most sampling dates (Fig. 3). However, management
decisions regarding treatment (= 2 insects per kg threshold) would be the same
for all sampling dates except for 12 September. SGA Pro would have
recommended fumigation on this date using the grain trier sample estimates
(Table 1). Using the Insector™ data, SGA Pro would have recommended no
fumigation until 26 September.
For bin 22, the electronic Insector™ estimates of average R.dominica density per
bin were also about half that of the grain trier sample estimates.
SGA Pro’s decisions regarding treatment (= 2 insects per kg threshold) would
have been the same using trier samples or Insector™ for all sampling dates
except 19 July and 12 September. On 12 September, SGA Pro would have
recommended fumigation using the grain trier data.
The statistical model that was used to estimate insect density from probe trap
catch may need to be re-evaluated. The model tended to underestimate
R.dominica density.
It is possible that better estimates could be obtained by fitting a model to the
lower insect density portion of the curve and not using the very high R.dominica
density data.
163
Figura 1. 2005 Alterações sazonais em densidade média de Rhyzopertha domonica
(amostras de produto),informação de contagens do Insector (7-dias de capturas) e
temperatura do cereal nos dois silos, cada um contendo 32.6 ton. de trigo duro de
Inverno vermelho
Figure 1. 2005 Seasonal changes in average R.dominica density (grain trier samples),
Insector tip counts (7-day catch), and grain temperatures for two bins, each containing
32.6 tonne of hard red winter wheat.
164
Figura 2. Rhyzopertha dominica: densidade vs contagens electrónicas por dia usando dados desde
2006. Quando a temperatura do cereal é também incluída no modelo o valor de R2 aumenta para
0.66
Figure 2. Rhyzopertha dominica density vs. electronic counts of R.dominica per day using data
from 2006. When grain temperature is also included in the model the R2 value increases to 0.66.
Figura 3. Densidade média de insectos por silo estimada a partir de amostras de produto
e por contagens a partir das sondas electrónicas Insector™, convertida em insectos por
kg.
Figure 3. Mean insect density per bin estimated using grain trier samples and Insector™
electronic counts converted into insects per kg.
165
Quadro 1 – Comparação de tomadas de decisão feitas pelo Stored Grain Advisor Pro em
2006 usando amostras de produto e dados das capturas pelas armadilhas electrónicas
Insector. A decisão de fumigação é baseada no nível de 2 ou mais Rhyzopertha dominica
por kg de trigo (texto a negrito indica desacordo)
Fumigate Fumigate
Trier
Insector
Bin 21
7/19/2006
0.0
1.3
no
no
8/1/2006 0.0 0.0
no
no
8/15/2006 0.1 0.0
no
no
8/29/2006 1.0 0.4
no
no
9/12/2006 3.0 1.6 yes no
9/26/2006 5.6 2.5
yes
yes
10/10/2006 9.0 3.8
yes
yes
10/24/2006 11.5 5.4
yes
yes
11/7/2006 9.5 6.9
yes
yes
Bin 22 7/19/2006 0.0 2.0 no yes
8/1/2006 0.0 0.3
no
no
8/15/2006 0.3 0.0
no
no
8/29/2006 0.7 0.6
no
no
9/12/2006 2.2 1.6 yes no
9/26/2006 5.8 3.1
yes
yes
10/10/2006 18.3 6.1
yes
yes
10/24/2006 11.8 5.4
yes
yes
11/7/2006 10.8 6.0
yes
yes
1
R. dominica
per kg wheat
2
Converted trap catch per day into
R. dominica
per kg wheat using regression equation.
Table 1. Comparison of management decisions made by Stored Grain Advisor Pro in 2006 using
grain trier and electronic Insector trap catch data. Fumigation decision is based on a threshold of 2
or more R. dominia per kg wheat (bold text indicates disagreement).
Date Grain Trier1Insector2
Additional research is needed to develop regression equations that predict insect
density from electronic counts in stored rice. The same methods used to develop
models for stored wheat could be used for stored rice. These studies will need to
be carried out for both R.dominica and Sitophilus oryzae. It is very likely that
movement of R.dominica and S. oryzae is less in rough rice compared to wheat;
therefore, trap catch would also probably be less because of reduced insect
mobility. However, the Insector electronic probe trap should still be able to
accurately predict insect density in rough rice.
166
Acknowledgements
We thank Jim Campbell and Frank Arthur (USDA-ARS GMPRC) for reviewing an
earlier version of this manuscript. Mention of trade names or commercial
products in this publication is solely for the purpose of providing specific
information and does not imply recommendation or endorsement by the U.S.
Department of Agriculture.
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168
4.6. Prospecção no campo de insectos associados ao arroz
armazenado
4.6. Survey of stored-rice insects in the field
Célia Mateus 1, Pedro Marques2, João Alegria3, Maria Otília
Carvalho4, António Mexia 1
Resumo
O estudo que se apresenta teve por objectivo clarificar a origem das pragas do arroz
armazenado, nomeadamente identificar se elas poderão estar presentes durante a fase
de cultura, no campo. Para tal, durante a época de maturação do arroz nas searas e até
à colheita (durante Agosto e até finais de Setembro - início de Outubro), em explorações
agrícolas do vale do Sado e vale do Tejo, procurou-se detectar essas pragas no campo,
com recurso a diferentes tipos de armadilhas e à incubação de panículas. As armadilhas
colocadas nas searas não capturaram insectos associados ao armazenamento, assim
como não houve emergência de insectos a partir das panículas. Contudo, armadilhas
colocadas próximo dos armazéns, que na altura se encontravam vazios, e junto às
searas, registaram capturas, nomeadamente, de Sitophilus sp., Cryptolestes sp. e
Rhyzopertha dominica, o que indica que o exterior dos armazéns poderá constituir uma
fonte de infestação de pragas. Aconselha-se, então a adopção de medidas que impeçam
a infestação do arroz no período entre a colheita e a sua entrada nos armazéns e que
impeçam a entrada de insectos nos armazéns, quando o arroz lá se encontra
armazenado.
Palavras-chave: Arroz, pragas, campo, armazenamento, armadilhas
Abstract
The objective of this study was to clarify the origin of stored rice pests. Pests were looked
for in rice fields of Sado and Tejo valleys, during the maturation of rice until harvest
(during August until the end of September - beginning of October). Different kinds of
traps were used, and rice panicles were incubated. Traps placed in the fields did not
catch insects associated to storage and no insects emerged from the incubated panicles.
Nevertheless, traps placed outside the stores, which were empty by that time, and next
to the fields, caught Sitophilus sp., Cryptolestes sp. and Rhyzopertha dominica, indicating
that the outside may constitute a source of pests infestation. Measures must be taken in
order to avoid rice infestation between harvest and storage, and to avoid insect entrance
into the stores while rice is stored there.
Key-words: Rice, pests, field, storage, traps
1Instituto Nacional de Recursos Biológicos (INRB, IP). Av. República, Quinta do Marquês, Nova
Oeiras, 2784-505 Oeiras
2APARROZ, R. João Alves Sá Branco, lote 2, loja 3, 7580-161 Alcácer do Sal
3 Orivárzea, SA., R. Vale do Carril, Foros de Almada, 2130-121 Santo Estêvão, Santarém
4 Instituto de Investigação Científica Tropical. Travessa Conde da Ribeira, 9, 1300-142 Lisboa
169
Introdução
A cultura do arroz assume uma especial importância dada a participação
fundamental do arroz na dieta de grande parte da população mundial. Em
termos de produção de calorias para consumo humano, esta cultura é
provavelmente a mais relevante (Bonman et al., 1992). A cultura deste cereal
está inevitavelmente associada à Ásia tropical, onde terá tido origem há cerca de
9000 anos (Settle et al., 1996), e que é responsável por aproximadamente um
terço da produção mundial (Matteson, 2000).
Em Portugal, a produção anual de arroz com casca é de cerca de 129000
toneladas de arroz japonica e 26000 toneladas de indica (Carvalho et al., 2004),
e localiza-se essencialmente no vale do Sado, seguido do vale do Tejo e, com
menor produção, o vale do Mondego. Os portugueses são os maiores
consumidores de arroz branco da Europa.
Tal como acontece com as restantes culturas agrícolas, a cultura do arroz tem
sido alvo de grandes mudanças, nos últimos tempos, no que diz respeito à sua
protecção em relação a pragas, doenças e infestantes, por vezes responsáveis
por elevados prejuízos (Pathak, 1968; Savary et al., 2000; Shahid et al., 2003).
São vários os trabalhos que têm vindo a ser publicados a nível mundial, onde se
preconiza a adopção da protecção integrada (ver por exemplo, Bonman et al.,
1992; Settle et al., 1996; Matteson, 2000; Litsinger et al., 2005; Hill et al.,
2006). O objectivo é responder positivamente às exigências, cada vez maiores,
dos consumidores quanto a produtos sem resíduos, e à necessidade de se
proteger o ambiente, infelizmente cada vez mais óbvia. A protecção integrada
permite também reduzir a rapidez com que os organismos nocivos têm vindo a
desenvolver resistência às substâncias activas disponíveis no mercado.
Paralelamente às culturas, também o armazenamento tem vindo a adaptar-se às
mudanças acima mencionadas. A par da identificação dos inimigos dos produtos
armazenados, das condições mais favoráveis ao seu desenvolvimento, e dos
meios mais eficazes para os combater, torna-se essencial conhecer a sua origem,
ou seja quais as fontes de infestação dos produtos armazenados, para uma mais
eficaz redução dos prejuízos.
170
O trabalho que seguidamente se apresenta insere-se nos estudos desenvolvidos
no âmbito do projecto DemTec “Protecção Integrada do arroz para consumo”, e
teve por objectivo identificar se a cultura pode constituir uma fonte de infestação
do arroz armazenado relativamente a pragas. Assim, tentou-se detectar em
searas de arroz a presença de insectos causadores de estragos/prejuízos durante
o armazenamento do mesmo.
Material e métodos
Para a captura de insectos no campo, recorreu-se a três tipos de armadilhas:
Moericke, cromotrópicas adesivas e luminosas, que foram colocadas desde o
início de Agosto de 2005 até à colheita do arroz em finais de Setembro, início de
Outubro desse ano.
A amostragem decorreu em 4 campos de arroz, em que três se situavam no vale
do Sado, nas proximidades de Alcácer do Sal (Vale de Lobos, Monte da Gaxa e
Marinhais), e um no vale do tejo, perto de Salvaterra de Magos.
As armadilhas cromotrópicas adesivas consistiram em placas de acrílico Plexiglas
(15 x 20 cm) cobertas por cola Napvis, de secagem lenta, a qual mantinha a
capacidade de captura de insectos durante a semana em que a armadilha estava
exposta no campo. Com o intuito de aumentar a diversidade de insectos
capturados, foram utilizadas 3 cores de Plexiglas (branco nº 199, amarelo nº 566
e azul claro nº 326), as quais em trabalhos anteriores tinham revelado um
elevado poder atractivo relativamente a insectos, em geral. Às armadilhas de
Moericke era acrescentada água, cada 3-4 dias, à qual se adicionavam algumas
gotas de detergente, para quebrar a tensão superficial da mesma e evitar que os
insectos atraídos pela armadilha e caídos na água escapassem. O recipiente de
recolha de insectos das armadilhas luminosas continha igualmente água com
detergente, e a luz era de UV ou branca, consoante a armadilha. As armadilhas
dos dois primeiros tipos, tanto quanto possível, foram colocadas ao nível do topo
da cultura (ao nível das panículas), enquanto que as luminosas se encontravam a
um nível superior.
As armadilhas adesivas foram substituídas semanalmente, assim como o
conteúdo das armadilhas de Moericke. Relativamente às armadilhas luminosas,
dado o grande volume de insectos que era capturado por noite, e a rápida
171
degradação dos mesmos em meio aquoso com as elevadas temperaturas de
verão, optou-se por restringir as capturas a uma noite por semana.
Em Vale de Lobos foram colocadas 3 armadilhas de Moericke e 3 cromotrópicas
adesivas (uma de cada cor); no Monte da Gaxa, uma de Moericke, uma luminosa
(UV) e quatro cromotrópicas adesivas (duas amarelas, uma azul e uma branca);
em Marinhais, uma de Moericke, uma luminosa (luz branca) e quatro
cromotrópicas adesivas (duas amarelas, uma azul e uma branca); e, finalmente,
na Lezíria de Salvaterra de Magos foram colocadas 5 armadilhas cromotrópicas
adesivas (três amarelas, uma azul e uma branca). Enquanto que as armadilhas
de Moericke e as adesivas se encontravam no meio das searas, as armadilhas
luminosas foram colocadas nas imediações das mesmas, a meio caminho entre
elas e os armazéns dessas explorações agrícolas, que na altura da realização
deste estudo se encontravam vazios. A razão da diferente colocação das
armadilhas prende-se com o facto das armadilhas luminosas necessitarem de
uma fonte de corrente eléctrica, a qual não estava disponível em pleno campo.
Em 2006, recorreu-se a uma abordagem diferente: nos mesmos campos acima
referidos, na época da colheita do arroz, foram recolhidas panículas ao acaso (60
por campo), as quais foram incubadas, individualmente, em frascos de vidro, em
laboratório, durante cerca de três meses, em incubadoras, a aproximadamente
27°C e 70% de humidade relativa. O objectivo era a detecção da emergência de
insectos, que se tivessem desenvolvido nas panículas.
Resultados e discussão
Não foram capturados insectos associados ao armazenamento nas armadilhas de
Moericke e nas cromotrópicas adesivas; todos os capturados eram insectos de
campo. Foram recolhidos vários pequenos himenópteros cuja identificação
indicou não serem parasitóides de pragas de armazenamento.
As armadilhas de Moericke não se revelaram adequadas, não só porque o nível
de capturas foi extremamente baixo, como porque exigiam uma atenção
redobrada por parte dos técnicos no sentido de não deixarem faltar água no
recipiente (em resultado da elevada evaporação naquela época do ano).
172
Também não se registou qualquer emergência de insectos a partir das panículas.
Optou-se por incubar as panículas isoladamente, uma por frasco, por receio de
estas desenvolverem fungos nas condições de incubação, já que tinham vindo do
campo, e assim prejudicar-se uma eventual emergência de insectos. Este
procedimento, no entanto, condicionou, em muito, o número de panículas
passíveis de serem incubadas, pela restrição de espaço disponível nas
incubadoras para o ensaio. Contudo, os receios não se confirmaram, pelo que em
trabalhos futuros se poderão juntar mais panículas no mesmo recipiente, e assim
aumentar o volume de material incubado, sem aumento do espaço físico
associado ao ensaio.
As armadilhas luminosas (de UV e de luz branca) capturaram indivíduos que
causam estragos no arroz armazenado, nomeadamente Sitophilus sp.,
Cryptolestes sp. e Rhyzopertha dominica, e também capturaram insectos
micetófagos, de que se salienta pela abundância Thyphaea stercorea, utilizados
como indicadores de más condições de armazenamento, nomeadamente excesso
de humidade (Quadro/Table 1).
Da análise do Quadro 1, verifica-se que o número de indivíduos capturados é
baixo, reflectindo uma reduzida presença de insectos de armazenamento fora
dos armazéns. Acrescente-se, ainda, que a seara e o armazém constituem
ecossistemas com condições bióticas e abióticas muito diferentes, pelo que
insectos que se desenvolvem bem no armazenamento não deverão encontrar
condições propícias ao seu desenvolvimento nas searas. Tal está de acordo com
a bibliografia consultada relativamente à entomologia de searas de arroz, a nível
mundial, onde as pragas do arroz armazenado não têm sido detectadas no
campo.
Realça-se o facto de não ter sido possível colocar as armadilhas luminosas nas
searas, mas somente nas suas proximidades, onde próximo também se
encontravam os armazéns (e a respectiva fonte de energia eléctrica). Este
posicionamento condiciona as conclusões a retirar destas capturas: não se pode
afirmar que os insectos capturados nas armadilhas luminosas se encontrassem
em plenas searas e que as panículas aquando da colheita estejam infestadas;
pode-se sim afirmar que no exterior dos armazéns, que na altura se
173
encontravam vazios, existiam insectos do armazenamento e que, portanto, o
exterior dos armazéns tem potencialidade para constituir uma fonte de
infestação, nomeadamente anulando o efeito das desinfestações/ acções de
limpeza que se devem realizar quando os armazéns estão vazios.
Quadro 1. Insectos associados ao arroz armazenado, capturados por armadilhas
luminosas (UV e luz branca) colocadas no exterior dos armazéns de arroz, junto às
searas
Table 1. Insects associated to stored rice, caught in light traps (VU and white light)
located outside the stores and close to the rice fields
Insectos Monte da Gaxa Marinhais Total
Typhaea stercorea 46 6 52
Harpalus rufipes 6 5 11
Cryptolestes perrisi 13 13
C. pusillus 1 2 3
Sitophilus sp. 2 2
Rhyzopertha dominica 1 1
Lasioderma serricorne 3 3
Monotoma sp. 2 2
Anthicus quadriguttatus 2 2
Dinoderus minutus 1 1
Laemosthenus complanatus 1 1 2
Assim, face aos resultados alcançados, não há indicação de o arroz recém –
colhido sair do campo já infestado com pragas de armazenamento, mas
considera-se adequada a adopção de medidas que impeçam a infestação do
arroz no período de tempo que decorre entre a saída do campo e a entrada no
armazém e, ainda, a adopção de medidas que impeçam a entrada de insectos do
exterior para o interior dos armazéns quer após a preparação dos mesmos para
174
recepção da nova colheita, quer durante o período em que decorre o
armazenamento do arroz.
Agradecimentos
Os autores agradecem aos proprietários das explorações agrícolas referidas no
texto a possibilidade de aí se realizarem os ensaios; o apoio técnico dos colegas
Isabel Lima e Pedro Teixeira (APARROZ) e Alexandra Faro (Orivárzea); e a
identificação dos parasitóides pelo Dr. Mathias Schoeller (BBA, Alemanha).
Este trabalho teve o apoio do Programa de Incentivos à Modernização da
Economia (PRIME), do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (Feder) e do
Consórcio SEAR- Sociedade Europeia de ARROZ.
Este trabalho encontra-se inserido nos objectivos do Grupo de Trabalho do
EUREKA - 3747 EUROAGRI+ IPM –RICE.
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176
4.7. Amostragem de insectos dos produtos armazenados
em armazéns de agricultores e duas fábricas de arroz
dos Vales do Sado e do Tejo
4.7. Sampling stored product insects at on-farm stores and
rice mills in Sado and Tejo Valleys
Inês Pires1, Ana Passarinho2, Alexandra Faro3, Pedro Teixeira4, Pedro
Marques4, Otília Jesus5, Altino Teixeira 5, Blaine Timlick6, Maria Otília
Carvalho7∗
Resumo
Portugal é o maior consumidor per capita de arroz na Europa, sendo a maioria do arroz
consumido de origem nacional. Tal como a maioria dos cereais após a colheita, o arroz
está susceptível a uma variedade de agentes nocivos que o podem contaminar no
armazenamento antes e após o processamento. Os insectos são considerados uns dos
agentes mais nocivos, não só pelos estragos que causam no produto, como criam
condições propícias ao desenvolvimento e dispersão de fungos produtores de micotoxinas
e podem provocar reacções alérgicas, cutâneas e respiratórias no consumidor. Devido a
isso, o industrial e armazenista recorre a aplicação de pesticidas afim de erradicar as
pragas. Atendendo às exigências dos consumidores relativamente a resíduos de
pesticidas, é urgente aplicar um conjunto de estratégias de Protecção Integrada afim de
atingir a redução de tratamentos químicos. Uma das ferramentas essenciais é a
amostragem. Utilizando apropriadamente programas de amostragem é possível detectar
infestações de insectos e ate conhecer algumas das propriedades das suas populações
como a abundância e dispersão. Indicar os períodos e locais de maior risco e ajudar à
tomada de decisão de tratar quando e onde.
O objectivo deste trabalho foi a aplicação de planos de amostragem desde o
armazenamento do agricultor ao arroz na industria de processamento, com recurso a
armadilhas manuais e electrónicas para: identificar as pragas-chave, estimativa relativa
das populações, fontes de infestação, estimativa do risco, como ferramenta útil na
tomada de decisão
Este trabalho foi desenvolvido no âmbito do projecto “PIAR – Protecção Integrada do
Arroz para Consumo” inserido no Programa DemTec da Agência de Inovação, cujo
1 Finalista do Curso de Engenharia Agronómica do Instituto Superior de Agronomia da Universidade
Técnica de Lisboa, Portugal
2Instituto de Investigação Científica Trópica, IICT, I.P. - Estagiária do PEPAP – Programa Estágios
Profissionais da Administração Pública
3 Orivarzea, Orizicultores da Várzea de Samora e Benavente, SA. , mestranda em Segurança
Alimentar e Saúde Pública, pelo Núcleo de Investigação e Formação Contínua em Segurança e
Qualidade Alimentar – Instituto Superior de Ciências da Saúde Sul , Portugal
4 Aparroz-Associação de Agricultores de Arroz de Vale do Sado, Portugal
5 Sociedade Europeia de Arroz- SEAR, SA
6 Canadian Grain Commission, Winnipeg, Canadá
7 Instituto de Investigação Científica Trópica, IICT, I.P- Travessa Conde da Ribeira 9, 1300-142
Lisboa, Portugal
∗ Autor correspondente: motiliac@netcabo.pt
177
Consórcio foi a Sociedade Europeia de Arroz S.A (SEAR), que trabalhou em parceria com
Instituto de Investigação Científica Tropical (IICT, I.P.), a APARROZ - Agrupamento de
Agricultores de Arroz de Vale do Sado e a ORIVÁRZEA - Orizicultores da Várzea de
Samora e Benavente S. A., iniciado em Julho de 2005 e terminado em Setembro de
2007.
Palavra-chave: Protecção Integrada, amostragem, insectos, arroz armazenado
Abstract
Portugal is the biggest consumer of rice in Europe, being the majority of rice produced in
the country. Like all grains after harvest, rice is permanently at risk of insect infestation.
Because of this, those involved in product storage and processing often use direct
application of chemicals to the rice for insect eradication. Due to consumer concerns over
pesticide residues, there is an urgent need to develop integrated pest management
strategies in order to achieve the desired reductions in residues. An important element in
developing a quality integrated pest management strategy is sampling. By utilizing
appropriate sampling procedures, it is possible to detect insect species infesting a
commodity, to determine some characteristics of their populations, such as density and
dispersion. This will ultimately aid in maximizing the effectiveness of control actions
implemented to control the insects.
The aim of this work was to implement sampling programs using manual and electronic
traps for relative estimates of insects’ populations, to identify key-pests, source of
infestations and risk assessment, as tool to help the managers to decision-making
This work was carried out under the project “PIAR – Protecção Integrada do Arroz para
Consumo” included in the DemTec Program from Agência de Inovação, with the Consortia
Sociedade Europeia de Arroz S.A (SEAR), with the partnership of the Tropical Research
Instituto of Portugal (IICT, I.P.), APARROZ - Agrupamento de Agricultores de Arroz de
Vale do Sado and ORIVÁRZEA - Orizicultores da Várzea de Samora e Benavente S. A..
This Project was initiated in July 2005 and finished in September 2007.
Key-word: Integrated Pest Management, sampling, insects, stored rice
Introdução
Portugal é o país da EU com maior consumo per capita de arroz
(15kg/pessoa/ano). A produção nacional é de cerca de 148 000 toneladas/ano e
importa cerca de 160 000 toneladas/ano (FAOSTAT 2006).
A área de produção de cerca de 25 300ha/ano (FAOSTAT 2006) distribui-se por
três regiões principais: os Vales do Mondego, Tejo e Sado.
Para além das boas condições de produção, actualmente já em prática através
da Protecção, e mais recentemente da Produção Integrada da cultura, é
fundamental que essas regras continuem a ser aplicadas após a colheita e até ao
consumidor. A maioria dos alimentos processados na indústria está susceptível a
uma variedade de agentes nocivos que podem contaminar o arroz no seu
armazenamento antes e após o processamento. Os insectos são considerados
uns dos agentes mais nocivos, não só pelos estragos que causam no produto,
178
como criam condições propícias ao desenvolvimento e dispersão de fungos
produtores de micotoxinas e podem provocar reacções alérgicas, cutâneas e
respiratórias no consumidor.
Os prejuízos que atingem de 5% nos Estados Unidos a 10% noutros países
desenvolvidos (Wolley 2002), podem mesmo chegar aos 100%, dependendo das
condições ambientais e de armazenamento (Navarro et al. 1998). A problemática
actual do armazenamento relaciona-se com a dificuldade em estabelecer
correctos níveis económicos de ataque (NEA), devido à flutuação das populações
resultantes das variações nas condições ambientais. Por outro lado, a
intervenção preventiva contra determinados inimigos, como os insectos, tem
cada vez maior importância, de forma a dar resposta às resistências adquiridas a
determinados produtos utilizados numa táctica curativa.
Atendendo a esta preocupação, desde 2002 que se têm realizado estudos para o
desenvolvimento da Protecção Integrada desde o arroz armazenado pelos
agricultores até à fábrica de processamento.
Os objectivos deste trabalho foram essencialmente a transferência de
metodologias e tecnologias a aplicar desde que o arroz é colhido e armazenado
no agricultor até ao produto final empacotado para consumo. Estas metodologias
incluem a introdução de programas de higiene, monitorização das condições
ambientais (factores abióticos) e de agentes nocivos como os insectos (factores
bióticos) ser um contributo para a implementação de estratégias de Protecção
Integrada no armazenamento, em especial, no arroz armazenado e disponibilizar
ferramentas fundamentais para a estimativa do risco e tomada de decisão.
Assim sendo foram adaptadas metodologias para cada situação para detectar e
monitorizar as espécies de insectos de maior importância económica, cujos
resultados foram sempre avaliados com os resultados do o acompanhamento das
condições ambientais. Sempre com o objectivo de reduzir o número de
tratamentos químicos tradicionais, aplicar só quando e onde necessário e, se
possível, substituir os meios de luta tradicionais por meios de protecção menos
nocivos para o consumidor e ambiente e um produto para consumo final de
melhor qualidade (Carvalho et al. 2003, 2004ª, 2004 b, 2005; Pires 2007).
179
Material e Métodos
Colheita de dados
Colheram-se dados em quatro armazéns de agricultores da região de Vale do
Sado e duas fábricas de processamento de arroz, uma fábrica que processa arroz
produzido em Portugal e importado (Fábrica 1), situada em Santiago do Cacem e
a segunda fábrica que só processa arroz português (Fábrica 2), localizada em
Foros de Almada, Coruche.
Os ensaios iniciaram-se no fim da campanha de 2002 até Julho de 2007, à
excepção dos armazéns de agricultores que o período de armazenamento só
ocorre entre Outubro a Abril normalmente.
Monitorização de insectos
A colheita de insectos deve ser periódica e a periodicidade varia com os períodos
de maior risco da presença dos agentes nocivos: de semanal a mensal. Nos
ensaios foram feitas colheitas semanais e quinzenais. Os insectos foram
transportados para laboratório para serem identificados, contados e registados
por nº de armadilha/tipo de armadilha/local/produto/data.
a) Arroz a granel
Quer ao nível do armazenamento do agricultor quer na indústria, o arroz
armazenado a granel em armazéns ou silos pode ser monitorizado com
armadilhas dos tipos pitfall, sonda (probe) manuais ou electrónicas sem qualquer
atractivo. As armadilhas são introduzidas na massa do cereal até o topo da
mesma ficar coberto pelo arroz.
Nos armazéns de agricultores da região de Vale do Sado foram colocadas 6 a 10
armadilhas consoante a dimensão da pilha (± 500 ton): 3 armadilhas no topo da
pilha e as restantes distribuídas pelos lados laterais das mesmas. No primeiro
ano de ensaio foram comparadas as capturas das armadilhas pitfall e sonda
(Quadro / Table 1; Figs. 1, 2). No Armazém A, após a campanha de 2005,
também foram colocadas 3 armadilhas electrónicas no topo da pilha.
Durante o mês de Agosto de 2005 foram colocadas quatro armadilhas Dome nos
Armazéns A, B, D e E para detectar infestações residuais.
180
Quadro 1. Armazenamento agricultor: local ensaiado, total de arroz com casca
armazenado, tipo e número de armadilhas usado durante o período de estudo
Table 1. On-farm storage: local of experiments with paddy rice (ton), type and number
of traps used and trials period.
Tipo de armadilha
Local Arroz com
casca
(ton) Pitfall Sonda Dome Período de ensaio
Armazém A 510
626
687
vazio
717
709
10
6
6
6
6
4
7 Nov. 02 – 24 Jan. 03
5 Dez. 03 – 27 Jan. 04
7 Dez.04 -17 Abr. 05
Agosto 2005
3 Nov. 05 – 8 Fev 06
28 Nov. 06 – 28 Fev 07
Armazém B 590
423
624
vazio
628
10
6
6
6
4
19 Dez. 02 – 9 Jan. 03
27 Jan. – 19 Feb. 04
7 Dez.04 -17 Jan. 05
Agosto 2005
3 Nov. 05 – 8 Fev. 06
Armazém C 300
259 10 3
6 7 Nov. 02 – 7 Mar 03
5 Dez. 03 – 02 Mar. 04
Armazém D 240
262
255
vazio
137
90
10
6
6
6
6
4
7 Nov. 02- 5 Dez. 03
5 Dez. 03 – 30 Mar. 04
7 Dez.04 -17 Abr. 05
Agosto 2005
3 Nov. 05 – 8 Mar 06
28 Nov. 06 – 14 Mar 07
Armazém E
317
295
vazio
224
6
6
6
4
5 Dez. 03 – 23 Mar. 04
7 Dez.04 -17 Abr. 05
Agosto 2005
28 Nov. 06 –14 Mar 07
Armazém F 538 6 5 Dez. 03 - 27 Mar. 04
Armazém G 2017 6 21 Jan. 03 – 7 Mar. 03
Armazém H 238 6 7 Dez.04 -17 Abr. 05
Armazém I 971 6 7 Dez.04 -17 Abr. 05
Os Armazéns A e D foram aspirados durante a campanha de 2005 e o Armazém
E durante a campanha de 2006 e antes da entrada do arroz com casca.
Na Fabrica 1 num silo de arroz com casca nacional foram colocadas 3 armadilhas
electrónicas. E no armazém da mesma indústria, no arroz película a granel
(Guianas Britânicas) (2000 ton.), foram colocadas 28 armadilhas manuais em
forma reticulada por toda a superfície de modo a monitorizar a maior superfície
181
8
23
24
25
22
17
18
19
20
16
26
27
21
15
14
1
2
13
12
11
10
9
7
6
5
4
3
#5
#4
#6
28
A
B
Figura 1. (A) Arroz a granel (500 ton.) num armazém do agricultor e orientação da
inserção das armadilhas. (B) Disposição das armadilhas manuais (
) e electrónicas (
)
no arroz película armazenado a granel (2000 ton) na Fabrica 1
Figure 1. (A) Paddy in bulk, on-farm storage (500 ton) and orientation of probe traps .
(B)Brown rice in bulk (2 000 ton) in a warehouse of the Rice mill 1: local of probe traps (
) and Insectors (
)
A
B
C
D
E
Figura 2. Tipos de armadilhas: Dome Trap (A) e PC Floor (B) para insectos rastejantes;
pitfall (C), sonda manual (E) e sonda electrónica (E) para cereal armazenado.
Figure 2. Type of traps: Dome Trap (A) and PC Floor (B) for crawling insects; pitfall (C)
Stogard probe trap (D) and Insector (E) for stored grain
182
de exposição possível. Em diagonal colocaram-se 3 armadilhas electrónicas (Figs.
1, 2). O período de experimentação ocorreu de Janeiro a Novembro de 2006.
b) Fábrica propriamente dita e armazém de produto final
Na Fábrica 1, para a monitorização dos insectos na fábrica e armazém de
produto final, foram utilizadas 30 armadilhas do tipo “Pitfall Storgard Dome”
(Fig.3). Atendendo-se às áreas a monitorizar, colocaram-se 22 armadilhas na
fábrica (12 na produção e 10 no empacotamento) e 8 armadilhas no armazém de
produto final. Nestas armadilhas, sem feromona, foi usado um atractivo
alimentar (cairomona) proveniente de extractos de plantas.
Na Fábrica 2 para a monitorização, utilizaram-se 25 armadilhas Dome, com
cairomona, de Novembro de 2005 a Setembro de 2006, quando foram
substituídas, por armadilhas PC Floor (Insects Limited, IN, EUA) com feromona
específica para Sitophilus spp (Figs. 3 e 4).
Fábrica 1
Zona de Produção
Pisosuperior
Fornalhada casca
Zona de Produção
Piso térreo inferior
(Piso Térreo
inferior)
Oficina
Mecânica
Zona de
Secagem
Silos de
Subprodutos
Zona Produção
Piso térreo + -0,00
Silos de
matéria
prima
Secador
Zona de
Secagem
Báscula
Escritório
Armazém de
Expedi ção
(Piso Térreo )
Entrada
Depósito de Gás
Saída
Armazém materiais de
embalagem e acondicionamento
(Piso inferior)
Armazém de
Matéria Prima
Armazém de
Produto
Acabado
(Big-Bags)
WC
Armazém de
Multifunções
CG
G
G
R
DGQ
LWC
Cais
Expedi ç
ões
Armazém de
Embalamento
R-Refeitório
CG -Casa Guarda APD -Armazém Produtos Desinfestação
A -Arquivo G -Gabinete
L -Laboratório
Eira
Armazém de
Produto Acabado
(Big-Bags)
C
Zona auxiliar
dos secadores
SCS
Zona de
Secagem
Zona de
Tratamento
de
Produto não
Conforme
(PNC) Recepção de
materiais de
embalagem e
acondicionamento
e manuten ção de
empilhadores
SCS -Sala de Comando Silos
DGQ -Departamento de Gestão da Qualidade
Recepção de
Matéria Prima
C -Compressores
Alimentação
Embalamento
Tegão de
Recepção
Matéria Prima
Armazém Silos
Matéria Prima
Posto de
Transformação
Casa da
Farinha
Armazém
Subprodutos
A
APD
Recepção
Produtos de
Desinfestação
PNC
SCS
Zona de Produção
Pisosuperior
Fornalhada casca
Zona de Produção
Piso térreo inferior
(Piso Térreo
inferior)
Oficina
Mecânica
Zona de
Secagem
Silos de
Subprodutos
Zona Produção
Piso térreo + -0,00
Silos de
matéria
prima
Secador
Zona de
Secagem
Báscula
Escritório
Armazém de
Expedi ção
(Piso Térreo )
Entrada
Depósito de Gás
Saída
Armazém materiais de
embalagem e acondicionamento
(Piso inferior)
Armazém de
Matéria Prima
Armazém de
Produto
Acabado
(Big-Bags)
WC
Armazém de
Multifunções
CG
G
G
R
DGQ
LWC
Cais
Expedi ç
ões
Armazém de
Embalamento
R-Refeitório
CG -Casa Guarda APD -Armazém Produtos Desinfestação
A -Arquivo G -Gabinete
L -Laboratório
Eira
Armazém de
Produto Acabado
(Big-Bags)
C
Zona auxiliar
dos secadores
SCS
Zona de
Secagem
Zona de
Tratamento
de
Produto não
Conforme
(PNC) Recepção de
materiais de
embalagem e
acondicionamento
e manuten ção de
empilhadores
SCS -Sala de Comando Silos
DGQ -Departamento de Gestão da Qualidade
Recepção de
Matéria Prima
C -Compressores
Alimentação
Embalamento
Tegão de
Recepção
Matéria Prima
Armazém Silos
Matéria Prima
Posto de
Transformação
Casa da
Farinha
Armazém
Subprodutos
A
APD
Recepção
Produtos de
Desinfestação
PNC
SCS
2021 23
25
24 22
19
17 18
9
7
6
8
4
5
3
2
1
14 12
11
10
15
1316 27 28
26 29
30
Figura 3. Disposição das armadilhas para insectos rastejantes Dome Trap (com
cairomona) na Fábrica 1
Figure 3. Location of Dome (with kairomona) inside the Rice mill 1.
183
SALA DE
EMBALAMENTO SALA DE
FABRICO SALA DE RECEPÇÃO
ARROZ EM CASCA
15
13
14
8
3
2 1
5
4
76
9
10
11
12
16
17
1819
LAB.
CQ
FÁBRICA DE DESCASQUE DE ARROZ
Figura 4. Disposição das armadilhas para insectos rastejantes Dome Trap / Pc Floor,
(com cairomona ou feromona) na Fábrica 2
Figure 4. Location of Dome /Pc Floor traps (with kairomona or pheromone) inside the
Rice mill 2.
Fábrica 2
184
Estatística descritiva
Para o estudo da abundância das populações estimou-se a densidade relativa, ou
seja, o número médio de insectos capturados por armadilha e por mês (Pedigo
1994).
A percentagem de ocorrência das principais espécies fitofagas, micetófagas e
predadoras baseia-se na percentagem de capturas total de cada espécie
relativamente ao total de insectos capturados.
Para a classificação do padrão espacial das populações de algumas espécies de
insectos utilizaram-se os índices variância/média, de Dispersão e do agregado
médio de Lloyd (Lloyd 1967, Davis 1994).
Para o estudo do sistema “OPI InsectorTM ”, utilizaram-se equações de
regressão simples para correlacionar o número de insectos contados
manualmente e o número de insectos contados electronicamente e apresentados
no programa de software.
Resultados
Armazenamento no agricultor - arroz com casca (nacional)
a) Comparação das capturas das armadilhas pitfall e Sonda manuais
Os resultados das capturas estão apresentados nos Quadros / Tables 2 e 4. Nas
armadilhas pitfall foram capturados 16 adultos de cinco espécies de insectos
enquanto que no mesmo período as armadilhas sonda manuais capturaram 345
adultos de 10 espécies de insectos (Carvalho e al. 2004).
As armadilhas sonda revelaram-se mais sensíveis na captura de mais insectos e
mais espécies de insectos. Também são mais fáceis de manipular.
b) Detecção de infestações residuais
Os resultados das capturas nas armadilhas Dome colocadas nos quatro armazéns
de agricultores antes da entrada do arroz com casca estão apresentados no
Quadro / Table 3.
Nos quatro armazéns monitorizados, o Armazém B apresentou uma infestação
residual preocupante. Os Armazéns A, D e E tinham sido aspirados previamente.
185
Quadro 2. Insectos capturados em nove armadilhas pitfall e nove armadilhas sonda
colocadas em arroz com casca durante o período de 2 de Janeiro a 14 de Março de 2003.
Table 2. Stored-product insect species caught by nine pitfall traps and nine probe traps
at surface of stored paddy rice from 2 January and 14 March 2003.
Insecto Armadilha pitfall Armadilha sonda
Cryptolestes sp. 0 1
Sitophilus zeamais 4 15
Sitophilus oryzae 1 2
Coninomus nodifer 0 1
C. constrictus 1 67
Ptinus spp. 9 228
Oryzaephilus surinamensis 0 3
Ashaverus advena 1 1
Gnathocerus cornutus 0 24
Sitotroga cerealella 0 3
Total 16 345
Quadro 3. Detecção de infestação residual em armazéns de agricultores antes da
entrada do arroz com casca da campanha de 2005: total de insectos capturados nas
armadilhas Dome com cairomona
Table 3. Detection of residual infestation in on-farm stores before the coming in of
paddy harvest in 2005: total of stored-product insects caught in Dome traps with
kairomona
Insecto Armazém A Armazém B Armazém D Armazém E
Alphitobius piceus 1
Carpophilus dimidiatus 4 1
Cryptolestes sp. 47
Gnathocerus cornutus 0
Oryzaephilus surinamensis 120 1 2
Sitotroga cerealella 2 0
Typhaea stercorea 1
Tribolium castaneum 1 0
Pseudo escorpiões 26
Total 3 199 1 3
186
c) Populações de insectos no arroz com casca
Após as campanhas de 2002, 2003 e 2004 foram avaliadas as populações de
insectos em nove armazéns de agricultores que armazenaram arroz com casca.
Os resultados estão apresentados nas Fig.s 5, 6 e 7.
A maior ocorrência de espécies de insectos encontra no grupo dos micetófagos e
não atacam o cereal. Como se alimentam essencialmente de fungos, são
indicadores da presença dos mesmos e de más condições de armazenamento
(humidade p.e.).
As capturas de espécies fitófagas (onde se incluem as pragas-chave do arroz
armazenado) também não se verificaram de forma uniforme em todos os
armazéns. Dos nove armazéns monitorizados só em dois armazéns foram
registadas densidades relativas preocupantes, no Armazém B e no Armazém E
onde foi realizada uma fumigação em Fevereiro de 2003.
Fábrica 1
Desde 2003 que se avaliaram as populações de insectos na Fabrica de
processamento de arroz.
Os resultados gerais estão apresentados nas Figs. 6 e 7 e Quadro / Table 4.
Comparando com os resultados obtidos ao nível do armazenamento do agricultor
as espécies de insectos dominantes neste ecossistema são espécies fitófagas
sendo as pragas Sitophilus zeamais, S. oryzae (pragas-chave) Tribolium
castaneum e Cryptolestes ferrugineum as mais comuns.
Na fábrica de arroz, mais de 90% do total de insectos capturados eram espécies
fitófagas. As espécies mais abundantes foram C. ferrugineus seguidas pelas
praga-chave Sitophilus spp (na sua maioria S. zeamais). A percentagem de
ocorrência de Sitophilus spp. (3% em 2003, 30% em 2004 e 88% em 2005)
aumentou com a diminuição da população de C. ferrugineus (95% em 2003,
65% em 2004 e 0,58% em 2005) (Carvalho et al. 2005) (Fig. 8).
No arroz película durante o período de experimentação permaneceram as
mesmas espécies dominantes: C. ferrugineus entre Maio e Julho, T. castaneum
em Agosto e Setembro e o Sitophilus spp no mês de Outubro atingiu o pico de 12
insectos/armadilha/mês (Fig. 9).
187
Armazenamento agricultor
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
Cryptolestes turcicus Tenebrionidae O. surinamensis Sitophilus spp. Outros
Total insectos capturados (%)
2002-03 2003-04 2004-05
Figura 5. Pragas que normalmente ocorrem com mais frequência no arroz para consumo
e % de ocorrência no arroz com casca armazenado no agricultor
Figure 5. Insect pests that happened more often on rice for consumption and their % of
occurrence on paddy on-farm stored
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Armazenamento agricultor Fábrica de arroz
% de ocorrencia de insectos
Micetófagos
Outras espécies
Figura 6. Percentagem de insectos micetófagos comparativamente com o total de
insectos capturados, no armazenamento do agricultor e Fábrica 1
Figure 6. Percentage of fungus-feeders comparing with the total of insects caught in on-
farm storage and Rice mill 1.
188
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Armazenamento agricultor Fábrica de arroz
% de ocorrência insectos capturados (%)
Fitófagos
Outras espécies
Figura 7. Percentagem de insectos fitófagos comparativamente a outros insectos
capturados, no armazenamento do agricultor e Fábrica 1
Figure 7. Percentage of all commodity-feeders comparatively with the total of insects
caught in on-farm storage and Rice mill 1.
Fábrica 1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
C. ferrugineus Sitophilus spp O. surinamensis Tenebrionidae Outros
Total de insectos capturados (%)
2003 2004 2005
Figure 8. Percentagem das principais espécies de insectos fitófagas, comparativamente
a outras espécies capturadas na Fábrica 1
Figure 8. Percentage of the main insect species commodity-feeders comparatively with
other insect species caught in Rice mill 1
189
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
Janeiro
Fevereiro
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Novembro
Número médio de insectos por armadilha
Cryptolestes ferrugineus
Sitophilus spp.
Tribolium castaneum
Figura 9. Arroz película armazenado a granel (Fábrica 1): número médio de insectos
capturados mensalmente por armadilha entre Janeiro e Novembro de 2006.
Figure 9. Brown rice stored in bulk (Rice mill 1): mean number of insects caught per
month and per trap, from January to November 2006
O número de insectos determinados directamente nas armadilhas InsectorTM foi
correlacionado com o número de insectos registado pelo sistema OPIGIMACTM
usando a regressão linear simples e está apresentada na Fig. 10. A correlação
entre o número de insectos contados e o número de insectos registados na
OPIGIMACTM,
foi considerável aceitável (r2= 0.67).
Da análise de regressão, verificou-se poder-se estar na presença de falsos
negativos: quando o número de insectos observados no software (eixo do x,
“observados”) é zero, pode corresponder a um número de insectos capturados
no InsectorTM (eixo dos y, “ contados”) de 3-4 insectos na armadilha. Este erro
foi relacionado com a abundância das contagens de psocópteros, insectos de
muito pequenas dimensões, e que obrigam à contagem permanente muitas
vezes negligenciando as contagens de indivíduos de espécies economicamente
importantes, com os quais os gestores são obrigados à tomada de decisão de
tratar. Esta interferência poderia incorrer no erro de não tratar quando é preciso.
190
Flinn et al. (2006) registaram erro semelhante e em 93 repetições (N) obtiveram
um r2= 0,65, valor semelhante ao aqui apresentado.
y = 0,8737x + 3,66
R2 = 0,6675
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Observado
Contado
Figura 10. Relação entre as capturas contabilizadas manualmente (contado) e as
capturas contabilizadas pelas armadilhas InsectorTM (observado).
Figure 10. InsectorTM: Relationship between trap catches counted (contado) and
observed from software (observado)
Fábrica 2
Os resultados da amostragem de insectos na Fábrica 2, durante o período de
Setembro de 2005 e Julho de 2007, estão apresentados nas Fig.s 11 e 12 e
Quadro / Table 4.
As espécies dominantes foram espécies fitófagas sendo as pragas Sitophilus
zeamais, S. oryzae (pragas-chave) e Tribolium castaneum as mais abundantes.
As flutuações das populações coincidem com as flutuações das temperaturas
ambientais. Mesmo quando as condições ambientais não eram as mais
favoráveis registou-se actividade das duas espécies de insectos. Sitophilus spp
foi a praga dominante e o maior pico de capturas (16,3 insectos/armadilha)
ocorreu em 30 de Março de 2007. A substituição das armadilhas Dome (com
cairomona) pelas PC Floor (com feromona para Sitophilus spp.) aumentou o
número de Sitophilus spp capturados e portanto mais eficazes para capturar a
praga-chave.
y = 0,8737x +3,66
r²= 0,6675
191
Fabrica 2- População de Insectos e Condiçôes Ambientais
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
9-Set-05
7-Out-05
18-Nov-06
16-Dez-06
13-Jan-06
10-Fev-06
17-Mar-06
13-Abr-06
12-Mai-06
9-Jun-06
7-Jul-06
4-Ago-06
1-Set-06
29-Set-06
26-Out-06
30-Nov-06
5-Jan-07
2-Fev-07
2-Mar-07
30-Mar-07
27-Abr-07
25-Mai-07
22-Jun-07
Número médio de insectos capturados /armadilha/semana
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
90.0
Temp. média (ºC) e HR média (%)
Sitophilus spp Outras spp.
T. castaneum Temp. média mensal (ºC)
HR média mensal (%)
Mudança de armadilhas
Figura 11. Número médio de insectos capturados por armadilha na Fábrica 2
Figure 11. Mean number of insects caught per trap and per week (Rice mill 2)
Fabrica de arroz 2 - Rice mill 2
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Recepção/Reception Fabrica/Factory Embalamento/Package
Total
0
100
200
300
400
500
600
700
Media/mean
Total insectos
Media/armadilha; mean/trap
Figura 12. Total e média de insectos capturados na Recepção, Fábrica e Embalamento
da Fábrica 2
Figure 12. Total and mean number of insects caught in Reception, Factory and Package
(Rice mill 2)
192
Comparando os registos de capturas na Recepção do arroz, Fábrica propriamente
dita e Embalamento (Fig. 12) o local maior risco foi a Fábrica (total de 7152
insectos e média 596 insectos/armadilha) seguido da Secção de Embalamento
(total de 1031 insectos e média 129 insectos/armadilha) e por fim da recepção
(total de 300 insectos e média 60 insectos/armadilha).
Quadro 4 . Lista de espécies de insectos capturados no arroz armazenado e nas fábricas de arroz
Table 4 . List of insect species of stored products caught in stored rice and rice mills
Armaz/
agric. Fábricas de arroz
HA Espécies Arroz c/
casca Arroz c/
casca Arroz
película Arroz
polido Fábrica
Anobiidae
C Stegobium paniceum (L.) +
Anthicidae
C Anthicus floralis (L.) + +
C Anthicus quadriguttatus Rossius + +
Bostrichidae
C Rhyzopertha dominica (F.) + +
Carabidae
P Harpalus rufipes (Degeer) +
Laemostenus complanatus (Dejean) +
Cryptophagidae
F Cryptophagus cellaris (Scopoli) +
F Cryptophagus saginatus Sturm +
F Cryptophagus perrisi Brisson +
Cucujidae
C Cryptolestes turcicus (Grouvelle) +
C C. ferrugineus (Stephens) + + +
Curculionidae
Cp Sitophilus oryzae (L.) + + + +
Cp S. zeamais Motsch. + + + +
Lathridiidae
F Coninomus constrictus (Gyllenhal) +
F C. nodifer (Westwood) + +
F C. bifasciatus (Reitter) +
Mycetophagidae
F Litargus balteatus LeConte +
F Typhaea stercorea (L.) + + +
Nitidulidae
193
Armaz/
agric. Fábricas de arroz
HA Espécies Arroz c/
casca Arroz c/
casca Arroz
película Arroz
polido Fábrica
C Carpophilus dimidiatus (F.) +
Ptinidae
S Ptinus raptor Sturm +
Silvanidae
C,F Ashaverus advena (Waltl) +
C Monotoma sp. +
C Oryzaephilus surinamensis (L.) + +
Staphylinidae
P Aleochara sparsa Heer +
P Leptacinus linearis (Grav.) + + +
Tenebrionidae
C,P Tribolium castaneum (Herbst) + + +
C,P T. confusum Duval +
C,P Gnathocerus cornutus (F.) + +
F Alphitobius ovatus (Herbst.) +
F Alphitobius piceus Olivier +
Pyralidae
C Ephestia kuehniella Keller +
C Plodia interpunctella (Hb.) +
Gelechiidae
C Sitotroga cerealella (Olivier) +
Pteromalidae
Pc Lariophagus distinguendus (Förster) +
Pc Anisopteromalus calandrae (Howitz) +
Braconidae
Pl Braconinae sp. + +
Bethylidae
Pc Cephalonomia waterstoni Gahan + + +
Anthocoridae
P Lyctocoris campestris F. +
P Xylocoris flavipes(Reuter) + +
Acaridae
C Glycyphagus domesticus (De Geer) + +
P Cheyletus spp + + +
F Psocoptera + + + + +
C=fitófaga; Cp=praga-chave; F=micetófaga; P=predador; Pc=Parasitoide de Coleoptera;
Pl=Parasitoide de Lepidoptera
194
Discussão
O arroz no campo muito dificilmente é atacado pelas pragas-chaves associadas
ao armazenamento ao contrário do que acontece com os outros cereais.
Infestações no campo estão bem documentadas para seis espécies de insectos
dos produtos armazenados: S. cerealella e S. zeamais em campos de milho,
Callosobruchus maculatus (F.) e Acanthoscelides obtectus (Say) (Coleoptera,
Bruchidae), Prostephanus truncatus (Horn) (Coleoptera, Bostrichidae) (Hagstrum
1985, Figar et al. 1994) e Lasioderma serricorne (F.) (Coleoptera, Anobiidae)
(Buchelos 1989, Carvalho et al. 2000). Mas não se encontrou referencias
semelhantes relativamente as detecção da presença pragas-chave, associadas ao
arroz armazenado, no campo.
O arroz é susceptível a uma série de factores que condicionam ou facilitam o
ataque das pragas do arroz armazenado: a variedade de arroz, o manuseamento
e o tipo de secagem e o estado de maturação do cereal são alguns exemplos.
Arroz amadurecido com a casca intacta não é atacado por R.dominica e
Sitophilus spp. Um processo de secagem mal feito pode induzir uma deficiente
distribuição uniforme da temperatura e teor de água do produto, criando
condições para o aparecimento de stress térmico e aumento dos grãos partidos
(trinca) diminuindo o rendimento e aumentando a probabilidade de ataque de
fungos e insectos. E o arroz danificado ou defeituoso está mais sujeito ao ataque
de insectos: Sitophilus podem fazer a postura em arroz com casca com fendas de
0.12 mm mas pode não conseguir emergir como adulto e nestas condições
R.dominica pode tornar-se a espécie dominante. O arroz com casca fendido é
mais susceptível ao ataque de R.dominica do que o arroz branqueado que parece
não se desenvolver no arroz polido. Arroz com casca danificado mas com teor de
água inferior a 11% é limitante para Sitophilus desenvolver populações no
entanto não é limitante para R.dominica e, também nestas condições, pode
tornar-se a espécie dominante. O tipo de armazenamento também influencia a
possibilidade de ataque de pragas: o arroz armazenado a granel apresenta maior
área de exposição ao ataque de insectos do que o cereal ensacado (Breese 1964;
Haines 1991).
Relativamente a Sitophilus spp., S. zeamais foi a espécie que dominou
comparativamente a S. oryzae.
195
Alguns autores registaram os mesmos resultados: na Indonésia S. zeamais é a
espécie dominante no arroz polido enquanto que S. oryzae é mais comum no
arroz com casca; ensaios laboratoriais mostraram que pode ser resultado das
diferenças das taxas de crescimento destas duas espécies neste dois diferentes
estados do arroz. No Reino Unido também a espécie dominante do arroz polido
importado tem sido S. zeamais (Dobie & Kilminster 1978)
A aplicação de métodos de amostragem pode ajudar às tomadas de decisão: 1)
afere se é a secagem é adequada ao tipo de arroz colhido; 2) pode indicar
quando é necessária a aplicação de ventilação, 3) informa quando é necessária a
aplicação de fumigação (sendo necessário o desenvolvimento de estudos para
estimar níveis económicos de ataque).
Vários tipos de amostragem foram usados e comparados: as armadilhas
Storgard Probe II® para o cereal a granel e a PC Floor com feromona para
Sitophilus spp. foram as mais sensíveis na detecção de espécies. Nomeadamente
a feromona específica para o gorgulho do arroz pareceu ser eficazmente
atractiva.
Foram encontradas mais espécies de insectos no arroz armazenado no agricultor
do que nas fábricas de arroz, no entanto, a maioria das espécies identificadas
eram micetófagas. A presença de populações abundantes de micetófagos no
arroz com casca é um indicador da presença de fungos de condições ambientais
favoráveis à actividade destes insectos, humidades relativas altas uma vez que o
armazenamento no agricultor se efectua durante os meses de chuva. A casca do
arroz é porosa e facilmente absorve água que facilita o desenvolvimento de
fungos quando as temperaturas são adequadas. Pode transportar um elevado
número de esporos pois a maioria não são mortos durante a secagem. Nesta
situação deve-se tomar de decisão de secar, ventilar e/ou movimentar o cereal.
Nas fábricas de arroz, mais de 90% das espécies de insectos capturadas são
fitófagas, especialmente Sitophilus spp (S. zeamais seguida de S. oryzae), T.
castaneum e C. ferrugineus. As pragas permanecem activas durante todo o ano
e as infestações podem ocorrer relativamente cedo, logo que as condições sejam
mais favoráveis ao seu desenvolvimento causando estragos directos no produto
e indirectos, por exemplo, por permitirem o desenvolvimento de fungos.
196
Particularmente as espécies de Sitophilus, cuja parte do seu desenvolvimento
ocorre no interior do cereal. Por isso embora se considere que os períodos de
maior risco se concentrem durante as estações quentes não é de negligenciar os
meses mais frios devido ao ecossistema particular do arroz após a colheita.
Na Fabrica 2, a monitorização indicou a fabrica propriamente dita como o local de
maior risco de infestação. Esta informação evidencia a necessidade de elaborar
um programa de protecção específico para esta secção. Evidente a presença de
insectos no interior dos equipamentos a decisão de meios de luta pelo calor
poder ser a mais acertada nestas condições.
O recurso a sistemas de amostragem electrónicos, como o OPI InsectorTM , pode
ser a ferramenta do futuro. Fácil de utilizar requer pouca mão-de-obra e pode
ser utilizada em espaços que serão difíceis de monitorizar manualmente, como o
cereal armazenado em silos. Dá-nos a indicação em tempo real do estado do
cereal ao mesmo tempo que monitoriza a temperatura. Pode também estar
associado a programas que alertam a necessidade de tratar e/ou
automaticamente accionam o sistema de ventilação/refrigeração. Também pode
ser utilizada para avaliar a eficácia dos meios de protecção. As armadilhas
electrónicas OPI InsectorTM utilizadas nestes ensaios indicaram um erro de falso
negativos. Posteriormente a estes ensaios, o sistema foi reavaliado e substituído
por outros dispositivos e software que aumentaram significativamente a sua
precisão e desempenho.
Os resultados da amostragem também podem indicar o padrão espacial dos
insectos quer no arroz a granel quer em infestações residuais nas instalações.
Espécies como Sitophilus spp., C. ferrugineus e T. castaneum podem apresentar
uma tendência para a agregação quando as populações são expressivas; e
regulares (repulsivo, canibalismo, marcadores de postura) ou aleatórias quando
as populações são muito baixas (a presença de um indivíduo não influencia a
distribuição de outro). As populações de insectos de espécies Tenebrionidae
(Tribolium spp. e Gnathocerus spp.) devido a comportamentos predatório e
canibal podem seguir frequentemente o padrão regular (Carvalho et al. 2004,
Pires 2007)
197
Preventivamente, a monitorização das condições ambientais e a implementação
de métodos de amostragem para monitorização de insectos permite fazer o
acompanhamento e estimar os períodos e locais de risco e pode ser uma
ferramenta essencial para a tomada de decisão. Mais estudos deverão ser feitos
para complementar esta informação. Os programas de amostragem podem ser
desenvolvidos com base em estimativas relativas de densidade (recurso a
armadilhas). Todavia na gestão de pragas, esses programas são válidas se
puderem estar relacionadas com as estimativas absolutas de densidade. Têm
assim de se desenvolver relações entre estas duas estimativas a partir de
estudos de correlação (técnicas de regressão) entre a amostragem absoluta
(recolha de amostras) e amostragem relativa (armadilhas).
Agradecimentos
Este trabalho teve o apoio do Programa de Incentivos à Modernização da
Economia (PRIME), do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (Feder) e do
Consórcio SEAR- Sociedade Europeia de ARROZ.
Os autores expressam o seu agradecimento: à Associação de Agricultores de
Arroz de Vale do Sado, Aparroz, especialmente ao amigo João Reis Mendes; e
Orivárzea, especialmente ao Engº Romano Mancini, José Vilhena, Altino Teixeira
e Otília Jesus (SEAR); Joaquim Bravo (Orivarzea) por permitirem a condução dos
ensaios nas suas instalações. À Trécé (Salinas, EUA), especialmente a Bill
Lingren por oferecer as armadilhas Storgard Dome, Probe II e Thinline; a
Matthias Schöoler pela identificação dos insectos Bethylidae; à Zuzana Kucerova
pela identificação de Psocoptera.
Este trabalho encontra-se inserido nos objectivos do Grupo de Trabalho do
EUREKA - 3747 EUROAGRI+ IPM –RICE.
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200
4.8. Detecção e estimativa da densidade de insectos dos
produtos armazenados
4.8. Detection and density estimation of stored grain
insects
Fuji Jian1∗ , Ron Larson1,
Resumo
A estimativa da densidade populacional das pragas em grãos armazenados é um
procedimento crucial para a correcta gestão do seu armazenamento. O conhecimento do
comportamento e da distribuição dos insectos em diferentes condições ambientais ajuda
à sua eficiente detecção. As potencialidades de novas tecnologias, incluindo o “Insector
System”, em programas de protecção integrada são discutidas, nomeadamente ao nível
da detecção de insectos a baixas densidades populacionais (menos de 0,1 adultos/ kg de
cereal); previsão das densidades populacionais de insectos, quando as densidades são
elevadas; monitorização da actividade dos insectos (movimento e multiplicação);
monitorização da eficiência das fumigações e da ventilação; estimativa das condições de
armazenamento (por exemplo, momento oportuno para se realizar uma fumigação,
período de armazenamento seguro).
Palavras-chave: comportamento e distribuição de insectos, método de detecção de
insectos, estimativa da densidade de insectos
Abstract
Being able to frequently and accurately estimate the population density of pest insects
inside stored grain bins is a critical procedure for sound grain storage management.
Understanding insect behavior and their distribution under different environmental
conditions will help to efficiently and effectively detect insects in stored grain bulk. Insect
detection methods and insect behavior were reviewed and it was found the conventional
sampling scale was too small to detect insects and predict insect density. The potential
function of the new developed techniques including Insector system in an IPM program at
following areas was discussed: insect detecting at low insect density (<0.1 Adults/kg
1 OPISystems Inc. 1216-36th Ave. NE, Calgary, Alberta, Canada. T2E 6M8.
∗ Corresponding Author’s e-mail: Fuji@opisystems.com
201
grain); insect density predicting at higher insect densities; insect activity (e.g., insect
movement; population multiplication) monitoring; fumigation and aeration efficiency
monitoring, and grain storage condition estimating (e.g., optimum time to fumigate
insects; safety storage period).
Key-words: insect behavior and distribution, insect detection method, estimation of
insect density
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
5. Novos meios de luta
e Protecção Integrada
5. Novel control
methods and IPM
António Barbosa
Instituto de Investigação Científica Tropical, Portugal
Cornel Adler
Federal Research Centre for Cultivated Plants – Julius Kuehn Institute, Alemanha
Os meios convencionais de luta química, actualmente generalizados no controlo
de infestações por insectos em arroz armazenado, têm vindo a revelar fortes
limitações nomeadamente quanto à eficácia pretendida durante o
armazenamento e aos resíduos que ficam no produto tratado destinado ao
consumo.
A exigência dos consumidores por produtos isentos de pesticidas e de
contaminação por insectos e ácaros é uma tendência geral com a qual a indústria
do arroz tem tido dificuldade em lidar. Adicionalmente, em muitos países, os
insectos, em particular, têm vindo a desenvolver resistência aos insecticidas de
contacto e ao fumigante hidrogéneo fosforado (fosfina).
Este Capítulo proporciona uma apreciação às limitações dos meios de luta
química em geral e apresentam-se meios alternativos ambientalmente
amigáveis, mais vantajosos sob o ponto de vista da eficácia e da manutenção da
qualidade do arroz.
212
Alguns destes métodos incluem os sistemas de ventilação e arrefecimento do
arroz e a desinfestação pelo calor nas instalações fabris, bem como o emprego
de atmosferas modificadas com CO2.
São apresentados alguns estudos que incentivam novas substâncias activas
como o Spinosad e as combinações de Terra de Diatomáceas e metopreno,
embora não estejam por enquanto homologados em Portugal para cereais
armazenados, mas cujos resultados se revelam promissores na protecção
prolongada de arroz com casca.
O desenvolvimento de resistências com base genética ao PH3, em algumas
populações de insectos de vários países, tem vindo a estimular a procura de
alternativas a este fumigante. O novo fumigante fluoreto de enxofre (SF), foi
recentemente homologado nos EUA para uso em produtos alimentares
armazenados e em instalações de processamento de alimentos.
São também analisadas as vantagens e limitações de uma nova tecnologia por
radiação infra-vermelha na desinfestação de fábricas de processamento de arroz.
Em síntese, este Capítulo proporciona informação sobre os melhores meios de
luta a adoptar num programa de protecção integrada para arroz armazenado ao
nível do produtor e da indústria.
***
The conventional chemical control measures, presently generalised for the stored
rice disinfestations, have been revealing strong limitations namely related to the
desired effectiveness during the storage period and to the insecticide residues in
the final product for the consumer.
Consumer demand for chemical free and contamination free products is a general
tendency with which the industry finds it difficult to conform. In addition, in
many countries, insects in particular have been developing resistance to contact
insecticides and to the fumigant phosphine.
This Chapter offers an evaluation about the limitations of the chemical control
methods and provides information about the alternative and environmentally
friendly methods, more advantageous from the point of view of effectiveness and
quality maintenance of the rice.
213
Some of those methods include the ventilation systems and chilling for the
stored paddy and rice, the heat disinfestations of premises and rice mills, as well
as the application of modified atmospheres with CO2.
Some studies stimulate new substances like Spinosad and the combinations of
diatomaceous earth (DE) with methoprene. Although those insecticides are not
yet registered for stored cereals in Portugal, the findings of the investigations
have revealed a very high potential for the long term protection of stored paddy.
The development of genetically-based resistance to PH3 in some insect
populations, in several countries has stimulated research on alternatives to this
fumigant. The new fumigant Sulfuryl fluoride (SF) has been recently registered in
USA for use in stored food products and food processing buildings.
The evaluation and viability of a new desinfestation technology with infrared
radiation for the stored-rice industry is also presented.
In summary, this Chapter (Section) provides information about the best control
methods to be adopted in an IPM programme for stored paddy and rice, at farm
and industrial level.
214
5.1. Situação actual da aplicação de novas tecnologias em
programas de protecção integrada no arroz
armazenado
5.1. Current status in the application of advanced
technologies in IPM systems for the protection of
stored rice
Shlomo Navarro1
Resumo
A indústria do arroz enfrenta, actualmente, sérios problemas relativos à contaminação
por insectos e ácaros devido às restrições impostas relativamente ao uso de pesticidas. A
exigência dos consumidores por produtos isentos de pesticidas e de contaminação é uma
tendência geral com a qual a indústria tem tido dificuldade em lidar. Adicionalmente, em
muitos países, os insectos, em particular, têm vindo a desenvolver resistência aos
insecticidas de contacto e à convencionalmente utilizada fosfina. A fumigação com fosfina
é um tratamento usual, que merece a atenção em três pontos: estanquicidade, cuja falta
conduz à resistência dos insectos; tempo de exposição suficiente para um completo
combate; preservação da difusão do gás para as áreas de trabalho. Correntemente, a
alternativa não química mais usual no armazenamento do arroz e na indústria de
processamento é a utilização de sistemas de ventilação, que podem ser eficazmente
utilizados no Inverno para reduzir a temperatura do arroz. Nas condições de Verão, a
utilização de unidades de refrigeração constitui uma excelente solução para a
manutenção da qualidade do arroz. Para reduzir significativamente a actividade dos
insectos, o objectivo dos sistemas de ventilação e refrigeração é serem atingidas
temperaturas inferiores a 18°C. Actualmente, o único produto químico aceite para a
desinfestação de uma fábrica de arroz é a piretrina natural, aplicada com nebulizadores
térmicos, sendo que este tratamento tem como limitação uma deficiente penetração em
locais escondidos nas instalações tratadas. Assim, o tratamento das instalações pelo
calor é a alternativa mais promissora. A utilização de atmosferas modificadas e da
tecnologia de vácuo para preservar a qualidade e o aroma do arroz, durante o
armazenamento, são também técnicas promissoras. Acrescente-se ainda, para além da
utilização de feromonas, a monitorização electrónica de insectos baseada em
transmissores electrónicos de detecção remota, que progressivamente estão a ser
integrados em programas de combate a pragas. Um programa de protecção integrada
pode integrar diferentes metodologias de acção, como por exemplo: monitorização de
insectos, ventilação durante o Inverno, arrefecimento no Verão, desinfestação pelo calor
nas fábricas e atmosferas modificadas na fase final, antes do empacotamento.
1 Food Technology International Consultancy, Thon St. 13, Holon, 58800, Israel
e-mail: snavarro@l013.net
215
Palavras-chave: arroz com casca, arroz, armazenamento, fumigação, alternativas não
químicas, fosfina, ventilação, refrigeração, atmosferas modificadas, feromonas, protecção
integrada.
Abstract
The rice industry is currently facing serious problems related to insect and mite
contamination due to the restrictions placed on the use of chemical pesticides.
Consumer demand for chemical free and contamination free products is a general
tendency with which the industry finds it difficult to conform. In addition, in many
countries, insects in particular have been developing resistance to contact insecticides
and to the conventionally used phosphine. Phosphine fumigation is a common treatment
where three important points deserve attention: sufficient gastightness, the lack of which
leads to insect resistance; sufficient exposure time for complete control; and prevention
of gas from diffusing into the working areas. Currently the most common non-chemical
alternative in the rice storage and processing industry is the use of aeration systems that
can be effectively run during the winter to reduce the paddy temperature. Under summer
conditions the use of refrigeration units provides an excellent solution for quality
maintenance of paddy. To significantly reduce insect activity, the objective with aeration
and refrigeration systems is to achieve temperatures of less than 18oC. Currently, the
only chemical product approved for disinfestation of a rice mill is natural pyrethrum
applied using thermal foggers. This treatment suffers from a lack of penetration to
hidden locations in the treated premises. Therefore, thermal treatment of premises is
the most promising alternative solution. Applications of modified atmospheres and
vacuum technology to preserve the quality and the flavour of rice during storage are
promising developments. A new approach to the use of pheromones is the monitoring of
insects based on remote sensing electronic transmitters that are progressively integrated
into control programs. An IPM program might integrate insect monitoring, aeration in
winter, chilling in summer, thermal disinfestation in the rice mill, and modified
atmospheres at the final stage before packaging.
Key-words: paddy, rice, storage, fumigation, non-chemical alternatives, phosphine,
aeration, refrigeration, modified atmospheres, pheromones, IPM.
Introduction
Rice is a sensitive product attacked by biological agents like insects, mites, and
fungi. In addition, oxidative processes reduce its quality and flavour during
handling and storage. These agents cause insect and mite contamination, filth,
discoloration, loss of flavour, and presence of dangerous mycotoxins in rice. The
conventional methods of quality protection are based on periodic use of residue
leaving chemicals that are harmful to the user, the consumer, and the
environment. Therefore, it is important to develop technologies based on the
integration of environmentally sound and sustainable methods to replace
conventional chemical treatments needed for the protection of quality of rice at
different phases of postharvest handling and storage to meet European
standards.
216
Two of the main noxious agents of rice for consumption are insects and
mycotoxins producing fungi, causing direct losses. Insects may also create
conditions for fungal development and are one of the main vectors of their
dispersion. Insect activity may cause allergen reactions at workers and
consumers. After harvest, rice is permanently at risk of insect infestation and
because of that, the food storage and processing industries systematically use
chemical control methods. Due to consumer concerns over pesticide residues,
there is an urgent need to develop integrated pest management strategies based
on sustainable alternatives rather than continuing to use traditional chemical
control methods. To support the concept of total quality management, this paper
will focus on solutions to improve food safety management, reduce consumer
risks while at the same time decreasing the environmental impact. By
implementing the technologies presented in this paper, the Portuguese rice
industry will be better in compliance with EU standards and the results would
enable the industry to be more competitive.
Phosphine fumigation is a common treatment where three important points
deserve attention: sufficient gastightness, the lack of which leads to insect
resistance; sufficient exposure time for complete control; and prevention of gas
from diffusing into the working areas.
In Portugal, paddy in some rice mills, immediately after it is received in the pit, is
dosed using a phosphine dosimeter for applying pellets. The recommended
dosage is about 5 g phosphine/tonne. This dosage is appropriate provided the
gas is retained in the bin.
In some cases the dosimeter for phosphine is located at the base of the
elevator. Although in principle the general rule is to keep a minimum dosage of
2 g/tonne for 7 days. But for several considerations including due to lack of
sufficient gastightness, this dosage is in practice considerably increased to as 5
g/tonne. With the nominal dosage of 2 g/tonne, the expected initial
concentration in the enclosure, after the gas is completely released may be as
high as 1000 ppm. However this concentration is theoretical, and may be
attained in extremely gastight conditions. Phosphine release from tablets or
pellets is a matter of time, under ideal conditions only 75% of the maximum
217
theoretical concentration is released after 24 hours and 85% after 48 hours at
25oC. Meanwhile, gas loss due to leakage counteracts to reduce the
concentration. What is achievable is dependent on the sealing degree. In
general, containers are not sufficiently gastight unless they were specially
constructed.
Gastightness of Structures for Gaseous Treatments
Rigid structures can withstand the positive pressures exerted on them during the
test without changes in volume. Rigid structures may be constructed of concrete,
metal or a combination of the two. For CA treatments the structures may be
equipped with a pressure relief valve in order to avoid structural failure under
extreme and sudden pressure variations.
A general precaution for rigid structures
In conducting the pressure tests, care should be taken to carefully monitor the
pressure applied, especially within the rigid structures, so as not to exceed the
pressure limits this structure can withstand. A small blower used to pressurize
the structure can eventually produce enough pressure to cause structural
damage. This is particularly important in large stores. It is always advisable to
seek the advice of a civil engineer regarding the structural soundness of the
storage before conducting pressure tests.
Gas permeation through the rigid structure membrane
Gas loss through the structural membrane during gaseous treatments is an
important phenomenon. Membranes of concrete, plaster and plastic liners permit
gas permeation and gas exchange. Pressure tests, as described below are not
capable of measuring the degree of such losses.
Comparative results with variable pressure test
In variable pressure test, the structure is pressurized to a value above
atmospheric, using a fan. The air supply is then shut off and the pressure is
allowed to fall by natural leakage to a new value. The time taken to fall from the
high (positive or negative) pressure serves as a measure of the degree of
sealing. Time elapse to half the pressure is usually considered for comparisons of
gastightness level.
218
To minimize the thermal influence tests should be carried out preferably before
sunrise and in still weather. A pressure of 250 Pa may be taken as an upper
limit, but for some structures even this pressure may cause poor seals to open.
Welded steel cells and concrete silos may be able to stand 500 Pa, but higher
pressures are usually unnecessary.
Comparative tests with variable pressure tests are scarce. Quadro/Table 1 was
prepared as provisional guidelines based on best estimates available in the
literature. The suggested times given in Table 1 were doubled for empty storages
as an approximation to the inter-granular airspace, since for barley, corn, rough
rice and wheat, this free space is in the range of 35 to 65% of the total volume.
Banks and Ripp (1984) tested sealed flat storages from 4,500 to 27,000 tonnes
capacity and compared the fumigant effectiveness using phosphine with pressure
decay time from 150 to 75 Pa. Their tests resulted in successful control of insects
when half life pressure decay was 3 min. for the storage capacity of 15,600 and
16,500 tonnes, whereas full insect control could not be achieved when half life
pressure decay was less than 1 min. for capacities of 4,800 tonnes. In Table 1, a
minimum of 3 min. for large size structures and a minimum of 1.5 min. for the
small range served as basis for half life decay time for full storages.
For controlled atmosphere storage in Australia, with structures of 300 to 10,000
tonnes capacity, a decay time of 5 min. for an excess pressure drop of 2,500-
1,500 Pa or 1,500-750 Pa or 500-250 Pa was regarded satisfactory (Banks et al.,
1980). According to Banks and Annis (1980) this range of pressures was chosen
so that it is the highest usable without unduly stressing the storage fabric of the
store. They commented also that above 10,000 tonnes capacity, pressure testing
is difficult to carry out satisfactorily since it requires very stable atmospheric
conditions. From analysis of the data presented by Banks et al., (1980) it would
appear that for storages with capacities in the range of 1,600-1,900 tonnes in CA
with an initial CO2 concentration of about 60-85% for an average decay time of
11 min., the daily decay rate was about 4% CO2. With similar range of initial
CO2 concentration in a structure of 150 m3 capacity daily gas loss was
correlated to different levels of pressure decay times (Navarro et al., 1998).
219
Their comparison resulted in a pressure decay time of 3 min. for a daily decay
rate of about 4% CO2.
Quadro 1. Série provisória recomendada para testes de pressão variável desenvolvidos
em estruturas destinadas para tratamentos com gás para combater insectos do
armazenamento (Navarro 1998)
Table 1. Provisional recommended ranges for variable pressure test carried out in
structures destined for gaseous treatments to control storage insects (Navarro, 1998).
Variable pressure test decay time (min.)
250-125 Pa
Type of gaseous
treatment
Structure volume
in cubic meters
Empty Structure 95% Full
Up to 500 3 1.5
500 to 2,000 4 2
Fumigants
2,000 to 15,000 6 3
Up to 500 6 3
500 to 2,000 7 4
CA
2,000 to 15,000 11 6
Up to 500 10 5
500 to 2,000 12 6
MA, including
airtight storage
2,000 to 15,000 18 9
The influence of hermetic storage on controlling insects was examined using
small scale 15, 30 and 52 m
3 capacity sealed plastic structures for out door
storage of wheat, paddy and corn (Navarro et al., 1995). Pressure decay rates
were compared with daily CO2 decay rates. With these structures successful
insect controls were obtained with >1% CO2 daily decay rate which was found to
be equivalent to 5 min. half life pressure decay time. Similarly comparative data
was obtained using hermetic bunker storages of about 19,000 m
3 capacity,
where successful results were obtained when the half life pressure decay was
about 9 min. (Navarro et al., 1984).
According to Banks and Annis (1984) daily ventilation rates tolerable in various
insect control processes are estimated as 2.6% for hermetic storage, 5% for N2
220
based CA, 7 % for CO2 based CA, and 10% for phosphine fumigation. Based on
the proportions of ventilation rates, this would account for ventilation rates for
fumigation using phosphine being two fold of N2 based CA , and the latter being
as much as twice as hermetic storage. These values were also considered in
extrapolating the different ranges given in Table 1.
Aeration systems
An acceptable practice to reduce the commodity temperature is to use
mechanical aeration by means of fans. It can be easily applied to stored grain
or grain like commodities. Aeration may be defined as the forced movement of
ambient air of suitable quality or of suitably conditioned air through a grain bulk
for improvement of grain storability. Aeration is also called "active",
"mechanical", "low volume", or "forced" ventilation, since fan power is used to
deliver the air.
Aeration is a widely used method for the preservation of stored grain. It is used
to modify the grain bulk microclimate and to render it unfavourable for the
development of damaging organisms in the grain, and at the same time create
favourable conditions for the sustained preservation of grain quality. Within the
concept of the storage ecosystem, the role of aeration is to modify one or more
of the abiotic factors (temperature, humidity, atmospheric composition) and
thereby to "condition" the stored grain to improve existing conditions in the
grain bulk by moving air of suitable quality through the grain mass (Fig.1 and 2).
Forced aeration is an effectively applied method in commercial scale bulk storage
of grain, and takes advantage of two important physical properties of the grain
bulk:
1) Porosity of the grain bulk: For most cereal grain, the intergranular void
volume is 35-55% of the grain bulk volume. The porous nature of bulk grain
permits forced air to pass through and come into contact with almost all grain
kernels in the bulk.
2) Thermal insulation property of the grain bulk: Due to low thermal
conductivity, the grain mass is self-insulating. This enables maintenance of a
"modified microclimate" long after the grain bulk has been aerated.
221
Although the role of temperature has long been recognized, manipulation of this
regulation by aeration techniques was first brought into focus in the early 1950's.
Since then several authors have reported their findings on aeration carried out in
temperate climates. The knowledge accumulated over the last four decades has
formed the basis for the present day aeration technology recently reviewed by
Navarro and Noyes, (2002).
Figura 1. Alteração do ecossistema por ventilação para proteger cereais armazenados a
granel (Navarro and Noyes, 2002).
Figure 1. Alteration of the ecosystem by aeration to protect bulk stored grain (Navarro
and Noyes, 2002).
Understandably, grain aeration technology was developed and has been used
mostly in temperate climates. This occurred primarily as a result of need and the
availability of selected air of desired properties, namely low temperature and
humidity in these regions. However, from the mid-sixties, experimental work was
also conducted in warm climates such as Australia, India and Israel. In some of
these countries, the aeration technology has been put into routine practice. The
use of effective aeration can be put to advantage, especially in subtropical
regions that have reasonably cool winters and cool nights.
222
At present, forced aeration of grain is one of the most effective non-chemical
methods in use for control of stored grain conditions, biological activity, and
grain quality losses.
Figura 2. Família de curvas calculada mostrando o tempo de ventilação necessário para
reduzir a temperatura do cereal (a 12% de teor de agua do produto) de 25ºC, 30ºC,
35ºc e 40ºC a temperaturas ambientais de 10ºC, 15ºC e 20ºC à humidade relativa de
64%.
Figure 2. Calculated family of curves showing the aeration time needed for reducing
cereal grain (at 12% moisture content wet-basis) temperature from 25°C 30°C, 35°C
and 40°C to ambient temperatures of 10°C, 15°C and 20°C at 64% relative humidity.
In Fig. 1, a family of curves were given to show the aeration time needed for
reducing cereal grain (at 12% moisture content wet-basis) temperature from
25°C 30°C, 35°C and 40°C to ambient temperatures of 10°, 15° and 20°C at
64% relative humidity. Based on these figures and the given airflow rates the
cooling time achievable can be estimated. Accordingly for an airflow rate of 3.49
m3/(h/t) for paddy, the approximate time for cooling from 35oC to 20oC will be
50
100
150
200
250
300
350
400
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
From 25 ° to 10°C
From 25 ° to 15°C
From 25 ° to 20°C
From 30 ° to 20°C
From 30 ° to 15°C
From 30° to 10°C
HOURS OF FAN OPERATION
AIRFLOW RATE (m3/h/tonne)
From 35 ° to 10°C
From 35 ° to 15°C
From 35 ° to 20°C
From 40 ° to 20°C
From 40 ° to 15°C
From 40° to 10°C
223
220 h. For airflow rate of 3.88 m3/(h/t), aeration hours will be 200 h and for
airflow rate of 5.63 m3/(h/t) will be 135 h.
Preservation by Chilling of Paddy by Refrigerated Air
Aeration using ambient air may not be sufficient to control fungi on moist grain,
protect grain against mites and insects, control self-heating of grain, preserve
the germination capacity and quality of stored grain in warm climates, or when
warm grain is stored immediately after harvest. In answer to these situations,
refrigerated air units for chilling grain have been developed for commodities that
can justify the added expense of refrigerated aeration cooling. In this type of
aeration process, ambient air is conditioned by passing it through the evaporator
coil and a secondary reheat coil of the refrigeration unit, and then blowing the
chilled air into the grain bulk via the existing aeration system (Fig. 3). Passage
through the secondary reheating coil is designed to adjust the air relative
humidity to 60-75% to match the target moisture content of the dry grain. The
amount of reheating and the final air temperature are adjustable by the operator
to achieve the desired aeration conditions.
The term refrigeration is used to describe air passing through an evaporator coil
of a refrigeration unit and thereby reaching a cold air temperature that may be
near or below the freezing point of water. The term chilling is used for the
cooling of grain with refrigerated air. The term grain chilling (or chilled aeration)
should not be confused with ambient aeration, which uses selected ambient air
temperatures, or selected temperatures and relative humidities to cool grain. In
both processes, chilled or ambient aeration, the system uses the same air
distribution ducts inside storage structures.
Refrigerated aeration has been used for cooling dry grain in subtropical climates
when ambient temperatures are too high for successful insect control by aeration
with untreated air. Refrigeration involves considerable investment, but together
with the dehumidified air method, it could provide answers to the practicability of
aeration for safe commercial storage in tropical climates.
In many grain growing areas of the world the moisture content of grain at
harvest is too high for safe storage. This damp grain is readily attacked by molds
unless it is protected in some way. The most widely used method of preventing
224
mold growth is to dry the grain to a safe level. There is a balance between "safe
moisture content" and "safe temperature"; the lower the temperature of bulk
grain, the damper it can be safely stored. This leads to the conclusion that drying
need not be so stringently applied as the power required to evaporate moisture
from a bulk of grain is far greater than that required to cool the same bulk.
Figura 3. Apresentação esquemática do processo de refrigeração do cereal (Navarro and
Noyes 2002).
Figure 3. Schematic presentation of the grain chilling process (Navarro and Noyes
2002).
For example, the energy required to evaporate 6 percentage points of moisture
from a grain mass is at least six times greater than that required to cool the
same bulk from 25°C to 5°C by using refrigerated air. Therefore, chilled storage
may have an economic advantage over drying. The advantage is not lost
through grain spoilage caused by storing excessively damp grain, which requires
frequent re-chilling, or by excessively high capital equipment costs.
Grain chilling is accepted as a grain conditioning technology in much of Western
Europe; currently most new units appear to be marketed in Southeast Asia. In
the 1960s grain chillers were primarily used as a means of preserving high
moisture (moist, damp) grain. Later, grain chilling was applied to improving
225
storability of sensitive commodities subject to development of heat foci (hot
spots), i.e. for soybeans and maize, and preserving the quality of high value dry
grain, seeds and edible beans, primarily against mites and insects (Navarro and
Noyes, 2002).
Heat sterilization in flour mills
The heat sterilization technique in flour mills and food processing facilities uses
high target temperatures ranging from 54oC to 60oC to kill stored product insects
by inducing dehydration and/or protein coagulation or enzyme destruction. The
length of time required to destroy stored product insects varies from a few hours
within a piece of machinery to up to 24 hours for a large facility. The key to
successfully eradicating the insects is in achieving the target temperatures for a
long enough period of time to reach lethal temperatures in areas such as
machinery interiors, voids, dust collectors, and piping where stored product
insects may be found (Navarro and Donahaye, 2005).
Modified atmospheres and vacuum technology
Definitions and uses of MA
The objective of modified atmosphere (MA) treatments is to attain a composition
of atmospheric gases rich in CO2 and low in O2, or a combination of these two
gases at normal or altered atmospheric pressure within the treatment enclosure,
for the exposure time necessary to control the storage pests and preserve the
quality of the commodity. Terms used in reference to MA atmosphere storage
for the control of storage insect pests or for the preservation of food have
appeared in the literature to define the same method of treatment but using
different means to attain the same scope of controlling storage insects without
adversely affecting the environment. Therefore, in the following an attempt has
been made to propose definitions that will add clarity to the available storage
insect control methods whether at normal atmospheric pressure or under altered
atmospheric pressure (Navarro, 2006).
Modified atmosphere (MA) -MA is proposed to serve as the general term,
including all cases in which the composition of atmospheric gases or their partial
pressures in the treatment enclosure has been modified to create in it conditions
226
favorable for the control of storage insects and preserve the quality of the
commodity. In a MA treatment, the atmospheric composition within the treated
enclosure may change during the treatment period. This term will comprise all
the following designations.
Controlled atmosphere (CA) - CA is a modified gas composition, usually produced
artificially, and maintained unchanged by additionally generating the desired
gases (CO2 or N2) or by further purging the storage with these gases, supplied
from pressurized cylinders or otherwise (Fig. 4). This supplementary
introduction of' gases is carried out when their concentration in the sealed
container drops to below the desired level. The CA method is intended to rectify
changes caused by possible small leakages of gases (that cause the increase of
O2 or decrease of CO2 content in the enclosure) which are almost impossible to
avoid. Thus, the term CA, although commonly employed as the one describing
the entire subject, has actually its own limited and specific meaning.
MAs under altered atmospheric pressure,
Vacuum - In a low-pressure environment there is a close correlation between
the partial pressure of the remaining O2 and the rate of kill. Until recently this
treatment could only be carried out in specially constructed rigid and expensive
vacuum chambers. A practical solution has been proposed named vacuum
hermetic fumigation (V-HF) process that uses flexible liners. To achieve the low
pressures in the flexible liners, sufficiently low pressures (25-50 mmHg absolute
pressure) can be obtained (using a commercial vacuum pump) and maintained
for indefinite periods of time.
The introduction of flexible transportable sealed chambers made of welded PVC
liners that has opened new opportunities to implement low pressures (vacuum
treatment) as a competitive and affordable treatment to control storage insect
pests. Under vacuum, these chambers shrink over the periphery of the
commodity and hold it fast. The system is sealed by an air-tight zipper and is
able to retain vacuum (Fig. 5). It is not a practical approach to attempt to hold a
pressure below 45 mm Hg because of the energy required for prolonged
operation of the pump. Conversely, pressures above 55 mm Hg prolong the time
to achieve kill.
227
Figura 4. Aplicação de dioxide de carbono baseado em AM num silo e apresentação
esquemática do processo de aplicação(Navarro and Donahaye, 2005).
Figure 4. Application of carbon dioxide based MA on a silo bin and the schematic
presentation of the application process (Navarro and Donahaye, 2005).
Figura 5. Um Casulo V-HF envolvendo sementes de cacau ensacado, sob a pressão de
50 mm Hg ligado a uma bomba de vácuo num ensaio em Bóston, MA, EUA (Navarro and
Donahaye, 2005).
Figure 5. A V-HF Cocoon holding cocoa beans in bags, under a pressure of 50 mm Hg
connected to the vacuum pump in a trial site in Boston, MA (Navarro and Donahaye,
2005).
228
Durable commodities (corn, corn chips, garden peas, chick peas, wheat, wheat
flour, rice, sun flowers seeds and semolina) packed in different ways were
exposed to five days vacuum treatment.. In all tested commodities the treated
product was well preserved and in cases where initial infestation was detected,
complete mortality of insects was observed.
The advantage of this treatment is that no toxic chemicals are employed. In
comparison with phosphine, exposure times to provide kill are similar and the
exposure time of five days falls within a range suitable for quarantine treatments
where no rapid treatment is essential.
Monitoring pests with attractants
Pheromone lures and traps
A variety of traps baited with synthetic pheromones have been developed for use
in monitoring programs in food-processing and storage facilities (Fig. 6). The
slow-release of pheromone from lures is achieved by incorporating the compound
into a plastic matrix from which it is slowly released during several weeks or
months. The most common trap design for flying insects employs plastic or wax-
coated paper covered with insect-trapping glue on one or more surfaces (Fig. 6).
Sticky trap have been used almost exclusively for monitoring storage moths but
they have a relatively short service life because they are made of paper. Bucket
and funnel traps made of durable plastic construction (Fig. 6) can be used for
flying insects and are considered both non-saturating, due to their large
collection reservoirs, and re-usable.
Grain probe traps
Grain probe traps or pitfall-cone traps, are placed at or below the surface of
grain masses do not require the use of pheromones. These traps capture beetles
that are simply walking through the holes of the probe shaft, drop through the
void inside the probe and are directed by a funnel into a collection vial. They are
important tools in detecting the presence of beetle's populations in grain masses
at densities lower than those that can be detected by regular sampling the grain
and examining for their presence. A more recently developed technology for
229
monitoring insects is a probe trap equipped with an electronic device to count
insects that relay the counts to a computer (Shuman et al. 1996).
Figura 6. Equipamento para monitorização: armadilha de funil para insectos voadores
com feromona (esquerda); armadilha adesiva diamond (centro); e armadilha de cone
pitfall para insectos nos cereais (direita) (Navarro an Donahaye, 2005).
Figure 6. Monitoring equipment: bucket trap for flying insects with pheromone lure
(left); diamond shaped sticky trap (center); and pitfall-cone trap for grain insects (right)
(Navarro an Donahaye, 2005).
To determine the effectiveness of of attractants in probe traps Navarro,
(unpublished data 1992) installed in shelled and unshelled peanuts in a pilot
plant experiments, no significant differences were observed in the presence of
the Tribolium castaneum aggregation pheromone attractants in the probes. Also
according to Phillips et al (2000) there is some evidence suggesting that
pheromones and food attractants should not be used in devices intended for
monitoring insects in bulk-stored grain.
Current usage
The main use of pheromones for stored-product insects remains as a tool for,
monitoring and detection by the food industry. However, no data was
encountered of any commercial use of pheromones to control populations of
stored-product pests using mass trapping (lure-and-kill) or mating disruption.
Even though probe traps have not been widely adopted by the grain industry,
probe traps are among of the most sensitive methods to detect insect pests in
bulk-stored grain. Most commercial grain managers are reluctant or forbidden
to enter bulk storage structures or have workers walk on the surface of the grain
because of safety concerns. An alternative developed recently is the use of
230
electronic grain probe insect counter (EGPIC) (Shuman et al. 1996, Litzkow et al.
1997). Commercial development of EGPIC is presently underway coupling EGPIC
units together with temperature cables permanently installed in grain storage
facilities.
Conclusions
IPM in the rice mill should include:
1. Insect monitoring to timely identify pest status in rice mills and rice storages.
2. Aeration in winter and chilling in summer with the attempt to reduce paddy
temperature to below 18oC.
3. Thermal disinfestation for space treatment in the rice mills.
4. Pressure test for evaluating the sealing efficiency of the structures before
phosphine fumigation.
5. Modified atmospheres at various stages of storage or vacuum treatment at
the final stages of processing for preventing re-infestation and quality
preservation.
Acknowledgements
This paper was presented in Session 1 of the Working group EUREKA - 3747
EUROAGRI+ IPM –RICE, on September 17, 2007 in Alcácer do Sal, Portugal.
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Trans. ASAE 39: 1773-1780.
232
5.2. Armazenamento à prova de insectos e efeito de
temperaturas extremas contra pragas durante o
armazenamento e processamento do arroz
5.2. Insect-proof storage and extreme temperatures
against insect pests during rice storage and
processing
Cornel Adler1
Resumo
As pragas dos produtos armazenados, tais como Sitophilus oryzae, Sitophilus zeamais e
Cryptolestes ferrugineus, durante a fase de cultura, no campo, têm pouco tempo para
atacar os cereals de arroz, dado que necessitam de uma dureza mínima dos mesmos.
Além disso, os cereais estão protegidos nas plantas, e as pragas dificilmente sobrevivem
ao processo de colheita. A imigração de pragas para o arroz armazenado parece ser a
principal via de infestação do mesmo. Assim, um armazenamento à prova de insectos
como, por exemplo, um silo metálico de aço macio, dentro de portas, ou uma estrutura
hermética, poderia ser utilizado para avaliar se um melhor armazenamento pode, por si
só, minimizar a infestação e deterioração do arroz armazenado.
A maior parte das pragas de produtos armazenados têm temperaturas óptimas de
desenvolvimento entre os 25° C e os 32° C, e têm necessidade de elevados níveis de
teor de água do produto. Temperaturas acima de aproximadamente 40° C conduzem à
morte dos insectos, enquanto que temperaturas iguais ou inferiores a 20° C atrasam o
seu desenvolvimento. A 25° C, o desenvolvimento de ovo a adulto de S. oryzae demora
em média 5,5 semanas; a 20° C, 9 semanas; e a 15° C, mais de 75 semanas. Assim, as
baixas temperaturas de armazenamento atrasam significativamente o desenvolvimento
dos insectos. Valores baixos de teor de água do produto têm um efeito semelhante.
Assim, um bom isolamento das estruturas de armazenamento e ventilação com ar
ambiente, durante as noites de baixa temperatura, podem reduzir o risco de degradação
do arroz armazenado. Para evitar o aumento do teor de água do produto no arroz
armazenado, quando o processo de ventilação é iniciado, a temperatura exterior do ar
deve ser de pelo menos 7° C abaixo da temperatura do produto.
As estruturas vazias e a maquinaria de processamento do arroz, por sua vez, podem ser
tratadas com temperaturas superiores a 50° C. Na Alemanha, os tratamentos pelo calor
são realizados em moagens, estruturas de armazenamento vazias e padarias, como
alternativa à fumigação com gases tóxicos.
Estudos laboratoriais mostraram que pragas de produtos armazenados tolerantes ao
calor (e respectivos estádios de desenvolvimento), como, por exemplo, Rhizopertha
dominica, podem ser controladas a 50° C, durante 370 minutos, e a 55° C, durante 45
1 Federal Research Centre for Cultivated Plants – Julius Kuehn Institute, Königin-Luise-S
Federal Research Centre for Cultivated Plants, Institute for Ecological Chemistry, Plant
Analysis and Stored Product Protection, Königin-Luise-Str. 19, D-14195 Berlin, email:
cornel.adler@jki.bund.de
233
minutos. Espécies menos tolerantes, como por exemplo S. zeamais, podem ser
controladas em 45 minutos, a 50° C e em 30 minutos, a 55° C. As estruturas a tratar
têm de ser esvaziadas e limpas, porque os produtos armazenados e os materiais de
empacotamento são bons isolantes e podem proteger os insectos do calor. A circulação
do ar é essencial para a distribuição do calor. Antes do tratamento, os sensores dos
sistemas anti-incêndio (que accionam os esguichos de água) poderão ter que ser
substituídos por aqueles accionados a 95° C, e cabos e outras estruturas sob tensão
devem ser aliviados. Após um tratamento, os lubrificantes devem ser inspeccionados e
adicionados, se necessário.
Palavras-chave: estruturas à prova de insectos, imigração, arrefecimento, calor,
desinfestação
Abstract
Stored product insect pests in rice such as the rice weevil Sitophilus oryzae, the maize
weevil Sitophilus zeamais and the rustred grain beetle Cryptolestes ferrugineus have little
time to attack a rice grain in the field because they need a minimum grain hardness.
Furthermore, the grain is protected by husks, and the process of harvesting is difficult to
survive. Immigration of pests into the rice storage thus seems to be the major pathway
of infestation. Therefore, an insect-proof storage like a in-door silo bin made from welded
steel or any other gas-tight enclosure could be used to determine if better storage alone
can minimize infestation and deterioration in rice quality.
Most stored product insects have their optimum development at temperatures between
25°C and 32°C and high moisture contents. Temperatures above some 40°C lead to
insect mortality while 20°C or below retard insect development. At 25°C the rice weevil
needs on average 5.5 weeks, at 20°C 9 weeks and at 15°C more than 75 weeks for
development from egg to adult. This shows that low storage temperatures can
significantly slow down insect development. Reduced grain moisture content has a similar
effect. Thus, a good insulation of storage structures and ventilation with ambient air
during cool night temperatures may reduce the risk of rice quality decay and losses. To
avoid increasing the moisture content in stored rice, outside air temperatures should be
at least 7°C below product temperature when the aeration process is started.
Empty structures and rice processing machinery, on the other hand, may be treated with
temperatures above 50°C. Heat treatments are carried out in German flour mills, empty
storage structures and bakeries as an alternative to fumigation with toxic gases.
Laboratory studies showed that heat tolerant stored product insects and their
developmental stages such as the lesser grain borer Rhizopertha dominica could be
controlled at 50°C within 370 min and at 55°C within 45 min. Less tolerant species such
as Sitophilus zeamais could be controlled within 45 min at 50°C and 30 min at 55°C.
Treated structures need to be clean and empty, because stored product or packaging
materials are good insulators and could protect individuals from the heat. Air circulation
is essential in order to distribute the heat. Prior to a treatment sensors of sprinkler
systems may need to be changed to those releasing at 95°C, conveyor belts and other
parts under tension should be relaxed. After a treatment lubricants should be checked
and reapplied where necessary.
Key- words: Insect-proof structures, immigration, cooling, heat, desinfestation
234
Introduction
Harvested cereal grains are always attractive to a number of stored product
insect species, to birds and rodents. While it is comparatively easy to avoid birds,
mice or rats by appropriate storage conditions and sanitation, insects are a
different story. Once established in the product, they can only be controlled by a
costly procedure such as a fumigation or a treatment with controlled
atmospheres. Provided a gas-tight enclosure, a complete control of all insect
stages is possible by using these gases without moving the commodity. If
contact insecticides are to be used this may not control hidden stages of insects
inside the grain and it causes additional costs because the grain has to be moved
and infested grain can contaminate conveyor systems that in turn have to
receive an insecticidal treatment, too.
The risk of insect attack exists from the time of grain ripening in the field on to
the time of consumption. This is why the processes of harvest, storage,
transportation, de-husking, polishing, packaging and distribution should be seen
as a continuous process with the chain of pest prevention being just as strong as
its weakest link.
Where are the risks?
Insects are attracted by smell, - are the storages gas-tight or at least insect-
proof? In Germany, the on-farm storages are often of the same quality like 100
years ago and mostly they are even open to rodents (Adler 2007a). Silo bins,
made of corrugated metal plates are commonly used and sold, but almost
impossible to render insect-proof or even gas-tight. However, the idea of open
storages that allow air-drying of harvested grains is outdated due to the risk of
insect infestation.
Here in Portugal, I have seen rice storages of very different qualities, from rather
poor to very good. Usually, the storage facilities of food industry comply to
hygiene regulations such as the 852/2004 (EU) and standards such as the ISO
2001. Right now, on-farm storages are still exempt from HACCP by the EU
hygiene regulation, but this is just a last grace period that could be used to
prepare for future challenges.
235
One common problem are rice spills outdoors close to a storage site that may
allow mass development of insects right next to the storage or processing unit.
Another risk within the storage building may be residual grain from last year or
palettes with rice grains and dust that may act just like a taxi cab for insects and
take an infestation from one location to the next. Rice grains sitting for more
than 4 weeks in cable ducts or parts of machinery could also become a hiding
and reproduction site for insects.
After processing the rice is packaged and the quality of the packaging material,
as well as the seal of the packages determine if pests may invade the package
on its way to the consumer (Adler and Rassmann 2006).
How many stored product insects are already attacking the product in
the field?
Usually, stored product insects do not occur in the field as long as the rice grain
is not dry and hard. Stored product insect pests in rice such as the rice weevil
Sitophilus oryzae, the maize weevil Sitophilus zeamais and the rustred grain
beetle Cryptolestes ferrugineus have little time to attack a rice grain in the field
because they need a minimum grain hardness. The husk is an additional
protection, and the process of harvesting drives insects away or kills them. If
thus the attack during storage by immigration is the main way of infestation,
how can we avoid it?
First, we should store the new harvest separately from the old one, because a
moderate infestation could have gone undetected and insects could just invade
the new harvest. If lots are stored separately, we need to know the size of the
potential pest to define the quality of seal needed. A laboratory study was carried
out with most stored product pest species who had to strive reaching their food
substrate through a set of coarse to increasingly fine wire mesh sieves. The
results revealed that most stored product beetles can be retained by a mesh size
of 0.5 mm (Adler 2004) with the exception of Cryptolestes pusillus, a minute
beetle that could only be stopped by a mesh size of 0.2 mm. Moths on the
contrary were found to lay their eggs even in the absence of food and the minute
larvae hatching from these eggs could only be retained by a mesh size of 0.1
mm.
236
It is possible to build gas-tight structures?
Gas-tight and insect-proof storage structures do already exist. They can be
concrete structures or welded metal silos such as those sold for the storage of
cement or flour. Another alternative could be silos made from fibre glass. Metal
silos should be placed inside a building to avoid condensation or they need to
have an extra insulation. In Australia, white paints are used for this purpose.
Forced ventilation can also help to avoid condensation and to reduce both
moisture and temperature in the stored good. The Institute for Stored Product
Protection in Berlin has two 20 t grain silos made of welded steel inside a
building, erected in 1980. But of course a gas-tight silo bin costs more than the
old structures and the argument of forbidding costs has often killed any further
discussion. Actually, it is simple mathematics: if the financial losses caused by
mass loss due to infestation, product quality loss, contamination, treatment
costs, and sanitation during a period of 5 to 10 years are greater than the
additional investment costs for a better structure it should be a sound
investment.
If gas-tight structures it is a good investment, why is it not done?
It is done! Australia has a policy for more than 25 years now, that large grain
stores with a capacity of more than 100 t are built to fulfil the gas-tightness
standard of 5 min pressure half-life (Banks, H.J. and Annis, P.C. 1980). “In
reality >3 mins on an empty silo has become the working standard for many
small sealed storages“ (Annis, personal communication). Horizontal storage
buildings of the Chinese national grain reserve (fig. 1) are built to achieve a
pressure half-life of 4 min (Adler 2005). The Chinese learnt from the Australians,
but what about Europe? Why not try it out? No insects mean no contamination,
no treatment, no pesticide residues, even organic rice production could be
possible.
What can be done with existing storages?
Existing buildings can be rendered gas-tight by fitting gaskits into door frames
and windows, by filling out holes and cracks. The success of this measure can be
tested by creating a slightly increased pressure inside of approx. 30-100 Pa by
fan-forcing air into the premise. Applying a soap solution from outside onto
237
cracks and joints with a paint brush can reveal the position of leaks that can then
be filled with silicon, polyurethane foam or other appropriate materials. Pressure-
testing will reveal the achievement. Farmers could agree on a certain minimum
level of gas-tightness they want to achieve and improve the level year by year.
Five seconds pressure half-life (meaning the time for pressure decay from e.g.
100 Pa to 50 Pa) would be a good first aim.
Figura 1 Reserva de cerais Nacional da Rep. Popular da China perto de Nanjing, os
edifícios estão construídos hermeticamente para gás afim de atingirem a pressão de
meia-vida de >4 minutos.
Figure 1 National grain reserve of the PR China close to Nanjing, buildings are
constructed gas-tight to achieve a pressure half-life of >4 min.
How about temperature?
Temperature is a physical means that has great consequences on the survival of
insects. The optimum for stored product insect development is somewhere
between 24 and 32°C. Cooler conditions slow down insect development and heat
238
above some 40°C kills insects as can be derived from the comprehensive
overview on relevant literature by Fields (1992).
At 25°C the granary weevil S. granarius needs on average 5.5 weeks, at 20°C 9
weeks and at 15°C more than 75 weeks for development from egg to adult
(Heinze 1983). This shows that low storage temperatures can significantly slow
down insect development. Temperatures below some 13°C cause a stop to the
development of insects, but even 15°C would be better than 18°C, and 18°C
better than 25°C! The weather forecast of Alcazer do Sal shows that in most
months of the year cool night-time temperatures could be used to cool down
stored products.
Reduced grain moisture contents have a similar effect of slowing down insect
development. Thus, a good insulation of storage structures and ventilation with
ambient air during cool night temperatures may reduce the risk of rice quality
decay and losses. To avoid increasing the moisture content in stored rice, outside
air temperatures should be at least 7°C below product temperature when the
aeration process is started. The principles of aeration are explained in Navarro
and Noyes (2002).
Heat disinfestation
While cooling is a good method to prevent pest gradation in the commodity,
empty structures and rice processing machinery may be treated for pest control
with temperatures above 50°C. Heat treatments are carried out in German flour
mills, empty storage structures and bakeries as an alternative to fumigation with
toxic gases because they are fast with a total treatment time of approx. three
days for a large structure. Laboratory studies showed that heat tolerant stored
product insects and their developmental stages such as the lesser grain borer
Rhizopertha dominica could be controlled at 50°C within 370 min and at 55°C
within 45 min (Adler 2003). Less tolerant species such as Sitophilus zeamais
could be controlled within 45 min at 50°C and 30 min at 55°C (Adler 2006). Data
on exposure times for complete control for various stored product insect species
are given in table 1. Treated structures need to be broom-clean and empty,
because stored products, large amounts of dust or packaging materials are good
insulators and could protect individuals from the heat (Adler 2007b). Air
239
circulation is essential in order to distribute the heat. Prior to a treatment,
sensors of sprinkler systems may need to be changed to those releasing at 95°C,
conveyor belts and other parts under tension should be relaxed. After a
treatment lubricants should be checked and reapplied where necessary.
We can conclude that simple, non-toxic physical techniques can help us to
prevent and control stored product pests in rice. This message may gain
importance as high product quality and organic production methods are in
demand on the highly competitive world market today.
Quadro 1. Tempo de exposição (minutos) necessário para a combater completamente
os insectos dos produtos armazenados a várias temperaturas testadas em laboratório e
estado de desenvolvimento do insecto mais tolerante a cada temperatura respectiva*
Table 1. Exposure times (min) needed for complete control of stored product insects
with various temperatures in laboratory tests, and developmental stage found most
tolerant to the respective temperature*
Insect species 45°C 50°C 55°C
Ephestia kuehniella 660 (11 h) E/P 27 L/P 7.2 L/P
Sitophilus granarius 54 (9 h) L/P 40 L/P 30 L/P
Sitophilus zeamais 660 (11 h) L/P 45 A 30 A
Cryptolestes pusillus 1200 (20 h) L 65 L 20 L
Tribolium castaneum 1800 (30 h) L/P 35 L/P 20 L/P
Lasioderma serricorne 2400 (40 h) P 370 E 45 E/P
Rhizopertha dominica 6000 (100 h) P 370 P 45 P
E = egg stage, L = larval stage, P=pupal stage, A = adult stage
*Tests in 10 ml of substrate in glass tubes heated in a water bath, 100% mortality
determined graphically with a log trend curve
Acknowledgements
The study presented here is part of the EUREKA project 3747 EUROAGRI+IPM-
RICE and was presented in the International Workshop on Integrated
Management of Stored Rice Pests, September 17-19, 2007, Alcácer do Sal,
Portugal.
240
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241
5.3. Atmosferas modificadas com dióxido de carbono como
alternativa comercial no combate a pragas em arroz
5.3. Carbon dioxide modified atmospheres as a
commercial alternative for the control of pests in rice
Jordi Riudavets1
Resumo
Sitophilus oryzae é a praga mais importante do arroz durante o armazenamento. Os seus
ovos sobrevivem ao processamento do arroz e, consequentemente, os adultos podem
estar presentes no produto final. Também pode ocorrer contaminação cruzada na cadeia
de distribuição, dado que os pacotes com o produto final são intencionalmente picados
para eliminação do excesso de ar e para permitir o seu empilhamento.
A implementação de um programa de protecção integrada nas cadeias de processamento
e distribuição é necessária para eliminar a presença de pragas. A prevenção, a
monitorização e a combinação de métodos de luta físicos, biológicos e químicos podem
ser realizadas concomitantemente ou de modo sequencial, para assegurar o controlo de
pragas, enquanto se assegura a manutenção do valor acrescentado, a protecção do
ambiente e a exigência do consumidor relativamente a produtos de elevada qualidade.
Os tratamentos com atmosferas modificadas são seguros e “amigos do ambiente” no
combate de insectos e ácaros, e são aplicados em elevado número de matérias primas e
produtos processados, tendo sido adoptados como tratamentos alternativos desde a
abolição do brometo de metilo no Protocolo de Montreal em 2005. Estudos com
atmosferas modificadas com elevados níveis de dióxido de carbono (CO2) focaram o
combate de pragas de matérias-primas ou alimentos semi-processados em silos e
armazéns, como alternativa ao uso de insecticidas convencionais (fumigantes e outros).
Esta tecnologia pode também ser aplicada a alimentos-finais ou intermédios, durante o
empacotamento, de modo a prevenir o desenvolvimento das pragas que ainda estão
presentes após o processamento. As atmosferas modificadas com CO2 , constituem um
método de controlo vantajoso num contexto de aumento das restrições ao uso de
pesticidas e de continuação do reduzido número de compostos biologicamente activos
registrados como pesticidas.
Nas fábricas de arroz, o uso de CO2 representa uma alternativa eficaz e económica no
tratamento do arroz. As atmosferas modificadas podem ser aplicadas aos pacotes para
consumo, usando máquinas de empacotamento com fluxo modificado, para a fase
intermédia em big bags ou para o armazenamento em paletes. É eficaz no controlo de
infestações residuais de ovos após o descasque e o polimento do arroz, ao mesmo tempo
que previne futuras contaminações cruzadas após o empacotamento.
1 IRTA, Ctra. Cabrils Km 2, 08348 Cabrils, Barcelona, Spain, e-mail: Jordi.Riudavets@IRTA.ES
242
Palavras-chave: protecção integrada, atmosferas modificadas, dióxido de carbono,
alternativas ao brometo de metilo
Abstract
The rice weevil, Sitophilus oryzae, is the most important pest of rice during the storage
period. Rice weevil eggs can survive the milling process and consequently adults could be
present in the final product. Also, cross contamination could occur during the distribution
chain since the packages of the final product are intentionally needled to eliminate
superfluous air and to allow to pile them up in pallets.
The implementation of an Integrated Pest Management program during the processing
and distribution chains is necessary to eliminate the incidence of the pests. Prevention,
monitoring and the combination of physical, biological and chemical control methods
should be carry out concurrently or sequentially to ensure pest control while ensuring
maintenance of profitability, protection of the environment, and fulfilment of consumer
demand for high quality products.
Modified atmosphere treatments are safe and environmentally friendly technologies for
controlling insects and mites that affect a large number of raw and manufactured
products. They have been adopted as feasible alternative treatments since the Montreal
Protocol phase-out of methyl bromide in 2005. Studies of high carbon dioxide (CO2)
modified atmospheres have focused on the control of pests affecting raw or semi-
processed food products in silos and warehouses as an alternative to the use of
conventional insecticides (fumigants and others). This technology can also be applied to
both final and intermediate food products during the packaging process in order to
prevent the development of the pests that are still present after the manufacturing
process. CO2 modified atmospheres are an advantageous control method in the context
of increasing restrictions for pesticide use and continuing reductions in the number of
biologically active compounds registered as pesticides.
In rice mills, the use of CO2 modified atmospheres represents an effective and
economically feasible alternative for the treatment of rice. Modified atmospheres can be
applied to consumer packages using modified flow pack machines, to intermediate rice in
big bags or for pallet storage. It is effective for the control of residual egg infestation
after milling and polishing rice at the same time as prevents further cross contamination
after packaging.
Key-words: IPM, modified atmospheres, carbon dioxide, methyl bromide alternatives
Pests affecting stored rice
In rice processing there are several phases, from harvesting the grain in the field
to delivering the final product to the consumer. After drying high-moisture
harvest rice, paddy rice is stored in silos and warehouses and remains there for a
variable period of anything up to one year. It is then milled, packaged and sent
to the distribution chain. Pests that affect rice can be found at different stages of
this process. The main critical points are: during the storage period, after milling,
and within the distribution chain.
In Spain, the main pest species belong to four different groups of mites and
insects: Acari, Psocoptera, Coleoptera and Lepidoptera. The most important pest
243
species are: the rice weevil (Sitophilus oryzae), the lesser grain borer
(Rhyzopertha dominica), and the angoumois grain moth (Sitotroga cerealella).
The immature development of these species occurs inside rice kernels. Other
species often present in silos and processing facilities include the beetles
Tribolium spp. and Oryzaephilus surinamensis, the moths Plodia interpuctella and
Ephestia kuehniella, and the psocid Liposcellis spp.
Of these pests, the rice weevil (S. oryzae) is the most important for stored rice.
Females lay their eggs inside rice kernels and during the milling process some
eggs (<5%) survive the mechanical process of polishing: consequently, some
adults may be present in the final product (Lucas and Riudavets 2000) (Fig. 1).
Cross contamination could also occur in the distribution chain. Packages
containing the final product are intentionally pierced during the packaging
process to eliminate any superfluous air and to facilitate piling on pallets. These
holes could be used by S. oryzae to invade the packages once they are in the
distribution chain. Sitophilus oryzae also has the capacity to perforate some of
the thinner plastic films used by the rice industry (Fig. 2) (Riudavets et al. 2007).
Figura 1. Total de adultos Sitophilus oryzae que emergiram em 9 semanas em arroz polido e não
polido (dois graus de polimento de 14% e 16% perda de peso do arroz) (Lucas & Riudavets 2000)
Figure 1. Total S. oryzae progeny that emerged in 9 weeks in unpolished and polished
rice (two degrees of polish of 14% and 16% rice weight loss) (Lucas & Riudavets 2000)
244
Pest Management in rice milling industries
It is necessary to implement an Integrated Pest Management (IPM) program in
the processing and distribution chains in order to reduce the incidence of pests.
The IPM concept includes preventative measures and monitoring, and combines
the use of physical, biological and chemical controls in the whole processing
chain (Subramanyam & Hagstrum 2000). These measures should be carried out
concurrently or sequentially to ensure that profitability is maintained and to
protect the environment and satisfy consumer demand for safe, high quality
products.
Figura 2. Perfurações produzidas por Sitophilus oryzae em quatro tipos diferentes
películas: polietileno, poliéster e de camadas múltiplas (papel, polietileno, alumínio e
polietileno) (Riudavets et al. 2007)
Figure 2. Holes produced by S. oryzae in four different types of film: polypropylene,
polyethylene, polyester and multilayer (paper, polyethylene, aluminium and
polyethylene) (Riudavets et al. 2007)
Fumigating rice after the polishing process using Methyl Bromide (MB) to control
any remaining infestation by S. oryzae eggs used to be common practice in a
number of countries. However, since the Montreal Protocol decided to phase out
the use of MB in 2005 (UNEP, 2006), using this fumigant to control insect pests
infesting stored products has not permitted in the EU.
Although some chemical pesticides could be considered for controlling pests, the
EU recognises only a limited number of active compounds for controlling pests
affecting stored products in general and rice in particular. As a result, stores and
food product facilities must be repeatedly treated with the same insecticides.
This implies a potential risk of insect resistance, making pest control more
difficult or even ineffective. Fosfine (PH3) is a fumigant registered for the control
245
of pests in cereals. Even so, PH3 cannot be considered as an alternative to MB for
the fumigation of polished rice. In comparison with MB, PH3 needs much longer
treatment times to effectively control S. oryzae (12 days for non-resistant insects
at 20-30ºC, EPPO Standard 1998). Furthermore, it is not permitted to use
insecticides as part of treatments applied to final products.
Modified atmospheres
Modified atmosphere treatments are safe and environmentally friendly ways of
controlling pests that affect a large number of raw and manufactured food
products. They have been adopted as feasible alternative treatments since the
Montreal Protocol decided to phase out the use of methyl bromide in 2005.
Modified atmospheres can also be considered an advantageous control method in
the context of the ever increasing restrictions on the use of pesticides and
continuing reduction in the number of biologically active compounds that can be
officially registered and used as pesticides.
Modified atmospheres with a high carbon dioxide (CO2) content have been used
for many years and tested under both laboratory and industrial conditions for the
control of various different insect and mite species (Navarro 2006). Studies of
high CO2 modified atmospheres have tended to focus on the control of pests
affecting raw or semi-processed food products in silos and warehouses as an
alternative to using conventional chemical fumigants and insecticides. However,
this technology can also be applied to final products during the packaging
process, to prevent the development of pests that are found after the
manufacturing process.
CO2 causes the desiccation of insects due to the permanent opening of their
spiracles. It also produces changes in pH that affect many important metabolic
processes (Nicolas and Sillans 1989). The use of CO2 has several advantages
over that of other chemical pesticides. These include the fact that: there is no
accumulation of toxic residues after the treatment; it is organoleptically neutral
with respect to food; there is no need to leave time between applying the
treatment and consumption of the treated product; CO2 is already an accepted
food additive (E-290); and, it also contributes to the general conservation of the
treated product. Different insect species and/or developmental stages showed
246
different levels of sensitivity to modified atmospheres with CO2 (Riudavets et al.
2006). In order to effectively control all developmental stages of the most
common pests that infest stored products, modified atmospheres would need to
contain a concentration of CO2 of more than 40% and a little level of residual
oxygen. The recommended exposure time at the most appropriate gas
concentration would vary from few days to a maximum of 3 weeks, according to
developmental stage and species. It is therefore important to determine which
pest species and developmental stages could be expected to infest a given food
commodity and to select the most effective dosage in order to obtain the most
effective level of control in each case.
Using high carbon dioxide modified atmospheres to control the rice
weevil in polished rice
In rice mills, the use of CO2 modified atmospheres represents an effective and
economically viable alternative for the treatment of rice after the polishing
process. Modified atmospheres can be used with consumer packages that involve
the use of modified flow pack machinery, when storing intermediate rice into
large big bags or when preparing final products for pallet storage (Fig. 3).
a) b) c)
Figura 3. Atmosferas modificadas CO2 aplicadas em a) arroz embalado para consumo b)
arroz intermédio armazenado em big bags e c) armazenamento em paletes.
Figure 3. CO2 modified atmospheres applied to a) polished rice consumer packaging
using flow-pack machinery, b) intermediate rice in big bags and c) pallet storage.
Modified atmospheres can be equally flushed into either small (1 kg) plastic
packages or large (1000 kg) big bags. To effectively control the rice weevil, a
high concentration of CO2 and a low level of residual oxygen must be maintained
247
inside the container (package, bag or big bag) for a period of about two weeks.
Different types of plastic film are available and these offer different barrier
properties for the two gases and make it possible to maintain a given gas
mixture throughout the treatment. Modified atmospheres are not only effective
for controlling residual infestations of S. oryzae eggs (Fig. 4), but also for
preventing further contamination after the milling process.
a) b)
Figura 4. Arroz polido a) tratado com CO2 (não infestado) e b) sem tratamento
(infestado com os gorgulhos do arroz, adultos) após 3 meses de estar armazenado em
big bags
Figure 4. Polished rice a) treated with CO2 (uninfested) and b) without treatment
(infested by adult rice weevils) after 3 months of storage in big bags
Acknowledgements
This work was supported by a grant from the Instituto Nacional de Investigación
Agraria y Alimentaria RTA 2005-00068 (FEDER) and also by S.E. de Carburos
Metálicos S.A. This paper was presented at a session of the Working group
EUREKA - 3747 EUROAGRI+ IPM –RICE, on September 17th, 2007 in Alcácer do
Sal, Portugal"
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249
5.4. Insectos no arroz empacotado: haverá alguma fase
crítica?
5.4. Insect in packaged rice: is there any critical stage?
Christos Athanassiou1
A presença de pragas de produtos armazenados foi analisada em arroz
empacotado, numa fábrica de arroz, de modo a avaliarem-se potenciais pontos
críticos de infestação. Utilizaram-se armadilhas para insectos rastejantes em
vários locais da fábrica, as quais foram inspeccionadas quanto à captura de
insectos, de Setembro de 2005 a Outubro de 2006. Foram identificados 20 taxa
de insectos, a maioria dos quais eram pragas de produtos armazenados. A
espécie mais abundante foi Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera:
Bostrychidae), seguida de psocópteros (Psocoptera). A maioria dos indivíduos foi
encontrada durante o Verão e o Outono, e estava concentrada em somente
alguns (poucos) dos locais monitorizados, indicando a necessidade de serem
realizados tratamentos localizados. Contudo, quando os pacotes de arroz
infestado foram examinados, observou-se que a maioria deles estava atacada
por Oryzaephilus surinamensis (L.) (Coleoptera: Silvanidae), espécie que foi
pouco detectada na fábrica, e Sitophilus oryzae (L.) (Coleoptera: Curculionidae),
espécie extremamente rara durante todo o período experimental. Por outro lado,
R.dominica era pouco frequente nos pacotes examinados. Incubaram-se
aproximadamente 200 pacotes e foram detectados insectos em
aproximadamente 6% desses pacotes, sendo O. surinamensis e S. oryzae os
mais frequentes, e encontrados frequentemente juntos. A monitorização com
armadilhas em supermercados também revelou a presença de S. oryzae,
indicando que a infestação também pode aí ocorrer. Ensaios laboratoriais com
deltametrina, pirimifos-metilo e clorpirifos-metilo mostraram que estes
insecticidas eram muito eficazes contra R.dominica e S. oryzae. Finalmente, os
estudos de laboratório sobre as preferências de S. oryzae mostraram que o
tamanho do orifício no pacote de arroz é mais importante do que o número de
orifícios, e que a posição do pacote afecta a capacidade de infestação dos adultos
S. oryzae.
Palavras-chave: fábrica de arroz, Sitophilus oryzae, Oryzaephilus surinamensis,
arroz empacotado
1 Laboratory of Agricultural Zoology and Entomology, Agricultural University of Athens, 75 Iera
Odos 11855, Athens Greece (Tel.: +302105294582, Fax: +302105294572, e-mail:
athanas@aua.gr)
250
***
The presence of stored-product insect species in packaged rice in a rice factory
was investigated, in order to indicate potential ‘’critical’’ points of contamination.
For this purpose, floor traps were placed in all facilities, and inspected for
captured insects from September 2005 to October 2006. Twenty insect taxa
were found, most of them common stored-grain insect pests. The most abundant
species was Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrychidae), followed by
Psocoptera. Most individuals were found during summer and autumn. Based on
the spatio-temporal distribution of the insects found, the highest number of
insects was found only in few trapping locations, indicating the need of targeted
applications at these locations. However, when the infested packages were
examined for insects, it was found that the majority were infested by
Oryzaephilus surinamensis (L.) (Coleoptera: Silvanidae), which was found in
relatively low numbers in the facility, and Sitophilus oryzae (L.) (Coleoptera:
Curculionidae), which was extremely rare during the entire experimental period.
On the other hand, infestation by R.dominica was very uncommon. When a
number of approx. 200 packages was incubated, insects were found in approx. 6
% of the total number of packages examined. In these packages, the most
common species were O. surinamensis and S. oryzae, often found together.
Monitoring by using traps in super markets also revealed the presence of S.
oryzae, indicating that insect infestation may also occur at these areas as well.
Laboratory bioassays with deltamethrin, pyrimiphos-methyl and chlorpyriphos-
methyl showed that these insecticides were very effective against R.dominica
and S. oryzae. Finally, laboratory choice-tests with S. oryzae, showed that the
size of the hole of the rice package is more important than the number of the
holes. Also, the same tests indicated that position of the package affects the
invasion ability of S. oryzae adults.
Key-words: rice factory, Sitophilus oryzae, Oryzaephilus surinamensis,
packaged rice
251
5.5. Eficácia insecticida de duas terras de diatomaceas no
combate a Sitophilus oryzae (L.) (Coleoptera:
Curculionidae) em arroz, trigo e milho
5.5. Insecticidal efficacy of two diatomaceous earths
against Sitophilus oryzae (L.) (Coleoptera:
Curculionidae) on rice, wheat and maize
Christos G. Athanassiou1
Resumo
Foram examinados os efeitos insecticidas de duas formulações de terras de diatomáceas
(DE), PyriSec e SilicoSec, em três cereais, trigo, arroz e milho, no combate ao gorgulho
do arroz, Sitophilus oryzae (L.). Foram testados três formulações e duas doses, 400 e
800ppm. O aumento da dose aumentou a mortalidade, enquanto para ambas as DEs a
taxa de mortalidade foi semelhante. No entanto, a mortalidade do gorgulho do arroz foi
mais baixa no milho do que no trigo e no arroz. Além disso, a aderência (retenção no
cereal) das partículas de DE, para ambas as formulações, foi significativamente maior em
trigo ou arroz, em comparação com o milho. Os dados apresentados indicam que PyriSec
e SilicoSec são eficazes no combate a S. oryzae mas essa eficácia é bastante afectada
pelo tipo de cereal a tratar.
Palavras-chave: Sitophilus oryzae, arroz, trigo, milho, terra de diatomáceas, rice,
wheat, maize, diatomaceous earth, protecção de grãos
Abstract
The insecticidal effect of two diatomaceous earth (DE) formulations, PyriSec and
SilicoSec, on three grain commodities, wheat, rice and maize, was examined against
adults of the rice weevil, Sitophilus oryzae (L.). These formulations were tested at two
dose rates, 400 and 800 ppm. The increase of dose increased mortality, while both DEs
gave similar mortality levels. However, weevil mortality on maize was lower in
1 Laboratory of Agricultural Zoology and Entomology, Agricultural University of Athens,
75 Iera Odos, 11855, Athens, Greece
e-mail: athanas@aua.gr
252
comparison with wheat or rice. Moreover, adherence (retention on kernels) of DE
particles, for both DEs, was significantly higher on wheat or rice, in comparison with
maize. The present data indicate that PyriSec and SilicoSec are effective against S.
oryzae, but efficacy is highly affected by the type of commodity.
Key words: Sitophilus oryzae, rice, wheat, maize, diatomaceous earth, grain protectants
Introduction
Diatomaceous earths (DEs) are natural resource-based insecticides that
produced by the fossils of phytoplanktons (diatoms) (Korunic 1998). DEs have
low mammalian toxicity (e.g. rat oral LD50 >5000 mg/kg of body weight), and
are very effective against a wide range of stored-product pests (Subramanyam
and Roesli 2000, Fields and Korunic 2000). Moreover, DEs can be easily removed
from the grain during processing (e.g. milling), while the presence of DEs do not
affect the bread or pasta-making properties of the flour (Korunic et al. 1996,
1998). So far, there are many commercially available DE formulations which are
used with success in many parts of the world (Subramanyam and Roesli 2000).
Nevertheless, the efficacy of DEs is affected by several, biotic or abiotic, factors,
such as temperature, moisture/relative humidity, target species, dose rate,
origin, commodity etc. (Subramanyam and Roesli 2000).
The rice weevil, Sitophilus oryzae (L.) (Coleoptera: Curculionidae) is one of the
most important stored-grain pests worldwide (Aitken 1975). The females of this
species oviposit in the internal part of the grain kernel where the entire larval
development occurs; hence, the immatures are not affected by grain protectants
that exist at the external kernel part, and contact insecticides can be used only
against adults. Previous studies document that several DEs are effective against
this species. However, it seems that the type of commodity is one of the most
determinative factors in DE efficacy. For instance, Athanassiou et al. (2003)
found that the DE formulation SilicoSec was not equally effective against S.
oryzae adults, among rice, maize and barley.
In the present work, two commercially available DEs were tested on three grain
commodities, against adults of S. oryzae.
253
Materials and Methods
Insects
The S. oryzae individuals used in the bioassays had been reared on whole wheat
at 25 oC, 65 % relative humidity and continuous darkness. The adults used in the
bioassays were <4 wk-old.
Commodities
Wheat, paddy rice and maize were used in the tests, from the 2004 harvest in
northern Greece. The average moisture content of the grains was 11.6 %. Before
the beginning of the experiments, the grains were left for 2 weeks at 25 oC and
65 % RH.
Formulations
The DE formulations used were SilicoSec (Biofa GmbH, Germany), which is a DE
of freshwater origin containing 92% SiO2; and PyriSec (Agrinova GmbH,
Germany) that contains 1.2% natural pyrethrum (25%), 3.1% piperonyl
butoxide and 95.7% SilicoSec.
Bioassays
Lots of 0.5 kg of each grain were treated with 400 and 800 ppm of the DEs.
These lots were placed in glass jars, on which the DE was added, and then these
jars were shaken manually to achieve equal distribution of the DE dust in the
entire grain mass. An additional series of lots were left untreated and served as
control. Hence, there were twelve combination treatments (2 DEs x 2 doses x
three grains). From each lot, three samples, of 100 g each, were taken and
placed in small cylindrical glass vials. Then, 50 adults of S. oryzae were
introduced into each vial. Mortality was measured after 21 d of exposure. The
same procedure was repeated three times, by preparing new lots each time.
Adherence test
Lots of 0.5 g of each commodity was cleaned by sieving for 1 min to remove
dust, using a No 10 sieve (2 mm openings) and the cleaned quantity was then
mixed with 0.5 g of DEs in a tightly closed glass vial for 1 min, as recommended
by Korunic (1997). The treated grain was then sieved again, with the same sieve
254
size with a closed lid and bottom, for an additional 1 min, and the quantity of the
dust was collected and weighted. There were four replicates for each commodity.
The dust quantity was expressed as % percentage of the amount of DE (0.5 g)
that had been placed on each lot (% adherence).
Data analysis
Adult mortality was generally very low in the control vials, so no correction was
considered necessary. The arcsine mortality data were submitted to a three-way
ANOVA for main effects and associated interactions. Means were separated by
the Tukey-Kramer HSD test. The same procedure was followed in the case of the
adherence counts.
Results
Mortality
Commodity and dose, as well as commodity x dose were significant (commodity:
F=21.4, P<0.01; formulation: F=1.8, P=0.18; dose, F=16.9, P<0.01; commodity
x formulation: F=0.2, P=0.82; commodity x dose: F=3.4, P=0.4; formulation x
dose: F=1.3, P=0.25; commodity x formulation x dose: F=0.4, P=0.65; total
df=35).
On grains treated with PyriSec, mortality was high on wheat and rice, and
exceeded 98 % at 400 ppm. On the other hand, weevil mortality was
significantly lower on maize, and reached 80 and 91 % at 400 and 800 ppm,
respectively (Fig. 1). Similar trends were also noted in the case of SilicoSec,
where mortality was generally lower that the respective figures of PyriSec (Fig.
2).
Adherence
Commodity was significant, but formulation or commodity x formulation was not
(commodity: F=122.2, P<0.01; formulation: F=0.1, P=0.73; commodity x
formulation: F=0.1, P=0.91, total df=23).
For both DEs tested, adherence was extremely low on maize, and did not exceed
15 % (Fig. 3). On the other hand, for the other grains, adherence was >83 %.
255
aa
bb
bb
0
20
40
60
80
100
400 ppm 800 ppm
% mortality
maize
rice
wheat
Figura 1. Mortalidade media (% +SE) de adultos de S. oryzae em três cereais tratados
com duas doses de aplicação de PyriSec (em cada dose, seguida da mesma letra não é
significativamente diferente, teste HSD a 0.05)
Figure 1. Mean (%) mortality (+SE) of S. oryzae adults on three grain commodities
treated with PyriSec at two dose rates (within each dose, means followed by the same
letter are not significantly different; HSD test at 0.05).
a
a
bb
bb
0
20
40
60
80
100
400 ppm 800 ppm
% mortality
maize
rice
wheat
Figura 2 . Mortalidade media (% +SE) de adultos de S. oryzae em três cereais tratados
com duas doses de aplicação de SilicoSec (em cada dose, seguida da mesma letra não é
significativamente diferente, teste HSD a 0.05)
Figure 2. Mean (%) mortality (+SE) of S. oryzae adults on three grain commodities
treated with SilicoSec at two dose rates (within each dose, means followed by the same
letter are not significantly different; HSD test at 0.05).
256
a
bb
a
bb
0
20
40
60
80
100
maize rice wheat
% adherence
PyriSec
SilicoSec
Figura 3 . Mortalidade media (% +SE) de adultos de S. oryzae em três cereais tratados
com duas doses de aplicação de DE (em cada dose, seguida da mesma letra não é
significativamente diferente, teste HSD a 0.05)
Figure 3. Mean (%) adherence (+SE) of two DE formulations on three grains (within
each formulation, means followed by the same letter are not significantly different; HSD
test at 0.05).
Discussion
Previous studies clearly indicate that there are considerable differences in the
efficacy of different DEs among different grains (Subramanyam and Roesli 2000,
Athanassiou et al. 2003, 2004, Kavallieratos et al. 2005). In the case of S.
oryzae, for most DEs tested, DE efficacy is reduced on maize in comparison with
other grains (Subramanyam and Roesli 2000, Athanassiou et al. 2004). Similarly,
by using the same DEs, Athanassiou et al. (2004) found differences in efficacy
levels against S. oryzae and the confused flour beetle, Tribolium confusum
Jaqcuelin du Val (Coleoptera: Tenebrionidae). This could be attributed to specific
characteristics, of the external kernel part, which interact with DE particles, and
may indirectly affect their insecticidal value. McGaughey (1972) reported that the
dose rate of DE that was required for 100 % mortality of S. oryzae on rough rice,
did not provide complete suppression on milled and brown rice; in this study, the
author noted that this may be an indirect consequence of the absorption of
kernel lipids by the DE particles. However, Kavallieratos et al. (2005) and
Athanassiou and Kavallieratos (2005) by using PyriSec, SilicoSec and Insecto,
found similar efficacy levels among eight different grains (including rice, wheat
257
and maize), against the lesser grain borer, Rhyzopertha dominica (F.)
(Coleoptera: Bostrychidae). This fact indicates that the species-kernel
interactions may be more important than the kernel-DE interactions, given that
the same DE (‘’affected’’ by the maize kernels), has some certain effect against
S. oryzae but not against R. dominica.
Athanassiou and Kavallieratos (2005) and Kavallieratos et al. (2005), found that
the adherence of DEs is different among different grains, and generally there are
no differences among DE formulations. In these tests, very few amount of dust
remained on maize, in comparison with the other grains. The present results
stand in accordance with the above findings. Consequently, reduced adherence
of DE particles on maize kernels may be partially responsible for the low efficacy
on this commodity.
One of the main drawbacks of the use of DEs as grain protectants is their
negative effect on bulk’s density (Korunic 1998). One of the possible solutions to
this implication is the use of newer DE formulations, which can be effective at
lower dose rates. Arthur (2003) also suggests the combination of DE with other
reduced-risk insecticides. These insecticides can be natural pyrethrum,
entomopathogenic fungi, botanicals etc. (Lord 2001, Arthur 2004, Athanassiou et
al. 2004, 2006, Vassilakos et al. 2006). For instance, Athanassiou et al. (2006)
found that the application of DE with the plant extract bitterbarkomycin on wheat
provided complete or almost complete mortality at doses between 75 and 150
ppm, against S. oryzae, R. dominica, the rusty grain beetle, Cryptolestes
ferrugineus (Stephens) (Coleoptera: Cucujidae) and the red flour beetle,
Tribolium castaneum (Herbst) (Coleoptera: Tenebrionidae). This approach may
be applicable in the case of maize, in order to reduce the above variations.
In summary, after the withdrawal of several insecticides which have been used in
the previous years for stored-grain protection, it is generally estimated that DEs
will play an important role as a component of an IPM-based strategy. However,
despite the fact that there are many data for the use of DEs as grain protectants,
the reasons for variations of DE efficacy among different grains needs additional
investigation.
258
Acknowledgements
The study presented here is part of the EUREKA project 3747 EUROAGRI+IPM-
RICE and was presented in the International Workshop on Integrated
Management of Stored Rice Pests, September 17-19, 2007, Alcácer do Sal,
Portugal
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combination with diatomaceous earth against Rhyzopertha dominica and
Sitophilus oryzae on stored wheat. Biological Control 38, 270-281.
260
5.6. Tratamentos combinados de terra de diatomáceas e
de metopreno, no combate a Rhyzopertha dominica,
em arroz com casca armazenado1
5.6. Combination Treatments with Diatomaceous Earth
and Methoprene to Control Rhyzopertha dominica,
the Lesser Grain Borer, in Stored Rough Rice1
Frank H. Arthur2∗, James E. Throne2, and Y. Chanbang3
Resumo
Rhyzopertha dominica é uma praga importante de cereais armazenados, onde se inclui o
arroz com casca. A terra de diatomáceas (DE) é um pó natural inerte, que pode ser
usado para combater pragas de cereais armazenados. Contudo, R.dominica é mais
tolerante à DE comparativamente a outras pragas. A mortalidade dos adultos desta
espécie quando expostos a arroz com casca tratado, com a dose recomendada no rótulo
para dois produtos comerciais de terra de diatomáceas, não excedeu 70%.
Adicionalmente, o elevado nível de sobrevivência conduziu à produção de descendência e
a estragos no produto. Quando o metopreno, um regulador de crescimento de insectos,
foi combinado com a DE, não houve produção de descendência. Os resultados mostram
que os tratamentos combinados de DE com metopreno poderão ser usados no combate a
R.dominica em arroz com casca armazenado.
Palavras-chave: insectos, produtos armazenados, metopreno, terra de diatomáceas,
combate
Abstract
The lesser grain borer, Rhyzopertha dominica, is a major insect pest of stored grains,
including rough rice. Diatomaceous earth (DE) is a natural inert dust that can be used to
control stored-grain beetles, however, R.dominica is more tolerant to DE compared to
other beetle species. Mortality of adult R.dominica exposed on rough rice treated with the
label rate of a commercial DE product did not exceed 59% even when used at the label
rate. In addition, the extensive survival led to progeny production and damaged kernels.
When the insect growth regulator (IGR) methoprene was combined with DE, progeny
production was eliminated. Results show that combination treatments of DE plus
methoprene could be used to control R.dominica in stored rough rice.
1 This paper reports the results of research only. Any mention of a proprietary product, chemical
trade name, or company does not constitute a recommendation or endorsement by the U. S.
Department of Agriculture or Chiang Mai University
2 USDA-ARS Grain Marketing and Production Research Center, Manhattan, KS 66502
∗ Send Correspondence To: Frank Arthur, USDA-ARS, 1515 College Avenue, Manhattan, KS, USA
66502; e-mail: frank.arthur@ars.usda.gov , Fax: + (785)537-5584, Ph: + (785)776-2783
3 Chiang Mai University, Chaing Mai, Thailand
261
Key words: insects, stored-products, insecticides, methoprene, diatomaceous earth,
control
Introduction
The lesser grain borer, Rhyzopertha dominica (Fauvel) is a cosmopolitan pest of
stored grain commodities, including rough rice. Adults are strong fliers attracted
to the odor of warming grain in bins (Dowdy, 1994), and once grain is stored and
binned infestations can occur quickly when environmental conditions are
conducive to insect development (Hagstrum, 2001; Hagstrum et al., 1994).
Females lay an egg or eggs on the exterior of the kernel, the neonate or 1st
instar hatches and bores inside, and the entire life cycle is spent inside the
kernel, usually one larva per kernel. When individuals reach the adult stage, they
exit the kernels by boring a large hole in the side, creating an insect-damaged
kernel (IDK). These IDKs are often used as a grading factor. In the United States
of America (USA), R.dominica is a major economic pest of wheat in the southern
plains and rice in the south-central states.
Insect control in stored rough rice is usually accomplished by fumigation with
phosphine or through the use of grain protectants, which are applied when rough
rice is loaded into storage. Grain protectants in the United States currently
include malathion, chlorpyrifos-methyl + deltamethrin (Storicide II®), inert dusts
(diatomaceous earth), or the insect growth regulator (IGR) methoprene (Diacon
II®). The latter two insecticides are not neurotoxins and could be considered as
reduced-risk products. Diatomaceous earth is composed primarily from the fossil
deposits of unicellular microscopic algae (Phylum Bacillariophyta) found in
oceans, lakes, and rivers. The material is mined and then processed by crushing
and milling. Diatomaceous earth is a physical control that adheres and abrades
insect cuticle and causes death through interference with water transport
through the lipid layer, along with water loss and desiccation (Glenn et al.,
1999).
While DE can give control of stored-grain insects, it affects physical properties of
grain, even when used at label rates (Korunic et al., 1996, 1998). Also there is
variation in effectiveness among grain commodities (Athanassiou and
Kavalieratos, 2005) and with insect species (Stathers et al., 2004), and there is
evidence that R.dominica is particularly difficult to kill with DE compared to
262
Sitophilus weevils, another major group of pest insects that are internal feeders
on stored grains (Arthur and Throne, 2003). Methoprene is an IGR and
consequently does not kill adults. Combinations with other insecticides may be
required for adult mortality. Previous tests have shown that DE-methoprene
combinations eliminated progeny production of R.dominica on wheat (Arthur,
2004). However, data for wheat cannot automatically be assumed to be
transferrable to rice, and there is no current information on efficacy of DE on any
rice varieties that are now commonly grown in the USA. The objectives of this
test were to determine: 1) efficacy of DE + methoprene treatments for control of
the LGB in rough rice; and 2) if the type of rough rice affects the level of control
when using either DE or methoprene alone or in combination.
Materials and Methods
Three rice varieties were used in this test, Cocodrie (long-grain), S-102 (short-
grain), and M-205 (medium-grain). Cocodrie was obtained from the University of
Arkansas, (Fayetteville, AR, USA) and M-205 and S-102 were obtained from
Lundberg Family Farms (Richvale, CA, USA), all from the 2004 crop harvested in
autumn. The moisture content (MC) of the rice samples was determined using a
Dickey-John® moisture meter GAC 2000 (Dickey-John Corporation, Auburn, IL,
USA), and then adjusted to 13.5 - 14% MC by adding water to the rice samples
to increase the MC to the desired level. For each of 5 replicates for each variety,
individual lots of 200 g each were weighed and treated with solutions of 0
(distilled water only), 0.25, 0.5, 0.75, and 1.0 mg methoprene/kg (ppm) of grain
using a Badger 100 artists’ airbrush (Franklin Park, IL, USA) to mist 0.4 mL of
solution from a particular concentration directly onto the rice, a volume rate
proportional to the label rate for field application. For each variety and
concentration, the treated kernels were put in 0.95 L glass jars and hand-
tumbled for 30 seconds to ensure uniform treatment of kernels. After the
methoprene was applied, the 200 g of rice was divided into 5 portions containing
40 g each. Each portion of 40 g of rough rice was treated again with Protect-It®
DE at rates of 0, 125, 250, 375, and 500 ppm, by placing the 40 g of rice with
the DE inside a 0.475 liter glass jar, and hand-tumbling for about one minute.
Each of the 40 g portions was then divided into two 20 g lots, one of which was
263
placed in a 29-mL vial, and the other was discarded because it was not needed
for the test. This resulted in 25 treatment combinations for each rice type.
Twenty 1- to 2-week-old unsexed adults of R.dominica, obtained from pesticide-
susceptible laboratory colonies maintained at the GMPRC on Cocodrie variety,
were placed inside the vial for each treatment combination. All vials were placed
in plastic humidity boxes containing a saturated sodium chloride (NaCl) solution
to maintain r.h. at 75%, which is equivalent to about 14.0-14.5% grain moisture
content (Greenspan, 1977). Three boxes were used, with one box of vials for
each rice variety. After the vials were placed in the boxes, each box was placed
in a temperature incubator at 32°C, which was the optimum temperature for
progeny production of R.dominica on wheat (Vardeman et al., 2006).
Temperature and humidity inside the test boxes were monitored with HOBO®
data recorders (Onset Computer, Bourne, MA, USA). After 2 weeks of exposure,
R.dominica adults were sieved from vials in each treatment combination to
assess mortality. Adults were discarded, but rice, dust from feeding damage, and
insect frass were returned to the vials, which were placed back in the humidity
boxes and into the incubator. After 8 weeks, adult progeny of R.dominica in each
vial were counted.
Data were analyzed using the General Linear Models (GLM) Procedure of the
Statistical Analysis System (SAS Institute, 2001), with mortality after the 2-week
exposures and number of F1 progeny as the response variables and replicate as
the random effect. Percentage mortality was transformed to angular values to
stabilize variation (Zar, 1984) and means were separated at P < 0.05 using
lsmeans (SAS Institute, 2001). Lack of fit tests (Draper and Smith, 1981) were
conducted using Table Curve 2D software (SPSS, Chicago, IL, USA) to determine
maximum R
2 of any model which could be fit to the data set, the R
2 of the
selected model, and the R
2 of the selected model as a percentage of the
maximum R
2. Regression curves were fit to the mortality and progeny
production data.
264
Results and Discussion
All three main effects, concentration of DE, concentration of methoprene, and
rice variety were significant at P < 0.01 with respect to parental mortality (F =
106.5, df = 4, 225; F = 22.5, df = 4, 225; F = 30.2, df = 2, 225, respectively).
However, none of the interactions were significant (P = 0.05). Parental mortality
within each rice type generally increased as the concentrations of DE and
methoprene increased, and for 8 of the possible 25 comparisons, mortality was
lower in the medium-grain variety M-205 than in the other two varieties (Quadro
/Table 1). However, mortality did not exceed 85% in any treatment.
Multiple linear equations were fit to the data for each variety in Table 1 with ppm
methoprene and ppm diatomaceous earth as the variables of interest, with no
interaction (Quadro / Table 2). There have been a number of recent studies that
show widespread differences in DE efficacy among various grain commodities
(Athanassiou and Kavallieratos, 2005; Athanassiou et al., 2003, 2004). In our
test the overall mortality of the parental generation of R.dominica exposed on
rough rice treated with DE was lower than the mortality when the parental
generation was exposed on wheat treated with the same concentrations (Arthur,
2004). In general, DE formulations are less effective on rough rice than on
wheat (Korunic, 1998; Subramanyam and Roesli, 2000), and while the reasons
for these discrepancies in mortality are unclear, they are probably related to
differences in physical and chemical composition among grain kernels.
Main effects concentration of methoprene and rice variety were significant at P <
0.01 with respect to progeny production (F = 165.5, df = 4, 225; F = 12.5, df =
4, 225, respectively). However, neither the main effect concentration of DE nor
any of the interactions were significant (P = 0.05). Progeny production was lower
in variety M-205 compared to Cocodrie and S-104 in four of the five DE
concentrations (Quadro / Table 3).
In addition, when the methoprene concentration of 0 was deleted from the data
set, there were no differences in progeny production among the various
concentrations of methoprene, and progeny production averaged 0.7 ± 0.3. The
addition of even a small amount of methprene virtually eliminated any progeny
production of R.dominica on all three varieties.
265
Quadro 1. Mortalidade parental (média±EP) de adultos de Rhyzopertha dominica
expostos 3 variedades de arroz com casca tratado com 5 concentrações de terra de
diatomáceas (DE) e 5 concentrações de metropeno (ME). Médias entre linhas para cada
concentração seguidas de diferentes letras indicam diferenças significativas entre
variedades (P < 0.05, Waller-Duncan, razão-k teste-t)
Table 1. Parental mortality (means ± SE) of adult Rhyzopertha dominica exposed on 3
varieties of rough rice treated with 5 concentrations of diatomaceous earth (DE) and 5
concentrations of methoprene (ME). Means within rows for each concentration followed by
different letters indicates significant differences among varieties (P < 0.05, Waller-Duncan, k-
ratio t-test).
ppm ME ppm DE Cocodrie S-104 M-205
0 0 1.2 ±1.2a 0.0 ± 0.0a 1.2 ± 1.2a
125 16.2 ±15.5a 10.0 ± 2.0a 7.5 ± 3.2a
250 26.2 ± 3.7a 21.2 ± 3.7a 15.0 ± 3.5a
375 32.2 ± 6.9a 38.7 ± 14.2a 17.5 ± 1.4a
500 57.5 ± 12.0a 58.7 ± 9.2a 26.2 ± 4.7b
0.25 0 20.0 ± 7.4a 13.4 ± 4.2a 8.7 ± 2.4a
125 25.0 ± 6.4a 21.2 ± 4.3a 16.2 ± 7.2a
250 33.7 ± 4.7a 37.5 ± 3.2a 22.2 ± 6.0a
375 56.2 ± 10.1a 45.0 ± 11.4a 27.5 ± 9.4b
500 76.2 ± 7.5a 81.2 ± 11.2a 40.0 ± 2.0b
0.5 0 23.7 ± 7.2a 13.8 ± 4.5a 15.0 ± 3.5a
125 25.0 ± 8.4a 23.7 ± 10.8a 22.5 ± 3.2a
250 32.0 ± 7.7a 78.7 ± 10.1a 22.5 ± 3.2a
375 61.2 ± 6.9a 62.5 ± 6.3a 30.0 ± 3.5b
500 80.0 ± 7.9a 85.0 ± 8.4a 41.2 ± 5.5b
0.75 0 16.2 ± 4.3a 22.5 ± 4.3a 12.5 ± 3.2a
125 31.2 ± 10.3a 23.7 ± 9.6a 18.7 ± 7.5a
250 48.8 ± 1.2a 43.7 ± 16.7a 25.0 ± 2.0a
375 70.0 ± 4.6a 71.2 ± 10.8a 35.0 ± 2.0b
500 73.7 ± 6.6a 68.7 ± 9.0a 43.7 ± 7.1b
1.0 0 12.2 ± 4.3a 20.0 ± 5.0a 8.7 ± 1.3a
125 27.5 ± 9.5a 33.7 ± 16.2a 23.7 ± 7.2a
250 52.5 ± 6.6a 57.7 ± 15.5a 23.7 ± 7.2a
375 55.0 ± 8.7a 55.0 ± 9.8a 40.0 ± 6.1a
500 77.5 ± 9.2a 77.5 ± 10.1a 58.7 ± 3.1b
266
Quadro 2. Parâmetros da equação para seguir a regressão linear múltipla no Quadro 1, y=% de
mortalidade, a=metropeno ppm, de 0 a 1; b= terra de diatomáceas; de 0 a 500; intercepção de 0.
Table 2. Equation parameters for multiple linear regressions fit to the data in Table 1, y=%
mortality, a = ppm methoprene, 0 to 1; b = ppm diatomaceous earth; 0 to 500; intercept of 0.
Variety/variedade a b R2
cocodrie 16.3 ± 4.1 0.118 ± 0.008 0.70
S-102 17.0 ± 3.3 0.062 ± 0.007 0.54
M-205 20.9 ± 5.2 0.122 ± 0.01 0.61
Quadro 3. Descendência (média±EP) a partir de 20 adultos de Rhyzopertha dominica
expostos durante 2 semanas a 3 variedades de arroz com casca tratado com 5
concentrações de terra de diatomáceas (DE) e sem metropeno. Média entre linhas para
cada concentração seguidas por diferentes letras indicam diferenças significativas entre
variedades (P <0.05, Waller-Duncan, razão-k, teste-t)
Table 3. Progeny production (means ± SE) from 20 mixed-sex adult Rhyzopertha
dominica exposed for 2 weeks on 3 varieties of rough rice treated with 5 concentrations
of diatomaceous earth (DE) and no methoprene. Means within rows for each
concentration followed by different letters indicates significant differences among
varieties (P < 0.05, Waller-Duncan, k-ratio t-test).
Ppm DE Cocodrie S-104 M-205
0 87.2 ± 9.0a 68.2 ± 18.8ab 32.5 ± 7.9b
125 55.0 ± 10.1a 64.2 ± 18.9a 33.5 ± 8.6b
250 61.7 ± 16.0a 62.2 ± 19.4a 17.5 ± 6.1b
375 61.0 ± 14.6a 55.2 ± 12.8a 27.5 ± 8.1b
500 63.5 ± 23.1a 58.7 ± 9.2a 48.0 ± 16.2a
Summary
The results of this study show that applications of DE alone may not give
complete control of parental R.dominica on rough rice, and furthermore even if
there is some control the DE will eliminate progeny production. However,
variations in efficacy of individual DE formulations, along with variations in
efficacy on different rice varieties, will affect control on any one particular
variety. Regardless, our results show that methoprene applied to rough rice will
limit the production of progeny from exposed parental adults. A combination of
267
methoprene and DE will give some control of the parental generation while
eliminating the progeny.
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269
5.7. Novas técnicas para o combate de insectos dos
cereais armazenados
5.7. Novel techniques for management of stored grain
insects
Bhadriraju Subramanyam1
Spinosad, um insecticida bacteriano disponível no mercado, e a radiação infra-
vermelha, produzida por um aquecedor catalítico sem chama, apresentam-se
como instrumentos promissores no combate dos insectos no arroz armazenado.
Estes dois métodos foram avaliados e considerados eficazes em trigo, milho e
sorgo armazenados. Spinosad constitui um método preventivo, enquanto que o
tratamento das instalações/ armazéns com radiação infra-vermelha é um método
curativo. Spinosad, na dose do rótulo de 1mg (s.a.) /kg de cereal, ou menos, foi
eficaz contra 13 espécies de insectos em várias estruturas/ instalações/
armazéns. Spinosad aplicado uma vez em armazéns degrada-se muito pouco e
providencia um combate eficaz dos insectos durante mais de um ano. As
instalações podem ser desinfestadas com radiação infra-vermelha, e uma
exposição inferior a 1 minuto é necessária para eliminar infestações internas e
externas. Nesta comunicação apresenta-se a eficácia insecticida do Spinosad e
da radiação infra-vermelha, vantagens e limitações, e refere-se o trabalho
adicional que ainda tem que ser realizado de modo a tornar viáveis estes
métodos na indústria do arroz.
Palavras-chave: métodos de baixo risco, produtos armazenados, protecção
integrada
***
Spinosad, a commercial bacterial insecticide, and infrared radiation produced
from a flameless catalytic heater, offer promise as novel tools for management of
stored-rice insects. These two methods have been evaluated and found to be
effective in managing insects associated with stored wheat, maize, and sorghum.
Spinosad is a preventive tactic, whereas treating commodities with infrared
radiation is a responsive tactic. Spinosad at the labeled rate of 1 mg(a.i.)/kg of
grain or less has been shown to be effective against 13 different insect species
on various commodities. Spinosad applied once to stored commodities degrades
very little and provides effective insect control for more than a year.
1 Department of Grain Science and Industry, Kansas State University, Manhattan, KS 66506, USA
e-mail: sbhadrir@ksu.edu
270
Commodities can be disinfested with infrared radiation, and an exposure lasting
less than a minute is necessary to kill both internal and external stored-grain
insects. This paper presents information on the insecticidal efficacy of spinosad
and infrared radiation, and on the advantages, limitations, and additional work
needed to make these techniques viable for the stored-rice industry.
Key-words: Reduced-risk methods, stored commodities, IPM
271
5.8. Fumigantes alternativos para arroz e outros cereais
5.8. Fumigant Alternatives for Rice and Other Cereal
Grains
Thomas W. Phillips1
O brometo de metilo (MB) tem sido o fumigante de referência na indústria para
combater as pragas dos produtos agrícolas frescos e secos de valor elevado e de valor –
acrescentado. O fosforeto de hidrogénio também referido como fosfina (PH3) é
normalmente usado para pragas de produtos a granel como os cereais, amêndoas e
afins e frutos secos. A retirada mundial do MB como um destruidor de ozono e o
desenvolvimento de resistências ao nível genético de populações de insectos
relativamente ao PH3 , estimularam os estudos de alternativas químicas e não-químicas
a estes fumigantes mais comuns.
Fluoreto de sulfurilo (SF), que não destrói o ozono, foi registrado recentemente
para ser usado quer em produtos alimentares quer em fábricas de
processamento de alimentos. O SF tem uma toxicidade semelhante ao PH3 para
insectos dos produtos armazenados. Estudos comparativos das características de
sorção do SF em arroz e outros produtos mostraram que a sorção era muito
baixa no arroz polido, mas mais alta no arroz com casca com perdas de
fumigante durante o tempo de exposição. Os resíduos de iões de fluorido
permanecem no alimento após o tratamento num nível activo de 70 ppm e
nenhum dos cereais tratados no nosso estudo excedeu este valor.
O éster frutado botânico, o formato de etilo (EF) é um fumigante de baixo risco
que tem sido estudado. Experiência com ovos de Plodia interpunctella
(Lepidoptera, Pyralidae) e Ryzopertha dominica (Coleoptera, Bostrichydae)
mostraram que se podiam obter taxas baixas de mortalidade a diversas
1Department of Entomology, Kansas State University, 123 Waters Hall, Manhattan, KS 66506
USA, twp1@ksu.edu
272
exposições de EF. A aplicação de EF com níveis baixos de oxigénio, obtido por
baixas pressões, induzia a 100% de mortalidade dos ovos nas duas espécies.
Atmosferas controladas (CA) ou modificadas (MA) permite o combate não-
químico de pragas dos produtos armazenados a granel ou embalados. Uma baixa
rápida do teor de oxigénio na atmosfera pode ser obtida sob vácuo. Ensaios
laboratoriais e de campo confirmaram que à pressão de 50 mm Hg são criadas
as condições para matar insectos dos produtos armazenados desde que estejam
expostos à temperatura de durante o tempo adequados.
***
Methyl bromide (MB) has been the industry standard for fumigation to control
pests in both fresh and durable high value and value-added agricultural products.
Hydrogen phosphide, also referred to as phosphine gas (PH3), is commonly used
for pest control in bulk commodities such as grains, nuts and dried fruits. The
world-wide ban on MB as an ozone-depleting substance and the development of
genetically-based resistance to PH3 in some insect populations, has stimulated
research on chemical and non-chemical alternatives to these commonly used
fumigants.
Sulfuryl fluoride (SF), anon-ozone depletor, recently received registration for use
in stored food products and food processing buildings. SF has toxicity
characteristics similar to those of PH3 for stored product insects. Comparative
studies of sorption characteristics of SF on rice and other commodities found that
sorption was very low on polished rice, but that rough rice had more sorption, or
loss of fumigant during the exposure time. Fluoride ion residue remaining in
food after treatment has an actionable level of 70 ppm, of which none of the
treated grains exceeded in our study.
A low risk fumigant that has been studies is the botanical fruity ester, ethyl
formate (EF). Experiments with eggs of Indianmeal moth and lesser grain borer
found that low levels of mortality could be achieved across of a range of
exposure does with EF. Application of EF in a low oxygen atmosphere created by
low pressure elicited 100% mortality for eggs of both species.
Controlled or modified atmospheres allow for non-chemical control of storage
pests in bulk or bagged commodities. A rapid low oxygen atmosphere can be
273
achieved under vacuum. Laboratory and field trials have confirmed that pressure
of 50 mm Hg will provide adequate kill of many stored product insects given
adequate time and proper temperature.
274
5.9. Meios de luta química para a protecção do arroz
armazenado
5.9. Chemical control methods for stored rice protection
António Barbosa1, Teresa Pereira 2, Pedro Marques 2, Pedro
Teixeira 2
Resumo
A protecção do arroz armazenado contra infestações por insectos de Sitophilus zeamais
Motch., tem sido maioritariamente assegurado através de meios de luta química. Com
base no conhecimento adquirido sobre insecticidas residuais e fumigantes homologados
para produtos armazenados, procura-se apresentar uma apreciação dos aspectos
toxicológicos e de eficácia que podem facilitar a selecção das substâncias mais
adequadas à tomada de decisão, após a estimativa do risco.
Os aspectos técnico-práticos relacionados com a dosagem e técnica de aplicação,
material e momento de aplicação são também considerados importantes tendo em vista
a optimização dos tratamentos químicos, para mitigar o problema das infestações. Por
outro lado, as limitações dos meios de luta química têm vindo a reforçar a necessidade
de utilização de meios alternativos, com menor impacto ambiental e mais seguros para a
saúde pública.
Palavras-chave: meios de luta química, arroz armazenado, Sitophilus zeamais.
Abstract
The protection of stored rice against Sitophilus zeamais Motch. infestations is secured
mainly by chemical control methods. Taking into account the knowledge about registered
insecticides and fumigants for stored product protection, an evaluation of the
toxicological and effectiveness aspects has been done viewing to facilitate the decision
making, after the risk assessment.
The practical and technical aspects related to dosage rates and application techniques,
material and moment of application is also considered important in order to improve the
use of chemical treatments to mitigate infestation problems. On the other hand, the
limitations of the chemical methods have been reinforcing the need for alternatives to
conventional insecticides, more friendly for ambient and safer for the public health.
Key words: chemical control methods, stored rice, Sitophilus zeamais.
1 Instituto de Investigação Científica Tropical, Lisboa, Portugal. E-mail: affbarbosa@iict.pt,
affbarbosa@gmail.com.
2 APARROZ-Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado, Lda., Portugal
275
Introdução
A protecção dos produtos armazenados incluindo-se obviamente o arroz, baseia-
se nos meios de luta química, principalmente através da aplicação de
formulações de insecticidas residuais e de fumigantes.
A importância dos meios de luta química na protecção dos cereais armazenados
é evidenciada por numerosos estudos publicados sobre as potencialidades de
vasta gama de produtos químicos de síntese e derivados naturais. Contudo,
apesar dos extensivos estudos já realizados e muitos ainda em curso, são poucos
os produtos fitofarmacêuticos novos adoptados internacionalmente no
armazenamento, devido a razões de natureza biológica, técnica, legal e
comercial.
O modo de acção, a susceptibilidade de diferentes espécies de insectos e o
desenvolvimento de resistências aos insecticidas, constituem factores biológicos
importantes. Os factores técnicos incluem a viabilidade de técnicas apropriadas à
aplicação bem como os requisitos e restrições da indústria. Os aspectos legais
incluem registos, autorizações e homologações de novas substâncias activas,
restrições comerciais e ambientais. Todos os aspectos mencionados contribuem
na generalidade para que sejam muito poucos os produtos fitofarmacêuticos
novos, internacionalmente generalizados.
Neste trabalho, procurou-se sintetizar as condições de armazenamento do arroz
ao nível de um agrupamento de orizicultores portugueses do Vale do Sado. Faz-
se também uma apreciação aos meios de luta química legalmente recomendados
para o armazenamento em Portugal, visando a selecção de substâncias activas
mais favoráveis. Por último propõe-se algumas recomendações cuja adopção
pode contribuir para a optimização dos meios de luta química.
Método
Em cumprimento desta tarefa considerou-se indispensável tomar conhecimento
não só dos meios de luta química actualmente em uso no armazenamento do
arroz, bem como de outros aspectos relacionados com as condições de
armazenamento que podem influenciar a tomada de decisão com recurso a
outros meios não-químicos. Essa intenção foi concretizada através de um
276
inquérito (Anexo/Annex 2), vocacionado para a obtenção de respostas simples e
rápidas, fornecidas pelos próprios orizicultores.
Resultados
No conjunto de aproximadamente duas centenas de produtores e armazenistas
foram obtidas respostas de apenas 19 orizicultores, sintetizadas no
Quadro/Table-1, já que os restantes não possuem armazéns próprios. Neste
último caso, as respectivas colheitas podem ter outros destinos no comércio e na
indústria.
Infra-estruturas de armazenamento
Dos 19 armazéns apresentados, 14 referem a existência de anomalias
estruturais. A existência dessas anomalias, como fendilhamentos no chão,
paredes e tectos, constituem óptimos requisitos para servir de refúgio a pragas
residuais e como vias de infiltração de humidade e de água das chuvas,
contribuindo, desse modo, para a criação de um ambiente interior favorável ao
desenvolvimento e proliferação de pragas.
No primeiro caso, os fendilhamentos podem servir de locais de refúgio para os
insectos que permanecem fora do arroz durante o armazém vazio, podendo a
partir daí infestar novos lotes de arroz das campanhas seguintes que entrem no
armazém. No segundo caso, esses fendilhamentos facilitam a infiltração de
humidade e de águas pluviais para o interior do armazém e, desse modo, podem
contribuir para o desenvolvimento de fungos e insectos micetófagos no arroz
armazenado.
Limpeza
Todos os armazéns inquiridos referem a execução de limpeza às infra-estruturas
por processos variáveis de acordo com os recursos locais. A frequência dessa
limpeza é também variável.
Em armazéns vazios a limpeza é feita, nalguns casos quatro vezes (4x) e
noutros, apenas uma vez (1x). Em armazéns ocupados a frequência de limpezas
pode ir até duas vezes (2x) nalguns casos.
A adopção de normas de limpeza em armazéns assume também importância
fundamental, porque a presença de pó e detritos nas infra-estruturas pode, por
277
um lado, constituir refúgio e fonte alimentar para muitos insectos nocivos ao
arroz e, por outro lado, comprometer a eficácia dos tratamentos químicos e não
químicos que eventualmente venham a ser adoptados.
Na realidade, quando os tratamentos químicos são feitos sobre camadas de pó,
as substâncias tóxicas serão absorvidas pelo pó, ficando menos disponíveis para
os insectos.
Arroz
Nem todos referem a monitorização da temperatura, teor de água do produto e
infestações ao arroz armazenado. Contudo, todos referem a limpeza do arroz por
passagem à tarara no início do armazenamento.
A monitorização é um procedimento indispensável para ajuda à tomada de
decisão. Se for feita com regularidade pode contribuir satisfatoriamente para a
estimativa do risco, visando a tomada de decisão adequada às circunstâncias do
momento, de forma a evitar problemas e preocupações posteriores mais graves.
Pragas
À excepção de dois armazéns em que a importância das pragas é alta e um
terceiro em que essa importância é média, todos os outros referem baixa
importância das pragas.
As pragas mais mencionadas são denominadas de gorgulhos e traças, em relação
às quais importa esclarecer melhor a sua natureza quanto às espécies
correspondentes.
Nalguns casos de infestações por pragas secundárias, psocópteros por exemplo,
supostamente englobados na designação geral de gorgulhos, não justificam
tratamentos químicos e podem ser eliminados por limpeza do arroz por tarara
seguida de ventilação forçada para baixar a temperatura e o teor de água do
produto (t.a.p.).
A importância das pragas parece ser tanto maior, quanto maior for a duração do
armazenamento.
278
Quadro 1. Síntese de resultados sobre a gestão do armazenamento de arroz
Table 1. Summary of results about the storage management of paddy rice
Armazém Limpeza Estado de limpeza
actual Tratamentos
químicos Início do armazenamento Durante o armazenamento
Fim
do
armazenamento
Capaci-
dade
(nº
Armazéns)
Estado
de
conser-
vação
Chão
Paredes Maquinaria
Frequência
da
limpeza Chão Paredes Tecto Inspecção
ao arroz
Limpeza
do
arroz
Sem anomalias
Com anomalias
Vassoura
Aspirador
Vassoura
Aspirador
Jacto de ar
Vassoura
Aspirador
Jacto de ar / água
Armazém vazio
Armazém ocupado
Pouco sujo
Sujo
Pouco sujo
Sujo
Muito sujo
Pouco sujo
Sujo
Chão
Paredes
Tecto
Pesticida
Técnica
t.a.p.
Infestações
Temperatura
Traças
Gorgulhos
Roedores
Tarara
Arroz armazenado (Ton.)
Pragas detectadas
Importância das pragas
Limpeza do arroz
t.a.p.
Temperatura
Pragas detectadas
ta.p.
Temperatura
Ventilação
Tratamentos químicos
Duração do
armazenamento
(meses)
300 (3) 2 1 3
1
2 1 1 1 1
1
1(4x)
2(1x)
1(2x)
1(1x)
3 2
1
2 1 1 1 1
a p 3
3
1 3 2(300)
1(200)
3B
2
1
3
1
2 1F
1(4m)
1(1m)
1(5m)
350 (1) 1 1
1
1(1x)
1 1
1 1 1 1
? P 1
1 1(250)
r 1B
1
r 1
1 6m
400 (2) 1 1 2
2 1 1
1(2x)
1(1x)
1(1x)
1 1 1
1
1 1 1 F ? 2
1
2 1(400)
2(300)
2B
1
1
1
1
1
1(1/2m)
1(4m)
440 (1) 1 1
1
1 1
1 1 380 1 5m
500 (3) 3 2
1 2 2(1x)
1x 3 3
3 2
2
3 500 3B
2
2
1
1
1
1(1/2m)
1(3m)
1(5m)
700 (3) 3 1
2
1 2 3 2
3(1x)
3(1x)
3 3
3 3
3
3 2(700)
1(350)
g,r 1A
2B
3
3
g,r 3
3
3 1F
3(6m)
750 (1) 1 1
1
1(1x
1 1
1
1(6m)
1000 (3)
2 1 2
1 1 1
1(1x)
1(2x)
1(1x)
1(2x)
1(1x)
1 2 2
3
1 1 1 1
? 1sf
2
2
1 1 1 2 1(600)
1(1000)
1(800)
1B
1M
2v
1
1(g,t) 1
1 1F
1(4m)
1(6m)
1050 (1)
1 1
1 1 1
1(2x)
1 1
1 1 1 1
a p 1
1
1 410 B
1
1
1 4m
8000 (1)
1 1
1
1 1 1(1x)
1x 1 1
1 1
1
1
1 1 5000 g A
1
1
g 1
1
1 F 6m
a - actellic; p - pulverização; m - meses; F - fumigação com fosfina; g - gorgulhos; r - roedores; A - alta; B – baixa; sf - nebulização por Swing-fog; M - média; v - ventilação; t - traças.
259
279
Tratamentos
Foi mencionada a realização de tratamentos químicos efectuados por empresas
comerciais nalguns casos e, noutros casos, feitos pelos próprios armazenistas. À
excepção do hidrogéneo fosforado (fosfina) e do pirimifos-metilo (Actellic), não
há informação sobre outras substâncias activas, doses de aplicação e técnicas de
aplicação utilizadas nos respectivos tratamentos químicos.
Selecção de substâncias activas com venda autorizada de acordo com as
características toxicológicas e de eficácia
Os resultados do inquérito confirmam que um dos tratamentos mais frequentes
tem sido a fumigação do arroz com fosfina e a pulverização de infra-estruturas
com Actellic ® (s.a pririmifos-metilo). Contudo, a fumigação do arroz, por si só,
não confere nenhuma protecção prolongada durante o armazenamento, tanto
para o armazenista como para o industrial. Isto deve-se ao facto de os
fumigantes exercerem efeito tóxico apenas num curto intervalo de tempo, de 3 a
5 dias em que decorre a fumigação com fosfina. Após esse tempo, o arroz fica
novamente vulnerável ao ataque de gorgulhos, tal como se procura exemplificar
na Fig. 1.
Nessas circunstâncias, torna-se necessário seleccionar uma ou mais substâncias
activas cuja acção insecticida forneça uma garantia de protecção mais
prolongada ao arroz armazenado.
A consulta à bibliografia revela algumas substâncias activas, com efeito tóxico
prolongado, homologadas para cereais armazenados ao nível da União Europeia
em geral (Quadro/Table 2).
O reduzido número dessas substâncias activas nalguns Estados Membros da UE,
fica a dever-se à implementação das directivas comunitárias com base nos
aspectos colaterais dos pesticidas, nomeadamente em relação ao utilizador final
dos produtos, ao ambiente e ao problema do desenvolvimento de resistências
dos insectos nocivos.
Com base na listagem de produtos fitofarmacêuticos com venda autorizada
(2007) em Portugal, os únicos insecticidas homologados para a protecção dos
produtos armazenados estão mencionados no Quadro 3, cujos valores de LMR
280
(Limite Máximo de Resíduos) constam na Portaria 695/96 de 4 de Novembro e
nas Directivas Comunitárias.
Recepção do Arroz
Não
Fumiga-
ção
Sim Não
Infestação
Sim
Durante o Armazenamento (1 a 6
meses)
Protecção prolongada?
Figura 1. Tomada de decisão durante o armazenamento do arroz
Figure 1. Decision making in rice storage
Verifica-se que as formulações de pó de malatião e pirimifos-metilo são
mencionadas para a mistura directa ao produto. No entanto, a utilização desta
técnica de tratamento em arroz armazenado, acarreta sempre inconvenientes,
por um lado quanto aos resíduos que ficam no produto tratado e, por outro,
devido a razões de operacionalidade.
No primeiro caso, os resíduos de insecticidas podem afectar a saúde do
consumidor do arroz. No segundo caso, a mistura do pó ao produto pode causar
durante a sua aplicação, concentrações indesejáveis de pó insecticida no
ambiente de trabalho com riscos para a saúde dos trabalhadores.
Em tratamentos superficiais ao cereal armazenado, são recomendadas as
formulações de cpe (concentrado para emulsão) de pirimifos-metilo e KN
281
(concentrado para nebulização a frio) de piretrinas+butóxido de piperonilo. Este
tipo de tratamento tem como limitação uma deficiente penetração em locais
escondidos nas instalações tratadas e também no interior dos grãos para
eliminar infestações ocultas.
Quadro 2. Insecticidas para protecção de cereais armazenados em Estados Membros da EU *
Table 2. Insecticides for stored cereal grain protection in EU Countries *
Insecticida de contacto
ou residual
Produto armazenado
Estado Membro
hidrogéneo fosforado, malatião trigo, cevada, aveia, milho,
centeio e triticale Dinamarca
hidrogéneo fosforado, malatião,
fenitrotião, pirimifos-metilo,
clorpirifos-metilo, metacrifos, etrimfos
e outros não-organofosforados
trigo, cevada, aveia e outros Reino
Unido
hidrogéneo fosforado, pirimifos-
metilo, diclorvos, piretrinas+butóxido
de piperonilo
,
trigo, cevada, aveia,
triticale, milho, centeio Alemanha
piretro, diclorvos, hidrogéneo
fosforado, hydrogen cyanamide
(sulfuryl fluoride)
trigo, cevada, aveia,
triticale, milho, centeio Suíça
piretro, diclorvos, hidrogéneo
fosforado trigo, cevada, aveia,
triticale, milho, centeio Áustria
hidrogéneo fosforado, pirimifo–metilo,
malatião, ciflutrina, deltametrina milho, cevada Grécia
hidrogéneo fosforado, clorpirifos-
metilo, deltametrina, pirimifos-metilo,,
piretro
arroz, trigo, cevada, milho,
aveia, centeio Itália
hidrogéneo fosforado, deltametrina,
piretrinas, malatião arroz, cevada, trigo, milho,
aveia, centeio, sorgo e
triticale
Espanha
clorpirifos-metilo, malatião, diclorvos,
diclorvos+malatião, diclorvos+
pirimifos-metilo, diclorvos+ clorpirifos-
metilo, deltametrina, permetrina,
piretrinas
arroz, trigo, milho, aveia,
cevada, centeio, triticale,
leguminosas e outras
França
*Adaptado de: Žd’árková, E., et al. 2002; *Adapted from: Žd’árková, E., et al. 2002.
282
Quadro 3. Insecticidas autorizados em Portugal para protecção de cereais armazenados
Table 3. Registered insecticides for stored cereal grain protection in Portugal
Insecticida Formulação Técnica de aplicação LMR
(ppm)
fosforeto de alumínio
sf fumigação 0.1
malatião
pó mistura directa ao produto 8
pó
mistura directa ao produto 5 pirimifos-metilo
cpe
tratamento superficial ao produto
(granel ou ensacado) 5
piretrinas+butóxido de
piperonilo KN tratamento superficial ao produto
(granel ou ensacado) 3
cpe: concentrado para emulsão; KN: concentrado para nebulização a frio; pó: pó
polvilhável; sf: produto sólido para obtenção de fumigante.
malatião (24 h)
malatião (48 h) pirimifos-metilo
(24 h) pirimifos-metilo
(48 h)
LD50
LD95
0
10
20
30
40
50
60
Figura 2. Toxicidade em relação a insectos adultos de Sitophilus zeamais após 24 h e 48
h de exposição ao papel de filtro impregnado com malatião e pirimifos-metilo (Adaptado
de : Kljajic, P. et al. (2006) – Effects of several contact insecticides on adults of three
Sitophilus species. Proceed. 9TH Conf. Stored. Product. Protection)
Figure 2. Insecticide toxicity to Sitophilus zeamais adults after 24 h and 48 h of contact
with filter paper impregnated with malathion and pirimiphos-methyl (Adapted from:
Kljajic, P. et al. (2006) – Effects of several contact insecticides on adults of three
Sitophilus species. Proceed. 9TH Conf. Stored. Product. Protection.)
283
Quadro 4. Recomendação final sobre a aplicação de insecticidas homologados em
Portugal para o armazenamento de cereais.
Table 4. Final recommendation about chemical control treatments with registered
insecticides in Portugal for cereal grain storage.
Insecticida Formulação Técnica de
aplicação Instalações e
maquinaria Arroz
armazenado
malatião pó polvilhação Não Não
pó
polvilhação Não Não pirimifos-metilo
cpe
pulverização Sim Não
piretrinas+butóxido
de piperonilo KN nebulização Sim Não
Ao pretender-se seleccionar uma determinada substância activa, importa
também tomar em consideração algumas características de eficácia em relação à
praga a combater. Num estudo recente de Kljajic, P. et al. (2006) sobre a
toxicidade de malatião e pirimifos-metilo em relação a insectos adultos de
Sitophilus zeamais, os autores verificaram que pirimifos metilo foi mais eficaz do
que malatião.
De facto, com base nos valores de LD50 e LD95 sintetizados na Figura 2,
confirma-se que à excepção do LD95 (29,32) de pirimifos-metilo para 48 h, que
é ligeiramente superior ao de malatião (26,11) também para 48 h, todos os
restantes valores de pirimifos-metilo revelam a sua maior eficácia
comparativamente ao malatião.
Conclusões
Com base na apreciação anteriormente feita, as únicas aplicações viáveis estão
sintetizadas no Quadro/Table 4, onde se evidencia o tratamento de superfícies de
instalações e maquinaria com formulações de cpe pirimifos-metilo e KN de
piretrinas+butóxido de piperonilo.
284
Recomendações gerais
Com base na apreciação feita sobre as condições de armazenamento de arroz e
aplicação de tratamentos, propõe-se os seguintes procedimentos:
• Reparação de todas as anomalias de natureza construtiva em armazéns
incluindo a pintura /caiação de superfícies interiores de paredes. A cor
branca é preferencial para se fazer a observação visual de pragas
residuais.
• Aplicação de redes metálicas de malha apertada nas aberturas de
ventilação dos armazéns e eliminação de pontos de penetração em portas
e janelas, para dificultar a entrada de roedores e aves para o interior do
armazém.
• Realização de limpezas com maior frequência (ao armazém vazio, à saída
do arroz para a indústria e antes da entrada de novo arroz da campanha
seguinte e, mensalmente, em armazém ocupado ao longo do período de
armazenamento), devendo ser dada preferência à limpeza por vassoura e
aspiração, por ser mais eficaz.
• Monitorizar o teor de água do produto, a temperatura e a
presença/ausência de pragas por métodos a recomendar posteriormente,
à entrada do arroz no armazém, semanalmente durante o armazenamento
e à saída do arroz no final da campanha.
• Evitar a realização de tratamentos químicos de calendário“alegadamente
só para ficar tranquilo”. Se as infra-estruturas se mantiverem limpas e em
bom estado de conservação, poderá evitar-se gastos financeiros
supérfluos com tratamentos químicos desnecessários.
Quanto ao arroz armazenado, a tomada de decisão está directamente
dependente da estimativa do risco, actualmente com recurso a novas tecnologias
de monitorização (stormax e data loggers). Neste caso, só quando se confirmar a
presença de infestações evidentes de pragas primárias que provocam estragos
ao arroz, como os gorgulhos de Sitophilus sp e Rhyzopertha sp., é que se
considera justificável a realização de intervenções correctivas por fumigação, por
exemplo (Fig. 3).
285
Nos casos em que a importância das pragas residuais é considerada baixa e o
armazém considerado pouco sujo, não parece justificável o tratamento químico
às infra-estruturas do armazém. Em alternativa ao tratamento químico, o
objectivo também pode ser alcançado com a frequência das limpezas em
intervalos de tempo mais curtos. No caso da presença de outros coleópteros
(outros gorgulhos) que não causem estragos ao arroz, deverá adoptar-se a
limpeza por tarara seguida de ventilação para baixar o teor de água do produto,
sem quaisquer tratamentos químicos adicionais.
Instalações/maquinaria Arroz
Reparação de anomalias
Higienização
Tratamentos superficiais
Estanqueidade
Dose de aplicação
Período de exposição
Concentração do gás
Protecção prolongada:
Monitorização
Ventilação
Refrigeração
Fumigação:
Figura 3. Síntese das acções recomendadas para a protecção de estruturas de
armazenamento e arroz armazenado em Portugal
Figure 3. Summary of the recommended actions for storage structures and rice stored
protection in Portugal
Em alternativa ao tratamento químico para a protecção prolongada do arroz,
torna-se recomendável o recurso à ventilação no Inverno e à refrigeração no
Verão, sempre que possível.
Adopção de registo de informação detalhada, sobre a gestão do arroz desde o
início até ao final do armazenamento. Essa informação poderá abranger aspectos
286
relativos ao armazém (estado de conservação, anomalias, melhorias
introduzidas) ao arroz (variedade, características físicas, t.a.p. temperatura,
intervenções realizadas) aos tratamentos químicos e não químicos realizados
(substâncias activas, dosagens de aplicação, tipos de formulação, técnicas de
aplicação, e justificação para os mesmos) procedimentos de limpeza adoptados
e, outros aspectos relacionados com os próprios condicionalismos locais, que no
seu conjunto contribuam para a elaboração do historial do arroz armazenado.
Este historial poderá vir a ser útil, posteriormente, para facilitar eventuais
requisitos de rastreabilidade caso venha ser necessário.
Agradecimentos
A concretização desta acção, visando a recolha de informação por via de
inquérito, foi possível graças à disponibilidade e voluntariado de várias
individualidades, nomeadamente, orizicultores, técnicos e investigadores a quem
são endereçados agradecimentos.
Este trabalho teve o apoio do Programa de Incentivos à Modernização da
Economia (PRIME), do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (Feder) e do
Consórcio SEAR- Sociedade Europeia de ARROZ.
Este trabalho encontra-se inserido nos objectivos do Grupo de Trabalho do
EUREKA - 3747 EUROAGRI+ IPM –RICE.
Referências
DGPC. 2007 - www.dgpg.min-agricultura.pt/fitofarmaceuticos/guia
Kljajic, P., Andriic, G., Peric, I. 2006 – Effects of several contact insecticides on
adults of three Sitophilus species. In: Lorini, I., Bacaltchuk, B., Beckel, H.,
Deckers, D., Sundfeld, E., dos Santos, J. P., Biagi, J.D., Celaro, J.C., Faroni,
L.R.D’A., Bortolini, L. de O.F., Sartori, M.R., Elias, M.C., Guedes, R.N.C., da
Fonseca, R.G., Scussel, V.M. (Eds), Pest Resistance to Pesticides and Control
Measures, Proceedings of the International Working Conference on Stored
Product Protection, Campinas, São Paulo, Brasil: ABRAPOS, 2006, pp:338-343.
Žd’árková, E., Hansen, L.S., Wildey, K., Adler, C., Dorn, S., Klapal, H.
Cobanoglu, S., Athanassiou, C.G., Ducom, P., Trematerra, P., Riudavets, J.,
Mateus, C. and Maia,A. 2002. Grain policy in cooperating countries. In:
Žd’árková, E., Wakefield, M., Lukáš, J., Hubert,J. (Eds), Prodeedings of the
Second Meeting of Working Group 4: Bio-control of arthropod pests in the stored
products. Prague, 30-31st May 2002. pp:11 -17.
287
Anexo
Annex
288
Anexo 1
Annex 1
17-19 Setembro / September 2007
Workshop Internacional em
Protecção do Arroz Armazenado
International Workshop on
Integrated Management of Stored Rice Pests
289
Comissão organizadora/ Organizing Committee:
Presidente/ President
Romano Mancini (SEAR)
Vice- Presidentes/Vice-Presidents
João Reis Mendes (Aparroz)
Joaquim Bravo (Orivárzea)
Maria Otília Carvalho (IICT, I.P.)
António Mexia (INRB; ISA/UTL)
Membros/ Members
António Barbosa (IICT, I.P.)
Graça Barros (IICT, I.P.)
Ana Magro (IICT, I.P.)
Célia Mateus (INRB)
Blaine Timlick (CGC, Canadá)
Cornel Adler (BBA, Alemanha)
Altino Teixeira (SEAR)
Otília Jesus (SEAR)
Teresa Pereira (Aparroz)
Pedro Teixeira (Aparroz)
Pedro Marques (Aparroz)
João Alegria (Orivárzea)
Alexandra Faro (Orivárzea)
Objectivos:
• Apresentar estudos desenvolvidos na prevenção detecção e combate de
doenças e pragas, no âmbito da Protecção Integrada dos produtos
armazenados que possam ser aplicados no arroz desde a pós-colheita até
ao consumo, menos tóxicos para o Homem e ambiente.
• Encorajar a troca de conhecimento, tecnologia e inovação desde o arroz
pós-colheita até ao seu consumo.
• Facilitar e maximizar a disseminação de novas tecnologias com o fim de
reduzir os resíduos de pesticidas e evitar o risco da presença de
organismos nocivos em arroz para consumo.
• Dar a conhecer alguns dos melhores especialistas mundiais em protecção
dos produtos armazenados junto a extensionistas, industriais e
agricultores que trabalham com os produtos secos agrícolas em geral e
com o arroz em particular.
Objectives:
• To present the new research developments in integrated protection of
stored products that can be applied to stored rice particularly, stressing
the non-toxic methods of pest prevention, detection and control.
• To encourage the exchange of experiences, technologies and innovations
since the post-harvest to rice consumption
• Communication of these findings at the Workshop will facilitate and
maximise the dissemination of new technologies designed to reduce the
use of residue building pesticides and avoid risks to non-target organisms,
to the end-users, as well as providing protection of the environment from
contamination.
• Opportunity to bring the most important expertises on stored-products to
the extension workers, farmers associations and industries involved in the
safe stored product in general and stored rice in particular.
290
Programa / Programme
Workshop Internacional em Protecção do Arroz Armazenado
International Workshop on Integrated Management of Stored Rice Pests
Segunda-feira, 17 de Setembro de 2007
Monday, 17 September 2007
8.30-9.00 h/am
Registo – Auditório Municipal de Alcácer do Sal
Registration - Municipal Auditorium, Alcacer do Sal
9.00-10.00 h/am
Sessão de abertura - Pedro Paredes (Pres. da Câmara de Alcácer do Sal); Romano
Mancini (Pres. Comissão Organizadora), Prof. J. Braga de Macedo (Pres. do IICT,
I.P.), João Santos Silva (EUREKA ,Portugal)
Opening speech - Pedro Paredes (Mayor of Alcácer do Sal Municipally),
Romano Mancini (President of the Organizer Committee), Prof. J. Braga de
Macedo (President of IICT, I.P.), João Santos Silva (EUREKA ,Portugal)
10.00-10.30 h/am Pausa para Café / Coffee break
10.30-12.30 h/am
Sessão 1 – Grupo de trabalho EUREKA - 3747 EUROAGRI+ IPM –RICE
Session 1 – Working group EUREKA - 3747 EUROAGRI+ IPM –RICE
Moderadores / Moderators: Bhadriraju, Subramanyam & Jordi Riudavets
10.30-10.50 h/am S. Navarro – Current status in the application of advanced technologies in IPM
systems for the protection of stored rice / Situação actual da aplicação de novas
tecnologias em programas de PI no arroz armazenado
10.50- 11.10 h/am P. Trematerra – Preferences of Sitophilus zeamais Motschulsky adults to different
types of italian rice / Preferências dos adultos de Sitophilus zeamais Motschulsky em
relação a diferentes tipos de arroz italino
11.10-11.30 h/am C. Adler – Insect-proof storage and extreme temperatures against insect pests
during rice storage and processing / Armazenamento à prova de insectos e efeito
de temperaturas extremas contra pragas durante o armazenamento e
processamento do arroz
11.30-11.50 h/am J. Riudavets – Carbon dioxide modified atmospheres as a commercial alternative for
the control of pests in rice / Atmosferas modificadas com dióxido de carbono como
alternativa comercial no combate a pragas em arroz
11.50-12.10 h/am C. Athanassiou – Insect in packaged rice: is there any critical stage? / Insectos no
arroz empacotado: haverá alguma fase crítica?
12.10-12.30 h/am Discussão / Discussion
12.30- 2.00 h/pm Almoço / Lunch
2.00-5.00 h/pm Sessão 2 – Protecção Integrada (PI) do arroz - Perspectiva Norte Americana
Session 2 – IPM in rice - North American perspective
291
Moderadores / Moderators: Shlomo Navarro & Thomas Phillips
2.00-2.20 h/pm B. Timlick – Management processes of stored rice and the integration of
inspection systems / Gestão do arroz armazenado e integração de sistemas
de inspecção
2.20-2.40 h/pm J. Throne – Detection of insects in grain / Detecção de insectos em grãos
2.40-3.00 h/pm J. Campbell – Evaluating sources of stored-product insect infestation / Avaliação de
fontes de infestação de insectos em produtos armazenados
3:00-3:20 h/pm P. Flinn – Automatic monitoring of insect pests in stored grains and rice/
Monitorização automática de pragas de insectos em grãos e arroz armazenados
3.20-3:50 h/pm Pausa para café / Coffee break
3:50-5:30 h/pm Sessão 2 / Session 2 (cont)
Moderadores / Moderators: James Throne & Christos Athanassiou
3.50-4.10 h/pm F. Arthur – Combination treatments with diatomaceous earth and methoprene to
control the lesser grain borer, Rhyzopertha dominica, in stored rough rice /
Tratamentos combinados de terra de diatomáceas e de metopreno no combater a
Rhyzopertha dominica em arroz com cascaarmazenado
4.10-4.30 h/pm Bh. Subramanyam – Novel techniques for management of stored grain insects /
Novas técnicas para o controlo de insectos dos cereais armazenados
4:30-4:50 h/pm T. Phillips – Fumigant alternatives for rice and other cereal grains / Alternativas aos
fumigantes para arroz e outros cereais
4.50-5.30 h/pm Discussão / Discussion
Sessão Pública de Demonstração do projecto DemTec –
Protecção Integrada do Arroz para Consumo (PIAR)
Public demonstration session of the DemTec project –
Integrated Pest Management on Rice for Consumption (PIAR)
Terça-feira, 18 de Setembro de 2007
Tuesday, 18 September 2007
8.30-9.00 h/am Sessão de Abertura / Open speech – Romano Mancini (Director do Projecto /
Project Director), Sandra Ramalho (DemTec/ADI )
9.00-12.30 h/am PIAR - Protecção Integrada do Arroz para Consumo
PIAR - Integrated Pest Management on Rice for Consumption
Moderadores / Moderators: Cornel Adler & Blaine Timlick
9.00-9.20 h/am C. Mateus – Detecção no campo de insectos associados ao arroz pós-colheita /
Detection of stored rice insects in the field
9.20-9.40 h/am M.O. Carvalho, N. Simões – Monitorização das condições de armazenamento /
Monitoring environmental conditions in storage
292
9.40-10.00 h/am A. Magro – Detecção e identificação de fungos no arroz armazenado / Detection and
identification of fungi in stored rice
10.00-10.30 h/am Pausa para Café / Coffee break
10.30-12.40 h/am PIAR - Protecção Integrada do Arroz para Consumo
PIAR - Integrated Pest Management on Rice for Consumption (cont.)
Moderadores / Moderators: Pasquale Trematerra, Paul Flinn
10.30-10.50 h/am Z. Kucerova – Psocids in stored rice and other cereals-detection and identification /
Psocópteros em arroz armazenado e em outros cereais-detecção e identificação
10.50-11.10 h/am G. Barros – Detecção de infestação interna / Detection of hidden infestation
11.10-11.30 h/am M.O. Carvalho – Amostragem dos insectos do arroz armazenado com recurso a
armadilhas / Sampling stored rice insects using traps
11.30-11.50 h/am F. Jian – Detection and density estimation of stored grain insects / Detecção e
estimativa da densiddade de insectos dos produtos armazenados
11.50-12.10 h/am A. Barbosa – Meios de Protecção / Control methods
12.10-12.40h/am Discussão / Discussion
12.40-2.00 h/pm Almoço / Lunch
2.00-5.00 h/pm Visita à fábrica de arroz SEAR (Demonstração Local do Projecto PIAR)
Visit the rice mill SEAR (Local Demonstration of the Project PIAR)
Quarta-feira, 19 de Setembro de 2007
Wednesday, 19 September 2007
9.00 -12.30 h/pm Visita à Orivárzea (Demonstração Local do Projecto PIAR
Visit the rice mill Orivarzea (Local demonstration of the Project PIAR)
12.30-2.00 h/pm Almoço / Lunch
2.00-4.30 h/pm Visita à Orivárzea (Demonstração Local do Projecto PIAR)
Visit the rice mill Orivarzea (Local demonstration of the Project PIAR) (cont)
4.30-5.00 h/pm Sessão de encerramento - Companhia das Lezírias
Closing ceremony - Companhia das Lezírias
Apoio:
293
LISTA DE PARTICIPANTES / PARTICIPANTS LIST
Nome/ Name Instituição/Afiliacão - Institution/Afilliation
Adler, Cornel Julius Kuehn Institute, Federal Research Centre for Cultivated
Plants, Institute for Ecological Chemistry, Plant Analysis and
Stored Product Protection (ex: BBA - Biologische Bundesanstalt
fur Land- und Forstwirtschaft), Alemanha
Alegria, João Orivárzea, SA, Portugal
Almeida, Paula Tabaqueira - Philip Morris International , Portugal
Arthur, Frank United States Department of Agriculture (USDA-ARS), EUA
Athanassiou, Christos Agricultural University of Athens, Grécia
Barbosa, António Instituto de Investigação Cientifíca Tropical, IP, Portugal
Barros, Maria da Graça Instituto de Investigação Cientifíca Tropical, IP, Portugal
Barros, Vítor Orivárzea, SA, Portugal
Bh.,Subramanyam Kansas State University, EUA
Braga, Manuel Orivárzea, SA, Portugal
Brandão, Margarida ASSOR, Portugal
Brites, Carla Instituto Nacional de Recursos Biológicos, IP, Portugal
Brito, Luís Agrigenese-Produtos para a Agricultura e Pecuaria, S.A.,
Portugal
Bordeira, Francisco Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Bravo, Joaquim Orivárzea, SA, Portugal
Brites, Carla Instituto Nacional de Recursos Biológicos, IP, Portugal
Campbell, James United States Department of Agriculture (USDA-ARS GMPRC),
EUA
Cardoso, Jorge Coop. Agric. Soure
Carvalho Maria Otília Instituto de Investigação Cientifíca Tropical, IP, Portugal
Carvalho, Adriano Orivárzea,SA, Portugal
Catarino, Sandra Orivárzea, SA, Portugal
Cecilio, Helio Grupo Cecilio,Portugal
Cecílio, Miguel Grupo Cecilio, Portugal
294
Cerejeira, Maria José Universidade Técnica Lisboa/Instituto Superior Agronomia,
Portugal
Coelho, José Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Coelho, Mário Saludães - Produtos Alimentares, SA, Portugal
Conceição, Carlos Universidade Agostinho Neto, Angola
Costa, António Saludães - Produtos Alimentares, SA, Portugal
Cunha, Paulo Agência de Inovação, Portugal
D’Orey, Duarte Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Encarnação, Phillip UAVision - Engenharia de Sistemas, Lda, Portugal
Faro, Alexandra Orivárzea, SA, Portugal
Flinn, Paul United States Department of Agriculture (USDA-ARS GMPRC),
EUA
Folgado, Andreia Benagro, Portugal
Garcia Camara, Alfonso Carburos Metallicos, Espanha
Jesus, Otília SEAR - Sociedade Europeia de Arroz, Portugal
Jian, Fuji OPISystems Inc, Canadá
Kucerová, Zuzana Crop Research Institute, Républica Checa
Leal, Feliciano Coop. Agric. Soure
Leitão, Eduardo Instituto de Investigação Científica Tropical, IP, Portugal
Lemos, Diogo Saludães - Produtos Alimentares, SA, Portugal
Santos Silva, João Agência de Inovação, Portugal
Lynce, Pedro Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Macedo, Jorge Braga
de Instituto de Investigação Cientifíca Tropical, IP, Portugal
Madaleno, António Orivárzea, SA, Portugal
Magro, Ana Instituto de Investigação Científica Tropical, IP, Portugal
Maia, António Instituto de Investigação Científica Tropical, IP, Portugal
Mancini, Romano SEAR - Sociedade Europeia de Arroz, Portugal
Mano, Sofia Reagro - Importação e Exportação, SA, Portugal
Marchão, Teresa Wise Consulting, AS, Portugal
295
Marques, Luis Atlantic Meal
Marques, Paula Cotarroz - Centro Operativo e Tecnológico do Arroz, Portugal
Marques, Pedro Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Mateus, Célia Instituto Nacional de Recursos Biológicos, IP, Portugal
Melo, Ricardo Orivárzea, SA, Portugal
Mexia, Luís Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Mota Capitão, José Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Moura, Luís CAFUM - Centro Agro-Técnico de Fumigações, Lda, Portugal
Mundiarroz Mundiarroz, SA, Portugal
Navarro, Shlomo Food Technology International Consultancy, Israel
Nogueira, Ana Wise Consulting, AS, Portugal
Núncio, João Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Núncio, Luís Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Parreira, Jorge Orivárzea,SA, Portugal
Passarinho, Ana Instituto de Investigação Cientifica Tropical, IP, Portugal
Patrício, João Folque Banco Português de Investimento, Portugal
Pera, Susana Universidade Técnica Lisboa/Instituto Superior Agronomia,
Portugal
Pereira, Teresa Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Phillips, Thomas W. Kansas State University, EUA
Pimentel, Serpa Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Pinto, Rudolfo Orivárzea,SA, Portugal
Pires, Inês Saludães - Produtos Alimentares, SA, Portugal
Pires, Sandra UAVision - Engenharia de Sistemas, Lda, Portugal
Ramalho, Sandra Agência de Inovação, Portugal
Reis Mendes, João Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
296
Riudavets, Jordi IRTA - Institut de Recerca i Tecnologia Agroalimentàries,
Portugal
Rocha, Carla Orivárzea,SA, Portugal
Rodrigues, José Carlos Instituto de Investigação Cientifíca Tropical, IP, Portugal
Rodrigues, Silva Reagro - Importação e Exportação, SA, Portugal
Salazar, José Saludães - Produtos Alimentares, SA, Portugal
Santos, Cláudia Saludães - Produtos Alimentares, SA, Portugal
Santos Silva, João Agência de Inovação, Portugal
Silva, Manuel João Banco Português de Investimento, Portugal
Simões, Nuno UAVision - Engenharia de Sistemas, Lda, Portugal
Teixeira, Altino SEAR - Sociedade Europeia de Arroz, Portugal
Teixeira, Nuno Hungria Banco Português de Investimento, Portugal
Teixeira, Pedro Aparroz - Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado,
Lda., Portugal
Throne, James United States Department of Agriculture (USDA-ARS GMPRC),
EUA
Timlick, Blaine Canadian Grain Comission, Canadá
Trematerra, Pasqual University of Molise, Itália
Valente Marques,
António Valente Marques, Portugal
Valente Marques,
Manuel Valente Marques, Portugal
Vargues, Alberto Instituto Nacional de Recursos Biológicos, IP, Portugal
Ventura, Luís CAFUM - Centro Agro-Técnico de Fumigações, Lda, Portugal
297
Patrocínios / Sponsors
\
Patrocina a tradução simultânea
Apoio / Support:
SEAR
S.A
.
E
M
P
R
E
S
A
C
E
R
T
I
F
I
C
A
D
A
298
Alguns participantes na Sessão Pública de Demonstração·nas instalações do Consórcio, SEAR
Some of the participants at Public Demonstration Session of the DemTec project at the Consortia facilities, SEAR
279
299
Anexo 2
Annex 2
PROTECÇÃO INTEGRADA DO ARROZ PARA CONSUMO – PIAR (PROGRAMA DEMTEC)
APARROZ – Agrupamento de Produtores de Arroz do Vale do Sado
Herdade contactada (Confidencial) .........................................................
Data / /2005
(Assinalar P o que interessar)
1ª PARTE
Armazém vazio
Capacidade 5 toneladas
Estado de conservação
Infiltração de chuva:
Sim 5 Não 5
Telhado/Cobertura:
com fendas 5
normal 5
Paredes:
fendilhadas 5
rachadas 5
normais 5
Janelas:
partidas 5
normais 5
Portas:
degradadas 5
normais 5
Chão: fendilhado 5
rachado 5
normal 5
Limpeza
Ao Chão:
vassoura 5
aspirador 5
jacto de água 5
jacto de ar 5
não faz nada 5
Às Paredes:
aspirador 5
não faz nada 5
À Maquinaria:
vassoura 5
aspirador 5
Frequência da limpeza
Armazém vazio 5 vezes
Armazém ocupado 5 vezes
Estado actual da limpeza
Chão:
Pouco sujo (vestígios de pó) 5
Sujo (pó + detritos) 5
Muito sujo (camada grossa de pó +
detritos) 5
Paredes:
Pouco sujo (vestígios de pó) 5
Sujo (pó + detritos) 5
Muito sujo (camada de pó +
detritos) 5
Tecto:
Pouco sujo (vestígios de pó) 5
Sujo (pó + teia) 5
Muito sujo (camada de pó + teia)
5
Tratamentos químicos
Chão 5
Paredes 5
Tecto 5
300
PIAR (PROGRAMA DEMTEC)
Herdade contactada (Confidencial) .........................................................
Data / /2005
(Assinalar P o que interessar)
2ª PARTE
Pesticidas
utilizados:...........................
....................................................
...................................................
Dosagem de
aplicação........................
...................................................
Técnica de aplicação:
polvilhação 5
pulverização 5
nebulização por Swing-fog 5
Inspecção ao arroz no início do
armazenamento
Teor de água do produto 5
Infestações 5
Temperatura 5
não faz nada 5
Pragas detectadas
traças 5
gorgulhos 5
baratas 5
fungos 5
roedores 5
outros 5
Limpeza do arroz:
Não 5
Sim 5 como faz...................
.................................................
................................................
................................................
Durante o armazenamento
Quantidade arroz armazenado
5 toneladas
Pragas detectadas
traças 5
gorgulhos 5
baratas 5
fungos 5
roedores 5
outros 5
Importância das pragas no
arroz/armazém:
baixa 5 média 5 alta
5 Teor de água do produto
5
Temperatura 5
não faz nada 5
Limpeza do arroz
Não 5
Sim 5 como faz
?...........
...................................
...................................
................................
Fim do armazenamento (Saída do
arroz) Pragas detectadas
praças 5
gorgulhos 5
baratas 5
fungos 5
roedores 5
outros 5
301
PIAR (PROGRAMA DEMTEC)
Herdade contactada (Confidencial) .........................................................
Data / /2005
(Assinalar P o que interessar)
3ª PARTE
Fim do armazenamento (Saída do
arroz) Teor de água do
produto 5
Temperatura 5
não faz nada 5
Limpeza do arroz
Não 5
Sim 5 como faz
?...........
....................................................
...................................................
Tratamento do arroz armazenado
Ventilação
Não 5
Sim 5 como faz
?...........
................................
................................
Tratamentos químicos
Polvilhação 5
pulverização 5
fumigação 5
Pesticidas utilizados
Dosagem
aplicada...........
..........................................
..........................................
Outros meios de protecção
Não 5
Sim. 5 Quais
?..............
...................................................
Tempo total de
armazenamento .............. meses
AGRADECEMOS A SUA COLABORAÇÃO.
Os dados recolhidos por este
inquérito são de carácter
confidencial e destinam-se a
estudos no âmbito do Projecto
PIAR – Protecção Integrada do
Arroz para Consumo. Para o
cumprimento das metas
estipuladas nesse projecto
ficaríamos gratos se nos
enviassem o questionário
preenchido até Julho de 2005.
302
303
Índice
Index
A. candidus, 16, 17, 18
A. flavus, 14, 15, 16, 17, 18
A. fumigatus, 15, 16, 18
A. niger, 9, 14, 15, 16, 18
A. niveus, 9, 14, 15, 16, 18
A. sydowii, 15, 18, 19
A. terreus, 9, 15, 16, 18, 19
abiotic factors, 99, 100
abundância, 95
Acari, 242
ácido tenuazónico, 4
ácido úrico, 123
acoustic impact emissions, 124
acoustical sensors, 124
Acremonium, 12, 13, 15, 16
Actellic ®, 279
active, 220, 242, 244, 245
actividade da água, 64, 66
aeration, 201, 215, 220, 221, 222,
223,230, 233
aggregation pattern, 100
agregação, 96, 97
agricultor, 176, 178, 179, 180, 181, 184,
186, 187, 188, 195
air-tight, 226
Aleochara sparsa, 193
Alexandra Faro, 12, 67, 174, 176, 289
Alphitobius, 185, 193
Alternaria, 2, 4, 9, 12, 13, 15, 16, 17,
18
alternariol, 4
alternarioses, 4
alternatives, 213, 215, 216, 242
altertoxinas, 4
Altino Teixeira, 82, 176, 197, 289
amostragem, viii, 95, 96, 158, 176, 177,
190, 195, 196, 197, 198
amostras, 94, 96
amylopectin, 106
amylose, 106
Ana Magro, xi, 1, 12, 289
Ana Passarinho, 67, 176
Anexo, 276
Anisopteromalus calandrae, 193
ANOVA analysis, 111, 112
Anthicus floralis, 192
Anthicus quadriguttatus, 192
António Barbosa, xi, 211, 274, 289
António Mexia, 1, 168, 289
Arborio, 103, 104, 106, 107, 108, 109,
110, 112
armadilha, 94, 95, 102, 158, 179, 180,
184, 186, 189, 190, 191, 192, 229
armadilha-sonda, 158
Armazém,94, 179, 180, 184, 185, 186
Armazenamento, 180, 184, 232
aroma, vii, 2, 20, 105, 214
arrefecimento, 63, 212, 214, 233
arroz, vii, 1, 4, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16,
20, 48, 50, 51, 67, 68, 69, 70, 71, 72,
73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82,
93, 103, 104, 109, 110, 115, 123,
129, 130, 131, 176, 177, 178, 179,
180, 181, 184, 185, 186, 187, 192,
194, 195, 196, 198, 199, 211, 212,
214, 215, 232, 241, 243, 246, 247,
260, 265, 266, 274, 275, 276, 277,
278, 279, 280, 281, 284, 285, 289,
290, 291, 292, 300, 301
arroz expandido, 104, 110
arroz película, 180
Ashaverus advena, 185, 193
Aspergillus, 3, 5, 9, 10, 12, 13, 14, 15,
16, 17, 18, 20
Atmosferas controladas, 272
atmosferas modificadas, viii, 212, 214,
215, 241, 242
Automation, 158
automatização, 158
behavior, 137, 200
Bhadriraju Subramanyam, xi, 269
big bags, 63, 65
binomial negativa, 96
Blaine Timlick, i, viii, x, xi, 67, 82, 93,
115, 176, 289, 291
brometo de metilo, 241, 242, 271
Brown rice, 106, 108, 112, 181, 189
bulk grains, 115, 122
butóxido, 281, 282, 283
CA, 217, 218, 219, 220, 226, 262, 272
cairomona, 94
calor, viii, 196, 212, 214, 232, 233
304
Campbell, 134, 136, 137, 142, 143, 153,
155, 156, 166, 268, 291, 293
características organoléticas, 2
carbon dioxide, 124, 126, 133, 134, 227,
241, 242, 245, 246, 248
Carpohilus, 193
catalytic heater, 269
Célia Mateus, viii, xi, 168, 289
células, 5
Cephalonomia waterstoni, 193
cereais, 48, 51
cereais a granel, 115
cereal a granel, 94
Chaetomium, 12, 13, 15, 16
chemical control, 274, 283
Cheyletus, 193
chilling, 213, 215, 223, 224, 230
Chilling, 223
Christos G. Athanassiou, xi, 249, 251,
291
Chrysosporium, 12, 13, 15, 16
Cladosporium, 2, 12, 13, 15, 16, 18
CO2, 212, 213, 218, 219, 220, 225, 226,
241, 242, 245, 246, 247
Coleoptera, 135, 136, 166, 167, 193,
194, 197, 242, 247, 267, 268
Coleópteros, 94
colónias, 4, 5, 6
Color of grain, 106
coloração, 123
comportamento, 96, 200
computed tomography, 124, 131
comune, 104, 106, 107, 110, 112
concentration, 105, 216, 218, 226, 246,
262, 264, 265, 266
condições ambientais, 63
conductive, 124, 135
condutividade, 63, 123
conidióforos, 5, 6
conidiogénicas, 5
Coninomus, 185, 192
contaminantes, 1
control, 66, 97, 99, 104, 107, 116, 118,
119, 120, 121, 122, 159, 177, 212,
213, 215, 216, 218, 219, 222, 223,
225, 226, 229, 239, 241, 242, 244,
245, 246, 247, 248, 260, 261, 266, 267
controlled atmosphere, 218, 230
cooling, 222, 223, 233
Cornel Adler, i, viii, x, xi, 63, 211, 232,
289, 291
Cryptolestes, 103, 104, 107, 125, 161,
166, 167, 185, 186, 192, 232, 233,
239
Cryptophagus cellaris, 192
Cryptophagus perrisi, 192
Cryptophagus saginatus, 192
CT, 124
Curvularia, 2, 12, 13, 15, 16, 19
data loggers, 64, 65
decision making, 99, 115
densidade, 94, 97, 158, 163, 164, 184,
197, 200
density, 98, 101, 124, 132, 159, 160,
161, 162, 163, 164, 165, 166, 167,
177, 198, 200, 201, 268
density separation, 124
desinfestação, 212, 214, 233
desinfestation, 213, 233
Detecção, 123, 184, 185, 200
detection, 64, 121, 122, 123, 124, 125,
126, 127, 128, 131, 132, 133, 134,
135, 136, 166, 185, 200, 201, 229,
267
deterioração, 2, 3, 20, 63, 232
diatomaceous earth, 213, 260, 261, 264,
265, 266, 267, 268
dióxido de carbono, 123, 241, 242
disinfestation, 215, 230
dispersão, 95, 137, 176, 178
dispersão aleatória, 96
dispersão regular, 96
distribuição, 93, 95, 96, 194, 196, 200,
233, 241
distribution, 97, 99, 100, 101, 113, 117,
138, 139, 141, 142, 143, 144, 148,
151, 152, 153, 154, 155, 157, 200,
201, 223, 242, 243, 244, 268
doenças, 4, 5, 6, 7, 289
Dome, 94, 179, 180, 181, 182, 183,
184, 185, 190, 197
dominica, R. , iv, vi, 25, 28, 29, 30, 40,
41, 45, 70, 83, 137, 145, 146, 147,
148, 150, 151, 155, 158, 159, 161,
162, 165, 168, 172, 173, 194, 232,
233, 238, 239, 240, 249, 250, 257,
258, 259, 260, 262, 263, 271, 291
doses de aplicação, 279
dosimeter, 216
Dreschlera, 18
electronic grain probe trap, 159
electrónica, 158, 181, 214
ELISA, 124, 127, 133, 134
emissões acústicas de impacto, 123
enriched rice, 104, 110, 112, 113
environmental conditions, 63, 64
Ephestia, 66, 193, 198, 239, 243
Ephestia cautella, 146, 152, 154, 156
Equipment Inspection, 119
esmagamento de cereais, 123
305
espectroscopia, 123
estimativa, 94, 158, 176, 178, 198, 200
ethyl formate, 272
EUREKA, vii, 21, 114, 174, 197, 230,
239, 247, 286
expanded rice, 104, 107, 110, 112
extracção, 48, 53, 54
feromonas, 94, 214, 215
film, 126, 127, 132, 133, 244, 247, 248
Fino Branco, 103
flavour, 215
Fluoreto de sulfurilo, 271
forced, 220, 222
formato de etilo, 271
fosfina, 211, 214, 215, 271, 278, 279
fosforeto de hidrogénio, 271
fragmentos, 123
Frank H. Arthur, xi, 260
Fuji Jian, xi, 200
fumigação, 63, 165, 186, 195, 200, 214,
215, 232
fumigantes, 274, 275, 279
fungi, 1, 10, 11, 16, 21, 22, 66, 215,
216, 223
fungos, 1, 2, 9, 16
fungos de armazenamento, 1, 2, 3, 7, 20
fungos de campo, 1, 2, 3, 15
Fusarium, 2, 3, 6, 9, 12, 13, 16, 18, 19,
20, 118
gas, 121, 134, 215, 216, 217, 218, 226,
233, 246, 247
gastight, 216
gastightness, 215, 216, 217
germination, 223
Glycyphagus domesticus, 193
Gnathocerus cornutus, 185, 193
gorgulho, 279
Graça Barros, xi, 23, 29, 289
grain bulk, 200, 220, 223
Grain Inspection, 116, 123, 135
grain probe, 228
grain sampled, 117
grain sampling, 158
grain trier, 141
granel, 63, 94, 179, 180, 181, 189, 194,
195, 196, 221
HACCP, 116, 120
Harpalus rufipes, 192
heat, 65, 66, 213, 225, 233
Helminthosporium, 2
hidden, 124, 125, 134, 135, 215
hidrogéneo fosforado, 279, 281
hipoclorito de sódio, 14
homologações, 275
humicola, 12, 13, 15, 17
identificação, 48
IGR, 260, 261, 262
imunodeficiência, 4
index of dispersion, 101
índice de dispersão, 96
índice do agregado médio, 97
índice variância/média, 96
indices, 100
índices de dispersão, 96
Inês Pires, 12, 67, 176
infestação oculta, 123
infestações, 274, 277, 281, 284
infestation, 49, 60, 83, 113, 115, 118,
119, 122, 124, 125, 132, 134, 135,
136, 166, 177, 185, 198, 199, 216,
228, 230, 231, 233, 242, 244, 267,
247, 261, 291, 292
infrared radiation, 213, 269
infra-vermelhos, 123
infra-vermelhos próximos, 123
inquérito, 276, 279, 286
insect, 64, 65
insect behavior, 166, 200, 201
insect cuticle, 261
insect growth regulator, 260, 261
insect population, 97, 98
insecticida bacteriano, 269
insecticides, 261
Insector System, 200
Insector™, 158, 159, 160, 161, 162, 164
insectos, vii, 63, 64, 65, 93, 94, 95, 96,
112, 115, 123, 158, 164, 176, 177,
178, 179, 181, 182, 183, 184, 185,
186, 187, 188, 189, 190, 191, 192,
194, 195, 196, 197, 198, 200, 211,
212, 214, 219, 229, 232, 233, 239,
241, 260
insect-proof, 232, 233
inspecção, 115
inspection program, 116, 119
Integração de sistemas, 115
integrale, 104, 106, 107, 110
integrated pest management, 121
integration, 115, 122
internally feeding insects,, 124
interpunctella, 37, 140, 152, 153, 155,
156, 271
IPM, vii, ix, 21, 99, 114, 160, 174, 197,
200, 213, 214, 215, 230, 231, 239,
242, 244, 247, 248, 268, 286
ISO, 117, 118
James E. Throne, xii, 123, 158, 260
James F. Campbell, xii, 137
João Alegria, 168, 289
Jordi Riudavets, 241,
306
kairomone, 98
Laemostenus complanatus, 192
Lariophagus distinguendus, 193
Lepidoptera, 193, 242
Leptacinus linearis, 193
Lesser Grain Borer, 260
Limite Máximo de Resíduos, 280
liposcelids, 48, 49, 56, 60
Liposcelis, 48, 50, 51, 52, 53, 55, 57,
58, 59, 60, 61
Litargus balteatus, 192
Lloyd’s mean crowding, 101
LMR, 279, 282
Long grain rice, 106
low volume, 220
low-pressure, 226
luta química, 274, 275
Lyctocoris campestris, 193
MA, 219, 225, 227, 263, 272
maize weevil, 111, 112, 113, 125, 233,
267
malatião, 280, 281, 282, 283
Manual sampling, 158
Manuela Carolino, 1
Margarida Barata, 1, 12
Margarida Bastos, 1, 12
Maria Otília Carvalho, i, viii, x, xii, 48,
63, 67, 93, 168, 176, 289
matérias primas, 115
MB, 244, 245, 271, 272
mechanical, 117, 220, 243
Medium grain rice, 106
methoprene, 213, 260, 261, 262, 264,
265, 266, 267
methyl bromide, 119, 242, 245
metopreno, 212, 260
micélio, 4, 6
micetófagos, 276
micota, 12
micotoxinas, vii, 2, 3, 5, 6, 7, 12, 13,
20, 176, 178
microbial, 64
miosina, 123
mites, 64, 66, 215, 223, 225, 242, 248
modified atmospheres, vi, x, 213, 215,
231, 241, 242, 245, 246, 248, 272,
290
moist grain, 223
moisture, 65, 128, 160, 222, 223, 224,
233, 242, 262, 263
monitoring, 137, 138, 140, 142, 143,
144, 146, 148, 152, 154, 155
monitoring, 63, 64, 118, 228, 229
monitorização, 48, 63, 158
Monotoma, 193
Montreal Protocol, 242, 244, 245
mortality, 117, 228, 233, 239, 262, 263,
264, 265, 266, 268
moths, 119
mycotoxin, 10
mycotoxins, 10, 11, 12, 13, 215, 216
myosin, 124, 127, 134
near-infrared spectroscopy, 124, 128,
136
negative binomial, 100
Nigrospora, 2, 12, 13, 15, 16, 17, 18
ninidrina, 123
NIRS, 124, 132, 133
NMR, 124, 127, 133
non-chemical, 215, 222
nuclear magnetic resonance, 124
O2, 225, 226
of inspection systems, 115, 116
olfactometer, 104, 109, 112
olfactómetro, 104
Olívia Matos, 1, 12
On-farm storage, 180
OPI Insector™, 158. 159
OPIGMAC, 160, 161, 162
Oryza sativa, 12, 13, 104
Oryzaephilus, 103, 104, 107, 185, 193,
243
Otília Jesus, 67, 82, 176, 197, 289
ozono, 271
P. islandicum, 17
P. aspergilloides, 15, 18
P. interpunctella, 140
P. islandicum, 9, 15, 16, 18
Padano, 103, 104, 106, 107, 108, 109,
110, 112
paddy, 180, 185, 187, 197, 198, 213,
215, 216, 219, 222, 230, 242
padrão espacial, 95
Paecilomyces, 3, 11
parboiled, 104, 106, 107, 110, 112, 113
Pasquale Trematerra, 103, 292
Paul W. Flinn, xii, 158
PDA, 4, 5, 9, 14
Pedro Marques, 67, 168, 274, 289
Pedro Teixeira, 67, 174, 176, 274, 289
pelican sampler, 141
pellets, 216
penicilioses, 7
Penicillium, 3, 5, 6, 9, 12, 13, 15, 16,
17, 18, 19, 20, 71
perfurações, 244
pest ecology, 137
pest population, 64
pests, 65, 66, 104, 107, 115, 121, 125,
158, 159, 160, 161, 177, 187, 198,
307
199, 225, 226, 228, 229, 232, 233,
241, 242, 243, 244, 245, 246, 247,
248, 267, 268
PH3, 212, 213, 244, 271, 272
pheromone, 98, 137, 140, 141, 142,
146, 147, 148, 150, 151, 152, 153,
154, 155, 156, 157
pheromone trap, 142, 148, 155
pheromones, 98, 99, 215, 228, 229
phosphine, 119, 212, 215, 216, 218,
220, 228, 230, 247, 261
phytosanitary, 120
piperonilo, 281, 282, 283
piretrinas, 281, 282, 283
pitfall, 94, 98, 159, 180, 182
Plodia interpunctella, 103, 104, 107, 193
pó, 276, 277, 280, 282, 283
Poisson, 96, 100
polvilhação, 283
populações, 93, 94, 95, 96
Potato Dextrose Agar, 4, 14
praga, 95
pragas, 93
prejuízos, 93, 95, 178
prevention, 138
pririmifos-metilo, 279
probe, 94, 98, 159
Protecção Integrada, vii, 95, 176, 177,
178, 198
Protocolo de Montreal, 241
psocids, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55,
56, 58, 59, 60
Psocoptera, 48, 49, 50, 55, 58, 59, 60,
61, 193, 197, 242
psocópteros, 48, 51
Ptinus, 185, 193
pyralid, 119
Pyricularia, 18
quality, 64, 105, 111, 115, 116, 117,
118, 119, 120, 121, 122, 127, 177,
212, 215, 216, 220, 222, 223, 225,
226, 230, 233, 242, 244, 268
R. dominica, 64, 124, 125, 128, 130,
161, 162, 163, 164, 165, 194, 260,
261, 263, 264, 266
radiação infra-vermelha, 212, 269
raio-x, 123, 129, 130, 131
random pattern, 100
raw materials, 115
real-time, 65
refrigeração, 215
refrigeration, 215, 223
relative humidity, 65, 66, 109, 111, 222,
223
resistências, 178, 212, 271, 275, 279
ressonância magnética nuclear, 123
Rhizopus, 12, 13, 15, 17, 18
Rhyzopertha dominica, 65, 103, 104,
107, 123, 124, 125, 129, 134, 137,
144, 145, 153, 154, 155, 156, 157,
159, 161, 164, 165, 192, 243, 260,
261, 265, 266, 267, 268
Ribe, 103, 104, 106, 107, 108, 109,
110, 112
Romano Mancini, i, viii, x, xii, 82, 197,
289, 290, 291
Rough Rice, 260
sabor, 2, 20
sampling, 98, 99, 140, 141, 149, 155
Sandra Pires, xii, 84
Scytalidium, 12, 13, 15, 17, 18
semifino, 104, 106, 107, 110, 112
Semifino Branco, 103
sensores acústicos, 123
separação por gravidade, 123
SF, 212, 213, 271, 272
SGA Pro, 160, 161, 162
Shlomo Navarro, xii, 214, 291
Short grain rice, 106
single-kernel characterization system,
124
Sitophilus, 64, 65, 103, 104, 107, 110,
125, 130, 131, 135, 136, 146, 155,
156, 165, 167, 182, 185, 186, 190,
192, 194, 195, 196, 198, 232, 233,
239, 241, 242, 243, 244, 247, 262,
267
Sitotroga cerealella, 125, 146, 185, 193,
243
Size of grain, 106
SKCS, 124, 128, 131, 132, 133, 135
sonda, 94, 180, 184
sonda-armadilha, 158
Spatial Analyst, 148
spatial distribution, 99, 100
spatial pattern, 100
Spinosad, 212, 213, 269
staining kernels, 124
standard film, 123, 124
Stegobium paniceum, 192
Stemphylium, 2, 12, 13, 15, 17
stored grain, 97, 98, 158, 159, 160,
166, 181, 200, 220, 221, 222, 223,
229, 231, 261
Stored Grain Advisor Pro, 158, 159, 160,
165, 198
stored product, 48, 49, 50, 51, 52, 56,
58, 59, 60, 61
stored rice, 48, 49, 50, 51, 52, 55, 115,
274
308
stored-products, 261
sulfuryl fluoride, 213, 272
superfino, 104, 106, 107, 110, 112
suppression, 138, 155
Survey, 51, 60
susceptibilidade, 275
System inspection, 120
T. confusum, 193
tablets, 216
TD, 260
técnica ELISA, 123
técnicas de aplicação, 279, 286
temperatura, 63
temperature, 64, 65, 263
teor de água do produto, 64
Teresa Pereira, 274, 289
terra de diatomáceas, 260, 265, 266
thermal, 220, 230
Thomas W. Phillips, xii, 271
tomografia computorizada, 123
trap, 140, 141, 142, 143, 146, 147, 148,
149, 150, 151, 152, 153, 154, 155,
156
traps, 98, 99, 100
Tribolium, 103, 104, 107, 125, 167, 185,
186, 190, 193, 196, 229, 239, 243,
267
Trichoconiella padwickii, 15, 17, 18
Trichoderma, 2, 12, 13, 15, 17, 18
Trichothecium roseum, 15, 17
Trogoderma variabile, 146, 153
Typhaea stercorea, 185, 192
Ulocladium, 12, 13, 15, 17, 18
uniform pattern, 100
uric acid, 124, 127, 136
vacuum, 160, 215, 225, 226, 227, 228,
230
vacuum hermetic fumigation, 226
vacuum probe, 141
valor nutricional, 2, 20
Vaporizado, 103
variance-mean ratio, 100
ventilação, viii, 195, 196, 200, 212, 214,
215, 221, 222, 232
vesícula terminal, 5
V-HF, 226, 227
water activity, 65, 66
White rice, 106
X-ray, 124, 127, 131, 132, 134, 135
Xylocoris flavipes, 193
Zuzana Kucerová, 48
