Park, Yong-Lak;Cho, Jum Rae;Choi, Kyung-Hee;Kim, Hyun Ran;Kim, Ji Won;Kim, Se Jin;Lee, Dong-Hyuk;Park, Chang-Gyu;Cho, Young Sik
Korean journal of applied entomology
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v.60
no.1
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pp.135-143
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2021
Aerospace and geospatial technologies have become more accessible by researchers and agricultural practitioners, and these technologies can play a pivotal role in transforming current pest management practices in agriculture and forestry. During the past 20 years, technologies including satellites, manned and unmanned aircraft, spectral sensors, information systems, and autonomous field equipment, have been used to detect pests and apply control measures site-specifically. Despite the availability of aerospace and geospatial technologies, along with big-data-driven artificial intelligence, applications of such technologies to apple IPM have not been realized yet. Using a case study conducted at the Korea Apple Research Institute, this article discusses the advances and limitations of current aerospace and geospatial technologies that can be used for improving apple IPM.
The concept of integrated pest management (IPM) first developed in the 1950s, and the concept of economic control via pest management was established in the 1960s. Research on IPM began in the United States and Europe, and IPM studies in Korea started with citrus insects and paddy field pests following the distribution of high-yield varieties of rice. Apple IPM in Korea began with research on pest control using chemical pesticides and pesticides resistant to insect pests, studies on the ecology of insect pests and their natural enemies, and the exploitation of sex pheromones on insect pests. Since the 1990s, IPM research and field projects have been carried out simultaneously for farming households. In the 2000s, the development of pest monitoring and forecasting models centered on mating disturbances, database programs for pests, and networks for sharing information. IPM technology has expanded via the development of unmanned forecasting systems and automation technologies in the 2010s.
Integrated pest management system in Korean apple has significantly advanced for last few decades. However harmful effects of pesticides threats the ecosystem services of natural enemies and pollinators. Apple require cross-pollination and Insect pollination with diversity and abundance is one of the keys to profitable apple production in quantity and quality as well. Thus crop protection tools are to be administered in harmony to meet the pest suppression and protection of beneficial organisms such as natural enemies and pollinators. Adding onto the established IPM system, integrated pollinator-pest management (IPPM) concept is proposed as the future direction of apple IPM. For this, ecological enginnering of creating habitats for pollinators, landscape management and agroecosytem diversification as well as selective soft pesticide uses on time guided by pest monitoring and phenologyand targeted delivery are further proposed. Recent shift of agroecosystem from climate change and new pest outbreaks require new paradigm of pest management for sustainable agricultural production.
Resistance evolution to organophosphate-based pesticides in apple and pear inhabiting arthropods of western North America extends to many classes of pest and some beneficial species. Resistance management programs to minimize resistance in pests while exploiting it in natural enemies have met with mixed success. Among beneficials, resistances have been exploited mostly among predators of pest mites. Evolution of resistant mites, leafminers, leafhopper, aphids, leafrollers and some internal fruit feeders have led to development of new monitoring methods and means to delay or avoid resistance. But it is resistance to azinphosmethyl in codling moth (Cydia pomonella) that is changing the pest control system and moving it from chemical to biologically-based means. Newly merging IPM system will depend more on use of biological, cultural, behavior and genetic controls. But more selective pesticides also will be needed to augment pheromones, resistant host plants and genetically altered organisms. These more biologically-based tactics will be prone to resistance evolution in pests as well, if used too unilaterally and/or too extensively.
Phytoseiid mites are important predators of spider mites, rust mites and many of insect pests as well. From two-year (2001-2002) survey of apple orchards in Kyoungbuk and Suwon area, 13 species of phytoseiids, 12 species of the genus Amblyseius and one species of the genus Typhlodromus were found. Among them, Amblyseius womersleyi was the most dominant followed by A. rademacheri, A. orientalis, and A. makuwa. Amblyseius rademacheri and A. makuwa were mainly found from ground vegetation. Keys to genera and species were presented with some pictorial details and ecological notes of each species. Further discussion on systematics of the family Phytoseiidae and use in apple IPM were suggested.
Two-spotted spider mite (TSSM), Tetranychus urticae Koch (Acari: Tetranychidae) is one of the major pests in apple orchards. TSSM was known to show different population dynamics depending on apple cultivars. We tested the host plant preference and fitness of TSSM on the leaves of 3 apple cultivars, Fuji, Tsugaru, and Hongro. TSSM showed higher behavioral preference to Fuji than Tsugaru and Hongro, and showed a higher fecundity in Fuji. The immature development of this mite was the shortest in Fuji and longest in Hongro. Total fecundities were not significantly different among cultivars, but daily fecundity was higher and longevity was lower in Fuji. Hongro was the less preferred cultivar for TSSM, and showed the lowest fitness by life table parameters. These results could explain the possible mechanisms of differential population dynamics among apple cultivars. Further study including diverse apple cultivars currently available in Korea could help to deploy time- and cultivar- specific IPM tactics.
Integrated mite management provided a basic direction to early the fruit tree IPM. The early IPM concept was based on incorporation of the biological control for mite pests with the existing chemical control compatibly. Since then, the hypotheses and mechanisms of the interaction between species diversity and pest population dynamics have provided a broader understanding of mite-centered pest management in fruit tree ecosystems. Based on the principle of the ecosystem, biological control and pest management through habitat modification or manipulation are developing to the concept of agro-ecological engineering. In particular, the natural enemy diversity is dynamically changed according to the different cultivation environment in the management of mite pests, and the species composition of phytophagous mites is also changed by the environment for orchard management. This paper reviews the biological control of mites, which was the basis of apple IPM, and also re-examines the topics of species diversity and pest management, predacious mite diversity in relation to mite control and the change of species composition of mite pests in the sight of ecological engineering. Finally, we suggest a strategy for biological control of spider mites in apple orchards in Korea.
Jang, Il;Kim, Hyang-Mi;Lee, Soon-Won;Choi, Kyung-Hee;Suh, Sang Jae
The Korean Journal of Pesticide Science
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v.19
no.2
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pp.93-100
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2015
This study surveyed the selling, buying, usage, selection and spraying frequency of pesticides on apple orchards in Geochang, Gyeongsangnam-do province from 2012 to 2013 and found that the fungicides, insecticides and acaricides were sprayed $13.9{\pm}3.5$, $12.6{\pm}3.2$, and $2.6{\pm}1.3$ times per year, respectively. Fungicides were applied mainly to control for Diplocarpon mali, Colletotrichum gloeosporoides and Alternaria mali, whereas insecticides were sprayed mostly to control Grapholita molesta, Carposina sasakii insects. Dealers sold pesticides without monitoring of the pests in the apple orchards, and also sometimes sold pesticides which are non-registered for apple. Most of the farmers were highly relied on dealers' recommendations to choosing the brand product. Relating on Integrated Pest Management (IPM) on apple orchards in Geochang, residual active ingredient of frequently sprayed fungicides, insecticides, and acaricides were analyzed. Most applications of the fungicides, insecticides and acaricides were well corresponded with FAO's recommendations. For production of safe food and use of pesticides, it is requested to develope control calender and consideration of training program for farmers. The regional characteristics and environmental situation of the farm also should be considered.
Insecticide resistance is a serious is a serious threat to IPM, resulting in various adverse effects not to mention the loss of yield in agriculture. One approach to counter the problem is the disruption of resistance mechanisms. This can be achieved by (1) compounds which show a negative correlation with resistance at the site of action, (2) specific metabolic inhibitors which serve as synergists, or (3) a certain combination of two insecticides producing a joint action. This approach, however, requires certain precautions for the side effects may cause an increase in toxicity to mammals. Owing to the recent advances in theoretical studies on resistance management employing computer simulation and mathematical models, a few principles to reduce the risk of development of resistance have been clarified. They are helpful in designing operational strategies with regard to, for instance, insecticide doses to be applied, mode of application, and choice and nature of the insecticide(s) to be used. For restoration of insecticide susceptibility of a resistant population, reintroduction of susceptible individuals to the resistant population is feasible when certain conditions are met. Natural enemies which developed resistance to insecticides can be an important component of IPM as has been shown in the pest management in apple orchards. After all, the implementation of a successful resistance management program depends upon cooperation between different sigments of the agricutural community. Although resistance is a preadaptive phenomenon, in some cases spontaneous loss of resistance does occur without contamination by susceptible individuals. The instability of resistance in these insects implies the possible existence of a switch machanism controlling the expression of resistance gene(s). Elucidation of such a mechanism may eventually provide us with a new technical approach with which we can combat the problem of insecticide resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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