Zona de estudio y localización.

El estudio se realizó, durante la cosecha principal de 2017, en la estación experimental del Centro Nacional de Investigaciones de Café-Cenicafé en La Trinidad (Líbano, Tolima, 04°54′N; 75°02′O), región cafetera colombiana, a una altitud de 1.446 m, 20°C de temperatura media. Se seleccionó una parcela productiva (segundo ciclo de cosecha principal) de Coffea arabica var. Castillo de 4 años de edad, a libre exposición solar, de 1 ha de extensión y con una densidad de siembra de 7.000 árboles/ha.

Evaluación de la capacidad depredadora de Solenopsis picea y Crematogaster crinosa con solución atrayente y sin atrayente.

En la parcela se revisaron árboles de café productivos de cuatro años de edad con nidos activos de las hormigas Solenopsis picea y Crematogaster crinosa en la parte aérea y en la hojarasca de la base del árbol. Una vez identificados los nidos y las especies de hormigas presentes en cada árbol (^{Fernández et al. 2019}), se marcaron los árboles con una cinta plástica amarilla, especificando la especie de hormiga presente. La UE estuvo conformada por un árbol de café con un nido activo de cada una de las especies de hormigas seleccionadas (S. picea o C. crinosa). En cada UE se sujetó con alambre en la parte media del tallo central una malla de anjeo de nailon, grapada en forma de canasta, destapada en su parte superior para permitir la entrada de las hormigas. Cada canasta contenía diez granos de café pergamino brocados (Fig. 1A). Se utilizó café pergamino brocado de 47% de humedad, con 20 días de infestación artificial con broca que presentaba tres orificios de entrada, que contenían en su interior, en promedio, 22 ± 3 estados biológicos de broca (huevos, larvas, pupas y adultos), provenientes del laboratorio de insumos biológicos Biocafé (Chinchiná, Caldas). Para estimar el número de estados biológicos de la broca presente en el interior de los granos de café, se tomó una muestra de 100 granos brocados, para contabilizar el promedio de estados biológicos de broca vivos por grano.

Para atraer las hormigas hacia los tratamientos con granos de café pergamino brocados se utilizó una solución atrayente preparada a base de 150 g de salchicha de pollo licuada en 500 ml de agua, filtrada al vacío para eliminar residuos.

Por cada UE se tuvo un tratamiento con granos brocados con atrayente (variable de respuesta), un testigo relativo con granos brocados, pero sin atrayente, y un testigo absoluto con granos brocados con exclusión de hormigas. Por cada tratamiento se tuvo igual número de repeticiones (n = 10) (Fig. 1). En total se tuvieron seis tratamientos: T1: granos de café pergamino brocados asperjados con solución atrayente y un nido de S. picea. T2: granos de café pergamino brocados sin solución atrayente y un nido de S. picea. T3: granos de café pergamino brocados asperjados con solución atrayente y un nido de C. crinosa. T4. granos de café pergamino brocados sin solución atrayente y un nido de C. crinosa. T5. Testigo absoluto (granos de café pergamino brocados con exclusión de hormigas). T6.Testigo relativo (granos de café pergamino brocados pero sin solución atrayente).

Para evitar que las hormigas subieran a los cafetos y garantizar la exclusión en los testigos se seleccionaron árboles de café libres de nidos de hormigas y se impregnó su base y ramas con el pegante Biotrampa® (Hortitec Colombia SA Cota, Cundinamarca). Además, se podaron las puntas de las ramas para evitar el acceso y paso de hormigas entre la vegetación.

Una vez concluido el tiempo de exposición de 24 horas de los granos de café a las hormigas (Fig. 1B), estos se recogieron manualmente de cada UE y se introdujeron en bolsas plásticas individuales y rotuladas con el nombre del tratamiento y especie de hormiga, dentro de una nevera de poliestireno provista de gel refrigerante para ser transportados al laboratorio de Cenicafé. Para contabilizar el número de estados de broca retirados por las hormigas, los granos de café brocados se disectaron con un bisturí para registrar el total de estados biológicos de broca presentes y los retirados por las hormigas, comparado frente al testigo.

Evaluación de la capacidad depredadora de Solenopsis picea con cebo atrayente asperjado sobre frutos de café cereza brocado.

A diferencia del experimento anterior que utilizó grano pergamino brocado, se usaron frutos de café cereza brocados naturalmente presentes en ramas productivas. Para este experimento se seleccionó una parcela productiva de café de 4 años de edad con una densidad de 7.000 árboles por hectárea y se evaluó solo la especie S. picea, por su abundancia y facilidad de encuentro en el cafetal. El objetivo de esta evaluación fue determinar si S. picea era capaz de penetrar y retirar en campo estados de broca de los frutos de café cereza brocados. Para esto se seleccionaron 10 árboles productivos con nidos activos de S. picea. De los árboles marcados se seleccionaron dos ramas de la parte media con un promedio de 50 frutos maduros con un nivel de infestación de broca del 12 %. El porcentaje de infestación de broca se determinó contando el total de frutos en cada rama y el total de frutos brocados. Las ramas seleccionadas fueron marcadas con cinta plástica de color amarillo y fueron asperjadas con la solución atrayente descrita anteriormente (unidad experimental). Por cada unidad experimental se tuvieron 10 repeticiones (tamaño de muestra) con igual número de testigos sin aspersión del atrayente. Se utilizó una bomba de espalda de 20 litros marca Royal Condor con presión previa retenida con una boquilla TX3 de baja descarga, aplicando un volumen de 10 ml de la solución, sobre los frutos brocados. Después de 3 horas de aplicados los tratamientos, se verificó la presencia de S. picea sobre los frutos de café en cada rama y se realizó una observación visual directa del número de estados de broca retirados durante 10 minutos (variable de respuesta). En este experimento no se disectaron los frutos para contar estados de broca, ya que, por tratarse de una infestación natural, las edades y tiempos de infestación en los frutos fueron diferentes.

Análisis de datos.

Mediante un análisis de varianza (ANOVA) al 5%, se compararon los datos de la estimación del promedio y del coeficiente de variación por tratamiento para cada especie. De igual forma, se compararon los tratamientos frente al testigo absoluto con una prueba de Dunnett. Se utilizó el programa ^{SAS 2007}, para realizar el análisis estadístico de los datos.

Figura 1 Diseño experimental con unidades de trabajo conformadas por una malla con granos de café pergamino brocados. A. Malla sujeta de un cafeto conteniendo 10 granos de café brocados. B-C. Dos acercamientos de Solenopsis picea retirando y depredando larvas de broca de los granos de café. Ver enlace de los videos:  

https://youtu.be/YKffnT9B6Kg; https://youtu.be/2rEk_g7bngE

Capacidad depredadora de las hormigas Solenopsis picea y Crematogaster crinosa en café pergamino en campo sin atrayente.

Se registraron diferencias significativas entre los testigos y los tratamientos con S. picea y C. crinosa en cuanto al número de estados de broca vivos al interior de los granos brocados. Solenopsis pice fue la especie más eficaz en remover, depredar y disminuir significativamente los estados de biológicos de broca al interior de granos de café pergamino con valores promedio de 54,1 ( 17,4 EBB vivos con el depredador en comparación con el testigo con 214,4 ( 36,5 EBB vivos (n = 10; F = 22,4; g.l.= 1; P < 0,0001) (Fig. 2). El promedio de depredación de S. picea alcanzó un 78,3% más frente al testigo con exclusión de hormigas en los bioensayos de campo. Solenopsis picea tuvo mayor preferencia para depredar los estados inmaduros, y menor preferencia hacia los adultos de broca (Fig. 2), como si lo pueden hacer otras especies de mayor tamaño corporal pertenecientes a los géneros Crematogaster, Pheidole y Azteca, entre otras, en el canal de penetración de la broca del café (^{Armbrecht y Gallego 2007}).

El porcentaje de depredación de 78,3% registrado en este estudio es superior al reportado por ^{Morris y Perfecto (2016)} de 47% para S. picea en laboratorio, además de que estos autores no pudieron determinar la tasa de depredación de S. picea en campo debido a que no tenían la información del número de estados de broca al interior de los frutos brocados, ni conocían la edad de infestación de broca en los frutos provenientes de campo.

^{Gallego y Armbrecht (2005)} determinaron un 55% de depredación de S. picea de acuerdo con los promedios iniciales de los estados adultos de la broca que se encontraban dentro de los granos pergaminos. Igualmente, el valor del porcentaje de depredación de broca registrado en este estudio es superior a los porcentajes de depredación de broca causados por C. quadricollis y A. advena (Coleoptera: Silvanidae), de 63,2 % y 42,3 %, respectivamente, reportados por ^{Laiton et al. (2018)}.

El promedio de obreras de S. picea dentro de los granos brocados fue de 12,8 ± 9,8 individuos, lo que indica que esta especie, además de penetrar los granos de café por los orificios y galerías de entrada que la broca construye en las almendras de café, depreda los diferentes estadios de la broca del café (Fig. 1C). En promedio, el número de hormigas obreras en actividad depredadora de broca en las UE osciló entre 350 y 500 ( 45,5 individuos contabilizados en 10 minutos de observación visual directa.

Figura 2 Promedios ± error estándar del número total de estados de broca vivos después de 24 h de expuestos los granos de café brocados a Solenopsis picea en el estrato arbóreo (n = 10) 

En todos los ensayos se evidenció mayor depredación de S. picea hacia los estados inmaduros de la broca y, en menor proporción, hacia los adultos (Fig. 2). Esta preferencia obedece a la textura blanda en huevos, larvas y pupas que los hace más palatables, a diferencia de los adultos, que tienen el cuerpo fuertemente quitinizado y recubierto de setas (^{Baker 1999}). Las hormigas son capaces de ingresar por las galerías de los granos brocados, y retirar los estados biológicos de broca fuera de este y transportarlos hasta la colonia para depredarlos (ver los enlaces de video Fig. 1).

Entre las características que presenta S. picea para ser considerada como potencial agente controlador de la BDC está su buena capacidad de búsqueda de estados inmaduros en los granos brocados. Durante el estudio se pudo observar individuos de S. picea penetrar los orificios de entrada de la broca del café y remover sus presas (videos, Fig. 1). Por otra parte, por su comportamiento gregario, llegan en gran cantidad de individuos para invadir los granos y su reducido tamaño (longitud de 1,56 ( 0,24 mm y un diámetro cefálico de 0,75 ( 0,06 mm) también representan ventajas que permiten a esta especie depredar los estados inmaduros de la broca sin mayor dificultad.

Por su parte, Crematogaster crinosa también mostró diferencias significativas entre tratamientos (n = 10; F = 26,4; g.l.=1; P < 0,0001) con valores promedio de 250,4 ( 36,5 EBB vivos en ausencia del depredador (testigo) y 164,1 ( 38,4 EBB vivos en el tratamiento en presencia del depredador (Fig. 3).

Asimismo, C. crinosa consumió estados biológicos de broca en los granos de café brocados, reduciendo estos a un 34,3 % con respecto al testigo. No se hallaron adultos de esta especie de hormiga dentro de los granos brocados. Esto revela que las obreras tienen dificultad para penetrar los granos en campo debido a su mayor tamaño corporal (2,5-3,3 mm), pero es capaz de depredar los estados biológicos de la broca que se encuentran en el canal de penetración, es decir cerca de la superficie del grano, a la entrada de las galerías. Crematogaster crinosa es una especie menos frecuente, con colonias de pocos individuos que anidan en los arbustos de café (observ. pers.). En promedio, el número de obreras por UE que se acercaron para depredar la broca osciló entre 50 a 80 ± 15,3 individuos contabilizados en 10 minutos de observación, mucho menor que S. picea.

Figura 3 Promedios ± error estándar del número total de estados de broca vivos después de 24 h de expuestos los granos de café brocados a Crematogaster crinosa en el estrato arbóreo (n = 10). 

Capacidad depredadora de las hormigas Solenopsis picea y Crematogaster crinosa en café pergamino en campo con atrayente.

Los porcentajes de atracción y depredación de S. picea sobre broca (EBB) al interior de los granos de café pergamino seco tratados con un atrayente, fueron significativamente mayores que el testigo sin atrayente y en comparación al testigo absoluto. El mayor porcentaje de individuos fue atraído con el cebo (Fig. 5) causando un porcentaje de 80,1 % en la depredación de broca respecto al tratamiento sin atrayente (n = 10; F = 221,2; g.l.= 1; P < 0,0001). Esto significa un incremento en la tasa de depredación de S. picea sobre los EBB de un 22 % más respecto al tratamiento no asperjado (testigo relativo) (Fig. 5). Solenopsis picea logró remover y consumir la mayor cantidad de estados biológicos de broca de las almendras de café, con valores promedio de 48,5 ( 23,1 EEB vivos en el tratamiento con cebo respecto al testigo relativo sin atrayente con valores promedio de 102,6 ( 16,3 EBB. Para el testigo absoluto con exclusión de hormigas los valores promedio fueron de 245,9 ( 21,4 EBB (Figs. 4 y 5).

Solenoposis picea consumió diferentes estados biológicos de broca alcanzando disminución de 80,2 % dentro de los granos de café tratados y de 58,2% en granos no tratados respecto al testigo absoluto después de 24 horas de exposición de estos a las hormigas (Fig. 5).

Figura 4 Eficacia de un cebo atrayente para el incremento de la depredación de broca por Solenopsis picea en granos de café pergamino brocados. A. Granos no tratados (testigo relativo). B. Granos asperjados con proteína (tratamiento).  

Figura 5 Promedios ± error estándar en el incremento de depredación de estados de broca por Solenopsis picea en granos de café brocados asperjados con cebo y sin cebo con respecto al testigo absoluto después de 24 h de expuestos los granos a las hormigas (n = 10). 

Con respecto a C. crinosa los porcentajes de atracción y depredación de esta especie de hormiga sobre los estados biológicos de broca (EBB) al interior de los granos de café pergamino, fueron significativamente mayores que el control relativo sin atrayente en comparación al testigo absoluto. El mayor porcentaje de individuos fue atraído con el cebo (Fig. 6) causando un porcentaje de 48,5 % de depredación de broca respecto al tratamiento sin atrayente con un 37,1% (n = 10; F = 221,2; g.l.= 1; P < 0,0001). Esto significa un incremento en la tasa de depredación de S. picea sobre los EBB de 11,4 % más respecto al tratamiento no asperjado (testigo relativo) (Fig. 6). Crematogaster crinosa no penetró las almendras de café brocadas, pero sí logró remover y consumir los estados biológicos de broca que se encontraban en el canal de penetración de las almendras de café, con valores promedio de 116,8 ( 18,2 EEB vivos en el tratamiento con cebo respecto al testigo relativo sin atrayente con valores promedio de 142,8 ( 15,2 EBB. Para el testigo absoluto con exclusión de hormigas los valores promedio fueron de 227,1 ( 23,2 EBB al abrir y contabilizar los estados de broca presentes en los granos evaluados después de 24 horas de exposición de estos a las hormigas (Fig. 6).

El efecto de atracción del cebo sobre las hormigas perduró por 24 horas, aproximadamente, tiempo en el cual se evaporó el atrayente, pero fue lo suficiente para que las hormigas retiraran los estados biológicos de broca del interior de los granos. En ocasiones se observó que cuando los adultos de la broca bloqueaban la entrada del orificio, las hormigas encontraron otras aberturas para, finalmente, acceder y penetrar las galerías para retirar los estados biológicos de broca. La capacidad de búsqueda de C. crinosa fue menor que la de S. picea al realizar varios e insistentes intentos de entrada a los granos brocados.

Figura 6 Promedios ± error estándar en el incremento de la depredación de estados de broca por Crematogaster crinosa en granos de café brocados asperjados con cebo y sin cebo con respecto al testigo absoluto después de 24 h de expuestos los granos a las hormigas (n = 10). 

Capacidad depredadora de Solenopsis picea sobre frutos de café cereza asperjados con solución atrayente en arboles de café.

El número de estados biológicos de broca retirados por S. picea por fruto de café brocado sobre ramas de café asperjadas con el atrayente fue de 9,2 ( 1,3 EBB en promedio durante 10 minutos de observación directa, el cual fue mayor significativamente en comparación al testigo sin aspersión (n = 10; F =124,2; g.l.= 2; P < 0,0001) (Fig. 7A). Esta evaluación permitió comprobar que, bajo condiciones de campo, al igual que ocurrió con la evaluación con granos de café pergamino brocados en campo, S. picea también penetra las cerezas de café brocadas y depreda estados inmaduros de broca. No obstante, fue imposible cuantificar el número total de individuos retirados dentro de los frutos de café cereza en este bioensayo, puesto que estos frutos ya se encontraban brocados de forma natural y se desconocía el tiempo de infestación de broca y el número de estados inmaduros de broca en su interior, a diferencia del experimento con grano café pergamino brocado artificialmente infestado donde si se conocía el tiempo de infestación y el número de EEB. Este experimento permitió de nuevo verificar el efecto atrayente del cebo que podría utilizarse para atraer las hormigas hacia los frutos brocados, manipulando el comportamiento de las obreras cuando se detectan focos de infestación de broca en los lotes de café (Fig.7).

Figura 7 A. Solenopsis picea transportando larvas de broca en frutos de café cereza en ramas asperjadas con atrayente. B. Docilidad de Solenopsis picea sobre la mano de un caficultor, especie inofensiva carente de aguijón que no pica a los recolectores de café y con potencial para su uso en control biológico de la broca del café. Enlace de los videos:  

https://youtu.be/Q1itOz0lCM0; https://youtu.be/Q_A0N12n2RY

Además de las ventajas enunciadas para S. picea y C. crinosa se tiene que, a diferencia de otras especies de hormigas, no pican a los recolectores, son dóciles y de fácil manejo por lo que tienen potencial para su uso en cafetales para el control biológico de la broca del café (Figs. 7A y 7B, y videos). No obstante, S. picea es la especie que se perfila como mejor agente de control biológico. ^{Herrera-Rangel y Armbrecht (2007)} y ^{Armbrecht y Gallego (2007)} encontraron que el ciclo de vida de esta especie de huevo a adulto tarda aproximadamente dos meses, lo que indica una alta estabilidad de las colonias en los agroecosistemas, y un potencial de fidelidad ecológica a los territorios donde se ubican sus colonias. Dada su historia natural, esta especie podría jugar un papel importante en la función ecológica de control biológico, aunque la función depredadora de las hormigas aún no sea muy valorada por los caficultores.

Una manera de dirigir el forrajeo de las hormigas es utilizando un atrayente, idea que es uno de los mayores aportes de este estudio. Los resultados del presente estudio corroboran el potencial de las hormigas realizados en otros sistemas agroecológicos (^{Armbrecht y Perfecto, 2003}; ^{Gallego y Armbrecht 2005}; ^{Philpott y Armbrecht 2006}; ^{Armbrecht y Gallego 2007}; ^{Vera et al. 2007}; ^{Gonthier et al. 2013}; ^{Morris y Perfecto, 2016}; ^{Escobar et al. 2019}).

Se debe reiterar que es necesario y fundamental mantener nichos ecológicos en el cafetal (hojarasca, ramas y troncos descompuestos) para el refugio de las hormigas, de manera que se evite al máximo la aplicación de insecticidas y la siembra de árboles de sombrío en los cafetales, en sitios donde las condiciones climáticas lo requieran con la conservación de plantas nectaríferas en las calles y en los bordes del cafetal que proporcionen alimento a la fauna benéfica (^{Gallego y Armbrecht 2005}; ^{Larsen y Philpott 2010}). Una alternativa para que las hormigas permanezcan en cultivos a libre exposición solar, es el uso de trozos de ramas huecas o tallos de bambú o tubos de PVC cerrados en los extremos con orificios de entrada en los lados para que las hormigas encuentren refugio (^{Escobar et al. 2019}) y aniden formando colonias satélites en los cafetos, que se puedan reubicar y trasladar luego de un cafetal a otro. Estas alternativas deben ubicarse en el auto sombrío de las ramas de los árboles de café, en el tercio medio del árbol, junto al tallo principal, protegidos de los rayos solares para evitar el calentamiento de los dispositivos.

Esta estrategia de oferta de nicho ecológico, implementada dentro del método control biológico por conservación para el manejo de la broca del café y complementada con el manejo agroecológico del cafetal es fundamental para garantizar el establecimiento de hormigas depredadoras en cafetales a libre exposición solar.