1. Mathematical modelling of a pest in an age-structured crop model: The coffee berry borer case
- Author
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Yves Fotso Fotso, Suzanne Touzeau, Berge Tsanou, Frédéric Grognard, Samuel Bowong, Faculté des Sciences - Université de Dschang [Cameroun], Université de Dschang, Biological control of artificial ecosystems (BIOCORE), Inria Sophia Antipolis - Méditerranée (CRISAM), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire International de Recherche en Informatique et Mathématiques Appliquées (LIRIMA), Université de Yaoundé I-Université Badji Mokhtar Annaba (UBMA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université Joseph Ki-Zerbo [Ouagadougou] (UJZK)-Université d'Antananarivo-Université Gaston Bergé Sénégal-Centre National de la Recherche Scientifique et Technologique (CNRST), Institut Sophia Agrobiotech (ISA), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Côte d'Azur (UCA), Department of Mathematics and Applied Mathematics [Pretoria], University of Pretoria [South Africa], Unité de modélisation mathématique et informatique des systèmes complexes [Bondy] (UMMISCO), Université de Yaoundé I-Institut de la francophonie pour l'informatique-Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD)-Université Gaston Bergé (Saint-Louis, Sénégal)-Université Cadi Ayyad [Marrakech] (UCA)-Sorbonne Université (SU)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord]), Université Côte d'Azur (UCA), Dpt of Mathematics and Computer Science [Douala], Université de Douala, EPITAG, LIRIMA, College doctoral regional de Afrique Centrale et des Grands Lacs, EPITAG, Centre National de la Recherche Scientifique et Technologique (CNRST)-Université Gaston Bergé Sénégal-Université d'Antananarivo-Université Joseph Ki-Zerbo [Ouagadougou] (UJZK)-Université Badji Mokhtar - Annaba [Annaba] (UBMA)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Yaoundé I, Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Institut de la francophonie pour l'informatique-Université Cheikh Anta Diop [Dakar, Sénégal] (UCAD)-Université Gaston Bergé (Saint-Louis, Sénégal)-Université Cadi Ayyad [Marrakech] (UCA)-Université de Yaoundé I-Sorbonne Université (SU)
- Subjects
[SDV.SA]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences ,Applied Mathematics ,[MATH.MATH-DS]Mathematics [math]/Dynamical Systems [math.DS] ,[SDV.SA.AGRO]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences/Agronomy ,Semigroup theory ,Hypothenemus ,Epidemiological model ,MSC: 92D30, 35Q92, 35A01, 35B40 ,[INFO.INFO-AU]Computer Science [cs]/Automatic Control Engineering ,Modeling and Simulation ,Hypothenemus hampei ,Numerical simulations ,[MATH.MATH-AP]Mathematics [math]/Analysis of PDEs [math.AP] ,Plant-pest interaction ,Stability - Abstract
International audience; Coffee production is an important agriculture activity which contributes significantly to the economic growth of many countries in the world. One of the major constraints to coffee production throughout the world is the damage caused by the coffee berry borer (CBB), Hypothenemus hampei (Coleoptera: Scolytidae). It is the most damaging insect pest to coffee production in the world. These insects infest coffee berries, preferably mature berries, and spend most of their life cycle inside the berries, which make them quite difficult to control. In this work, we introduce and analyse a berry age-structured model describing the infestation dynamics of coffee berries by CBB. Using the semigroup theory in the case of Lipschitz perturbation, we show that the model has a unique nonnegative and bounded solution. We derive an explicit formula of the basic reproduction number, R0, using the next generation approach and the biological interpretation of this threshold in a specific case. Numerical simulations are carried out to illustrate the theoretical results.
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- 2022
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