ASSESSING THE OPTIONS FOR SPRAY INTERVENTIONS TO CONTROL 
THE MONILIOPHTHORA DISEASE COMPLEX OF COCOA IN ECUADOR 

Roy Bateman 1 , David Arias 2 , Raquel Guerrero 2 , 
Prakash Hebbar  3 , Carmen Súarez­Capello 2 

1 International Pesticide Application Research Centre (IPARC), 
Imperial College London, Silwood Park Campus, Ascot, Berks, SL5 7PY, UK 

(r.bateman@imperial.ac.uk); 
2 Instituto Nacional Autónomo de Investigaciones Agropecuarias (INIAP), 
Estación Experimental Tropical Pichilingue, Quevedo, Los Ríos, Ecuador; 

3 Mars Inc., Hackettstown, NJ 07840, USA. 

Abstract 

We describe a series of field tests that examine the relative efficacy of control agents 
for  the management of  frosty pod  rot  (Moniliophthora  roreri) and  the witches’  broom 
pathogens (Moniliophthora perniciosa).  Research and development to date has focused 
on  the  optimisation  of  delivery  systems  for  chemical  fungicides  and microbial  control 
agents (MCAs) through improved MCA formulation, field testing and spore monitoring 
techniques. 

Only  copper  hydroxide  sprays  significantly  increased  yield  in  the  Rio  Lindo 
fungicide  trial  during  2005: which was  a  dry  year with  relatively  low FPR  incidence. 
Taken  together  with  other  trials,  copper  fungicides  remain  the  most  robust 
recommendation  for  the  protection  of  pods  against  the  Moniliophthora  diseases.    In 
order  to  be  cost­effective,  the  number  of  spray  applications  should  be  kept  to  a 
minimum,  and we  report  that  an  economic  benefit  can  be  achieved with 5  sprays  per 
season.  Trichoderma spp. have a potential role  in  lowering  levels of disease  inoculum 
and reducing the number of chemical sprays.  Results to date indicate they might best be 
deployed as part of a “mixed regime” that includes copper hydroxide for pod protection: 
and which appears to have little deleterious impact on Trichoderma in the field.  The use 
of  such  interventions  is discussed  in  the context of safety with pesticide use and other 
IPM  measures,  such  as  the  need  for  good  crop  canopy  management.  This  research 
programme serves to back­stop farmer participatory training co­ordinated by the ACDI­ 
VOCA  and  Andean  Countries  Cocoa  Export  Support  Opportunities  (ACCESO) 
initiatives. 

Introduction 

Most cocoa (Theobroma cacao L.) farmers are small­holders, who usually minimise 
inputs  for  pest  and  disease  management  and,  when  cocoa  prices  are  low,  may  not 
intervene  at  all.    However,  pod  diseases  caused  by Moniliophthora  roreri  (Cif.) HC 
Evans  (frosty  pod  rot:  FPR)  and  witches’  broom  disease  (WBD): M.  perniciosa MC 
Aime  &  W  Pillips­Mora,  have  the  capacity  to  reduce  yields  dramatically  in  Latin 
America.

INIAP - Estación Experimental Tropical Pichilingue



Although  it  has  been  established  that  the  two Moniliophthora  diseases  are  related, 
there  is  growing  evidence  that  contrasting  effects  may  occur  with  different  control 
agents.  Nevertheless, there are also similarities: previous testing on M. roreri  in Costa 
Rica  (Hidalgo  et  al.,  2003;  Bateman  et  al.,  2005)  included  the  oxathiin  fungicide 
flutolanil, which was selected because of reported activity against WBD by Laker (1991) 
and appeared to be efficacious during 3 seasons.  Copper fungicides provided the most 
effective FPR control: but had limited efficacy with a benefit / cost ratio of approx 1.7 
after  8­10  sprays  (at  2003  prices);  there  was  little  response  from  applications  of  two 
triazoles  (during  1  season).    The  micro­fungal  control  agent  (MCA)  Clonostachys 
byssicola was ineffective in the field (Hidalgo et al., 2003), but more promising results 
have  been  obtained  recently  with  isolate  of Trichoderma  ovalisporum  (Holmes  et  al, 
these  proceedings).  The  most  recent  review  of  fungicide  efficacy  against  the 
Moniliophthora  diseases  in  Ecuador  is  given  by  Durango  (2001),  who  showed  that 
asoxystrobin  (Bankit  SC)  gave  at  least  as  good  control  as  the  chemical  standard 
(clorothalonil plus copper oxide).  A crude formulation of Trichoderma was probably T. 
koningiopsis and produced significantly less infection than the controls. 

The overall objective is to investigate levels of efficacy for alternative fungicides to 
copper,  for  the  control  of  the  mixed  regime  of  Moniliophthora  diseases  found  in 
Ecuador.  In  contrast  to  previous  trials  in  Costa  Rica,  where  typically  8­10  sprays  / 
season were applied, in this trial series we are attempting to maximise cost effectiveness 
by reducing the number of sprays to approximately six per season, depending on disease 
levels at the beginning of the main harvest period (July). 

Materials and Methods 

Spraying  started  in  the  Rio  Lindo  plantation  in  February  2005.    The  trial  area 
consists mostly of CCN51: with  trees planted at approximately 1300  trees/ha.   This  is 
clonal cocoa showing some resistance to witches’ broom disease (although cushion galls 
can be found frequently) but is susceptible to FPR and Phytophthora diseases.  Cocoa in 
Rio Lindo is irrigated – causing high humidity in the cocoa throughout the year.  Fig 1. 
shows the rainfall patterns and specific data for 2005. 

The  trial  design  focused  on  control  agents,  with  a  uniform  means  of  application: 
Jacto PL­50­BV motorised mistblowers,  fitted with pink restrictors (0.9 L/min) to give 
measured  volume  application  rate  of  approx.  125  l/ha).   The  treatments  are  shown  in 
Table  1.    Together  with  the  copper  fungicide  standard  and  control,  we  included 
manufacturers’  recommended  application  rates  of:  two  oxathiin  fungicides  (following 
the  success  of  flutolanil  in  Costa  Rica),  a  strobilurin,  a  second  chemical  standard: 
chlorothalonil and a mixed regime.  The latter included a “disinfectant” spray at the start 
of  the  season,  followed  by  experimental  Trichoderma  formulations  and  copper 
fungicides to protect pods at the end of the season. 

Each plot consisted of 9 x 9 trees (Fig. 2), of which 49 are sprayed (S/A) with 5 x 5 
= 25  trees assessed  (A)  surrounded by untreated trees  (X).   Occasional use of  trees  in 
boarder (S) rows enables compensation for missing trees.

INIAP - Estación Experimental Tropical Pichilingue



Precipitation (INIAP) and cocoa yields 

0 

100 

200 

300 

400 

500 

600 

700 

jan  feb  mar  apr  may  jun  jul  aug  sep  oct  nov  dec  jan 

M
m
 &
 w
et
 w
ei
gh

t (
kg

/h
a)
 

mean (36 yr)  2005  Mean yield (all plots) 
Fig.  1. Rainfall  data  from  INIAP, Pichilingue  (approximately  10  km  from Rio Lindo) 

superimposed on mean yields from all plots in the 2005 trial (see below). 

Table 1: Treatments for the fungicide trial at Rio Lindo, 2005 

Treatment  formulation  rate  a.i. 
1  Control  Water 
2  copper hydroxide  Kocide  Cu: 50%WP  1900 g.a.i./ha 
3  flutolanil  Moncut  20% SC  125 g.a.i./ha 
4  oxycarboxin  Plantvax  75%WP  300 g.a.i./ha 
5  azoxystrobin  Bankit  25% SC  160 g.a.i./ha 
6  clorothalonil  Bravo  72% SC  900 g.i.a/ha 
7  mixed regime  1 application 'Bravo', 2 x Trichoderma*; 2 x 'Kocide' 
* approximately equal rates of T. stromaticum  and T. koningiopsis @ 2 x 10 12 conidia/ha 

X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X 
X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X 
X  X  S  S  S  S  S  S  S  X  X  S  S  S 
X  X  S  A  A  A  A  A  S  X  X  S  A  A 
X  X  S  A  A  A  A  A  S  X  X  S  A 
X  X  S  A  A  A  A  A  S  X  X  S  A 
X  X  S  A  A  A  A  A  S  X  X  S  A  A 
X  X  S  A  A  A  A  A  S  X  X  S  A  A 
X  X  S  S  S  S  S  S  S  X  X  X  X  X 
X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X 
X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X  X 
X  X  S  S  S  S  S  S  S  X  X  X  X 
X  X  S  A  A  A  A  A  S  X  X  S  A 

Fig 2. Tree lay­out in plots

INIAP - Estación Experimental Tropical Pichilingue



Results 

After a relatively dry cropping season in 2005, WBD appeared to be more important 
than  FPR  with  no  significant  differences  in  levels  of  the  latter  with  treatments. 
Flutolanil appeared to reduce the incidence of wilted cherelles and WB pod lesions, but 
not  significantly  and  actually  resulted  in  the  lowest  yield.    Only  copper  hydroxide 
provided  significant  increase  in  wet  yield  (P  =  0.01;  see  Fig.  3)  and  there  was  an 
estimated 23%  increase  in dry  yield, which might  result  in a $234/ha  increase  in  crop 
value  (Table 2).  This  represents a benefit/cost ratio of approximately 2.4  times.  Cost 
calculations are based on my model for full operational costs – which are considerably 
greater  than  fungicide costs alone and  include  labour,  sprayer amortisation, etc.   On a 
200  ha  estate,  five  copper  hydroxide  sprays  might  represent  a  $47,000  return  on 
investment at 2005 prices. 

Rio Lindo 2005: wet weight 

0 

1000 

2000 

3000 

4000 

5000 

0  10  20  30  40  50 

week 

cu
m
ul
at
iv
e 
w
et
 w
t. 
ha
 ­ 

1 

sprays  copper hydroxide  flutolanil 
azoxystrobin  oxycarboxin  clorothalonil 
mixed regime  controls 

Fig. 3.  Wet weight of cocoa produced by treatments in the Rio Lindo 2005 fungicide 
trial.  Only production with copper hydroxide sprays is significantly different 
from controls (total production by November: l.s.d. = 553 kg/ha). 

Table 2: Benefit­cost of using 5 sprays copper hydroxide (3 kg ‘Kocide’ per Ha per application) 
based on the Rio Lindo 2005 trial results (assumptions: 40% conversion & $1.33/kg) 

Estimated dry 
weight   difference 

Increased 
value 

Fungicide 
cost 

Total spraying 
cost 

profit / Ha. 

copper hydroxide  1577  298.8  $398  $60.00  $164.15  $234.29 
mixed regime  1461  182.7 (n.s.)  $244  n.a. 
Controls  1278

INIAP - Estación Experimental Tropical Pichilingue



Discussion 

This trial is the first of a series, which has continued (with minor modifications) into 
the 2006 season: treatments continue to represent a range of fungicidal modes of action, 
that  have  performed  well  in  previous  trials  or  elsewhere.    Copper  hydroxide  and 
clorothalonil are chemical standards.  The latter belongs to WHO/EPA toxicity class II, 
and operators complain about  skin  irritation, and a priority  is  to  is  to  identifyeffective 
but  less  toxic  alternatives  (class  III  or  better).    One  of  our  intended  goals  is  to  help 
eliminate  the  use  of  toxic  control  agents  by  unprotected  spray  operators.    The mixed 
regime (treatment 7) consists of  an  initial  “sanitary” spray with  clorothalonil  followed 
by two  inoculative Trichoderma sprays then applications of copper  for pod protection. 
The oxathiin  fungicide oxycarboxin  has been withdrawn  from  the  trial  since  it did  not 
appear  to  show any efficacy  in 2005 and  has  not been  included on the annexes of  the 
EU91­414  directive.    In  future  years,  it  should  be  profitable  to  focus  on  optimising 
mixed  regime  options:  including  split­plot  designs  with  enlarged  Trichoderma  treated 
areas and examining interactions with other control measures. 

This  research  programme  serves  to  back­stop  farmer  participatory  training  co­ 
ordinated  by  ACDI­VOCA  and  the  Andean  Countries  Cocoa  Export  Support 
Opportunities  (ACCESO)  initiative, which has  included guidance on  spray application 
(see Fig. 3).  We would  like to stress  that high yields (say >1000 kg/ha) are needed  in 
order  to  make  spraying,  or  any  other  intervention,  cost  effective.  Thus,  growing  a 
healthy  crop, managing  tree architecture, diseased pod  removal  and  regular  harvesting 
remain priorities.  However taken together with other trials, we have shown that copper 
hydroxide  may  be  appropriate  and  remain  the  most  robust  recommendation  for  pod 
protection using sprays against the Moniliophthora diseases 

The economic benefit/cost ratio with copper hydroxide was achieved principally by 
minimising the number of sprays; in future, such ratios may be difficult to maintain with 
dramatic  increases  in  copper  prices.  Akrofi  et  al.  (2003)  discussed  the  economics  of 
fungicide  applications  (against  Phytophthora  spp.  in W.  Africa)  and  suggested  that  a 
ratio of >2 should be considered an economic return.  Five sprays of copper fungicide at 
1.5 kg.a.i./ha (3 kg product) keeps below the 8 kg copper/ha/year threshold that may be 
acceptable for organic cocoa production!  However organic production accounts for only 
a small proportion of cocoa grown, so it is important to define what might constitute an 
objective for inundative biological controls such as Trichoderma sprays. 

We  suggest here  that a  reasonable objective might be  to provide a  level of control 
that  is  equally  cost  effective  as  copper  hydroxide  (if  not  better).    The  environmental 
benefits  of  biological  control  have  been  discussed  extensively  at  INCOPED  and 
COPAL.    The  social  benefits  (another  pillar  of  sustainability)  might  include  local 
manufacture,  but  mechanisms  must  be  established  to  ensure  quality  control  (see 
Bateman et al. these proceedings).  Our progression from lab experiments to field trials 
with MCAs was accelerated  for  two  reasons.    Firstly  there was urgency  to  implement 
techniques,  with  requests  for  alternatives  to  chemicals  from  farmer  and  extension 
groups.   Secondly, concerns have often been expressed about following an excessively 
“chemical model”  for microbial  agents:  are we  are  in  danger  of  saying  the  “microbes 
don’t  make  very  good  chemicals”?  We  believe  that  questions  like  these  are  best 
resolved by implementing rigorous field tests at the earliest possible stage.

INIAP - Estación Experimental Tropical Pichilingue



Fig. 4. Spanish version (page 1) of the leaflet / poster Spraying Cocoa (for English and 
other language versions ­ see www.dropdata.net), showing the appropriate technology 
face visor developed at INIAP (centre­right).

INIAP - Estación Experimental Tropical Pichilingue



Acknowledgements 

We  acknowledge  Keith  Holmes,  Robert  Lumsden  and  Eric  Rosenquist  for  their 
support,  companionship  and  assistance with  setting­up  trials; Uriel Buitrago  translated 
the spraying leaflet into Spanish.  Various aspects of this work have been sponsored by 
USDA the cocoa sustainability initiative of Mars Inc. and the World Cocoa Foundation. 
Our  sponsors  support  policies,  programmes  and  projects  to  promote  international 
development and have provided funds for this study as part of that objective.  However, 
the  opinions  expressed  are  those  of  the  authors  alone;  trade  names  and  commercial 
products  are  described  in  this  article  solely  for  the  purpose  of  providing  specific 
information  and  neither  the  authors  nor  our  sponsors  imply  recommendation  or 
endorsement of them.  Any factual errors are the sole responsibility of the senior author. 

References 

AKROFI A I, APPIAH A A, OPOKU I Y.  2003  Management of Phytophthora pod rot 
disease on cocoa farms in Ghana. Crop Protection 22:469­477. 

BATEMAN, R P, HIDALGO E, GARCÍA J, ARROYO C, TEN HOOPEN MG, 
ADONIJAH V, KRAUSS U. 2005  Application of chemical and biological 
agents for the management of frosty pod rot (Moniliophthora roreri) in Costa 
Rican cocoa (Theobroma cacao).  Annals of Applied Biology, 147: 129­138. 

DURANGO, W.D.C 2001  Evalucion de Fungicidas y Biocontroladores en el Manejo de 
Enfemedades de  la Mazorca de Cacao.  Ingeniero Agrónomo thesis: University 
of Guayaquil, Ecuador. 

GUERRERO V.R., ARIAS L.D. (2006)  Determinacion de la Eficacia de dos Especies 
de  Hongos  del  Genero  Trichoderma  (T.koningiopsis­T.stromaticum)  para  el 
Control de Enfermedades de la Mazorca de Cacao (Theobroma cacao). Ingeniero 
Agrónomo thesis: Technical State University of Quevedo, Ecuador. 

HIDALGO  E,  BATEMAN  R  P,  KRAUSS  U,  TEN  HOOPEN  M,  MARTÍNEZ  A. 
(2003)  A  field  investigation  into  delivery  systems  for  agents  to  control 
Moniliophthora roreri.  European Journal of Plant Pathology 109:953­961. 

LAKER H A. (1991). Evaluation of systemic fungicides for control of witches' broom 
disease of cocoa in Trinidad.  Tropical Agriculture 68:119­124.

INIAP - Estación Experimental Tropical Pichilingue