project - EIP-AGRI Operational Group

Integrating preventive strategies and biological control to combat the brown marmorated stink bug - Vindicta
Strategie tecnologiche preventive e tecniche di difesa biologica per il contrasto alla cimice asiatica - Vindicta

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Completed | 2020 - 2023 Italy
Completed | 2020 - 2023 Italy
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Context

Alongside positive economic-social and cultural effects, globalization also has negative consequences including the introduction of new alien species. This phenomenon is among the major risk factors for human health, the environment and agriculture. A recent example of a biological invasion is that of the brown marmorated stink bug, H. halys, from East Asia. Out of its natural habitat, it has become the key phytophagous in numerous agro-ecosystems causing significant economic, environmental and social damages. According to CSO Italy and Coldiretti data, the damages by H. halys in 2019 affected approx 48K Italian companies with a loss of over 588M euros in Northern Italy, of which almost half in ER. H. halys can infest over 300 cultivated and spontaneous species while maintaining a high reproductive potential. The means of control used so far, including insecticides, mass-catching systems and physical barriers (nets), have shown limited efficacy.In Asia, H. halys is attacked by the egg parasitoids T. japonicus, identified as the most effective biocontroller, with parasitism levels ranging from 50 to 90%. T. japonicus, or samurai wasp, is a non-aggressive hymenoptera of less than a millimeter in size. Recently, its presence has also been reported in Italy. Also the presence of native antagonists of H. halys was reported in IT, which so far have shown a very low level of efficiency. Since T. japonicus is an alien species, it was necessary to establish whether it constituted a risk for the environment, ecological balance or for useful native insects. On 31/3/2020, the  implementing decree of the Presidential Decree 102/2019 was approved, which allows the use of the non-native antagonist.

Objectives

H. halys, a phytophagous pest originating in East Asia, is causing significant economic damage to crops such as apple, pear, peach, soybean and corn, and environmental and social damages. The control means tested so far have shown limited efficacy and application problems. The spread of T. japonicus, a parasitoid native to the areas of origin of H. halys, seems to be a way to restore an acceptable balance. The aim of the project is to identify effective strategies for the containment of the stink bug, to broaden the knowledge of the insect and its ecological dynamics and to systematise the information collected to formulate possible scenarios/predictive models on its management in Emilia Romagna, IT. 

Objectives

H. halys, insetto fitofago originario dell’Asia orientale, causa ingenti danni economici su colture come melo, pero, pesco, soia e mais, oltre a danni ambientali e sociali. I mezzi di lotta finora testati hanno un’efficacia limitata e problematiche applicative. La diffusione di T. japonicus, parassitoide originario delle stesse zone, sembra una via per ristabilire un equilibrio accettabile. L’obiettivo del progetto è individuare strategie efficaci per il contenimento della cimice asiatica, ampliare le conoscenze sull’insetto e le sue dinamiche ecologiche e mettere a sistema le informazioni raccolte per formulare scenari/modelli predittivi sulla sua gestione e contrasto in Emilia Romagna.

Activities

The project will implement a management plan to combat the brown marmorated stink bug. The plan will  include: conventional monitoring actions integrated with new electronic and IT applications and new capture systems based on the integration of the aggregation pheromone with vibrational signals (Work Package 2); biological control actions (launches of the exotic antagonist T. japonicus) (Work Packages 1 and 4); interventions related to the enhancement of agrobiodiversity practices (Work Package 3); forecasting models (Work Package 3); and coaching and dissemination activities for farmers and citizens. 

Activities

Il progetto metterà in atto un piano di contrasto alla cimice asiatica che prevede: l’implementazione di azioni di monitoraggio convenzionale integrate con nuove applicazioni elettroniche ed informatiche e nuovi sistemi di cattura basati sull’integrazione del feromone di aggregazione con segnali vibrazionali (Azione 2); azioni di lotta biologica (lanci dell’antagonista esotico T. japonicus) (Azioni 1 e 4); l’implementazione di interventi connessi alla valorizzazione di pratiche di agrobiodiversità (Azione 3); l’utilizzo di modelli previsionali (Azione 3); e attività di formazione e divulgazione per le aziende agricole e i cittadini. 

Additional information

The project includes a work package (WP) for coaching activities under Measure 2 of the RDP of Emilia Romagna, IT. This WP is aimed at transfering practical knowledge on the monitoring and containment of the brown marmorated stink bug to participating farmers.

Project details
Main funding source
Rural development 2014-2020 for Operational Groups
Rural Development Programme
2014IT06RDRP003 Italy - Rural Development Programme (Regional) - Emilia-Romagna
Location
Main geographical location
Parma

EUR 327117.56

Total budget

Total contributions from EAFRD, national co-financing, additional national financing and other financing.

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5 Practice Abstracts

On the economic front, it was difficult to carry out an accurate economic analysis due to the extreme diversity in size, species cultivated, organization and sales channels of the companies. Bedbug infestations also do not have a constant trend and this creates additional difficulties in specifying the costs associated with them. The analysis carried out has however been able to show that the actions of counter-bug have contributed to decrease the number of interventions against parasites and also the damage. In contrast, more specialized technicians are required for monitoring and also for the more punctual use of new pesticide products. An accurate LCA analysis could give more accurate indications of the actual environmental impact of new techniques used than in the previous situation.

Sul fronte economico, si è evidenziata la difficoltà di effettuare un’analisi economica puntuale sia per l’estrema diversità nelle dimensioni, nelle specie coltivate, nell’organizzazione e nei canali di vendita delle aziende. Le infestazioni di cimice inoltre non hanno un andamento costante e questo crea ulteriori difficoltà nel puntualizzare i costi ad esse inerenti. L’analisi effettuata ha potuto comunque evidenziare che le azioni di contrasto alla cimice hanno contribuito a far diminuire il numero degli interventi antiparassitari e anche il danno. Per contro si richiede un maggior intervento di tecnici specializzati per i monitoraggi e anche per l’impiego più puntuale dei nuovi prodotti antiparassitari. Un’accurata analisi LCA potrebbe dare indicazioni più accurate riguardo l’effettivo impatto ambientale delle nuove tecniche utilizzate rispetto alla situazione precedente.

For each «launch» at each company site, a test tube containing 100 fertilized females of T. japonicus and 10 males was placed on the vegetation, with the geographical coordinates and environmental characteristics of the site recorded. In total, 32 launches were carried out (2 launches for 8 companies in 2021 and 2022). The observations following the launches confirmed the settlement of Trissolcus and its survival during the winter months and also in the case of drought periods, as happened in 2022, with percentages similar to those found nationally. At the moment no one is able to assess the actual impact of Trissolcus activity on Asian bedbug infestations, but both technicians and farmers agree that in the last 2-3 years the presence of bedbug has greatly decreased and with it the damage it causes. To assess the "a priori" settlement of Trissolcus, the models prepared in the project, even with the limitations already highlighted, could prove useful for individual areas where there should be more likelihood of finding it.

Per ogni «lancio» in ciascun sito aziendale si è provveduto a posizionare sulla vegetazione una provetta contente 100 femmine fecondate di T. japonicus e 10 maschi, registrando opportunatamente le coordinate geografiche e le caratteristiche ambientali del sito. In totale sono stati quindi effettuati 32 lanci (2 lanci per 8 aziende nel 2021 e 2022). I rilievi successivi ai lanci hanno confermato l’insediamento del Trissolcus e la sua sopravvivenza durante i mesi invernali e anche nel caso di periodi siccitosi, come avvenuto nel 2022, con percentuali simili a quanto rilevato in ambito nazionale. Al momento nessuno è in grado di valutare l’effettiva incidenza dell’attività del Trissolcus sulle infestazioni di cimice asiatica, ma sia i tecnici che gli agricoltori sono concordi nell’affermare che negli ultimi 2-3 anni la presenza della cimice è molto diminuita e con essa i danni che provoca. Per valutare “a priori” l’insediamento del Trissolcus, i modelli predisposti nel progetto, pur con i limiti già evidenziati, potrebbero rivelarsi utili per individuale le aree in cui dovrebbero esserci maggiori probabilità di riscontrarlo.

Among the actions that could improve the presence of parasitoids, the existence of natural areas is a favorable factor, even if hedges and groves can also host the bug: the provision of areas for spontaneous or appropriately calibrated flowering, can help to keep the parasitoids alive even in the absence/limited number of bedbugs, without burdening too much on the farm management and the loss of SAU, as could happen with the planting of real hedges.

Tra le azioni che potrebbero migliorare la presenza dei parassitoidi, l’esistenza di aree naturali è un fattore favorevole, anche se siepi e boschetti possono ospitare anche la cimice: la predisposizione di aree a fioritura spontanea o adeguatamente calibrata, possono contribuire a mantenere in vita i parassitoidi anche in assenza/numero limitato di cimici, senza gravare troppo sulla gestione aziendale e sulla perdita di SAU, come potrebbe verificarsi con l’impianto di siepi vere e proprie.

The location of the traps was chosen in hedges or rows near the farm orchards and watercourses (a characteristic indispensable also for the survival of T. japonicus), but sufficiently far from them to avoid any plant protection measures, including drift.

Stuard company has carried out weekly surveys in all farms and traps. 3 types of traps were used, activated with Trecé pheromones:

- Cimatrap Pro (AG Bio).

- iSCOUT® electronic trap (Pessl instruments). A camera system takes pictures and the results are visible on the web or on after registration to the service.

- Multimodal pheromone and vibration trap developed by the Edmund Mach Foundation and Agroelectronics of CBC Biogard. The latter are more efficient than those traditionally used for bedbugs. In particular, their use is interesting at the beginning of the season, when bedbugs are still in limited numbers (in fact, in all farms, except for the company Ognibene (RE), the first catches have been found in FEM traps. Unfortunately, electronic traps have been shown to perform worse than the other two types of traps in terms of timeliness and ease of management. The use of traps is particularly useful to detect the presence of the bug before it enters the orchard and at the time of hatching, when they are less mobile and more sensitive to possible pest interventions.

La localizzazione delle trappole è stata scelta in siepi o filari in prossimità dei frutteti aziendali e di corsi d’acqua (caratteristica indispensabile anche per la sopravvivenza di T. japonicus), ma sufficientemente lontani da essi in modo da non essere sottoposti a interventi fitosanitari, anche di deriva.

Azienda Stuard ha effettuato rilievi settimanali in tutte le aziende e trappole. Sono state impiegate 3 tipi di trappole, attivate con feromoni Trecé:

- Cimatrap Pro (AG Bio).

- Trappola elettronica iSCOUT® (Pessl instruments). Un sistema di telecamere scattano immagini ed i risultati sono visibili sul web o sui  previa iscrizione al servizio.

- Trappola multimodale a feromoni e vibrazioni messe a punto dalla Fondazione Edmund Mach e Agroelectronics di CBC Biogard. Queste ultime sono più performanti rispetto a quelle tradizionalmente utilizzate per la cimice. In particolare è interessante il loro impiego all’inizio della stagione, quando ancora le cimici sono in numero limitato (infatti, in tutte le aziende, ad eccezione dell’azienda Ognibene (RE), le prime catture sono state riscontrate nelle trappole FEM. Purtroppo le trappole elettroniche hanno mostrato di avere prestazioni peggiori rispetto agli altri due tipi di trappole per quanto riguarda la tempestività e la facilità di gestione. L’utilizzo delle trappole è particolarmente utile per individuare la presenza della cimice prima che entri nel frutteto e nel momento della schiusa delle uova, quando sono meno mobili e più sensibili ad eventuali interventi antiparassitari.

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To ensure mass production of T. japonicus, it was necessary to organize a closed-loop breeding of Asian bedbug, which produced in a constant and high ovature to be made available to female parasitoid eggs. The breeding was kept in laboratory conditions so that the summer temperature and photoperiod parameters were constantly observed, thus avoiding the entry of the insect into winter reproductive diapause. This ensured that egg production was continuous during both years of operation. Part of the eggs produced were separated and stored in a freezer at -80°C so that we always have available substrate for oviposition and parasitoid development and do not have to depend on fluctuations in the production of fresh eggs.

The contribution of wild insects, obtained through the catches guaranteed by the traps, has allowed to maintain constant and high egg production and has allowed to avoid excessive consanguinity phenomena. The breeding of T. japonicus on H. halys at FEM was organized according to the parameters decided by the national operational table coordinated by CREA Florence.

In the days preceding the releases planned in the farms of the Operational Group, and according to numbers and criteria provided by the national table, adults of the parasitoid were separated and divided by sex in order to prepare the test pieces used for the releases in the field  (each consisting of 100 females and 10 males) in individual holdings.

Per garantire  una produzione massale di T. japonicus è stato necessario organizzare un allevamento a ciclo chiuso di cimice asiatica, che producesse in maniera costante ed elevata ovature da mettere a disposizione delle femmine ovideponenti del parassitoide. L' allevamento è stato mantenuto in condizioni di laboratorio affinchè fossero osservati in maniera costante i parametri estivi di temperatura e fotoperiodo evitando così l’ingresso dell’insetto in diapausa riproduttiva invernale. In questo modo è stata garantita durante entrambi gli anni di attività una produzione continua di uova. Una parte delle uova prodotte è stata separata e conservata in congelatore a -80°C per avere sempre a disposizione substrato per l’ovideposizione e lo sviluppo del parassitoide e non dover dipendere dalle fluttuazioni nella produzione di uova fresche.

L’apporto di insetti selvatici, ottenuto tramite la catture garantite dalle trappole, ha permesso di mantenere costante ed elevata la produzione di uova ed ha permesso di evitare fenomeni di eccessiva consanguineità.

L’allevamento di T. japonicus su H. halys presso FEM è stato organizzato seguendo i parametri decisi dal tavolo operativo nazionale coordinato dal CREA Firenze.

Nei giorni precedenti i rilasci previsti nelle aziende del Gruppo Operativo, e secondo numeri e criteri previsti dal tavolo nazionale, gli adulti del parassitoide sono stati separati e divisi per sessi al fine di preparare le provette utilizzate per i rilasci in campo (ognuna costituita da 100 femmine e 10 maschi) nelle singole aziende.

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Contacts

Project coordinator

  • Azienda Agraria Sperimentale Stuard

    Project coordinator

Project partners

  • Arvaia Società Cooperativa

    Project partner

  • Azienda Agricola Innocenti Oddo

    Project partner

  • Azienda Agricola Magli Tonino

    Project partner

  • Azienda Agricola Praconi

    Project partner

  • Fondazione Edmund Mach

    Project partner

  • Open Fields srl

    Project partner

  • Società Agricola Bindon

    Project partner

  • Società Agricola F.lli Ognibene

    Project partner

  • Società Agricola Santerini Aldo e Annunzio

    Project partner

  • Azienda Agricola Toderici Lilia

    Project partner