Biotechnological aspects of sawflies number control in blackcurrant plantations

Abstract

The study aimed to compare the effectiveness of biotechnological methods of controlling the Pristiphora rufipes sawfly population on black currant (Ribes nigrum) in the forest-steppe zone of Ukraine and to identify environmental factors affecting effectiveness. The study was conducted using 20 plots (0.1 hectares each) divided into four groups: treatment with the biological product Bacillus thuringiensis, entomopathogenic fungi (Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae), a combination of fungi with pheromone traps and control without treatment. The effectiveness was assessed through weekly monitoring of pest numbers, the degree of leaf damage according to the scale of the European and Mediterranean Plant Protection Organisations, and analysis of climatic parameters. The integrated group demonstrated the highest efficiency: the number of larvae decreased by 85 ± 4% (p<0.001), adults by 60 ± 6%, and the average score of leaf damage was 1.2 ± 0.1 against 4.1 ± 0.3 in the control. The Bacillus thuringiensis group showed a 72 ± 5% reduction in larvae (p < 0.001) with stability to temperatures of 15-25°C, but the effectiveness dropped to 65% after 20 days. The fungi reduced the population by 65 ± 7% (p75%), but effect was halved in the drought. The control group recorded a population growth of 25 ± 3%. Regression analysis showed that the integrated approach explained 89% of the variance (R2 = 0.89) in pest reduction. A comparative analysis with the Kyrgyzstan Ribes species (Ribes meyeri, Ribes saxatile) indicated the potential of using phytochemical adaptations for breeding resistant varieties. The results demonstrated that the combination of biological products with pheromones is the optimal strategy to reduce dependence on chemical insecticides in the forest-steppe zone of Ukraine, incorporating local climatic conditions (temperature, humidity) and biological characteristics of the pest. The study has practical implications for the development of sustainable berry crop protection systems.

Метою дослідження було порівняти ефективність біотехнологічних методів контролю популяції пильщика Pristiphora rufipes на чорній смородині (Ribes nigrum) в умовах лісостепової зони України та виявити екологічні фактори, що впливають на їхню результативність. Дослідження проводилося з використанням 20 ділянок (0,1 гектарів кожна), розподілених на чотири групи: обробка біопрепаратом Bacillus thuringiensis, ентомопатогенними грибами (Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae), комбінацією грибів із феромонними пастками та контроль без обробок. Ефективність оцінювали через щотижневий моніторинг чисельності шкідників, ступінь пошкодження листя за шкалою Європейської та Середземноморської організацій захисту рослин та аналіз кліматичних параметрів. Інтегрована група продемонструвала найвищу ефективність: чисельність личинок знизилася на 85 ± 4 % (p < 0,001), імаго – на 60 ± 6 %, середній бал пошкоджень листя склав 1,2 ± 0,1 проти 4,1 ± 0,3 у контролі. Група Bacillus thuringiensis показала зниження личинок на 72 ± 5 % (p < 0,001) зі стабільністю до температур 15-25°C, але ефективність падала до 65 % через 20 діб. Гриби знизили популяцію на 65 ± 7 % (p < 0,01) із максимальною ефективністю 80 ± 4 % при вологості > 75 %, проте їх дія зменшувалася вдвічі за посухи. Контрольна група зафіксувала зростання популяції на 25 ± 3 %. Регресійний аналіз виявив, що інтегрований підхід пояснює 89 % дисперсії (R2 = 0,89) у зниженні шкідника. Порівняльний аналіз з видами Ribes Киргизстану (Ribes meyeri, Ribes saxatile) вказав на потенціал використання їхніх фітохімічних адаптацій для селекції стійких сортів. Результати доводять, що комбінація біопрепаратів із феромонами є оптимальною стратегією для зменшення залежності від хімічних інсектицидів у лісостеповій зоні України, враховуючи локальні кліматичні умови (температура, вологість) та біологічні особливості шкідника. Дослідження має практичне значення для розробки сталих систем захисту ягідних культур.