Study of sustainable solutions for apiculture management in central Italy
Author(s)
Manganello, Federico
Date Issued
May 22, 2025
Type
Doctoral Thesis
Abstract
Beekeeping in Central Italy faces significant challenges due to climate change, pathogen spread, and
market pressures. Long periods of cold temperatures and continuous rains as well as prolonged
periods of drought and high temperatures, habitat loss, and increased exposure to parasites such as
Varroa destructor and Vairimorpha spp. have led to a decline in honeybee colonies, threatening both
honey production and pollination services. Additionally, economic difficulties stemming from low
honey prices and competition from imported honey bee products have placed further strain on local
beekeepers. The aim of this PhD project, performed in agreement with D.M. n.1061 of 2021 PON resources
"Research and innovation" Green topic (action IV.5), is to develop innovative and green strategies
that improve the resilience and sustainability of beekeeping practices, facing the problem from
different points of view such as protein and mineral nutrition, planned crossbreeding activity and
precision beekeeping. Establishing the ideal number of bees per experimental unit was a necessary step to ensure reliable physiological and behavioral data in subsequent trials. Optimizing colony density in controlled
conditions allowed for a more precise evaluation of the effects of nutritional interventions and parasite
control strategies, laying the groundwork for the main experimental phase of the study. The core of this research focuses on the role of supplemental nutrition in counteracting environmental and biotic stressors. Laboratory and field trials were conducted to evaluate the impact of curbicolar pollen diets on honeybee physiology, highlighting their potential as a green and economic solution to provide protein supplementation. Additionally, mineral supplementation, particularly iron based, was tested as a natural approach to enhance colony resilience against Varroa destructor and winter survival. The results suggest that integrating these green supplemental nutritional approaches can improve honey bee health and subsequentially the production helping the beekeepers to facing the modern apiculture challenges.
Additionally, a crossbreeding program was explored as a potential approach to enhance the adaptability of Apis mellifera ligustica to climatic fluctuations. As per the call for PhD course, in agreement with D.M. n.1061 of 2021 PON resources "Research and innovation" Green topic (action IV.5), these activities were held for a total of 6 months (divided into honey bee active seasons 2022 and 2023) in the host company Azienda Agricola BeeHive Instrumental insemination and morphometric analyses provided promising insights into the potential of selective breeding for conservation purposes. However, further refinements in breeding protocols are necessary to assess its long term effectiveness. The study also evaluates precision beekeeping technologies as a tool for real time colony monitoring. The integration of sensor based systems enables beekeepers to optimize management practices, reducing losses and improving productivity. While these techn ologies offer promising solutions, challenges such as cost effectiveness and beekeeper training remain barriers to widespread adoption. Concluding, the combination of these strategies proves to be a feasible approach to address the main challenges of beekeeping in Central Italy. By implementing targeted, green, and economically sustainable nutritional strategies, developing resilient genetic lines, and adopting innovative monitoring tools, it is possible to mitigate the effects of climate change, coun teract the spread of
pathogens, and improve colony survival while simultaneously enhancing economic sustainability.
L'apicoltura nel Centro Italia affronta sfide significative a causa del cambiamento climatico, della diffusione di agenti patogeni e delle pressioni del mercato. Lunghi periodi di basse temperature e piogge continue, così come prolungate fasi di siccità e alte temperature, la perdita di habitat e la crescente esposizione a parassiti come Varroa destructor e Vairimorpha spp., hanno portato a un declino delle colonie di api mellifere, minacciando sia la produzione di miele che i servizi di impollinazione. Inoltre, le difficoltà economiche derivanti dai bassi prezzi del miele e dalla concorrenza con prodotti apistici importati hanno ulteriormente aggravato la situazione per gli apicoltori locali. L'obiettivo di questo progetto di dottorato, realizzato in accordo con il D.M. n.1061 del 2021 nell’ambito delle risorse PON “Ricerca e Innovazione” a tema Green (azione IV.5), è sviluppare strategie innovative e green per migliorare la resilienza e la sostenibilità delle pratiche apistiche, affrontando il problema da diverse prospettive, come la nutrizione proteica e minerale, l’attività di miglioramento genetico mediante inseminazione strumentale e l’apicoltura di precisione. Determinare il numero ideale di api per unità sperimentale è stato un passaggio necessario per garantire risultati affidabili esenti da variabili esterne non controllabili nei test successivi. L'ottimizzazione della densità delle colonie in condizioni di temperatura e umidità controllate ha permesso una valutazione più precisa degli effetti degli interventi nutrizionali e delle strategie di controllo dei parassiti, ponendo le basi per la fase principale della sperimentazione. Il focus di questa ricerca si concentra sul ruolo della nutrizione supplementare nel contrastare gli stresso ambientali e biotici. Sono stati condotti studi in laboratorio e in campo per valutare l'impatto delle diete a base di polline curbicolare sulla fisiologia delle api mellifere, evidenziandone il potenziale come soluzione ecologica ed economicamente sostenibile per l’integrazione proteica. Inoltre, la supplementazione minerale, in particolare con composti a base di ferro, è stata testata come approccio naturale per migliorare la resilienza delle colonie contro Varroa destructor. I risultati suggeriscono che l'integrazione di questi approcci nutrizionali green possa migliorare la salute delle api e, di conseguenza, la produzione, aiutando gli apicoltori ad affrontare le sfide dell’apicoltura moderna.
Inoltre, è stato testato un programma di incrocio come possibile strategia per migliorare l'adattabilità di Apis mellifera ligustica alle fluttuazioni climatiche tipiche degli ultimi anni. Come previsto dal bando di dottorato e in accordo con il D.M. n.1061 del 2021 nell’ambito delle risorse PON “Ricerca e Innovazione” a tema Green (azione IV.5), queste attività sono state svolte per un totale di 6 mesi (suddivisi tra le stagioni apistiche 2022 e 2023) presso l'azienda ospitante Azienda Agricola BeeHive. Le attività di inseminazione strumentale e la morfometria hanno fornito risultati promettenti sul potenziale della selezione genetica per la conservazione della sottospecie. Tuttavia, ulteriori perfezionamenti nei protocolli di allevamento sono necessari per valutarne l'efficacia a lungo termine. Lo studio ha inoltre valutato le tecnologie di apicoltura di precisione come strumento per il monitoraggio in tempo reale delle colonie. L'integrazione di sistemi basati su sensori di vario tipo consente agli apicoltori di ottimizzare le pratiche di gestione, riducendo le perdite e migliorando la produttività. Sebbene queste tecnologie offrano soluzioni promettenti, sfide come la sostenibilità economica e la formazione degli apicoltori rimangono ostacoli alla loro diffusione su larga scala. In conclusione, la combinazione di queste potrebbe dimostrarsi un approccio valido per affrontare in modo efficace le principali sfide che l'apicoltura deve affrontare nel Centro Italia. Attuando strategie nutrizionali mirate, green ed economicamente sostenibili, sviluppando linee genetiche resilienti e adottando strumenti di monitoraggio innovativi, è possibile mitigare gli effetti del cambiamento climatico, contrastare la diffusione degli agenti patogeni e migliorare la sopravvivenza delle colonie, migliorando nel contempo la sostenibilità economica.
Additional information
Dottorato di ricerca in Scienze delle Produzioni Vegetali e Animali
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
fmanganello_tesid.pdf
Size
4.8 MB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
2656f4baa333f0b8ad6903b67ea0dde2