Agroecological transition: towards a better understanding of the impact of ecology-based farming practices on soil microbial ecotoxicology.

peer reviewedAlternative farming systems have developed since the beginning of industrial agriculture. Organic, biodynamic, conservation farming, agroecology and permaculture, all share a grounding in ecological concepts and a belief that farmers should work with nature rather than damage it. As ecology-based agricultures rely greatly on soil organisms to perform the functions necessary for agricultural production, it is thus important to evaluate the performance of these systems through the lens of soil organisms, especially soil microbes. They provide numerous services to plants, including growth promotion, nutrient supply, tolerance to environmental stresses and protection against pathogens. An overwhelming majority of studies confirm that ecology-based agricultures are beneficial for soil microorganisms. However, three practices were identified as posing potential ecotoxicological risks: the recycling of organic waste products, plastic mulching, and pest and disease management with biopesticides. The first two because they can be a source of contaminants; the third because of potential impacts on non-target microorganisms. Consequently, developing strategies to allow a safe recycling of the increasingly growing organic matter stocks produced in cities and factories, and the assessment of the ecotoxicological impact of biopesticides on non-target soil microorganisms, represent two challenges that ecology-based agricultural systems will have to face in the future

Les choix méthodologiques influencent-ils les résultats ? Application aux essais de lixiviation en colonne de sol

L’intensification de l’agriculture avec l’utilisation importante de pesticides a eu des répercussions néfastes sur l’environnement avec des pollutions au niveau des sols, de l’air et des masses d’eau. A ce jour, l’agriculture est devenue une des pressions majeures qui pèsent sur la qualité des eaux. En effet, une grande partie des pesticides appliquée au sol n’atteint pas sa cible et est volatilisée, adsorbée, dégradée en métabolites ou lixiviée à travers le profil de sol. Pour cette raison, la recherche scientifique sur le devenir de ces composés dans l’environnement s’est grandement développée. En effet, les connaissances en terme du transfert de pesticides au sein d’un profil de sol sont encore très limitées. Or, une meilleure compréhension du devenir de ces derniers est indispensable afin d’en améliorer la gestion et d’assurer la protection de l’environnement. Afin d’étudier le devenir des pesticides au sein d’un profil de sol, plusieurs types d’expériences sont retrouvés dans la littérature. Les expériences les plus proches de la réalité sont les longues expériences de terrain avec l’application de pesticides aux sols agricoles. Cependant, ces expériences sont généralement très onéreuses et ne peuvent être réalisées partout. Il est alors utile d’acquérir des informations grâce à des expériences en laboratoire. Les expériences en laboratoire sont généralement des expériences en batch, de chromatographie en couche mince ou en colonne de sol. Afin d’obtenir des informations pertinentes sur la mobilité potentielle des pesticides dans les sols et de bien simuler les flux d’eau, les expériences en colonnes de sol sont massivement rencontrées dans la littérature (USEPA, 2008). Elles permettent de comparer la mobilité des pesticides entre eux ainsi que d’étudier leurs comportements de lixiviation dans différents sols. Les expériences en colonne servent également à analyser les mécanismes qui sous-tendent les mouvements de ces pesticides en colonne (Katagi, 2013). La courbe d’élution des pesticides ainsi que la distribution des pesticides adsorbés au sein de la colonne peuvent alors être étudiées et permettent d’obtenir les paramètres de sorption et de dégradation des pesticides. Cependant, au sein de la littérature traitant des expériences de lixiviation en colonne de sol, les modalités des colonnes utilisées sont très variables, empêchant les résultats obtenus d’être comparés ou transposés à d’autres cas. Une première modalité variant fortement dans la littérature est la structure du sol mise dans les colonnes. Les expériences de mobilité des pesticides sont généralement réalisées avec du sol remanié, à savoir préalablement séché, tamisé puis tassé uniformément dans la colonne. Ces colonnes remaniées ont l’avantage d’être plus reproductibles que des colonnes non remaniées (Isensee et al., 1992). Les colonnes de sol non perturbées, prélevées directement sur le terrain, offrent quant à elles l’avantage de se rapprocher des conditions réelles et d’investiguer les flux préférentiels, l’effet de l’amendement, du travail du sol ou encore des cultures. Une deuxième modalité très variable est la taille de la colonne. Le diamètre de la colonne ainsi que la longueur de cette dernière varient fortement d’une expérience à l’autre sans justifications. Ainsi, l’objectif de cette étude est d’analyser l’impact des choix méthodologiques sur le comportement de lixiviation au sein d’une colonne de sol. Cette recherche vise à comparer l’effet de la structure du sol, du diamètre et de la hauteur des colonnes sur le comportement de lixiviation d’un soluté au sein d’une colonne de sol. Un pulse de CaCl2 a été appliqué à 15 colonnes de sol limoneux agricole prélevé à Gembloux. Des colonnes de sol remanié et non remanié, de 8,4 et de 24 cm de diamètre ainsi que de 20 et de 35 cm de hauteur ont été réalisées. Une hauteur d’eau de 2,21 cm a été appliquée régulièrement à la surface des colonnes. Le pH, la conductivité électrique et le volume de l’eau percolée ont été mesurés. Les résultats montrent une grande influence de la structure du sol sur la lixiviation du CaCl2. La courbe d’élution des colonnes remaniées montre un pic plus haut et plus fin que la courbe d’élution des colonnes non remaniées (figure 1). Le CaCl2 est rapidement lixivié des colonnes remaniées avec 65,9% de la masse de CaCl2 qui ressort après 10 cm d’eau percolé alors qu’il est plus longtemps retenu dans les colonnes en structure conservée où seulement 47,7% ressort après 10 cm d’eau percolé. De plus, après 16 cm d’eau percolé, 100% du CalCl2 est lixivié à travers la colonne contre 80,1 % pour les colonnes non remaniées. De plus, l’avantage des colonnes remaniées mis en avant dans la littérature est la plus grande reproductivité de ces colonnes. Or, les écarts-types des colonnes non remaniées sont en moyenne plus faible que les écarts-types des colonnes remaniées (40,5 mg L-1 pour les colonnes non remaniées contre 67,8 mg L-1 pour les colonnes remaniées). Le diamètre de la colonne a une influence moindre sur la lixiviation des solutés. La courbe d’élution des colonnes de 24 cm de diamètre et des colonnes de 8,4 cm de diamètre se suivent globalement (figure 1). Cependant, un plus grand effet de dispersion est observé dans les colonnes de 24 cm de diamètre avec un pic légèrement plus aplati et plus large. Ainsi, après 12 cm d’eau percolé, 91,5% de CaCl2 est ressorti pour les colonnes de 8,4 cm de diamètre contre 84,4% pour les colonnes de 24 cm de diamètre. La variation de la hauteur de la colonne de sol n’a pas une grande influence sur la courbe d’élution du CaCl2 excepté au niveau du pic, plus important pour les colonnes de 20 cm. En effet, le CaCl2 sort plus rapidement des colonnes de 20 cm que des colonnes de 35 cm. Après 10 cm d’eau percolé, 69,2 % du CaCl2 est ressorti des colonnes de 20 cm de haut contre 63,7% pour les colonnes de 35 cm de haut. La hauteur de la colonne de sol ainsi qu’une potentielle semelle de labour dans les colonnes de 35 cm pourraient également expliquer ces résultats. Afin de déterminer la dispersion du CaCl2 au sein des colonnes et l’influence de la semelle de labour, une modélisation des colonnes sur le logiciel Hydrus sera nécessaire.AIL4WaterQualit

Use of Essential Oils and Volatile Compounds as Biological Control Agents

Plants containing essential oils have been used for centuries as spices, remedies or for their pleasant odour. In the Middle Ages, the development of distillation tech-niques made it possible to obtain essential oils, which have continued to be used in their historical applications in food, medicine or cosmetics. However, over the last few decades, the essential oil sector has entered a new dimension as its fields of appli-cation are constantlyPeer reviewe

Communication plateforme EcoFoodSystem et projet AIL4WaterQuality

EcoFoodSystem, ce sont quatre systèmes de productions innovants, implantés depuis plus de deux ans dans les parcelles expérimentales de Gembloux Agro-Bio Tech. Ces systèmes se veulent en rupture par rapport aux pratiques conventionnelles : rotations longues, cultures diversifiées, absence d’herbicides, pâturage des parcelles ou encore système vegan. Chaque système est une option possible pour produire une alimentation suffisante tout en préservant les ressources naturelles. Une trame de biodiversité fait partie du dispositif et différents suivis de base sont réalisés dans tout l’essai (rendements, sol, …) Le projet AIL4WaterQuality a pour objectif de réaliser un monitoring hydrologique de ces systèmes, tant pour mesurer leur résilience face à des sécheresses ou à de l’eau en excès que pour mesurer leur impact sur la qualité de l’eau. Ce projet est financé par la SPGE et se réalise en partenariat avec le CRA-W, Greenotec et Protect’eau.AIL4WaterQualit

Impact of Volatile Organic Compounds on the Growth of Aspergillus flavus and Related Aflatoxin B1 Production: A Review

peer reviewedVolatile organic compounds (VOCs) are secondary metabolites of varied chemical nature that are emitted by living beings and participate in their interactions. In addition, some VOCs called bioactive VOCs cause changes in the metabolism of other living species that share the same environment. In recent years, knowledge on VOCs emitted by Aspergillus flavus, the main species producing aflatoxin B1 (AFB1), a highly harmful mycotoxin, has increased. This review presents an overview of all VOCs identified as a result of A. flavus toxigenic (AFB1-producing) and non-toxigenic (non AFB1-producing) strains growth on different substrates, and the factors influencing their emissions. We also included all bioactive VOCs, mixes of VOCs or volatolomes of microbial species that impact A. flavus growth and/or related AFB1 production. The modes of action of VOCs impacting the fungus development are presented. Finally, the potential applications of VOCs as biocontrol agents in the context of mycotoxin control are discussed

Fungal volatile organic compounds, can be used to develop aflatoxin-specific sensors?

Foodstuff (corn, wheat, rice, etc.) can be contaminated by several filamentous fungal species in pre or post-harvest conditions. Some of these, such as Aspergillus, Fusarium and Penicillium produce secondary metabolites, highly toxic at low concentrations to all vertebrates including humans: they can cause severe illnesses upon chronic exposure and can even lead to death after acute exposure. These non-volatile molecules are named mycotoxins and current methods to detect them, involving the use of ELISA tests or HPLC, are quite time consuming and expensive. At present there is no rapid test that does not require extensive sample preparation to detect the presence of mycotoxin directly in a production line (e.g. grain storage companies). Therefore, the aim of this work is to identify volatile organic compounds (VOCs) emitted specifically when mycotoxins are produced that could be used as markers to detect mycotoxins in foodstuff. Using Solid Phase Micro Extraction technique, we have characterized and compared the VOCs produced by non-toxigenic and toxigenic strains of Aspergillus flavus (producing aflatoxins B1). The analyses have shown similarities and differences between the two categories of strains. Both of them emit a common VOCs consisting mainly in alcohol (2-methylbutan-1-ol, propan-1-ol, 2-methylpropan-1-ol), ester (ethyl isobutyrate, ethyl acetate) and aldehyde (2-methylbutanal, 2-methyl-2-enal) many of which are known in the literature to be specific of fungi. The most important difference a higher emission of terpenes (epizonaren, α-gurjunene, β-elemene) emitted by toxigenic strains. A combination of potential biomarkers has been identified for the development of the future molecular fingerprint sensor. The next step is to study the VOCs when the fungi grow on the stored grain according to the parameters related to the in vivo conditions. And confirm the correlation between specific VOCs and mycotoxin production

Morphological traits and sustainability of plus shea trees (Vitellaria paradoxa C.F.Gaertn.) in Côte d'Ivoire

peer reviewedDescription of the subject. Shea tree (Vitellaria paradoxa C.F.Gaertn.) is an essential component of natural/semi-natural savannas and agroforestry systems of Africa. It contributes to local household incomes and represents an important cash crop for export. It is important to improve our knowledge about the viability and genetic diversity of “plus shea tree” (PST: shea trees whose genetic superiority has not yet been proven by an appropriate progeny test) genotypes to conserve the genetic diversity of the species and the potential for producing improved species. Objectives. We characterized the diversity of an in situ PST collection in Côte d’Ivoire and evaluated its long-term sustainability. Method. Twelve qualitative morphological traits were studied on 220 PSTs randomly sampled among 405 PSTs also randomly selected from in situ collections in the Bagoué and Tchologo districts of northern Côte d’Ivoire to assess in situ conservation sustainability. Results. Most qualitative morphological traits were highly diverse based on the Shannon diversity index (0.55-0.98 range) with significant differences between districts. Hierarchical ascending classification gathered the PSTs into three groups. The lack of sustainability of the in situ collection for long-term conservation of the species was confirmed because it is endangered by a high mortality rate (8.15% after three years) and high levels of infestation by Loranthaceae (83.68%). Conclusions. We recommend the establishment of an ex situ collection of shea trees managed by a research organization to preserve this important genetic heritage. To maximize the genetic diversity of the future ex situ collection, we suggest establishing a core collection based on molecular diversity characterized from molecular markers, such as single nucleotide polymorphism (SNP)