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Effects of biostimulants on soil microbiota, plant development, crop productivity and fruit quality of protected strawberries

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2020
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La culture de la fraise (Fragaria x ananassa Duch.), l’une des plus importantes productions horticoles au Canada, fait face à des défis importants pouvant affecter la productivité et la qualité des fruits. Par conséquent, cette étude se concentre sur l'utilisation des biostimulants les plus prometteurs pour les fraises pouvant améliorer le microbiote du sol, le développement, la productivité et la qualité des fraises produites sous abris. Deux expériences en blocs aléatoires complets ont été réalisées en serre et sous grands tunnels. Dans l'essai en serre, nous avons étudié l'effet de 14 traitements sous gestion conventionnelle (7 traitements) et biologique (7 traitements). Pour le système de culture conventionnelle, les traitements consistaient en: 1- Témoin (sans biostimulant), 2- Extrait d'algue, 3- Trichoderma harzianum souche T22, 4- Rhizoglomus irregulare, 5- Combinaison d'Azospirillum brasilense, Gluconacetobacter diazotrophicus et Bacillus amyloliquefaciens, 6- Mélange des traitements 4 et 5, et 7- Formulation à base d'acide citrique. Pour le système de culture biologique, les traitements biostimulants étaient: 8- Témoin (sans biostimulant), 9- Extrait d'algue, 10- Rhizoglomus irregulare, 11- Combinaison d'Azospirillum brasilense, Gluconacetobacter diazotrophicus et Bacillus amyloliquefaciens, 12- Mélange des traitements 10 et 11, 13- Mélange des traitements 10 et 11 à faible fertilisation, et 14- Formulation à base d'acide citrique, dans une conception de blocs aléatoires complets avec cinq répétitions. D'autre part, dans un essai sous grands tunnels, nous avons étudié six traitements 1- Témoin (sans biostimulant), 2- Rhizoglomus irregulare, 3- Combinaison d'Azospirillum brasilense, Gluconacetobacter diazotrophicus et Bacillus amyloliquefaciens, 4- Mélange des traitements 2 et 3, 5- Formulation à base d'acide citrique et 6- Formulation à base d'acide citrique et lactique à l’intérieur d’un dispositif expérimental en blocs aléatoires complets de quatre répétitions. Nos résultats ont montré que les paramètres d'activité du sol étaient plus élevés sous une gestion de culture biologique, bien que les traitements de biostimulants n'ont pas augmenté l'activité microbienne du sol par rapport à leurs contrôles respectifs, à l'exception de la combinaison de mycorhizes et de bactéries pour des plantes cultivées conventionnellement sous grands tunnels. Pour les deux expériences, les biostimulants n'ont pas influencé significativement la performance photosynthétique des feuilles. Cependant, les biostimulants ont eu un impact sur le développement des plantes et certains paramètres de croissance. En serre, les mycorhizes sous régie biologique et le traitement de mycorhizes et de bactéries sous régie conventionnelle ont diminué le nombre de tiges florifères par rapport aux plantes témoins. En revanche, tous les biostimulants ont augmenté la croissance des plantes cultivées sous grands tunnels. En serre et sous régie conventionnelle, le rendement des plantes traitées avec l'acide citrique a été supérieur à celui des plantes témoins, tandis que l'acide citrique et une combinaison de mycorhizes et de bactéries sous régie biologique a augmenté le rendement. Sous grands tunnels, aucun effet significatif sur le rendement n'a été observé. Le traitement de mycorhizes et de bactéries a augmenté la teneur des fruits en ºBrix, en polyphénols et en anthocyanines des plantes cultivées en serre et sous régie biologique, tandis que Trichoderma a augmenté la teneur en polyphénols et en anthocyanines des fruits sous régie conventionnelle. Aucun effet des biostimulants sur le contenu des fruits en ºBrix et polyphénols n'a été observé sous grands tunnels, tandis que tous les biostimulants ont augmenté la teneur en anthocyanines des fruits. D'après cette étude, nous pouvons conclure que certains biostimulants ont montré des effets bénéfiques, permettant ainsi d’améliorer la performance agronomique de la fraise en termes de croissance, de rendement et de la qualité des fruits de plantes cultivées sous abris. La variabilité observée entre les deux systèmes de production confirme l'importance de la validation de ces résultats sous différentes conditions de croissance et saisons de production.
The strawberry (Fragaria x ananassa Duch.) is one of the most important horticultural crops in Canada. However, several challenges limit the productivity and quality of this crop. Therefore, this study focused on using the most promising biostimulants that can improve soil microbiota, plant development, crop productivity, and berry quality in the greenhouse and high tunnels. In order to study different biostimulants treatments, a greenhouse and high tunnel experiments were carried in a complete randomized block design with five or four replicates. For the greenhouse trial, we studied the effect of 14 treatments under conventional (7 treatments) and organic (7 treatments) growing management. Studied treatments for the conventional growing system consisted of 1- Control (without biostimulant), 2- Seaweed extract, 3- Trichoderma harzianum strain T22, 4- Rhizoglomus irregulare, 5- Combination of Azospirillum brasilense, Gluconacetobacter diazotrophicus and Bacillus amyloliquefaciens, 6- Mixture of treatments 4 and 5, and 7- Citric acid-based formulation. For the organic growing system, the biostimulant treatments were: 8- Control (without biostimulant), 9- Seaweed extract, 10- Rhizoglomus irregulare, 11- Combination of Azospirillum brasilense, Gluconacetobacter diazotrophicus and Bacillus amyloliquefaciens, 12- Mixture of treatments 10 and 11, 13- Mixture of treatments 10 and 11 with low fertilization, and 14- Citric acid-based. For the high tunnel experiment, six treatments were compared: 1- Control (without biostimulant), 2- Rhizoglomus irregulare, 3- Combination of Azospirillum brasilense, Gluconacetobacter diazotrophicus and Bacillus amyloliquefaciens, 4- Mixture of treatments 2 and 3, 5- Citric acid-based formulation, and 6- Citric and lactic acid-based formulation. Our results showed that soil activity parameters were higher under organic crop management compared with the conventional one, although biostimulant treatments did not increase soil microbial activity compared with their respective control, except for the combination of mycorrhiza and bacteria of high tunnel conventionally grown plants. For both experiments, biostimulants did not influence significantly leaf photosynthetic performance. However, biostimulants did impact plant development and some growth parameters. Compared with control plants, our results showed that the number of flowering stalks decreased for greenhouse organically grown plants treated with mycorrhiza and for conventionally grown plants treated with the combination of mycorrhiza and bacteria. On the other hand, all biostimulants increased the growth of plants grown under the high tunnels. Concerning yield parameters, conventionally grown plants treated with citric acid produced higher total and marketable yield compared with control plants, while the marketable yield of organically grown plants was higher in the plants treated with citric acid and the combination of mycorrhiza and bacteria. In contrast to the greenhouse experiment, no yield effect was observed for high tunnel plants. In terms of berry quality, Trichoderma increased the polyphenol and anthocyanin content of conventionally grown berries, while a combination of mycorrhiza and bacteria increased the ºBrix, polyphenol and anthocyanin content of organically grown plants compared with control. No effect of biostimulants on ºBrix and polyphenols were observed for high tunnel plants compared with control, while all biostimulants increased berry anthocyanin content. From our study, we can conclude that some biostimulants may improve strawberry performance in terms of growth, yield, and fruit quality. The lack of a significant difference between biostimulant treatments, due to large variability, confirms the importance of validating these results under different growing conditions and production seasons.
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