Review

Biofumigation to protect oilseed crops: focus on management of soilborne fungi of sunflower^☆

Protéger les cultures oléagineuses par la biofumigation : le cas de la gestion des champignons telluriques du tournesol

¹ Université de Toulouse, INRAE, UMR AGIR, 31320 Castanet-Tolosan, France
² Université de Toulouse, INRAE, INP-ENSAT Toulouse, UMR AGIR, 31320 Castanet-Tolosan, France
³ Université de Toulouse, INRAE, INP-EIP Toulouse, UMR AGIR, 31320 Castanet-Tolosan, France

^* Correspondence: celia.seassau@purpan.fr

Received: 23 March 2020
Accepted: 21 September 2020

Abstract

Sunflower (Helianthus annuus L.) is one of the three most productive oilseed crops worldwide. Soilborne diseases limit yields and are challenging to manage. The fungi Verticillium dahliae, Sclerotinia sclerotiorum and Macrophomina phaseolina can survive in the soil for many years and spread. Following the ban on fumigants, biofumigation, which consists of growing, chopping and incorporating a Brassicaceae cover crop to allow biocidal compounds production in the soil, may be an alternative. Biocidal effects of the hydrolysis of glucosinolate into active compounds, such as isothiocyanates, have been shown in laboratory studies, but the effectiveness of biofumigation varies more in the field. The present study reviews the main factors that determine effective biofumigation to protect sunflower. Since the toxicity of isothiocyanates to pathogens varies widely among the latter, we reviewed studies that assessed the suppressive effect of products of glucosinolate hydrolysis on V. dahliae, S. sclerotiorum and M. phaseolina. Farmers can use many mechanisms to increase isothiocyanate production, which may protect sunflower crop effectively. Increasing biomass production and chopping the cover crop during mild temperatures and before rainy periods could increase biofumigation effectiveness. Further field experiments are needed to confirm the potential of biofumigation to control soilborne diseases of sunflower and assess potential disservices to beneficial soil communities, given their potential key role in the control of soilborne pathogens.

Résumé

Le tournesol (Helianthus annuus L.) est l’une des trois cultures oléagineuses les plus productives dans le monde. Les pathogènes telluriques limitent sa productivité et leur contrôle est difficile. Les champignons telluriques Verticillium dahliae, Sclerotinia sclerotiorum et Macrophomina phaseolina peuvent survivre plusieurs années dans le sol et sont en recrudescence. Suite à l’interdiction de plusieurs fumigants, la biofumigation, qui consiste en la mise en place, la destruction et l’incorporation de culture intermédiaire de Brassicacées permettant la production de composés biocides dans le sol, pourrait être une alternative. L’effet biocide des produits de l’hydrolyse des glucosinolates, tels que les isothiocyanates, a été démontré au laboratoire, mais l’efficacité de la biofumigation est variable en plein champ. Cette revue a pour objectif de recenser les déterminants majeurs de l’efficacité de la biofumigation pour la protection du tournesol. La toxicité des isothiocyanates étant variable selon les bioagresseurs visés, le second objectif est de recenser les études ayant évalué les effets suppressifs des produits de la dégradation des glucosinolates, contre les champignons telluriques V. dahliae, S. sclerotiorum et M. phaseolina. Les agriculteurs peuvent mettre en place plusieurs leviers afin d’améliorer la production d’isothiocyanates, permettant potentiellement une protection efficace de la culture du tournesol. Maximiser la production de biomasse puis détruire le couvert lors de températures douces et avant une période pluvieuse pourraient améliorer l’efficacité de la biofumigation. Des expérimentations en plein champ supplémentaires sont nécessaires pour confirmer le potentiel de la biofumigation pour contrôler les pathogènes telluriques du tournesol et évaluer ses potentiels disservices contre les communautés microbiennes du sol, au regard de leur importance potentielle dans le contrôle des pathogènes telluriques.