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2. Agroforesterie et services écosystémiques en zone tropicale

Author

Acuña Vargas, R., Agbossou, E., Albrecht, A., Allies, A., Allinne, C., Assigbetse, K., Aucante, M., Avelino, J., Awessou Kohomlan, G.-B., Babin, R., Badiane Ndour, N.Y., Badji, M., Bagny Beilhe, L., Balaya, R., Baranger, M., Barquero, A., Barthès, B., Benegas, L., Bidou, J.-É., Bihina, M.A., Binam, J.-N., Blanchet, A., Bogie, N., Bonifazi, M., Bonnefond, J.-M., Borgonovo, C., Bouambi, E., Boudrot, A., Brévault, T., Bright, M.B., Camara Baba, A., Cambou, A., Cappelaere, B., Carrière, S.-M., Chapuis-Lardy, L., Charbonnier, F., Chazarin, J.-P., Chevallier, T., Clément-Vidal, A., Clermont-Dauphin, C., Coly, L., Constanty, M., Cournac, L., Dauzat, J., Debenport, S., Defrenet, E., Degbé, M., Delay, C., Demarty, J., Devresse, Bruno, De Melo, E., de Melo Virginio Filho, E., Dhorne, S., Diakhaté, S., Diatta, Y., Dick, R.P., Diédhiou, I., Diop, M., Do, F., Dorgans-Cadilhac, J., Dreyer, E., Droy, I., Duthoit, M., Eberling, B., Eitel, J., Essobo, J.-D., Ferrand, N., Fonseca, C., Founoune-Mboup, H., Freguin-Gresh, S., Gay, F., Ghezzehei, T., Gidoin, C., Gomez-Delgado, F., Granados, E., Guidat, F., Gutiérrez Montes, I., Harmand, J.-M., Harmand, Jean-Michel, Humbert, Pascal, Isaac, M., Issoufou Bil-Assanou, H., Jagoret, P., Jara, M., Jourdan, C., Kim, J., Kinoshita, R., Koukpéré, A., Laffourcade, R., Lehner, P., Levang, P., Le Bissonnais, Y., Le Coq, J.-F., Le Maire, G., Loustau, D., Madsen, M., Mages, C., Maïnassara, I., Mallet, Bernard, Malmer, A., Manga Essouma, F., Martin, Adam, Mc Spadden Gardener, B., Merle, I., Michel, I., Moisy, C., Motisi, N., Moussa, R., Moussa Moumouni, R., Mvondo Sakouma, K., Nespoulous, J., Ngono, F., Ngo Bieng, M.A., Oï, M., Pédelahore, P., Pérez-Molina, J.-P., Peugeot, C., Picart, D., Pico, J., Priemé, A., Prieto, I., Ramirez, G., Rançon, F., Rapidel, B., Robelo, A., Robelo, D., Rocheteau, A., Roumet, C., Roupsard, O., Saint-André, L., Saj, S., Sambou, D.M., Sanchez-Murillo, R., Sanogo, D., Schnabel, F., Seghieri, J., Seghieri, Josiane, Séguis, L., Sibelet, N., Soma, M., Soti, V., Stokes, A., Taugourdeau, S., Ten Hoopen, G.M., Todem-Ngogue, H., Vaast, P., Valentin, C., van den Meersche, K., Velluet, C., Vézy, R., Vierling, L., Vonthron, S., Welsh, K., Seghieri, Josiane, and Harmand, Jean-Michel

Subjects
Afrique, Geography, économie, cacao, forêt, tropique, développement durable, café, Amérique latine, développement économique, environnement, agriculture
Abstract

Respectueux de l’environnement et garantissant une sécurité alimentaire soutenue par la diversification des productions et des revenus qu’ils procurent, les systèmes agroforestiers apparaissent comme un modèle prometteur d’agriculture durable dans les pays du Sud les plus vulnérables aux changements globaux. Cependant, ces systèmes agroforestiers ne peuvent être optimisés qu’à condition de mieux comprendre et de mieux maîtriser les facteurs de leurs productions. L’ouvrage présente un ensemble de connaissances récentes sur les mécanismes biophysiques et socio-économiques qui sous-tendent le fonctionnement et la dynamique des systèmes agroforestiers. Il concerne, d’une part les systèmes agroforestiers à base de cultures pérennes, telles que cacaoyers et caféiers, de régions tropicales humides en Amérique du Sud, en Afrique de l’Est et du Centre, d’autre part les parcs arborés et arbustifs à base de cultures vivrières, principalement de céréales, de la région semi-aride subsaharienne d’Afrique de l’Ouest. Il synthétise les dernières avancées acquises grâce à plusieurs projets associant le Cirad, l’IRD et leurs partenaires du Sud qui ont été conduits entre 2012 et 2016 dans ces régions. L’ensemble de ces projets s’articulent autour des dynamiques des systèmes agroforestiers et des compromis entre les services de production et les autres services socio-écosystémiques que ces systèmes fournissent.

Published
2021

3. Chapitre 2 - Suivi des services écosystémiques dans un observatoire de caféiers agroforestiers. Recommandations pour la filière du café

Author

Roupsard, O., Allinne, C., van den Meersche, K., Vaast, P., Rapidel, B., Avelino, J., Jourdan, C., Le Maire, G., Bonnefond, J.-M., Harmand, J.-M., Dauzat, J., Albrecht, A., Chevallier, T., Barthès, B., Clément-Vidal, A., Gomez-Delgado, F., Charbonnier, F., Benegas, L., Welsh, K., Kinoshita, R., Vézy, R., Pérez-Molina, J.-P., Kim, J., Taugourdeau, S., Defrenet, E., Nespoulous, J., Rançon, F., Guidat, F., Cambou, A., Soma, M., Mages, C., Schnabel, F., Prieto, I., Picart, D., Duthoit, M., Rocheteau, A., Do, F., de Melo Virginio Filho, E., Moussa, R., Le Bissonnais, Y., Valentin, C., Sanchez-Murillo, R., Roumet, C., Stokes, A., Vierling, L., Eitel, J., Dreyer, E., Saint-André, L., Malmer, A., Loustau, D., Isaac, M., Martin, Adam, Priemé, A., Eberling, B., Madsen, M., Robelo, A., Robelo, D., Borgonovo, C., Lehner, P., Ramirez, G., Jara, M., Acuña Vargas, R., Barquero, A., Fonseca, C., and Gay, F.

Subjects
Afrique, Geography, économie, cacao, forêt, tropique, développement durable, café, Amérique latine, développement économique, environnement, agriculture
Abstract

Huit ans de travaux de recherche sur les services écosystémiques dans une grande ferme caféière du Costa Rica (observatoire collaboratif Coffee-Flux, en système agroforestier à base de caféiers sous de grands arbres d’Erythrina poeppigiana, surface projetée de couronne de l’ordre de 16 %) ont suggéré plusieurs applications pour les agriculteurs et les décideurs. Il est apparu que de nombreux services écosystémiques dépendaient des propriétés du sol (ici des Andisols), en particulier de l’érosion, de l’infiltration, de la capacité de stockage de l’eau et des éléments nutritifs. Nous confirmons qu’il est essentiel de lier les services hydrologiques et de conservation au type de sol en présence. Une densité adéquate d’arbres d’ombrage (plutôt faible ici) permet de réduire la sévérité des maladies foliaires avec, en perspective, une réduction de l’usage de pesticides-fongicides. Un simple inventaire de la surface basale au collet des caféiers permet d’estimer la biomasse souterraine et la moyenne d’âge d’une plantation de caféiers, ce qui permet d’évaluer sa valeur marchande ou de planifier son remplacement. Le protocole de calcul actuel pour la neutralité carbone des systèmes agroforestiers ne prend en compte que les arbres d’ombrage, pas la culture intercalaire. Dans la réalité, si on inclut les caféiers, on se rapproche très probablement de la neutralité. Des évaluations plus complètes, incluant les arbres, les caféiers, la litière, le sol et les racines dans le bilan en carbone du système agroforestier sont proposées. Les arbres d’ombrage offrent de nombreux servies écosystémiques s’ils sont gérés de manière adéquate dans le contexte local. Par rapport aux parcelles en plein soleil, nous montrons qu’ils réduisent l’érosion laminaire d’un facteur 2, augmentent la fixation de l’azote (N2) atmosphérique et le pourcentage d’azote recyclé dans le système, réduisant ainsi les besoins en engrais. Ils réduisent aussi la sévérité des maladies foliaires, augmentent la séquestration de carbone, améliorent le microclimat et atténuent substantiellement les effets des changements climatiques. Dans notre étude de cas, aucun effet négatif sur le rendement n’a été enregistré. Eight years of studying coffee ecophysiology and monitoring ecosystem services (ES) in a large coffee farm in Costa Rica revealed several practical recommendations for farmers and policy makers. The cropping system studied within our collaborative observatory (Coffee-Flux) corresponds to a coffee-based agroforestry system (AFS) under the shade of large trees of Erythrina poeppigiana (16 % of canopy cover). A lot of ES and disservices depend on local soil properties (here Andisols), especially erosion/infiltration, water/carbon and nutrient storage capacity. Therefore, for ES assessment, the type of soil is crucial. An adequate density of shade trees (rather low here) reduced the severity of leaf diseases with the prospect of reducing pesticide-fungicide use. A simple inventory of the basal area at collar of the coffee plants allowed estimating the belowground biomass and the average age of the plantation, to judge of its market value and to decide when to replace it. Coffee farms are probably much closer to C neutrality than predicted by the current C-Neutral protocol, which only considers shade trees. More comprehensive assessments, including trees, coffee, litter, soil, and roots in the C balance of the AFS are proposed. Shade trees offer many ES if they are adequately managed in the local context. As compared to full sun conditions, shade trees may (i) reduce laminar erosion by a factor of 2, (ii) increase N2 fixation and the % of N recycled into the system, thus reducing fertilizer requirements, (iii) reduce the severity of leaf diseases, (iv) increase C sequestration, (v) improve the microclimate, and (vi) substantially reduce the effects of climate change. In our case study, no negative effect on coffee yield was found.

Published
2021

4. Suivi des services écosystémiques dans un observatoire de caféiers agroforestiers. Applications pour la filière du café

Author

Olivier, Roupsard, Allinne, Clementine, Van Den Meersche, Karel, Vaast, Philippe, Rapidel, Bruno, Avelino, Jacques, Jourdan, Christophe, Le Maire, Guerric, Bonnefond, Jean-Marc, Harmand, Jean-Michel, Dauzat, Jean, Albrecht, A., Chevallier, T., Barthès, B., Clément-Vidal, Anne, Gomez-Delgado, Fédérico, Charbonnier, Fabien, Benegas, Laura, Welsh, Kristen, Kinoshita, Rintaro, Taugourdeau, Simon, Nespoulous, Jérome, Rançon, Florian, Guidat, Florian, Cambou, Aurelie, Soma, Maxime, Mages, C., Schnabel, Florian, Prieto, Ivan, Picart, Delphine, Duthoit, Maxime, ROCHETEAU, Alain, Do, Frédéric, de Melo Virginio Filho, Elias, Moussa, Rachida, Le Bissonnais, Yves, Valentin, Christian, Sánchez-Murillo, Ricardo, Roumet, Catherine, Stokes, Alexia, Vierling, Lee A., Eitel, Jan U.H., Dreyer, Erwin, Saint Andre, Laurent, Malmer, Anders, Loustau, Denis, Isaac, Marney E., Martin, Adam R., Prieme, Ambers, Elberling, Bo, Rask Madsen, Mikael, Robelo, Alfonso, Robelo, Diego, Borgonovo, Carlos, Lehner, Peter, Ramirez, Guillermo, Jara, Manuel, Acuna Vargas, R., Barquero, Alejandra, Fonseca, Carlos, Gaymard, Frederic, Ecologie fonctionnelle et biogéochimie des sols et des agro-écosystèmes (UMR Eco&Sols), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Fonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens (UMR SYSTEM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Bioagresseurs, analyse et maîtrise du risque (Cirad-Bios-UPR 106 Bioagresseurs), Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Écologie fonctionnelle et physique de l'environnement (EPHYSE - UR1263), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Botanique et Modélisation de l'Architecture des Plantes et des Végétations (UMR AMAP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud]), Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro), Instituto Costarricense de Electricidad, Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología [Mexico] (CONACYT), Centro Agronomico Tropical de Investigacion y Ensenanza (CATIE), Cornell University, Systèmes d'élevage méditerranéens et tropicaux (UMR SELMET), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Laboratoire de l'intégration, du matériau au système (IMS), Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1-Institut Polytechnique de Bordeaux-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Nationale Supérieure d'Agronomie et des Industries Alimentaires (ENSAIA), Université de Lorraine (UL), Ecologie des Forêts Méditerranéennes [Avignon] (URFM 629), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro), Laboratoire d'étude des Interactions Sol - Agrosystème - Hydrosystème (UMR LISAH), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [ Madagascar])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro), Lyonbiopôle, Universidad Nacional de Costa Rica, University of Idaho [Moscow, USA], Ecologie et Ecophysiologie Forestières [devient SILVA en 2018] (EEF), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lorraine (UL), SILVA (SILVA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lorraine (UL)-AgroParisTech, Unité de recherche Biogéochimie des Ecosystèmes Forestiers (BEF), Swedish University of Agricultural Sciences (SLU), Department of Biology [Copenhagen], Faculty of Science [Copenhagen], University of Copenhagen = Københavns Universitet (KU)-University of Copenhagen = Københavns Universitet (KU), University of Copenhagen = Københavns Universitet (KU), Hacienda Aquiares, Cafetalera Aquiares, CESAM and Department of Biology, Universidade de Aveiro, Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (BPMP), Université de Montpellier (UM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Josiane Seghieri, Jean-Michel Harmand, Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Bioagresseurs, analyse et maîtrise du risque (UPR Bioagresseurs), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Université Sciences et Technologies - Bordeaux 1, Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École pratique des hautes études (EPHE)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UM3), Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [ Madagascar])-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech-Université de Lorraine (UL), Université de Montpellier (UM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Costa Rica, Séquestration du carbone, Lutte anti-insecte, Systèmes et modes de culture, Arbre d'ombrage, Coffea, Filière, Agroforesterie, [SDV.BV.BOT]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Botanics, [SDV.BID.SPT]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Systematics, Phylogenetics and taxonomy, Erythrina poeppigiana, Lutte antimaladie des plantes, [SDV.EE.ECO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Ecosystems, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Services écosystémiques
Abstract

International audience; Huit ans de travaux de recherche sur les services écosystémiques dans une grande ferme caféière du Costa Rica (observatoire collaboratif Coffee-Flux, en système agroforestier à base de caféiers sous de grands arbres d'Erythrina poeppigiana, surface projetée de couronne de l'ordre de 16 %) ont suggéré plusieurs applications pour les agriculteurs et les décideurs. Il est apparu que de nombreux services écosystémiques dépendaient des propriétés du sol (ici des Andisols), en particulier de l'érosion, de l'infiltration, de la capacité de stockage de l'eau et des éléments nutritifs. Nous confirmons qu'il est essentiel de lier les services hydrologiques et de conservation au type de sol en présence. Une densité adéquate d'arbres d'ombrage (plutôt faible ici) permet de réduire la sévérité des maladies foliaires avec, en perspective, une réduction de l'usage de pesticides-fongicides. Un simple inventaire de la surface basale au collet des caféiers permet d'estimer la biomasse souterraine et la moyenne d'âge d'une plantation de caféiers, ce qui permet d'évaluer sa valeur marchande ou de planifier son remplacement. Le protocole de calcul actuel pour la neutralité carbone des systèmes agroforestiers ne prend en compte que les arbres d'ombrage, pas la culture intercalaire. Dans la réalité, si on inclut les caféiers, on se rapproche très probablement de la neutralité. Des évaluations plus complètes, incluant les arbres, les caféiers, la litière, le sol et les racines dans le bilan en carbone du système agroforestier sont proposées. Les arbres d'ombrage offrent de nombreux servies écosystémiques s'ils sont gérés de manière adéquate dans le contexte local. Par rapport aux parcelles en plein soleil, nous montrons qu'ils réduisent l'érosion laminaire d'un facteur 2, augmentent la fixation de l'azote (N2) atmosphérique et le pourcentage d'azote recyclé dans le système, réduisant ainsi les besoins en engrais. Ils réduisent aussi la sévérité des maladies foliaires, augmentent la séquestration de carbone, améliorent le microclimat et atténuent substantiellement les effets des changements climatiques. Dans notre étude de cas, aucun effet négatif sur le rendement n'a été enregistré.

Published
2019

5. Suivi des services écosystémiques dans un observatoire de caféiers agroforestiers. Applications pour la filière du café

Author

Roupsard, Olivier, Allinne, Clémentine, Van Den Meersche, Karel, Vaast, Philippe, Rapidel, Bruno, Avelino, Jacques, Jourdan, Christophe, Le Maire, Guerric, Bonnefond, Jean-Marc, Harmand, Jean-Michel, Dauzat, Jean, Albrecht, Alain, Chevallier, Tiphaine, Barthès, Bernard, Clément-Vidal, Anne, Gomez Delgado, Federico, Charbonnier, Fabien, Benegas, Laura, Welsh, Kristen, Kinoshita, Rintaro, Vezy, Rémi, Pérez-Molina, Junior Pastor, Kim, J., Taugourdeau, Simon, Defrenet, Elsa, Nespoulous, Jérôme, Rançon, Florian, Guidat, Florian, Cambou, Aurélie, Soma, Maxime, Mages, C., Schnabel, Florian, Prieto, Iván, Picart, Delphine, Duthoit, Maxime, Rocheteau, Alain, Do, Frédéric C., de Melo Virginio Filho, Elias, Moussa, Rachida, Le Bissonnais, Yves, Valentin, Christian, Sánchez-Murillo, Ricardo, Roumet, Catherine, Stokes, Alexia, Vierling, Lee A., Eitel, Jan U.H., Dreyer, Erwin, Saint-André, L., Malmer, Anders, Loustau, Denis, Isaac, Marney E., Martin, Adam R., Priemé, A., Elberling, Bo, Madsen, Mikael, Robelo, A., Robelo, Diego, Borgonovo, Carlos, Lehner, Peter, Ramirez, Guillermo, Jara, Manuel, Acuna Vargas, R., Barquero, Alejandra, Fonseca, Carlos, and Gay, Frédéric

Subjects
P40 - Météorologie et climatologie, Lutte anti-insecte, F08 - Systèmes et modes de culture, Arbre d'ombrage, Coffea, Agroforesterie, Erythrina poeppigiana, services écosystémiques, Lutte antimaladie des plantes, séquestration du carbone, K01 - Foresterie - Considérations générales
Abstract

Huit ans de travaux de recherche sur les services écosystémiques dans une grande ferme caféière du Costa Rica (observatoire collaboratif Coffee-Flux, en système agroforestier à base de caféiers sous de grands arbres d'Erythrina poeppigiana, surface projetée de couronne de l'ordre de 16 %) ont suggéré plusieurs applications pour les agriculteurs et les décideurs. Il est apparu que de nombreux services écosystémiques dépendaient des propriétés du sol (ici des Andisols), en particulier de l'érosion, de l'infiltration, de la capacité de stockage de l'eau et des éléments nutritifs. Nous confirmons qu'il est essentiel de lier les services hydrologiques et de conservation au type de sol en présence. Une densité adéquate d'arbres d'ombrage (plutôt faible ici) permet de réduire la sévérité des maladies foliaires avec, en perspective, une réduction de l'usage de pesticides-fongicides. Un simple inventaire de la surface basale au collet des caféiers permet d'estimer la biomasse souterraine et la moyenne d'âge d'une plantation de caféiers, ce qui permet d'évaluer sa valeur marchande ou de planifier son remplacement. Le protocole de calcul actuel pour la neutralité carbone des systèmes agroforestiers ne prend en compte que les arbres d'ombrage, pas la culture intercalaire. Dans la réalité, si on inclut les caféiers, on se rapproche très probablement de la neutralité. Des évaluations plus complètes, incluant les arbres, les caféiers, la litière, le sol et les racines dans le bilan en carbone du système agroforestier sont proposées. Les arbres d'ombrage offrent de nombreux servies écosystémiques s'ils sont gérés de manière adéquate dans le contexte local. Par rapport aux parcelles en plein soleil, nous montrons qu'ils réduisent l'érosion laminaire d'un facteur 2, augmentent la fixation de l'azote (N2) atmosphérique et le pourcentage d'azote recyclé dans le système, réduisant ainsi les besoins en engrais. Ils réduisent aussi la sévérité des maladies foliaires, augmentent la séquestration de carbone, améliorent le microclimat et atténuent substantiellement les effets des changements climatiques. Dans notre étude de cas, aucun effet négatif sur le rendement n'a été enregistré.

Published
2019

6. Eight years studying ecosystem services in a coffee agroforestry observatory. Practical applications for the stakeholders

Author

Roupsard, Olivier, Van Den Meersche, Karel, Allinne, Clémentine, Vaast, Philippe, Rapidel, Bruno, Avelino, Jacques, Jourdan, Christophe, Le Maire, Guerric, Bonnefond, Jean-Marc, Harmand, Jean-Michel, Dauzat, Jean, Albrecht, Alain, Chevallier, Tiphaine, Barthès, Bernard, Clément-Vidal, Anne, Gómez-Delgado, Federico, Charbonnier, Fabien, Benegas, Laura, Welsh, Kristen, Kinoshita, Rintaro, Vezy, Rémi, Perez Molina, Junior, Kim, John H., Taugourdeau, Simon, Defrenet, Elsa, Nespoulous, Jérôme, Rançon, Florian, Guidat, Florian, Cambou, Aurélie, Soma, Maxime, Mages, C., Schnabel, Florian, Prieto, Iván, Picart, Delphine, Duthoit, Maxime, Rocheteau, Alain, Do, Frédéric C., de Melo Virginio Filho, Elias, Moussa, Roger, Le Bissonnais, Yves, Valentin, C., Sánchez-Murillo, Ricardo, Roumet, Catherine, Stokes, A., Vierling, Lee A., Eitel, Jan U.H., Dreyer, Erwin, Saint-André, L., Malmer, Anders, Loustau, Denis, Isaac, Marney E., Martin, A., Priemé, A., Elberling, Bo, Madsen, Mikael, Robelo, A., Robelo, Diego, Borgonovo, Carlos, Lehner, Peter, Ramirez, G., Jara, Manuel, Acuna Vargas, R., Barquero Aguilar, Alejandra, Fonseca, Carlos, and Gay, Frédéric

Subjects
P33 - Chimie et physique du sol, F08 - Systèmes et modes de culture, P01 - Conservation de la nature et ressources foncières, K10 - Production forestière
Abstract

Eight years of monitoring ecophysiology and ecosystem services (ES) in a large coffee farm of Costa Rica yields a range of practical applications for the farmer and stakeholders, thanks to numerous scientific actors and disciplines contributing to our collaborative observatory (Coffee-Flux). • A lot of ecosystem services depend on the soil properties, such as runoff/infiltration, water and nutrient storage capacity. It is essential to relate hydrological and soil conservation services to the soil type, since this might have even more importance than the crop itself for ES. Regarding the use of fertilizer, we show that some soils may have a large storage capacity, allowing producing coffee at normal yields with just a reduced, or even a minimum amount of fertilizers, for instance when the economic conditions are unfavorable. Also, due to the soil variability within the farm, it is possible to adjust fertilization to micro-local conditions and reduce the total expenses and risks of leaching of N to the environment. VNIRS and MIR are promising broadband tools for screening the variability in soils. Adjusting N fertilizer to the optimum will also considerably reduce the N2O emissions and improve the GHG balance of the farm. • Pesticides-fongicides: we show that an adequate amount of shade trees allows reducing the severity of the whole complex of leaf diseases. This also should reduce expenses and impacts on the ecosystem. • Roots: a simple survey of basal area at collar allows estimating the belowground biomass and the average age of a plantation, to judge of its market value and to decide when to replace it. • Also starch plays a key role in the trophic equilibrium between the perennial parts of the coffee plant (aerial stump, belowground stump, coarse roots) and its ephemeral parts (resprout, leaves, fruits, fine roots). Coffee plants accumulate starch in the stumps by the end of the life of their resprout, as a strategy for survival. Breeding plants with less starch build-up capacity would probably allow increasing the fraction of productive years during the lifespan of the resprouts. • Coffee farms are probably much closer to C neutrality than currently admitted using the C-Neutrality protocol. We stress the prevailing role of coffee plants + litter + soil in the ecosystem C balance. If those are excluded from the calculations as done so far, coffee farms are GHG sources, by definition. We argue that either full assessments (as proposed here, at the ecosystem level, including trees, coffee, litter, soil and roots) or consensus on “sequestration factors” (the counterpart of emission factors) would allow performing a more realistic assessment of the GHG balance. • Finally, we bring new data confirming that shade trees offer numerous ecosystem services, when adequately managed for the local context. As compared to full sun conditions, they may (i) reduce laminar erosion by a factor of ca. 2, (ii) increase the atmospheric N2 fixation and the % of N recycled into the system, thus reducing the fertilizer requirements, (iii) reduce the severity of the leaf disease complex, (iv) increase C sequestration, (v) improve the microclimate, and (vi) be a large part of the solution to face climate changes. All this is possibly without negative effects on profitability or yield, if managed properly. In our particular case-study, we encount.

Published
2017

9. Iron Age & Roman Coins from Wales

Author

Ackermann, R. C., Derschka, H. R., Mages, C., Guest, Peter, Ackermann, R. C., Derschka, H. R., Mages, C., and Guest, Peter

10. Cardiac stereotactic body radiotherapy to treat malignant ventricular arrhythmias directly affects the cardiomyocyte electrophysiology.

Author

Mages C, Gampp H, Rahm AK, Hackbarth J, Pfeiffer J, Petersenn F, Kramp X, Kermani F, Zhang J, Pijnappels DA, de Vries AAF, Seidensaal K, Rhein B, Debus J, Ullrich ND, Frey N, Thomas D, and Lugenbiel P

Abstract

Background: Promising as a treatment option for life-threatening ventricular arrhythmias, cardiac stereotactic body radiotherapy (cSBRT) has demonstrated early antiarrhythmic effects within days of treatment. The mechanisms underlying the immediate and short-term antiarrhythmic effects are poorly understood., Objective: We hypothesize that cSBRT has a direct antiarrhythmic effect on cellular electrophysiology through reprogramming of ion channel and gap junction protein expression., Methods: After exposure to 20 Gy of x-rays in a single fraction, neonatal rat ventricular cardiomyocytes were analyzed 24 and 96 hours postradiation to determine changes in conduction velocity, beating frequency, calcium transients, and action potential duration in both monolayers and single cells. In addition, the expression of gap junction proteins, ion channels, and calcium handling proteins was evaluated at protein and messenger RNA levels., Results: After irradiation with 20 Gy, neonatal rat ventricular cardiomyocytes exhibited increased beat rate and conduction velocity 24 and 96 hours after treatment. Messenger RNA and protein levels of ion channels were altered, with the most significant changes observed at the 96-hour mark. Upregulation of Cacna1c (Ca v 1.2), Kcnd3 (K v 4.3), Kcnh2 (K v 11.1), Kcnq1 (K v 7.1), Kcnk2 (K 2P 2.1), Kcnj2 (K ir 2.1), and Gja1 (Cx43) was noted, along with improved gap junctional coupling. Calcium handling was affected, with increased Ryr2 ryanodin-rezeptor 2 and Slc8a1 Na + /Ca 2+  exchanger expression and altered properties 96 hours posttreatment. Fibroblast and myofibroblast levels remained unchanged., Conclusion: cSBRT modulates the expression of various ion channels, calcium handling proteins, and gap junction proteins. The described alterations in cellular electrophysiology may be the underlying cause of the immediate antiarrhythmic effects observed after cSBRT., Competing Interests: Disclosures Dr Mages acknowledges educational support from Biotronik and Johnson & Johnson, while Dr Rahm acknowledges support from Boston Scientific, Johnson & Johnson, Abbott, and Medtronic. Dr Thomas has received lecture fees/honoraria from various pharmaceutical and medical device companies, including Abbott, AstraZeneca, Bayer Vital, Boehringer Ingelheim, Bristol Myers Squibb, Daiichi Sankyo, Johnson & Johnson, Medtronic, Novartis, Pfizer Pharma, Sanofi-Aventis, and ZOLL CMS. Dr Lugenbiel has received lecture fees from Bayer Vital, Pfizer Pharma, and Bristol Myers Squibb as well as educational support from Boston Scientific and fees/honoraria from Johnson & Johnson and Boston Scientific. The remaining authors have declared no relevant relationships. We declare that no artificial intelligence was used in preparation of the present manuscript., (Copyright © 2024 Heart Rhythm Society. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.)

Published
2024
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12. Electrical Ventricular Remodeling in Dilated Cardiomyopathy.

Author

Mages C, Gampp H, Syren P, Rahm AK, André F, Frey N, Lugenbiel P, and Thomas D

Subjects
Animals, Arrhythmias, Cardiac complications, Arrhythmias, Cardiac genetics, Arrhythmias, Cardiac physiopathology, Cardiomyopathy, Dilated complications, Cardiomyopathy, Dilated genetics, Epigenesis, Genetic, Humans, Translational Research, Biomedical, Cardiomyopathy, Dilated physiopathology, Electrophysiological Phenomena, Ventricular Remodeling
Abstract

Ventricular arrhythmias contribute significantly to morbidity and mortality in patients with heart failure (HF). Pathomechanisms underlying arrhythmogenicity in patients with structural heart disease and impaired cardiac function include myocardial fibrosis and the remodeling of ion channels, affecting electrophysiologic properties of ventricular cardiomyocytes. The dysregulation of ion channel expression has been associated with cardiomyopathy and with the development of arrhythmias. However, the underlying molecular signaling pathways are increasingly recognized. This review summarizes clinical and cellular electrophysiologic characteristics observed in dilated cardiomyopathy (DCM) with ionic and structural alterations at the ventricular level. Furthermore, potential translational strategies and therapeutic options are highlighted.

Published
2021
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13. Mitofusin 2 Is Essential for IP 3 -Mediated SR/Mitochondria Metabolic Feedback in Ventricular Myocytes.

Author

Seidlmayer LK, Mages C, Berbner A, Eder-Negrin P, Arias-Loza PA, Kaspar M, Song M, Dorn GW II, Kohlhaas M, Frantz S, Maack C, Gerull B, and Dedkova EN

Abstract

Aim: Endothelin-1 (ET-1) and angiotensin II (Ang II) are multifunctional peptide hormones that regulate the function of the cardiovascular and renal systems. Both hormones increase the intracellular production of inositol-1,4,5-trisphosphate (IP 3 ) by activating their membrane-bound receptors. We have previously demonstrated that IP 3 -mediated sarcoplasmic reticulum (SR) Ca 2+ release results in mitochondrial Ca 2+ uptake and activation of ATP production. In this study, we tested the hypothesis that intact SR/mitochondria microdomains are required for metabolic IP 3 -mediated SR/mitochondrial feedback in ventricular myocytes. Methods: As a model for disrupted mitochondrial/SR microdomains, cardio-specific tamoxifen-inducible mitofusin 2 (Mfn2) knock out (KO) mice were used. Mitochondrial Ca 2+ uptake, membrane potential, redox state, and ATP generation were monitored in freshly isolated ventricular myocytes from Mfn2 KO mice and their control wild-type (WT) littermates. Results: Stimulation of ET-1 receptors in healthy control myocytes increases mitochondrial Ca 2+ uptake, maintains mitochondrial membrane potential and redox balance leading to the enhanced ATP generation. Mitochondrial Ca 2+ uptake upon ET-1 stimulation was significantly higher in interfibrillar (IFM) and perinuclear (PNM) mitochondria compared to subsarcolemmal mitochondria (SSM) in WT myocytes. Mfn2 KO completely abolished mitochondrial Ca 2+ uptake in IFM and PNM mitochondria but not in SSM. However, mitochondrial Ca 2+ uptake induced by beta-adrenergic receptors activation with isoproterenol (ISO) was highest in SSM, intermediate in IFM, and smallest in PNM regions. Furthermore, Mfn2 KO did not affect ISO-induced mitochondrial Ca 2+ uptake in SSM and IFM mitochondria; however, enhanced mitochondrial Ca 2+ uptake in PNM. In contrast to ET-1, ISO induced a decrease in ATP levels in WT myocytes. Mfn2 KO abolished ATP generation upon ET-1 stimulation but increased ATP levels upon ISO application with highest levels observed in PNM regions. Conclusion: When the physical link between SR and mitochondria by Mfn2 was disrupted, the SR/mitochondrial metabolic feedback mechanism was impaired resulting in the inability of the IP 3 -mediated SR Ca 2+ release to induce ATP production in ventricular myocytes from Mfn2 KO mice. Furthermore, we revealed the difference in Mfn2-mediated SR-mitochondrial communication depending on mitochondrial location and type of communication (IP 3 R-mRyR1 vs. ryanodine receptor type 2-mitochondrial calcium uniporter).

Published
2019
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