Salubrité des légumes au champ : survol des activités réalisées à l IRDA

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1 Salubrité des légumes au champ : survol des activités réalisées à l IRDA CAROLINE CÔTÉ ET MYLÈNE GÉNÉREUX Institut de recherche et de développement en agroenvironnement (IRDA), 3300 rue Sicotte, Saint-Hyacinthe, Québec, J2S 7B8 caroline.cote@irda.qc.ca Mots clés : légumes, salubrité, microorganismes indicateurs de contamination fécale, microorganismes pathogènes pour l humain La salubrité est devenue un enjeu majeur de la mise en marché des fruits et légumes au Québec et ailleurs dans le monde. Les fumiers et l eau d irrigation figurent parmi les intrants faisant l objet de préoccupations. Présentement, les programmes de salubrité à la ferme incluent généralement des recommandations sur le délai entre l épandage de fumier et la récolte, alors que les recommandations pour l eau d irrigation concernent essentiellement son contenu en E. coli. Au cours des dernières années, des travaux ont été menés à l IRDA afin de préciser l impact du contenu de l eau d irrigation et du fumier en microorganismes indicateurs (ex. E. coli) et pathogènes (ex. Salmonella spp.) ainsi que du moment de leur application au champ sur la salubrité des récoltes. Les fumiers Le risque de contamination des cultures dépend notamment du contenu microbiologique du fumier et du délai entre l épandage et la récolte. De façon générale, les populations de microorganismes entériques introduits au sol suivent une décroissance exponentielle qui peut être décrite par la loi de Chick, représentée par l'équation suivante: N t / N 0 = 10 - k t (équation 1), où: N t = nombre de microorganismes au temps t; N 0 = nombre de microorganismes au temps 0; t = temps (jours); k = constante de décroissance microbienne Afin de préciser le contenu en microorganismes potentiellement pathogènes pour l humain des fumiers destinés à l épandage, des campagnes de caractérisation ont été menées. De plus, des suivis ont été réalisés en parcelles expérimentales ainsi que chez des producteurs agricoles dans les régions de Lanaudière et de la Montérégie. L objectif de ces études était de préciser le potentiel de survie des microorganismes potentiellement pathogènes pour l homme dans le sol de surface de cultures maraîchères suite à l épandage d engrais de ferme. Les échantillons de fumier et de sol ont été analysés pour la détermination de leur contenu en Escherichia coli (utilisée comme indicateur de contamination fécale) par la méthode des Pétrifilms. De plus, la présence de Salmonella spp. et Yersinia enterocolitica a été vérifiée par des méthodes de culture conventionnelles. L analyse microbiologique du sol à une profondeur de 20 cm a aussi été faite avant l épandage des fumiers, ainsi qu après l épandage à toutes les 1 ou 2 semaines. Enfin, des échantillons de légumes ont été prélevés pour fins d analyses microbiologiques. Les constantes de décroissance des populations d E. coli dans le sol ont été déterminées en appliquant la loi de Chick. L analyse de plusieurs types de fumiers a permis de constater que le contenu en E. coli de ceux-ci pouvait atteindre 10 6 UFC/g. Ces niveaux se retrouvent généralement dans les lisiers/fumiers frais, comme par exemple le lisier provenant d une pré-fosse. Dans le cadre des études menées au champ, les entérobactéries ciblées n ont pas été détectées au printemps avant l épandage des engrais de ferme. De plus, la présence de celles-ci était rare en cours de saison dans les champs n ayant pas reçu de fumiers. En parcelles expérimentales, la constante de décroissance moyenne des populations d E. coli dans le sol de surface après l épandage de lisier de porc dans la culture du cornichon variait entre 0,049 et 0,063 dans le loam sableux et elle a été estimée à 0,0038 dans le sable loameux. Suite à l épandage d un lisier de porc dont le contenu en E. coli est élevé, le nombre de jours requis pour que les populations bactériennes redeviennent nulles dans le sol peut atteindre 100 jours. Légumes de champ 1

2 Des résultats comparables ont été obtenus lors des validations chez les producteurs agricoles. La survie maximale de Salmonella spp. observée dans le sol était de 54 jours. Toutefois, aucun lien n a été établi entre l épandage d engrais de ferme et la contamination microbiologique des légumes. L eau d irrigation Bien que l eau d irrigation ait une charge microbienne mois élevée que celle des fumiers, elle est parfois appliquée peu de temps avant les récoltes. Plusieurs projets sont réalisés dans le but de préciser les niveaux d E. coli acceptables dans l eau et ce, selon le moment de l irrigation. Parmi ceux-ci, un projet d une durée de 3 ans est en cours dans la culture de laitue romaine. Six traitements sont à l étude, représentés par une combinaison de 2 sources d eau d irrigation (étang aéré et eau contaminée artificiellement), ainsi que 3 dates d irrigation : 3 semaines, 1 semaine et 3 jours avant la récolte finale. Les traitements, répétés 4 fois, sont disposés en split-plot avec la source d eau en parcelles principales et les dates d irrigation en sous-parcelles. Des échantillons composites de laitue sont prélevés pour la détermination des populations d E. coli et de la présence de : E. coli, E. coli vérotoxinogène, Salmonella spp., Listeria monocytogenes et Campylobacter spp. Pour 2010 et 2011, les populations d E. coli ont pu être dénombrées dans 14 échantillons de laitue (n=192), dont 11 provenaient de parcelles irriguées avec l eau contaminée. L analyse statistique des résultats des deux années d étude a révélé que la source d eau et la date d irrigation ont un impact hautement significatif sur la probabilité de détecter E. coli sur la laitue (P < 0,0001 et P < 0,0004 respectivement). L impact de la date d irrigation est statistiquement plus prononcé pour l eau contaminée que pour l eau provenant de l étang aéré. Ainsi, pour une irrigation réalisée 3 jours avant la fin des récoltes, il y a 16 fois plus de chances de trouver E. coli dans les laitues irriguées avec l eau contaminée que dans celles irriguées avec l eau provenant de l étang aéré. Un projet d une durée de 3 ans a aussi été mené dans la région de Lanaudière afin de déterminer la persistance d E. coli suivant l irrigation dans les cultures de brocoli, chou-fleur et chou chinois. Des parcelles ont été mises en place en un plan entièrement aléatoire incluant chaque culture répétée trois fois. Elles ont été irriguées par aspersion une seule fois en 2008 et deux fois en 2009 et Le contenu de l eau d irrigation était de 1151 UFC/100 ml en 2008, 52 et 92 UFC/100 ml en 2009, et enfin 188 et 299 UFC/100 ml en Des légumes ont été prélevés dans chaque parcelle pour déterminer les populations d E. coli avant l irrigation, une heure après l irrigation ainsi qu à plusieurs dates après l irrigation, pendant une période d environ 2 semaines. Une décroissance du nombre d échantillons positifs à E. coli a été observée en fonction du temps, pour atteindre zéro au cours des deux semaines suivant l irrigation de façon générale. L analyse statistique a révélé que les chances de trouver E. coli étaient 6,5 fois plus grandes dans le brocoli et le chou-fleur comparativement au chou chinois en 2008, mais aucune différence n a été observée en 2009 et Le délai entre l épandage de fumiers ou l irrigation et la récolte devrait être considéré dans l évaluation du risque de contamination des légumes. L entreposage et le traitement des fumiers/lisiers contribuent à une réduction des populations de microorganismes potentiellement pathogènes pour l humain avant leur épandage. Pour l eau d irrigation, une attention particulière devrait être portée au cours des 2 semaines précédant la récolte, où l eau devrait avoir un contenu inférieur à 1000 UFC/100 ml. L aération des étangs d irrigation peut contribuer à réduire la charge de microorganismes indicateurs et pathogènes qui s y trouvent. Légumes de champ 2

3 SALUBRITÉ DES LÉGUMES AU CHAMP : SURVOL DES ÉTUDES RÉALISÉES À L IRDA Caroline Côté agr., Ph.D. DEMANDES DU MARCHÉ Programmes de salubrité à la ferme Canada GAP Loblaws Sobeys (marque maison) Exportation Leafy ygreen marketing agreement 1

4 SALUBRITÉ DES LÉGUMES Intrants Engrais de ferme Eau d irrigation Risques biologiques Escherichia coli vérotoxinogène E. coli O157:H7 Salmonella spp. Listeria monocytogenes Parasites Virus CARACTÉRISATION DU RISQUE Conditions climatiques Humidité, température, exposition aux UV Caractéristiques de l intrant Délai application - récolte 2

5 SURVIE DANS LE SOL N t / N 0 = 10 -kt N t = nombre de microorganismes au temps t N 0 = nombre de microorganismes au temps 0 t = temps (jours) k = constante de décroissance microbienne log N t = log N 0 -kt Populations Temps CARACTÉRISATION DU LISIER DE PORC Lisier destiné à l épandage Engraissement 32 fosses Lanaudière (n = 15) et Montérégie (n = 17) Printemps (n = 14) et automne (n = 18) 30 avril - 15 mai 28 août - 27 septembre 9 prélèvements / fosse 3 endroits 3 profondeurs 3

6 LISIER DESTINÉ À L ÉPANDAGE Populations d Escherichia coli < 1-5,52 log UFC/g UFC/g Intervalle de confiance (alpha = 0,05) : [3,16; 4,23] UFC/g Salmonella spp. 37 % (12 / 32) Yersinia enterocolitica 9 % (3 / 32) Cryptosporidium spp. 3 % (1 / 32) DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL Cultures Carotte, chou et cornichon Lanaudière Loam sableux série Soulanges Parcelles expérimentales 4 m x 10 m 4 traitements x 4 répétitions Blocs complets aléatoires Escherichia coli, Salmonella spp., Yersinia enterocolitica 4

7 E. COLI DANS LE SOL E. coli (UFC/g de sol) Lisier : UFC/g Sol initial : 0 UFC/g Date d épandage : 17 juin sem. 4 sem. 6 sem. 8 sem. 115E 80E+35E 115L (37m3/ha) 80L+35E (25m3/ha) 50 E. COLI DANS LE SOL Populations d'e. coli (log UFC+10/g) 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0, Temps (jours) 5

8 COEFFICIENTS DE RÉGRESSION Traitement 115L Type de sol Loam sableux R 2 k T 99,99 0,90 0,049 [0,031;0,068] 70 [51;97] 80L + 35E Loam sableux 0,99 0,056 [0,034;0,079] 65 [44;92] 80L + 35E Loam 0,82 0, sableux [0,038;0,087] [37;82] 80L + 35E Sable loameux 0,94 0,038 [0,017;0,060] 77 [50;124] SALMONELLA DANS LE SOL 27 m 3 /ha Sable loameux 54 jours Sérotype Infantis PFGE Légumes E. coli et Salmonella non détectées 6

9 E. COLI DANS LE LISIER ENTREPOSÉ Fosse N 0 Équation R 2 T ln t = 10,88-0,0982 t 0, ln t = 10,23-0,0896 t 0, ln t = 8,59-0,1062 t 0, ln t = 8,41-0,1549 t 0, SURVIE D E.COLI SUR LES CULTURES 3 cultures Brocoli Chou-fleur Chou chinois 4 répétitions Irrigation 5 septembre UFC/100 ml 7

10 SURVIE D E.COLI SUR LES CULTURES Prévalence de E. coli (p) Prévalence (p) de E. coli en fonction du DELAI et de la culture Culture Temps Culture x temps Temps pour P=0,01 (jours) Brocoli : 9,4 Chou chinois : 21,1 Chou-fleur : 20, Délai (heures) cult BR CC CF DÉLAI ET QUALITÉ DE L EAU Laitue romaine 3 dates d irrigation 21, 10 et 3 jours avant la fin des récoltes 2 sources d eau Étang aéré 3 37 UFC/100 ml Eau contaminée UFC/100 ml 6 trait. x 4 rép. = 24 parcelles Échantillonnages 4 dates de récolte Échantillon composite 8

11 VARIABLES MESURÉES Avant lavage E. coli vérotoxinogène UdeM (J. Fairbrother) Salmonella spp. Campylobacter spp. AAC (E. Guévremont) Listeria monocytogenes AAC (E. Guévremont) Virus AAC (J. Brassard) Avant et après lavage Populations et présence d E. coli IRRIGATION 9

12 SOURCE D EAU ET DÉLAI E. Échantillons positifs à coli (%) Délai entre l'irrigation et la fin des récoltes (jours) à Échantillons positifs à E. coli (%) Délai entre l'irrigation et la fin des récoltes (jours) Étang Eau contaminée Étang Eau contaminée Augmenter le délai Réduire la charge Engrais de ferme Entreposage Traitement Eau d irrigation Aération CONCLUSION 10

13 REMERCIEMENTS Mylène Généreux Kathie Roseberry MAPAQ, CDAQ, Fédérations de l UPA Université de Montréal (FMV) Agriculture et agroalimentaire canada 11