Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le démarrage de l’irrigation basé sur un seuil de tension de l’eau dans le sol (SWTI) permet à la canneberge de se maintenir dans une zone de confort hydrique idéale à sa croissance. Ce seuil pourrait atteindre 6.5 voire 8.0 kPa selon différents auteurs. Afin de valider ces recommandations, une étude au champ était nécessaire. L’objectif principal de ce projet était de déterminer la valeur de SWT¬I permettant de maximiser la productivité de l’eau (WP) sans affecter le rendement. En 2011-2012, un dispositif expérimental aléatoire en blocs complets a été mis en place dans trois sites au Québec et dans un site au Wisconsin. Le sol des quatre sites était un sable fin. Ce dispositif a permis de tester des valeurs de SWTI variant de 5.5 à 10.0 kPa. Des traitements humides et des traitements secs ont été comparés à des traitements témoins. Les précipitations ont maintenu la tension de l’eau dans le sol inférieure à 8,5 kPa dans le site où ce traitement était prévu, l’empêchant ainsi d’être testé. La WP a été significativement supérieure de 15 à 79 % dans les traitements secs et significativement inférieure de 21 à 50 % dans les traitements humides. Le traitement sec ayant une valeur SWTI de 10.0 kPa a connu une baisse de rendement significative de 11 %. Aucun autre traitement n’a présenté de différence significative au niveau du rendement. Le sol peut fournir l’eau nécessaire aux besoins de la canneberge jusqu’à une tension de 8.0 kPa. Lorsque ce seuil est dépassé, le flux capillaire ne semble pas suffisant pour combler les besoins de la plante, ce qui entraîne une baisse de rendement. Basée sur les présents résultats, la valeur SWTI recommandée pour démarrer l’irrigation dans les sables fins est de 8.0 kPa afin de maximiser la productivité de l’eau sans affecter le rendement. En utilisant ce seuil, les producteurs de canneberge pourraient augmenter leur productivité en économisant de l’énergie et en réduisant les coûts de main d’œuvre associés à l’irrigation. / The onset of irrigation based on a soil water tension threshold (SWTI) allows cranberry plants to grow in a comfort zone. According to different authors, this threshold could be 6.5 kPa, or 8.0 kPa. A field study was required to confirm these recommendations. This study was conducted to determine the optimum SWTI value that would optimize water productivity (WP) without decreasing yield. A randomize complete block design has been set up during the 2011 and 2012 growing seasons in three sites in Québec and one site in Wisconsin. In all cases the soil was fine sand. Values of SWTI ranged from 5.5 to 10.0 kPa and dry and wet treatments were compared to control treatments. The treatment with a SWTI value of 8.5 kPa has never been irrigated because the rain kept soil water tension under this threshold. The WP was significantly greater from 15 to 79 % in dry treatments and significantly lower from 21 to 50 % in wet treatments. The dry treatment with a SWTI value of 10.0 kPa had a significant yield depletion of 11 %. It was the only treatment with a significant yield difference. Fine sands seem to have sufficient capillary flux to the cranberry uptake for a soil water tension up to 8.0 kPa. After this threshold, capillary flux seems to be too low to feed cranberry plants and results in yield depletion. Based on the current results, a SWTI value of 8.0 is recommended to maximise water productivity without affecting yield. With this threshold, cranberry growers could improve their productivity with energy and labor savings.

Cette recherche a pour objectif principal d'estimer les paramètres de Van Genuchten en utilisant une grille manuelle ainsi que la méthode inverse d'HYDRUS-1D et de PEST. Elle vise à gérer l’irrigation dans un champ de canneberges. L’optimisation des paramètres hydrauliques dépend des variables d’entrées, des données initiales et des limites imposées par Mayer (1999). Toutefois, l’existence du phénomène d’hystérèse dans un sol sableux de texture grossière, la distribution racinaire linéaire ou uniforme et le choix de l’optimisateur numérique peuvent influencer la qualité de l’optimisation des paramètres hydrauliques ainsi que la calibration du modèle. L’efficacité numérique du modèle a été évaluée à partir de critères statistiques. Le modèle calibré par HYDRUS-1D, à partir des données du potentiel matriciel obtenues sur le terrain, a fourni des analyses numériques plus précises. / This study’s main objective is to estimate Van Genuchten's parameters by using a manual grid as well as the inverse method of HYDRUS-1D and PEST. It aims to determine irrigation requirements in a cranberry field. Hydraulic parameter optimization depends on input variables, initial data and imposed constraints such as mentioned by Mayer (1999). However, hysteresis in coarse texture soil, linear or uniform root distribution and simulation numerical code selection may influence hydraulic parameter optimization quality and the model calibration program responsible for the simulation. Model digital efficiency has been evaluated based on statistical criteria. The calibrated model by HYDRUS-1D taken from pressure head field data provides more accurate digital analyses.

L'objectif de l'étude était de développer une régie d'irrigation basée sur des lectures de tensiomètres et qui respecte les besoins en eau de la canneberge et la capacité de rétention en eau des 3 principaux types de sols cultivés en canneberge. Pour y arriver, trois volets distincts ont étés complétés. Tout d'abord, 54 caractérisations physiques et hydrodynamiques ont été faites afin de connaître la conductivité hydraulique aux différents potentiels matriciels du sol (K(PHIm)). Aussi, des essais exploratoires ont étés faits durant deux étés (2006 et 2007) sur 9 et 10 champs complets afin de tester 4 régies distinctes. Finalement, une recherche en chambre de croissance a permis de mieux contrôler les paramètres d' intérêt et de mettre en relation le taux de photosynthèse, la conductance stomatale et le potentiel du xylème avec PHIm, la température des feuilles, le déficit de pression de vapeur de l'air, le type de tige et le moment de la journée. En regroupant les résultats des trois volets de la recherche, il est permis de conclure que PHIm devrait être maintenu entre --4 et -6,5 kPa au champ, sans distinction nécessaire entre les types de sol. Ainsi, l'irrigation est démarrée lorsque PHIm à une profondeur de 7 à 10 cm atteint -6,5 kPa et est arrêtée à --4 kPa.

De nouvelles recommandations dans la production de canneberges suggèrent l'utilisation de l'irrigation souterraine, une méthode susceptible d’augmenter l’accumulation de sels dans le sol. Par ailleurs, le prélèvement d’eaux souterraines saumâtres dans des nappes résiduelles de la mer Champlain sous les dépôts d’argile dans la vallée du St-Laurent ou résultant du rehaussement des niveaux marins dans les zones côtières dû aux changements climatiques pourrait affecter la productivité des canneberges cultivées dans l’Est du Canada. Puisque très peu de données concernant la tolérance de la canneberge à la salinité sont disponibles, cette étude a été menée afin de déterminer si ces nouvelles recommandations pourraient éventuellement affecter le rendement de la plante. Dans une serre, des plants de canneberge ont été soumis à huit traitements obtenus à partir de deux méthodes d'irrigation (aspersion et irrigation souterraine) et quatre niveaux de salinité créés par des quantités croissantes de K2SO4 (125, 2 500, 5 000 et 7 500 kg K2O ha-1). L’irrigation souterraine a entraîné des conditions édaphiques plus sèches. Cependant, aucune différence significative de la conductivité électrique de la solution du sol (CEss) n’a été observée entre les deux types d'irrigation. Pourtant, les taux de photosynthèse et la nouaison étaient significativement plus faibles chez les plantes sous traitement d’irrigation souterraine. Les paramètres de croissance ont diminué de façon linéaire avec l’augmentation de la salinité alors que les paramètres de rendement ont connu une diminution quadratique avec l’élévation de la CEss. Une CEss moyenne de 3,2 dS m-1 pendant la floraison a provoqué une chute de 22% du taux relatif de photosynthèse et une diminution de 56% du rendement par rapport au témoin. Le suivi de la conductivité électrique du sol lors de l’implantation d’une régie d’irrigation souterraine de déficit en production de canneberges serait donc recommandable afin d’éviter le stress salin. / New recommendations in cranberry production suggest the use of sub-irrigation, an irrigation method suspected to increase the risk of salt buildup. On the other hand, the pumping of brackish waters in the residual Champlain sea waters below the clay deposits of the St-Lawrence valley or resulting from upraising of sea levels in coastal areas due to climate change could affect the productivity cranberry crops in Eastern Canada. Because very little is known about cranberry’s tolerance to salinity, this study was conducted to determine which salinity level would affect plant yield in two different irrigation strategies. Cranberry plants were grown in a greenhouse and submitted to eight different treatments obtained from two irrigation methods (overhead and sub-irrigation) and four salinity levels created by increasing amounts of K2SO4 (125, 2 500, 5 000 and 7 500 kg K2O ha-1), at the salinity levels ranging from fresh to brackish waters. Sub-irrigation resulted in drier soil conditions. However, no significant difference in soil solution electrical conductivity (ECss) was observed between the two types of irrigation. Still, photosynthetic rates and fruit set were significantly lower in sub-irrigated plants. This suggests that the difference in soil water contents influenced plant growth and development. Growth and yield parameters decreased significantly with soil salinity and an average ECss of 3.2 dS m-1 (slightly brackish) during flowering caused a 22% drop in relative photosynthetic rate and a 56% decrease in yield when compared to the control. It would therefore be recommended to evaluate in situ soil electrical conductivity when fields are submitted to deficit sub-irrigation in order to secure maximum yield and the sustainable and efficient use of water resources.