L’utilisation du panic érigé amendé avec du biochar et/ou inoculé avec des rhizobactéries, pour produire de l’énergie, pourrait permettre de réduire les gaz à effets de serre. Afin d’évaluer les effets de ces amendements sur le contenu en carbone (C) de la plante et du sol, un essai a été mis en place sur un loam sableux à St-Augustin-de-Desmaures, selon un plan en tiroirs répété 3 fois avec en parcelles principales, un traitement de biochar de 10 Mg MS ha-1 et un traitement sans biochar, et en sous-parcelles, 3 doses d’azote ( 0,  25,  50 kg ha-1) et 2 traitements d’inoculation bactérienne. L’apport d’engrais minéral azoté a augmenté significativement le rendement en biomasse aérienne et en C lors de la 2e année de croissance. Le biochar et l’inoculation n’ont eu aucun effet sur la biomasse aérienne du panic et un effet marginal sur la biomasse racinaire. Aucun effet significatif n'a été observé sur le contenu en C du sol. / The use of switchgrass (Panicum virgatum L.) amended with biochar and/or rhizobacteria to produce energy, could potentially be a solution to reduce greenhouse gases and contribute to increase carbon (C) sequestration in soil. In this experiment, switchgrass was treated with biochar and N-fixing and P-solubilising bacteria in a split-plot experimental design. To assess the C dynamics in switchgrass production, the experiment was established on a sandy loam in St-Augustin-de-Desmaures near Quebec. A biochar treatment of 10 Mg of dry matter per hectare and treatments without biochar has been used as main plots, while three nitrogen rates (0,  25 and 50 kg ha-1) and treatments of bacterial inoculation were installed as sub-plots. The mineral nitrogen fertilizer significantly increased the aboveground biomass yield and C after two years of growth. A small positive effect of biochar (p=0,08) increase root C. Soil C was not affected by any treatment after two years of growth.

Au Québec, la pomme de terre est cultivée sur des sols sableux favorisant les pertes par lixiviation de l’azote et du potassium. Selon le principe de réactions d’échanges cationiques, on a supposé que les doses et les sources d'azote puissent avoir un impact sur la lixiviation du potassium. Ainsi, une expérience a été menée, pendant trois années, dans un champ de pomme. Le dispositif expérimental est un bloc complet aléatoire de quatre répétitions constitué de 10 traitements qui sont un factoriel de trois sources d'azote (nitrate d’ammonium, sulfate d’ammonium et un engrais à libération lente) et trois doses (120, 200 et 280 kg N ha⁻¹) avec un traitement témoin. Des lysimètres ont été installés pour récupérer la solution du sol et doser sa concentration en potassium aux deux semaines. Les résultats ont révélé un effet non significatif de la source et de la dose de l'azote sur la lixiviation du potassium. Un modèle d’évolution de la lixiviation de potassium est obtenu pour aider les producteurs à mieux fractionner leurs engrais potassiques. Le bilan partiel de K montre une lixiviation nette pour les parcelles qui ont reçu une fertilisation azotée mais pas pour le témoin.

Les biosolides et les cendres de combustion de boues (CCB) constituent des sources importantes d’éléments nutritifs (particulièrement l’azote et/ou le phosphore). Bien que plusieurs auteurs aient étudié la disponibilité de ces éléments dans les biosolides, ces études se sont concentrées sur des produits spécifiques et réalisées dans des conditions expérimentales différentes, générant des résultats très diversifiés. Ainsi, il n’existe actuellement aucun modèle de prédiction de la disponibilité de ces éléments pour les cultures. Concernant les CCB, elles ont été largement caractérisées chimiquement au cours des dernières années, mais il existe très peu d'études sur la réponse des cultures à cette source de phosphore. Cette étude fournit des modèles de prédiction de la disponibilité de l’azote et du phosphore dans ces produits afin d’améliorer l'efficacité de leur recyclage agricole et éviter les risques environnementaux. Deux modèles d’évaluation et de classification de la biodisponibilité de l’azote et du phosphore dans les biosolides ont été élaborés à partir des données de la littérature scientifique nationale et internationale. Le potentiel fertilisant de 12 CCB provenant de monoincinérateurs situés au Canada et aux États-Unis a été également testé dans une expérimentation réalisée en serre en utilisant deux types de sol. Ensuite, la modélisation par la méthode de forêt aléatoire a été utilisée pour déterminer un indicateur de prédiction de la disponibilité du P dans les CCB. En fonction du rapport C/N, la disponibilité de l’azote dans les matières résiduelles fertilisantes a été classée en deux grands systèmes : un minéralisateur et un immobilisateur, pour un total de six sous-systèmes: i) forte minéralisation : coefficient d’efficacité relative de l’azote (CERN) de +66% et C/N≤5, ii) minéralisation moyenne : CERN de +33% et 5<C/N≤16, iii) faible minéralisation : CERN de +9% et 16<C/N≤38, iv) faible immobilisation : CERN de -9% et 38<C/N≤90, v) immobilisation moyenne : CERN de -27% et 90<C/N≤140, vi) forte immobilisation : CERN de -55% et C/N>140. En fonction de la concentration molaire total en aluminium et en fer, la disponibilité du phosphore dans les biosolides a été divisée en 4 classes de disponibilité: i) très élevée (230-400 mmol kg-1), ii) élevée (401-1100 mmol kg-1), iii) moyenne (1101-2800 mmol kg-1) et iv) faible (2801-5132 mmol kg-1). Suite à l'application des CCB, l'augmentation de la biomasse aérienne du ray-grass par rapport au témoin varie de 4-29% et de 15-59% dans les sols argileux et loam sableux, respectivement. Cette augmentation est en moyenne 40% inférieure à celle du triple super phosphate (TSP) pour les deux types de sols. Les plus grandes augmentations de biomasse ont été obtenues pour les CCB ayant un pourcentage de solubilité du P (PSP) ≥ 54%. Un comportement similaire a été observé pour le prélèvement du P par la plante avec des augmentations maximales de 26% et de 165% pour le sol argileux et loam sableux, respectivement. Suite à l'application des CCB, l’augmentation de la biomasse et du prélèvement en P est supérieure à celle du phosphate naturel (PN) dans le sol argileux, mais similaire dans le sol loam sableux. La modélisation par la méthode de forêt aléatoire montre que l’extraction à l’oxalate est un indicateur pratique de prédiction de la disponibilité du phosphore des CCB et que l’aluminium est le facteur influençant le plus cette disponibilité. / Biosolids and sludges incinerated ashes (SIA) are valuables sources of nutrients (N, P) and organics matter. During the last decades, a considerable amount of research has been done on biosolids nutrients availability after their application onto agricultural land. But these studies are focused on specific products and performed under different experimental conditions, generating very different results. Therefore, so far, no model has been proposed to predict nitrogen and phosphorus plant availability for biosolids land application. Although the chemical characterization of SIA has been widely examined, there are only a few studies regarding crop responses to this source of P. This study has generated prediction models to evaluate nitrogen and phosphorus plant availability in these products in order to improve their agricultural recycling and avoid environmental risks of pollution. Data were collected from national and international literature in order to design two models to assess and classify nitrogen and phosphorus availability in SIA. Twelve SIA from mono-incinerators located in Canada and the USA were tested for their fertilizing potential in a greenhouse experiment. Then, random forest modeling was used to find out an indicator of prediction of SIA phosphorus availability. Depending on the C/N ratio of non-composted by-products, six categories were defined. i) high mineralization: +66 % relative N effectiveness (RNE) and 5 ≤ C/N, ii) moderate mineralization: +33 % RNE and 5 < C/N ≤ 16, iii) low mineralization: +9 % RNE and 16 < C/N ≤ 38, iv) low immobilization: −9% RNE and 38 < C/N ≤ 90, v) moderate immobilization: −27 % RNE and 90 < C/N ≤ 140, and vi) high immobilization: −55 % RNE and C/N > 140. According to the total molar concentration of Al and Fe in biosolids, phosphorus availability were divided into 4 classes: i) very high (230-400 mmol kg-1), ii) high (401-1100 mmol kg-1), iii) medium (1101-2800 mmol kg-1), and, iv), and low (2801-5132 mmol kg-1). The biomass increases following an SIA application were as high as 29 % and 59 % more than the control for the sandy loam and clayey soil, respectively, but 40% less than for the triple super phosphate (TSP), for both soils. The ray-grass biomass and P uptake increases due to SIA applications were larger than those of rock phosphate (RP) application in the clayey soil, but similar to those in the sandy loam soil. A similar behavior was observed for P uptake, with a maximum increase of 26 % for the clayey soil, and 165 % for the sandy loam soil. The SIA with a PSP of ≥ 54% significantly increased soil available P stocks and saturation. The random forest modeling shows that oxalate extraction is a practical indicator of prediction of SIA phosphorus availability. Also, this modeling shows that SIA Al content is the most influent factor of this availability.

Les vaches laitières peuvent être affectées par l'hypocalcémie post-partum lors de la forte demande en Ca au début de la lactation. La maladie, présente à travers le monde, affecte jusqu'à 7 % des vaches laitières dans sa forme symptomatique et jusqu'à 66 % dans sa forme asymptomatique. L'alimentation en période pré-partum joue un rôle majeur dans l'incidence de l'hypocalcémie. Il est possible de prédire l'efficacité d'une ration à prévenir la maladie à l'aide de la différence alimentaire cations-anions (DACA; mmolc kg"1 de matière sèche (MS)). La DACA peut être ajustée par l'ajout de sels anioniques à la ration, mais cela en diminue l'appétence et représente des coûts supplémentaires pour les producteurs. L'incorporation de fourrages à faible DACA dans la ration des vaches laitières pré-partum permet d'éliminer l'utilisation de sels anioniques, ou du moins de réduire la DACA de la ration à moins de 250 mmolc kg" MS pour ne pas affecter la consommation volontaire de matière sèche (CVMS). Le projet de recherche présenté dans cette thèse avait pour objectif d'établir des méthodes culturales permettant de produire un fourrage à faible DACA destiné aux vaches taries. Dans un premier temps, un essai en champ a été réalisé sur la fléole des prés {Phleum pratense L.), la graminée fourragère qui présente la DACA la plus faible parmi les espèces cultivées dans l'Est du Canada. Les effets de la fertilisation en N (0, 60, 120 et 180 kg N ha"1 ; NH4NO3) et P (0, 15, 30 et 45 kg P ha"1 ; 0-46-0) sur la DACA de la fléole cultivée en sol élevé en K et récoltée à différents stades de développement (montaison, début épiaison, fin épiaison, début floraison) lors de la croissance printanière ont été mesurés. Les résultats montrent que la DACA a diminué avec le stade de développement à cause d'une diminution de la teneur en K et d'une légère augmentation de la teneur en Cl de la fléole. La fertilisation en N a augmenté la DACA, mais seulement au stade montaison, tandis que la fertilisation en P n'a pas eu d'effet sur la DACA. Cet essai a démontré que, lorsque récoltée au stade fin épiaison, la fléole des prés cultivée sur un sol à contenu élevé en K et fertilisée avec une dose optimale de N est une avenue intéressante dans la production d'un fourrage à DACA d'environ 200 mmolc kg"1 MS. Un tel fourrage peut être servi aux vaches taries mais nécessiterait l'ajout de sels anioniques pour diminuer les risques d'hypocalcémie. Les travaux présentés au troisième chapitre avaient pour objectif de réduire davantage la DACA de la fléole des prés. Pour ce faire, l'effet de la dose annuelle de fertilisation en Cl (0, 80, 160 et 240 kg Cl ha"1 ; CaCl2) et en N (70 et 140 kg N ha"1 ; NH4NO3), du type de fertilisant chloré (160 kg Cl ha"1 ; CaCl2 et NH4C1), du contenu en K du sol (124, 199, 290 et 311 kg K ha"1 ) et de la période de croissance (printemps et été) sur la DACA de la fléole des prés cultivée en champ a été évalué. La DACA a diminué avec l'augmentation de la fertilisation chlorée pour les deux types de fertilisants. À la récolte d'été, des valeurs de DACA inférieures à 0 mmolc kg"1 MS ont été observées pour la fléole fertilisée avec les deux doses de Cl les plus élevées sur les sols à contenu moyen en K. Les deux types de fertilisants chlorés ont eu le même effet sur la DACA de la fléole des prés. La fertilisation azotée a augmenté la DACA mais seulement sur les sols à contenu élevé en K lorsqu'il n'y avait pas d'application de Cl. Les rendements ont augmenté avec la fertilisation azotée mais n'ont pas été affectés par l'application de Cl. La dose économiquement optimale de Cl au printemps a été évaluée entre 78 et 123 kg Cl ha"1 , en fonction du contenu en K et Cl du sol et de son potentiel de rendement. Les résultats de cet essai ont permis d'établir que la fertilisation chlorée diminue la DACA d'un fourrage de fléole des prés, peu importe le contenu en K du sol. Le contenu élevé en Cl du sol est souvent corrélé à des teneurs élevées en Cd chez certaines plantes, particulièrement dans les sols australiens. Un troisième essai a donc été réalisé afin d'évaluer dans un premier temps l'effet de la fertilisation en Cl (0, 80, 160 et 240 kg Cl ha""'; CaCb) sur la DACA et la concentration en Cd d'un cultivar de fléole des prés et de deux cultivars d'alpiste aquatique (Phalaris aquatica L.) produits en sols australiens non contaminés au Cd ou ayant reçu du Cd sous forme de contaminant par l'ajout de superphosphate ou dans des biosolides. Dans un deuxième temps, l'effet de la fertilisation chlorée printanière (0 et 144 kg Cl ha"1 ) sur la teneur en Cd de la fléole des prés cultivée en sols canadiens a été évalué. Dans l'étude australienne, la fertilisation chlorée a diminué la DACA de la fléole des prés et de l'alpiste aquatique, mais n'a pas eu d'effet sur leur teneur en Cd; cette dernière a plutôt été affectée par la source de Cd et l'espèce de plante. Le contenu en Cd du sol ayant reçu des biosolides et les teneurs en Cd des graminées cultivées dans ce sol étaient nettement supérieurs à ceux des autres sols. De plus, les deux cultivars d'alpiste aquatique présentaient des teneurs en Cd supérieures à celle de la fléole des prés. Dans l'expérience canadienne, la fertilisation au Cl a augmenté les teneurs en Cd de la fléole à deux des quatre sites d'expérimentation mais sans atteindre des niveaux toxiques pour les plantes ou les animaux. Les teneurs en Cd de la fléole n'ont pas été affectées par le contenu en Cd du sol; les différences entre les sites sont vraisemblablement reliées aux autres caractéristiques des sols. Ces résultats démontrent que sur des sols canadiens et australiens à contenu faible en Cd, la fertilisation chlorée appliquée pour réduire la DACA des fourrages n'augmente pas leur teneur en Cd à des niveaux problématiques pour les plantes et les animaux. Enfin, un dernier essai a été effectué pour évaluer l'effet de l'acidité des sols australiens sur la DACA des espèces fourragères. Les DACA calculées avec une formule courte (DACAc; quatre éléments minéraux) et longue (DACAL; sept éléments minéraux) de 16 espèces de plantes fourragères cultivées en sols australiens à faible pH ont été mesurées. Les résultats montrent que les DACA des plantes fourragères cultivées dans ces sols sont supérieures à celles recommandées pour les vaches taries. Le chaulage a augmenté le rendement et diminué la DACAc de graminées fourragères sensibles à l'acidité du sol, tandis que pour une graminée tolérante à l'acidité du sol, le rendement a diminué et la DACAc a augmenté avec le chaulage. L'application de gypse a réduit le rendement et augmenté la DACAc de la graminée tolérante comparativement au témoin non amendé. L'absorption par les plantes des minéraux de la DACA n'a pas été affectée par le pH du sol. La variation de DACA des graminées fourragères cultivées en sols acides serait attribuable à la baisse de rendement due aux conditions de croissance difficiles de ces sois, plutôt qu'à la baisse de disponibilité des cations. La présente étude démontre que la fertilisation chlorée, la récolte tardive et un contenu moyen en K du sol permettent de diminuer la DACA des fourrages de graminées à des niveaux acceptables pour les vaches taries, sans augmenter les risques d'ingestion de Cd à des niveaux toxiques pour les plantes et les animaux.

Titre de l'écran-titre (visionné le 18 avril 2023) / La connaissance et l'appréciation de la fertilité des sols agricoles passent par l'analyse au laboratoire pour connaitre la composition, la productivité, la durabilité, la santé, et la sécurité des sols agricoles. Or la qualité de ces analyses impacte fortement tout le système de diagnostic des sols et de recommandation des pratiques agricoles durables dont essentiellement la fertilisation et les amendements. Pour instaurer un système garantissant une qualité accrue de caractérisation des sols, cinq laboratoires du Québec dont trois accrédités et deux laboratoires de recherches non accrédités ont participé à cette étude. L'objectif général était d'identifier les sources principales de variations des résultats de caractérisation des sols, de quantifier leurs amplitudes et de proposer des recommandations pour les contrôler. Ainsi trois objectifs spécifiques ont fait l'objet de cette étude doctorale : i) Un premier objectif spécifique consistait à évaluer l'effet des techniques de préparation des échantillons de sols (TPÉ) de cinq laboratoires du Québec sur la reproductibilité inter-laboratoires de TPÉ, réplicabilité intra-laboratoire de TPÉ et répétabilité intra-laboratoire d'analyse des sols selon une ANOVA à structure nichée. Les résultats de ce premier objectif de recherche ont montré des variations significatives inacceptables du pHₑₐᵤ, P[indice M3], Al[indice M3], (ISP)[indice M3], Ca[indice M3], Mg[indice M3], MO, Mn[indice M3], K[indice M3] et Cu[indice M3] dues à la température de séchage et à la distribution granulométrique différentes d'un laboratoire à un autre. Cet objectif de recherche démontre qu'au Québec, les méthodes de préparation des sols avant analyse doivent être standardisées, sans quoi il ne sera pas possible d'obtenir des données fiables pour les plans agroenvironnementaux de fertilisation et de recyclage (PAEF et PAER); ii) Un deuxième objectif spécifique portait sur l'effet de la saisonnalité d'échantillonnage sur la représentativité des indicateurs de fertilité des sols agricoles. En se servant de deux outils : de statistiques descriptives et de décomposition des séries chronologiques, on a observé un effet saisonnier essentiellement, pour deux indicateurs P[indice M3] et (ISP)[indice M3]. Cet effet saisonnier a limité le calendrier d'échantillonnage aux cinq premières semaines du printemps jusqu'à la fin mai et à toute la période de l'automne, à partir du début septembre; et iii) Un troisième objectif spécifique proposait un outil intra-laboratoire de suivi de surveillance et de contrôle de qualité de 11 indicateurs de fertilité des sols. Les limites d'erreur intra-laboratoire de surveillance trouvées étaient de 6,9% pour P[indice M3]; 6,1% pour K[indice M3]; 4,6% pour Ca[indice M3] et Mg[indice M3]; 4,7% pour Al[indice M3]; 6,5% pour Mn[indice M3]; 6,6% pour Fe[indice M3]; 5,5% pour (ISP)[indice M3]; 1,5% pour pHₑₐᵤ 1,0% pour pH[indice SMP] et 7,5% pour MO. Les limites d'erreur intra-laboratoire d'action trouvées étaient de 9,2% pour P[indice M3]; 8,1% pour K[indice M3]; 6,1% pour Ca[indice M3] et Mg[indice M3]; 6,4% pour Al[indice M3]; 8,8% pour Mn[indice M3]; 8,9% pour Fe[indice M3]; 7,4% pour (ISP)[indice M3]; 2,0% pour pHₑₐᵤ 1,3% pour pH[indice SMP] et 10,1% pour MO. Pour ces 11 indicateurs de fertilité les limites intra-laboratoire sont inférieures aux limites inter-laboratoires établies par le CEAEQ. / The Knowledge and assessment of agricultural soil fertility require laboratory tests to determine agricultural soils' composition, productivity, durability, health, and safety. The accuracy of these analyses has a substantial impact on the whole system of soil diagnosis and recommendation of sustainable agricultural practices, mainly fertilization, and soil amendments. To establish a plan that would guarantee a higher standard of soil characterization, five Quebec laboratories, three of which are accredited and two non-accredited research laboratories, participated in this study. The general objective was to identify the primary sources of variation in soil characterization results, quantify their magnitudes, and propose recommendations to control them. Thus, three specific objectives were the focus of this Ph.D. study: i) The first specific objective was to evaluate the effect of soil sample preparation techniques (SPT) from five Quebec laboratories on the inter-laboratory reproducibility of SPT, intra-laboratory replicability of SPT, and intra-laboratory repeatability of soil analysis according to a nested structure ANOVA. This first research objective showed significant unacceptable variations in pH[subscript water], P[subscript M3], Al[subscript M3], (ISP) [subscript M3], Ca[subscript M3], Mg[subscript M3], MO, Mn[subscript M3], K[subscript M3], and Cu[subscript M3] due to drying temperature and different particle size distribution from one laboratory to another. This research objective demonstrates that soil preparation methods before tests must be standardized; otherwise, it will not be possible to obtain reliable data for the agro-environmental fertilization and recycling plans (PAEF and PAER); ii) A second specific objective focused on the effect of sampling seasons on the representativity of agricultural soil fertility indicators. Using two descriptive statistics and time series decomposition tools, a seasonal effect was observed for three indicators pH[subscript water], P[subscript M3] and (ISP)[subscript M3]. This seasonal effect limited the sampling time frame to the first five weeks of spring through the end of May and the entire fall period beginning in early September; and iii) A third specific objective was to propose an intra-laboratory monitoring and control tool for 11 soil fertility indicators. The monitoring intra-laboratory limits of error were found to be 6.9% for P[subscript M3]; 6.1% for K[subscript M3]; 4.6% for Ca[subscript M3] and Mg[subscript M3]; 4.7% for Al[subscript M3]; 6.5% for Mn[subscript M3]; 6.6% for Fe[subscript M3]; 5.5% for (ISP)[subscript M3]; 1.5% for pH[subscript water]; 1.0% for pH[subscript buffer]; and 7.5% for OM. The limits of intra-laboratory error of action were found to be 9.2% for P[subscript M3]; 8.1% for K[subscript M3]; 6.1% for Ca[subscript M3] and Mg[subscript M3]; 6.4% for Al[subscript M3]; 8.8% for Mn[subscript M3]; 8.9% for Fe[subscript M3]; 7.4% for (ISP)[subscript M3]; 2.0% for pH[subscript water]; 1.3% for pH[subscript buffer] and 10.1% for MO. For these 11 fertility indicators the intra-laboratory limits are lower than the inter-laboratory limits established by CEAEQ.

Des expériences de fertilisation à court terme ont montré que la présence d 'un tapis de mousses était une contrainte au recyclage de l'azote (N) et du phosphore (P) par les plantes graminoïdes des polygones de tourbe de l'Arctique, dont se nourrissent des herbivores comme les oies. Cette contrainte retarderait l'effet fertilisant de leurs fèces qui sont riches en nutriments facilement assimilables (N et P) par les plantes broutées. Dans ce contexte, une expérience de fertilisation à long terme, cumulant 14 traitements (N, P, N+P, fèces et glycine), a été menée dans les polygones de tourbe de l ' île Bylot, un site du Haut-Arctique canadien. Le but était de simuler la présence annuelle de la Grande Oie des neiges qui vient s 'y alimenter chaque été. Nos résultats montrent, qu 'après cinq ans de fertilisation avec 'Une quantité de fèces qui équivaut au double de celle produite par la population d 'oies actuelle, on a une forte tendance pour l'augmentation de la croissance des plantes graminoïdes. Par contre, c'est seulement avec une fertilisation en N inorganique supérieure (~ 1 g Nfm2 fan), pour venir saturer le tapis de mousses, que l'on a un effet significatif sur leur croissance. De plus, la décomposition de la matière organique est alors favorisée. L'étude dévoile aussi que l ' absorption de l'N et du P par la végétation n'est pas clairement favorisée par des apports combinés en ces nutriments en comparaison à des apports de l'un ou l'autre seuls. Par contre, la fréquence d'application d'une même quantité de fertilisant (individuelle vs. annuelle) influence la croissance des mousses, alors qu'elle ne montre pas de différence sur celle des graminoïdes. En effet, les mousses ont profité davantage du fractionnement d'une dose de fertilisant à chaque année, que de l'application complète de la même dose, la première année de l'expérience. Donc, par leur présence annuelle, il semble que l ' effet fertilisant des oies soit plus important sur la croissance des mousses que sur celle des graminoïdes broutées. Ces plantes vasculaires, également, ne compensent que partiellement la perte de tissu liée au broutement, ce qui abaisse leur couvert et donne probablement accès à plus de lumière pour les mousses. À l'île Bylot, la présence des oies favoriserait donc le maintien d'un couvert de bryophytes caractéristique des polygones de tourbe arctiques.

Il est important d'assurer la qualité des données dans les applications géomatiques. Aussi, dès leur conception, un langage de contraintes peut être associé aux langages de modélisation classiques afin de spécifier formellement les contraintes alphanumériques et spatiales que le langage devra respecter. Le but de cette thèse était donc de proposer un langage de contraintes pour spécifier les conditions qu'un système agricole doit respecter pour être cohérent. Pour cela, nous avons étendu au niveau spatiale OCL, le langage de contrainte associé à UML. Par l'intégration de types spatiaux et de modèles de spécifications de relations topologiques, les extensions proposées permettent de décrire des contraintes spatiales à partir d'un modèle de classe UML étendu au spatial. L'expressivité de chaque proposition d'extension d'OCL a été étudiée. Ces langages ont été implémentés à travers l'extension d'un générateur de code, OCL2SQL et expérimenté au Cemagref dans le cadre SIGEMO

Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons à l'étude des décisions des ménages ruraux Ougandais en termes de gestion des risques climatiques. Dans un premier temps, nous testons l'impact des transferts des fonds des migrants sur le niveau de spécialisation des cultures agricoles ainsi que le niveau de risque du portefeuille des cultures des ménages contraints par l'accès aux marchés du crédit et de l'assurance. Nous complétons cette première analyse avec une étude sur la capacité des transferts des migrants à encourager les ménages à utiliser des inputs plus risqués tels que les engrais. Dans un troisième temps, nous explorons si le morcellement des terres peut réduire les effets négatifs de la variabilité des précipitations sur les rendements des cultures agricoles. Le dernier objectif de cette thèse est d'analyser l'impact de l'inégalité d'accès à l'eau sur l'intensité et l'incidence des manifestations et des émeutes au sein d'un pays. Le point central et commun aux différents chapitres est la variabilité climatique : quelles sont les conséquences pour les ménages agricoles ; comment les ménages peuvent se protéger contre les aléas climatiques et quelles sont les implications pour la disponibilité de l'eau et les conflits. Telles sont les questions que la thèse vise à aborder à travers une approche micro-économétrique. / The dissertation provides evidence on the agricultural decisions of rural Ugandan households in terms of risk management against weather variability. First, I study the impact of remittances sent by migrants on households' degree of crop specialization and crop riskiness, as remittances may, to some extent, relieve credit and risk constraints. I complete the first objective with a second analysis that explores if remittances can motivate households to use riskier inputs - fertilizers. Third, I examine whether land fragmentation can reduce the negative impacts of rainfall variability on farmers' crop yields. In the final chapter, I test whether inequality in access to water for consumption may increase the incidence and the intensity of low-level conflicts. The central and common theme of the different chapters is weather variability: what are the consequences for agricultural households, how can households protect themselves against weather fluctuations and what are the implications for water availability and social conflict. Those are the questions that the dissertation aims at addressing with a micro-level empirical approach.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Génie civil : Lille 1 : 2005. / N° d'ordre (Lille 1) : 3695. Résumé en français et en anglais. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 183-191.

Depuis la seconde moitié du XXème siècle, l'utilisation massive des engrais desynthèse a contribué à l'augmentation des rendements mais aussi à l'accumulation d'élémentsminéraux dans les systèmes agricoles. La limitation de cette accumulation passe par unmeilleur recyclage des éléments minéraux déjà présents dans les systèmes agricoles.L'agriculture biologique, qui interdit le recours aux engrais de synthèse, peut être considéréecomme un prototype d'agriculture à même d'améliorer ce recyclage. L'objectif de cette thèse a été d'identifier les stratégies mises en place par les agriculteurs biologiques pour s'approvisionner en éléments minéraux. Cet objectif a été décliné en sous-objectifs qui ont été(i) d'identifier les pratiques d'approvisionnement en fertilisants et aliments des agriculteursbiologiques, (ii) d'en comprendre les déterminants et (iii) d'évaluer la performance de ces pratiques vis-à-vis du recyclage de l'azote, du phosphore et du potassium. Pour ce faire, 63exploitations biologiques ont été enquêtées afin de recueillir des données concernant la natureet la quantité des matières échangées, ainsi que les fournisseurs et les collecteurs en relation avec ces exploitations. Afin d'étudier l'influence du contexte local, les enquêtes ont été menées dans trois régions agricoles sélectionnées en fonction de leur degré de spécialisation (productions végétales, productions animales et mixte). L'intensité du recyclagelocal a été évaluée grâce à deux indicateurs : l'autonomie, définie comme le ratio entre laquantité d'éléments minéraux provenant d'échanges entre exploitations et la quantité totale d'éléments minéraux entrant dans les exploitations biologiques de la région, et le degré de bouclage des cycles, défini comme la proportion d'éléments minéraux passant au moins deux fois par la même exploitation au sein de la région étudiée. Un premier niveau d'analyse, àl'échelle de l'exploitation, a mis en évidence les déterminants de l'approvisionnement en éléments minéraux des exploitations biologiques. Il a montré que les exploitations biologiques spécialisées dans les productions végétales importaient des quantités importantes defertilisants organiques en provenance de l'agriculture conventionnelle. Un second niveau d'analyse, à l'échelle régionale, a montré que la proximité entre des exploitations agricoles spécialisées dans les productions végétales et d'autres spécialisées dans les productions animales favorisait les échanges entre ces exploitations. Ces échanges permettaient d'améliorer l'autonomie locale même si le degré de bouclage des cycles restait faible. Enfin, une approche par modélisation a permis de quantifier la fraction du phosphore des produits biologiques qui dérive des engrais de synthèse, notamment suite aux échanges entre lesexploitations biologiques et conventionnelles. Plus de deux tiers du phosphore composant les productions biologiques étaient du phosphore initialement issu d'apports d'engrais de synthèse. Les résultats obtenus dans cette thèse ont permis de discuter des forme d'organisation des systèmes agricoles à même d'améliorer le recyclage des éléments minéraux, mais aussi des possibilités de développement de l'agriculture biologique.