Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 120-127. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse--Sc. nat.--Montpellier II, 1982. / Bibliogr. p. 407-442.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2003. / Titre de l'écran-titre (visionné le 29 novembre 2004). Bibliogr.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2006. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

L’apport de biosolides mixtes de papetières (BP) aux sols agricoles permet d’assurer l'approvisionnement en nutriments et d’améliorer les propriétés chimiques et biologiques du sol. Toutefois, l’acidification du sol, la mobilité des métaux et le lessivage des nutriments peuvent représenter un défi lorsque les BP sont appliqués sur les sols agricoles. Pour sa part, le biochar influence positivement le pH du sol et la rétention des nutriments et des métaux lourds, ce qui permet de prévenir le lessivage de certains nutriments et ainsi améliorer l’efficacité d’utilisation des fertilisants. La co-application de ces deux amendements sur les sols agricoles du Quebec a fait l’objet de peu d’etudes et pourrait représenter une option très intéressante pour améliorer leur efficacité agronomique. L’objectif de cette thèse était de déterminer comment la co-application des BP et du biochar de pin (Pinus strobus L.) affecte les propriétés chimiques et biologiques de deux sols agricoles. Spécifiquement, cette thèse a évalué l’effet de l’amendement de deux sols acides agricoles (argile et loam sablonneux) avec deux types de BP, variant par le rapport carbone (C)/azote (N) (BP1, C/N=24 et BP2, C/N=13) et le pH (BP1, pH = 7,80 et BP2, pH = 4,51), combinés chacun avec trois taux d’application (0%, 2,5% et 5% poids/poids) de biochar de pin produit à 700 °C. Une incubation a été réalisée dans des conditions contrôlées pendant 224 jours à 25 ºC en utilisant un dispositif en blocs complets aléatoires avec trois répétitions. Les résultats ont démontré que la co-application des BP et du biochar de pin a augmenté le pH du sol, l’activité et la biomasse microbienne et les concentrations de C total et du potassium (K) disponible et a diminué les concentrations de N minéral, et de cuivre (Cu) et de fer (Fe) disponible comparativement à l’application de BP uniquement. L’effet de la co-application des BP et du biochar de pin a été influencé par le taux de biochar, le type de BP et le temps d’incubation. Cette thèse a démontré que la co-application des BP et du biochar de pin s’avère plus bénéfique pour les sols agricoles qu’une application des BP seuls. Elle permet notamment l’augmentation de la matière organique, l’apport plus important en éléments nutritifs, l’amélioration de la rétention des ions nitrate, la prévention de la libération/désorption des métaux lourds en augmentant le pH du sol et l’amélioration du potentiel de recyclage des nutriments en favorisant l’activité et la biomasse microbienne du sol. / Paper mill biosolids (PB) supply plant nutrients and improve soil chemical and biological properties. However, soil acidification, metal mobility and nutrient leaching may present challenges in soil receiving PB. The application of biochar can increase soil pH and nutrient and metal retention, which helps prevent metal toxicity and nutrient leaching and improves the efficient fertilizer use. To our knowledge, the effect of co-applying PB and biochar on the properties of Quebec agricultural soils has not yet been evaluated and could be an interesting way to improve their agronomic efficiency. The objective of this thesis was to determine how co-applying PB and biochar affects soil chemical and biological properties. Specifically, this thesis evaluated the effect of amending two acidic soils, a clay and sandy loam, with two PB types varying in carbon (C)/nitrogen (N) ratio (PB1, C/N=24; and PB2, C/N=13) and pH (PB1, pH = 7.80; and PB2, pH = 4.51) co-applied with three rates (0%, 2.5%, and 5% w/w) of pine (Pinus strobus L.) biochar produced at 700 °C. A 224 days microcosm incubation study was conducted under controlled conditions at 25°C, using a randomized complete block design with three replicates. The results showed that the co-application of biochar and PB increased soil pH, microbial activity and biomass, and total C and available potassium (K) concentrations, and decreased mineral N, and available copper (Cu) and iron (Fe) concentrations compared to the application of PB only. The effect of the co-application of biochar and PB depended on biochar rate, PB type, and incubation time. This thesis showed that co-applying biochar and PB can be more beneficial to agricultural soils than application of PB alone by increasing organic matter, supplying nutrients, improving NO3-N retention, preventing metal toxicity by raising pH and improving the potential of nutrient cycling by promoting microbial activity and biomass.

Au sud de Montréal (Québec, Canada), une zone de plus de 12 000 hectares de sol organique est réputée pour sa production maraichère. D’anciens dépôts de végétation forment ce sol se distinguant des sols minéraux typiques, avec des propriétés favorables à cette culture induite par le taux élevé de matière organique. Toutefois, plusieurs mécanismes causent leur dégradation. De plus, différentes propriétés physiques ou hydrauliques se détériorent avec l’évolution du sol, causant également des problèmes de drainage. Ainsi, des mesures de conservation nécessitent d’être mises en place afin d’assurer la pérennité de ces terres agricoles. Parmi les approches envisagées, l’incorporation de biomasse végétale broyée permettrait d’apporter de la matière organique, mais également d’améliorer la qualité physique du sol. Pour valider cette méthode, différentes doses de biomasse végétale d’espèces ligneuses et de graminées ont été incorporées à des échantillons de sol et incubées pendant 12 mois. Des mesures ponctuelles de diverses propriétés physiques et des comportements hydrauliques ont permis d’évaluer l’amplitude et la durée de l’effet des biomasses selon la dose appliquée. Le suivi de la hauteur des échantillons a permis de noter un gain jusqu’à 73 mm de sol organique après l’incorporation d’une forte dose de biomasse, comparativement au témoin. La modélisation de la courbe de rétention a permis d’établir des relations marquées de l’augmentation de la teneur en air de 23,8% à 37,8% selon le dosage durant l’incubation pour le sol de surface, mais sans changements notables en profondeur. Trois indicateurs de performance ont été utilisés pour évaluer le comportement du drainage, qui s’est avéré rapide dans les conditions du dispositif expérimental. Le drainage a ralenti selon la dose de biomasse, mais le sol s’aérait plus rapidement en surface. Les biomasses des espèces ligneuses ont eu une plus grande influence sur les différentes propriétés des sols étudiés que les graminées. / South of Montreal (Québec, Canada), an area of 12 000 hectares is well known for its vegetable production. Accumulated vegetation led an organic soil with advantageous properties for vegetable production when compared to typical mineral soils. However, several degradation processes are affecting soil properties and a too low level (under 40 cm) of the organic layer thickness may be reached within in the next decades if conservation practices are not implemented. Physical and hydraulic properties have shown signs of deterioration leading to drainage problems. Thus, soil conservation strategies need to be developed to ensure the sustainable use of these agricultural land. Incorporation of plant biomass could compensate for losses of organic matter and could also improve the soil physical properties. To validate this mitigation practice, different vegetal biomass rates from woody and grass species were incorporated into undisturbed organic soil cores before an incubation period of 12 months. Discrete measurements allowed for the evaluation of the amplitude and persistency of the biomass effect on various physical and hydraulic properties. After an application of biomass at high rate (20% v/v), the final soil height within the cores increased up to 73 mm when compared to control cores. The modelling of the soil water retention curves led to linear relations between biomass application rates and air content. The latter increasing from 23,8% to 37,8% in the surface soil layer throughout the incubation period, but had only a minor effects on deeper soil layers. Three indicators of performance were chosen to evaluate the drainage behavior, which appeared to be fast under the experimental conditions. Drainage was slowed down with increasing biomass application rate, but surface aeration improved on the other end. In general, wood type biomass had a greater influence than the grass type biomass on the studied variables.

Québec est le deuxième producteur mondial de canneberge (Vaccinium macrocarpon Ait.) après le Wisconsin et le premier en production biologique. La fertilisation est un outil de gestion déterminant pour atteindre de hauts rendements en fruits de bonne qualité. Notre objectif était de calibrer le dosage de la fertilisation de la canneberge dans des systèmes de production conventionnelle et biologique. Quatre essais de fertilisation comprenant chacun 18 traitements répétés deux fois ont été menés avec le cv. « Stevens » établi sur des parcelles permanentes. Il y avait cinq doses de N, trois de P, quatre de K, et deux de Mg, Cu et B, et un témoin sans apport. Le climat a influencé le rendement. En 2015, où le rendement était plus faible, la température moyenne de la saison était plus froide qu’en 2014, particulièrement en juin lors de l’induction florale dans les bourgeons terminaux nouvellement formés. Le rendement en fruits a été influencé uniquement par les traitements N et K. Le nombre de fruits par tige, la nouaison et le poids des fruits ont été les paramètres de rendement réagissant de la façon la plus cohérente aux traitements N. La nouaison a été réduite de 31% en 2015 par rapport à celle de 2014 avec le traitement de 60 kg N ha ⁻¹. Le nombre de fruits par tige a été le facteur le plus étroitement relié au rendement de la canneberge au fil des ans (R2 = 0,87). Le poids des fruits tendait à se stabiliser avec 30 kg N ha⁻¹ en 2014 et 2015, et avec 33 kg de K ha⁻¹ en 2015. Les doses de 45 kg N ha⁻¹ et de 100 kg de K ha⁻¹ apparaissaient suffisantes. Les ajouts de P, Mg, Cu et B n’ont montré aucun effet significatif sur le rendement de la canneberge. Ces résultats indiquent que la fenêtre de fertilisation azotée est étroite et que la P et K peut être basée non seulement sur l’analyse du sol, mais aussi sur le rendement potentiel et le concept d’enrichissement et d’entretien. / Québec is the second cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) producer in the world after Wisconsin and the first one of organically produced cranberry. Fertilization is a key management tool to reach high fruit yield and good quality. Our objective was to calibrate cranberry fertilization in conventional and organic production systems. Four fertilization trials each comprising 18 treatments twice replicated were conducted with cv. “Stevens” established on permanent plots with five N, three P, four K, and two Mg, Cu and B doses, including controls. Climate was a major factor controlling yield. Year 2015, where berry yield was lower, the average temperature of the season was cooler than 2014, especially in June where blossom induction started in the newly forming terminal buds. Fruit yield was influenced only by N and K dosage. The berry count per uptight, fruit set and berry weight were the most consistent yield parameters in response to N treatments. Fruit set was reduced by 31% in 2015 compared to 2014 in the 60 kg N ha ⁻¹ treatment. The berry count per fruiting upright was the factor most closely related to berry yield across years (R2 = 0.87). Berry weight tended to stabilize at 30 kg N ha⁻¹ across years and at 33 kg K ha⁻¹ in 2015. There was no significant effect of added P, Mg, Cu and B on berry yield. Nutrient supply was sufficient with 45 kg N ha⁻¹ and 100 kg K ha⁻¹. Those results indicated narrow window for N fertilization and supported P and K fertilization based on soil test, yield potential, and the buildup and maintenance concept.

En agriculture biologique, peu de produits sont autorisés pour améliorer la croissance des plantes. Cette étude qualifie les éléments solubles d’extraits de compost (EC) sur la croissance du soya. En présence ou non d’aération, six composts ont macéré dans l’eau pendant 14 jours et caractérisé. Quatre EC ont été sélectionnés, fortifiés et vaporisés sur le feuillage du soya cultivé dans du sable et traité avec de l’eau ou une solution nutritive. Les éléments solubles des EC évoluent en fonction du temps, dont les nitrates qui diminuent en fonction de l’aération. La teneur en éléments minéraux des EC est optimale après 2 jours et sans aération. L’EC «Fumier de vers» a démontré une augmentation du développement, des biomasses, et du prélèvement en éléments minéraux du soya traité avec une solution nutritive. L’effet bénéfique de cet EC semble lié à des substances de croissance solubles, autres que les éléments minéraux solubles. / In organic agriculture, there are few certified products that can be used to favor plant growth. This study was conducted to determine the soluble compounds from water extract of compost (WEC) that could benefit soybean growth. In the presence or the absence of aeration, six composts were macerated into water up to 14 days. Following the characterization of WEC, four were selected, enriched and applied on foliage of soybean grown in sand and watered with a nutrient solution or water. Over time, most soluble mineral salts went into solution, but N could be lost trough denitrification. To enhance mineral contents and minimize N loss, WEC should be produced within two days. When treated with the nutrient solution, the water extract of vermicompost enhanced soybean development, biomasses, and plant mineral contents. This WEC appears to favor plant growth through the provision of soluble growth substances, other than soluble mineral elements.

La culture de la fraise (Fragaria) est l’une des productions fruitières les plus répandues dans le monde. Ce petit fruit se cultive dans toutes les provinces du Canada et le Québec est considéré comme le leader canadien de cette production. Par contre, la culture fait face à des problèmes récurrents de maladies telluriques qui limitent les rendements. Pour pallier les problèmes phytosanitaires, on explore la possibilité de cultiver les fraisiers dans des systèmes hors-sol. Bien que la culture hors-sol des fraisiers se répande partout à travers le monde, les fruits issus de cette culture sont différents de ceux obtenus en culture au champ du point de vue de la qualité et du goût. L’objectif du présent projet est d’accroître la productivité et d’améliorer la qualité des fruits des fraisiers remontants cultivés hors-sol en optimisant la fertilisation. Nous avons comparé trois solutions nutritives afin de déterminer les rapports K/Ca et K/N favorisant l’obtention d’un meilleur goût des fraises et celle d’un rendement plus élevé. De plus, nous avons étudié l’effet de l’application foliaire de calcium sur le maintien de la texture et sur la durée de conservation des fruits. Les travaux ont porté sur deux sélections génétiques : Seascape de l’Université de la Californie et Charlotte du CIREF en France. De manière générale, la fertilisation potassique provoque une augmentation de la fermeté, sans toutefois influencer l’acidité et la teneur en sucres des fruits. De plus, le nitrate améliore les rendements. Les deux variétés ne répondent pas de la même façon à la fertilisation. De son côté, le Ca foliaire n’a pas eu d’effet sur la fermeté, ni la durée de conservation des fruits.

Le cannabis médical et récréatif (Cannabis sativa L.) est une industrie en pleine expansion au Canada depuis sa légalisation en octobre 2018. Cependant, le peu de connaissance scientifique sur la fertilisation est un enjeu important pour les producteurs afin d'obtenir de meilleurs rendements et d'offrir un produit de qualité. Cela se traduit souvent par une fertilisation excessive ou non adaptée à cette espèce, ce qui impacte la qualité des produits et engendre des coûts plus élevés de production. Le but de cette étude était donc, dans un premier temps, de caractériser les taux de prélèvement des éléments nutritifs du Cannabis sativa lors de la phase de floraison et, dans un second temps, de déterminer pour un génotype l'effet de N, P et K sur la croissance, la productivité et la qualité des inflorescences. Pour ce faire, nous avons réalisé deux expériences. La première expérience s'est déroulée chez un producteur autorisé (IsoCanMed Inc.) utilisant des tours verticales aéroponiques et où deux doses de N (150 et 250 ppm) ont été comparées et l'absorption minérale des plantes caractérisée au cours de la phase de floraison, et ce, pour 2 cycles de production par niveau d'azote. La deuxième expérience s'est tenue dans une serre de l'Université Laval et a permis d'étudier les effets de cinq concentrations de P (25, 50, 100, 150 et 200 ppm) et deux concentrations de K (175 et 250 ppm) pour des plantes cultivées dans un système hydroponique en eau profonde. Nos résultats ont démontré qu'une concentration élevée en N (> 150 ppm) a entrainé une surcroissance des plantes (hauteur des plantes), a diminué la teneur en THC des inflorescences (-9,5%), mais a permis d'augmenter la biomasse florale (+29%) d'un des deux génotypes étudiés. Des concentrations supérieures à 25 ppm de P et 175 ppm de K n'ont toutefois pas amélioré la productivité et la qualité des inflorescences. Les résultats obtenus ainsi que la caractérisation des taux d'absorption des éléments nutritifs au cours du développement de la plante nous ont permis de suggérer une fertilisation de référence en N, P et K pour des plantes en phase de floraison et cultivées dans un système hydroponique. Il serait toutefois intéressant de poursuivre ces travaux avec un plus grand nombre de phénotypes et sous différentes conditions lumineuses. / Drug-type cannabis (Cannabis sativa L.) in a booming industry following its legalization in Canada in 2018. However, few scientific studies on the optimal fertilization is a main challenge for producers who aim to harvest high yields with a high cannabinoid content. Thus, this often results in the overuse of fertilizers or not well adapted fertilization that impact the quality and the cost of production. Thus, the aim of this study was to characterize the nutrient plant uptake during the flowering phase and to determine the impact of N, P and K on growth, productivity, and quality of the inflorescence. The first experiment was done within a plant factory at a licensed producer (IsoCanMed Inc.) who uses vertical aeroponic towers. Two levels of N (150 and 250 ppm) were used in two cycles for each treatment to identify their impact on Cannabis and to characterize the nutrient uptake throughout the flowering phase. The second experiment was conducted in a greenhouse located at Laval University in order to test five (25, 50, 100, 150 and 200 ppm) and two (175 and 250 ppm) concentrations of P and K, respectively, by using a deep-water system. Based on our results, N fertilization above 150 ppm resulted in an overgrowth (plant height), a reduction in THC content in the inflorescences (-9.5%), but an improvement in floral biomass productivity (+29%) for one genotype. Concentrations above 25 ppm P and 175 ppm K, however, did not improve the productivity and the quality of the inflorescences. The results obtained as well as the characterization of the absorption rates of nutrients during the development of the plant allowed us to suggest a reference N, P and K fertilization for flowering plants grown in a hydroponic system. However, it would be interesting to continue this work with a larger number of phenotypes and under different light conditions.