Nous avons étudié la dynamique de Tazote d'un sol argileux amendé avec différents biosolides issus du traitement de lisier de porc (digestion anaérobie, floculation physicochimique, filtration, digestion aérobie) et d'usines de pâtes et papiers (boues mixtes, boues de désencrage), sous culture de maïs fourrager. Nos traitements de référence étaient un témoin sans azote, un fertilisant minéral et un lisier brut Les différents biosolides ont été caractérisés pour leur teneur en N total, N-NH4, N-NO3, C total, C dissous et pH. Les formes d'azote dans le sol (azote extractible total, azote minéral (NH4 + NO3), azote organique dissous) et les émissions de N2O par le sol ont été mesurées après l'application des biosolides. Les sols traités avec les fertilisants organiques ont produit une diminution des émissions de N?0 comparativement au fertilisant minéral en 2006 et 2007. De façon générale, les biosolides de lisier de porc ont engendré des émissions de N2O plus faibles par rapport au lisier brut. Les rendements en fourrage et les émissions de N2O ont été les plus faibles avec les boues de papetière. En particulier, la boue de désencrage a produit une forte immobilisation de l'azote. Les biosolides de lisier de porc ont produit des rendements similaires par rapport au lisier brut, mais inférieurs par rapport au fertilisant minéral qui a maintenu davantage le rendement dans la culture de maïs fourrager. Les meilleurs indicateurs expliquant les émissions de N2O, le rendement et le prélèvement d'azote du maïs fourrager étaient le contenu en azote extractible total et en azote minéral (NH4 + NO3) du sol ainsi que le contenu initial en NH4 dans le biosolide.

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 consommateurs cherchent de plus en plus à intégrer à leur diète des aliments nutritifs et produits en respectant l’environnement. C'est pourquoi les pratiques agricoles durables comme l’agriculture biologique sont en expansion. L'utilisation d'azote organique en fertilisation biologique y représente une distinction fondamentale, puisqu'il est généralement minéralisé avant d'être assimilé par la plante. Puisque le type de fertilisant influence la dynamique plante-sol-microorganismes, l'objectif de cette étude était d'évaluer l'effet de la source et de la dose d'azote sur l'activité du milieu de culture, la performance agronomique et la qualité des fruits produits pour deux cultures biologiques en serre. Deux expériences factorielles en blocs complets aléatoires ont été réalisées en serre. Pour la culture de concombre, le dispositif comprenait trois sources (organique, mixte et inorganique) et trois doses (50 %, 75 % et 100 %) d'azote ainsi qu’un traitement témoin ne recevant aucun apport azoté, et ce, en trois répétitions. Le dispositif de la culture de tomate comprenait deux sources (organique et inorganique) et trois doses (50 %, 100 % et 150 %) d'azote, et ce, en six répétitions. La croissance des plantes, les rendements et dix paramètres de qualité des fruits ont été suivis. Pour la culture de tomate, l'activité microbienne, la respiration du milieu de culture, la biomasse de vers de terre ainsi que la composition et l'abondance microbienne ont été mesurées. Les traitements issus d'une fertilisation organique normale (dose de 100 %) ont présenté une augmentation significative de l'activité biologique du milieu de culture. Ces derniers ont montré une augmentation de 88 % de la respiration du sol, de 42 % de l'activité enzymatique microbienne, de 238 % de l'abondance en champignons et de 31 % de l'abondance en bactéries par rapport aux traitements issus d'une fertilisation inorganique à dose normale (100 %). Aucune différence significative n'a été observée au niveau de la croissance, des rendements et de la qualité des fruits. Cette étude renforce l'hypothèse selon laquelle la qualité nutritionnelle des fruits produits biologiquement ne serait pas différente de celle des fruits produits conventionnellement, lorsque les plantes sont soumises aux mêmes conditions de culture. De plus, l'utilisation d'azote sous forme organique pourrait présenter un avantage, puisque cela stimule l'activité biologique du milieu de culture.

La quantification du lessivage des engrais azotés en vue de réduire les pertes dans l’environnement sous production de pomme de terre (Solanum tuberosum L.) sur sol sableux constitue un enjeu majeur de la recherche actuelle. L’objectif général de la thèse répond à cette problématique en trois parties. Le premier sous-objectif visait à suivre le devenir des pluies et du couvert neigeux fondu dans le sol tout au long de l’année par les isotopes stables de l’eau (18O et 2H), car les nitrates suivent le trajet de l’eau. Nos résultats évaluent la vitesse de percolation des pluies et de l’eau issue de la fonte du couvert neigeux à environ 1,5±0,5 mois. L’eau circule plus lentement dans la couche arable supérieure que dans la couche sous-jacente. Finalement, un modèle perceptuel permet de distinguer le lessivage sur deux périodes : une première période entre la récolte et la plantation et une seconde période durant le développement de la plante. Le deuxième sous-objectif s’est intéressé au déplacement de l’engrais dans le sol et à estimer les quantités récupérées par la plante par le suivi de l’engrais enrichi en azote 15. Des profils de sol ont été prélevés les mêmes jours que pour l’oxygène 18 et le deutérium. Les résultats montrent que l’engrais reste localisé au centre de la butte tant qu’il n’y aucune pluie supérieure à 70±10 mm. Les nitrates sont lessivés essentiellement à l’automne, ce qui confirme les résultats obtenus avec l’oxygène 18 et le deutérium. A la récolte, le tubercule a prélevé 47% de l’azote issu du fertilisant, le reste étant susceptible au lessivage. Jusqu’au maximum de couverture foliaire, la plante prélève préférentiellement l’azote issu de l’engrais comparativement à l’azote issu de la minéralisation. La situation s’inverse ensuite. Le troisième sous-objectif était de simplifier la mesure des nitrates du sol à l’intérieur de la butte en vue d’améliorer la précision des bilans azotés. La butte a été échantillonnée sur une profondeur de cinquante centimètres à quatre endroits et à cinq moments durant la saison. Une relation robuste de pente de 0.78 reliait les concentrations de nitrate du sol prélevées au centre de la butte à celles de l’intégralité du profil de sol (0-80 cm) dont la microtopographie avait été modifiée par le buttage. / Quantifying nitrogen fertilizer leaching in order to reduce environmental losses in the potato (Solanum tuberosum L.) production on sandy soils is a major issue of current research. The general objective of the thesis was to address this problem in three parts. The first part aimed to follow the fate of rainfall and snowmelt in the soil during an entire year with water stable isotopes (18O and 2H) since nitrates follow water pathways. Rainfall and snow melt percolation rate was approximately 1.5±0.5 months. Water percolates at slower rate in the upper soil layer than in sublayers. Finally, a perceptual model considered two periods of nitrate leaching: the first period from previous harvest to seeding and the second during the cropping season. In the second part, we followed the nitrogen fertilizer pathway through soil and estimated fertilizer recovered by plants after fortification with nitrogen 15. Soil profiles were sampled on the same days as for the oxygen 18 and deuterium samplings. Results show that the fertilizer remained in the hill until the occurrence of rainfall events exceeding 70±10 mm. Nitrates are leached away mostly during the fall, as was the case for oxygen 18 and deuterium. At harvest, the tuber took up 47% of the nitrogen from fertilizer, leaving the remainder susceptible to leaching. Until maximum foliage coverage, the plant took up nitrogen more from fertilizer than mineralized organic nitrogen, but the reverse occurred thereafter. The third part was to simplify the sampling procedure of soil nitrate within the hill for budgeting nitrate. The hill was sampled across a 0-50 cm soil profile at four places and at five moments during the cropping season. A reliable relationship with a slope of 0.78 related soil nitrate content sampled at the centre of the hill to that of the entire hill for the 0-50 cm soil profile.

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Les engrais azotés sont essentiels pour atteindre des rendements élevés, mais ils peuvent causer des problèmes environnementaux s'ils ne sont pas prélevés par la plante. Des indicateurs du statut nutritif, tels que les indices de chlorophylle des feuilles (IC), le test de nitrates (NO3) du sol et les indices de nutrition azotée (INA) calculés à partir d'une concentration critique en N (Ne) font partie des nouveaux outils diagnostiques à évaluer au Québec pour assurer une meilleure gestion de l'azote dans la production du maïs-grain. Nos objectifs sont de valider le modèle de concentration critique en N de Plénet et Lemaire (2000), d'étudier la relation entre l'IC et l'INA, ainsi que la relation entre la teneur en NO3 du sol et l'INA. Différentes doses de N (20 à 250 kg N ha"1 ) ont été appliquées pendant deux saisons de croissance (2004-2005) sur six sites situés dans les régions de Québec et de la Montérégie. Des mesures de la biomasse aérienne, la teneur en N des feuilles, la chlorophylle et la teneur en NO3 sur 0-15 cm ont été prises à sept ou huit occasions à des intervalles d'environ une semaine au cours de la saison de croissance. Les résultats obtenus indiquent que la courbe de N critique (g N kg"1 MS) suivante : Ne = 34W"°37 (W : biomasse aérienne; t MS ha"1 ) proposée par Plénet et Lemaire (2000) en France est validée, puisqu'elle permet de distinguer les situations limitantes et non limitantes en N du maïs pour les conditions pédoclimatiques du Québec. Une relation quadratique positive a été obtenue entre l'IC et l'INA (R2 = 0,56 ; P < 0,001) toutefois, cette relation semble varier selon les sites. Finalement, aucune relation positive significative n'a été observée entre la teneur en nitrates du sol et l'INA. Cependant, une accumulation de nitrates a été observée lorsque l'INA était plus élevé que 0,95.

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.