L'utilisation directe de roche phosphatée (RP) est une alternative viable pour remplacer les coûteux fertilisants chimiques dans les pays en voie de développement. L'utilisation de bactéries solubilisatrices de RP (BSRP) est un bon moyen pour augmenter la réactivité de la RP. L'objectif principal de ce travail a été d'obtenir des isolats provenant de la mycorhizosphère du maïs possédant une grande capacité de solubilisation de RP, compatibles avec la mycorhize arbusculaire (MA) et présentant des traits associés aux rhizobactéries favorisant la croissance de plantes (RFCP) pour le développement d'un inoculant bactérien pour le maïs.À partir de 118 isolats obtenus de maïs biologique cultivé au Québec, huit BSRP ont été identifiés comme Asaia lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, Rahnella aquatilis (Vr7, Vr13 et Sr24) et Pantoea agglomerans (Vr9, Ve16 et Vr25). En milieu liquide, les isolats ont dissous le P des RP selon leur réactivité (Gafsa> Tilemsi> Maroc). La solubilisation des RP s'est effectuée par la production d'acides organiques (OA) et l'abaissement du pH. Les meilleures BSRP de chaque groupe: (A. lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, R. aquatilis Sr24 et P. agglomerans Vr25) ont été sélectionnées selon leur capacité élevée de solubilisation de la RP et de leur production d'acide indolacétique (AIA) et de sidérophores. L’importance des biofilms formés, ainsi que le degré de motilité variaient selon les isolats et tous étaient compatibles avec le Glomus irregulare (Gi). L’étude de la colonisation des racines montre que R. aquatilis Sr24 et P. agglomerans Vr25 ont été les meilleurs colonisateurs. Lors des expériences en serre, certains mélanges contenant R. aquatilis Sr24, P. agglomerans Vr25 et Gi, ont amélioré la biomasse, l'absorption des nutriments et la colonisation de la plante en association avec un champignon mycorhizien indigène du maïs cultivé dans un sol non stérile et fertilisé avec la RP Marocaine. Nous attribuons ces résultats à leur capacité d'être de bonnes BSRP colonisatrices des racines. Elles sont aussi compatibles avec Gi et sont capables de produire de l'AIA et des sidérophores. Cette thèse démontre donc le potentiel d'utilisation de BSRP comme inoculant afin d'améliorer l'efficacité de l'utilisation directe de RP comme fertilisant phosphaté pour l'agriculture durable du maïs. / Phosphorous is the second most important nutrient for plant growth, but its availability is often reduced. Therefore high quantities of expensive soluble P-fertilizers are added to soil. Direct use of phosphate rock (PR) is an alternative to chemical P-fertilizers in developing countries and for sustainable agriculture. In order to increase PR reactivity the use of phosphate rock-solubilizing bacteria (PRSB) is a good alternative. Therefore, the main objective of this work was to obtain mycorrhizosphere-competent PRSB presenting other PGPR-associated traits to be used for the development of an inoculant to improve maize growth and P nutrition. Out of 118 isolates obtained from organically grown maize in Quebec, eight PRSB were identified as Asaia lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, Rahnella aquatilis (Vr7, Vr13 and Sr24) and Pantoea agglomerans (Vr9, Ve16 and Vr25). All isolates were able to mobilize P from different sparingly soluble P sources in solid media. In liquid medium the isolates were able to solubilize P from PRs according to their reactivity (Gafsa> Tilemsi> Morocco). PRs were solubilized by the production of organic acids (OAs) and by lowering the pH. The best PRSB from each group (A. lannaensis Vb1, Pseudomonas sp. Vr14, R. aquatilis Sr24 and P.3 agglomerans Vr25) were selected based on their high PR solubilization, and capacity for indolacetic acid (IAA) and siderophore production. These four isolates presented different biofilm formation and motility capacities and were compatible with Glomus irregulare (Gi). A root colonization study showed that R. aquatilis Sr24 and P. agglomerans Vr25 were the best root colonizers. Vr25 was very competitive when used with other PRSB. In greenhouse trials, plant inoculation with R. aquatilis Sr24 and P. agglomerans Vr25 in addition to Gi, increased the biomass, nutrient uptake in non-sterile soil amended with Moroccan PR (MPR). We attribute these results not only to their PR-solubilizing capacity but also for their ability to be good PRSB, competitive root colonizers, compatible with Gi and to produce IAA and siderophores. This thesis shows that PRSB with AM fungi can be used as inoculants to improve the efficiency of the direct use of PR as P fertilizer for sustainable maize production.

Le canola (*Brassica napus* L.) est une culture avec des besoins élevés en azote. Les engrais verts de légumineuses sont une alternative moins polluante aux engrais azotés. L’objectif du projet était de déterminer l’effet d’un engrais vert intercalaire de trèfles rouge (*Trifolium pratense* L.) et blanc (*Trifolium repens* L.) sur le prélèvement en azote et le rendement d’une culture subséquente de canola, et comparer la réponse du canola à une fertilisation complémentaire minérale ou organique. Une expérience a été répétée deux fois (2013-2014, 2014-2015) à deux sites, selon un plan factoriel en tiroir, soit précédent cultural en parcelles principales (orge seul ou orge avec intercalaire de trèfles) et type de fertilisation (minérale (27-0-0) ou organique (lisier de porc)) et niveau d’azote disponible (0, 50, 100 ou 150 kg N ha⁻¹) en sous-parcelles. À l’enfouissement, l’engrais vert a apporté entre 28,3 et 150,5 kg N ha⁻¹. Aucune interaction n’a été observée entre l’engrais vert et le type de fertilisation. L’engrais vert n’a pas eu d’impact significatif sur le prélèvement en azote du canola, mais a augmenté le rendement pour un équivalent en azote minéral de 21,8 à 81,8 kg ha⁻¹. Dans les parcelles non fertilisées, les rendements ont augmenté de 6 à 42 %, l’effet s’estompant avec des doses d’azote croissantes. Le prélèvement en azote et le rendement étaient moins élevés avec le lisier qu’en fertilisation minérale, probablement en raison de pertes environnementales suivant l’application. Aucun maximum de rendement n’a été obtenu avec les doses croissantes de lisier, alors que des rendements maximaux ont été obtenus entre 120 et 150 kg N ha⁻¹ avec l’engrais minéral. En conclusion, l’engrais vert de trèfles a amélioré les rendements du canola, et la fertilisation minérale a entraîné de meilleurs rendements que le lisier, dont l’efficacité pourrait être améliorée par une meilleure gestion. / Canola (*Brassica napus* L.) is a crop with high nitrogen needs. Legume cover crops can serve as an organic nitrogen source and increase subsequent crop yield. The objective of this study was to measure the impact of a red (*Trifolium pratense* L.) and white clover (*Trifolium repens* L.) cover crop on canola nitrogen uptake and yield, and to compare canola response to mineral and organic fertilizers as supplemental nitrogen sources. A field experiment was repeated twice (2013-2014, 2014-2015) at two sites, in a factorial split-plot design with preceding crop (barley only or barley intercropped with clover) as main plots, and fertilizer type (mineral (27-0-0) or organic (pig slurry)) and nitrogen rates (0, 50, 100, and 150 kg N ha⁻¹) as sub-plots. At fall termination of cover crops, the clover provided 28.3 to 150.5 kg N ha⁻¹. No interaction was observed between cover crop and fertilizer type. Cover crops did not increase canola N uptake, but increased canola yields with a mineral fertilizer replacement value of 21.8 to 81.8 kg ha⁻¹. In unfertilized plots, cover crops increased yields from 6 to 42%, the gain decreasing as nitrogen application rate increased. Canola nitrogen uptake and yield were lower with pig slurry, compared to mineral fertilizer, possibly because nutrient losses occurred after slurry application. Moreover, crop yield did not reach a maximum value with increasing pig slurry rate, whereas a maximum yield was reached at 120 to 150 kg N ha⁻¹ with the mineral fertilizer. In conclusion, the clover cover crop improved canola yields and mineral fertilization resulted in higher canola yields compared to the organic fertilizer, whose efficiency could be improved through better management.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019. / L’utilisation de lisier à des fins de fertilisation est une pratique courante des systèmes de production laitière du Québec et représente une alternative intéressante aux fertilisants minéraux en offrant une source d’azote disponible aux plantes et de matière organique pour le sol. Les objectifs de ce projet situé au nord du lac Saint-Jean (Normandin, Qc) étaient d’évaluer les changements à long terme (21 ans) des stocks de N dans le profil du sol (0-50 cm) selon deux rotations de cultures (céréales continues ou rotation céréale - plantes fourragères pérennes), combinées à deux types de travail du sol primaire (chisel ou charrue à versoirs) et à deux sources de nutriments (minéral ou lisier de bovins) et de dresser le bilan des flux d’azote dans le système sol-plante, pour les systèmes culturaux comparés. L’apport annuel et répété sur 21 ans de lisier de bovins a augmenté les stocks d’azote en surface (0-20 cm) de 14 %, comparativement à la fertilisation minérale, mais n’a montré aucun effet en dessous de 20 cm. La rotation comportant des plantes pérennes a favorisé également une plus grande accumulation (+ 25 %) d’azote dans le sol pour l’horizon 0-20 cm que la monoculture d’orge. La combinaison d’un apport de lisier au système de cultures en rotation avec plantes pérennes a montré un effet bénéfique encore plus important, avec des stocks d’azote du sol supérieurs de 32 % par rapport au système de céréales continues avec lisier (+2,04 t N ha-1 sur le profil entier [0-50 cm]). Le type de travail du sol n’a pas eu d’impact significatif sur les stocks d’azote du profil du sol entier (0-50 cm). Une approche de défaut de bilan entrées-sorties suggère que la présence de légumineuses dans le mélange fourrager contribue à augmenter considérablement les stocks d’azote du sol.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Institut national supérieur des sciences agronomiques, agroalimentaires, horticoles et du paysage Rennes, France / L'objectif de cette étude était de comparer le rendement des cultures (maïs, soya, blé) et l'impact environnemental (santé du sol et stockage de C et de N) de 20 itinéraires techniques combinant le type de travail du sol (travail réduit, labour), la gestion des résidus de culture (récoltés ou retournés au sol) et cinq différentes sources fertilisantes(organiques et minérales) sur deux sols à texture contrastée (loam sableux et argile limoneuse) sur une période de neuf ans. Après une période de transition de six ans, les rendements sous travail réduit étaient de 8 à 30 % supérieurs qu'avec le labour dans l'argile limoneuse. Dans le loam sableux, l'effet du travail réduit variait (-20 à 13 %), principalement en fonction de la culture et de l'année. La concentration en C organique du sol, la biomasse microbienne et le diamètre moyen pondéré des agrégats dans les 10 premiers centimètres de sol étaient de 14 à 58 % plus élevés dans le travail réduit que dans le labour, mais le travail réduit du sol n'a eu aucun effet sur les stocks de C et de N lorsque tout le profil était considéré (0-60 cm). Les engrais de ferme permettaient d'obtenir des rendements semblables à l'engrais minéral dans le blé et ont même eu un arrière-effet positif sur le rendement du soya dans le loam sableux. Cependant, dans le maïs, les écarts de rendement observés entre l'engrais minéral et les engrais de ferme étaient parfois très importants, mais aussi très variables (0 à -38 %), en fonction des conditions météorologiques de la saison de croissance. Parmi les engrais de ferme, le lisier de porc donnait généralement de meilleurs rendements, mais le lisier de bovin et le fumier de volaille avaient des effets positifs plus marqués sur les indicateurs de santé du sol en surface. Le lisier de bovin et le fumier de volaille favorisaient l'accumulation de C et de N dans la fraction lourde et grossière de la matière organique (coarse-MAOM) des sols à l'étude. Dans l'argile limoneuse, le lisier de bovin et le fumier de volaille ont également permis l'accumulation de C et de N organique dans la fraction fine et stable de la matière organique du sol, contribuant ainsi à la stabilisation de C et de N sur le long terme dans la couche de surface. Inversement, les résidus de culture avec un rapport C/N plus élevé ont contribué également à la santé du sol, mais principalement via l'accumulation de C dans les fractions grossières de la matière organique. Lorsque tout le profil était considéré, l'effet des traitements sur les stocks de C était plus faible dans les 15 premiers cm de sol (0,36 à 0,76 kg C m⁻²) que dans les couches sous-jacentes (jusqu'à 2,3 kg C m⁻² pour la couche 30-45 cm). L'effet net des pratiques agricoles sur les stocks de C et de N, lorsque tout le profil était considéré(0-60 cm), dépendait donc principalement des changements en profondeur. Dans le loam sableux, ces changements étaient influencés par une interaction triple entre le travail du sol, la gestion des résidus de culture et la source fertilisante. Les stocks de C en profondeur étaient les plus élevés lorsque le labour du sol était combiné au retour des résidus de culture et à l'utilisation d'engrais de ferme liquide. Cependant, sous fertilisation minérale, les stocks étaient plus élevés en profondeur lorsque les résidus étaient récoltés. Les résultats de cette thèse montrent bien que les itinéraires techniques agricoles devraient être adaptés aux caractéristiques culturales et pédoclimatiques propres à chaque site. En plus de fournir une preuve terrain en soutien aux récentes théories expliquant les mécanismes de stabilisation du C dans le sol, cette thèse propose un modèle conceptuel permettant d'intégrer la notion de fertilité du sol à ces concepts émergeants en considérant la coarse-MAOM comme une fraction pivot dans les cycles de C et de N du sol. Elle démontre également l'importance de considérer les stocks de C profond (>30 cm) afin de mesurer avec justesse l'effet des pratiques agricoles sur les stocks de C du sol, du moins sous des conditions froides et humides. Il faudra donc continuer d'approfondir notre compréhension des mécanismes biogéochimiques impliqués dans les interactions sol-plantes-atmosphère pour faciliter le développement de systèmes de production rentables, durables et résilients, tout en contribuant à la lutte aux changements climatiques. / The objective of this study was to compare the crops yield (corn, soybean wheat) and environmental effect (soil health and C and N storage) of 20 different crop management itineraries combining two tillage regimes (minimum tillage, moulboard plowing), crop residue management (harvested or returned to soil) and five different fertilizer sources (organic and mineral) on two soils with contrasting textures (sandy loam and silty clay) over a 9-year period. After a transition period of 6 years, reduced tillage yielded 8-30% more grain, than mouldboard plowing in the silty clay soil. In the sandy loam soil, the benefits of minimum tillage on crop yield varied (-20 to 13%), mainly according to crop type and meteorological conditions. Organic C concentration, microbial biomass and the mean weight diameter of stable aggregates in the first 10 cm of soil were 14-58% higher under reduced tillage than mouldboard plowing, but reduced tillage had no effect on C and N stocks when the entire profile was considered (0-60 cm). Similar wheat grain yields were obtained with the mineral fertilizer and farmyard manures and manures even had a positive legacy effect on soybean yield in sandy loam. For corn, however, the yield differences observed between mineral fertilizer and farmyard manures were highly variable (0-38%) and mostly depended on weather conditions. Among farmyard manures, the use of liquid swine manure generally resulted in greater yields, but cattle and poultry manures had a greater effects on surface soil health indicators. Cattle and poultry manures promoted the accumulation of C and N in the heavy and coarse fraction of soil organic matter (coarse-MAOM) of both soils. In the silty clay soil, cattle and poultry manures also fostered the accumulation of organic C and N in the fine and stable fraction of soil organic matter, thus contributing to the long-term stabilization of C and N in the surface soil layer. Conversely, crop residues with a higher C/N ratio contributed to soil health mainly through the accumulation of C in the coarse fractions of organic matter. When the entire profile was considered, the effect of treatments on C stocks was smaller in the first 15 cm of soil (0.36 to 0.76 kg C m⁻²) than in deeper soil layers (up to 2.3 kg C m⁻² for the 30-45 cm layer). The net effect of farming practices on C and N stocks when the entire profile was considered (0-60 cm) therefore mainly depended on changes at depth. In the sandy loam soil, these changes were influenced by a three-way interaction between tillage, crop residue management and fertilizer source. Deep C stocks were the highest when tillage was combined with crop residue return and the use of liquid farmyard manures. However, under mineral fertilization, deep C stocks were the highest when residues were harvested. This thesis highlights the fact that agricultural combinations of management practices should be adapted to the cultural and pedoclimatic characteristics of each site. In addition to providing field evidence in support of recent theories regarding soil organic matter formation and stabilization processes, this thesis proposes a way to integrate soil fertility concepts to these emerging theories by considering the coarse-MAOM as a pivotal fraction in both C and N cycles. It also demonstrates the importance of considering deep C stocks (>30 cm) to accurately measure the effect of agricultural practices on soil C stocks, at least under cold and humid conditions. It will therefore be necessary to keep deepening our understanding of the biogeochemical mechanisms involved in soil-plant-atmosphere interactions to ensure the profitability, sustainability, and resilience of our production systems while contributing to climate change mitigation.

La gestion de l'azote (N) et de l'irrigation sont des facteurs importants affectant les pertes de N par lessivage de nitrates dans la production de pomme de terre (Solanum tuberosum L.) sur des sols à texture grossière. L'objectif de cette thèse était d'étudier l'effet de la fertilisation azotée (dose et source) sur le lessivage intra-saisonnier et la teneur en nitrates du sol (RSN) ainsi que le rendement total (TY) et commercialisable (MY) dans la pomme de terre irriguée et non-irriguée cultivée en sols sableux. Une expérience de 5 ans (2008-2012) et une autre de 3 ans (2013-2015) ont été menées pour comparer l'application de l'urée enrobée de polymères (PCU) à la plantation avec celle fractionnée d'engrais azotés solubles à plusieurs doses équivalentes. Les résultats ont montré que, lorsque les déficits en eau sont faibles durant la saison de croissance, il ne résulte aucun avantage à apporter de l'eau supplémentaire par irrigation. L'irrigation a augmenté le lessivage intra-saisonnier des nitrates de 52%, mais n'a eu aucun effet sur le TY et le MY. Les rendements total et commercialisable n'ont pas répondu à la fertilisation azotée en raison d'un apport élevé en N du sol. Cependant, l'augmentation de la dose de N a entrainé une augmentation du lessivage intra-saisonnier de nitrates et du RSN. À doses équivalentes, l'apport du PCU a produit un TY et MY similaires par rapport à l'apport fractionné d'engrais conventionnels solubles. Les résultats ont montré que l'efficacité du PCU pour réduire le lessivage intra-saisonnier variait en fonction de la distribution des précipitations et de la période d'irrigation en raison des caractéristiques de libération de l'azote. L'apport du PCU au moment de la plantation était efficace pour réduire le lessivage intra-saisonnier lorsque les précipitations étaient élevées entre la plantation et le buttage. Le mélange PCU + urée appliqué à la plantation a entrainé une réduction du TY et du MY par rapport au PCU et aux engrais conventionnels solubles en raison d'une croissance végétative excessive et d'un retard dans l'initiation des tubercules. Par ailleurs, à doses équivalentes, le PCU+urée a augmenté le lessivage intra-saisonnier des nitrates en comparaison au PCU et aux engrais solubles appliqués. Les résultats ont aussi montré que le RSN était un bon indice du potentiel de lessivage post-récolte des nitrates dans la pomme de terre. Les pertes de N après la saison de croissance étaient plus élevées lorsque le RSN mesuré à l'automne était élevé. Le PCU+urée a été introduit dans le but de diminuer le risque de lessivage post-récolte lié à l'application du PCU. Toutefois, les résultats ont indiqué que l'application du PCU à la plantation, seul ou mélangé avec un engrais soluble, augmentait le risque de lessivage post-récolte par rapport aux engrais solubles. Globalement, les résultats de cette thèse suggèrent que la réduction de la dose de N est plus importante que le choix de la source de N pour minimiser le lessivage des nitrates. / Nitrogen (N) management and irrigation are important factors affecting yield and N losses through nitrate-N (NO₃-N) leaching in potato (Solanum tuberosum L.) production on sandy soils. The objective of this thesis was to investigate the effect of N fertilization (rate and source) on total (TY) and marketable (MY) yields, in-season NO₃-N leaching, and residual soil NO₃-N (RSN) for potatoes grown on sandy soils under two irrigation regimes (irrigated and non-irrigated). Two field experiments were conducted to compare split-applied conventional soluble N fertilizers (ammonium sulfate, ammonium nitrate, and calcium ammonium nitrate) and polymer-coated urea (PCU) products at several N rates during five (2008-2012) and three (2013-2015) years, respectively. The results showed that there was no benefit from additional water by irrigation when water deficits were low. Irrigation increased in-season NO₃-N leaching by 52% but had no effect on TY and MY. Results from the 3-year field experiment showed that TY and MY response to N fertilization were not significant when soil N supplied by soil N mineralization was high. However, increasing the fertilizer N rate increased in-season NO₃-N leaching and RSN. A single application of PCU resulted in similar TY and MY as split-applied conventional soluble N fertilizers at equivalent N rates. Results from both field experiments suggest that the potential of PCU to reduce in-season NO₃-N leaching may vary according to rainfall distribution and irrigation timing due to the N-release characteristics of the PCU. Application of PCU at planting was an effective strategy to reduce in-season NO₃-N leaching when there was significant rainfall during the period between planting and hilling. The results also indicated that PCU+urea applied at planting may reduce TY and MY compared to PCU and conventional soluble N fertilizers due to excessive vegetative growth and delayed tuber initiation. Furthermore, PCU+urea increased in-season NO₃-N leaching relative to PCU and conventional soluble N fertilizers applied at equivalent N rates. Residual soil NO₃-N was an effective index of the potential soil NO₃-N losses in the non-growing season, as overwinter NO₃-N losses were generally higher with greater RSN. The results indicated that a single application of PCU, alone or mixed with a conventional soluble N fertilizer at planting increases the risk of NO₃-N leaching in the non-growing season in comparison to conventional soluble N fertilizers. The overall results suggest that reducing the fertilizer N rate is more important than the choice of N sources to minimize NO₃-N leaching from potato production.

L’ascomycota Podosphaera aphanis est responsable de la maladie du blanc du fraisier, ce qui nécessite plusieurs applications de fongicide afin de le réprimer. Plusieurs recherches ont démontré qu’un amendement racinaire de silicium (Si), peut réduire le blanc chez différentes espèces de plantes. Par conséquent, il est probable que le Si pourrait être utilisé chez le fraisier afin de réduire l’utilisation de fongicides, une forte problématique chez cette culture. Cette étude a été réalisée afin d’évaluer le rôle prophylactique du Si contre P. aphanis. Trois et six cultivars ont été testés en 2014 et 2015, respectivement, afin de déterminer leur sensibilité à l’infection par P. aphanis en fonction de leur absorption de Si sous grand tunnel. Les fraisiers traités avec Si ont démontré une quantité significativement plus élevée de Si dans les feuilles comparativement aux plants témoins sans Si lors des deux années (P< 0,0001). Il y a eu une variation significative d’absorption de Si entre cultivars ayant le traitement de Si en 2014 et 2015 sauf lors de la période de septembre 2015 (P=0.2804). Par contre, en général, les jours courts ont absorbé plus de Si que les jours neutres de façon significative (P< 0,0001). Les deux années, le traitement de Si a réduit significativement l’intensité et l’incidence de P. aphanis sur les feuilles et les fruits (P< 0,0001) avec les cultivars Verity et Charlotte démontrant la plus grande réduction. Finalement, les plants traités avec Si ont produit significativement plus de fruits vendables en 2014 et 2015. Ces résultats appuient l’hypothèse que le Si peut être utilisé à titre préventif contre P. aphanis dans un contexte commercial. / The Ascomycota Podosphaera aphanis is responsible for strawberry powdery mildew and requires multiple fungicide applications to be controlled. Several studies have shown that silicon (Si), in the form of soil amendments, reduces powdery mildew in multiple crops. Therefore, it is probable that Si could be used for strawberry in order to reduce pesticide input which is problematic for strawberry culture. This study was conducted to evaluate the prophylactic role of Si against P. aphanis. Three and six day neutral cultivars were tested in 2014 and 2015, respectively, for their susceptibility to P. aphanis and their absorption rate of Si in a high tunnel setting. Strawberries supplied with Si showed a significant increase in Si content in leaves compared to untreated plants in both years (P< 0.0001). There was a significant difference in absorption between cultivars that had the Si treatment in 2014 and 2015 except during the period of September 2015 (P=0.2804). On the other hand, in general, June-bearing cultivars absorbed significantly more Si compared to day neutral cultivars (P< 0.0001). In both years, Si treatment significantly reduced P. aphanis intensity and incidence on leaves and fruits (P< 0.0001) with cvs. Verity and Charlotte showing the greatest reduction. Finally, plants treated with Si produced significantly more marketable fruits in both 2014 and 2015. These results support the hypothesis that Si could be used as a preventive control measure against P. aphanis in a commercial setting.

Ce mémoire discute du problème de la gestion de l'entreposage dans le deuxième plus grand entrepôt d'une compagnie québécoise œuvrant dans le domaine agricole. L'entreposage fait face à une saisonnalité de la demande concentrée durant 3 à 4 mois de chaque année. Cette concentration de la demande cause des pertes au niveau de l'efficacité des opérations de stockage de l'entrepôt qui devient surchargé. En addition, les produits sont entreposés dans des emballages différents et sont quantifiés dans des unités différentes, ce qui rend le problème de la gestion de l'entreposage plus complexe. Afin d'analyser la situation et de résoudre le problème, on commence par déterminer la capacité de cet entrepôt. Ensuite, on analyse les besoins en entreposage en palette pour finalement proposer et résoudre un problème d'assignation des produits aux espaces d'entreposage (Storage Location Assignment Problem SLAP). L'élaboration de ce travail commence par une présentation de l'entreprise ainsi qu'une présentation détaillée de la problématique. Nous avons par la suite présenté une revue de littérature des articles traitant du problème étudié. On effectue ensuite une analyse détaillée et complète de la capacité théorique de l'entrepôt en étude. Cette étape est suivie par une présentation des étapes de l'évaluation des besoins d'entreposage en palettes. Ensuite, on propose le modèle pour résoudre le problème du Storage Location Assigement Problem ; ce modèle minimise les pertes d'espaces dans les palettiers, le nombre de palettes cachées sur le plancher et le nombre de palettes non assignées. On étudie la performance du modèle sous l'effet du changement de la concentration des produits, de la configuration de l'entrepôt, des types de palettes et des types d'alvéoles. On achève ce travail par une conclusion, des recommandations et des orientations futures du problème. / This master thesis discusses the problem of storage management in the second largest warehouse of a Quebec company working in the agricultural industry. Warehousing faces a seasonality of demand concentrated during 3 to 4 months of each year. This concentration of demand causes losses in the efficiency of warehouse storage operations, which become overloaded. In addition, the products are stored in different packages and are quantified in different units, which makes the warehouse management problem more complex. In order to analyze the situation and solve the problem, we start by determining the capacity of this warehouse. Then, we analyze the inventory needs and we finally propose and solve a problem of Storage Location Assignment Problem (SLAP). We start with a presentation of our industrial partner and a detailed presentation of the problem. We then present a literature review of the articles dealing with the studied problem. Next, a detailed and comprehensive analysis of the theoretical capacity of the warehouse under study is performed. This step is followed by the inventory needs analysis where the process of the pallet storage needs assessment is presented. Next, a mathematical model is proposed to solve the Storage Location Assignment Problem (SLAP); this model minimizes the loss of pallet space in the warehouse racks, the number of hidden pallets on the floor and the number of unassigned pallets. We study the performance of the model under changing product demand concentration, warehouse configuration, pallet types and product types. We end with a conclusion and future directions for this problem.

Devant la complexité du cycle de l’azote (N) et la variété de ses formes disponibles dans le sol, la planification de la fertilisation de cet élément repose sur des calculs et considérations complexes. La fertilisation biologique a de particulier que l’N est apporté sous forme organique, alors que les plantes le prélèvent principalement sous forme minérale. La disponibilité de l’N repose donc sur une minéralisation efficace des amendements. Cette situation peut mener des producteurs à surfertiliser, entraînant des pertes financières et d’N dans l’environnement. Parvenir à une meilleure synchronisation de la minéralisation de l’N avec les besoins de la plante est donc crucial pour le développement de la serriculture biologique, où les besoins en azote des cultures sont de loin plus élevés qu’au champ. De plus, la capacité de certaines plantes à prélever directement l’N sous forme organique est souvent considérée négligeable en agriculture, mais pourrait être plus importante qu’on ne le croit, contribuant ainsi substantiellement au bilan d’N de la plante. Les objectifs généraux de ma thèse étaient de : (1) évaluer les taux de minéralisation de fertilisants biologiques couramment utilisés en culture légumière sous serre au Québec ; (2) étudier l’impact de différentes sources fertilisantes sur la biodiversité des bactéries du sol ; (3) étudier la capacité du concombre à prélever l’N directement sous forme organique ; et (4) développer et valider un outil de gestion de la fertilisation biologique azotée. Une expérience d’incubation de cinq fertilisants biologiques d’usage commun en serriculture biologique a été menée. La minéralisation de l’N a plafonné dans un sol minéral et un substrat tourbeux à, respectivement, 41 et 63 % de l’N appliqué pour le fumier de poule granulé, 56-93 % pour la farine de sang, 54-81 % pour la farine de plume, 34-43 % pour la farine de luzerne et 57-73 % pour la farine de crevette. Dans un sol minéral, la biodiversité bactérienne alpha (indice Shannon) a été augmentée par l’apport de farine de luzerne, alors que dans un substrat organique à base de tourbe, ce sont la farine de crevette et le fumier de poule granulé qui l’ont le plus augmentée. En se basant sur ces résultats, le modèle NLOS a été adapté à la serriculture biologique pour produire le nouveau modèle NLOS-OG. Cet outil a été validé en serres expérimentales et commerciales et a permis une prédiction satisfaisante de la disponibilité d’N minéral pour une culture en sol minéral, ainsi que de la minéralisation cumulative de fertilisants appliqués dans un sol ou un substrat tourbeux. Par contre, de la recherche spécifique à la dynamique de l’eau dans les cultures biologiques en contenants sera nécessaire afin de prédire adéquatement la disponibilité de l’azote dans ce système. Une interface web est disponible pour les agronomes et producteurs (https://exchange.iseesystems. com/public/pierrepauldion/nlos-og/). Le contenu en C et N solubles du substrat biologique d’une culture de concombre en serre biologique a été positivement corrélé au contenu en C et N organiques de la sève du xylème et aux solides solubles du fruit, suggérant un prélèvement et un transfert de C et N organiques vers les parties aériennes et les fruits. Dans une seconde expérience, en milieu contrôlé, de jeunes plants de concombre ont été exposés à une solution d’alanine enrichie en 13C et 15N. En combinant l’utilisation de molécules marquées à une position spécifique (Position-specific labelling) et l’analyse isotopique spécifique au composé (Compound-specific isotopic analysis), nous avons développé une approche innovatrice permettant de suivre le métabolisme de l’assimilation de l’N issu d’un acide aminé prélevé par les racines. Nous avons ainsi démontré que les racines peuvent prélever et assimiler l’N sous forme organique, surtout en situation de rareté de l’N. Elles ont toutefois une nette préférence pour les formes inorganiques (nitrate et ammonium). Les contributions scientifiques découlant de cette étude doctorale sont : (1) une meilleure connaissance de la minéralisation des fertilisants biologiques azotés ; (2) l’intégration de ces taux de minéralisation dans un outil de gestion de l’N applicable en serriculture biologique; et (3) une meilleure compréhension du prélèvement et de l’assimilation de l’azote organique par des plants de concombre. Ces connaissances permettront une meilleure planification de la fertilisation à base de matière organique, et par conséquent un accroissement de la durabilité de la serriculture biologique. / Because of the complexity of the nitrogen (N) cycle and the diversity of its molecule forms in the soil, N fertilization management is based on complex calculations and considerations. For organic farming, N is provided via organic amendments and biological fixation. However, lack of precise tools that predict the N mineralization rate of N sources leads some producers to over-fertilize, resulting in the buildup of salinity, N leaching and possible loss of profits. Consequently, better knowledge of N availability following organic fertilization, to improve synchronization of N supply with crop N demand, is crucial to advance sustainable organic horticulture. In addition, the capacity of plants to take up N directly as organic molecules is seldom considered in agriculture and could be higher than previously thought, contributing significantly to the plant’s N budget. The objectives of this thesis were to: (1) evaluate the mineralization rates from organic fertilizers commonly used in greenhouse vegetable horticulture in Quebec; (2) study the impact of different fertilizer sources on soil bacterial diversity; (3) study the capacity of cucumber plants to take up and assimilate N directly as organic molecules; and (4) develop and validate a N management tool for organic fertilization. An incubation experiment with five organic fertilizers commonly used in organic greenhouse horticulture was performed. Nitrogen mineralization plateaued for a mineral soil and a peat substrate at respectively 41 and 63% of applied N for pelleted poultry manure, 56-93% for blood meal, 54-81% for feather meal, 34-53% for alfalfa meal, and 57-73% for shrimp meal. Organic fertilizers supported markedly contrasted bacterial communities, closely linked to soil biochemical properties, especially mineral N, pH and soluble C. Alfalfa meal promoted the highest alpha diversity (Shannon index) in the mineral soil, whereas shrimp meal and pelleted poultry manure increased it in the peat-based growing medium. Based on those results, we adapted the NLOS model to organic greenhouse horticulture and developed the new model NLOS-OG. This tool was validated in commercial and experimental greenhouses. It yielded a satisfying prediction of mineral N availability in a greenhouse crop grown in native mineral soil, and for the cumulative mineralization of fertilizers applied in a soil or organic substrate. However, further research should focus on water dynamics in containerized organic crops in order to achieve a precise prediction of N availability in that cropping system. A free web interface for NLOS-OG is now available for agronomists and growers (https://exchange. iseesystems.com/public/pierrepauldion/nlos-og/).In a greenhouse experiment, the C and N content of soil solution was positively linked to the xylem sap C and N content of mature cucumber plants and appeared to contribute to the accumulation of soluble solids in cucumber fruits, suggesting uptake and transfer of soil soluble organic N and C to the shoot and fruits. In a second experiment, in a growth chamber, young cucumber plants were exposed to 13C- and 15N-labelled alanine. By combining two methods, i.e., the use of Position-specific labelling (PSL) of alanine and Compound-specific isotopic analysis (CSIA) of free amino acids, we developed a novel approach allowing the study of the mechanism of the assimilatory metabolism of an amino acid taken up by the roots. We demonstrated that their roots can take up and assimilate N as organic molecules, although they showed a preference for inorganic N forms (nitrate and ammonium). The scientific contributions from this doctoral study are: (1) a better knowledge of the nitrogen release from nitrogen organic fertilizers; (2) the integration of mineralization rates into a N management tool adapted to organic greenhouse horticulture; and (3) a better understanding of the uptake and assimilation of organic N by cucumber plants. This knowledge will contribute to a better planning of N fertilization based on organic matter, thus increasing the sustainability of organic greenhouse horticulture.

Le potassium est l’élément requis en plus grande quantité par la pomme de terre (Solanum tuberosum L.). L’effet de la fertilisation potassique sur la pomme de terre a été largement décrit en bibliographie. Cependant, aucune méta-analyse n’a encore été effectuée sur la base de données québécoise des essais de fertilisation potassique. L’objectif de ce projet est d’évaluer les performances de trois méthodes diagnostiques du potassium du sol en culture de pomme de terre au Québec, à savoir : la méthode du niveau de suffisance de nutriments disponibles (SLAN), la méthode de saturation en base (BCSR) et la méthode d’analyse compositionnelle, centred log ratio (CLR), afin de contribuer à des grilles de fertilisation pour cette culture. Pour ce faire, les résultats de 57 essais de fertilisation potassique réalisés au Québec entre 1970 à 2013 ont été compilés dans une base de données. La réponse de la pomme de terre aux ajouts de potassium a été analysée par la méthode de Cate-Nelson et traitée par méta-analyse. Le diagnostic par suffisance des nutriments du sol (SLAN) et l’analyse compositionnelle, l’indice log centré, étaient les plus précis lors de la répartition Cate-Nelson. Le BCSR s’est montré peu performant. Le SLAN a surévalué les cas de carences en K par rapport à l’indice log centré, soit 32 vrais positifs contre 21, et avait tendance à sous-évaluer les cas de faible réponse au K, avec 10 vs. 23 vrais négatifs. Le SLAN tendait à surévaluer la dose de K dans les sols de teneur intermédiaire en K échangeable par rapport au CLR.L’indice CLR montre une diminution graduelle des besoins en K avec l’augmentation du poids du K dans le ratio, et se prête donc mieux à la modélisation que l’indice SLAN. Il est suggéré que la dose de K dépasse les exportations de K par la récolte lorsque le log centré se situe sous -2,9 et qu’au-delà de -2,9, la fertilisation potassique complète la fourniture du sol. La recommandation potassique de la pomme de terre suggérée par le CRAAQ (2010) pourrait donc être améliorée avec l’indice CLR. / Potassium is the element required in largest quantities by the potato (Solanum tuberosum L.). The effect of potassium fertilization on potato yield and quality has been extensively described in the bibliography. However, no meta-analysis has yet been performed on the Quebec potato database on potassium fertilization trials. The objective of this project was to evaluate the performance of three diagnostic methods for soil potassium to improve fertilizer recommendation for potato in Quebec: the traditional sufficiency level of available nutrients (SLAN), basic catioon saturation ratios (BCSR) and and the new compositional data analysis method of centred log ratios (CLR). The results of 57 trials of potassium fertilization in Quebec between 1970 and2013 were compiled in a database. The database was analyzed by Cate-Nelson method and meta-analysis. Diagnosis by SLAN and CLR were more accurate compared to BCSR. SLAN generated 32 vs. 21true positive specimens compared to CLR but over estimated cases of K deficiency with10 vs. 23 true negative specimens, hence underestimating cases of small response to added K. The SLAN tended to overestimate the K requirements in the intermediate soil K fertility class compared to CLR. It is suggested that the dose of K should exceed K exportations through harvest when CLR is below -2,9 and that, above a CLR value of -2,9, K fertilization should complement soil K supply. The potassium recommendation potato suggested by CRAAQ (2010) could be improved with the index CLR.

Le cadmium (Cd) est l'un des métaux les plus toxiques car il produit des effets néfastes sur l'activité biologique du sol, les plantes, le métabolisme, et la santé de l'homme et des animaux. L'objectif de cette étude est de déterminer la sorption et la désorption du Cd dans deux sols, un sol sableux et un sol limono-argileux, amendés avec 10% de matériaux biologiques (quantité destinée à la restauration des sites contaminés). Les quatre matériaux biologiques mis à l'essai sont: i) un compost à base de bovins de boucherie et de sciure de bois (CBS), ii) un compost à base de bovins de boucherie et de paille (CBP), iii) un compost commercial à base de tourbe et de déchets de crevettes (CTC) et iv) une farine de coquilles d'oeufs de poules (FCO). L'application des matériaux biologiques a rehaussé la capacité des sols à retenir le Cd. Une augmentation progressive de la sorption a été observée avec les temps de contact allant de 0,5 h à 4 semaines. Le rehaussement de la température de 5 à 450C a augmenté la quantité de Cd sorbée. Les données de sorption pour des concentrations de Cd2+ ajoutée variant de 0 à 2000 mg Cd/kg ont été le mieux décrites par la forme linéaire de l'équation de Freundlich. La quantité de Cd sorbée a augmenté avec l'accroissement de sa concentration dans la solution d'équilibre. D'une manière générale, la capacité des sols à retenir le Cd augmentait dans l'ordre suivant: sols amendés de CBS ou de CBP < sols amendés de CTC < sols amendés de FCO. L'étude de désorption du Cd fraîchement sorbé a été réalisée au moyen d'extractions singulières utilisant la solution Mehlich-3 ou DTPA-TEA-CaCl2 et d'extraction séquentielle utilisant successivement les solutions Ca(NO3)2, TEA-DTPA-CaCl2 et HCl. La quantité de Cd désorbée est directement proportionnelle à la quantité de Cd fraîchement sorbée. Les résultats suggèrent que les amendements biologiques pourraient être appliqués aux sols afin de rehausser leurs propriétés de rétention du Cd.