Titre de l'écran-titre (visionné le 14 avril 2023) / Le stock limité des ressources de phosphore (P) et sa faible disponibilité dans le sol font du recyclage des sources organiques de P des priorités de l'agriculture moderne, surtout que cette forme permet d'augmenter l'efficacité de l'utilisation de P par la plante. Un essai en serre a été réalisé dans le but d'examiner l'efficacité de l'association à différents taux d'incorporation d'un digestat solide (DS) de déchets organiques avec le triple superphosphate (TSP) et à différents temps précédant le semis du ray-grass (Lolium multiflorum). Les résultats ont montré de faibles valeurs moyennes de rendements qui tournaient autour 3963 et 6655 kg/ha, des signes apparents de carence en P sur la majorité des traitements, confirmé par un diagnostic quantitatif des feuilles dont la teneur en P est toujours inférieure à la valeur minimale critique (VMC) de 0,2%, sauf au moment où on a apporté l'engrais au semis. Ces faibles rendements jumelés à des faibles concentrations foliaires en P, ont conduit à des coefficients d'utilisation du phosphore (CUP), trop faibles variant de -3,85% à 3,7% ce qui nous amène à penser que le sol utilisé est un puits de P, raison pour laquelle l'effet protecteur de l'amendement organique n'était pas clairement démontré. Plus tôt l'engrais phosphaté est apporté avant le semis, plus intense sera sa fixation par la matrice du sol, et ce, quelle que soit sa nature (P minéral de synthèse, ou P organique de biodigestat ou mélange des deux). Les coefficients d'efficacité relative (CERₚ) variaient de 63 à 80,5%. Tous les paramètres de rendement, de diagnostic foliaire de P, du CUP et de CERₚ n'ont pas permis de confirmer l'hypothèse de l'effet liguant du carbone (C) organique sur la diminution des sites de sorption de P dans les sols receveurs ayant initialement une forte capacité de fixation de P. Cet essai cultural mérite d'être étendu sur d'autres types de sols ayant un gradient de pouvoir fixateur en P afin de mettre en évidence l'effet liguant du C organique et de rehausser la fiabilité des résultats et la robustesse des conclusions. / The limited stock of phosphorus (P) resources and its low availability in the soil make recycling organic P sources one of the most urging priorities of modern agriculture since they increase its efficiency of use by plants. A greenhouse trial was carried out to examine the efficiency of the association at different rates of incorporation of a solid digestate (SD) of organic waste with triple superphosphate (TSP) at different times before the sowing of Rryegrass (Lolium multiflorum). The results showed low average yield values around 3963 and 6655 kg/ha. Apparent phosphorus deficiency was witnessed in most treatments, confirmed by a quantitative diagnosis of the leaves whose P content was always below the critical minimum value (CMV) of 0.2%, except when the fertilizer was applied at the same time as the sowing. Low yields combined with low P concentration led to low values of apparent phosphorus recovery (APR), which ranged from -3.85% and 3.7% implying that the soil used is a P sink, which is why the protective effect of the organic amendment was not clearly demonstrated. The longer the time between the application of the phosphate fertilizer and the seeding, the more intense the P (all sources combined) fixation by the soil matrix resulting in values of relative phosphorus efficiency (RPE) that varied between 63 and 80.5%. All the parameters of yield, foliar P concentration APR and RPE did not allow to confirm the hypothesis of the protecting effect of organic carbon and its potential to reduce P sorption sites in soils with high P fixing capacity amended with SD of organic waste. This experiment deserves to be extended to other soils with a P fixing power gradient to extend the findings to new contexts.

Titre de l'écran-titre (visionné le 29 février 2024) / Le phosphore (P) est un élément nutritif important pour la croissance des plantes. Cependant, les applications excessives du P dans les sols agricoles peuvent augmenter le risque de perte de cet élément par ruissellement de surface et contribuer à l'eutrophisation des cours d'eau. Ainsi, la gestion durable du P dans les sols de grandes cultures repose sur une fertilisation équilibrée entre la disponibilité en P du sol et la demande réelle du P des plantes. Il est donc important d'avoir une meilleure compréhension de la variabilité spatiale (VS) du P disponible pour les cultures, afin d'améliorer l'utilisation économique et rationnelle des engrais phosphatés, de promouvoir la rentabilité et la durabilité de l'entreprise agricole, tout en réduisant les pertes de P dans l'environnement. L'objectif général de cette thèse de doctorat a été d'évaluer la VS de la disponibilité du P des sols sous différents systèmes culturaux [ancienne prairie (AP) vs jeune prairie (JP)] et pratiques culturales [travail conventionnel (TC) vs semis direct (SD)] à l'aide d'outils statistiques et géostatistiques à des fins de recommandations agroenvironnementales. Pour répondre aux objectifs de la thèse, quatre champs en cultures commerciales ont été utilisés dont deux situés dans la région de Chaudière-Appalaches et les deux en Montérégie (province du Québec). Deux sols de la région de Chaudière-Appalaches, un sous jeune prairie (JP; 2.4 ha; 2 ans) et un sous ancienne prairie (AP; 2.5 ha; 10 ans sous pâturage permanent), classés comme podzols humo-ferriques, ont reçu des amendements organiques (fumier, lisier de bovin). Les résultats ont révélé un indice de saturation en P (ISP, (P/Al)$_\textup{M3}$) moyen de 3 % dans les deux couches (0-5 cm et 5-20 cm) sous JP contre 7 % dans la couche 0-5 cm et 4 % dans la couche 5-20 cm sous AP, suite à des applications à long terme de fumier. Pour les deux champs sous prairies (JP et AP), nous avons observé une intensité élevée de la variabilité du P (CV > 50 %) et une structure spatiale modérée (25-75 %). Les applications répétées de fumier et lisier de bovin peuvent avoir un impact à long terme sur l'accumulation de P du sol, réduisant ainsi la variabilité et la dépendance spatiales du P dans les prairies permanentes. En raison de la stratification de P observée, une stratégie d'échantillonnage du sol axée sur la couche 0-5 cm doit être retenue dans les prairies permanentes (AP) pour des recommandations durables d'engrais P dans les sols de la Province du Québec. De plus, cette étude a examiné les impacts du travail du sol sur la variabilité spatiale du P disponible de deux champs commerciaux en rotation maïs-soja depuis 20 ans, notés TC (10,8 ha) et SD (9,5 ha), à des fins d'amélioration des recommandations d'engrais phosphatés dans la région de Montérégie. Les résultats ont montré que la variabilité du P disponible du sol des deux champs allait de modérée à très élevée (32-60 %) sous TC et SD. Un ISP moyen de 3 % a été mesuré dans les deux couches sous TC, contre 8 % dans la couche 0-5 cm et 6 % dans la couche 5-20 cm sous SD. Les relations entre les indices de P et les autres propriétés physico-chimiques (CT, Fe$_\textup{M3}$, pH$_\textup{eau}$, Ca$_\textup{M3}$) différaient selon les pratiques de travail du sol. Cette étude a démontré l'importance de l'application à taux variable (ATV) à des fins d'amélioration des recommandations d'engrais P dans la Province du Québec. Par ailleurs, la délimitation des zones d'aménagement (ZAs) a été réalisée dans le champ sous SD (9,5 ha). Cette délimitation des ZAs est basée sur la relation conductivité électrique apparente (CEa)-P du sol afin de réduire la variabilité spatiale du P du sol pour des recommandations d'engrais P spécifiques au champ. Les données de la CEa (CEa₃₀; CEa₁₀₀) ont été mesurées sur deux profondeurs (0-30; 0-100 cm) à l'aide du Veris. Les ZAs ont été délimitées à l'aide de la méthode ISODATA selon trois stratégies de délimitation : mesures de l'ISP, mesures de la CEa, ou mesures combinées de l'ISP+CEa. Les résultats ont montré que l'ISP moyen était de 7,9 % sous SD. La variabilité du P du sol était modérée (32-36 %), indiquant qu'une recommandation uniforme d'engrais P ne peut pas être appliquée au champ. Les valeurs moyennes de CEa₃₀ et CEa₁₀₀ étaient respectivement de 15,8 et 32,6 mS m$^\textup{-1}$. Une corrélation significative entre la CEa₃₀ et le P du sol (0,22-0,23) a été observée. La délimitation en deux-trois ZAs à l'aide de mesures de l'ISP a généré les réductions plus importantes en P (40-74 kg P₂O₅), représentant ainsi la meilleure stratégie agronomique de délimitation des ZAs. Cette étude a mis en évidence le potentiel de réduction de la variabilité spatiale du P du sol, à l'aide de la stratégie de délimitation des ZAs, réduisant les pertes en P sous SD. Ainsi, l'ATV a généré 366 kg P₂O₅, tandis que la délimitation en deux-trois ZAs a généré 306 et 341 kg P₂O₅ dans le champ sous SD, soit des gains respectifs de 60 et 25 kg P₂O₅ comparativement à l'ATV dans la culture du maïs-grain. Par conséquent, la stratégie de délimitation en deux-trois ZAs a semblé plus efficace comparativement à l'ATV en termes de gain en P₂O₅ dans ce champ. Globalement, les résultats de cette thèse ont démontré l'importance de la prise en compte de la VS du P à des fins de gestion spécifique du P, pour une réduction des pertes en P dans les sols sous grandes cultures en agriculture de précision. / Phosphorus (P) represents an important soil nutrient for plant growth. However, excess P applications in agricultural soils relative to crop requirements may increase P loss risk through runoff, contributing to water eutrophication. Thus, field-scale sustainable management of soil P should be based on balanced fertilization between soil P supply and P real demand from crop requirements. Therefore, it is important to have a better understanding of spatial variability of soil available P under intensive managed crops, aiming to improve economic and rational use of P fertilizers, to promote profitability and sustainability of agricultural companies, while reducing P losses in the environment. The main goal of this PhD dissertation was to evaluate spatial variability of soil available P under contrasted crops [old grassland (OG) vs young grassland (YG)] and tillage systems [conventional (CT) vs no-tillage (NT)] using statistical and geostatistical tools, aiming to provide agrienvironmental recommendations. To reach the goals of this PhD dissertation, four commercial fields were used. Two fields were located in Chaudière-Appalaches region and two other in Montérégie region (Eastern Canada). Thus, the study aimed to investigate the field-scale variability of soil-test P (STP) under two contrasting grassland fields in Chaudière-Appalaches region using descriptive statistics and geostatistics for accurate recommedations on soil sampling strategy and sustainable approaches to P management. A young grassland (YG; 2 years) and an old grassland (OG; 10 years under permanent pasture) were classified as humo-ferric podzol and received organic fertilizers. Soil samples were collected in 16-m by 16-m triangular grids at two depths (0-5 and 5-20 cm). Results showed a P saturation index (PSI, (P/Al)$_\textup{M3}$) mean value of 3% in both YG soil layers (0-5 cm and 5-20 cm) against 7% in OG 0-5 cm layer and 4% in OG layer 5-20 cm, owing to long-term manure applications. Variability of soil P was high (CV > 50%) and spatial structure of soil P was moderate (25-75%) under both contrasted fields. Repeated applications of cattle and slurry manure may have a long-term impact on soil P accumulation, thereby reducing spatial variability and dependence of soil P under permanent grasslands. Owing to P stratification, a soil sampling strategy focused on 0-5 cm layer should be retained under permanent grasslands (OG) for sustainable P fertilizer recommendations in Eastern Canada. Moreover, the study examined tillage impacts on spatial variability of soil-available P, in two commercial fields under 20 years maize-soybean rotation, denoted CT (10.8 ha) and NT (9.5 ha), aiming to improve P fertilizer recommendations in Eastern Canada. Blends of NPK fertilizers were applied to the soils (Humic Gleysols) following local recommendations. Results showed that the variability of soil available P ranged from moderate to very high (32-60%) under CT and NT. The mean PSI value was 3% under both CT layers, against 8% and 6% under the 0-5 cm and 5-20 cm NT layers, respectively. Relationships between P indices and other soil chemical properties (TC, Fe$_\textup{M3}$, pH$_\textup{water}$, and Ca$_\textup{M3}$) differed between contrasted tillage practices. This study highlighted the importance of variable rate application (VRA) to improve P fertilizer recommendations in Eastern Canada. Furthermore, delineating management zones (MZs) was performed within the 9.5 ha NT field. This MZ delineation approach was based on apparent electrical conductivity (ECa)-soil P relationship, aiming to reduce spatial variability of soil P for predicting field-specific P fertilizer recommendations. The ECa data (ECa₃₀; ECa₁₀₀) were measured at two soil depths (0-30; 0-100 cm) using Veris system. The MZs were delineated using ISODATA method following three delineation strategies: ISP, ECa, and combined ISP+ECa measurements. Results showed that mean ISP value was 7.9% under NT field. Variability of soil P was moderate (32-36%), indicating that uniform P fertilizer recommendation cannot be applied in the field. The ECa₃₀ and ECa₁₀₀ mean values were 15.8 and 32.6 mSm$^\textup{-1}$, respectively. A significant correlation between ECa₃₀ and soil P (0.22-0.23) was observed. Delineating the field into two-three MZs using ISP measurements generated the highest P reductions (40-74 kg P₂O₅), thus representing the best agronomic strategy for delineating MZs. This study highlighted the importance of using MZ delineation strategy to reduce the spatial variability of soil P, decreasing P fertilizer applications and P losses under the NT field. Thus, VRA agronomy strategy generated 366 kg P₂O₅ , while delineation strategy into two-three MZs generated 306 and 341 kg P₂O₅, respectively under the NT field. This represented 60 and 25 kg P₂O₅ reductions compared to the VRA under corn-grain NT field. Therefore, delineation strategy into two-three MZs seemed more effective compared to VRA strategy in terms of P₂O₅ reduction in this field-scale. The results of this PhD dissertation demonstrated the importance for taking into account the spatial variability of soil P for field-specific P management, aiming to reduce P losses under large crop fields in precision agriculture.

De nos jours, les normes environnementales sont de plus en plus restrictives. En agriculture, ces restrictions environnementales sont souvent reliées à la quantité d’engrais utilisée dans les sols. Pour s’assurer du respect des normes en vigueur plusieurs analyses de sols et de cours d’eau sont nécessaires. La majorité de ces analyses de sols sont réalisées en laboratoire, ce qui occasionne un délai et des coûts importants. C’est pourquoi les analyses in situ sont de plus en plus envisagées, leur coût théorique étant moindre. L’inconvénient est que les technologies d’analyses in situ visant à réduire le coût d’analyse en laboratoire présentement disponibles deviennent rapidement coûteuses lors d’une utilisation à grande échelle comme dans un champ ou dans une serre hydroponique. L’élaboration d’une nouvelle technologie d’analyse ionique pour le phosphate est présentée dans ce mémoire. Le but de cette technologie est d’analyser le phosphate in situ. Son intérêt est de le réaliser à moindre coût. Cette technologie est basée sur le développement d’un senseur à membrane sélective, présenté ici, dans lequel sera mesurée avec précision l’impédance électrique. Comparativement aux systèmes potentiométriques existants, cette technologie électrique permet l’élimination de composantes coûteuses telles que les électrodes de calomel. La preuve de concept associée au projet sera présentée en première partie. Elle sera suivie de la présentation de l’élaboration d’un prototype, puis de son évolution vers le modèle céramique présentement testé. Les résultats des tests de développement, de la stabilité de la membrane, de la dégradation du senseur, de la sensibilité et de la sélectivité seront exposés. Puis, les résultats du senseur seront soumis à une comparaison et à une analyse en lien avec les quantités de phosphate nécessaires pour l’eutrophisation des eaux. Les standards d’eutrophisation sont des barèmes que notre senseur doit pouvoir atteindre pour permettre l’analyse environnementale. Finalement, un autre modèle de senseur sera présenté, le senseur plan, de même que ses avantages industriels et les tests préliminaires lui étant associés.

Cette étude avait comme objectifs de développer un indicateur agronomique et environnemental, d'évaluer les pertes en phosphore (P) en dehors de la couche arable et de déterminer des doses de P requises par classe de fertilité pour les cultures de la carotte, du céleri, du chou-chinois, de la laitue, de l'oignon et de la pomme de terre cultivés en sols organiques. Nos travaux ont permis i) de sélectionner l'indice de saturation en P selon la méthode de Mehlich III (ISPMIII) comme test de P en sols organiques ; ii) de déterminer un seuil critique environnemental d'ISPM-m fixé à 0,05 au-delà duquel la fertilisation ne doit dépasser les exportations de P par la culture; iii) d'établir des seuils critiques agronomiques d'ISPM-m entre 0,10 et 0,15 à partir de la réponse de la culture à la fertilisation; iv) de démontrer une variabilité spatiale faible et une variabilité saisonnière élevée de I'ISPM-III en sols organiques avec des pertes enregistrées de plus de 40 kg P ha"1 entre l'automne et le printemps suivant; v) de déterminer des classes de fertilité du sol par saut de 0,05 unité d'ISPM-m; vi) de démontrer aucune ou faible réponse de la culture à la fertilisation sauf dans la classe de fertilité moyenne 0,05-0,10. Les recommandations en P sont basées selon une approche agroenvironnementale limitant l'accumulation du P dans les sols et la fertilisation doit être inférieure aux exportations de P lorsque I'ISPM-III dépasse le seuil environnemental de 0,05.

Le phosphore (P) est indispensable pour la pomme de terre, la principale culture des provinces de l’Est canadien. La diminution des réserves phosphatées et le risque de perte de cet élément dans les cours d’eau constituent des contraintes majeures pour la sécurité alimentaire et pour l’environnement. L’objectif de ce projet de recherche est d’optimiser la dose et le type d’engrais phosphaté en vue de minimiser le risque d’accumulation du P dans le sol, et de substituer les engrais de synthèse par des engrais recyclés. Un total de 141 échantillons représentatifs des sols de l’Île-du-Prince-Édouard (ÎPE) a été d’abord analysé et a montré que l’acidité du sol influait grandement sur le pourcentage de saturation des sols en P. Ainsi, les seuils critiques environnementaux en terme d’indice de saturation en P, (P/Al)M3 ont été de 19% pour les sols très acides (pHeau<5,5), et de 14% pour les sols moins acides (pHeau>5,5), au-dessus desquels la fertilisation en P devrait être limitée aux besoins de la culture. Six classes de risque environnemental ont été identifiées et leur répartition spatiale a montré que la classe de risque modéré était prédominante à l’ÎPE. Nous avons ensuite développé un modèle agro-environnemental de P pour la pomme de terre basé sur 42 essais de fertilisation conduits dans les provinces maritimes (ÎPE, Nouveau-Brunswick (NB) et Nouvelle-Écosse (NÉ)). Ce modèle, basé sur l’indice (P/Al)M3, a été composé de sept classes de diagnostic et de recommandation pour la fertilisation phosphatée : (0-2,5%), (2,5%-5%), (5%-10%), (10%-14%), (14%-16%), (16%-23%) et (P/Al)M3>23% correspondant, respectivement, aux doses optimales en P de 105, 81, 70 kg P ha-1 pour les trois premières classes, et à une dose de 21 kg ha-1 pour les classes dont le (P/Al)M3 est supérieur à 10%. Finalement, pour évaluer l’efficacité d’un engrais phosphaté recyclé (Crystal Green®), nous avons conduit 8 essais de fertilisation au Québec et dans les provinces maritimes. Il a été conclu que la fertilisation phosphatée avec le Crystal Green® pourrait substituer le triple superphosphate (TSP) jusqu’à 75% sans que les niveaux de rendements en pomme de terre, le prélèvement du P, et le statut du P dans le sol et dans la plante ne soient changés / Phosphorus (P) is essential for potatoes, the main crop in the Canadian eastern provinces. The depletion of phosphate reserves and the risk of loss of this element in watercourses are major constraints for food security and for environment. The objective of this study is to optimize the rate and type of phosphate fertilizer in order to minimize the risk of P accumulation in the soil, and to substitute synthetic fertilizers with recycled ones. A total of 141 soil samples representative of Prince Edward Island (PEI) soils were first analyzed. It have been shown that soil acidity greatly influenced P soil saturation percentage. Thus, critical thresholds in terms of P saturation index, (P/Al)M3, were 19% for very acid soils (pHwater <5.5), and 14% for less acidic soils (pHwater>5.5), above which P fertilization should be limited to the crop’s requirement. Six environmental risk classes were identified and their spatial distribution showed that the moderate risk class was predominant in PEI. We then developed an agro-environmental model of P for potato based on 42 fertilization trials conducted in the Maritime provinces (PEI, New Brunswick (NB) and Nova Scotia (NS)). This model, based on the (P/Al)M3 index, was composed of seven fertility and environmental risk classes: (0-2.5%), (2.5%-5%), (5%-10%), (10%-14%), (14%-16%), (16%-23%) and (P/Al)M3>23% corresponding, respectively, to the optimal P rates of 105, 81, 70 kg P ha-1 for the first three classes, and to a P rate of 21 kg ha-1 for classes with (P/Al)M3 greater than 10%. Finally, to evaluate the effectiveness of a recycled P fertilizer (Crystal Green®), we conducted 8 fertilization trials in Quebec and in the Maritime provinces. It was concluded that P fertilization with Crystal Green® could substitute triple superphosphate (TSP) up to 75% without noticing any significant decrease in potato yield levels, P uptake, and P status in the soil and in the plant.

La pollution des cours d'eau par le phosphore (P) d'origine agricole représente l'une des plus grandes menaces pour la qualité de l'eau dans les pays développés. Une partie de la solution à ce problème réside dans le compostage qui favorise la réutilisation bénéfique des déchets organiques à la fois comme amendement du sol et comme agent fertilisant. Cependant, les apports de compost pourraient aussi induire des pertes de P. Pour une utilisation durable des composts en agriculture, il faut minimiser les risques de pertes de P lors de leur application. L'objectif principal de la présente étude était d'effectuer une caractérisation de divers composts et de leurs formes de P, et d'évaluer la disponibilité du P lors d'un essai d'incubation. Seize composts de natures diverses (composts de fumier d'animaux, de sous-produits de transformation de fruits de mer, pommes de terre, biosolides municipaux, résidus forestiers) et huit sols ont été analysés pour déterminer leurs principales caractéristiques chimiques et les différentes formes de P présentes grâce à une méthode d'extraction séquentielle. Sept composts et trois sols ont ensuite été sélectionnés pour réaliser un essai d'incubation afin d'évaluer l'influence des propriétés du sol sur les formes et la disponibilité du P des composts. La première partie de l'étude a révélé que les caractéristiques chimiques de même que les formes du P étaient variables dans les différents composts. Les résultats de l'extraction séquentielle appliquée aux mélanges sol-compost ont par ailleurs indiqué que le P inorganique était une fraction dominante par rapport au P organique. De plus, la forme de P extraite en plus grande quantité dans les mélanges sol-compost était la fraction modérément labile soulignant l'importance du type du compost dans la gestion du P. Le comportement du P provenant de divers composts appliqués au sol lors d'un essai d'incubation a permis d'évaluer la biodisponibilité du P des composts, un aspect jusqu'à présent peu documenté. La diversité des composts et des sols canadiens utilisés constituait un aspect innovateur de cette étude.

La fertilisation de démarrage du maïs à base de phosphate d’ammonium est une pratique courante au Québec. En effet, on présume que la croissance précoce du maïs conduit à une augmentation de rendement et à une amélioration de la qualité du grain. L’objectif de ce travail de recherche consistait à déterminer l’influence des facteurs climatiques, édaphiques et agronomiques sur le rendement, la qualité du grain de maïs et sur les doses de fertilisants phosphatés au démarrage. Une modélisation multiniveau des essais de fertilisation phosphatés du maïs recueillis au Québec de 1967 à 2009 a permis d’intégrer les facteurs déterminants pour la productivité de la culture du maïs. Les facteurs ayant un impact significatif sur le rendement sont les unités thermiques du maïs (UTM), le pH, les balances [Al

La problématique entourant le surplus de lisier de porc amène le développement de nouveaux engrais à base de fumure organique. Le lisier de porc desséché LIOR™ contient des éléments nutritifs et de la matière organique. Il a une valeur commerciale d'autant plus grande qu'il entre en synergie avec d'autres éléments nutritifs comme le P et des oligoéléments. Cette synergie pourrait se produire lors d'un mélange intime ou d'une proximité entre des matières organiques et des engrais minéraux phosphatés (EMP) dans la bande de placement de l'engrais. Afin d'évaluer la productivité des principales cultures en réponse à cette synergie possible, nous avons établi, à l'été 2001, 11 sites d'essais de fertilisation dans des régions agro-pédo-climatiques variées du Québec: 7 en maïs (classés selon leur pouvoir fixateur en P : faible, moyen à élevé et extrêmement élevé), 2 en orge et 2 en soya. Nous avons considéré 6 traitements répétés 4 fois et constitués de combinaisons de LIOR™ et d'EMP dans des proportions de 0:100, 25:75, 50:50, 75:25, 100:0 exprimées en terme de pourcentage de P2O5 dans les deux fractions du mélange organo-minéral. En général, il y a eu une réponse positive à l'engrais organo-minéral (EOM) chez le maïs grain en sols de saturation moyenne à élevée et chez le soya. De plus, les EOM à base de LIOR™ n'ont engendré aucun déséquilibre minéral apparent dans les parcelles expérimentales en maïs-grain. Aucune réponse ne fut observée en sols de saturation faible ou extrêmement élevée chez le maïs grain et l'orge.

L'utilisation de machines lourdes et la fertilisation des sols ont été la solution pour améliorer le rendement agricole et augmenter les aires des sols cultivés. Les pays émergeants Est-Méditerranéens souffrent d'un manque crucial des législations et des règlementations qui organisent l'usage des fertilisants chimiques. Cela est principalement dû à l'insuffisance des données sur les caractéristiques des sols et les pratiques agricoles. La fertilisation excessive est devenue une source potentielle de contamination des sols par les éléments traces métalliques (ETM) susceptible de migrer vers les différentes chaines alimentaires. Dans ce cadre, l'Institut de Recherches Agronomiques Libanais (IRAL) avait comme préoccupation principale d'évaluer les risques associés aux apports en ETM issus des engrais phosphatés en usage dans des sols de nature alcaline sous un climat aride à semi-aride. Ainsi, l'investigation sur les engrais phosphatés commercialisés au Liban et les pays voisins ont montré que le cadmium est porté principalement dans une phase sulfate quand cette dernière est présente dans les engrais. L'apport moyen annuel du Cd, Cu, Pb et Zn aux sols est trouvé inferieur aux limites recommandées dans certains pays comme le Brésil et la Grande-Bretagne. Cependant, dans le contexte régional où l'étude est réalisée, cet apport est relativement élevé quand la nature alcaline du sol est prise en considération. Ainsi, une norme établie pour un sol acide n'est pas nécessairement adaptable dans un sol alcalin, sachant que ce dernier est un milieu favorable pour stabiliser les ETM et limiter leurs disponibilités. Les Lactuca sativa (laitues), étant une espèce amplement consommée dans les pays du bassin méditerranéen, ont été choisis comme une espèce cible dans l'objectif de suivre la distribution du cadmium dans les différents tissus de l'espèce et le coefficient de partage entre les compartiments eau, sol et plante. Les effets de la densité des sols, en présence du cadmium et des engrais phosphatés ont été étudiés dans des colonnes de sols cultivés par les laitues. Les caractères morphologiques et physiologiques de la plante, la mobilité du cadmium dans le sol et son transfert vers les laitues, la population microbienne (le nombre de bactéries totaux, champignons totaux, bactéries résistantes au cadmium BRC et micro-organismes solubilisant le phosphore MSP) et l'activité enzymatique des phosphatases alcalines (ALP) et acides et les déshydrogénases (DHA) ont été suivis. La présence du Cd et du phosphore dans le sol a diminué la mobilité du cadmium et la compaction a augmenté l'accumulation du Cd dans la partie aérienne des laitues et l'infiltration des nitrates. La combinaison entre la compaction du sol, la présence de cadmium et du phosphore en même temps a montré une diminution du nombre de bactéries, des champignons totaux et de l'activité d'ALP mais une augmentation du nombre de MSP, de BRC et de l'activité de la phosphatase acide est notablement identifiable. En absence de toute matrice d'interaction avec les ETM et les fertilisants phosphatés autre que les laitues, les effets du cadmium et de l'engrais phosphatés ont été évalués sur les caractères morphologiques et physiologiques des laitues en culture hydroponique et sur l'absorption du cadmium par ces laitues. En présence d'engrais phosphaté, la culture des laitues en hydroponie avait une influence positive sur le développement de ce végétal plus qu'en culture dans le sol. Malgré la croissance rapide des laitues en hydroponie, ce système est désormais une source de cadmium disponible aux laitues puisque ce métal est transféré des racines vers la partie aérienne de Lactuca sativa en induisant des changements morphologiques. / Soil compaction and contamination with heavy metals were the response of the use of heavy machinery and phosphate fertilization to improve and expand agricultural productivity. The Eastern Mediterranean emerging countries suffer from lack in legislations and regulations organizing the chemical fertilizers use. This is due to the insufficient data on soil characteristics and agricultural practices. Thus, excessive fertilization can be considered as potential sources of soil contamination by trace metals susceptible to be transferred to the different food chains. One of the main occupations of the Lebanese Agriculture Research Institute (LARI) was to evaluate the associated risks to the trace metals inputs coming from phosphate fertilizers. The investigation of phosphate fertilizers used in Lebanon and neighboring countries showed that cadmium is well bonded to sulfate-phase when sulfate is present in the fertilizers. The annual average of the deposition of Cd, Cu, Pb and Zn in soil was found lower than the recommended limits in some countries like Brazil and Britain but such contribution is relatively high when considering the alkaline nature of the soil. Thus, norms and legislations for acidic soil cannot be necessarily adaptable and used for alkaline soil knowing that such soil is the best environment to stabilize the metals and limit their bioavailability. Lactuca sativa (lettuce), widely consumed specie in Mediterranean countries, has been chosen as target specie to be studied in order to follow cadmium in different parts of the plants and its partition between water, soil and plants. The effects of the compaction, cadmium and phosphate fertilizers were evaluated on morphological and physiological characteristics of Lactuca sativa cultivated in columns. Cadmium mobility in soil and its transfer to lettuce, the microbial population (the number of total bacteria, total fungi, cadmium resistant bacteria CRB and phosphate solubilizing microorganisms PSM) and the enzymatic activities of alkaline phosphatase (ALP), acid phosphatase and dehydrogenase activity (DHA) were also studied. Cadmium mobility was decreased in the soil amended with cadmium and phosphorus and compaction increased the Cd accumulation in the lettuce's aerial part and the nitrate infiltration. A decrease of the number of total bacteria, fungi, ALP and an increase in the number of PSM, CRB and acid phosphatase activity were observed in the treatment where the soil was compacted and amended with cadmium and phosphate fertilizers. In absence of any interactive matrix with the metals and the phosphate fertilizers other than the lettuces, the effects of cadmium and phosphate fertilizer were evaluated on morphological and physiological characteristics of lettuces grown in hydroponic culture. Cadmium absorption and transfer to aerial part was also studied. The lettuces development's was important in the hydroponic culture more than in soil cultivation in presence of phosphate fertilizer. Despite the rapid growth of lettuces in hydroponic culture, this system is a potential source of bioavailable cadmium that is absorbed by lettuces and transferred to roots and aerial parts conducting to morphological changes.

A cause du prix élevé des engrais importés au Mali, le phosphate naturel de Tilemsi (PNT) constitue une source de phosphore, locale, peu coûteuse pour les paysans. Dans plusieurs zones, malgré ses bonnes caractéristiques physiques et chimiques, les plantes cultivées, particulièrement le blé, ont faiblement répondu à l’application du PNT. À cause du besoin croissant d’améliorer biologiquement l’absorption du P par le blé, nous présentons dans ce travail les résultats de l’utilisation de microorganismes solubilisant le phosphore (MSP) dans un essai d’inoculation au champ. Dans la rhizosphère (Zone d’interactions intenses entre les racines et les microorganismes) et le rhizoplan (les microorganismes du rhizoplan ont ceux qui sont directement liés à la surface externe des racines) de trois cultivars de blé du Mali, 7 à 12% des microorganismes étaient capables de solubiliser le PNT. Six bactéries et deux champignons ont été sélectionnés, pour leur fort pouvoir de solubilisation du PNT en milieu liquide et sur milieu solide, et testés au champ à Koygour (Diré) en 2000-2001. Deux champignons Aspergillus amovari (C1), Penicillium chrysogenum (C13) et une bactérie Pseudomonas sp. (BR2) ont significativement amélioré la taille du blé (cv. Tétra) après 6 semaines, ainsi que, le poids et le contenu en P de la matière sèche (paille et graines) après 90 jours de croissance. Des essais au champ ont été réalisés à Koygour (Diré) en 2001-2002. Les traitements d’inoculation incluent C1, C13, BR2, C1+BR2, C13+BR2 et un contrôle en présence et à l’absence de Glomus intraradices (Gi). Les traitements de phosphore incluent le PNT, le phosphate biammoniacal (DAP) et un contrôle non fertilisé. La colonisation des racines de blé par les mycorhizes à vésicules et arbuscules (MVA) a été significativement améliorée avec Glomus intraradices quand la source de P utilisée est le PNT. La présence de BR2 améliore encore plus la colonisation des racines par les MVA. En général, les quantités de graines et paille récoltées ont été significativement améliorées après inoculation avec les microorganismes solubilisant le PNT et Glomus intraradices. La plus forte concentration de P dans les graines a été obtenue avec la co-inoculation avec C1+BR2 et Gi en présence de PNT, tandis que, les plantes inoculées avec BR2+Gi présentaient les plus fortes quantités de P dans la paille en présence du DAP. / Because of the high price of imported P-fertilizers in Mali, the Tilemsi rock phosphate (TRP) is a cheaper locally available P source alternative for farmers. In many areas regardless of its good physical and chemical characteristics, crops and particularly wheat showed very slow response to TRP. With the broad aim of biologically improving P uptake by wheat, in this work we describe the use of TRP solubilizing microorganisms in field inoculation trials. In 3 different Malian wheat cultivars, 4 to 12% of the rhizosphere microorganisms were able to dissolve TRP. Six bacterial and two fungal isolates were selected for their high P-solubilizing activity in solid and liquid media, and were tested in a field in Koygour (Diré) in 2000-2001. Two fungal isolates Aspergillus niger (C1) and Penicillium chrysogenum (C13) and Pseudomonas sp. (BR2) significantly increased plant heights after 60 days, and the fresh and dry matter yields and P-uptake after 90 days of growth. Field assays were performed in Koygour (Diré) in 2001-2002. Inoculation treatments included C1, C13, BR2, C1+BR2, C13BR2, and a control in the presence or absence of the AM fungus Glomus intraradices. P treatments included Tilemsi rock phosphate (TRP), phosphate biammoniacal (DAP) and an unfertilized control. The colonization of wheat root with AM was significantly higher following inoculation with G. intraradices, and when TRP was the P source used. The presence of Pseudomonas strain (BR2) improved root colonization by the AM fungus. In general, straw and grain yield improved significantly following inoculation with AM and phosphate solubilizing microorganisms. The highest P concentration in wheat grain and straw was recorded in treatment including a combinaison of AM, BR2 and C1 in the presence of TRP.