L'ensilage permet de conserver le fourrage par un processus de fermentation lactique, ce qui limite les pertes de rendement et de valeur nutritive. Le fourrage ainsi acidifié et maintenu en conditions anaérobies peut alors être conservé pour nourrir les animaux durant la période d'hivernage. Théoriquement, lorsque l'ensilabilité des plantes est bonne, la conservation sera elle aussi adéquate. Toutefois, des études récentes ont démontré que la corrélation entre l'ensilabilité et la conservation n'est pas très élevée. L'une des hypothèses est que le pHw (pH de stabilité anaérobique) n'est pas atteint assez rapidement. Le temps de latence (temps avant que le pH commence à descendre) ainsi que le déclin du pH (descente du pH de l'ensilage jusqu'au pHw) seraient trop long. Le nombre de bactéries lactiques, l'efficacité des ces bactéries à produire de l'acide lactique, de même que la spécificité de leur métabolisme fermentaire pour certains sucres pourraient modifier ces paramètres et ainsi améliorer la conservation. Les deux essais réalisés pour ce projet avaient pour objectif d'étudier ces facteurs. Dans le premier essai, la fléole des prés (Phleum pratense L.) au premier cycle de végétation à 35% de MS, a été traitée avec un inoculant lactique contenant du Lactobacillus plantarum (Biomax SI-50). L'inoculant a été appliqué sur le fourrage à trois doses différentes; 105, 106 et 107 UFC .g de FF-1. Dans le deuxième essai, la même plante au deuxième cycle de végétation à 30% de MS, a été traitée avec le Biomax SI-50 et le Powerstart contenant lui aussi un Lactobacillus plantarum (Aber-F1) mais ayant la caractéristique d'utiliser les fructanes. Ces deux inoculants ont soit été réhydratés dans l'eau juste avant leur application sur les fourrages ou activés entre 22 et 24 heures avant leur application dans un bouillon nutritif. Pour chacun des traitements, des silos expérimentaux avec 250 g de fourrage ont été fabriqués. Des silos ont été analysés après 0, 6, 12, 24, 48, 72 heures ainsi que 1, 2, 4 et 15 semaines d'incubation afin d'étudier la cinétique du pH. Le premier essai a démontré que l'addition d'un inoculant permet une diminution plus rapide du pH que le témoin (P < 0,05). Toutefois, les doses d'inoculant ne permettent pas de diminuer le temps de latence comparativement au témoin (P > 0,05). Dans le cas du deuxième essai, il n'y a pas eu de différence ni sur la vitesse de diminution ni sur le temps de latence entre tous les traitements (P > 0,05). Pour les deux essais, le pH de stabilité anaérobie a été atteint et les teneurs en acides butyriques observées sont difficiles à interpréter. La cinétique des différents acides organiques des ensilages nous indiquent certaines particularités qui semblent être reliées aux sucres. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Inoculant lactique, Bactérie lactique, Ensilage, Fermentation, Fléole des prés (Phleum pratense L.), Sucres.

La fertilisation en Cl permet de réduire la DACA de la fléole des prés utilisée dans les rations des vaches en transition pré-vêlage. Le modèle N-CyCLES a été modifié pour permettre le calcul des bilans en Cl, Na, K et S de fermes laitières québécoises. Il a ensuite été utilisé pour calculer les bilans en Cl de 15 fermes laitières, puis pour évaluer l'impact de la production de foin à faible DACA sur les bilans en Cl de ces fermes. Le bilan moyen en Cl des fermes étaient de 610 g Cl hL"1 de lait vendu. Les principaux éléments qui caractérisent les bilans en Cl sont les importations de Cl dans les engrais minéraux et les aliments et les exportations de Cl dans les récoltes vendues. La production d'un foin à faible DACA a eu un faible impact sur les bilans en Cl des fermes, soit une augmentation moyenne des bilans de 59 g Cl hL"1 .

Au Québec, les plantes fourragères occupent plus de la moitié de la superficie en grande culture (CQPF, 2012).Ce sont 63% des exploitations agricoles du Québec qui cultivent des plantes fourragères et ces fourrages sont utilisés principalement dans l’alimentation des vaches laitières. La fléole des prés et la luzerne sont les deux espèces les plus cultivées (Berg et al., 1996). Selon Charbonneau et al. (2013), avec l’augmentation des températures moyennes annuelles de 2,8 °C au cours des 50 prochaines années, il sera possible de cultiver certaines plantes plus exigeantes en unités thermiques comme le maïs ou le soya dans des régions agricoles du Québec où cela est actuellement difficile, voire impossible. Les régions plus nordiques pourraient donc devenir les principales sources de plantes fourragères au Québec. Selon quelques études menées en atmosphère contrôlée, il semblerait que certains aspects du climat, comme la température, aient une influence sur la valeur nutritive des plantes fourragères, au-delà de leurs effets sur la vitesse de croissance (Thorvaldsson, 1988; Thorvaldsson, 1992).Nous avons donc mesuré l’évolution de la valeur nutritive de la fléole des prés et de la luzerne dont la croissance a eu lieu dans trois régions du Québec aux conditions climatiques contrastées: Sainte-Anne-de-Bellevue, 2098 degrés-jours; Saint-Augustin-de-Desmaures, 1712 degrés-jours; et Normandin, 1359 degrés-jours. La matière sèche, le rendement et le stade de développement ont été mesurés une fois par semaine, durant 4 à 7semaines, lors de la croissance printanière de 2015 et 2016. Les attributs de valeur nutritive ont été analysés chimiquement sur tous les échantillons de calibration et de validation et ils ont été par la suite prédits par spectroscopie dans le visible et proche infra-rouge (VNIRS) pour tous les échantillons prélevés. Les digestibilités de la matière sèche et de la fibre étaient plus élevées pour les deux espèces dont la croissance a eu lieu dans la région nordique (Normandin). Cependant, le rendement était plus faible à Normandin qu’à Saint-Augustin-de-Desmaures et Sainte-Anne-de-Bellevue. Pour un même rendement (soit celui obtenu à Normandin au stade recommandé de récolte), les digestibilités de la matière sèche et de la fibre NDF étaient plus faibles dans les échantillons de fourrages prélevés à Normandin par rapport à ceux prélevés aux sites plus au sud, et ce, pour les deux espèces. La différence de valeur nutritive de la fléole des prés et de la luzerne dont la croissance a eu lieu en climat nordique est explicable par la corrélation qui existe entre l’augmentation du rendement et la baisse de la valeur nutritive. Pour un même rendement, la valeur nutritive des fourrages produits en région nordique était inférieure à celle des fourrages produits dans les régions plus au sud.

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L’objectif du projet présenté dans ce mémoire de maitrise est d’évaluer l’effet du remplacement de la fléole des prés par la fétuque élevée, offertes en espèce pure ou en mélange avec la luzerne, et de vérifier l’impact de la méthode de conservation de la fétuque élevée, soit en ensilage préfané (35 % de matière sèche, MS) ou demi-sec (55 % de MS), sur les performances des vaches en lactation. Pour ce faire, cinq traitements ont été testés : 1) fléole des prés (70 % de la ration) en ensilage préfané ; 2) fléole des prés (42 % de la ration) + luzerne (28 % de la ration) en ensilages préfanés ; 3) fétuque élevée (70 % de la ration) en ensilage préfané ; 4) fétuque élevée (42 % de la ration) + luzerne (28 % de la ration) en ensilages préfanés ; 5) fétuque élevée (70 % de la ration) en ensilage demi-sec. Quinze vaches Holstein (128 +- 33 JEL) ont été distribuées dans un triple carré latin 5 × 5. Afin de comparer les traitements, les contrastes a priori suivants ont été réalisés : 1) fléole des prés-ensilage préfané vs fétuque élevée-ensilage préfané [(FP et FP + L) vs (FE et FE + L)]; 2) espèces pures-ensilage préfané vs mélanges-ensilage préfané [(FP et FE) vs (FP + L et FE + L)]; 3) interaction entre l’espèce de graminée fourragère et le mélange, pour les traitements à base d’ensilage préfané; et 4) ensilage préfané de fétuque élevée vs ensilage demi-sec de fétuque élevée [FE vs. FE (DS)]. Les contrastes ont été considérés comme significativement différents à des valeurs de P <= 0,05 et une tendance a été considérée quand 0,05 < P < 0,10. Les résultats ont démontré que l’espèce de graminée n’a pas influencé la consommation volontaire de matière sèche, la production laitière, et la teneur en gras du lait. La prise alimentaire et la production laitière ont été supérieures avec les mélanges fourragers, mais la teneur en gras du lait n’a pas été avantagée par ces derniers. La teneur en protéine du lait n’a pas été affectée par l’espèce de graminée pour les traitements à base de mélange fourrager, mais a été supérieure avec la fléole des prés pour les traitements de graminées seules. Les vaches ont consommé davantage de fétuque élevée sous forme d’ensilage préfané comparativement à l’ensilage demi-sec, mais la production laitière et la teneur en gras du lait n’ont pas été affectées par le mode de conservation. En somme, les résultats démontrent que la fétuque élevée est une bonne alternative à la fléole des prés pour les vaches en lactation et confirment les effets bénéfiques des mélanges fourragers dans leur ration.

« Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada, et Université de Bordeaux, Talence, France » / L'orge de printemps (*Hordeum vulgare* L.) et la fléole des prés (*Phleum pratense* L.) sont des cultures de première importance économique pour la province du Québec et d'autres régions au climat continental froid et humide (Amérique du Nord, les pays nordiques...). Les modèles sol-culture sont des outils puissants capables de calculer de nombreuses variables d'intérêt agronomique et environnemental. Ils sont conçus pour simuler les interactions complexes entre les cultures, l'eau et l'azote (N) du sol dans le continuum sol-plante-atmosphère. Entre autres modèles, STICS (Simulateur mulTIdisciplinaire pour les Cultures Standard) est un modèle sol-culture basé sur les processus, qui a été développé initialement pour des conditions agropédoclimatiques des régions tempérées. Cependant, étant un modèle générique, il est possible de l'adapter aux conditions d'autres agrosystèmes. Les objectifs de cette thèse étaient d'analyser et d'élargir le domaine d'application de STICS aux deux cultures susmentionnées, cultivées dans des conditions agropédoclimatiques de la province du Québec et d'évaluer ses performances prédictives par des simulations à long terme. Cette thèse est une contribution à l'étude de la généricité de STICS pour des agrosystèmes québécois. Outre le contexte climatique, l'originalité de ce travail porte sur les cultures étudiées, orge de printemps et fléole des prés, et le nombre d'années successives de simulations en continu (sans réinitialisation annuelle). Les performances prédictives de STICS ont été analysées pour la production de biomasse aérienne annuelle, sa teneur en N et la quantité de N exporté pour i) une monoculture d'orge de printemps de 31 ans cultivée avec deux modes de travail du sol et fertilisée avec deux sources de N différentes (engrais azoté minéral et fumier liquide de vaches laitières) ; et ii) une prairie de fléole des prés de 8 ans, fertilisée chaque année avec quatre doses d'engrais azoté minéral (0, 60, 120, 180 kg N ha⁻¹). Nous avons utilisé les bases de données de deux dispositifs expérimentaux au champ d'Agriculture et Agroalimentaire Canada. Pour la monoculture d'orge, la procédure de calibration de STICS a nécessité l'ajustement des paramètres de cultivar en particulier, confirmant ainsi la généricité de la plupart des paramètres des plantes définis dans STICS. Les valeurs simulées sur une période de 31 ans se sont révélées être correctement en accord avec les valeurs observées des variables d'intérêt pour les différents traitements, mais avec une plus grande dispersion pour la nutrition azotée. Les résultats de la simulation des attributs de la production végétale au moment de la récolte étaient plus précis pour les années où les précipitations étaient proches de la normale. Pour la prairie de fléole des prés suivie pendant 8 ans, la correspondance entre les valeurs observées et simulées était satisfaisante pour la première coupe effectuée au printemps. STICS a correctement simulé l'effet positif de la dose de fertilisation azotée sur la production de biomasse et la nutrition azotée des plantes. Néanmoins, les valeurs des variables étaient surestimées par le modèle en l'absence de fertilisation azotée, impliquant une carence excessive en N au fil du temps. Si l'on excepte cette situation très particulière, non représentative des pratiques agronomiques, les performances de STICS sont donc satisfaisantes dans le contexte des deux essais au champ étudiés. De plus, STICS a bien reproduit la tendance à la baisse de la productivité de la fléole des prés observée en fonction de l'âge de la prairie. Les résultats ont montré que cette baisse de rendement au fil du temps est fortement corrélée à la réduction de la réserve métabolique dans les organes de réserve. En conclusion, ce travail de thèse a montré l'applicabilité et la fiabilité du modèle STICS pour la simulation sur le long terme de la production de biomasse et de la nutrition azotée d'orge de printemps et de la fléole des prés dans des conditions agropédoclimatiques de la province de Québec. / Spring barley (*Hordeum vulgare* L.) and timothy (*Phleum pratense* L.) are crops of prime economic importance for the province of Quebec and other regions with cold and humid continental climate (e.g. north America, Nordic countries). Soil-crop models are powerful tools for calculating, a wide range of agronomic and environmental variables They are designed to simulate the complex interactions between crops, water, and soil nitrogen (N) in the soil-plant-atmosphere continuum. Among the existing models, STICS (*Simulateur mulTIdisciplinaire pour les Cultures Standard*) is a process-based soil-crop model initially developed for temperate agropedoclimatic conditions. However, it can be adapted to other agrosystem conditions. The objectives of this thesis were to analyze and extend the scope of application of STICS to the two aforementioned crops grown under agropedoclimatic conditions in the province of Quebec. Furthermore, this study aims to evaluate the model's predictive performance on long-term simulations. This thesis is a contribution to the study of the genericity of STICS for the Quebec agrosystems. In addition to the climatic context, the originality of this work lies in the crops studied - spring barley and timothy - and the number of successive years of continuous simulations (without annual reinitialization). The predictive performances of STICS were analyzed for aboveground biomass production, N content and N export for i) 31-year spring barley monoculture grown under two tillage systems and fertilized with two N sources (mineral N and liquid dairy manure); and ii) 8- year timothy grassland, fertilized each year with four application N rates (0, 60, 120, 180 kg N ha⁻¹). To achieve our goals, we used databases from two experimental field trials conducted by Agriculture and Agri-Food Canada. For the barley monoculture, the STICS calibration procedure particularly required the adjustment of cultivar parameters, thus confirming the genericity of most plant parameters defined in STICS. The results show that there is a good agreement between observed and predicted variables of interest with the various tillage systems and N sources during the 31 successive barley cropping years, but with greater dispersion for the N nutrition. Predictions of crop attributes were more accurate in years with rainfall close to the long-term average. For timothy grassland grown over 8 years, the agreement between observed and predicted values was satisfactory for the first harvest. STICS correctly simulated the positive effect of the N application rates on biomass production and plant N nutrition. Nevertheless, the predicted values were overestimated by the model in the absence of N fertilization, implying an excessive N deficiency over time. Except for this very specific situation, which is not representative of agronomic practices, STICS performed satisfactorily in the context of the two field experiments studied. In addition, STICS reproduced well the decreasing trend in timothy productivity observed with the age of the sward. The results showed that this decrease in yield over time is strongly correlated with the reduction in metabolic reserve in the perennial organs. In conclusion, this thesis has demonstrated the applicability and reliability of the STICS model for the long-term simulation of biomass production and N nutrition of spring barley and timothy under agropedoclimatic conditions in the province of Quebec.

Afin d’évaluer l’effet du type de fourrage utilisé dans la ration sur la flaveur ainsi que sur le profil en acides gras et en composés volatils du lait, des vaches laitières ont reçu une ration à base de fléole des prés sous forme de foin, d’ensilage ou de pâturage. Le rapport acide palmitique sur acide oléique fût inférieur pour le lait issu du traitement pâturage comparativement aux autres traitements. Le type de fourrages a également affecté les teneurs en acides gras, alcools, aldéhydes, cétones, lactones et terpènes du lait. Des panélistes ont été en mesures de différencier les laits des traitements foin et pâturage. Les résultats de cette expérience montrent que les profils en acides gras et en composés volatils des sécrétions lactées peuvent être modulés par le type de fourrage servi aux vaches et que ces changements influencent les propriétés sensorielles du lait.

Le mode de conservation affecte le contenu en glucides solubles et la solubilité de la protéine brute (PB), modifiant ainsi la disponibilité de l'énergie et de la PB dans le rumen, ainsi que le métabolisme protéique chez la vache laitière. Pour étudier ces effets, la récolte d'un champ de fléole des prés a été conservée en foin (Foin), ou en ensilage avec fermentation restreinte (acide formique 85 % ; 6 L/t d'herbe fraîche ; Formic) ou extensive (inoculation bactérienne ; 1,25 x 10u UFC/t ; Inoc). Le contenu en glucides solubles dans l'eau a été le plus faible dans Inoc et le plus élevé dans Foin. La solubilité de la PB a été la plus faible dans Foin et la plus élevée dans Inoc. Des caractéristiques intermédiaires ont été obtenues dans Formic. Six vaches Holstein en lactation et fistulées au rumen ont été réparties selon un plan expérimental en carré latin 3x3 , analysé en carré de Youden dû à la perte des données de deux vaches pour des raisons indépendantes des traitements alimentaires. Le ratio fourrage : concentré a été en moyenne de 55 : 45 et les rations ont différé quant à leur teneur en PB : 12,2, 14,4 et 15,0 % pour Foin, Formic et Inoc, respectivement. Cette disparité n'a pas permis de séparer clairement les effets reliés au mode de conservation de ceux liés à l'ingestion d'azote dans la comparaison Foin versus ensilages (Formic + Inoc). Néanmoins, elle a démontré que l'azote peut être rapatrié efficacement au rumen pour compenser une carence alimentaire. Quant à la restriction de la fermentation dans l'ensilage (Formic versus Inoc), elle a seulement permis de réduire (P <0,04) la concentration ruminale en azote ammoniacal, la teneur en urée lactée et l'excrétion urinaire d'azote uréique, ainsi que d'obtenir un profil fermentaire ruminai de type lipogénique, sans toutefois modifier la sécrétion de gras du lait comparativement à la stimulation de la fermentation dans l'ensilage (Inoc).

L’objectif était d’évaluer le potentiel agronomique, soit l’établissement, la survie hivernale, la production de biomasse et la valeur nutritive de nouvelles espèces fourragères riches en tanins condensés ou en lactones sesquiterpènes cultivées en semis pur et en association avec deux graminées fourragères, la fléole des prés (Phleum pratense L.) et la fétuque des prés (Festuca pratense Huds.), et ce, en gestion de pâturage dans quatre régions climatiques du Québec. L’expérience au champ s’est déroulée aux stations de recherche de Sainte-Anne-de-Bellevue (Montréal), Saint-Augustin-de-Desmaures (Capitale-Nationale), La Pocatière (Bas-Saint-Laurent) et Normandin (Saguenay-Lac-Saint-Jean), pendant deux années (2016 et 2017). Sur l’ensemble des stations en 2017, la chicorée (Cichorium intybus L.) et le lotier corniculé (Lotus corniculatus L.) ont eu des rendements satisfaisants comparés à celui de la luzerne, et ce, à tous les sites, alors que le sainfoin (Onobrychis viciifolia Scop.) a moins bien performé. Le sainfoin avait des teneurs en tanins condensés (moyenne de 10,7 g kg-1 MS) et en protéines moyennement et lentement dégradables dans le rumen les plus élevées. / The objective was to evaluate the agronomic potential, namely establishment, winter survival, biomass production, and nutritive value of novel forage species with a high content of condensed tanins or sesquiterpene lactones grown in pure stand or in mixture with two forage grasses, timothy (Phleum pratense L.) and meadow fescue (Festuca pratense Huds.), under pasture management in four climatic regions of Quebec. The field experiment took place in Sainte-Anne-de-Bellevue (Montreal region), Saint-Augustin-de- Desmaures (Capitale-Nationale region), La Pocatière (Bas-Saint-Laurent region), and Normandin (Saguenay-Lac-Saint-Jean region), over two years (2016 and 2017). At all study sites in 2017, chicory (Cichorium intybus L.) and birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) had satisfactory yields compared to alfalfa at all sites, while sainfoin (Onobrychis vicifolia Scop.) did not perform well. Sainfoin had the highest content of condensed tanins (average of 10.7 g kg-1 dry matter) and moderately and slowly degradable proteins.