Le lessivage des nitrates, la contamination de la nappe phréatique et l’eutrophisation des cours d’eau figurent parmi les enjeux planétaires qui affectent la durabilité de l’agriculture et des ressources naturelles. Ce mémoire présente le développement d’une première génération d’un nouveau senseur électrochimique pour le dosage de précisions des nitrates. Celui-ci est basé sur la spectroscopie d’impédance électrochimique d’une membrane polymérique sélective aux ions. Grâce à cette approche, un senseur compact et abordable a été produit. Par son utilisation en solutions aqueuses et en substrats de croissance saturés, il a été montré que le senseur permettait de quantifier des ajouts contrôlés de nitrates allant de 0,6 ppm à 60 ppm. La mise en application en substrat de croissance a pu être étudiée en comparaison avec des méthodes certifiées ISO 17025 visant l’analyse de ces substrats. Le senseur a aussi montré une grande versatilité par son utilisation sur divers appareils de mesure d’impédance. En plus, il a démontré une stabilité possible suite à une implantation d’un mois directement en substrat de croissance sous les variables environnementales d’une pépinière forestière. Par l’étude du spectre d’impédance du senseur en solutions pures de différentes concentrations, il a aussi été possible de proposer le circuit électrique équivalent du système, qui met en évidence deux parcours compétitifs du courant, un au coeur de la membrane et un deuxième en solution. Les résultats de ces travaux sont au coeur de deux publications scientifiques dont le manuscrit est inclus à ce mémoire. Pour finir cette étude, des suggestions seront faites pour guider l’amélioration du senseur par le développement d’une deuxième génération de celui-ci. / The nitrate leaching represent a serious problematic because of ground water contamination, surface water eutrophication and soil degradation. The need for a better quantification tools to acquire data on the use of fertilizer is for great interest. This thesis presents the development of the first generation of a new electrochemical sensor for nitrate quantification based on the electrochemical impedance spectroscopy of an ion selective polymeric membrane. With this approach, a compact and cheap sensor has been produced. By its usage in aqueous solution and saturated growing media, it has been shown that the sensor allows the quantification of controlled nitrate additions from 0.6 ppm to 60 ppm. The practical application in growing media has been compared to ISO-17025 certified methods of growth medium analysis. Moreover, the sensor showed great versatility by its compatibility to many impedance measurement apparatus. Also, it has shown great stability under variables environmental condition during one month in a forest nursery. Through the impedance spectra obtained in pure solution at different concentrations, an equivalent electrical circuit has been established for the system, showing two competitive pathways for the current. The first one is going through the membrane and the second is reaching into the solution. The results of these experiments are reported in two scientific publications and included in this thesis. In conclusion, a second generation of sensor is needed to improve the quality performance regarding their selectivity and temporal stability.

Partout dans le monde, on utilise la méthode de Penman pour évaluer l'évapotranspiration potentielle. Cette méthode tient compte de l'énergie disponible au milieu, sous forme de rayonnement et de transport aérodynamique. Le rayonnement net n'étant pas toujours mesuré, Penman calcule ce paramètre à l'aide d'une équation basée sur le bilan radiatif, dont les coefficients sont partiellement déterminés à partir de données expérimentales recueillies en Angleterre. Notre objectif est de déterminer la meilleure équation permettant de calculer le rayonnement net à Luceville. A partir de coefficients trouvés à cet endroit et de différentes combinaisons de coefficients rapportés par divers auteurs dont Penman et Mateer, nous avons analysé sept équations basées sur le bilan radiatif. Nous avons aussi expérimenté 11 équations de régression linéaire, ou Rn est fonction de variables météorologiques standard. Le rayonnement, calculé par les deux meilleures équations et comparé par régression au rayonnement net mesuré, montre que cette méthode (régression) donne un coefficient de corrélation plus élevé que celui de l'équation de Mateer adaptée. Pour notre étude, nous retenons quand même cette dernière équation car elle se base sur des principes physiques qui la rendent plus applicable ailleurs. Cette équation de Mateer adaptée s'exprime de la façon suivante: Rn = (1 - r) Rₒ (0.355 + 0.68 n/N) - oTₐ⁴ (0.395 + 0.048 /ea) (0.2 + 0.8 n/N) La méthode de Penman est utilisée en vue d'estimer les besoins en eau nécessaire à l'irrigation. Toutefois cette méthode est laborieuse et coûteuse si elle est employée quotidiennement. Elle a donc été utilisée pour estimer un facteur de conversion permettant de calculer l'évapotranspiration potentielle à partir de l'atmomètre Bellani à plaque noire. C'est un appareil pratique et peu coûteux. Le facteur de conversion trouvé est égal à .01 cm par ml d'eau évaporée et s'approche beaucoup de celui trouvé par Robertson et Holmes (1959). Le bilan hydrique du sol est établi dans trois places-échantillons à la pépinière de Luceville, en se servant de profils hydriques journaliers. Ce bilan est fait dans le but d'estimer l'évapotranspiration réelle mensuelle et saisonnière et pour certaines périodes sèches et pluvieuses entre le 14 mai 1975 et le 23 septembre 1975. Nous constatons les changements de réserves en eau survenus au cours de chaque période et cela pour différentes tranches de sol. Pour la saison, un déficit de 2 cm est remarqué entre 0 et 60 cm de profondeur dans le sol. L'évapotranspiration réelle est égale à 10.5 cm pour la période choisie. L'évapotranspiration réelle est ensuite comparée à l'évapotranspiration potentielle calculée par la méthode de Penman. Cette comparaison montre que l'évapotranspiration réelle est égale à 41 pour cent de l'évapotranspiration potentielle saisonnière. Ce pourcentage monte à 52 pour les périodes pluvieuses et descend à 21 pour les périodes sèches.