Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2005-2006 / Sur un loam argileux supportant une rotation maïs-soya, nous avons évalué les effets du travail du sol et de la fertilisation N et P sur le contenu en C du sol (0-60 cm) et la quantité de C apportée par les cultures. Alors que l'absence de labour augmente la teneur en C à la surface du sol, la présence du labour accroît la teneur en C des horizons inférieurs. Il en résulte des stocks de C statistiquement équivalents pour les deux modes de travail du sol lorsque l'ensemble du profil est considéré. Le labour et la fertilisation N et P ont entraîné une augmentation des apports de C par les cultures, mais n'ont pas eu d'incidence sur les stocks de C du profil entier. La fertilisation N influence toutefois de façon différentielle la teneur en C des sols labourés et non labourés dans le premier tiers du profil de sol.

Cette expérience a pour objectif d’identifier une stratégie nutritionnelle de réduction de la charge en phosphore des effluents aquacoles afin de permettre aux pisciculteurs de respecter l’objectif émis par la Stratégie de développement durable de l’aquaculture en eau douce au Québec (STRADDAQ) de 4,2 kg de phosphore dissous à l’effluent par tonne de poisson produit. Ces travaux ont permis d’optimiser la formulation d’un régime à teneur réduite en phosphore qui soit pratique et peu coûteuse. De plus, les deux régimes identifiés par cette expérience, les régimes 3 (0,30 % phosphore disponible) et 5 (0,29 % phosphore disponible), ont permis l’élevage des truites arc-en-ciel sans affecter leur performance de croissance ou leur état de santé. En fait, les poissons soumis aux régimes 3 et 5 ont obtenu des meilleures, mais non significatives, conversions alimentaires (respectivement 1.35 et 1,32) que le régime témoin commercial utilisé dans le cadre de cette expérience (1,40). En plus, ces régimes ont permis de réduire significativement la teneur en phosphore des effluents obtenus lors de cette expérience. Les poissons soumis au régime 3 ont rejeté au total (soluble et solide) 3,98 g de phosphore par kg de poisson et les poissons soumis au régime 5 ont rejeté au total 4,93 g de phosphore par kg de poisson comparativement aux poissons soumis au régime commercial utilisé qui ont rejeté 11.07 g de phosphore par kg de poisson. Ceci représente une réduction des rejets en phosphore dans l’environnement de l’ordre de 60 %. Cette réduction des rejets en phosphore permet au régime 3 de répondre à l’objectif proposé par la STRADDAQ et au régime 5 de s’y rapprocher. / This experiment aims at identifying a nutritional strategy to reduce phosphorus loading of aquaculture effluent to allow fish farmers to meet the target issue by the Stratégie de développement durable de l’aquaculture en eau douce au Québec (STRADDAQ) 4.2 kg of phosphorus per ton of fish produced. This work optimizes the formulation of a phosphorus-reduced diet that is practical and inexpensive. In addition, the two diets identified by this experiment, diet 3 (0.30 % available phosphorus) and 5 (0.29 % available phosphorus) has permitted raising rainbow trout without affecting their growth performance or their health. In fact, fish fed with diets 3 and 5 have resulted in lowest conversion (1.35 and 1.32 respectively) versus the control diet used in this experiment (1.40). In addition, feeding these diets significantly reduced the phosphorus concentration of the effluents obtained in this experiment. Fish subject to diet 3 released a total (soluble and solid) 3.98 g of phosphorus per kg of fish and fish subject to diet 5 released a total of 4.93 g of phosphorus per kg of fish. Rainbow trout subjected to commercial diet released 11.7 g of phosphorus per kg of fish. This represents a reduction in phosphorus discharges into the environment of around 60%. This reduction in phosphorus discharges allows diet 3 to meet the objective proposed by the STRADDAQ and diet 5 to be closer to it.

La surconsommation de sel est un phénomène préoccupant à l’échelle mondiale et qui est responsable d’un lot grandissant de problématiques de santé. De fait, en raison de sa relation étroite avec l’hypertension artérielle, la surconsommation de sel constitue un facteur de risque majeur dans le développement des maladies cardiovasculaires. Il est donc primordial pour l’infirmière de parvenir à une compréhension globale de la consommation de sel afin de développer des interventions infirmières efficaces dans la gestion de ce comportement alimentaire. Le modèle d’adaptation de Roy a guidé cette étude qui avait trois objectifs, soient :1) caractériser la sensibilité gustative (seuils de détection et de reconnaissance) au sel d’une population adulte, âgée entre 35 et 650 ans, asymptomatique, 2) analyser la relation entre ces seuils de détection et de reconnaissance et la consommation de sel et 3) explorer si la sensibilité gustative, la consommation en sel et la relation entre les deux peuvent être modifiées selon le sexe, l’âge et la composition corporelle. Pour parvenir à ces objectifs, les seuils de détection et de reconnaissance ont été estimés chez les participants à partir d’une technique dite à choix forcé de 1 parmi 3 adaptée de l’ASTM. La consommation en sel a été pour sa part estimée par la mesure du sodium urinaire sur 24 heures, ainsi que par trois méthodes auto rapportées, soit un questionnaire sur l’apport de sel discrétionnaire (QSD), un questionnaire de fréquence de consommation d’aliments à teneur élevée en sel (Na-FFQ), ainsi qu’un journal de 3 jours. Les résultats obtenus démontrent que la consommation de sel chez les adultes québécois dans l’étude est presque le double des valeurs maximales tolérables et au moins trois fois plus élevée que l’apport suffisant (valeurs recommandées par Santé Canada), indiquant, selon le modèle de Roy, une réponse comportementale inefficace dans cette population. Les seuils de détection et de reconnaissance sont associés à la consommation de sel, mais seulement pour les mesures indiquant une consommation à long terme du nutriment, comme le FFQ et le sel discrétionnaire, suggérant ainsi une relation existante entre les intrants et les extrants selon le modèle d’adaptation de Roy. La consommation de sel selon la plupart des mesures utilisées, ainsi que le seuil de détection sont plus élevés chez les hommes que chez les femmes. Finalement, la consommation de sel, ainsi que les seuils gustatifs varient selon l’âge et la composition corporelle des individus. En conclusion, ce projet de recherche suggère une relation entre certaines propriétés sensorielles pour le sel et sa consommation, ainsi que l’influence de certains facteurs comme le sexe et l’âge sur cette relation. Cependant, de futures études seront nécessaires afin de mieux pondérer l’impact des seuils gustatifs évalués dans cette étude avec d’autres propriétés sensorielles et hédoniques, ainsi qu’avec les multiples autres facteurs pouvant influencer la consommation en sel. / Over-consumption of salt is a worrying phenomenon on a global scale and is responsible for a growing number of health problems. Indeed, due to its close relationship with high blood pressure, over-consumption of salt is a major risk factor in the development of cardiovascular disease. It is therefore essential for the nurse to achieve a comprehensive understanding of salt consumption in order to develop effective nursing interventions in the management of this eating behaviour. Roy's adaptation model guided this study, which had three objectives:1) to characterize the taste sensitivity (detection and recognition thresholds) to salt in an asymptomatic adult population aged 35 to 60 years, 2) to analyze the relationship between these detection and recognition thresholds and salt consumption, and 3) to explore whether taste sensitivity, salt consumption and the relationship between the two can be altered by gender, age and body composition. To achieve these objectives, detection and recognition thresholds were estimated among participants using a so-called forced choice technique of 1 out of 3 adapted from ASTM. Salt consumption was estimated by 24-hour urinary sodium measurement, as well as three self-reported methods: a discretionary salt intake questionnaire (DSS),a high salt food consumption frequency questionnaire (Na-FFQ), and a 3-day journal. The results obtained show that the salt consumption of Quebec adults in the study is almost twice the maximum tolerable values and at least three times higher than the adequate intake (values recommended by Health Canada), indicating, according to Roy's model, an ineffective behavioural response in this population. Detection and recognition thresholds are associated with salt consumption, but only for measures indicating longer-term nutrient consumption, such as FFQ and discretionary salt, by suggesting an existing relationship between inputs and outputs according to Roy's adaptation model. Salt consumption by most measures used, as well as the detection threshold, is higher for men than for women. Finally, salt consumption and taste thresholds vary according to age and body composition. In conclusion, this research project suggests a relationship between certain sensory properties of salt and its consumption, as well as the influence of factors such as gender and age on this relationship. However, future studies will be necessary to better weight the impact of the taste thresholds assessed in this study with other sensory and hedonic properties, as well as with the multiple other factors that may influence this consumption.

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.

Cette étude, menée dans une plantation de pins blancs (Pinus strobus L.) et d'épinettes blanches (Picea glauca) à la forêt de recherche de Petawawa (Ontario, Canada), avait pour objectif de déterminer les impacts à moyen terme (20 ans) du scalpage, de la fertilisation, de l'application d'un phytocide et des essences forestières sur les réserves et la stabilité du carbone du sol. Vingt ans après traitement, le scalpage a réduit significativement le contenu en carbone dans l'horizon organique. Cette diminution s'accompagnait d'une augmentation significative de la proportion de carbone labile même si le contenu en carbone labile restait finalement inférieur sur les parcelles scalpées. Dans le sol minéral, la fertilisation a pu améliorer la reconstitution des réserves de carbone des parcelles scalpées. Une diminution du contenu en carbone du sol minéral a été observée avec l'application du phytocide. Les essences forestières n'ont eu aucun effet sur le contenu en carbone.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / La population n'est pas nécessairement exposée à l'eau potable du réseau de distribution. En effet, l'eau peut stagner dans la tuyauterie résidentielle ou séjourner dans le réservoir d'eau chaude pendant plusieurs heures avant d'être consommée. La qualité de l'eau en est affectée et en particulier les sous-produits de la désinfection (SPD). La présente étude a démontré que les concentrations moyennes de trihalométhanes (THM) augmentent lorsque l'eau froide stagne dans les conduites résidentielles et de façon plus importante lorsque l'eau séjourne dans les réservoirs d'eau chaude. Les concentrations d'acides haloacétiques (AHA) augmentent également dans les deux cas mais de manière moins importante que celles des THM. L'hiver et l'automne sont les saisons où les concentrations de ces composés augmentent le plus par rapport à celles retrouvées dans l'eau du réseau de distribution. L'étude a aussi démontré que, autant dans les conduites que dans les réservoirs d'eau chaude résidentiels, les espèces chlorées et bromées ne se comportent pas de la même manière. Finalement, les résultats de l'étude montrent qu'une utilisation soutenue de l'eau à la maison permet de garder les niveaux de THM et d'AHA près de ceux retrouvés dans l'eau du système de distribution.

Le babeurre, sous-produit du beurre, est peu valorisé par l'industrie laitière canadienne. Avec une composition similaire au lait écrémé, il constitue un fort potentiel de valorisation protéique utilisable dans l'industrie de la formulation alimentaire et plus précisément, dans l' industrie fromagère. Parallèlement, son contenu appréciable en fragments de la membrane du globule gras du lait (MGGL ou ± MFGM : Milk Fat Globule Membrane¿) lui confère d' excellentes propriétés fonctionnelles et biologiques. Ces propriétés sont toutefois affectées par les traitements technologiques préalablement appliqués au lait et à la crème. En outre, il a été proposé que la pasteurisation de la crème était responsable de la diminution des propriétés émulsifiantes de la MGGL ainsi que des propriétés fromagères du babeurre. Le but de ce projet était de déterminer l'impact de la pasteurisation haute du lait et de la crème sur la composition minérale du babeurre et protéique de ses fragments de la MGGL. Les résultats ont démontré que l'effet isolé de la pasteurisation de la crème diminue de façon hautement significative (P < 0.0001) les minéraux étudiés (Ca, P, Mg, K, Na) des différents babeurres, alors que l'effet de la pasteurisation du lait cause de plus faibles changements. D'autre part, l'analyse d'images de gels deux dimensions (2-D) a révélé que plusieurs protéines de la MGGL diminuent en intensité suite à une pasteurisation haute industrielle. De manière générale, ces protéines membranaires se retrouvent en plus faibles concentrations à la suite de l'application d'une pasteurisation de la crème. Une meilleure compréhension des changements de composition qui surviennent suite aux traitements de pasteurisation appliqués couramment en industrie permettra de mieux anticiper les applications potentielles du babeurre ou de ses fragments de MGGL en tant qu'ingrédient alimentaire.

L’aquaculture dans le monde est la production animale qui connaît la plus forte croissance ces vingt dernières années. Cependant, cette croissance est freinée par des considérations d’ordre environnementales parmi lesquelles la pollution associée au phosphore (P) occupe une place importante. L’excès de P dans les écosystèmes d’eau douce dû à l’excrétion des poissons, augmente la production primaire qui, non contrôlée, peut conduire à une eutrophisation, accélérant le processus de vieillissement des cours d’eau récepteurs. Ainsi, beaucoup d’efforts ont été déployés dans la recherche afin de réduire la pollution au P. Pour limiter les émissions de P résultant de l’alimentation des poissons, nous proposons d’incorporer des agents chélatants micro-encapsulés dans les aliments de la truite arc-en-ciel. Dans une première expérience, l’alun et le sulfate de fer ont été encapsulés dans une matrice lipidique hydrogénée par pulvérisation et refroidissement rapide « spray chilling ». Ces éléments actifs incorporés dans les aliments permettent une réduction de plus de la moitié du P inorganique remis en suspension par les fèces. L’incorporation de ces éléments actifs encapsulés n’a pas montré ni une baisse des performances de croissance avec ces aliments, ni une intoxication liée à la présence de ces métaux. Ces observations montrent la pertinence de l’utilisation de l’encapsulation comme approche visant à cibler l’endroit de libération d’un ion. Confronté à la nécessité de déterminer la composition proximale des poissons lors des expérimentations, la précision du DXA (dual-energy X-ray absorptiometry) comme outil de mesure a été testé. Les résultats montrent une bonne précision de cet appareil pour déterminer la composition en protéines, cendre, eau, P, et en calcium (Ca) chez les truites arc-en-ciel en pré-grossissement. Il a été ainsi possible de déterminer avec précision la rétention en P pour chaque type d’aliment et évaluer les rejets pour cet élément. Pour réduire les rejets en P dans les fermes salmonicoles, le teneur en P dans les aliments a été réduite considérablement. Cette approche peut induire des carences en P chez les truites arc-en-ciel en élevage. Ainsi, la capacité des truites arc-en-ciel carencées en P à absorber le P dans le milieu ambiant a été investiguée. Cette adaptation a été considérée comme inexistante du fait des niveaux faibles de cet élément dans le milieu naturel. En soumettant des truites arc-en-ciel carencées à des niveaux de P inorganique élevés dans l’eau, il a été mis en évidence une absorption significative corrélée à une surexpression de cotransporteurs de sodium-phosphates dans les branchies. Les résultats présentés dans cette thèse apportent à la fois des outils pratiques dans les efforts de réduction de la pollution au P dans les fermes aquicoles et des connaissances dans la compréhension pour l’intégration de l’ensemble des maillons entrant dans l’homéostasie de ce nutriment chez la truite arc-en-ciel. / Aquaculture is the world’s fastest growing animal production. This growth is limited by environmental concerns, among which P pollution is a major concern. Excess phosphorus (P) released into freshwater ecosystems from feeding fish increases primary production; left uncontrolled, this can lead to eutrophication, accelerating the aging process of the receiving streams. Significant research efforts have been undertaken to understand and reduce P pollution. To limit P emissions from feeding fish, we propose incorporating microencapsulated chelating agents into rainbow-trout feed. In the first experiment, alum and iron sulfate were encapsulated by spraying a molten hydrogenated lipid matrix followed by rapid cooling (spray chilling). The active elements incorporated in fish feed resulted in a reduction by more than 50% of the soluble P released from the feces. The incorporation of these encapsulated agents did not show either a decrease in the fish growth performance or a toxic effect related to the presence of these metals. These observations demonstrate the relevance of using encapsulation as an approach to target the release of a compound of interest. In order to have a precise and simplified tool to determine the whole-body proximal content of fish under study, the accuracy of dual-energy X-ray absorptiometry (DXA) was evaluated. The results revealed that DXA provided accurate estimates for protein, ash, moisture, P, and Ca content of juvenile rainbow trout carcasses. Furthermore, using the established models, it was possible to accurately determine the P and Ca retention for each diet used in the trout growth study. Reducing P-dietary is the main approach used to reduce phosphorus pollution in fish farm sector. This stategy can lead to P-deficiency in fish. The ability of fish to absorb P from the environment is considered non-existent due to the low level of this element in freshwater systems. Our study showed that rearing P-deficient trout in water having a relatively high Pi concentration, revealed that P-deficient fish develop the ability to absorb P from the water. This regulation was highly correlated with overexpression of sodium phosphate cotransporters in gills of P-deficient trout, suggesting that fish can actively absorb Pi from their environment. The results presented in this thesis provide both practical tools in the efforts to reduce P pollution in fish farms and knowledge in understanding for the best integration of all the links involved in the P homeostasis in rainbow trout.

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.