Ce projet de recherche vise à proposer aux producteurs en serre un nouveau type de substrat organique respectueux de l'environnement et plus économique que la laine de roche. Plus spécifiquement, il consiste dans un premier temps à évaluer la phytotoxicité de plusieurs substrats organiques composés de différentes essences forestières puis de valider à l'échelle commerciale la performance agronomique de deux de ces substrats organiques à base de bran de scie (Picea glauca). L'effet de trois milieux de culture (laine de roche, bran de scie et bran de scie amendé de fibre de bois) sur la croissance, le rendement et la qualité de la tomate de serre a été évalué lors de deux saisons de culture. Les résultats n'ont démontré aucune phytotoxicité des essences forestières étudiées chez la tomate alors que pour le concombre et le poivron, seuls Picea glauca, Picea mariana et Abies balsamea ne présentent aucune phytotoxicité. L'utilisation du bran de scie comme milieu de culture organique pour la tomate de serre est avantageuse d'un point de vue économique puisque nous avons observé un taux de croissance similaire et une productivité équivalente aux plantes cultivées en laine de roche.

L'utilisation de substrats composés de sous produits peut être envisagée par les producteurs serricoles pour diminuer leurs impacts environnementaux et favoriser un développement durable de l'industrie. Pour la culture de la tomate, des mélanges de sciures et de tourbe ont démontré leur potentiel, mais ces substrats sont sujets à une accumulation problématique de sels en cours de culture. Cette étude vise l'obtention d'une meilleure compréhension des phénomènes liés aux mouvements de sels dans les substrats de culture. Un essai de culture en serre de la tomate a été réalisé pour effectuer un suivi de la salinité dans différents substrats et des expériences de lessivage en laboratoire ont été faits pour déterminer la proportion d'eau immobile qu'ils contiennent. Sans que les rendements n'en soient affectés, des salinités élevées et une proportion d'eau immobile importante liée à la présence de substances humiques ont été observées dans des mélanges de sciures et tourbe.

L'objectif de cette recherche est d'évaluer l'impact de deux composts, l'un à base de fumier de bovin laitier et l'autre à base de fumier de volaille, sur quelques propriétés chimiques du sol, la croissance et les concentrations de quelques éléments nutritifs dans les feuilles et les fruits de la tomate (Solanum lycopersicum). À cette fin, des plants de tomate cv. Ontario 774 ont été transplantés dans un sol loameux acide de la série Grennsboro à raison de quatre plants par parcelle. Les parcelles ont reçu 450 ml de farine de viande et d'os à titre de démarreur. Les doses d'application des fumiers compostés étaient de 0 L, 25 L et 75 L par parcelle. De plus, la dose de 75 L a été reprise en trois applications de 25 L durant la période de croissance. Les résultats expérimentaux ont montré que l'addition des fumiers compostés au sol provoque l'augmentation des valeurs de pH du sol (6,0 à 6,7) ainsi que les teneurs en cations basiques échangeables, carbone organique, azote disponible et phosphore disponible du sol. De plus, les fumiers compostés ont eu un effet positif sur le rendement en fruits. Des corrélations significatives ont été obtenues entre le poids frais des fruits et les valeurs de quelques propriétés chimiques du sol et la concentration du K dans les fruits. La prépondérance de la concentration de K dans les feuilles et les fruits dans l'obtention de haut rendement de fruits a été démontrée. / The objective of this research is to evaluate the impact of two composts, one derived from dairy cow manure and the other from poultry manure, on some soil chemical properties and growth and concentrations of some nutriments in the leaves and fruits of the tomato (Solanum licopersicum). Tomato plants, cv. Ontario 774, were transplanted into a loamy soil at four plants per plot. All plots received 450 ml of mixed meat and bone flour as a starter. Three rates of composts were applied to the soil (0,25 L and 75 L). In addition, the 75 L rate was split into three applications of 25 L over the growing period. The results showed that the addition of composted manures increased the soil pH (6.0 to 6.7) and the contents of exchangeable basic cations, organic carbon, available nitrogen, and available phosphorus in amended soil samples. Moreover, the composted manures had a positive effect on fruit yield. Significant correlations were obtained between the fresh weight of fruits and some soil chemical properties and the concentration of K in the fruit. The higher concentration of K in leaves and fruits confirmed the fact that K promotes the production of high yield of fruits.

Le biochar, charbon produit par pyrolyse et utilisé comme amendement, présente plusieurs avantages et s’avère une avenue prometteuse pour une agriculture durable. Cependant, les méthodes de fabrication actuelles, les conditions de pyrolyse et les biomasses utilisées produisent des biochars de qualités très variables qui peuvent affecter différemment la productivité du sol et les rendements de la plante. Actuellement, aucune étude ne permet d’élucider l’influence des propriétés physicochimiques des biochars sur la structure et la diversité des communautés microbienne du sol. Le but de ce projet de doctorat visait à bien comprendre comment les propriétés physicochimiques d’un biochar affectent sa capacité à : (i) réduire les émissions des gaz à effet de serre; (ii) améliorer la croissance de la tomate et du poivron de serre; (iii) améliorer l’efficacité de l’utilisation des engrais et de l’eau; et (iv) modifier la structure et la diversité des communautés bactériennes dans un substrat horticole et dans un sol minéral. Cinq biochars ont été produits et évalués: écorces d’érable pyrolysés à 400°C, 550°C et 700°C, copeaux de pin pyrolysés à 700°C et copeaux de saule pyrolysés à 400°C. Les résultats obtenus ont permis d’identifier les propriétés physicochimiques du biochar responsables de la réduction des émissions en N2O et des apports d’engrais et celles permettant l’amélioration de l’efficacité d’utilisation de l’eau tout en favorisant la croissance de la plante. De plus, les résultats démontrent que l’ajout de biochar peut stimuler certains groupes de bactéries impliqués dans les cycles du carbone et de l’azote et possiblement ceux impliqués dans le développement de la plante. Ces travaux identifient les propriétés physicochimiques importantes des biochars qui pourront mieux guider le producteur agricole et les industries fabriquant des substrats à base de tourbe dans le choix d’un biochar favorable à la croissance de la tomate et du poivron et à une agriculture plus durable. / The biochar, charcoal produced by pyrolysis and used as an amendment, has several advantages and is a promising avenue for sustainable agriculture. However, the production methods, the pyrolysis conditions and the biomass types produce biochars with variable properties which have different effects on soil productivity and crop yields. Presently, there are no studies to elucidate the influence of the physicochemical properties of biochars on the structure and the diversity of soil microbial communities. The purpose of this PhD project was to understand how the physicochemical properties of biochar affect its ability to : (i) mitigate greenhouse gas emissions; (ii) improve growth of greenhouse tomato and pepper; (iii) improve fertilizer and water use efficiency; and (iv) modify the structure and the diversity of bacterial communities in a growing medium and a mineral soil. Five biochars were produced and evaluated: maple bark pyrolyzed at 400˚C, 550˚C and 700˚C, pine chips pyrolyzed at 700˚C, and willow chips pyrolyzed at 400˚C. The results demonstrated that some physicochemical properties are key drivers of the ability of biochars to efficiently mitigate N2O emissions, to reduce fertilizer inputs and to improve water use efficiency while promoting plant growth. Moreover, the results show that biochar amendment can stimulate specific bacterial groups involved in carbon and nitrogen cycles and possibly those involved in plant development. This work identifies key physicochemical properties of biochars that could better guide agricultural producers and industries producing peat-based growing media, in the choice of biochar promoting tomato and pepper growth and contributing to a sustainable agriculture.

Pour une culture biologique de tomate de serre, l'enrichissement en oxygène de la solution nutritive, associé à l'utilisation d'agents bénéfiques a eu un effet positif sur le rendement en fruits de classe 1 de la tomate. Les rendements en fruits totaux et vendables les plus importants ont été obtenus chez les plantes inoculées avec Trichoderma harzianum (Rootshield®) et recevant une solution nutritive enrichie en oxygène. Les fruits de ces plantes présentaient également moins de désordres physiologiques en termes de microfendillement et de pourriture apicale. Cependant, la combinaison de l'enrichissement en oxygène de la solution nutritive et des agents bénéfiques n'a eu aucun effet significatif (P<0,05) sur les paramètres de croissance des plantes par rapport aux traitements témoins. Aucun effet marqué de l'oxygène et des agents bénéfiques n'a été observé, non plus, sur l'infection par Pythium ultimun dont la présence, en revanche, a été notée chez tous les traitements.

Les consommateurs cherchent de plus en plus à intégrer à leur diète des aliments nutritifs et produits en respectant l’environnement. C'est pourquoi les pratiques agricoles durables comme l’agriculture biologique sont en expansion. L'utilisation d'azote organique en fertilisation biologique y représente une distinction fondamentale, puisqu'il est généralement minéralisé avant d'être assimilé par la plante. Puisque le type de fertilisant influence la dynamique plante-sol-microorganismes, l'objectif de cette étude était d'évaluer l'effet de la source et de la dose d'azote sur l'activité du milieu de culture, la performance agronomique et la qualité des fruits produits pour deux cultures biologiques en serre. Deux expériences factorielles en blocs complets aléatoires ont été réalisées en serre. Pour la culture de concombre, le dispositif comprenait trois sources (organique, mixte et inorganique) et trois doses (50 %, 75 % et 100 %) d'azote ainsi qu’un traitement témoin ne recevant aucun apport azoté, et ce, en trois répétitions. Le dispositif de la culture de tomate comprenait deux sources (organique et inorganique) et trois doses (50 %, 100 % et 150 %) d'azote, et ce, en six répétitions. La croissance des plantes, les rendements et dix paramètres de qualité des fruits ont été suivis. Pour la culture de tomate, l'activité microbienne, la respiration du milieu de culture, la biomasse de vers de terre ainsi que la composition et l'abondance microbienne ont été mesurées. Les traitements issus d'une fertilisation organique normale (dose de 100 %) ont présenté une augmentation significative de l'activité biologique du milieu de culture. Ces derniers ont montré une augmentation de 88 % de la respiration du sol, de 42 % de l'activité enzymatique microbienne, de 238 % de l'abondance en champignons et de 31 % de l'abondance en bactéries par rapport aux traitements issus d'une fertilisation inorganique à dose normale (100 %). Aucune différence significative n'a été observée au niveau de la croissance, des rendements et de la qualité des fruits. Cette étude renforce l'hypothèse selon laquelle la qualité nutritionnelle des fruits produits biologiquement ne serait pas différente de celle des fruits produits conventionnellement, lorsque les plantes sont soumises aux mêmes conditions de culture. De plus, l'utilisation d'azote sous forme organique pourrait présenter un avantage, puisque cela stimule l'activité biologique du milieu de culture.