Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2009. / Résumés courts en français et en anglais. Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

La canneberge est l'un des produits agricoles les plus importants du Canada sur le plan économique. Ce fruit est planté dans des champs construits à partir d'une couche de sol sableux au-dessus du profil de sol naturel du site. Le fruit obtient son eau requise principalement par subirrigation via le système de drainage souterrain. Les cycles d'irrigation et de drainage répétitifs conduisent au mouvement et à la migration de fines particules et induisent la consolidation de couches de sol et le blocage des vides interstitiels et des voies de transfert de fluides. Ce phénomène se traduit par une dégradation des sols entraînant des pertes de revenus. Les pertes seraient liées à la dégradation du sol et aussi au rendement des fruits au champ. Afin de prévenir ou de ralentir ce phénomène, certaines mesures de mitigation doivent être retenues: l'optimisation de la gestion des ressources en eau, le choix des espèces de canneberges plantées dans les champs et l'examen des caractéristiques physiques du sol utilisé dans construction des nouveaux champs. La canneberge est connue comme une plante qui nécessite une énorme quantité d'eau pour sa production (irrigation pour la croissance et la protection contre le gel, ennoiement des champs pour la récolte et la glaciation pour l'apport en sable); en revanche, la plante est sensible aux situations de mauvais drainage. Plusieurs études ont été menées pour examiner ces questions. Dans ce projet de doctorat, notre objectif était d'étudier le comportement du sol en faisant les suivis de la migration de particules fines, la consolidation de ce dernier et la formation de couches restrictives pour différents types de champs de canneberges. Pour atteindre cet objectif, nous avons utilisé la tomographie aux rayons X et développé une approche adaptative pour examiner les images et les données expérimentales de nos colonnes de sol. Les résultats du projet montrent comment le mouvement de l'eau influe la migration des particules fines et conduit à des modifications du profil de sol; entraînant la construction d'une couche hydraulique restrictive dans chacun des échantillons sous différentes conditions d'altérations du cycle d'irrigation/drainage au fil du temps. L'ensemble des examens et résultats obtenus nous a permis de dégager une vision de la détection du comportement du sol et des transformations de son profil de futurs champs de canneberges. La réalisation de cette étude permettra de conscientiser les producteurs de canneberges à l'évolution des profils des sols et à les guider dans leur sélection du type de sol à utiliser lors de la construction de nouveaux champs de canneberges. Le tout contribuera à augmenter la durée de vie de ces nouveaux champs de canneberges. / Cranberry is economically one of the most important agricultural products of Canada. This fruit is commercially planted in fields constructed from a layer of sandy soil on top of the site's natural soil profile. The fruit accesses water mainly by subirrigation. Subirrigation and repetitive irrigation and drainage cycles lead to movement and migration of fine soil particles and induce consolidation of soil layers; blocking pore throats and fluid ways. This phenomenon results in soil degradation; leading to substantial losses of fruit yields and revenues. To prevent economic losses and decelerate soil degradation, some alternatives measures need to be considered, for example: optimization of water resources management, selection of specific species of cranberry and selection of proper soil types. Cranberry is known as a plant requiring huge amounts of water (irrigation for growth and frost protection, flooding for harvest and icing for sand application). On the other hand, the plant is sensitive to poor drainage conditions. Several studies have been conducted to examine these issues. In this PhD project, we studied soil behavior and examined migration of fine soil particles, soil consolidation and formation of restrictive layers of soil in different types of cranberry fields. To achieve this goal, we used x-ray tomography and developed an adaptive approach to examine the ensuing images and soil matric potential data from experimental soil columns. The results show how water movement impacts the migration of fine particles and leads to modifications of the soil profile resulting in the establishment of hydraulic restrictive layers under several alterations of the soil irrigation/drainage cycle. All these investigations and ensuing results have provided us an opportunity to build a framework on how to detect and anticipate the behavior of soils of future cranberry fields. The results of this study will help cranberry growers to understand the dynamics of soil profiles and guide them in the selection of the soil type to be used in the construction of new cranberry fields. In the end, the main outcome will increase the life span of future cranberry fields.

L'objectif de l'étude était de développer une régie d'irrigation basée sur des lectures de tensiomètres et qui respecte les besoins en eau de la canneberge et la capacité de rétention en eau des 3 principaux types de sols cultivés en canneberge. Pour y arriver, trois volets distincts ont étés complétés. Tout d'abord, 54 caractérisations physiques et hydrodynamiques ont été faites afin de connaître la conductivité hydraulique aux différents potentiels matriciels du sol (K(PHIm)). Aussi, des essais exploratoires ont étés faits durant deux étés (2006 et 2007) sur 9 et 10 champs complets afin de tester 4 régies distinctes. Finalement, une recherche en chambre de croissance a permis de mieux contrôler les paramètres d' intérêt et de mettre en relation le taux de photosynthèse, la conductance stomatale et le potentiel du xylème avec PHIm, la température des feuilles, le déficit de pression de vapeur de l'air, le type de tige et le moment de la journée. En regroupant les résultats des trois volets de la recherche, il est permis de conclure que PHIm devrait être maintenu entre --4 et -6,5 kPa au champ, sans distinction nécessaire entre les types de sol. Ainsi, l'irrigation est démarrée lorsque PHIm à une profondeur de 7 à 10 cm atteint -6,5 kPa et est arrêtée à --4 kPa.

Québec est le deuxième producteur mondial de canneberge (Vaccinium macrocarpon Ait.) après le Wisconsin et le premier en production biologique. La fertilisation est un outil de gestion déterminant pour atteindre de hauts rendements en fruits de bonne qualité. Notre objectif était de calibrer le dosage de la fertilisation de la canneberge dans des systèmes de production conventionnelle et biologique. Quatre essais de fertilisation comprenant chacun 18 traitements répétés deux fois ont été menés avec le cv. « Stevens » établi sur des parcelles permanentes. Il y avait cinq doses de N, trois de P, quatre de K, et deux de Mg, Cu et B, et un témoin sans apport. Le climat a influencé le rendement. En 2015, où le rendement était plus faible, la température moyenne de la saison était plus froide qu’en 2014, particulièrement en juin lors de l’induction florale dans les bourgeons terminaux nouvellement formés. Le rendement en fruits a été influencé uniquement par les traitements N et K. Le nombre de fruits par tige, la nouaison et le poids des fruits ont été les paramètres de rendement réagissant de la façon la plus cohérente aux traitements N. La nouaison a été réduite de 31% en 2015 par rapport à celle de 2014 avec le traitement de 60 kg N ha ⁻¹. Le nombre de fruits par tige a été le facteur le plus étroitement relié au rendement de la canneberge au fil des ans (R2 = 0,87). Le poids des fruits tendait à se stabiliser avec 30 kg N ha⁻¹ en 2014 et 2015, et avec 33 kg de K ha⁻¹ en 2015. Les doses de 45 kg N ha⁻¹ et de 100 kg de K ha⁻¹ apparaissaient suffisantes. Les ajouts de P, Mg, Cu et B n’ont montré aucun effet significatif sur le rendement de la canneberge. Ces résultats indiquent que la fenêtre de fertilisation azotée est étroite et que la P et K peut être basée non seulement sur l’analyse du sol, mais aussi sur le rendement potentiel et le concept d’enrichissement et d’entretien. / Québec is the second cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) producer in the world after Wisconsin and the first one of organically produced cranberry. Fertilization is a key management tool to reach high fruit yield and good quality. Our objective was to calibrate cranberry fertilization in conventional and organic production systems. Four fertilization trials each comprising 18 treatments twice replicated were conducted with cv. “Stevens” established on permanent plots with five N, three P, four K, and two Mg, Cu and B doses, including controls. Climate was a major factor controlling yield. Year 2015, where berry yield was lower, the average temperature of the season was cooler than 2014, especially in June where blossom induction started in the newly forming terminal buds. Fruit yield was influenced only by N and K dosage. The berry count per uptight, fruit set and berry weight were the most consistent yield parameters in response to N treatments. Fruit set was reduced by 31% in 2015 compared to 2014 in the 60 kg N ha ⁻¹ treatment. The berry count per fruiting upright was the factor most closely related to berry yield across years (R2 = 0.87). Berry weight tended to stabilize at 30 kg N ha⁻¹ across years and at 33 kg K ha⁻¹ in 2015. There was no significant effect of added P, Mg, Cu and B on berry yield. Nutrient supply was sufficient with 45 kg N ha⁻¹ and 100 kg K ha⁻¹. Those results indicated narrow window for N fertilization and supported P and K fertilization based on soil test, yield potential, and the buildup and maintenance concept.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Pharmacie : Nantes : 2009. / Bibliogr.

La canneberge à gros fruits (Vaccinium macrocarpon) est une production très importante au Québec, qui se situe au deuxième rang dans la production mondiale de ce petit fruit. La problématique principale de cette culture réside dans la pourriture du fruit de la canneberge (PFC), dont plusieurs champignons pathogènes sont responsables. Les conséquences de la PFC se traduisent, dans la plupart des cas, par des pertes économiques élevées pour les producteurs, pouvant notamment affecter jusqu'à 33 % de la production. Bien que plusieurs typologies de pourritures - selon les symptômes exprimés - puissent être regroupées dans le complexe de la PFC, de façon générale il est possible de regrouper les différentes pourritures en deux catégories : la pourriture au champ et la pourriture d'entreposage. Encore aujourd'hui, les agents pathogènes responsables de la PFC sont identifiés sur la base d'observations microscopiques des caractères morphologiques du champignon isolé en culture pure, un processus long et imprécis si le diagnosticien n'a pas des connaissances pointues en mycologie. Afin d'améliorer le processus d'identification, le premier volet de ce projet de recherche a été défini pour pouvoir analyser les fruits avec un test de diagnostic spécifique multiplex PCR. Un des avantages de cette technique moléculaire est celui d'éviter les longues étapes nécessaires à l'identification morphologique des champignons impliqués. Douze champignons pathogènes habituellement retrouvés dans les canneberges ont été analysés et, après avoir identifié des zones discriminantes dans leurs régions ITS (internal transcribed spacer), des amorces spécifiques permettant l'amplification de ces zones ont été développées. Ces amorces ont été validées avec les souches pures des 12 champignons pathogènes, ainsi qu'avec des fruits prélevés dans des cannebergières. Les marqueurs moléculaires ont ensuite été assemblés en deux groupes afin de créer et optimiser le test multiplex, subséquemment validé avec 1) l'ADN des 12 souches pures, 2) l'ADN des isolats extraits des canneberges et 3) des mélanges de plusieurs ADN fongiques. Le second volet du projet de doctorat a été construit à partir d'une découverte issue de l'étape de validation de l'outil moléculaire. En analysant les champignons présents dans les fruits pourris échantillonnés en 2017, il a été constaté qu'un champignon, vraisemblablement non inclus dans la liste initiale des 12, se retrouvait de façon récurrente dans les échantillons. Afin de valider l'hypothèse qu'une 13e espèce appartenant à la PFC était présente principalement au Québec, des analyses approfondies ont été menées sur des sections du génome de cette espèce. Étonnamment, ces analyses ont démontré qu'il s'agissait de Godronia cassandrae, une des espèces pourtant visées par l'outil moléculaire. L'erreur provenant d'une mauvaise identification d'une culture pure reçue, le test PCR a été optimisé pour que l'outil moléculaire puisse détecter correctement cette espèce. Cet ajustement a mis en lumière que G. cassandrae occupe le premier rang des agents fongiques responsables de la PFC au Québec, nonobstant le moment d'échantillonnage ou les méthodes culturales des fermes analysées. Le troisième volet du projet a voulu valider l'hypothèse que, grâce au test multiplex, il était possible de dresser un portrait précis des agents pathogènes responsables de la PFC présents au Québec. Ainsi, une analyse à grande échelle de nombreux échantillons venant de trois fermes du Québec a été menée. Pour ce faire, 7825 fruits, repartis sur : i) trois moments d'échantillonnage, ii) trois gestions de culture et iii) huit cultivars différents, ont été analysés avec le test de diagnostic moléculaire. Les résultats obtenus ont indiqué que quatre espèces, G. cassandrae, Colletotrichum fructivorum, Allantophomopsis cytisporea, et Coleophoma empetri étaient systématiquement prédominantes quels que soient les paramètres étudiés. Les productions conventionnelles, par rapport aux productions biologiques, ont montré une réduction significative de la richesse fongique et de l'abondance relative des espèces pathogènes. Par ailleurs, l'analyse comparative des fruits au champ ou en entrepôt, ou entre cultivars, a révélé une surprenante similarité des espèces associées à la PFC. Finalement, le quatrième volet portait sur une analyse plus intensive concernant la pourriture noire. Cette typologie de pourriture est en effet problématique pour les producteurs de l'est du Canada et ce, depuis quelques années. Aujourd'hui la pourriture noire est attribuée à trois champignons : A. cytisporea, Allantophomopsis lycopodina et Strasseria geniculata, mais l'étiologie de la maladie demeure incertaine. Dans le but de démystifier partiellement la pourriture noire, une analyse plus approfondie a été menée, visant non seulement l'analyse des fruits, mais aussi de toutes les parties végétales de l'arbuste. En voulant valider l'hypothèse qu'il est possible de déterminer précisément le stade temporel de propagation des champignons impliqués, ce volet du projet a en effet permis de recueillir des informations utiles au sujet de l'épidémiologie de la pourriture noire. Selon toute évidence, il semblerait que la contamination aurait lieu déjà à la floraison, car des détections significatives ont été observées à ce stade. Parallèlement, la contamination à la récolte ne semblerait pas être la principale porte d'entrée des champignons pathogènes, car des analyses moléculaires menées sur l'eau échantillonnée dans les bassins de canneberge ont démontré que la présence des agents pathogènes dans ces échantillons n'était pas quantifiable. Suite au développement innovateur d'un outil moléculaire pour le diagnostic de la PFC, ce projet de doctorat a permis de fournir des informations précieuses sur la composition fongique de la PFC et d'avancer les connaissances de cette maladie complexe, notamment concernant les quatre espèces fongiques principalement impliquées au Québec. De plus, des nouvelles informations ont permis d'éclairer certains aspects de la pourriture noire, une maladie en voie de devenir de plus en plus problématique au Québec. Ce projet de doctorat a ainsi contribué au développement d'un nouvel outil de diagnostic de la PFC, lequel a permis de générer des informations d'une amplitude sans précédent à l'égard de l'étiologie de la maladie. Ces nouvelles informations pourront être exploitées par les producteurs de canneberges du Canada afin de mieux gérer la PFC. / The American cranberry (Vaccinium macrocarpon) is a very important production in Quebec, which ranks second in the world production of this berry. The main problem with this crop is cranberry fruit rot (CFR) caused by several pathogenic fungi. The consequences of CFR translate, in most cases, into high economic losses for growers since this disease can affect up to 33% of the yearly production. Although several types of rots - depending on the symptoms expressed - can be a part the CFR complex, it is generally possible to group the different rots into two main categories: field rots and storage rots. As of today, the pathogens responsible for CFR are identified on the basis of microscopic observations of the fungus isolated in pure culture, a long and imprecise process if the diagnostician does not have in-depth knowledge of mycology and fungal morphology traits. In order to improve the identification process, the first part of this research project aimed to analyze the fruits with a specific multiplex PCR diagnostic tool. This molecular technique allows to avoid the long steps necessary for the morphological identification of the fungi involved. Twelve pathogenic fungi usually found in cranberries were analyzed and, after having identified discriminating zones in their ITS (internal transcribed spacer) regions, specific primers allowing the amplification of these zones were developed. These primers were validated with pure strains of the 12 pathogenic fungi, as well as with fruits taken from cranberry fields. The molecular markers were then assembled into two groups in order to create and optimize the multiplex test, and subsequently validated with 1) the DNA of the 12 pure strains, 2) the DNA of the isolates extracted from the cranberries and 3) mixtures of several CFR fungal DNA's. The second part of this doctoral project was built from a discovery resulting from the validation step of the molecular tool. By analyzing the fungi present in rotten fruits sampled in 2017, it was found that a fungus, presumably not included in the initial list of targets, was found repeatedly in the samples. In order to validate the hypothesis that a 13th species belonging to the CFR was mainly present in Quebec, in-depth analyzes were carried out on sections of the genome of this species. Surprisingly, these analyzes showed that it was Godronia cassandrae, one of the species targeted by the molecular tool. After determining that one of our pure cultures was wrongly identified, we optimized the PCR test so that the molecular tool could correctly detect this species. This adjustment highlighted that G. cassandrae ranks first among the fungal agents responsible for CFR in Quebec, regardless of the sampling time or the cultural regime of the farms analyzed. The third part of the project sought to validate the hypothesis that, thanks to the multiplex tool, it was possible to draw an accurate portrait of the pathogens responsible for CFR present in Quebec. In order to validate this hypothesis, a large-scale analysis of different samples from three farms in Québec was carried out. To do this, 7825 fruits spread over: i) three sampling times, ii) three cultural regimes and iii) eight different cultivars, were analyzed with the molecular diagnostic tool. The results obtained indicated that four species, G. cassandrae, Colletotrichum fructivorum, Allantophomopsis cytisporea, and Coleophoma empetri were systematically predominant regardless of the parameters studied. Conventional productions, compared to organic productions, showed a significant reduction in fungal richness and relative abundance of pathogenic species. Moreover, the comparative analysis of fruits in field or in storage, or between cultivars, revealed a surprising similarity of species associated with CFR. Finally, the fourth chapter focused on a more intensive analysis concerning black rot. This type of rot has been an acute problem for producers in Eastern Canada for several years. Today, black rot is attributed to three fungi: A. cytisporea, Allantophomopsis lycopodina and Strasseria geniculata, but the etiology of the disease remains uncertain. In order to partially demystify black rot, a more in-depth analysis was carried out, aimed not only at the analysis of the fruits, but also of all plant parts of V. macrocarpon. According to our results, it seems that contamination could already take place at blooming, since significant detections were observed at this stage. At the same time, contamination at harvest does not seem to be the main entry point for pathogenic fungi, since molecular analyses performed on water sampled in cranberries' fields showed that the presence of pathogenic fungi in these samples was not quantifiable. Following the innovative development of a molecular tool for the diagnosis of CFR, this doctoral project provides valuable information on the fungal composition of CFR and advanced knowledge of this complex disease, particularly concerning the four fungal species mainly involved in Quebec. In addition, new information shed some light on certain aspects of black rot, a disease that is becoming increasingly problematic in Quebec. Our results have thus contributed to the development of a new diagnostic tool for CFR, and generated information of an unprecedented magnitude regarding the etiology of the disease. This new information can be exploited by Canadian cranberry growers to better manage CFR.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le démarrage de l’irrigation basé sur un seuil de tension de l’eau dans le sol (SWTI) permet à la canneberge de se maintenir dans une zone de confort hydrique idéale à sa croissance. Ce seuil pourrait atteindre 6.5 voire 8.0 kPa selon différents auteurs. Afin de valider ces recommandations, une étude au champ était nécessaire. L’objectif principal de ce projet était de déterminer la valeur de SWT¬I permettant de maximiser la productivité de l’eau (WP) sans affecter le rendement. En 2011-2012, un dispositif expérimental aléatoire en blocs complets a été mis en place dans trois sites au Québec et dans un site au Wisconsin. Le sol des quatre sites était un sable fin. Ce dispositif a permis de tester des valeurs de SWTI variant de 5.5 à 10.0 kPa. Des traitements humides et des traitements secs ont été comparés à des traitements témoins. Les précipitations ont maintenu la tension de l’eau dans le sol inférieure à 8,5 kPa dans le site où ce traitement était prévu, l’empêchant ainsi d’être testé. La WP a été significativement supérieure de 15 à 79 % dans les traitements secs et significativement inférieure de 21 à 50 % dans les traitements humides. Le traitement sec ayant une valeur SWTI de 10.0 kPa a connu une baisse de rendement significative de 11 %. Aucun autre traitement n’a présenté de différence significative au niveau du rendement. Le sol peut fournir l’eau nécessaire aux besoins de la canneberge jusqu’à une tension de 8.0 kPa. Lorsque ce seuil est dépassé, le flux capillaire ne semble pas suffisant pour combler les besoins de la plante, ce qui entraîne une baisse de rendement. Basée sur les présents résultats, la valeur SWTI recommandée pour démarrer l’irrigation dans les sables fins est de 8.0 kPa afin de maximiser la productivité de l’eau sans affecter le rendement. En utilisant ce seuil, les producteurs de canneberge pourraient augmenter leur productivité en économisant de l’énergie et en réduisant les coûts de main d’œuvre associés à l’irrigation. / The onset of irrigation based on a soil water tension threshold (SWTI) allows cranberry plants to grow in a comfort zone. According to different authors, this threshold could be 6.5 kPa, or 8.0 kPa. A field study was required to confirm these recommendations. This study was conducted to determine the optimum SWTI value that would optimize water productivity (WP) without decreasing yield. A randomize complete block design has been set up during the 2011 and 2012 growing seasons in three sites in Québec and one site in Wisconsin. In all cases the soil was fine sand. Values of SWTI ranged from 5.5 to 10.0 kPa and dry and wet treatments were compared to control treatments. The treatment with a SWTI value of 8.5 kPa has never been irrigated because the rain kept soil water tension under this threshold. The WP was significantly greater from 15 to 79 % in dry treatments and significantly lower from 21 to 50 % in wet treatments. The dry treatment with a SWTI value of 10.0 kPa had a significant yield depletion of 11 %. It was the only treatment with a significant yield difference. Fine sands seem to have sufficient capillary flux to the cranberry uptake for a soil water tension up to 8.0 kPa. After this threshold, capillary flux seems to be too low to feed cranberry plants and results in yield depletion. Based on the current results, a SWTI value of 8.0 is recommended to maximise water productivity without affecting yield. With this threshold, cranberry growers could improve their productivity with energy and labor savings.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2017 / La construction d’un champ de canneberge nécessite la mise en place d’un système de drainage et une modification de la stratification naturelle du sol qui peuvent induire une anthropomorphisation rapide de ce dernier. La consolidation induite par les cycles accélérés de drainage et de recharge de l’eau du sol; la filtration et le colmatage des pores du sol par des particules colloïdales, accélérées par ce mode de gestion de l'eau, vont modifier les propriétés hydrauliques du sol. Ceci peut affecter l’efficacité du drainage et par conséquent le rendement de la cannebergière. Les objectifs de ce projet de doctorat étaient d’avancer les connaissances sur: (i) les processus hydrodynamiques régissant les mécanismes de transport dans les champs de canneberge; (ii) l’évolution génétique d’un sol de canneberge et ses effets sur la capacité de drainage; et (iii) l’identification des paramètres/processus les plus sensibles à la genèse du sol accélérée par les pratiques de gestion de l’eau. Au court de ce projet une caractérisation exhaustive de profils de sol a servi à classifier et proposer une nouvelle norme de drainage. Plusieurs expériences en laboratoire et aux champs ont été réalisées afin de déterminer le rôle de la migration de particules fines et de la consolidation du sol sur l’évolution des propriétés hydrauliques. De plus, ce projet a permis de mettre au point une méthode de prédiction des propriétés hydrauliques basées sur l’utilisation d’un tomographe permettant de prédire l’évolution spatio-temporelle des propriétés hydrauliques à de très grandes résolutions. Conjointement aux travaux pratiques, les résultats de travaux de modélisation hydrologique et d’analyses de sensibilité ont permis de déterminer les conditions d’hétérogénéité de sol les plus critiques causant un drainage inadéquat. Les résultats de cette étude ont révélé l’existence de problèmes de drainage liés à la genèse anthropique d’un horizon ayant des propriétés hydrauliques restrictives et permis de quantifier l’impact de la migration et de la consolidation sur l’altération des propriétés hydrauliques. L’ensemble des connaissances acquises par ce projet illustre qu’une genèse anthropique d’un sol de canneberge affecte la capacité de drainage et que celle-ci se produit dans les premières années d’implantation d’un champ. L’acquisition de connaissances sur les mécanismes de genèse anthropique permet désormais de prévoir l’évolution des sols selon plusieurs conditions et de mieux anticiper et contrôler leurs futurs effets négatifs sur la production de canneberge par l’implantation de stratégies de conservation des sols. / The construction of a cranberry field requires the establishment of a drainage system and a modification of the natural soil stratification that can induce rapid anthropomorphization thereof. Consolidation induced by accelerated cycles of drainage and recharge; filtration and clogging of soil pores by colloidal particles, accelerated by the water management, will change the soil hydraulic properties. This can affect the efficiency of drainage and therefore the productivity of the cranberry fields. The objectives of this PhD project was to advance knowledge on: (i) the hydrodynamic processes governing the transport mechanisms in cranberry fields; (ii) the genetic evolution of a ground cranberry and its effects on the drainage capacity; and (iii) identification of parameters / the most sensitive processes in soil formation accelerated by water management practices. During this project, a exhaustive characterization of soil profiles was used to group and propose a new standard for evaluating the drainage. Several laboratory experiments and field were conducted to determine the role of migration of fines particles and soil consolidation on the evolution of hydraulic properties. In addition, in this project we have developed a method for predicting the hydraulic properties based on the use of tomography to predict the spatiotemporal evolution of the hydraulic properties at very high resolutions. Together with the practical work, the results of hydrological modeling and sensitivity analysis were used to determine the most critical soil heterogeneity conditions causing inadequate drainage. The results of this study revealed the existence of drainage problems related to anthropogenic genesis of a horizon with restrictive hydraulic properties and quantified the impact of migration and consolidation of alteration of hydraulic properties. All the knowledge gained through this project shows that anthropogenic genesis of a soil of cranberry field affect the drainage capacity and that it occurs in the first years of implementation of a field. Acquiring knowledge on anthropogenic genesis mechanisms now allows to predict the evolution of soils according to several conditions and better anticipate and control their future negative effects on cranberry production through the implementation of soil conservation strategies.

La production de canneberges au Québec est l’une des plus importantes au monde. L’avancée de la production de canneberges au Québec est due, en partie, à une gestion optimisée des conditions d’irrigation et de drainage. Toutefois, il a été estimé que 75% des champs de canneberges du Centre-du-Québec ont des problèmes de drainage. Les problèmes de conception du système de drainage entraînent des réductions de 25% de rendement des canneberges tandis que le problème de colmatage des drains induit une réduction de 39%. De ce constat, le présent a pour objectif de prédire le degré de colmatage des drains à partir des hauteurs de la nappe à la mi-écartement, au-dessus du drain ainsi que du temps de rabattement de la nappe. Pour se faire, des modèles de prédiction par apprentissage supervisé et par régression linéaire multiple sont utilisés. Les expériences de drainage ont été menées en laboratoire à l’aide d’un simulateur de drainage afin de modéliser de façon analogique le degré de colmatage du drain. Les données expérimentales collectées à la fin de chaque expérience ont permis, entre autres, de générer les variables d’entrée des modèles prédictifs. Les résultats montrent qu’une augmentation du degré de colmatage du drain entraîne : (i) des augmentations du temps de rabattement de la nappe et de la résistance à l’entrée du drain, (ii) une diminution de la conductivité hydraulique équivalente du système de drainage et (iii) l’accumulation d’eau au voisinage du drain. Le modèle prédictif d’apprentissage supervisé ajusté explique 98,9% de la variation du degré de colmatage tandis que la régression n’explique que 58,9% de cette variation. Avec l’introduction de la conductivité hydraulique équivalente du système de drainage dans le modèle, la qualité de l’ajustement du modèle d’apprentissage supervisé passe de 98,9 à 99,8% et celle de régression linéaire multiple passe de 58,9 à 83,8%. / Quebec is one of the largest cranberry producer in the world. The substantial yields in cranberry production in Quebec is due in part to optimized management of irrigation and drainage conditions. However, it has been estimated that 75% of the cranberry fields in Central Quebec have drainage problems. Drainage system design problems result in 25% reduction in cranberry yields drain clogging issues are responsible for a 39% reduction. The present project proposes to predict the degree of clogging based on water table heights at the mid-spacing and above the drain in addition to the water table drawdown time. To do this, predictive models using supervised learning and multiple linear regressions are used. The drainage experiments were conducted in the laboratory using a drainage simulator to analogically reproduce the degree of drain clogging. The experimental data collected at the end of each experiment served, among other things, to generate the input variables of the predictive models. The results show that an increase in the degree of clogging leads: (i) to an increase in water table drawdown time and the drain entrance resistance, (ii) a decrease in the equivalent hydraulic conductivity of the drainage system and (iii) the accumulation of water in the vicinity of the drain. The adjusted supervised learning predictive model explains 98.9% of the variation of the clogging degree, while the regression model explains only 58.9%. With the introduction of the equivalent hydraulic conductivity of the drainage system, the quality of the supervised learning model goes from 98.9 to 99.8% and that of multiple linear regressions from 58.9 to 83.8%.

Les rendements en production de canneberge ont augmenté de près de 20% durant la dernière décennie au Québec. Les nouvelles méthodes d’irrigation ont fortement contribué à cette croissance favorisant le développement des plants de canneberge dans un sol faiblement aéré. Cette étude visait à déterminer un seuil de potentiel matriciel (φm) pour lequel l’aération du sol devient insuffisante et affecte l’activité de la plante et les rendements. Un second objectif visait à déterminer un intervalle de valeurs de porosité d’air (θa) optimales pour les plants. Pour ce faire, six traitements ont été appliqués aléatoirement et répétés quatre fois sur 24 unités expérimentales. Les résultats indiquent qu’un φm supérieur au seuil de -2,2 à -3 kPa diminue significativement l’activité de la plante, conséquence d’une aération insuffisante du sol et ce, après une semaine seulement. Étonnement, ceci met en lumière la grande sensibilité de la canneberge face à un apport d’eau excessif.