La culture sous abris avec des infrastructures de type grands tunnels est une nouvelle technologie permettant d’améliorer la production de framboises rouges sous des climats nordiques. L’objectif principal de ce projet de doctorat était d'étudier les performances de ces technologies (grands tunnels vs. abris parapluie de type Voen, en comparaison à la culture en plein champ) et leur effets sur le microclimat, la photosynthèse, la croissance des plantes et le rendement en fruits pour les deux types de framboisiers non-remontants et remontants (Rubus idaeus, L.). Puisque les pratiques culturales doivent être adaptées aux différents environnements de culture, la taille d'été (pour le cultivar non-remontant), l’optimisation de la densité des tiges (pour le cultivar remontant) et l’utilisation de bâches réfléchissantes (pour les deux types des framboisiers) ont été étudiées sous grands tunnels, abris Voen vs. en plein champ. Les plants cultivés sous grands tunnels produisent en moyenne 1,2 et 1,5 fois le rendement en fruits commercialisables que ceux cultivés sous abri Voen pour le cv. non-remontant ‘Jeanne d'Orléans’ et le cv. remontant ‘Polka’, respectivement. Comparativement aux framboisiers cultivés aux champs, le rendement en fruits des plants sous grands tunnels était plus du double pour le cv. ‘Jeanne d’Orléans’ et près du triple pour le cv. ‘Polka’. L’utilisation de bâches réfléchissantes a entrainé un gain significatif sur le rendement en fruits de 12% pour le cv. ‘Jeanne d’Orléans’ et de 17% pour le cv. ‘Polka’. La taille des premières ou deuxièmes pousses a significativement amélioré le rendement en fruits du cv. ‘Jeanne d'Orléans’ de 26% en moyenne par rapport aux framboisiers non taillés. Des augmentations significatives du rendement en fruits de 43% et 71% du cv. ‘Polka’ ont été mesurées avec l’accroissement de la densité à 4 et 6 tiges par pot respectivement, comparativement à deux tiges par pot. Au cours de la période de fructification du cv. ‘Jeanne d'Orléans’, les bâches réfléchissantes ont augmenté significativement la densité de flux photonique photosynthétique (DFPP) réfléchie à la canopée inférieure de 80% en plein champ et de 60% sous grands tunnels, comparativement à seulement 14% sous abri Voen. Durant la saison de fructification du cv. ‘Polka’, un effet positif de bâches sur la lumière réfléchie (jusqu’à 42%) a été mesuré seulement en plein champ. Dans tous les cas, les bâches réfléchissantes n’ont présenté aucun effet significatif sur la DFPP incidente foliaire totale et la photosynthèse. Pour le cv. ‘Jeanne d'Orléans’, la DFPP incidente sur la feuille a été atténuée d’environ 46% sous le deux types de revêtement par rapport au plein champ. Par conséquent, la photosynthèse a été réduite en moyenne de 43% sous grands tunnels et de 17% sous abris Voen. Des effets similaires ont été mesurés pour la DFPP incidente et la photosynthèse avec le cv. Polka. En dépit du taux de photosynthèse des feuilles individuelles systématiquement inférieur à ceux mesurés pour les plants cultivés aux champs, la photosynthèse de la plante entière sous grands tunnels était de 51% supérieure à celle observée au champ pour le cv. ‘Jeanne d’Orléans’, et 46% plus élevée pour le cv. ‘Polka’. Ces résultats s’expliquent par une plus grande (près du double) surface foliaire pour les plants cultivés sous tunnels, qui a compensé pour le plus faible taux de photosynthèse par unité de surface foliaire. Les températures supra-optimales des feuilles mesurées sous grands tunnels (6.6°C plus élevé en moyenne que dans le champ), ainsi que l’atténuation de la DFPP incidente (env. 43%) par les revêtements de tunnels ont contribué à réduire le taux de photosynthèse par unité de surface foliaire. La photosynthèse de la canopée entière était étroitement corrélée avec le rendement en fruits pour les deux types de framboisiers rouges cultivés sous grands tunnels ou en plein champ. / Protected culture such as high tunnels is a new technology to improve red raspberry crop production under Northern climates as found in Quebec, Canada. The main objective of this Ph.D. research was to assess the performance of high tunnels vs. Voen shelters, a novel umbrella-shaped cover structure, in comparison to open field cultivation, in terms of microclimate, photosynthetic performance, plant growth, and fruit yield for both floricane- and primocane-fruiting types of red raspberries (Rubus idaeus, L.). As cultural management practices need to be tailored to the different modified growing environments, relevant practices like summer pruning (for floricane-fruiting cultivar), cane density optimization (for primocane-fruiting cultivar) and reflective mulch (for both fruiting types) were tested under high tunnel and Voen shelter vs. open field. Plants grown under high tunnel produced on average 1.2 and 1.5 times more marketable fruit yield than under Voen shelter for floricane-fruiting cv. ‘Jeanne d’Orléans’ and primocane-fruiting cv. ‘Polka’, respectively. Compared to plants grown in open field, the fruit yield of high tunnel-grown plants was more than double for cv. ‘Jeanne d’Orléans’ and almost three times higher for cv. ‘Polka’. The use of reflective mulch had a significant positive effect on fruit yield, namely 12% for cv. ‘Jeanne d’Orléans’ and 17% for cv. ‘Polka’. Pruning the first or second flush of stems from the rhizome significantly improved fruit yield of cv. ‘Jeanne d’Orléans’ by 26% on average compared to unpruned plants. As cane density increased, the fruit yield of cv. ‘Polka’ increased significantly, namely by 43% and 71% for a cane density of 4 and 6 canes per pot, respectively, as compared to the standard lower cane density of 2 canes per pot. During the fruiting period of cv. ‘Jeanne d’Orléans’, reflective ground cover significantly increased the photosynthetic photon flux density (PPFD) reflected to the lower canopy by 80% in open field and 60% under high tunnel, compared to only 14% under Voen shelter. During the fruiting season of cv. ‘Polka’, a positive reflective mulch effect on the reflected light (up to 42%) was only found in open field. In all cases, ground cover had no significant effect on the total leaf PPFD and photosynthesis under any growing conditions. For cv. ‘Jeanne d’Orléans’, the leaf PPFD was attenuated by approx. 46% under both types of protective covering compared to open field. Correspondingly, photosynthesis was on average reduced by 43% under high tunnel and by 17% under Voen shelter. Cultivar ‘Polka’ plants shared a similar growing condition effects on leaf PPFD and photosynthesis. Despite the fact that lower individual leaf photosynthetic rates were consistently measured in tunnel-grown plants, once leaf-level photosynthesis was scaled up to the whole canopy, the photosynthetic production of tunnel-grown plants was found to be 51% higher than that observed in open field for cv. ‘Jeanne d’Orléans’, and 46% higher for cv. ‘Polka’. This was explained by the greater (nearly twice) leaf area of tunnel-grown plants, which compensated for their lower photosynthetic rate per unit leaf area, the latter being caused by the supra-optimal leaf temperatures found under high tunnel (6.6°C higher on average than in open field) as well as the attenuation of the leaf PPFD (approx. 43%) by the tunnel coverings. Whole-canopy photosynthesis was positively correlated with fruit yield for both fruiting types of red raspberry, whether cultivated under high tunnel or in open field.

En raison de la croissance importante de la demande des consommateurs pour la framboise, la production a connu un essor considérable au cours des dernières décennies. L’augmentation du rendement est une précoccupation des producteurs qui doivent répondre à cette demande. De plus, la croissance des plants de framboise peut être limitée et leur physiologie peut être affectée par des facteurs abiotiques (lumière, température, déficit de pression de vapeur). Dans ce contexte, cette thèse a étudié : 1) les méthodes de culture (la culture en plein champ versus la culture hors-sol, les régimes de fertigation, les substrats et les méthodes de propagation); 2) les effets de l’environnement (e.g. lumière) sur la photosynthèse, la conductance hydraulique du plant et des feuilles ainsi que le rendement en fruits. Notre hypothèse générale en ce sens étant que la surface foliaire élevée des cultures hors-sol de framboisiers pourrait limiter leur rendement en fruit dû à un ombragement excessif des zones fruitières et/ou à un manquement de la capacité hydraulique à rencontrer la demande évaporative. De plus, l’effet de la température foliaire et du déficit de pression de vapeur entre les feuilles et l’atmosphère (VPDleaf) sur la diffusion du CO2 au-delà de la barrière stomatique et du tissu mésophyllien fût étudiée plus spécifiquement pour clarifier notre comprehension de la limitation microclimatique sur la production photosynthétique des framboisiers. La framboise d’été cultivée hors-sol a produit des tiges fructifères (primocanes) plus grandes et d’un diamètre plus élevé durant l’année de végétation ainsi que des rendements supérieurs lors de l’année de fructification. En 2013 et 2014, la croissance des plants, la masse sèche et les rendements de fruits vendables n’ont pas été significativement affectés par les trois conductivités électriques (CE) de la solution nutritive (témoin avec CE de 1,2 Ms/cm , CE inférieure avec 1,2 Ms/cm et 0,8 Ms/cm avant et après le début de la floraison et CE supérieure avec 1,6 Ms/cm et 1,2 Ms/cm avant et après le début de la floraison). En 2013 et 2014, le substrat constitué de biochar et celui constitué de fibres de coco ont occasionné une réduction de la masse sèche des racines des plants en comparaison avec le substrat constitué de tourbe et d’écorce et celui constitué d’un mélange de tourbe. Pour la framboise d’été, les plus grandes primocanes ont été obtenus avec les plants issus de boutures de racines lors de la première année de culture. Par contre, des rendements similaires ont été obtenus lors de l’année de fructification. Pour la framboise d’automne, même si des effets négatifs sur la hauteur des plants et la biomasse ont été observés avec les plants provenant de boutures de racines lors de la première année de culture, le rendement en fruits commercialisables a significativement augmenté. Suite à une défoliation artificielle de 42% des feuilles situées à l’intérieur de la canopée, la photosynthèse sous conditions lumineuses saturantes a augmenté. Par contre, les valeurs estimées de photosynthèse nette cumulative ont été similaires chez les plants témoins et les plants partiellement défoliés. Le rendement total n’a également pas été affecté par la défoliation artificielle. Des expériences complémentaires ont démontré qu’entre 20 et 35 ºC, la conductance du mésophylle au CO2 (gm) et la conductance stomatique (gs) ont diminué significativement. La réduction de gm et gs chez les plants de framboise soumis à une Tleaf (température de la feuille) élevée ou un VPDleaf élevé fut corrélée avec une augmentation significative de l’ABA foliaire. / Due to the rapidly increasing demand by consumers, raspberry production has steadily increased during the last decades. It is becoming a major concern of the producers to efficiently cultivate raspberry and to improve their yield performance to meet this demand. Furthermore, raspberry plant growth and physiology are limited or affected by abiotic factors (i.e. light, temperature, vapour pressure deficit). In this context, this thesis examines: 1) the cultivation methods (soilless cultivation, fertigation regimes, substrates, and propagation methods) that could further improve raspberry production and 2) the effects of environmental factors (e.g. light penetration) on raspberry leaf photosynthetic parameters, leaf/plant hydraulic parameters and fruit production. Our general hypothesis was that the large leaf area index of soilless raspberry hedgerow cultures may limit fruit production due to excessive shading of fruiting points and/or insufficient hydraulic capacity to meet the foliar evaporative demand. Additionally, the effect of temperature and leaf-to-air vapour pressure deficit (VPDleaf) on CO2 diffusion across the stomatal and the leaf mesophyll were studied to improve our understanding of microclimatic limitations on raspberry photosynthetic production. Soilless cultivated summer-fruiting raspberries produced taller primocanes with larger cane diameter in the vegetative year and produced higher yields in the fruiting year. In both 2013 and 2014, plant growth, dry biomass and marketable yield were not significantly affected by the three fertigation schemes (Control: constant irrigation solution EC at 1.2 Ms/cm; Higher EC regime: irrigation solution EC value of 1.6 Ms/cm to 1.2 Ms/cm before and after the onset of flowering, respectively; Lower EC regime: irrigation solution EC value of 1.2 Ms/cm to 0.8 Ms/cm before and after the onset of flowering, respectively). Compared to peat/bark substrate, peat mixed with biochar and coco fibers substrates reduced root dry biomass in 2013 and 2014, respectively. In summer-fruiting raspberry, taller primocanes were obtained with root cutting plants in the first cultivation year, but similar yield was obtained in their fruiting year. In autumn-fruiting raspberry, although negative effects on plant height and biomass were observed with root cutting propagated plants during the first cultivation year, their marketable fruit yield was significantly improved. However, no difference in yield was found in their second year between root cutting and bare-root propagated plants. After 42% of the leaves inside the canopy were artificially removed, light-saturated photosynthesis was improved, but similar cumulative photosynthesis were estimated in both control and partially defoliated plants. Total yield was also not influenced by partial artificial defoliation. Further investigation showed that mesophyll conductance to CO2 (gm) and stomatal conductance (gs) decreased significantly from 20 to 35 ºC. The reduction of gm and gs under high Tleaf/VPDleaf correlated with a significant increase in foliar ABA.

Titre de l'écran-titre (visionné le 8 novembre 2023) / Pour la culture de petits fruits, la régie de culture sous grands tunnels est utilisée pour l'obtention d'un microclimat favorable au rendement des plants et pour diminuer la pression des ravageurs. De plus, l'utilisation d'une barrière anti-insectes au pourtour des abris tunnels permet de réduire l'incidence des populations de ravageurs. Cette étude a été menée afin de comparer les effets de cinq recouvrements (TÉMOIN, CLAIR-D, CLAIR, GRIS et ROSE) et de l'incidence d'une barrière anti-insectes sur les cultures de framboises (Rubus idaeus L.) et de bleuets (Vaccinium corymbosum L.) en pots. Les expériences ont été menées aux Fraises de l'Île d'Orléans au cours des saisons de culture 2021 et 2022. L'impact du microclimat sur les populations d'insectes ravageurs (cicadelles, thrips, pucerons et Drosophila suzukii) a été évalué sur les cultures de framboises et de bleuets alors que l'effet sur la productivité a été mesuré sur les framboisiers seulement. L'efficacité d'une barrière anti-insectes sur les ravageurs a été étudiée que pour la culture de bleuets. Les différences de qualité spectrale et de températures mesurées sous les différents recouvrements n'ont pas été suffisantes pour qu'une différence significative de la performance agronomique des plantes soit observée, dont le rendement et la qualité des fruits. En revanche, des différences significatives d'abondance des principaux ravageurs ont été mesurées dans les bleuetiers et les framboisiers. Ainsi, un revêtement ayant les propriétés du revêtement CLAIR, soit une grande transmissivité du rayonnement photosynthétiquement actif (PAR), une faible transmission de lumière diffuse, d'UV et d'infrarouge a favorisé chez le framboisier les populations de certains ravageurs dont le puceron et la cicadelle. D'autre part, la barrière anti-insectes a permis de réduire significativement les populations de pucerons et de drosophiles à ailes tachetées et s'avère une pratique de contrôle fort prometteuse pour les producteurs. Combiner un revêtement optimisant les paramètres agronomiques et minimisant les populations de ravageurs avec une barrière anti-insectes constitue une alternative durable afin de réduire l'utilisation de biopesticides et de pesticides pour la production respective de petits fruits en régie biologique et conventionnelle.