Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Bien que la notion de durabilité environnementale soit reconnue dans le milieu agricole, il existe peu d'outils permettant d’en faire un diagnostic à l’échelle de la ferme. L’objectif de ce projet était de développer un ensemble d'indicateurs de durabilité environnementale pour les fermes québécoises spécialisées en grandes cultures. Parmi les indicateurs développés pour les fermes laitières québécoises (méthode DELTA), 16 ont été adaptés aux fermes en grandes cultures après consultation d’experts. Des entrevues réalisées auprès de 31 agriculteurs ont permis de s’assurer que ces indicateurs s’adaptaient à la diversité des pratiques culturales du Québec. Les indicateurs ont ensuite été pondérés selon leur contribution à l'atteinte d’objectifs de durabilité environnementale préalablement définis. Un graphique en bandes mobiles a été créé afin d’aider les agriculteurs à interpréter les résultats. Finalement, un questionnaire d’appréciation a permis de valider cet ensemble d’indicateurs directement auprès des usagers et confirme leur intérêt pour un tel outil.

La fusariose de l’épi est une maladie fongique des cultures céréalières au Québec. Les objectifs de ce projet étaient de vérifier l’influence de quatre facteurs (météorologie, cultivar, date de semis, fongicide) sur les rendements et la qualité du blé et d’évaluer les performances de neuf modèles à prédire l’incidence de cette maladie. Pendant deux ans, à quatre sites expérimentaux au Québec, des essais de blé de printemps et d’automne ont été implantés pour amasser un jeu de données météorologiques, phénologiques et épidémiologiques. L’application d’un fongicide a réduit la teneur en désoxynivalénol des grains dans neuf essais sur douze et a augmenté les rendements dans sept essais. De plus, les modèles prévisionnels américains et argentins ont eu de meilleures performances que les modèles canadiens et italiens quand leur seuil de décision était ajusté et que le développement du blé était suivi au champ. / Fusarium head blight (FHB) is a fungal disease of cereal crops in Quebec. The objectives of this project were to check the influence of four factors (weather, cultivar, seeding date, fungicide application) on wheat yield and quality, and to evaluate the performance of nine forecasting models of FHB. During two years, at four experimental sites in Quebec, trials of spring and winter wheat have been implemented to establish a set of meteorological, phenological and epidemiological data. A fungicide application reduced deoxynivalenol content in grains in nine out of twelve trials and increased yields in seven trials. In addition, the American and Argentinean forecasting models performed better than the Canadian and Italian models when their decision threshold was adjusted and the development of wheat was observed in the field.

L’utilisation du glyphosate dans le maïs (Zea mays) ensemencé avec du ray-grass italien (Lolium multiflorum) en culture intercalaire est une pratique usuelle pour maîtriser les mauvaises herbes avant le semis du ray-grass. Il est pour le moment le seul herbicide sécuritaire pour l’implantation du ray-grass intercalaire, mais nuit aux bonnes pratiques de gestion des herbicides. Des essais aux champs ont été mis place en 2014 et 2015 pour évaluer la tolérance du ray-grass italien à divers herbicides résiduels dans le maïs. Selon les résultats obtenus, les herbicides résiduels qui se comparent à un traitement de glyphosate et à un désherbage à la main sont majoritairement des traitements de postlevée. Le traitement dicamba + glyphosate est le plus sécuritaire parmi les herbicides résiduels évalués, et ce, pour les deux années. Les traitements les moins prometteurs sont les herbicides résiduels dont la matière active est le s-métolachlore ou le pyroxasulfone. Suite à une analyse de chacun des traitements en fonction de leur spectre d’action, mode d’action et d’absorption, les traitements contre les dicotylédones sont les plus compatibles avec une culture intercalaire de ray-grass. / The use of glyphosate for interseeding with Italian ryegrass (Lolium multiflorum) in corn (Zea mays) is a common practice to control weeds before planting ryegrass. It is currently the only safe herbicide for ryegrass interseeding, but harmed good management practices herbicides. Fields studies were conducted in 2014 and 2015 to determine the tolerance of Italian ryegrass at different residual herbicides in corn. According to the results, residual herbicides that are comparable to a glyphosate treatment and a hand weeding are mostly post-emergent treatments. Treatment dicamba + glyphosate is the best residual herbicides for two consecutive years. The least promising treatments are residual herbicides with s-metolachlor or pyroxasulfone as active ingredient. After an analysis of each treatment for their spectrum of control, mode of action and absorption, treatments against broadleaf weeds seem to be the most compatible with interseeding ryegrass in corn.

Les pollinisateurs sont essentiels au maintien des écosystèmes naturels ainsi que pour la production d’une grande majorité de fruits et de légumes. Ils sont cependant globalement en déclin et de multiples facteurs sont mis en cause dont les changements climatiques, les maladies et parasites, la perte d’habitats naturels ainsi que l’augmentation des proportions de monocultures et de cultures intensives dans le paysage. Un gradient d’intensité agricole important parcourt le Sud du Québec d’ouest en est, d’agriculture très intensive à l’ouest vers un mode de production plus extensif à l’est. Dans ce contexte particulier, il devient intéressant de voir comment les bourdons, pollinisateurs essentiels de plusieurs cultures économiquement importantes à la région, réagissent et s’adaptent à un tel gradient. Pour tester l’importance des composantes du paysage sur les bourdons, plusieurs niveaux d’organisations ont été évalués, soit 1) les individus, 2) les colonies et 3) les communautés. Pour les niveaux des individus et des colonies, une expérience ayant eu lieu dans le Sud du Québec au printemps/été 2016 a été effectuée en installant 80 colonies commerciales de Bombus impatiens dans 20 paysages différents et étalés dans le gradient. Les paysages ont été caractérisés sur place, à un rayon de 1 km des colonies avec l’utilisation d’orthophotos et les catégories suivantes ont été formées (cultures intensives, cultures extensives, cultures à fleurs, forêts, milieu urbain et milieu aquatique). Hebdomadairement, l’activité des ouvrières à la colonie était évaluée et durant la saison, quatre ouvrières par colonie ont été capturées, mesurées et ont eu leur charge pollinique identifiée au niveau taxonomique le plus bas. Les résultats montrent que la taille des ouvrières n’est pas influencée par le contexte paysager. Leur quête alimentaire, quant à elle, semblait affectée, puisque les ouvrières présentes dans les paysages plus intensifs faisaient moins de va-et-vient à l’entrée de la colonie et ne transportaient pas les mêmes espèces de pollen que celles présentes dans les milieux plus extensifs. Les colonies, quant à elles, étaient suivies hebdomadairement et à chacune des visites, leur poids était mesuré. À la fin de leur vie, le poids final du nid, le nombre de reines produites ainsi que la présence d’Aphomia sociella étaient notés. Les colonies placées dans des paysages avec une plus grande proportion de cultures intensives ont vécu semaines de moins et atteint un poids final et maximal moins important que les colonies placées dans des paysages plus extensifs. La proportion de cultures à fleurs a eu, quant à elle, un effet positif sur la longévité ainsi que sur les poids maximal et final des colonies. Le nombre de reines produites ainsi que la probabilité d’être déprédaté par A. sociella ne semblait pas être lié au paysage. Pour évaluer les communautés, 40 fermes situées dans le même gradient d’intensité agricole ont été échantillonnées de 2006 à 2016. Un total de 4726 reines bourdons, représenté par 13 espèces a été capturé à l’aide de pièges-fenêtre jaunes. Le paysage, décrit également par orthophotos, mais à 500 m de rayon cette fois, a influencé partiellement les communautés. Les proportions de cultures intensives, de cultures à fleurs ainsi que de forêts dans le paysage ont chacune influencé l’abondance et l’occurrence de quelques espèces, mais leurs effets n’étaient pas majeurs dans l’explication de l’assemblage des communautés. Ce sont les traits fonctionnels des espèces, particulièrement la taille des reines ainsi que leur site de niche qui influençait leur présence dans le paysage. Les résultats présentés dans cette thèse apportent encore plus d’évidences quant à l’impact du paysage, particulièrement les conséquences négatives des cultures intensives, sur des pollinisateurs essentiels, les bourdons. / Pollinators are essential to natural ecosystems and crop production. However, they are in decline and many causes are possible: climate changes, diseases, parasites, loss of natural habitats, loss of floral resources, landscape homogenization and agricultural intensification. In southern Québec, a west-east gradient, from intensively managed landscapes in the west to a more extensive production in the east is present. In this context, it is quite interesting to see how pollinators, such as bumble bees, cope with such an important agricultural gradient. To test the importance of agricultural landscape composition on bumble bees, we investigated three different levels of organization: 1) individual, 2) colonies and 3) communities. To evaluate the impact of the landscape on the individuals and colonies levels, we placed 80 colonies of Bombus impatiens on 20 different sites in the gradient during the spring and summer of 2016. Landscapes were characterized within 1 km from the colonies using orthophotos and the landscape components were categorized following: intensive crops, extensive crops, flowering crops, forests, urban areas and aquatic environment (lakes, rivers). Each week, we counted the number of workers entering and exiting colonies and a total of four workers per colony were captured, measured and had their pollen load identified. Worker size was not influenced by the landscape. However, their foraging behavior seemed affected since the ins and outs of workers dropped in more intensive landscape. Furthermore, pollen species collected by workers were different in more intensive landscapes compared to those of more extensive landscapes. For the colony level, each one had its weight taken every week and at its death, its final weight, the number of queens produced and the presence of Aphomia sociella were noted. Colonies placed in the landscape with a high proportion of intensive crops gained less weight and lived almost two weeks less than colonies in more extensive landscape. The proportion of flowering crops in the landscape had the opposite effect by increasing both the weight and the life expectancy of colonies. The number of queens produced and the probability of being predated by A. sociella were not linked to landscape composition. At the community level, another study took place from 2006 to 2016 on 40 farms from the same agricultural gradient. A total of 4726 bumble bee queens were captured using yellow window traps. The landscape was described again using orthophotos and the same categories, but at a 500 m radius instead. The proportions of intensive and flowering crops as well as the proportions of forests each influenced the abundance and occurrence of some species, but they were not the most important variables explaining the bumble bee community structure. The functional traits were, in fact, more important to explain the abundance of species, where smaller and underground nesters species were more abundant, in all the landscapes. The results presented in this thesis bring even more evidence that landscape has an important impact on bumble bees at every level. Furthermore, we highlight once more that intensive cropping systems are truly detrimental to bumble bee persistence in agroecosystems.

Cette recherche a été réalisée en vue de déterminer les conditions de culture qui favorisent un rendement optimal de l'if du Canada établi en champ. Des traitements de densité de plantation, de fertilisation azotée, de récolte à divers moments de la saison et de tolérance à différents herbicides ont été comparés. Compte tenu de la croissance lente de l'if du Canada, un espacement de 0,5 m entre chaque plant permet un recouvrement complet des plates-bandes après cinq années de culture. Un apport annuel d'azote supérieur à 50 kg/ha n'a pas eu d'effet sur la croissance des plants, mais a rendu ces derniers plus susceptibles à la dessiccation hivernale. Le moment de la saison auquel a été effectuée la première récolte n'a pas eu d'effet sur le rendement de la deuxième réalisée 12 mois plus tard. Par ailleurs, les plants implantés depuis moins d'une année ont toléré sans dommage les pulvérisations de simazine appliquées avant le débourrement et les pulvérisations d'oxyfluorfène, de séthoxydime et de clopyralide appliquées peu de temps avant la fin de la croissance annuelle.

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.

No description available.

L'imagerie optique biomédicale est confrontée aux phénomènes d'absorption et de diffusion de la lumière par les tissus qui atténuent et brouillent le signal au cours de sa propagation. La Tomographie de Cohérence Optique (OCT) filtre les photons balistiques par interférométrie en lumière temporellement incohérente. En particulier, l'approche Plein Champ atteint une résolution de 1 µm, mais sa profondeur de pénétration ne dépasse pas 1 mm. Il est donc impossible d'imager les organes internes in vivo et in situ : il faut pour cela disposer d'un instrument doté d'un endoscope, ce qui n'avait pas été réalisé à ce jour. Nous proposons un système d'OCT Plein Champ avec endoscope flexible qui repose sur le couplage de deux interféromètres, l'un extérieur à la sonde et l'autre situé à l'extrémité de la sonde en contact avec le tissu. Ainsi la sonde est entièrement passive et le signal interférométrique qui la traverse n'est pas perturbé par l'environnement. Sa flexibilité lui permettrait d'imager des organes internes comme le colon. Cependant l'utilisation d'un faisceau de plusieurs milliers de fibres optiques fait apparaître un signal d'interférence parasite dû aux phénomènes de couplage inter-coeurs et inter-modes. Des solutions sont proposées pour s'en affranchir et permettre l'imagerie d'échantillons de tissus. En imagerie par endoscopie rigide deux systèmes sont comparés, avec un ou deux interféromètres, et une sonde composée de lentilles à gradient d'indice. Cette sonde peut imager directement au contact des zones comme la peau, ou en pénétrant l'organe à la manière d'une aiguille, par exemple dans le sein. Elle est assez performante pour être utilisée in vivo sur la peau.

L’OCT plein champ est une technique d’imagerie permettant de faire de la microscopie des milieux diffusants à une profondeur donné à l’aide d’un système interférométrique. L’un des principaux objectifs qui ont motivé le développement de l’OCT plein champ ces dernières années a été de pouvoir fournir au chirurgien, durant les opérations des images similaires aux coupes histologiques mais en temps réel. Actuellement, les diagnostiques effectué à partir des images d’OCT plein champs donne de bon résultats, notamment dans le cas de certaine pathologie mammaire. Cependant, la différence majeure entre les coupes histologiques et les images d’OCT plein champs est qu’en OCT plein champ le contraste est uniquement un contraste morphologique et que dans certain cas, ce contraste seul ne suffit pas pour faire le diagnostic. Au cours des travaux de recherche décrits dans cette thèse nous nous sommes attachés à développer de nouvelles approches tomographiques, conduisant à de nouvelles formes de contraste susceptible d’enrichir les images d’OCT plein champ pour une meilleure qualité du diagnostic. Plus précisément, nous avons travaillé sur la détection optique et photo-thermique de nanoparticules d’or par OCT plein champ et la cartographie des propriétés mécaniques par trois méthodes dans le but de développer de nouveaux types de contrastes qui pourront permettre d’améliorer le diagnostic. / Full Field OCT (FF-OCT) is an imaging technic use to do microscopy inside scattering media at a given depth using an interferometric setup. One of the main objectives that motivated the development of FF-OCT was to provide during surgery to the surgeon images similar to histological slices but in real time. Currently, diagnostic made from FF-OCT images gives good results, especially in the case of some breast disease. However, the major difference between the histological and FF-OCT is that FF-OCT has only a morphological contrast and in some cases, this contrast is not enough to make the diagnosis. In the research described in this thesis we are committed to developing new tomographic approaches, leading to new forms of contrast may enhance images of FF- OCT for a better quality of diagnosis. Specifically, we worked on the optical and photothermal detection of gold nanoparticles by FF-OCT and the mechanical properties mapping by three methods in order to develop new types of contrasts that will help improve the diagnosis.

La détection des mauvaises herbes en temps réel permettrait de faire des économies d’herbicides. Actuellement, les technologies de détection en temps réel ne permettent pas de différencier les mauvaises herbes de la culture de façon rapide et précise. Il serait cependant possible d’utiliser l’entre-rang, là où la culture est absente, dans le maïs et dans le soya pour estimer les mauvaises herbes. L’objectif de cette recherche est de vérifier si le recouvrement, la biomasse et le dénombrement des mauvaises herbes sur l’entre-rang sont représentatifs de ceux sur le rang suite à une perturbation. Les perturbations testées incluaient le passage du semoir, de la roue de tracteur, d’une roue plombeuse et d’une dent. Dans le maïs, le couvert de mauvaises herbes est inférieur sur l’entre-rang alors que dans le soya il est légèrement supérieur dans l’entre-rang. L’entre-rang non perturbé lors du semis dans le soya et l’entre-rang perturbé par la roue de tracteur dans le maïs pourraient être utilisés pour détecter le couvert de mauvaises herbes sans générer de biais par rapport au rang. / Site-specific weed management using real time detection can reduce herbicide use. At present, this technology is not able to discriminate weeds and crop plants with enough precision and speed to be implemented. However, in corn and soybean, the inter-row, where there is no crop, could be use to detect weeds. The goal of this research is to determine if weed cover, biomass and density on rows and interrows are equivalent after different disturbances. Tested disturbances included planter, tractor wheel, press wheel and tooth. In corn, there are fewer weeds in the undisturbed inter-row than on the row while the opposite is observed in soybean. The undisturbed inter-row in soybean and the tracked interrow in corn could be used to detect weeds without underestimating weed cover.