Dissertations / Theses on the topic 'Engrais et amendements – Environnement'

Afin d'établir l'impact et le risque lié aux fertilisants chimiques depuis leur fabrication jusqu'à leur amendement sur la contamination des sols par les éléments traces métalliques, une étude de leur mobilité et leur transfert s'avère nécessaire. L'objectif de ce travail de thèse était d'évaluer la source de contamination du sol par les éléments traces autour de l'industrie des fertilisants chimiques et suivre l'évolution temporelle de la mobilité et du transfert de ces éléments dans un profil du sol agricole amendé par des engrais phosphatés du type simple superphosphate (SSP) ou du phosphogypse. Pour cela nous avons utilisé des techniques permettant la caractérisation structurale et minéralogique des sols collectés comme la diffraction des rayons X et la microscopie électronique. Puis une caractérisation chimique des sols collectés concernant la concentration totale des éléments traces et des éléments majeurs a été établie. Comme la mobilité n'est pas stable au cours du temps dépendant de plusieurs paramètres physico-chimiques comme le pH, le potentiel redox, la teneur en matière organique, une extraction séquentielle a été adoptée le long de l'étude au cours du temps et dans le profil du sol amendé jusqu'à une profondeur de 55 cm. En outre, l'absorption des éléments traces par les plantes cultivées sur le terrain agricole amendé par les engrais ou le phosphogypse a été analysée au cours du temps afin d'évaluer le risque lié à la chaîne alimentaire et plus particulièrement la chaîne alimentaire humaine induisant des effets négatifs sur la santé. Une comparaison entre l'application du phosphogypse et celle des engrais a été mise en évidence à la finalité de ce travail
To determine the impact and risk of chemical fertilizers, from their manufacture to their amendment, on soil contamination by trace metals, the study of their mobility and transfer would be necessary. The objective of this work was to evaluate the source of soil contamination by trace elements around the industry of chemical fertilizers, and to follow the temporal evolution of mobility and transfer of these elements in the profile of agricultural soil amended by superphosphate (SSP) fertilizers or phosphogypsum. To achieve our objective, we used techniques allowing the determination of structural and mineralogical characterization of collected soil samples, such as X-ray diffraction and electron microscopy. Chemical characterization related to the total concentration of trace and major elements of collected soils was established. As mobility was unstable over time, depending on several physico-chemical parameters such as pH, redox potential, and organic matter content, a sequential extraction was adopted throughout the study over time in the amended soil profile to a depth of 55 cm. In addition, the absorption of trace elements by agricultural crops cultivated over land amended with fertilizer or phosphogypsum was analyzed over time to assess the risk of their transfer to the food chain, especially the human food chain, imposing health hazards. A comparison between the effects of the application of phosphogypsum and phosphate fertilizer was carried out in concluding this work

Les parcelles agricoles sont situees pres d'aix-en-provence sur des limons calcaires de la durance. L'etude a ete realisee trois ans apres l'epandage sur une parcelle amendee avec 75 t/ha de boues en reference a une parcelle temoin. Le devenir des metaux est defini: 1) par leurs concentrations totales dans le sol brut et en fonction de coupures granulometriques, 2) en terme de leur speciation (extractions selectives) dans les boues et dans les horizons 0-30 et 30-100 cm des parcelles amendee et temoin, 3) par leurs concentrations dans les vegetaux cultives (mais). L'horizon de surface de la parcelle amendee garde une faible signature de l'amendement pour les metaux etudies. L'horizon inferieur de la parcelle amendee presente une composition proche de l'horizon inferieur temoin. Il y a eu migration vers des horizons plus profonds et la nappe pour environ 34% du plomb, 28% du zinc, 27% du cadmium, 16% du cuivre, 8% du nickel et 5% du chrome. L'absorption des metaux par la vegetation est comparable dans les deux parcelles, sa contribution dans les bilans de transfert est negligeable. Les boues montrent une predominance des composes polaires qui sont en proportion equivalente dans les deux parcelles. Les hydrocarbures satures de la boue montrent une predominance des n-alcanes en c#1#8 et c#1#9. Dans les sols, leur longueur de chaine plus courte est caracteristique de la degradation d'une matiere organique d'origine vegetale. Les aromatiques, faiblement representes dans la boue montrent un leger enrichissement en alkylnaphtalenes dans les deux horizons de la parcelle amendee par rapport a ceux de la parcelle temoin. L'incorporation des metaux lourds et des composes organiques provenant des boues dans le sol n'est perceptible qu'au niveau de la speciation des metaux dans les compartiments du sol et de quelques molecules organiques peu biodegradables

L’objectif de ce projet est de contribuer à des grilles de fertilisation mieux adaptées aux cultures du haricot et du pois au Québec. Pour ce faire, 16 essais de fertilisation ont été réalisés entre 2008 et 2012 principalement dans la région de la Montérégie. Les données ont été jumelées aux résultats d’essais effectués entre 1978 et 1981 dans les mêmes cultures pour un total de 31 et 32 essais dans la culture du haricot et du pois, respectivement. Pour établir les grilles de fertilisation, les données ont été traitées par méta-analyse à l’aide du logiciel meta-Win 2.1 (Rosenberg et al., 1999). Suite aux méta-analyses, la dose d’azote suggérée pour les deux cultures est de 60 kg N/ha. Les doses proposées pour le phosphore varient entre 0 à 60 kg P2O5/ha et celles du potassium de 20 à 30 kg K2O/ha selon les analyses et les deux indicateurs de fertilité P/AlM-III et de KM-III, respectivement.

Cette thèse a pour principal objectif de proposer un cadre méthodologique dédié à la mise en oeuvre d'une modélisation des changements à long terme de l'environnement côtier sous l'influence des activités anthropiques. Au delà de cette problématique générale, la finalité de ce travail de recherche repose sur la constitution d'une chaîne de simulation sous contraintes capable de rendre compte de la variabilité d'activités à fort impact environnemental en tenant compte de l'ensemble des facteurs physiques, économiques et réglementaires pouvant influencer leur déroulement. L'ensemble des développements associés à cette étude s'articule autour de deux axes complémentaires :- un axe méthodologique, consacré à la formalisation d'un environnement de modélisation, fondé sur le couplage de modèles quantitatif et qualitatif au sein d'une plate-forme de simulation générique ;- un axe thématique, centré sur la réalisation d'une application spécifique concernant la modélisation du déroulement des activités d'élevage intensif à l'échelle du département du finistère. Ces deux démarches se sont concrétisées par la mise en oeuvre de la plate-forme de simulation Dynamique des Activités Humaines (DAHU) et du Module Activités Littorales (MAL). La construction du simulateur DAHU repose sur la transcription d'un environnement complexe en un modèle de réalité fondé sur la description du déroulement d'activités humaines dans l'espace et dans le temps. Le Module Activités Littorales a permis de tester la méthodologie de modélisation associée à la plate-forme DAHU. Cette application a notamment montré qu'il était possible de simuler la variabilité du déroulement des pratiques d'épandage à partir d'un réseau d'agents réactifs. Les résultats obtenus démontrent que la variabilité des amendements organiques est étroitement liée à l'évolution du cadre juridique fixant l'usage des sous-produits d'élevage et aux changements des conditions météorologiques observés à l'échelle intra-annuelle
This main goal of this thesis is to propose a methodological frameworkdedicated to long-term changes of modelling of the coastal environment under the influence of anthropic activities. Beyond these general problems the finality of this research task is based on the constitution of a simulation chain. This simulation chain is able to modelise the variability of activities which have a strong environmental impact. It integrates the physical, economic and lawful factors which can influence their progress. The whole developments associated with this study is articulated around two complementary axes :- a methodological axis devoted to formalization of a modelling environment based on the coupling of quantitative and qualitative models within a generic simulation platform ;- a thematic axis centered on the realization of a specific modelling application of intensive breeding progress in the department of Finistère (France). These two steps are concretized by the development of the platform "Dynamique des Activités HUmaines" (DAHU) and the "Module Activités Littorales" (MAL). The construction of simulator DAHU is based on the transcription of a complex environment in a model of reality based on the description of human activities progress in space and time. The "Module Activités Humaines" allows to test the methodology of modelling associated with platform DAHU. This application particulary shows that it is possible to simulate variability of practical spreading with reactives agents. The results obtained shows that the variability of spreading is closely related to legal framework evolution fixing the use of organic fertilizer, and with weather conditions changes observed at the intra-annual scale

Le cadmium (Cd) est l’un des métaux les plus toxiques car il produit des effets néfastes sur l'activité biologique du sol, les plantes, le métabolisme, et la santé de l'homme et des animaux. L’objectif de cette étude est de déterminer la sorption et la désorption du Cd dans deux sols, un sol sableux et un sol limono-argileux, amendés avec 10% de matériaux biologiques (quantité destinée à la restauration des sites contaminés). Les quatre matériaux biologiques mis à l’essai sont: i) un compost à base de bovins de boucherie et de sciure de bois (CBS), ii) un compost à base de bovins de boucherie et de paille (CBP), iii) un compost commercial à base de tourbe et de déchets de crevettes (CTC) et iv) une farine de coquilles d’oeufs de poules (FCO). L’application des matériaux biologiques a rehaussé la capacité des sols à retenir le Cd. Une augmentation progressive de la sorption a été observée avec les temps de contact allant de 0,5 h à 4 semaines. Le rehaussement de la température de 5 à 450C a augmenté la quantité de Cd sorbée. Les données de sorption pour des concentrations de Cd2+ ajoutée variant de 0 à 2000 mg Cd/kg ont été le mieux décrites par la forme linéaire de l’équation de Freundlich. La quantité de Cd sorbée a augmenté avec l’accroissement de sa concentration dans la solution d’équilibre. D’une manière générale, la capacité des sols à retenir le Cd augmentait dans l’ordre suivant: sols amendés de CBS ou de CBP < sols amendés de CTC < sols amendés de FCO. L’étude de désorption du Cd fraîchement sorbé a été réalisée au moyen d’extractions singulières utilisant la solution Mehlich-3 ou DTPA-TEA-CaCl2 et d’extraction séquentielle utilisant successivement les solutions Ca(NO3)2, TEA-DTPA-CaCl2 et HCl. La quantité de Cd désorbée est directement proportionnelle à la quantité de Cd fraîchement sorbée. Les résultats suggèrent que les amendements biologiques pourraient être appliqués aux sols afin de rehausser leurs propriétés de rétention du Cd.

Pour nourrir les humains, l’agriculture actuelle est fortement tributaire de l’utilisation de fertilisants issus de ressources fossiles. Or la majorité des nutriments de l’alimentation est ensuite excrétée dans les urines. Celles-ci sont usuellement mélangées aux eaux usées dont la gestion ne permet qu’un faible recyclage de ces nutriments et entraîne de nombreux impacts environnementaux. L’objectif de cette thèse est de caractériser les filières envisageables de valorisation de l’urine humaine en agriculture au niveau agronomique et de leurs impacts environnementaux. Une revue de la littérature des différents traitements de l’urine et des urinofertilisants obtenus montre que : (i) l'efficacité agronomique de la plupart des urinofertilisants est haute et nécessite d’être davantage étudiée ; (ii) la majorité des pathogènes peuvent être facilement inactivés, les résidus de pharmaceutiques sont plus difficilement dégradés ; (iii) la consommation d'énergie et de réactifs des traitements peut être élevée. L’efficacité fertilisante d’une dizaine d’urinofertilisants a ensuite été mesurée au champ et en serre. Elle est élevée pour la majorité et proche de celle des engrais minéraux (équivalence engrais de 52% à 120%). Elle est liée à une forte teneur en azote minéral dans la majorité des urinofertilisants. La volatilisation ammoniacale peut potentiellement être importante (e.g. 34% de l‘azote en conditions propices), le pH élevé et la teneur en azote ammoniacal, selon les urinofertilisants, étant des facteurs de risque importants. Enfin, une évaluation par analyse du cycle de vie des impacts environnementaux associés à la production de céréales a été réalisée selon le mode de fertilisation : biologique et conventionnelle versus trois urinofertilisants. Les impacts sont plus faibles pour la majorité des indicateurs en comparaison aux pratiques actuelles, en grande partie grâce aux impacts évités de l’épuration des eaux usées et de la production d’engrais minéraux. La volatilisation ammoniacale et la consommation d’énergie des traitements sont les deux éléments les plus sensibles du bilan environnemental. Ces résultats montrent que le déploiement de filières de valorisation de l’urine humaine peut contribuer à une transition vers une gestion systémique et soutenable des nutriments
To feed humans, agriculture mostly relies on the use of fertilizers derived from fossil resources. Yet, most nutrients from food are excreted in urines and mixed in wastewaters. Wastewater treatment allows only a weak recycling of the nutrients and has many environmental impacts. The objective of this thesis is to characterize the possible management options for the use of human urine in agriculture considering their fertilizing efficiency and their environmental impacts. A literature review of the various urine treatments and urine-based fertilizers shows that: (i) the fertilizing efficiency of most urine-based fertilizers is high but needs to be further studied; (ii) most pathogens in urine can be easily inactivated but pharmaceutical residues are more difficult to degrade; (iii) the energy and chemical consumption of treatments can be high. The fertilizing efficiency of ten urine-based fertilizers has been measured under greenhouse and field conditions. It is high for most of the urine-based fertilizers and close to that of mineral fertilizers (equivalent ranging from 52% to 120%). It is linked to high mineral nitrogen content in the majority of urine-based fertilizers. Ammonia volatilization after field application can potentially be high (e.g. 34% of total nitrogen in favorable conditions). High pH and ammoniacal nitrogen content according to the urine-based fertilizers are important risk factors. Finally, a life cycle assessment of the environmental impacts for cereal production was carried out considering three urine-based fertilizers and two agricultural systems (conventional and organic). The impacts are lower for the majority of the indicators compared to the current practices. It is mainly due to the avoided impacts due to wastewater treatment and mineral fertilizers synthesis. Ammonia volatilization and the energy consumption of the treatments appear as the main environmental hotspots. These results show that the implementation of human urine management options can contribute to a transition towards a more sustainable and systemic management of nutrients

L’utilisation du panic érigé amendé avec du biochar et/ou inoculé avec des rhizobactéries, pour produire de l’énergie, pourrait permettre de réduire les gaz à effets de serre. Afin d’évaluer les effets de ces amendements sur le contenu en carbone (C) de la plante et du sol, un essai a été mis en place sur un loam sableux à St-Augustin-de-Desmaures, selon un plan en tiroirs répété 3 fois avec en parcelles principales, un traitement de biochar de 10 Mg MS ha-1 et un traitement sans biochar, et en sous-parcelles, 3 doses d’azote  ( 0, 25, 50 kg ha-1) et 2 traitements d’inoculation bactérienne. L’apport d’engrais minéral azoté a augmenté significativement le rendement en biomasse aérienne et en C lors de la 2e année de croissance. Le biochar et l’inoculation n’ont eu aucun effet sur la biomasse aérienne du panic et un effet marginal sur la biomasse racinaire. Aucun effet significatif n'a été observé sur le contenu en C du sol.
The use of switchgrass (Panicum virgatum L.) amended with biochar and/or rhizobacteria to produce energy, could potentially be a solution to reduce greenhouse gases and contribute to increase carbon (C) sequestration in soil. In this experiment, switchgrass was treated with biochar and N-fixing and P-solubilising bacteria in a split-plot experimental design. To assess the C dynamics in switchgrass production, the experiment was established on a sandy loam in St-Augustin-de-Desmaures near Quebec. A biochar treatment of 10 Mg of dry matter per hectare and treatments without biochar has been used as main plots, while three nitrogen rates (0, 25 and 50 kg ha-1) and treatments of bacterial inoculation were installed as sub-plots. The mineral nitrogen fertilizer significantly increased the aboveground biomass yield and C after two years of growth. A small positive effect of biochar (p=0,08) increase root C. Soil C was not affected by any treatment after two years of growth.

Afin d'établir l'impact et le risque lié aux fertilisants chimiques depuis leur fabrication jusqu'à leur amendement sur la contamination des sols par les éléments traces métalliques, une étude de leur mobilité et leur transfert s'avère nécessaire. L'objectif de ce travail de thèse était d'évaluer la source de contamination du sol par les éléments traces autour de l'industrie des fertilisants chimiques et suivre l'évolution temporelle de la mobilité et du transfert de ces éléments dans un profil du sol agricole amendé par des engrais phosphatés du type simple superphosphate (SSP) ou du phosphogypse. Pour cela nous avons utilisé des techniques permettant la caractérisation structurale et minéralogique des sols collectés comme la diffraction des rayons X et la microscopie électronique. Puis une caractérisation chimique des sols collectés concernant la concentration totale des éléments traces et des éléments majeurs a été établie. Comme la mobilité n'est pas stable au cours du temps dépendant de plusieurs paramètres physico-chimiques comme le pH, le potentiel redox, la teneur en matière organique, une extraction séquentielle a été adoptée le long de l'étude au cours du temps et dans le profil du sol amendé jusqu'à une profondeur de 55 cm. En outre, l'absorption des éléments traces par les plantes cultivées sur le terrain agricole amendé par les engrais ou le phosphogypse a été analysée au cours du temps afin d'évaluer le risque lié à la chaîne alimentaire et plus particulièrement la chaîne alimentaire humaine induisant des effets négatifs sur la santé. Une comparaison entre l'application du phosphogypse et celle des engrais a été mise en évidence à la finalité de ce travail
To determine the impact and risk of chemical fertilizers, from their manufacture to their amendment, on soil contamination by trace metals, the study of their mobility and transfer would be necessary. The objective of this work was to evaluate the source of soil contamination by trace elements around the industry of chemical fertilizers, and to follow the temporal evolution of mobility and transfer of these elements in the profile of agricultural soil amended by superphosphate (SSP) fertilizers or phosphogypsum. To achieve our objective, we used techniques allowing the determination of structural and mineralogical characterization of collected soil samples, such as X-ray diffraction and electron microscopy. Chemical characterization related to the total concentration of trace and major elements of collected soils was established. As mobility was unstable over time, depending on several physico-chemical parameters such as pH, redox potential, and organic matter content, a sequential extraction was adopted throughout the study over time in the amended soil profile to a depth of 55 cm. In addition, the absorption of trace elements by agricultural crops cultivated over land amended with fertilizer or phosphogypsum was analyzed over time to assess the risk of their transfer to the food chain, especially the human food chain, imposing health hazards. A comparison between the effects of the application of phosphogypsum and phosphate fertilizer was carried out in concluding this work

Les fertilisants azotés sont une source majeure d'acidité pour les sols, et les carbonates, très réactifs, en sont les principaux régulateurs par le biais des processus d'altération. Cette perturbation de l'altération naturelle des carbonates est susceptible de modifier le bilan de carbone de la boucle de l'altération. Différentes approches, à l'échelle de sols et de petits bassins versants du sud ouest de la France (Gascogne) et à l'échelle globale ont ainsi permis de mieux contraindre l'impact de ces modifications sur la qualité des eaux de surface et sur le bilan global du carbone. Les processus d'altération induits par les fertilisants azotés en zones d'agriculture intensive entraîneraient une diminution de la proportion de l'alcalinité par rapport aux calcium et magnésium (mesuré en zone naturelle), correspondant à un minimum de 5,7 à 13,4% et 1,6 à 3,8% du CO2 consommé annuellement par l'altération des carbonates en France et dans le monde respectivement. Cette diminution représente 6 à 15% de la consommation annuelle globale de CO2 par l'altération des silicates. Des expérimentations menées sur colonnes de sols ont montré que la nitrification de l'ammonium accroît les flux de cations par les eaux de drainage et entraîne l'émission directe de quantités considérables de CO2 vers l'atmosphère. Des bilans d'éléments et d'altération des carbonates établis à partir du suivi intensif de deux petits bassins versants agricoles (le Montoussé et le Hay) ont mis en évidence le rôle joué par l'hydrologie, la végétation et la précipitation secondaire de calcite dans la perte relative de consommation de CO2 lors de l'altération des roches carbonatées en zones agricoles
Nitrogenous fertilizers are a major contributor of acidity to soils and carbonate bedrocks, as a result of their high reactivity, are the main buffers through mineral weathering reactions. This perturbation of natural carbonate weathering processes is susceptible to modify the carbon budget of the weathering loop. Different approaches, from soil and small catchment experiments in the south-west of France (Gascogne area) to global scale estimations allowed us to better constrain the impact of these modifications on the quality of riverine water and on the global carbon budget. Carbonate weathering processes induced by nitrogenous fertilizers would decrease the proportion of alkalinity (and thus of carbon) in relation to calcium and magnesium ions by a minimum of respectively 5,7 to 13,4% and 1,6 to 3,8% of the CO2 naturally consumed by carbonate weathering in France and on a global scale. This decrease represents 6 to 15% of the CO2 consumed by silicate weathering on a global scale. Experimentations on soil columns showed that nitrification processes of ammonium ions increase cations fluxes in drainage soil solutions and lead to direct CO2 emissions to the atmosphere. Elements and carbonate weathering budgets, measured from intensive surveys of elements fluxes in two small agricultural catchments (the Montoussé and the Hay catchments) highlighted the role of hydrology, vegetation and secondary precipitation of calcite in the relative loss of CO2 consumption by carbonate weathering in agricultural areas

Les cultures sont conduites selon la methode de ment - stanford, afin d'etudier la croissance et l'exportation de phosphore par les parties aeriennes et souterraines du trefle blanc et du raygrass anglais. Sur 7 coupes, le raygrass a une potentialite de production aerienne superieure au trefle blanc. Sur sol pauvre en phosphore, le raygrass a, en debut de culture, une croissance racinaire superieure a celle du trefle. Le raygrass extrait du sol davantage de phosphore que le trefle et les deux especes extraient nettement plus que la methode de joret-hebert. Une carence precoce en phosphore ne nuit pas au demarrage du raygrass mais retarde celui du trefle

Cette thèse décrit les systèmes de production agricole en termes de flux biogéochimiques d’azote (N), de phosphore (P) et de carbone (C) dans les territoires français de 1852 à 2014 suivant une approche socio-écologique qui permet d’appréhender les logiques qui les gouvernent. Les résultats obtenus mettent en lumière à l’échelle des territoires français le lien systémique entre structures de production, bilans N et P et variations des stocks de C organique dans les sols agricoles. Les systèmes agricoles intensifs et spécialisés engendrent les pertes environnementales et les consommations de ressources par unité de surface agricole les plus considérables et accentuent l’ouverture des cycles d’N et de P. Cependant, c’est seulement après la seconde guerre mondiale que certaines régions françaises se sont spécialisées dans la grande culture ou, à partir des années 1980, dans l’élevage intensif. La période des années 1950 à 1980 est marquée par l’accélération des rendements des cultures végétales, de la densité de cheptel et de l’usage des fertilisants minéraux. Les conséquences en ont été une augmentation des bilans N et P et des apports de C aux sols agricoles, causant des pertes considérables d’N vers l’hydrosphère et l’atmosphère et l’augmentation des stocks de P et de C dans les sols. Néanmoins, l’accumulation du C n’a été rendue possible que par le recours aux fertilisants minéraux et au machinisme agricole consommant des énergies fossiles. Ainsi, le stockage du C dans les sols représente un effet secondaire du passage d’un métabolisme énergétique dépendant de l’énergie solaire à un métabolisme fondé sur la combustion d’énergie fossile
This work investigates agricultural systems from the angle of nitrogen (N), phosphorus (P) and carbon (C) fluxes in French regions from 1852 to 2014, following a socio-metabolic approach stressing out the underlying logic behind these material fluxes. Results brought out by this research highlight the systemic relation between production pattern and N and P balances, and changes in soil organic C stocks in agricultural soil. Intensive specialized agricultural systems generate high environmental losses and resource consumption per unit agricultural surface and present largely open nutrient cycles due to substantial trade flows. Conversely, integrated crop and livestock farming have more limited N and P consumption and lead to lower air and water contamination. Long-term analysis shows that only after the Second World War, under the pressure of strong interventionist policies, some French regions specialized into crop or livestock farming. Particularly, the period from the 1950’s to the 1980’s was marked by a concomitant acceleration in crops yields, livestock production and use of mineral fertilizers. This resulted in increased N and P balances over cropland and grassland and growing C inputs to cropland, causing important losses of N to the hydrosphere and atmosphere, together with the accumulation of P and C stocks in soils. However, C accumulation resulting from increased crop production was permitted by the increased recourse to mineral fertilizers and agricultural machinery which consumes fossil-fuel energy. Therefore, C storage in cropland was a side-effect of the shift from an energy metabolism based on solar energy to one based on fossil-fuel combustion

L'expérimentation de longue durée des 42 parcelles de l'INRA de Versailles permet d'étudier l'influence des apports d'engrais et d'amendements sur un sol sans végétation depuis 1929. Au plan physico-chimique, les différents traitements ont engendré des changements dans la capacité d'échange cationique des sols (CEC) et la nature des cations échangeables. La modélisation de la CEC du sol a permis de discuter de l'importance relative des charges de surface des constituants organiques et minéraux selon le pH du sol. En raison des faibles teneurs en matière organique dans les parcelles, il a été possible de montrer la contribution de l'état physico-chimique sur les propriétés physiques des sols via la CEC au pH du sol et les cations échangeables. En conclusion, la prise en compte de l'état physico-chimique du sol, par la mesure de sa capacité d'échange en cations, couplé à sa composition organique et minérale, est nécessaire pour la compréhension du comportement physique des sols
The long-term experiment of the 42 plots of INRA in Versailles allowed studying the influence of fertilizers and amendments on a bare-fallow soil since 1929. Physico-chemically, the different treatments have created opposite contexts in the cation exchange capacity (CEC) and in the nature of exchangeable cations. Modelling the soil CEC allowed discussing the relative importance of surface charges of organic and mineral constituents according to the soil pH. Because of low organic matter content, it was possible to show the contribution of the physico-chemical environment on soils physical properties. Consequently, physical parameters were linked with two mechanisms: surface charges of constituents by CEC measured at soil pH, and nature of exchangeable cations. In conclusion, taking into account the soil physico-chemical properties, with the cation exchange capacity, linked with its organic and mineral composition, is necessary for a better understanding of the soil physical behaviour

La première phase de ces travaux a été consacrée à l'étude analytique des éléments traces métalliques contenus dans des boues résiduaires urbaines et rurales, de façon à comparer leurs teneurs respectives. Dans ce but, les protocoles de prélèvement et d'échantillonnage des boues ont été optimisés, ainsi que les procédures de minéralisation et de dosage des éléments traces métalliques pour obtenir, selon le type de boue ou de métal, le protocole le plus approprié pour caractériser de façon fiable les métaux. En outre, les boues ont été comparées avec des engrais du commerce, des engrais agricoles et des fumiers. L'étude thermique et minéralogique de cinq boues a été réalisée en parallèle pour tenter d'approfondir la connaissance des phases minérales et des composés organo-métalliques constituant les boues et de leur comportement thermique. La seconde phase des travaux a été consacrée à l'étude du transfert des éléments traces métalliques en vases de végétation. La croissance des végétaux, leurs besoins en eau ont été analysés. La biodisponibilité des éléments traces métalliques a été étudiée lors du mélange sol-boues cultivé, en atmosphère régulée en température et humidité. Les teneurs en éléments traces métalliques initialement contenus dans les boues d'épuration ont donc été suivies dans les mélanges sol-boues et dans les plantes. La mobilité dans les compartiments de sol et la biodisponibilité des éléments traces métalliques ont également été étudiées par la mise en place d'extractions séquentielles. Enfin, les flux apportés par les boues ont été comparés d'une part au stock initial du sol et d'autre part aux flux apportés par des engrais.

La chicouté présente des rendements fruitiers faibles et variables possiblement liés à l’oligotrophie des tourbières ombrotrophes où elle croît. Deux techniques de fertilisation furent donc testées dans deux tourbières naturelles, en Basse-Côte-Nord (Québec). Un engrais organo-minéral (farines de crabe et de poisson, muriate de potassium) a été appliqué au sol annuellement pendant trois ans. Des applications foliaires de bore et de cuivre ont été effectuées la troisième année. Les engrais n’ont eu aucun impact sur la croissance et la productivité de la chicouté et l’engrais organo-minéral s’est très peu minéralisé et dispersé dans le sol. La capacité de minéralisation d’autres engrais organiques en tourbière ombrotrophe devra donc être testée. Le bore et le cuivre sont relativement abondants dans les fruits et pourraient limiter la production fruitière, mais de nouveaux essais seront nécessaires pour le confirmer. En conclusion, davantage d’informations sur les besoins nutritifs de la chicouté seront nécessaires pour sélectionner les engrais appropriés.
Cloudberry present low and variable fruit yields that are probably explained by the oligotrophy of the ombrotrophic peatlands where it grows. Two different fertilization techniques were tested in two natural bogs of the Quebec Lower-North-Shore. An organo-mineral fertilizer (crab and fish meal, potassium chloride) was applied annually in soil for three years. Foliar applications of boron and copper were tested during the third year. The fertilizers had no effect on cloudberry growth and productivity and the organo-mineral fertilizer hardly mineralized and dispersed in the soil. Mineralization capacity of other organic fertilizers in natural peatlands should thus be tested. Boron and copper are abundant in the fruits and are likely limiting fruit production, but new trials are needed to confirm it. In conclusion, more information on the nutrient requirements of cloudberry is needed to select suitable fertilizers.

Ce memoire s'interesse a l'etude de l'elimination directe du cadmium des minerais phosphates. En effet, le cadmium est un element toxique qui provoque des troubles de formation de l'os. Il doit donc etre elimine des engrais et de l'acide phosphorique. Dans une premiere partie sont decrites la preparation et la caracterisation physico-chimique des apatites cadmiees. On montre que le cadmium peut s'introduire dans des composes apatitiques de formule ca#1#0(po#4)#6x#2 (x=f, oh), analogues par leur composition et leur structure aux minerais phosphates et a la partir minerale des tissus osseux. La substitution du calcium par le cadmium est limitee dans les fluorapatites mais totale dans les hydroxyapatites. La stabilite thermique de ces apatites est plus grande pour les fluorapatites que pour les hydroxyapatites et diminue lorsque la teneur en cadmium augmente. Dans une seconde partie, la methode de rietveld est utilisee sur poudre pour determiner la localisation du cadmium dans le reseau: celui-ci se situe preferentiellement en site i dans les fluorapatites et en site ii dans les hydroxyapatites. Lors de la fluoruration des hydroxyapatites il se produit une migration partielle du cadmium des sites ii vers les sites i. La troisieme partie traite de l'extraction pyrometallurgique du cadmium. Un traitement de chloruration par nh#4cl, cacl#2 ou nacl permet d'extraire plus de 90%. Les conditions experimentales et des mecanismes sont proposes. On doit noter que la temperature d'extraction est basse (800c) comparee a celle actuellement proposee (1100c)

Le Québec produit 87 % des laitues et 38 % des oignons au Canada, essentiellement en sols organiques, mais la fertilisation azotée de ces cultures maraîchères est difficile à maîtriser. Les apports inadéquats en azote, peuvent générer de déséquilibres nutritionnels chez les plantes et augmenter les risques de contamination des eaux de surface et souterraines. Notre but est d’élaborer des modèles de diagnostic nutritif et des recommandations en N pour la laitue et l’oignon selon les teneurs en C et N disponibles dans le sol et des balances entre les macroéléments dans les tissus foliaires. Vingt-quatre et treize essais de fertilisation azotée de la laitue et de l’oignon, respectivement, ont été menés de 2002 à 2006 dans les sols organiques du sud-ouest du Québec. Chaque culture a reçu quatre doses de N de zéro à 150-180 kg N ha-1 appliquées avant le semis ou fractionnées. Les résultats des analyses C et N des sols et N, P, K, Ca et Mg foliaires ont été transformés en log ratios isométriques (ILRs) pour tenir compte des interactions entre les éléments et combiner en une valeur de remplissage (Fv) les autres composantes des cendres telles que, oligoéléments, S, O et H. Les ILRs sont orthogonaux les uns par rapport aux autres, et donc, une distance multivariée comme celle de Mahalanobis (M^2) peut être calculée par rapport à une composition de référence. Les ILRs peuvent être étalonnés sur la réponse des cultures en terme de rendements, puis classés en groupes des sols par méta-analyse pour les analyses de sol, et en groupes des «Vrais Négatifs» (VN), «Vrais Positifs» (VP), «Faux Négatifs» (FN) et «Faux Positifs» (FP) par la méthode Cate-Nelson dans le cas des analyses foliaires. Trois groupes de fertilité de sol ont été délimités pour la laitue de part et d’autre des valeurs de M^2 de 1,0 et 5,5, pour la conduite des méta-analyses en utilisant le ratio de réponse comme taille d’effet. Pour l’oignon, deux groupes ont été délimités de part et d’autre de la distance M^2 de 5,5. Un modèle quadratique pour la laitue et un modèle linéaire pour l’oignon ont été élaborés. Les valeurs de M^2 de 8,4 et de 19,6 sont les limites supérieures pour les modèles de recommandations de N pour la laitue et l’oignon, respectivement. Pour ce qui est des analyses foliaires, les groupes précédents permettent d’élaborer des normes d'équilibre des éléments nutritifs à haut rendement pour la laitue et l’oignon, ce qui facilite l'interprétation des interactions entre les éléments à l'aide d'un dendrogramme. Les seuils critiques de rendement étaient 44 Mg ha-1 pour la laitue et 50 Mg ha-1 pour l’oignon. Les distances de Mahalanobis critiques de 3,09 et 3,03 délimitaient l’équilibre du déséquilibre nutritif chez la laitue et l’oignon, respectivement. La technique de transformation de l’ILR a montré une plus grande précision diagnostique que le Système Intégré de Diagnostic et de Recommandation (DRIS), évaluée en 78% pour la laitue et 87% pour l’oignon. La balance [Fv
Quebec produces 87% of lettuces and 38% of onions in Canada, mostly in organic soils, but the nitrogen fertilization of these crops is difficult to manage. Inadequate nitrogen intake regardless of local conditions can generate nutritional imbalances in the plant and increase the risk of contamination of surface and ground waters. Our objective was to develop nutrient diagnostic models and N recommendations for lettuce and onion according to the contents of C and N in the soil and to balances between macronutrients in leaf tissues. Twenty-four and thirteen nitrogen fertilization trials were conducted on lettuce and onion crops, respectively, in organic soils of southwestern Quebec from 2002 to 2006. Every crop received four doses of N from zero to 150-180 kg N ha-1 applied before planting or split-applied. To account for interactions between elements, the results of C and N analyses in soils and N, P, K, Ca and Mg analyses in leaf tissues were completed by a filling value (Fv) to close the compositional vector then transformed into log isometric ratios (ILRs). Because ILRs are orthogonal to each other, a Mahalanobis distance (M^2) can be computed from a reference composition. The ILRs were calibrated against crop response and classified into soil groups by meta-analysis for soil analyses, as "True Negatives" (TN), "True Positives" (TP), "False negatives" (FN) and "False Positives" (FP) specimens by the Cate-Nelson method in the case of foliar analyses. A Mahalanobis distance (M^2) was computed between experimental ILRs and reference ILRs. We delineated three groups of soil fertility for lettuce about M^2 values of 1.0 and 5.5 to conduct meta-analysis using response ratio as effect size. For onion, we delineated two groups about the M^2 value of 5.5. The M^2 values of 8.4 and 19.6 were the upper limits for recommendation models N for lettuce and onion, respectively. We obtained a quadratic model for lettuce and a linear model for onion. Balance standards of nutrients were elaborate at from foliar analyses high yield for lettuce and onion using Cate-Nelson analysis. Nutrient interactions were arranged in a dendrogram. Yield critical thresholds were 44 Mg ha-1 for lettuce and 50 Mg ha-1 for onion. Mahalanobis distances of 3.09 and 3.03 delineated critical balance of imbalance for lettuce and onion, respectively. The ILR transformation technique showed greater diagnostic accuracy than DRIS, evaluated in 78% for lettuce and 87% for onion. Balance [Fv

Vingt fertilisants organiques ont ete melanges avec une terre pauvre en matiere organique et mis a incuber a temperature ambiante sous serre. Dans la meme serre, avec les memes fertilisants et la meme terre, ont ete suivies deux cultures en pots: lactuca sativa et daucus carota, dont les rendements et les teneurs en nitrate (dans les pots et dans les plantes) ont ete determines au moment de la recolte. Les resultats obtenus avec les incubations ont permis de construire des courbes de mineralisation de l'azote organique des fertilisants et de determiner les pourcentages d'azote libere en fin d'essai. Des correlations ont ete observees entre ces pourcentages et les teneurs en azote total des fertilisants. Un bilan de l'azote a ete realise dans le dispositif d'incubation. Il concorde au total assez bien avec les quantites d'azote nitrique lixivie en huit mois d'incubation. Les rendements des cultures ont ete bien correles avec les quantites d'azote organique mineralise en incubation. Pour des rendements identiques, des differences significatives de teneurs en nitrate ont ete determinees au moment de la recolte. L'auteur conclut sur l'interet du systeme d'incubation mis au point, pour la poursuite des recherches sur la mineralisation des fertilisants ou autres matieres organiques dans differentes conditions pedoclimatiques

Le canola (Brassica napus L.) est une culture avec des besoins élevés en azote. Les engrais verts de légumineuses sont une alternative moins polluante aux engrais azotés. L’objectif du projet était de déterminer l’effet d’un engrais vert intercalaire de trèfles rouge (Trifolium pratense L.) et blanc (Trifolium repens L.) sur le prélèvement en azote et le rendement d’une culture subséquente de canola, et comparer la réponse du canola à une fertilisation complémentaire minérale ou organique. Une expérience a été répétée deux fois (2013-2014, 2014-2015) à deux sites, selon un plan factoriel en tiroir, soit précédent cultural en parcelles principales (orge seul ou orge avec intercalaire de trèfles) et type de fertilisation (minérale (27-0-0) ou organique (lisier de porc)) et niveau d’azote disponible (0, 50, 100 ou 150 kg N ha-1) en sous-parcelles. À l’enfouissement, l’engrais vert a apporté entre 28,3 et 150,5 kg N ha-1. Aucune interaction n’a été observée entre l’engrais vert et le type de fertilisation. L’engrais vert n’a pas eu d’impact significatif sur le prélèvement en azote du canola, mais a augmenté le rendement pour un équivalent en azote minéral de 21,8 à 81,8 kg ha-1. Dans les parcelles non fertilisées, les rendements ont augmenté de 6 à 42 %, l’effet s’estompant avec des doses d’azote croissantes. Le prélèvement en azote et le rendement étaient moins élevés avec le lisier qu’en fertilisation minérale, probablement en raison de pertes environnementales suivant l’application. Aucun maximum de rendement n’a été obtenu avec les doses croissantes de lisier, alors que des rendements maximaux ont été obtenus entre 120 et 150 kg N ha-1 avec l’engrais minéral. En conclusion, l’engrais vert de trèfles a amélioré les rendements du canola, et la fertilisation minérale a entraîné de meilleurs rendements que le lisier, dont l’efficacité pourrait être améliorée par une meilleure gestion.
Canola (Brassica napus L.) is a crop with high nitrogen needs. Legume cover crops can serve as an organic nitrogen source and increase subsequent crop yield. The objective of this study was to measure the impact of a red (Trifolium pratense L.) and white clover (Trifolium repens L.) cover crop on canola nitrogen uptake and yield, and to compare canola response to mineral and organic fertilizers as supplemental nitrogen sources. A field experiment was repeated twice (2013-2014, 2014-2015) at two sites, in a factorial split-plot design with preceding crop (barley only or barley intercropped with clover) as main plots, and fertilizer type (mineral (27-0-0) or organic (pig slurry)) and nitrogen rates (0, 50, 100, and 150 kg N ha-1) as sub-plots. At fall termination of cover crops, the clover provided 28.3 to 150.5 kg N ha-1. No interaction was observed between cover crop and fertilizer type. Cover crops did not increase canola N uptake, but increased canola yields with a mineral fertilizer replacement value of 21.8 to 81.8 kg ha-1. In unfertilized plots, cover crops increased yields from 6 to 42%, the gain decreasing as nitrogen application rate increased. Canola nitrogen uptake and yield were lower with pig slurry, compared to mineral fertilizer, possibly because nutrient losses occurred after slurry application. Moreover, crop yield did not reach a maximum value with increasing pig slurry rate, whereas a maximum yield was reached at 120 to 150 kg N ha-1 with the mineral fertilizer. In conclusion, the clover cover crop improved canola yields and mineral fertilization resulted in higher canola yields compared to the organic fertilizer, whose efficiency could be improved through better management.

Un essai en serre a été effectué pour évaluer l’effet de sédiments provenant d’étangs épurateurs et régulateurs de l’eau, en l’absence et en présence d’une fumure minérale (N-P-K), sur la croissance, la production de biomasse aérienne sèche (BAS) et la teneur en certains éléments traces métalliques (ÉTM) de l’avoine (Avena sativa L.) cultivée dans un substrat minéral peu fertile. En général, le rendement en BAS a augmenté avec les doses croissantes de sédiments et d’engrais. Bien que le sédiment contenait des éléments nutritifs, sa valeur fertilisante était très faible. Les hauts rendements ont été obtenus avec la combinaison d’engrais minéraux et de sédiments. Les concentrations des ÉTM dans la BAS n’ont pas causées de problèmes de phytotoxicité et étaient en deçà des normes établies. Les prélèvements aériens d’ÉTM les plus élevés ont été obtenus dans le cas des échantillons de sol ayant produit les rendements aériens les plus élevés.
Un essai en serre a été effectué pour évaluer l’effet de sédiments provenant d’étangs épurateurs et régulateurs de l’eau, en l’absence et en présence d’une fumure minérale (N-P-K), sur la croissance, la production de biomasse aérienne sèche (BAS) et la teneur en certains éléments traces métalliques (ÉTM) de l’avoine (Avena sativa L.) cultivée dans un substrat minéral peu fertile. En général, le rendement en BAS a augmenté avec les doses croissantes de sédiments et d’engrais. Bien que le sédiment contenait des éléments nutritifs, sa valeur fertilisante était très faible. Les hauts rendements ont été obtenus avec la combinaison d’engrais minéraux et de sédiments. Les concentrations des ÉTM dans la BAS n’ont pas causées de problèmes de phytotoxicité et étaient en deçà des normes établies. Les prélèvements aériens d’ÉTM les plus élevés ont été obtenus dans le cas des échantillons de sol ayant produit les rendements aériens les plus élevés.
A greenhouse trial was conducted to evaluate the effect of sediments from scrubber and water ponds, in combination with inorganic fertilizers (NPK), on the growth, shoot biomass (SB) production and trace metal element (TME) concentration in SB of oat (Avena sativa L.) grown in a low fertile mineral substrate. In general, the shoot length and SB yield of the plant increased with increasing rates of sediment and inorganic fertilizer. Although the sediment contained nutrients, its fertilizer value was very low. The high SB yields were obtained with the combination of inorganic fertilizers and sediment. The concentrations of TME in SB were below typical phytotoxic levels. The uptake of the highest TME was obtained in the case of substrates that produced the highest yields of SB.
A greenhouse trial was conducted to evaluate the effect of sediments from scrubber and water ponds, in combination with inorganic fertilizers (NPK), on the growth, shoot biomass (SB) production and trace metal element (TME) concentration in SB of oat (Avena sativa L.) grown in a low fertile mineral substrate. In general, the shoot length and SB yield of the plant increased with increasing rates of sediment and inorganic fertilizer. Although the sediment contained nutrients, its fertilizer value was very low. The high SB yields were obtained with the combination of inorganic fertilizers and sediment. The concentrations of TME in SB were below typical phytotoxic levels. The uptake of the highest TME was obtained in the case of substrates that produced the highest yields of SB.

Nous avons testé l'hypothèse d'une diminution de l'exposition des végétaux aux éléments traces par une baisse de leur concentration en solution, suite à l'apport des amendements minéraux au sol. Six amendements ont été testés : grenaille d'acier (GA), béringite (B), leur combinaison (GAB), hydroxyapatite (HA) et deux oxydes de fer (maghémite: MH, magnétite: MN). Quatre sols étudiés sont issus de sites industriels pollués en métaux et en As, et un d'un site agricole pollué en As. Nous avons évalué l'effet des amendements sur la mobilité des éléments traces (extraction), leur accumulation dans la plante (vases de végétation et lysimètres), la phytotoxicité du sol (basée sur paramètres morphologiques et métaboliques du maïs) et l'échange isotopique d'As. Tous les amendements, sauf les oxydes de fer, diminuent les quantités de métaux extractibles et leur accumulation dans le maïs cultivé en vases de végétation. B, GAB et HA sont les plus efficaces et leur effet est généralisable. Cependant, l'accumulation dans la plante augmente parfois à cause d'un meilleur fonctionnement des racines. Tous les amendements (sauf HA) diminuent l'extractabilité d'As et son accumulation dans les plantules de maïs. En lysimètres (sol agricole pollué en As), GA, B et GAB diminuent l'accumulation d'As dans le maïs de 68, 48 et 77%. Cet effet est durable pendant au moins un an. Seuls GA et GAB diminuent l'accumulation dans le radis. La cinétique d'échange d'ions As montre que les amendements ne diminuent pas le stock d'As disponible. Ils diminuent la concentration en solution en ralentissant le transfert sol-solution. Pour le maïs, l'accumulation d'As est déterminée par la concentration en solution, pour le radis par la quantité rapidement échangeable. La phytotoxicité du sol diminue avec l'apport de B et GAB aux sols industriels et de GA et GAB au sol agricole. Leur apport diminue l'accumulation des éléments traces dans le maïs et B augmente celle des éléments nutritifs (Ca et K).

L’objectif général de l’étude est de valoriser deux sites de tourbières résiduelles situés à Lamèque et à La Mousse Acadienne (Nouveau-Brunswick, Canada) pour la production de deux plantes à valeur énergétique, le saule (Salix miyabeana) et l’alpiste roseau (Phalaris arundinacea). Cette réhabilitation est nommée «phyto-aménagement». Par ailleurs, dans un contexte de changements climatiques et d’épuisement des énergies fossiles, le phytoaménagement à base de plantes bioénergétiques présente un intérêt avec l'utilisation de la biomasse agroforestière comme combustible à moindre émission dans les chaudières à biomasse. Les résultats des essais menés en serre sur le sol de la tourbière résiduelle du site Sun Gro indiquent que les doses croissantes de chaux calcique en présence d’une dose d’engrais NPK, ainsi que les doses croissantes d’engrais en présence d’une dose de chaux dolomitique ont un effet significatif sur les paramètres de croissance et de rendements du saule, certaines propriétés édaphiques dont le pH, et les teneurs des métaux Cu, Fe, Mn et Zn sous formes facilement labiles et moyennement labiles dans le sol. Une fraction importante de Cu est liée à la matière organique du sol. Les métaux Fe, Mn et Zn se retrouvent majoritairement fixés par les oxydes du sol. Les essais à petite échelle de saule et d’alpiste roseau cultivés dans les tourbières résiduelles du site La Mousse Acadienne indiquent que ces deux plantes répondent bien à la fertilisation minérale en présence de la chaux dolomitique. En favorisant le développement de la plante, l’apport de l’engrais (NPK) favorise la production de biomasses aériennes ainsi que le prélèvement des cations nutritifs. Les parcelles de saules fertilisées ont fourni un rendement maximum de 6161,6 kg/ha en 16 mois de croissance au moment où les parcelles non fertilisées ont assuré un rendement maximum de 437,0 kg/ha. D’une manière générale, les concentrations des métaux Ca, Mg et Mn sont retrouvées majoritairement dans les parties aériennes des plantes tandis que celles des métaux Al, Cd, Cu, Fe, et Zn sont plus élevées dans les racines. Les concentrations des éléments traces métalliques dans les parties aériennes des plantes sont en deçà des valeurs seuils de toxicité. Les résultats révèlent que le pH du sol est une propriété chimique clé à considérer lors du phyto-aménagement des tourbières résiduelles acides.
L’objectif général de l’étude est de valoriser deux sites de tourbières résiduelles situés à Lamèque et à La Mousse Acadienne (Nouveau-Brunswick, Canada) pour la production de deux plantes à valeur énergétique, le saule (Salix miyabeana) et l’alpiste roseau (Phalaris arundinacea). Cette réhabilitation est nommée «phyto-aménagement». Par ailleurs, dans un contexte de changements climatiques et d’épuisement des énergies fossiles, le phytoaménagement à base de plantes bioénergétiques présente un intérêt avec l'utilisation de la biomasse agroforestière comme combustible à moindre émission dans les chaudières à biomasse. Les résultats des essais menés en serre sur le sol de la tourbière résiduelle du site Sun Gro indiquent que les doses croissantes de chaux calcique en présence d’une dose d’engrais NPK, ainsi que les doses croissantes d’engrais en présence d’une dose de chaux dolomitique ont un effet significatif sur les paramètres de croissance et de rendements du saule, certaines propriétés édaphiques dont le pH, et les teneurs des métaux Cu, Fe, Mn et Zn sous formes facilement labiles et moyennement labiles dans le sol. Une fraction importante de Cu est liée à la matière organique du sol. Les métaux Fe, Mn et Zn se retrouvent majoritairement fixés par les oxydes du sol. Les essais à petite échelle de saule et d’alpiste roseau cultivés dans les tourbières résiduelles du site La Mousse Acadienne indiquent que ces deux plantes répondent bien à la fertilisation minérale en présence de la chaux dolomitique. En favorisant le développement de la plante, l’apport de l’engrais (NPK) favorise la production de biomasses aériennes ainsi que le prélèvement des cations nutritifs. Les parcelles de saules fertilisées ont fourni un rendement maximum de 6161,6 kg/ha en 16 mois de croissance au moment où les parcelles non fertilisées ont assuré un rendement maximum de 437,0 kg/ha. D’une manière générale, les concentrations des métaux Ca, Mg et Mn sont retrouvées majoritairement dans les parties aériennes des plantes tandis que celles des métaux Al, Cd, Cu, Fe, et Zn sont plus élevées dans les racines. Les concentrations des éléments traces métalliques dans les parties aériennes des plantes sont en deçà des valeurs seuils de toxicité. Les résultats révèlent que le pH du sol est une propriété chimique clé à considérer lors du phyto-aménagement des tourbières résiduelles acides.
The mechanical exploitation of the natural peat bogs produces media called "residual peat bogs" among which the physico-chemical properties, naturally constraining, are degraded. The objective of this study was to evaluate the potential productivity of two energy crops, willow (Salix miyabeana) and the reed canary grass (Phalaris arundinacea), on residual peat bogs situated at Lamèque in New Brunswick (Canada). This type of rehabilitation is named "phyto-management". Moreover, in the climate change context and the depletion of fossil fuels, bioenergy-based phytomanagement is of interest with the use of agroforestry biomass as a lower emission fuel in biomass boilers. The results of glasshouse study conducted on RPB from the site Sun Gro indicated that N-P-K fertilizer and calcitic or dolomitic lime applications have a significant effect on growth and yield parameters of willow as well as on certain edaphic properties such as pH and the content of metallic trace elements (Cu, Fe, Mn, Zn) in the labile and moderately labile fractions. Organic matter matrix is an important binding site for Cu whereas oxide matrix for Fe, Mn and Zn. The small-scale field trials conducted at the Mousse Cannadienne site highlighted that willow and reed canary grass can be grown in the residual peat bogs amended with dolomitic lime and fertlized with complete fertlizer. Fertilizer containing the chemical elements improves growth, uptake of cationic nutrients and productiveness of plants. The fertilized and limed willow plots produced a maximum yield up to 6161.6 kg / ha in 16 months of growth. The limed plots without fertilizer produced 437,0 kg shoot biomass of willow / ha. Generally, the highest concentration of Ca, Mg and Mn is mainly found in the aerial parts of plants whereas those of Al, Cd, Cu, Fe, and Zn are highest in roots. The concentrations of metallic trace elements in shoot plant biomass are below thresholds values of toxicity. The results reveal that the soil pH is a key chemical property to be considered during the phyto-management of acid residual peat bogs.
The mechanical exploitation of the natural peat bogs produces media called "residual peat bogs" among which the physico-chemical properties, naturally constraining, are degraded. The objective of this study was to evaluate the potential productivity of two energy crops, willow (Salix miyabeana) and the reed canary grass (Phalaris arundinacea), on residual peat bogs situated at Lamèque in New Brunswick (Canada). This type of rehabilitation is named "phyto-management". Moreover, in the climate change context and the depletion of fossil fuels, bioenergy-based phytomanagement is of interest with the use of agroforestry biomass as a lower emission fuel in biomass boilers. The results of glasshouse study conducted on RPB from the site Sun Gro indicated that N-P-K fertilizer and calcitic or dolomitic lime applications have a significant effect on growth and yield parameters of willow as well as on certain edaphic properties such as pH and the content of metallic trace elements (Cu, Fe, Mn, Zn) in the labile and moderately labile fractions. Organic matter matrix is an important binding site for Cu whereas oxide matrix for Fe, Mn and Zn. The small-scale field trials conducted at the Mousse Cannadienne site highlighted that willow and reed canary grass can be grown in the residual peat bogs amended with dolomitic lime and fertlized with complete fertlizer. Fertilizer containing the chemical elements improves growth, uptake of cationic nutrients and productiveness of plants. The fertilized and limed willow plots produced a maximum yield up to 6161.6 kg / ha in 16 months of growth. The limed plots without fertilizer produced 437,0 kg shoot biomass of willow / ha. Generally, the highest concentration of Ca, Mg and Mn is mainly found in the aerial parts of plants whereas those of Al, Cd, Cu, Fe, and Zn are highest in roots. The concentrations of metallic trace elements in shoot plant biomass are below thresholds values of toxicity. The results reveal that the soil pH is a key chemical property to be considered during the phyto-management of acid residual peat bogs.

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.

Prédire les apports en azote (N) des engrais verts (EV) à une culture subséquente demeure un défi, étant donné la variabilité de production de biomasse, de teneur en N et de minéralisation des EV selon les conditions environnementales et les pratiques culturales. Les objectifs de ce projet étaient (1) de comparer l’accumulation d’azote et la production de biomasse d’un mélange de trèfles rouge (Trifolium pratense L.) et blanc (Trifolium repens L.) semé en intercalaire avec l’orge, ou d’avoine (Avena sativa L.), de pois fourrager (Pisum sativum L. var. arvense) ou de radis huileux (Raphanus sativus L.) semés en dérobée après l’orge, sans apport d’azote, ou avec une fertilisation minérale ou organique; (2) de déterminer l’influence des EV et de la fertilisation sur le prélèvement en N et le rendement du blé (Triticum aestivum L.) l’année suivante et (3) d’établir le bilan azoté sol-plante sur un cycle de production de deux ans. Cette expérience a été répétée deux fois. Les EV de légumineuses ont généré les apports potentiels en N les plus élevés (63 à 127 kg N ha⁻¹) et le mélange de trèfles en intercalaire a entraîné les plus fortes augmentations de rendements de blé (23 à 92 %). La fertilisation a augmenté les rendements des EV d’avoine et de radis huileux, mais a eu peu d’effet sur les EV de légumineuses. L’avoine et le radis huileux ont été très efficaces à récupérer et conserver l’azote des fertilisants, mais ont eu moins d’effet que le trèfle sur les rendements du blé. En conclusion, les EV de légumineuses montrent une capacité limitée à utiliser l’azote des fertilisants. Cependant, l’azote accumulé par fixation symbiotique chez le trèfle semble plus efficace à stimuler les rendements subséquents de blé, alors que celui dérivé des non-légumineuses semble contribuer davantage au renouvellement de la réserve du sol.
Estimating the contribution of nitrogen (N) from cover crops (CC) to subsequent crop remains a challenge because CC biomass, N content and biomass mineralization rate vary depending on environmental conditions and management practices. The objectives of this study were (1) to compare N accumulation and biomass production from a mixture of red clover (Trifolium pratense L.) and white clover (Trifolium repens L.) intercropped with barley, or oat (Avena sativa L.), field pea (Pisum sativum L. var. arvense) or oilseed radish (Raphanus sativus L.) grown as catch crops after barley harvest, without N, or with mineral or organic fertilization at CC planting; (2) to determine the influence of CC type and fertilization on N uptake and yield of spring wheat (Triticum aestivum L.) in the next year; (3) to determine the soil-plant N budget over a 2-year cropping cycle. The experiment was repeated twice. The legume CCs generated the greatest N accumulation (63 to 127 kg N ha⁻¹), and intercropped clover mixture resulted in the largest increases in wheat yields (23 to 92 %). Fertilization increased aboveground biomass production in oat and oilseed radish, but had little effect on legume CCs. Oat and oilseed radish were the most efficient at recovering fertilizer N, but had less effect than clover on wheat yields. In conclusion, legume CCs showed limited capacity to use fertilizer N. However, symbiotically fixed N by clover appeared more efficient at stimulating wheat yields the following year, whereas N derived from non legume CCs appeared to be mainly involved in renewal of the soil N reserve.

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.

La fertilisation de démarrage du maïs à base de phosphate d’ammonium est une pratique courante au Québec. En effet, on présume que la croissance précoce du maïs conduit à une augmentation de rendement et à une amélioration de la qualité du grain. L’objectif de ce travail de recherche consistait à déterminer l’influence des facteurs climatiques, édaphiques et agronomiques sur le rendement, la qualité du grain de maïs et sur les doses de fertilisants phosphatés au démarrage. Une modélisation multiniveau des essais de fertilisation phosphatés du maïs recueillis au Québec de 1967 à 2009 a permis d’intégrer les facteurs déterminants pour la productivité de la culture du maïs. Les facteurs ayant un impact significatif sur le rendement sont les unités thermiques du maïs (UTM), le pH, les balances [Al

Une carence en cuivre au stade fin tallage chez le ble provoque une baisse tres sensible du nombre de grains/epi et dans ce cas un apport foliaire peut produire un effet positif sur la production en grains. Dans cette etude il a ete examine successivement l'influence des apports foliaires en cuivre au champ sur les composantes de rendement et la migration du cuivre dans les plantes cultivees en solution nutritive. Parallelement nous avons etudie l'influence de cet oligo-element sur la formation du pollen. En champ, parmi les differentes formes de cuivre appliquees, la bouillie bordelaise seule ou associee a des formes organiques augmente significativement le nombre de grains/epi (de +7% et +11%) et le nombre d'epillets/epi (+4% et +6%) selon les traitements. En serre, un apport supplementaire de cuivre par voie foliaire chez les plantes alimentees en cuivre par les racines a favorise la migration du cuivre des feuilles agees vers les plus jeunes et vraisemblablement vers les racines. Une pulverisation foliaire de cuivre chez les plantes non alimentees en cet oligo-element par les racines a: 1) favorise la remobilisation du cuivre des feuilles agees vers les plus jeunes; 2) revele des quantites de cuivre dans la partie aerienne sensiblement comparable a une consommation par voie racinaire; 3) ameliore la fertilite en grains cependant sans atteindre celle obtenue par consommation racinaire. Les effets des carences permanente ou temporaires (avant la fin du tallage: carence initiale; a la fin du tallage: carence terminale) sur la formation du pollen ont ete etudies chez le ble dur cultive en solution nutritive. La carence permanente induit une sterilite presque complete du pollen et bloque la production en grains. Les carences temporaires reduisent significativement le taux de viabilite et la teneur en proline du pollen sans modifier la production de grains. La carence initiale induit un accroissement significatif de la proportion des cmm endopolyploides alors que la carence terminale bloque les syntheses de l'adn endomitotique. La teneur en arn des cellules du tapis est reduite 34% et 48% selon les cas. Par contre, les carences stimulent l'incorporation de l'uridine #3h dans l'arn du cytoplasme des microspores et egalement dans les cellules du tapis. L'incorporation de la phenylalanine #3h, tryptophane #3h, acetate #3h et du mevalonate #1#4c precurseurs impliques dans la construction de la paroi pollinique et/ou dans les chaines dependantes du cuivre, a montre que la carence permanente et les carences temporaires provoquent une alteration du metabolisme des proteines et des lipides dans les tissus de l'anthere. Ces perturbations pouvant etre reliees a la diminution de la fertilite pollinique chez le ble

Chez deux sols (loam argileux ou sableux), on a comparé l'effet de la monoculture de soja et de la rotation soja-maïs (2-3 ans de maïs puis 1-2 ans de soja), ainsi que l'effet d’un compost urbain et de la fertilisation minérale, sur la survie et la germination carpogénique des sclérotes du Sclerotinia sclerotiorum et sur la sclérotiniose du soja. Au site argileux, la rotation de 3-ans-de-maïs a réduit (effet suppressif) la gravité de la maladie par un rendement accru du soja et par la diminution du couvert de dicotylédones, alors que le compost a augmenté la maladie. L'azote était négativement corrélé à la survie des sclérotes sous fertilisation minérale. Au site sableux, l'interaction 3-ans-de-maïs x compost a réduit la maladie. La teneur en argile a favorisé la germination carpogénique et la gravité de sclérotiniose, alors qu'une stabilité structurale accrue et l'activité microbiologique étaient négativement corrélées à la germination. Cette étude approfondit les interactions entre pratiques culturales, santé du sol et couvert végétal, et contribue à mieux expliquer leurs effets propres et communs sur la sclérotiniose.

Les cultures à haute valeur ajoutée comme la pomme de terre (Solanum tuberosum L.), sont de bons candidats pour l'adoption de l'agriculture de précision en raison des coûts de production particulièrement élevés. Les quantités de fertilisants requises alimentent le défi permanent de la recherche de l’optimisation de fertilisation spécifique à chaque agroécosystème. La modélisation fournit une trousse d’outils pour l’aide à la décision. En ce qui concerne la fertilisation, le rendement est habituellement relié à des doses variables d’un fertilisant à l'aide de fonctions simples(quadratique, linéaire ou linéaire-quadratique,Mitscherlich ou autres). Même si ces fonctions ne devraient être utilisées que pour décrire le comportement des données expérimentales, elles ont été largement utilisées pour prédire les doses optimales de fertilisants. Ce projet de recherche a proposé un modèle de recommandation des doses optimales d’azote (N), de phosphore (P) et de potassium (K)pour la culture de pomme de terre en exploitant les techniques d’autoapprentissage. Dans une première partie, il a d’abord été question de regrouper les cultivars sur la base de la composition chimique de la feuille diagnostique en utilisant une classification non supervisée. Ce regroupement a permis de montrer que les cultivars étudiés sont associés à une composition ionomique spécifique. Ensuite, dans une perspective de prédiction de catégories de rendement en fonction de la composition foliaire, les algorithmes des k plus proches voisins (KNN), des forêts aléatoires (RF) et des machines à vecteurs de supports(SVM) ont montré un potentiel de diagnostic acceptable, avec une précision de 70 %,pour détecter un déséquilibre nutritionnel en cours de saison. Enfin, le vecteur de perturbation de l’espace de composition d’Aitchison pourrait être un bon indicateur pour détecter la présence et l’ampleur d’un déséquilibre nutritionnel en cours de saison. Dans la deuxième partie, les modèles d’autoapprentissage utilisant les algorithmes des KNN,des RF, des réseaux neuronaux (NN) et des processus gaussiens (PG), ont prédit le rendement et le poids spécifique en fonction des conditions expérimentales de façon pratiquement similaire avec des coefficients de détermination (R²) supérieurs à celui du modèle de Mitscherlich. Les R² étaient de 0,52 pour les KNN, de 0,59 pour les RF, de 0,49 pour les NN, de 0,58 pour les PG et de 0,37 pour le modèle de Mitscherlich. Les R² des modèles de prédiction de la balance des tubercules de taille moyenne (R² = 0,60 –0,69) et du poids spécifique (R² = 0,58 – 0,67) étaient plus élevés comparés aux R² de la balance des tubercules de grande taille (R² = 0,55 – 0,64) et du rendement vendable. Des dissemblances importantes sont apparues entre les modèles dans le rendu des courbes de réponse et la prédiction des doses agroéconomiques optimales de N, P et K. C'est prédictions étaient spécifiques au site. Les processus gaussiens étaient plus appropriés en raison de leur capacité d’élaborer des surfaces de réponse lisses et des recommandations probabilistes.
High-value crops, like potato (Solanum tuberosumL.), are good candidates for the adoption of Precision Agriculture because of the high cost of inputs.The large amount of potato fertilizers requirement makes it economically and environmentally important for producers to determinate site-specific fertilizers dosages. Crop performance responses to fertilizer inputs have yet been modeled using simple functions like quadratic, linear-plateau or Mitscherlich. Even though they should only be used to describe experimental data, such models are used to predict optimal fertilizer doses considering the cost of the fertilizer and crop sales. As large amounts of data are being assembled in repeated observational data sets, machine learning models can become useful to predict and detect patterns in data without hardly presuming how a response curve should behave.This project generated models recommending optimal economic doses of nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) for potato crops using machine learning techniques. We assessed the validity of cultivar grouping as new predictive feature, and predicted potato tuber yields using foliar ionomes. A density-based clustering algorithm (dbscan) failed to delineate groups of high-yield cultivars linked to specific cultivar ionomic composition. Algorithms of k-nearest neighbors (KNN), random forests (RF) and support vector machines (SVM) showed a fair diagnostic potential to detect in-season nutritional imbalance, with practically similar accuracy of 70%. The perturbation vector of Aitchison compositional space appeared a good indicator indetecting the presence and magnitude of a nutritional imbalance. Moreover, machine-learning models using KNN, RF, neural networks (NN) and Gaussian processes (GP) algorithms returned almost similar coefficients of determination (R²) superior to that of the Mitscherlich model. The R² values were 0.52, 0.59, 0.49 and 0.58 respectively for the KNN, RF, ANN,and GP, and 0.37 with the Mitscherlich model to predict marketable yield.The models were somewhat more efficient to predict medium-size tubers (R²= 0.60–0.69) and tuber specific gravity (R²= 0.58–0.67) than large-size tubers (R²= 0.55–0.64) and marketable yield. Disagreements appeared between models in site-specific response curves and optimal economic or agronomic N, P, and K doses prediction. However, GP models stood up as the most promising algorithm due to its built-in ability to develop smooth response surfaces and recommendations within a probabilistic risk-assessment framework.

L'utilisation du biochar en agriculture permet une meilleure durabilité et productivité des cultures en améliorant la qualité et la structure du sol propice au développement de la flore microbienne, à une réduction du lessivage des nutriments et à une diminution des émissions de gaz à effet de serre. L'objectif de ce projet était d'évaluer l'impact du biochar (10 % v/v) pour six types de substrats biologiques sur la rétention en nutriments, l'activité biologique du sol et les émissions de gaz à effet de serre pour une culture de tomates (Solanum lycopersicum) sous serre. Les résultats ont montré que l'amendement en biochar a généré une meilleure réserve minérale et activité microbienne du sol, une réduction de 30 % des pertes de NO3-, une diminution des flux de CO2 et aucun impact sur les émissions de N2O. Somme toute, l'amendement en biochar des substrats biologiques a amélioré la durabilité de la culture.

Deux expérimentations sont menées en Provence pour étudier les effets d'apports de compost de boues urbaines et de déchets verts sur la dynamique d'une garrigue. Premièrement, 0, 50, et 100 T. HA-1 MF de compost sont épandues en surface dans le biotope naturel de garrigue, et les conséquences sur le fonctionnement de l'écosystème sont étudiées. Deuxièmement, trois doses de compost (0, 20, et 40 KG. HA-1 MF) sont incorporées au sol au pied de jeunes plants d'arbres. Dans la plantation, l'amendement a favorisé le processus de reforestation en améliorant la nutrition et la croissance des plants, et en augmentant leur survie en période de sécheresse. En garrigue, l'apport de compost a généré l'apparition d'îlots fertiles, au sein desquels la succession végétale pourrait être localement optimisée. Les effets multiples de l'apport (fertilisation, écrasement, couche fertile) ont permis d'isoler les stratégies spécifiques des plantes dans la gestion des nutriments et de la productivité.

Le procédé d'épandage centrifuge peut se diviser en deux étapes : accélération et répartition de l'engrais par les pales puis vol balistique dans l'air. La sensibilité de chacune de ces étapes aux caractéristiques des engrais et aux réglages du distributeur est étudiée en combinant approche théorique et expérimentale. L'analyse théorique est basée sur les équations du mouvement d'une particule sphérique isolée, depuis sa prise en pale jusqu'au sol. Pendant son accélération, cette particule glisse et roule simultanément sur les pales radicales. Ensuite, sa trajectoire dans l'air, supposée plane, est déterminée grâce à une méthode numérique. Les expériences sont réalisées avec un prototype semblable à un distributeur centrifuge du commerce et des engrais minéraux courants (un ammonitrate, un chlorure de potassium) et des particules plastiques. La vitesse de rotation , la longueur et l'inclinaison des pales, la position de l'alimentation et le débit sont variés d'une amplitude corresponadant aux pratiques agricoles. La répartition angulaire du débit et la vitesse, mesurée à l'aide d'une caméra vidéo rapide sont alors déterminées à l'éjection. La répartition de l'engrais au sol est déterminée après épandage, dans des conditions d'avancement normales et à poste fixe. La répartition bidimensionnelle obtenue est ensuite transformée dans un système de coordonnées polaires afin d'étudier séparément les répartitions angulaires et radiales. Les variations expérimentales du flux d'engrais à l'éjection peuvent être prédites par l'analyse théorique. De plus, une méthode vélocimétrique dérivée de celle-ci permet de mesurer un coefficient de frottement in-situ caractérisant le frottement effectif des granulés d'engrais sur les pales. L'effet de la vitesse de l'air autour du distributeur et celui inverse du lift des particules sphériques provoque un gauchissement de la trajectoire. La simulation du vol balistique permet uniquement une prédiction qualitative de la répartition radiale au sol.

Le phosphore (P) est indispensable pour la pomme de terre, la principale culture des provinces de l’Est canadien. La diminution des réserves phosphatées et le risque de perte de cet élément dans les cours d’eau constituent des contraintes majeures pour la sécurité alimentaire et pour l’environnement. L’objectif de ce projet de recherche est d’optimiser la dose et le type d’engrais phosphaté en vue de minimiser le risque d’accumulation du P dans le sol, et de substituer les engrais de synthèse par des engrais recyclés. Un total de 141 échantillons représentatifs des sols de l’Île-du-Prince-Édouard (ÎPE) a été d’abord analysé et a montré que l’acidité du sol influait grandement sur le pourcentage de saturation des sols en P. Ainsi, les seuils critiques environnementaux en terme d’indice de saturation en P, (P/Al)M3 ont été de 19% pour les sols très acides (pHeau<5,5), et de 14% pour les sols moins acides (pHeau>5,5), au-dessus desquels la fertilisation en P devrait être limitée aux besoins de la culture. Six classes de risque environnemental ont été identifiées et leur répartition spatiale a montré que la classe de risque modéré était prédominante à l’ÎPE. Nous avons ensuite développé un modèle agro-environnemental de P pour la pomme de terre basé sur 42 essais de fertilisation conduits dans les provinces maritimes (ÎPE, Nouveau-Brunswick (NB) et Nouvelle-Écosse (NÉ)). Ce modèle, basé sur l’indice (P/Al)M3, a été composé de sept classes de diagnostic et de recommandation pour la fertilisation phosphatée : (0-2,5%), (2,5%-5%), (5%-10%), (10%-14%), (14%-16%), (16%-23%) et (P/Al)M3>23% correspondant, respectivement, aux doses optimales en P de 105, 81, 70 kg P ha-1 pour les trois premières classes, et à une dose de 21 kg ha-1 pour les classes dont le (P/Al)M3 est supérieur à 10%. Finalement, pour évaluer l’efficacité d’un engrais phosphaté recyclé (Crystal Green®), nous avons conduit 8 essais de fertilisation au Québec et dans les provinces maritimes. Il a été conclu que la fertilisation phosphatée avec le Crystal Green® pourrait substituer le triple superphosphate (TSP) jusqu’à 75% sans que les niveaux de rendements en pomme de terre, le prélèvement du P, et le statut du P dans le sol et dans la plante ne soient changés
Le phosphore (P) est indispensable pour la pomme de terre, la principale culture des provinces de l’Est canadien. La diminution des réserves phosphatées et le risque de perte de cet élément dans les cours d’eau constituent des contraintes majeures pour la sécurité alimentaire et pour l’environnement. L’objectif de ce projet de recherche est d’optimiser la dose et le type d’engrais phosphaté en vue de minimiser le risque d’accumulation du P dans le sol, et de substituer les engrais de synthèse par des engrais recyclés. Un total de 141 échantillons représentatifs des sols de l’Île-du-Prince-Édouard (ÎPE) a été d’abord analysé et a montré que l’acidité du sol influait grandement sur le pourcentage de saturation des sols en P. Ainsi, les seuils critiques environnementaux en terme d’indice de saturation en P, (P/Al)M3 ont été de 19% pour les sols très acides (pHeau<5,5), et de 14% pour les sols moins acides (pHeau>5,5), au-dessus desquels la fertilisation en P devrait être limitée aux besoins de la culture. Six classes de risque environnemental ont été identifiées et leur répartition spatiale a montré que la classe de risque modéré était prédominante à l’ÎPE. Nous avons ensuite développé un modèle agro-environnemental de P pour la pomme de terre basé sur 42 essais de fertilisation conduits dans les provinces maritimes (ÎPE, Nouveau-Brunswick (NB) et Nouvelle-Écosse (NÉ)). Ce modèle, basé sur l’indice (P/Al)M3, a été composé de sept classes de diagnostic et de recommandation pour la fertilisation phosphatée : (0-2,5%), (2,5%-5%), (5%-10%), (10%-14%), (14%-16%), (16%-23%) et (P/Al)M3>23% correspondant, respectivement, aux doses optimales en P de 105, 81, 70 kg P ha-1 pour les trois premières classes, et à une dose de 21 kg ha-1 pour les classes dont le (P/Al)M3 est supérieur à 10%. Finalement, pour évaluer l’efficacité d’un engrais phosphaté recyclé (Crystal Green®), nous avons conduit 8 essais de fertilisation au Québec et dans les provinces maritimes. Il a été conclu que la fertilisation phosphatée avec le Crystal Green® pourrait substituer le triple superphosphate (TSP) jusqu’à 75% sans que les niveaux de rendements en pomme de terre, le prélèvement du P, et le statut du P dans le sol et dans la plante ne soient changés
Phosphorus (P) is essential for potatoes, the main crop in the Canadian eastern provinces. The depletion of phosphate reserves and the risk of loss of this element in watercourses are major constraints for food security and for environment. The objective of this study is to optimize the rate and type of phosphate fertilizer in order to minimize the risk of P accumulation in the soil, and to substitute synthetic fertilizers with recycled ones. A total of 141 soil samples representative of Prince Edward Island (PEI) soils were first analyzed. It have been shown that soil acidity greatly influenced P soil saturation percentage. Thus, critical thresholds in terms of P saturation index, (P/Al)M3, were 19% for very acid soils (pHwater <5.5), and 14% for less acidic soils (pHwater>5.5), above which P fertilization should be limited to the crop’s requirement. Six environmental risk classes were identified and their spatial distribution showed that the moderate risk class was predominant in PEI. We then developed an agro-environmental model of P for potato based on 42 fertilization trials conducted in the Maritime provinces (PEI, New Brunswick (NB) and Nova Scotia (NS)). This model, based on the (P/Al)M3 index, was composed of seven fertility and environmental risk classes: (0-2.5%), (2.5%-5%), (5%-10%), (10%-14%), (14%-16%), (16%-23%) and (P/Al)M3>23% corresponding, respectively, to the optimal P rates of 105, 81, 70 kg P ha-1 for the first three classes, and to a P rate of 21 kg ha-1 for classes with (P/Al)M3 greater than 10%. Finally, to evaluate the effectiveness of a recycled P fertilizer (Crystal Green®), we conducted 8 fertilization trials in Quebec and in the Maritime provinces. It was concluded that P fertilization with Crystal Green® could substitute triple superphosphate (TSP) up to 75% without noticing any significant decrease in potato yield levels, P uptake, and P status in the soil and in the plant.
Phosphorus (P) is essential for potatoes, the main crop in the Canadian eastern provinces. The depletion of phosphate reserves and the risk of loss of this element in watercourses are major constraints for food security and for environment. The objective of this study is to optimize the rate and type of phosphate fertilizer in order to minimize the risk of P accumulation in the soil, and to substitute synthetic fertilizers with recycled ones. A total of 141 soil samples representative of Prince Edward Island (PEI) soils were first analyzed. It have been shown that soil acidity greatly influenced P soil saturation percentage. Thus, critical thresholds in terms of P saturation index, (P/Al)M3, were 19% for very acid soils (pHwater <5.5), and 14% for less acidic soils (pHwater>5.5), above which P fertilization should be limited to the crop’s requirement. Six environmental risk classes were identified and their spatial distribution showed that the moderate risk class was predominant in PEI. We then developed an agro-environmental model of P for potato based on 42 fertilization trials conducted in the Maritime provinces (PEI, New Brunswick (NB) and Nova Scotia (NS)). This model, based on the (P/Al)M3 index, was composed of seven fertility and environmental risk classes: (0-2.5%), (2.5%-5%), (5%-10%), (10%-14%), (14%-16%), (16%-23%) and (P/Al)M3>23% corresponding, respectively, to the optimal P rates of 105, 81, 70 kg P ha-1 for the first three classes, and to a P rate of 21 kg ha-1 for classes with (P/Al)M3 greater than 10%. Finally, to evaluate the effectiveness of a recycled P fertilizer (Crystal Green®), we conducted 8 fertilization trials in Quebec and in the Maritime provinces. It was concluded that P fertilization with Crystal Green® could substitute triple superphosphate (TSP) up to 75% without noticing any significant decrease in potato yield levels, P uptake, and P status in the soil and in the plant.

La connaissance des sols est primordiale pour traiter des enjeux agronomiques et environnementaux comme ceux de la production de nourriture, de l’utilisation efficace des nutriments et de la conservation des sols. Ce projet de doctorat a comme objectif de proposer des modèles reliant les caractéristiques pédologiques à la gestion des pratiques de fertilisation et de conservation des sols, en particulier, des sols sous culture de pommes de terre (Solanum tuberosum L.). Il comprend trois parties. D’abord, la méthode du pH Shoemaker-McLean-Pratt (SMP), non respectueuse de l’environnement, s’est montré être inadéquat pour déterminer les besoins en chaux (LR) des sols nécessitant de faibles pHH2O cibles (< 6.5) ou pour maintenir des pH adéquats avec de faibles LR (< 1.5 g CaCO3 kg-1). La spectroscopie infrarouge a permis une estimation précise de la capacité d’échange cationique déterminée à l’acétate d’ammonium (pH 7.0) (CEC-NH4OAc). La CEC-NH4OAc inférée dans un intervalle de prédiction de ± 2.3 cmolc kg-1 permet d’élaborer un modèle d’estimation précis du LR pour atteindre le pH cible. Afin d’orienter les pratiques bénéfiques à la qualité des sols, des critères diagnostiques du degré d’agrégation des sols ont été élaborés en relation avec leur composition (texture, C organique) en utilisant la prairie comme système cultural de référence. Ensuite, les cultures annuelles ont montré un effet négatif plus important sur la stabilité des agrégats en sols argileux, alors que les sols loameux et sableux se sont montrés plus susceptibles à la dégradation de la structure à de faibles teneurs en C organique. Les indices courants d’agrégation basés sur le diamètre moyen des agrégats se sont montrés moins adéquats au développement de seuils critiques comparativement aux indices fractal et compositionnel. Afin d’intégrer les caractéristiques pédologiques aux modèles de réponse de la pomme de terre aux fertilisants, un regroupement numérique de séries de sols a finalement été développé à partir des descriptions morphologiques des profils modaux. Le gradient textural et les deux principaux processus pédogénétiques (podzolisation, gleyification) ont été synthétisés en trois classes d’appartenance floue permettant une expression graduelle des groupes de sols en appui aux modèles de réponse aux ajouts de fertilisants. Ce projet présente des approches innovantes de synthèse et d’interprétation des connaissances pédologiques appuyées par des techniques d’analyses numériques afin d’orienter les bonnes pratiques culturales contribuant à la pérennité des agroécosystèmes.
Soil knowledge base is fundamental to address environmental and agronomic issues such as food production, efficient use of nutrients and soil conservation. This project aimed to provide models linking pedological characteristics to management practices of crop fertilization and soil conservation, specifically to guide potato (Solanum tuberosum L.) cropping. This Ph.D. project comprises three parts. First, the Shoemaker-McLean-Pratt (SMP) pH buffer, that contains noxious substances, showed to be inappropriate to support lime requirement (LR) determination of soils requiring low target pHH2O (< 6.5) or to maintain adequate pH levels at low LRs (< 1.5 g CaCO3 kg-1). Cation exchange capacity determined by the ammonium acetate (pH 7.0) method (CEC-NH4OAc) can be accurately estimated from infrared spectroscopy (IR). The CEC-NH4OAc inferred by IR spectroscopy within a prediction interval of ± 2.3 cmolc kg-1 allowed supporting an accurate estimation model of LR to achieve a target pH as alternative to the SMP buffer method. To guide beneficial cultural practices that enhance soil quality, diagnostic criteria of soil aggregation degree were elaborated thereafter in relation with soil composition (texture and organic C) using grassland as reference cropping system. Annual cropping systems showed more deleterious effect on the aggregate stability of clayed soils compared to other textural classes, while loamy and sandy soils were shown to be more susceptible to soil structure degradation at lower organic C content. The current aggregation indices based on the weighted and geometric mean diameter of aggregates was less appropriate to develop critical values compared to fractal and compositional indices. Finally, to integrate pedological characteristics of subsoil into potato fertilization response models, a numerical clustering of soil series has been developed using morphological descriptions of modal profiles. The textural gradient and the two major pedogenic processes (podzolization, gleying), which are primarily associated with water regime, were synthesized into three continuous soil classes allowing a gradual expression of soil groups for integration into crop response nutrient models. This project presents innovative approaches to synthesize and interpret the pedological knowledge as supported by digital analysis techniques to guide good cultural practices that contribute to the sustainability of potato agro-ecosystems and their ecosystem services.

La grande majorité des grilles de recommandation que l'on retrouve dans le Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003) n'ont pas été réévaluées depuis plusieurs décennies et suscitent de nombreuses interrogations quant à leur validité. Une mise à jour de ces grilles, basée sur les régies de production actuelle, et intégrant les besoins réels des cultures est donc devenue indispensable. Ce projet de maîtrise vise à l'élaboration d'un modèle d'évaluation des besoins en azote, phosphore et potassium dans les cultures du chou, du chou-fleur et du brocoli en sols minéraux au Québec. Pour ce faire, des essais de fertilisation ont été réalisés, entre 2003 et 2008, dans quatre régions de la province de Québec, soit la Montérégie, les Laurentides, Lanaudière et Québec (Ile d'Orléans). Au total, toutes cultures confondues, 72 essais en azote, 60 en phosphore et 38 en potassium ont été implantés chez des producteurs maraîchers. Les traitements évalués étaient les suivants : 3 à 6 doses d'azote variant de 0 à 350 kg N/ha, 4 à 5 doses de phosphore variant de 0 à 300 kg P205/ha, et 4 doses de potassium variant de 0 à 240 kg K20/ha. Le dispositif expérimental était en tiroirs (split-plot) avec trois répétitions. Les étapes de réalisation du modèle d'évaluation des besoins étaient basées en partie sur le modèle ayant servi à l'élaboration de la nouvelle grille de fertilisation en phosphore pour la culture de la pomme de terre, telle que revue par Samson et collaborateurs (2008). Ces essais ont permis de déterminer un intervalle de fertilisation azoté pour chacune des cultures, soit de 160 à 200 kg N/ha pour le brocoli, de 190 à 240 kg N/ha pour le chou et de 130 à 185 kg N/ha pour le chou-fleur. Quelques essais de fractionnement de l'azote ont eu lieu de 2003 à 2005. Dans la majorité des cas, l'analyse statistique des fractionnements de l'azote n'a pas montré de différences significatives. Les doses proposées pour le phosphore et le potassium diminuent et varient de 0 à 150 kg P205 selon le rapport P/AlM_m dans le sol et de 0 à 180 kg K20/ha selon la teneur du sol en Kyi_ui. En comparant ces doses proposées avec celles de ia grille de recommandation actuelle du Guide de référence en fertilisation (CRAAQ, 2003), il y a une diminution de 37,5 % pour le phosphore et de 21,7 % pour le potassium. L'analyse de la variance ne révèle aucune différence significative au niveau des prélèvements en azote, en phosphore et en potassium en fonction des doses testé

Les bogs côtiers peuvent être envahis par l’eau de mer. Ils demeurent ensuite sans couvert végétal en raison des conditions salines et acides, de haute nappe phréatique et de faible disponibilité des nutriments. On veut accélérer la colonisation végétale de ces bogs en utilisant des plantes de marais salés et des amendements. Une expérience terrain testait si la roche phosphatée et la chaux dolomitique pouvaient améliorer la croissance de: (1) transplants de Carex paleacea et (2) Spartina pectinata, (3) transferts de diaspores récoltées en juillet et (4) août et (5) un témoin. Une expérience en serre testait les doses de chaux nécessaires pour C. paleacea et S. pectinata. La roche phosphatée a amélioré la croissance de tous les matériaux végétaux puisque le P est rare dans les bogs. La transplantation de C. paleacea a entraîné les couverts végétaux et les biomasses aériennes les plus élevés et le transfert de diaspores a entraîné une diversité d’espèces supérieure. La chaux n’a pas amélioré la croissance de la végétation. On recommande l’application de roche phosphatée, la transplantation de C. paleacea et le transfert de diaspores de marais salés.
Coastal cutover bogs are prone to sea water contamination. It keeps them unvegetated because of salinity, acidity, high water table level and low nutrients availability. We want to encourage plant colonization of those bogs using salt marsh vegetation and amendments. A field experiment aimed to examine whether rock phosphate (P2O5) and dolomitic lime (CaO.MgO) improve growth of (1) Carex paleacea, (2) Spartina pectinata transplants, (3) salt marsh diaspores transfer of different maturity - July, (4) August and (5) a bare peat control. A greenhouse experiment tested the lime dose needed by C. paleacea and S. pectinata. Results showed that P improved growth of all plant treatments because of P deficiency in bogs, while C. paleacea resulted in greater vegetation cover and aerial biomass, and diaspores transfer in higher diversity. Lime failed to improve vegetation growth. Rehabilitation should be done using P, salt marsh diaspores transfer and C. paleacea transplantation.

Pour étudier les risques de toxicité et de transfert du cuivre du sol vers le mais dans les conditions réelles d'agriculture, un sol agricole limoneux acide a été volontairement enrichi en cuivre en 1992 et amendé avec des apports croisés de chaux et de matière organique. Les prélèvements de sols et de ma7is ont été effectués en 1994, 1996, et 1998. La biodisponibilité et la mobilité du métal dépendent de sa spéciation chimique, étudiée par extraction séquentielle. La concentration en cuivre dans les organes du mai͏̈s et les rendements de la culture sont déterminés. En 1998, les parcelles restent fortement enrichies dans la couche de surface du sol même si le cuivre est progressivement lessivé. Le cuivre, naturel ou anthropique, est majoritairement lié aux oxydes de fer et minoritairement lié à la fraction échangeable. Le cuivre endogène est ensuite lié au résidu, puis aux oxydes de manganèse et à la matière organique tandis que le cuivre exogène est ensuite lié aux oxydes de manganèse, à la matière organique et à la fraction résiduelle. Les oxydes de manganèse du sol ont une forte affinité pour le cuivre anthropique. L'étude de modèles de régression montre que les concentrations en cuivre échangeable et lié à la matière organique du sol dépendent du cuivre total, du pH et du taux de carbone organique du sol, que la concentration en cuivre lié aux oxydes de fer dépend du cuivre total et du pH, tandis que la concentration en cuivre lié aux oxydes de manganèse ne dépend que du cuivre total. L'évolution temporelle de la spéciation est négligeable sauf pour les fractions liées aux oxydes. Le rendement de la culture des tiges baisse quand la concentration en cuivre augmente tandis que celui du grain augmente. La concentration en cuivre dans les tiges est fonction du cuivre échangeable, du taux de carbone organique, du pH du sol et du taux de précipitation et celle des grains du cuivre lié aux oxydes, du pH, de la température et du taux de précipitation.

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.

L’apport de biosolides mixtes de papetières (BP) aux sols agricoles permet d’assurer l'approvisionnement en nutriments et d’améliorer les propriétés chimiques et biologiques du sol. Toutefois, l’acidification du sol, la mobilité des métaux et le lessivage des nutriments peuvent représenter un défi lorsque les BP sont appliqués sur les sols agricoles. Pour sa part, le biochar influence positivement le pH du sol et la rétention des nutriments et des métaux lourds, ce qui permet de prévenir le lessivage de certains nutriments et ainsi améliorer l’efficacité d’utilisation des fertilisants. La co-application de ces deux amendements sur les sols agricoles du Quebec a fait l’objet de peu d’etudes et pourrait représenter une option très intéressante pour améliorer leur efficacité agronomique. L’objectif de cette thèse était de déterminer comment la co-application des BP et du biochar de pin (Pinus strobus L.) affecte les propriétés chimiques et biologiques de deux sols agricoles. Spécifiquement, cette thèse a évalué l’effet de l’amendement de deux sols acides agricoles (argile et loam sablonneux) avec deux types de BP, variant par le rapport carbone (C)/azote (N) (BP1, C/N=24 et BP2, C/N=13) et le pH (BP1, pH = 7,80 et BP2, pH = 4,51), combinés chacun avec trois taux d’application (0%, 2,5% et 5% poids/poids) de biochar de pin produit à 700 °C. Une incubation a été réalisée dans des conditions contrôlées pendant 224 jours à 25 ºC en utilisant un dispositif en blocs complets aléatoires avec trois répétitions. Les résultats ont démontré que la co-application des BP et du biochar de pin a augmenté le pH du sol, l’activité et la biomasse microbienne et les concentrations de C total et du potassium (K) disponible et a diminué les concentrations de N minéral, et de cuivre (Cu) et de fer (Fe) disponible comparativement à l’application de BP uniquement. L’effet de la co-application des BP et du biochar de pin a été influencé par le taux de biochar, le type de BP et le temps d’incubation. Cette thèse a démontré que la co-application des BP et du biochar de pin s’avère plus bénéfique pour les sols agricoles qu’une application des BP seuls. Elle permet notamment l’augmentation de la matière organique, l’apport plus important en éléments nutritifs, l’amélioration de la rétention des ions nitrate, la prévention de la libération/désorption des métaux lourds en augmentant le pH du sol et l’amélioration du potentiel de recyclage des nutriments en favorisant l’activité et la biomasse microbienne du sol.
Paper mill biosolids (PB) supply plant nutrients and improve soil chemical and biological properties. However, soil acidification, metal mobility and nutrient leaching may present challenges in soil receiving PB. The application of biochar can increase soil pH and nutrient and metal retention, which helps prevent metal toxicity and nutrient leaching and improves the efficient fertilizer use. To our knowledge, the effect of co-applying PB and biochar on the properties of Quebec agricultural soils has not yet been evaluated and could be an interesting way to improve their agronomic efficiency. The objective of this thesis was to determine how co-applying PB and biochar affects soil chemical and biological properties. Specifically, this thesis evaluated the effect of amending two acidic soils, a clay and sandy loam, with two PB types varying in carbon (C)/nitrogen (N) ratio (PB1, C/N=24; and PB2, C/N=13) and pH (PB1, pH = 7.80; and PB2, pH = 4.51) co-applied with three rates (0%, 2.5%, and 5% w/w) of pine (Pinus strobus L.) biochar produced at 700 °C. A 224 days microcosm incubation study was conducted under controlled conditions at 25°C, using a randomized complete block design with three replicates. The results showed that the co-application of biochar and PB increased soil pH, microbial activity and biomass, and total C and available potassium (K) concentrations, and decreased mineral N, and available copper (Cu) and iron (Fe) concentrations compared to the application of PB only. The effect of the co-application of biochar and PB depended on biochar rate, PB type, and incubation time. This thesis showed that co-applying biochar and PB can be more beneficial to agricultural soils than application of PB alone by increasing organic matter, supplying nutrients, improving NO3-N retention, preventing metal toxicity by raising pH and improving the potential of nutrient cycling by promoting microbial activity and biomass.

La fertilisation du pâturin des prés (Poa pratensis L.), utilisée fréquemment comme graminée à gazon, requiert un dosage de N, de P et de K permettant de répondre aux attentes d’entretien extensif, intermédiaire ou intensif des espaces verts établis sur des sols de diverses classes texturales mais généralement variant de loameuse à sableuse telles les verts et les allées des terrains de golf, les terrains sportifs et municipaux, les champs de gazonnières, les terrains de jeux, les espaces verts résidentiels et scolaires, les abords de routes, les cimetières, les cours de tennis, etc. Beaucoup d’études sur la fertilisation du pâturin des prés ont été menées aux États-Unis sous climat tempéré chaud. De plus, le diagnostic nutritif du pâturin des prés, basé sur des concentrations critiques, ne tient pas compte des interactions entre les éléments nutritifs, conduisant à des diagnostics peu fiables. Afin de guider la fertilisation des gazons au Québec, il y a un double besoin de calibrer les besoins nutritifs du pâturin des prés selon la texture du sol et de développer des normes diagnostiques qui intègrent les interactions multiples à l’aide de méthodes numériques robustes telles le diagnostic nutritif compositionnel (Compositional Nutrient Diagnosis CND). Cette thèse vise donc à produire de nouvelles connaissances sur la fertilisation azotée, phosphorique et potassique du pâturin des prés pour l’entretien extensif, intermédiaire ou intensif des espaces engazonnés sous climat tempéré froid, également à développer et à valider des normes nutritives permettant de détecter tout déséquilibre nutritif. Le but ultime de l’entretien du pâturin des prés en espace vert est de produire un gazon de haute qualité visuelle. En fait, le rendement maximum des rognures de tonte n’est pas un attribut recherché. L’équilibre nutritif N : K est particulièrement nécessaire pour atteindre ce but. Une étude en plein champ fut réalisée pendant trois années consécutives pour évaluer les réponses quantitatives (le rendement des rognures de tonte et la biomasse souterraine) et qualitatives (la densité de tallage et la couleur du feuillage) du pâturin des prés (Poa pratensis L.) aux ajouts de 0 ou 50 à 300 kg N ha-1 an-1, de 0 ou 21,8 à 87,3 kg P ha-1 an-1, et de 0 ou 41,7 à 250 kg K ha-1 an-1, épandus également six fois par période de croissance sur un site en sol sableux qualifié de Norme U.S.G.A. pour les verts de golf et sur un autre site adjacent d’un sol natif loameux. Les normes CND ont été élaborées à l’aide des essais de fertilisation et validées à l’aide d’une base de données sur 318 spécimens provenant des gazonnières commerciales. Une réponse quadratique significative du rendement des rognures de tonte fut obtenue avec un maximum à 200 kg N ha-1 en loam et 300 kg N ha-1 en sable. Aux deux sites, l’ajout d’azote a réduit linéairement la biomasse souterraine et a significativement augmenté de façon quadratique la densité de tallage et la couleur du feuillage. Les ajouts de P et de K ne montraient aucune réponse significative sur le rendement des rognures de tonte ni sur la biomasse souterraine aux deux sites, non plus sur la densité de tallage et la couleur du feuillage au site loameux. Par contre, les ajouts de P et de K ont montré de faibles effets significatifs sur la couleur foliaire au site sableux. La transformation logarithmique centrée (clr = centred log ratio) des concentrations d’azote des rognures de tonte a réduit le degré d’inter-corrélation de 0,6 à 0,1 entre les éléments nutritifs lors de l’analyse en composantes principales, facilitant ainsi l’atteinte d’une distribution χ2 des indices du diagnostic nutritif compositionnel CND. En utilisant l’indice de déséquilibre critique CND r2 de 5,6 et un indice critique CND IN 2 de 1,5 pour un simplexe de cinq éléments nutritifs (N, P, K, Ca, Mg), la méthodologie CND a diagnostiqué 179 spécimens provenant des gazonnières commerciales à succès de 99 % comme étant déséquilibrés dont 110 en azote. Le diagnostic CND s’est avéré efficace pour déceler les niveaux d’azote des rognures de tonte chez le pâturin des prés en régie de gazon. La composition minérale foliaire du pâturin des prés, particulièrement la variable azote (N), influence significativement la qualité esthétique telle la densité de tallage et la couleur du feuillage. L’excès d’azote diminue la biomasse souterraine du gazon tout en augmentant la couleur du feuillage et la densité de tallage. Pour une croissance harmonieuse, il ne faut pas que l’amélioration de la qualité esthétique soit au détriment de la biomasse souterraine du pâturin des prés. À cette fin, un modèle de diagnostic nutritif compositionnel comprenant onze éléments nutritifs (N, S, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn, Mn, Fe) a été développé en se servant des ratios logarithmiques centrés clr ainsi que des ratios logarithmiques isométriques ilr par lesquels les intervalles critiques établis d’après la qualité esthétique (la densité de tallage et la couleur du feuillage) ont été assujettis à la biomasse souterraine du pâturin des prés en phase d’entretien.
La fertilisation du pâturin des prés (Poa pratensis L.), utilisée fréquemment comme graminée à gazon, requiert un dosage de N, de P et de K permettant de répondre aux attentes d’entretien extensif, intermédiaire ou intensif des espaces verts établis sur des sols de diverses classes texturales mais généralement variant de loameuse à sableuse telles les verts et les allées des terrains de golf, les terrains sportifs et municipaux, les champs de gazonnières, les terrains de jeux, les espaces verts résidentiels et scolaires, les abords de routes, les cimetières, les cours de tennis, etc. Beaucoup d’études sur la fertilisation du pâturin des prés ont été menées aux États-Unis sous climat tempéré chaud. De plus, le diagnostic nutritif du pâturin des prés, basé sur des concentrations critiques, ne tient pas compte des interactions entre les éléments nutritifs, conduisant à des diagnostics peu fiables. Afin de guider la fertilisation des gazons au Québec, il y a un double besoin de calibrer les besoins nutritifs du pâturin des prés selon la texture du sol et de développer des normes diagnostiques qui intègrent les interactions multiples à l’aide de méthodes numériques robustes telles le diagnostic nutritif compositionnel (Compositional Nutrient Diagnosis CND). Cette thèse vise donc à produire de nouvelles connaissances sur la fertilisation azotée, phosphorique et potassique du pâturin des prés pour l’entretien extensif, intermédiaire ou intensif des espaces engazonnés sous climat tempéré froid, également à développer et à valider des normes nutritives permettant de détecter tout déséquilibre nutritif. Le but ultime de l’entretien du pâturin des prés en espace vert est de produire un gazon de haute qualité visuelle. En fait, le rendement maximum des rognures de tonte n’est pas un attribut recherché. L’équilibre nutritif N : K est particulièrement nécessaire pour atteindre ce but. Une étude en plein champ fut réalisée pendant trois années consécutives pour évaluer les réponses quantitatives (le rendement des rognures de tonte et la biomasse souterraine) et qualitatives (la densité de tallage et la couleur du feuillage) du pâturin des prés (Poa pratensis L.) aux ajouts de 0 ou 50 à 300 kg N ha-1 an-1, de 0 ou 21,8 à 87,3 kg P ha-1 an-1, et de 0 ou 41,7 à 250 kg K ha-1 an-1, épandus également six fois par période de croissance sur un site en sol sableux qualifié de Norme U.S.G.A. pour les verts de golf et sur un autre site adjacent d’un sol natif loameux. Les normes CND ont été élaborées à l’aide des essais de fertilisation et validées à l’aide d’une base de données sur 318 spécimens provenant des gazonnières commerciales. Une réponse quadratique significative du rendement des rognures de tonte fut obtenue avec un maximum à 200 kg N ha-1 en loam et 300 kg N ha-1 en sable. Aux deux sites, l’ajout d’azote a réduit linéairement la biomasse souterraine et a significativement augmenté de façon quadratique la densité de tallage et la couleur du feuillage. Les ajouts de P et de K ne montraient aucune réponse significative sur le rendement des rognures de tonte ni sur la biomasse souterraine aux deux sites, non plus sur la densité de tallage et la couleur du feuillage au site loameux. Par contre, les ajouts de P et de K ont montré de faibles effets significatifs sur la couleur foliaire au site sableux. La transformation logarithmique centrée (clr = centred log ratio) des concentrations d’azote des rognures de tonte a réduit le degré d’inter-corrélation de 0,6 à 0,1 entre les éléments nutritifs lors de l’analyse en composantes principales, facilitant ainsi l’atteinte d’une distribution χ2 des indices du diagnostic nutritif compositionnel CND. En utilisant l’indice de déséquilibre critique CND r2 de 5,6 et un indice critique CND IN 2 de 1,5 pour un simplexe de cinq éléments nutritifs (N, P, K, Ca, Mg), la méthodologie CND a diagnostiqué 179 spécimens provenant des gazonnières commerciales à succès de 99 % comme étant déséquilibrés dont 110 en azote. Le diagnostic CND s’est avéré efficace pour déceler les niveaux d’azote des rognures de tonte chez le pâturin des prés en régie de gazon. La composition minérale foliaire du pâturin des prés, particulièrement la variable azote (N), influence significativement la qualité esthétique telle la densité de tallage et la couleur du feuillage. L’excès d’azote diminue la biomasse souterraine du gazon tout en augmentant la couleur du feuillage et la densité de tallage. Pour une croissance harmonieuse, il ne faut pas que l’amélioration de la qualité esthétique soit au détriment de la biomasse souterraine du pâturin des prés. À cette fin, un modèle de diagnostic nutritif compositionnel comprenant onze éléments nutritifs (N, S, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn, Mn, Fe) a été développé en se servant des ratios logarithmiques centrés clr ainsi que des ratios logarithmiques isométriques ilr par lesquels les intervalles critiques établis d’après la qualité esthétique (la densité de tallage et la couleur du feuillage) ont été assujettis à la biomasse souterraine du pâturin des prés en phase d’entretien.
The fertilization of Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.), managed as turfgrass, requires a dosage of N, P and K to sustain the performance of extensive, intermediate or intensive maintenance of turfgrass grounds established in diverse soil textures from loam to sand such as golf greens and fairways, sports fields, commercial sod farms, road sides, tennis courts, municipal grounds, play grounds, residential and school green space... A three-year field study was conducted to evaluate the quantitative (clipping yield and underground turf biomass) and qualitative responses (shoot density and foliage colour) of Kentucky bluegrass turf to added (0 or 50 to 300 N); (0 or 21.8 to 87.3 P), and (0 or 41.7 to 250 K) kg ha-1 yr-1 equally broadcast six times per growing season on sand site that met the U.S.G.A. specifications and native loam site. Many studies related to fertilization of Kentucky bluegrass were conducted in the United States under a temperate climate. On the other hand, the nutritional diagnosis of Kentucky bluegrass, usually based on critical nutrient concentrations, does not account for nutrient interactions leading to less reliable conclusions. In order to obtain a fertilizer guide for turfgrasses in Quebec, calibration of nutrient needs must relate to soil texture to develop diagnostic norms for Kentucky bluegrass that include multiple interactions based on robust numeric methods such as the compositional nutrient diagnosis (CND). This thesis puts forth a new knowledge in nitrogen, phosphorus and potassium fertilization of Kentucky bluegrass under extensive, intermediate or intensive green space management in the cold area of the temperate climate then develops and validates nutritional norms enabling the user to identify any unbalanced nutrition. The ultimate goal in Kentucky bluegrass maintenance is to produce a visual high-quality turf from an aesthetic point of view. The maximum clipping yield is not a characteristic to strive for. Rather, nutritional balance N: K is necessary to reach this objective. A threeyear field study was carried out to evaluate the quantitative (clipping yield and underground biomass) and qualitative (shoot density and foliage colour) responses of Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.) to added 0 or 50 à 300 kg N, 0 or 21.8 à 87.3 kg P and 0 or 41.7 à 250 kg K ha-1 yr-1 equally spread six times per growing period on a sand site that met the U.S.G.A. sand specifications for golf greens (United States Golf Association) and another site of native loam. CND norms were developed based on fertilization responses and validated using data of 318 qualified specimens from commercial sod farms in Quebec. Clipping yields showed significant quadratic responses at 200 kg N ha-1 in the loam and 300 kg N ha-1 in the sand. On both sites, added nitrogen linearly reduced the underground biomass and showed a quadratic increase in shoot density and foliage colour. Added P and K did not show any significant response on clipping yield and underground biomass on both sites, nor on shoot density and foliage colour in the loam. However, added P and K showed some weak significant effects on foliage colour in the sand. The centred logarithmic transformation (clr = centred log ratio) of nitrogen concentrations in the clippings have reduced the degree of inter-correlation between nutrients from 0.6 to 0.1 in the principal component analysis and was amenable to a χ2 distribution of CND indices. Using a critical imbalance index CND r2 of 5.6 as χ2 value and a critical CND IN 2 of 1.5 for a five-nutrient simplex (N, P, K, Ca, Mg), CND diagnosed 179 qualified specimens as imbalanced of which 110 specimens were excessively high in N level (with a success rate of 99 %) among the total 328 qualified specimens taken from commercial sod farms. Consequently, CND norms proved to be effective in diagnosing the N status in Kentucky bluegrass clippings. The composition of foliar nutrients in Kentucky bluegrass, particularly nitrogen (N), can significantly influence its aesthetic quality such as shoot density and foliage colour. As a result, an overdose of added nitrogen can increase shoot density and foliage colour while reducing the underground biomass. For a balanced growth, the improvement of aesthetic quality should not be at the expense of the underground biomass. To this end, a diagnostic compositional model of eleven nutrients (N, S, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn, Mn, Fe) has been developed using log-centered ratios clr and log-isometric ratios ilr whereby the critical ranges found in the aesthetic quality (shoot density and foliage colour) have been subjugated to the underground biomass of Kentucky bluegrass during its maintenance stage.
The fertilization of Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.), managed as turfgrass, requires a dosage of N, P and K to sustain the performance of extensive, intermediate or intensive maintenance of turfgrass grounds established in diverse soil textures from loam to sand such as golf greens and fairways, sports fields, commercial sod farms, road sides, tennis courts, municipal grounds, play grounds, residential and school green space... A three-year field study was conducted to evaluate the quantitative (clipping yield and underground turf biomass) and qualitative responses (shoot density and foliage colour) of Kentucky bluegrass turf to added (0 or 50 to 300 N); (0 or 21.8 to 87.3 P), and (0 or 41.7 to 250 K) kg ha-1 yr-1 equally broadcast six times per growing season on sand site that met the U.S.G.A. specifications and native loam site. Many studies related to fertilization of Kentucky bluegrass were conducted in the United States under a temperate climate. On the other hand, the nutritional diagnosis of Kentucky bluegrass, usually based on critical nutrient concentrations, does not account for nutrient interactions leading to less reliable conclusions. In order to obtain a fertilizer guide for turfgrasses in Quebec, calibration of nutrient needs must relate to soil texture to develop diagnostic norms for Kentucky bluegrass that include multiple interactions based on robust numeric methods such as the compositional nutrient diagnosis (CND). This thesis puts forth a new knowledge in nitrogen, phosphorus and potassium fertilization of Kentucky bluegrass under extensive, intermediate or intensive green space management in the cold area of the temperate climate then develops and validates nutritional norms enabling the user to identify any unbalanced nutrition. The ultimate goal in Kentucky bluegrass maintenance is to produce a visual high-quality turf from an aesthetic point of view. The maximum clipping yield is not a characteristic to strive for. Rather, nutritional balance N: K is necessary to reach this objective. A threeyear field study was carried out to evaluate the quantitative (clipping yield and underground biomass) and qualitative (shoot density and foliage colour) responses of Kentucky bluegrass (Poa pratensis L.) to added 0 or 50 à 300 kg N, 0 or 21.8 à 87.3 kg P and 0 or 41.7 à 250 kg K ha-1 yr-1 equally spread six times per growing period on a sand site that met the U.S.G.A. sand specifications for golf greens (United States Golf Association) and another site of native loam. CND norms were developed based on fertilization responses and validated using data of 318 qualified specimens from commercial sod farms in Quebec. Clipping yields showed significant quadratic responses at 200 kg N ha-1 in the loam and 300 kg N ha-1 in the sand. On both sites, added nitrogen linearly reduced the underground biomass and showed a quadratic increase in shoot density and foliage colour. Added P and K did not show any significant response on clipping yield and underground biomass on both sites, nor on shoot density and foliage colour in the loam. However, added P and K showed some weak significant effects on foliage colour in the sand. The centred logarithmic transformation (clr = centred log ratio) of nitrogen concentrations in the clippings have reduced the degree of inter-correlation between nutrients from 0.6 to 0.1 in the principal component analysis and was amenable to a χ2 distribution of CND indices. Using a critical imbalance index CND r2 of 5.6 as χ2 value and a critical CND IN 2 of 1.5 for a five-nutrient simplex (N, P, K, Ca, Mg), CND diagnosed 179 qualified specimens as imbalanced of which 110 specimens were excessively high in N level (with a success rate of 99 %) among the total 328 qualified specimens taken from commercial sod farms. Consequently, CND norms proved to be effective in diagnosing the N status in Kentucky bluegrass clippings. The composition of foliar nutrients in Kentucky bluegrass, particularly nitrogen (N), can significantly influence its aesthetic quality such as shoot density and foliage colour. As a result, an overdose of added nitrogen can increase shoot density and foliage colour while reducing the underground biomass. For a balanced growth, the improvement of aesthetic quality should not be at the expense of the underground biomass. To this end, a diagnostic compositional model of eleven nutrients (N, S, P, K, Ca, Mg, B, Cu, Zn, Mn, Fe) has been developed using log-centered ratios clr and log-isometric ratios ilr whereby the critical ranges found in the aesthetic quality (shoot density and foliage colour) have been subjugated to the underground biomass of Kentucky bluegrass during its maintenance stage.

Les composts de boues urbaines sont épandues sur des cultures pérennes afin d'apporter de la matière organique ; mais ils contiennent des macro-éléments et des éléments traces (dont les métaux lourds) susceptibles de nuire à l'environnement. Les conséquences d'un épandage dans un vignoble du Sud de la France (Vitis vinifera cv. Grenache) ont été étudiées de 1999 à 2001 à travers la physico-chimie du sol, le développemment de la vigne, et la qualité du vin. Le compost, issu du co-compostage de boues urbaines et de déchets verts, a été épandu aux doses de 10 (actuellement recommandée), 30 et 90 (maximum sur 10 ans) t/ha compost brut en mars 1999. Le taux de matière organique du sol (0-30 cm) a augmenté de 0,8% avant l'amendement à 1,1% 18 mois après. Les concentrations en éléments traces métalliques totaux et biodisponibles n'ont pas été modifiées, de même que les propriétés physiques du sol. Les concentrations d'azote minéral des parcelles fortement amendées étaient supérieures aux besoins de la vigne, d'où un risque de lessivage important les premiers 6 mois suivant l'épandage. De même, l'enrichissement du sol en phosphore laisse présager à long terme un danger environnemental. Ni la nutrition minérale de la vigne, ni la production de raisin n'ont été modifiées, mais la vigueur a été augmentée et la maturation retardée. Le vin des parcelles amendées aux fortes doses et issus de la première vendange était moins riche et moins apprécié. La seconde année, la qualité des vins était équivalente. L'apport d'un compost de boues sur des cultures pérennes paraît dangereux lors d'apport à fortes doses ou d'apports réguliers à des doses plus modérées (10 t/ha) en raison des risques de pollution par l'azote et le phosphore. Dans le vignoble, la dose d'apport d'un compost ne devrait pas dépasser 2 t/ha/an (matière fraîche), mais l'augmentation recherchée du taux de matière organique du sol n'apparaîtrait qu'à long terme et une fertilisation azotée serait nécessaire.