VALERIE BOUCHER

EFFET DES DOSES DE FERTILISANT AZOTÉ SUR LE RENDEMENT ET LA QUALITÉ DES FRUICTS DE

CANNEBERGE PRODUITS AU QUÉBEC

Mémoire présenté

à la Faculté des études supérieures de l'université Laval

pour l'obtention du grade de maîtrise ès sciences - - @f.Sc.)

FAcULTÉ DES SCIENCES DE L'AGRICULTURE ET DE L' ACIMENTATION

UNIVERSITÉ LAVAL

OValérie Boucher, 1999

Acquisitions and AcquisitTons et Bibliographie Senhces senrices bibiiographiques

The author has granted a non- L'auteur a accordé une licence non exclusive licence dowhg the exclusive permettant à la National Lhrary of Canada to Bibliothèque nationale du Canada de reproduce, loan, distriiute or seii reproduire, prêter, distriiuer ou copies of this thesis in microform, vendre des copies de cette thèse sous paper or electronic fomats. la forme de microfiche/lfilm, de

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L'objectif de cette étude était d'identifier l'influence des doses de sulfate d'ammonium sur le

rendement et la qualité de la cameberge (Vacchium Macrocarpon Ait.) sous les conditions du

Québec, et d'évaluer les membranes d'khange ionique comme outil pour estimer h situ le N

disponible. Quatre dispositifk dans des bas- commerciaux (cv. Stevens) ont été soumis à

cinq doses de N (O à 60 ou 80 kg ha-'). L'azote a augmenté le rendement, mak a diminué la

teneur en anthocyanes et le poids des fhits commercialisables après entreposage dans les trois

bassins en pleine production. Au jeune site, un effet significatif sur la qualité des fhits a eté

obtenu, mais aucun sur le rendement* L'utilisation des membranes d'échange cationique pour

mesurer le flux de NH4f dans le sol s'est avérée un outil plus sensible aux pratiques de

fertilisation que les extractions de sol au KCI 1M. Ces résultats préliminaires sur deux années

indiquent que les quantités de fertilisant ntcessaires au centre du Québec sont plus importantes

que celles recommandées pour d'autres régions B contexte pédotlimatique différent.

AVANT-PROPOS

Cette étude couvre principalement la saison de croissance de l'été 1997 et s'inscrit dans le

cadre d'un projet de trois ans débuté en 1996. Un rapport préhimire de recherche a dté

rédigé suite à la première année du projet (Lapierre et al. 1997). Le rendement et la qualité

des fruits obtenus en 1996 sont rapportés à nouveau dans cette étude a fin de comparaisons et

de nouvelles discussions avec les résultats de 1997. Suite à la saison de croissance 1997,

l'effet de la feailisation azotée sur les paramètres de productivité (nombre de tiges verticales,

de tiges avec bourgeon, de tige avec fleurs, total de fleurs et de f i ts , la mise à bourgeon, la

mise à fleur et la mise à fnii) a déjà été présenté par Lapieme a al. (1998). La présente énide

se distingue des précédants rapports en traitant de l'utilisation des membranes d'échange

ionique en plus de récapituler sur les rendements et la qualité des nuits obtenue au cours des

d e s 1996 et 1997.

Dans le cadre du projet, des analyses de feuilles et de f i t s ainsi que des lectures de

chlorophylle ont également été réalisées en 1997. La prisentation de ces résultats fma L'objet

d'un fiitur rapport.

Je tiens à remercia mes directeurs de thèse, le Dr Serge Yelle de 1'Univsrsité Laval et le

Dr Régis R. Simard d'Agriculture et Agro-alimentaire Canada. Grâce à eux, j'ai pu travailler

sur cet intéressant projet, Je les remercie pour la confiance qu'ils m'ont accordé et le support

qu'ils m'ont fourni.

Je tiens particulièrement à remercier M. Claude Lapierre pour sa précieuse participation à ma

maîtrise. Ce fut un plaisir de travailler et d'échanger avec lui.

Je veux également sodigner la contribution de M. Jean Coulombe. C'est lui qui m'a initiée à

la recherche et m'y a encouragée en appréciant mon travail.

Je voudrais exprimer ma recoimaiuance aux membres du laboratoire de chimie et de fertilité

des sols du Centre de recherche et de dtveloppement sur les sols et les grandes cultures

d'Agriculture et Agro-alimentaire Canada, ainsi qu'aux éhidiants du Centre de Recherche en

Horticulture de 1'Universitdi Lavai et du Centre de recherche et de d6veloppement sur les sols

et les grandes c u b e s d'Agriculture et Agro-alimentaire Canada pour leurs encouragements et

leurs précieux conseils.

Ce projet n'aurait pu avoir lieu sans la participation des compagnies Canneberges Atoka Inc.

et Pampev Inc. et du progamme de partage des frais d'Agriculture et Agro-alimentaire

Canada

RÉsUMÉ

AVANT-PROPOS

TABLE DES MATIÈRES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES FIGURES

1. INTRODUCTION

2. REVUE DE LITTÉRATURE

2.1. Azote : élément clé dans la culture de la canneberge

2.1.1. Azote et développement de la plante

2.1.2. hote et variabilité génétique de la réponse aux engrais

2.1.3. Fertilisation azotée

2.1.4. Azote et qualité des fruits

2.1 S. Azote et anaiyses foliaires

2.2. Dynamique de l'azote dans le système sol-canneberge

2.2.1. Milieu de croissance de la canneberge

2.2.2. Cycle de l'azote

2.3. Outils diagnostiques de la disponibiiitk en azote du sol

- - U

.-- lu

v

vii

ix

1

5

5

5

7

8

9

10

11

11

13

16

2.3.1. Utilisation des échangeurs d'ions synthdtiques : les résines 16

2.3.2. Mode d'action des membranes d'échange ionique 18

3. M A ~ ~ R I E L ET IW~HODES

3.1. Sites expérimentaux

3.2. Traitements et dispositif expérimental

3.3. Membranes d'échange anionique et cationique

3.4. Analyses de sol

3 S. Analyses foliaires

3.6. Récolte et analyse des fiuits

3 -7. Analyses statistiques

4. RÉSULTATS ET DISCUSSION

4.1. Effet de la fertilisation azotée sur le rendement en f i t s

4.2. Effet de la fertilisation azotée sur la qualité des fi&

4.2- 1. Effet de la fertilisation azotée sur le contenu en anthocyanes

des f i t s

4.2.2. Effet de la f a s a t i o n azotée sur la conservation post-récolte

des fiviîs

4.3. Effet de la fertilisation azotée sur les analyses de feuilles et de nuits

4.4. Membranes d'échange ionique

4.4.1. Membranes d'échange cationique

4.4- 1.1. Effet de la fertilisation azotée sur les flux d'ammonium

sur les membranes d'échange cationique

4.4-1.2. Relation entre le rendement en fruits et le flux en

ammonium du sol

4.4.1.3. Comparaison des flux d'ammonium sur les membranes

entre le jeune site et les sites en pleine production

4.4.1.4. Comparaison des flux d'ammonium sur les membranes

entre les pbriodes d'insertion des membranes au sol

4.4.2. Membranes d'échange anionique

5. CONCLUSIONS

BIBLIOGRAPHIE

LISTE DES TABLEAP

Tableau 1. Comparaison du contenu en carbone organique de sols sous culture de canneberges en Amérique du Nord 2

Tableau 2. Comparaison du climat des plus importantes dgions de culture de la canneberge aux États-unis avec celui du mébec 2

Tableau 3. Résumé des doses optima de fertilisant azoté recommandées pour différents cultivars de canneberge en Amérique du Nord 3

Tableau 4. Description des principaux cultivars de canneberge 7

Tableau 5. Intervailes idéaux de concentration en éléments minéraux des tissus foliaires de canneberges en pleine production dinant la pénode du 23 aoiit au 17 septembre I l

Tableau 6. Comparaison des caractéristiques physico-chimiques du sol (0- 1 5 cm) des sites à l'étude 20

Tableau 7. Comparaison de la fertilité de départ du sol (0-15 cm) des sites à l'étude 20

Tableau 8. Traitements de fertilisation et calendrier d'application, saison de croissance 1997, au site Pampev

Tableau 9. Traitements de fertilisation et calendrier d'application, saison de croissance 1997, aux sites A-9, C-1 et C 4

Tableau 10. Effet de la fertilisation azotée de 1996 sur le rendement en f i t s de canneberge en 1996 31

Tableau Il. Effet de la fertilisation azotée de 1997 sur le rendement en fkuits de canneberge en 1997 31

Tableau 12. Effet de la fertilisation azotée sur le nombre de fiuits dans un quadrat de 0.09 m2 et le poids de 100 nuits ni 1997 33

Tableau 13. Comparaison des sites en leine production concernant le nombre de fÎuïts P dans un quadrat de 0.09 m et le poids de 100 fivits en 1997 33

Tableau 14. Effet de la fertilisation azotée sur le wntcnu en anthocyanes des tkits de canneberge en 1996

Tableau 1 S. Effet de la fertilisation azotée sur le contenu en anthocyanes des fhïts de canneberge en 1997

Tableau 16. Effet de la fertilisation azotée sur la conservation pst-récolte des nuits de canneberge en 1996 au site A4

Tableau 17. Effet de Ia fertilisation azotée sur la conservation post-récolte des nuits de canneberge en 1997

Tableau 18. Comparaison des sites en pleine production concemant la consavation post-récolte des fFuits de canneberge en 1997

Tableau 19. Effet de la fertilisation azotée aux sites en pleine production sur la composition minéraie des feuilles du 4 septembre 1997

Tableau 20. Comparaison des sites en pleine production concernant la composition minérale des feuilles du 4 septembre 1997

Tableau 2 1. EEet de la fdlisation azotée aux sites en pleine production sur la composition minérale des fiuits en 1997

Tableau 22. Comparaison des sites en pleine production concernant la composition minérale des fhits en 1997

Tableau 23. Composition minérale des feuilles du 4 septembre 1997 au site Pampev

Tableau 24. Composition minérale des f i t s au site Pampev en 1997

Tableau 25. Analyse de la variance avec mesures répétées pour les flux d'ammonium

Tableau 26. Comparaison des flux de =+ selon les p6riodes d'insertion des membranes durant la saison de croissance 59

Tableau 27. Comparaison des sites en pleine production concernant les flux de NI&* dans le sol dosi à l'aide des membranes d'échange cationique à la période 2 (1 0-07-97 au 29-07-97) 61

LISTE DES FIGURES

Figure 1. Développement du plant de canneberge.

Figure 2. Cycle de l'azote dans le sol sous les conditions de culture de la canneberge.

Figure 3. Dispositif expérimental utilisé chez Pampev.

Figure 4. Dispositif expérimental utilisé chez Cameberges Atolca. bassins A-9, C-1 et C-4.

Figure 5. Fertilisation azotée correspondant au contenu total en anthocyanes (30 mg 100 o') auquel une bonification est accordée au site A-9 en 1997.

Figure 6. Fertilisation azotée correspondant au contenu total en anthocyanes (30 mg 100 g-') auquel une bonification est accordée au site C 4 en 1997.

Figure 7. Fertilisation azotée correspondant au contenu total en anthocyanes (30 mg 100 g-') auquel une bonification est accordée au site Pampev le 23 septembre et le 3 octobre en 1997.

Figure 8. Effet de la fertilisation azotée de la canneberge sur le flux en NH4+ dans le sol dosé à l'aide des membranes d'échange cationiques au site Pampev pour l'ensemble de la saison de croissance.

Figure 9. Effet de la fertilisation azotée de la canneberge sur le flux en NI%+ dans le sol dose à l'aide des membranes cationiques à la période 1 (10-06-97 au 10-07-97 = 30 jours) aux sites C-1, C4 et A-9.

Figure 10. Effet de la fertilisation azotée de la canneberge sur le flux en =+

dans le sol dos6 a l'aide des membranes cationiques à la période 2 (1 0-07-97 au 29-07-97 = 19 jours) aux sites C-1, C4 et A-9.

Figure 1 1. Effet de la fertilisation azotée de la canneberge sur le flux en Mi4' dans le sol dosé h l'aide des membranes cationiques à la période 3 (29-07-97 au 04-09-97 = 37 jours) aux sites C-1, C4 et A-9.

Figure 12. Effet de la feitilisation azotée de la canneberge sur le flux en NI&' dans le sol dos6 à l'aide des membranes cationiques à la période 4 (04-09-97 au 16-10-97 = 42 jours) aux sites C-1, C4 et A-9.

Figure 13. Courbe de régression du rendement en kits en fonction du flux en NI&+ dans le sol aux sites en pleine production pour la p6riode 1 (10-06-97 au 10-07-97 = 30 jours). 55

Figure 14. Courbe de régression du rendement en e t s en fonction du flux en =+ dans Le sol aux sites en pleine production pour la période 3 (29-07-97 au 04-09-97 = 37 jouts). 56

Figure 15. Courbe de régression du rendement en fruits en fonction du flux en NI&+ dans le sol aux sites en pleine production pour la periode 4 (04-09-97 au 16-10-97 = 42 jours). 57

1. INTRODUCTION

La canneberge (Vaccinium

natif des milieux tourbeux

macrocarpon Ait.) est un arbuste rampant à feuilles persistantes,

de l'Amérique du Nord, qui produit une baie rouge acidulée. Sa

culture commaciale remonte au d6but du dix-huitième siècle. Depuis le début des années

milie neuf cent quatre-vingts, la saveur de canneberge connaît une popularït6 accrue auprès

des consommateurs. La cameberge est principalement cultivée aux États-unis, dans les États

du Massachusetts, da New Jersey, du Wisconsin, de l'Oregon et de Washington. La

croissance de la production c0111laît cependant un ralentissement dans ces États américains dû

aux règlements y protégeant le peu de milieux humides non encore cultivés. Au Québec, des

producteurs profitent de la situation économique favorable à la production de canneberge. La

province dispose de plusieurs sites a fort potentiel pour la production de ces fhïts. Au cours

des dernières années, la superficie de canneberge cultivée au Québec est passée de 100 à 500

hectares (Bélanger 1997). De plus, 200 hectares additionnels ont été implantés en 1998

(Turcotte 1998). Cette augmentation des superficies, combinée aux particularités de culture de

la plante, suscitent un besoin de recherches.

L'azote est un élément clé dans la production de canneberge puisque sa disponibilité influence

le rendement et la qualité des £niits (Davenport et Provost 1994; Eaton 1971; Eaton et Meehan

1973; Eck 1976; Francis et Atwood 1961). II est reconnu que l'écart entre une fertilisation

azotée insuffisante et excessive est minime pour cette culture. Il apparaît donc important,

avant d'établir une recommandation de fertilisant azoté, de prendre en considération I'apport

d'azote du sol à la nutrition azotée de la plante. La dynamique de l'azote dans les sols est

particulièrement influencée par l'activité biologique qui est fonction de plusieurs facteurs

environnementaux. Les diverses composantes du cycle de l'azote sont en relation avec le pH

(Harmsen et Van Schreven 1955; Alexander 1981; Schmidt 1982; Foy 1984). la température et

l'humidité (Cassman et Munns 1980; Myers et ai. 1982). ainsi que la teneur en matière

organique et en argile du sol (Simard et Wdayegamiye 1993). Ces caractéristiques Ctant

propres à chaque région, il apparaît justifié et essentiel de mettre au point des stratégies de

fertilisation azotte adaptées aux conditions pédologiques et clirnatiqyes sous lesquelles la

production de canneberge est effectuée au Québec (tableau 1 et 2).

Tableau 1. Comparaison du contenu en carbone organique de sois sous culture de canneberges en Amerique du Nord

Type de sol R6gions C organique (g kg-L)

Sable Massachusetts, Wisconsin, Québec 3 Sol minéral et Massachusetts, Wisconsin, New Jersey, 19-35 organique (couches) W b e c Tourbe Colombie Britannique, New Jersey, 150-400

Wilshington Adapté de Davenport et DeMorandle 1993

Tableau 2. Comparaison du c h a t des plus importantes régions de culture de Ir canneberne aux États-Unis avec cehi du Ouebec - - - -

Région Nombre de jours - Temp6rature") ~r(ci~itation'- de croissance(1) (Oc) (-1 (%)

Côte Pacifique y 280 13,9 1650 50 Massachusetts y 180 16,l 1118 61 New Jersey Y 190 20,O 1194 62 Wisconsin Y 170 15,s 813 64 Québec 139 13,6 1070 49,2 (Drummondville~' Y Eck 1990 ' CREAQ 1984; Chapman et Brown 1966; Environnement Canada 1981 et 1984. (') Nombre de jours entre le dernier gel printanier et le premier gel automnal. @) ~em~ératwe moyenne journalière durant la saison de croissance (avril-octobre). ") Précipitation moyenne annuelie. ") ~ourcenta~e du temps possible d'ensoleillement durant la saison de croissance.

Actuellement, les reco11l1lfa~1dations en usage pour la production de cameberge au Québec

sont basées principalement sur les résultats d'essais et les recommandations provenant des

Étatsunis et de la Colombie-Britannique. Les recommandations wntenues dans les guides de

fertilisation concernant I'azote varient 16gèrement selon les régions. Elles se situent à environ

20 kg N ha-' an-' @avenport 1996). Elles peuvent 2tre plus importantes pour un champ avec

un historique de rendements 61eves. M. en début de production, un jeune champ (3 a 5 ans)

nécessitera moins de fermisant au,tk qu'un champ en pleine production (> 6 ans).

La haute valeur commerciale de la canneberge combinée au coût relativement fiible des

fertilisants minéraux incitent plusieurs producteurs québécois à utiliser plus d'engrais que ce

qui est rapporté dans la littérature, spécialement dans Ie cas du cultivar Stevens. Ce dernier est

un cultivar hybride qui produit de gros bits et possède des vignes robustes. Une réponse

différente des cultivars à la fertilisation azotée est envisagée (Davenport 1996, Davenport et

Vorsa 1999) (tableau 3). La répartition des ressources, p.ex. i'azote, entre le mode de

reproduction semée et a s e d e de la canneberge pomait être sous contrôle génétique (Novy

et al. 1996).

Tableau 3. RCsamC des doses optima de fertilisant mot6 recommandCa pour difIl6reats cultivars de canneberge en Amerique du Nord

Région Cultivar Investigateur Dose optimum de N (kg ha-')

Massachusetts Early Black DeMoranvilleLL' 30

Massachusetts

Wisconsin

Oregon

Oregon

Colombie Britannique

Colombie Britannique

New Jersey

New Jersey

Stevens

Stevens

Crowley

Stevens

Stevens

Bergman

Early Black

Stevens

Davenport et ~ e ~ o r a n v i l l e ~ )

~aven~or t" )

Hart et ai. (4)

Hart et ai. (4)

~ a v e n ~ o r t ( ~

~ a v e n ~ o r t ~ ~

~ a v e n ~ o r t ( ~ )

Davenport et or sa"^)

o aven port 1997, "'1996; '?Davenport et DeMorandle 1997; %avenport et Vorsa 1999; (' ) ~ e ~ o r a n v i i l e 1992; (4?E3art et al. 1990

Davenport (1996) rapporte que, dans la canneberge, la quantité de fertilisant azoté ajoutée et le

calendrier d'application varient selon le cultivar et les régions de croissance. La culture de la

canneberge au Québec utilise principalement le cultivar Stevens sur sol sableux. Sous ces

conditions, l'azote est un facteur limitatif de l'augmentation de la production de canneberge.

Nous posons l'hypothèse suivante : au centre du Québec, la canneberge répond positivement

h de plus fortes doses d'azote que celles rapportées dans la littdrature pour d'autres regions à

contexte pédo-climatique Mérent.

L'objectifprincipal du projet est d'identifier les doses de fertilisant azoté qui conviement le

mieux à cette culture, en teme de rendement et de qualit& sous les conditions spécifiques du

centre du Québec.

Les objectifs spécifiques sont :

1. déteminer les doses optimales de N pour dinérents bassins en pleine production du

cultivar Stevens (régimes hydriques et types de sol différents);

2. déterminer les doses optimales de N pour un bassin en début de production du cultivar

Stevens (quatre ans);

3. développer des outils de diagnostic de la dispomtbilité en azote du sol pour la culture au

cours de la saison de croissance (membranes d'échange anionique et catiorilque).

2. REVUE DE LITTÉRATURE

2.1. Azote : &ment clé dans la culture de la cameberge

2.1.1. Azote et d6veIoppement de Ia plante

L'azote est un élément essentiel aux végétaux, comme à tous les organismes vivants, pour leur

croissance et Ieur repmductio~ C'est 1'éLiment minérai. dont ils ont besoin en plus grande

quantité. L'azote est un constituant majeur des acides aminés et des acides nucléiques et donc

des acides désoxyribonucl6iques, des protéines, des enzymes, de la chiorophyile, des

cytochromes, des phytohormones et des vitamines (Salisbury et Ross 1991). Il est impliqué

dans plusieurs réactions m6taboiîques reliées à la synthèse et au transfert d'énergie. Ii est relié

au code génétique par l'ADN. Il n'est donc pas surprenant qu'il soit particulièrement

important dans le développement des plants de canneberge. La canneberge utilise une faible

quantité d'azote camparativement aux autres cultures et l'écart entre une quantité suffisante et

excessive de cet élément dans la solution du sol est mince. L'azote détermine le rapport de

croissance végétative/reproductive de la canneberge @avenport 1996). La fertilisation azotée

est souvent associée à l'augmentation du rendement en h i t s (Davenport 1996 ; Eaton 1971;

Eaton et Meehan 1973). Cependant, un excès d'azote dans le sol peut stimuler la croissance

végétative au détriment de la hctification (Eck 1976).

Les plants de canneberge sont constitués de tiges horizontales, aussi appelées vignes, stolons

ou mumers~. Ces tiges horizontales recouvrent Le sol et des pousses verticales ou «uprights»

en émerges. Le développement d'un plant de canneberge est illustré a la figure 1.

0 m... -o.*..* Pousse de l'année

Figure 1. DCveloppement du plant de canneberge.

A l'automne, des bourgeons végétatifs ou mixtes se fornient sur les tiges verticales. Ce sont

ceux-ci qui peuvent être hctiGres au printemps. L'azote permet la production des tiges

fkuctiferes, mais ces jeunes pousses verticales ne doivent pas avoir guère plus de 30 cm, sans

quoi elles se recourbent comme les vignes et ne produisent plus de fleurs. La croissance

végéîative de la saison se poursuit sur les tiges au-dessus des fleurs. L'azote influence

également la longueur de cette nouvelle pousse qui est ia première source de photoassimïlats

pour le développement des fnits (Roper et Klueh 1994, 1996). Il est important de voir à

obtenir une pousse de longueur suffisante pour assurer une b 0 ~ e récolte. D'un autre côté, si

cette pousse est trop importante, la compétition pour les hydrates de carbone entre feuilles et

f i t s (sources et puits), SuMent au détriment des Wts. La canneberge Ctant une plante

pérenne, une quantitb non négligeable de N est présente dans les vignes et peut être recyck

d'une saison à l'autre (Stieber et Peterson 1987).

2.1.2. Azote et variabiiite g6n6tique de Ia rkponse aux engrais

Une réponse dinérente des différents cultivars de canneberge à la fertilisation azotée a été

notée @avenport 1996, Davenport et Vorsa 1999). La répartition des ressources, p.ex.

l'azote, entre le mode de reproduction sexuée et asexuée po&t être sous contrôle génétique

(Novy et al. 1996). Les cameberges cultivées commercialement peuvent être regroupies en

deux groupes selon leur antécédent génétique, soit : les cultivars qui sont des séIections à

partir de populations indigènes et les cultivars hybrides qui ont été obtenu à partir des

programmes d'améIioration génétique (tableau 4). La répartition des ressources entre le

rendement en fiuit et la croissance végétative est reconnue pour favoriser le rendement à faibIe

dose d'apport de fertilisant azoté dans la canneberge. Bien que la croissance végétative @oids

des stolons) est augmentée avec l'augmentation de la fertilisation azotée pour tous les cultivars

étudiés, les cultivars n'ont pas tous montré une diminution de rendement en fhits aux doses

élevées d'azote. Le rendement en fnut des cultivars hybrides Franklin. Pilgrim, Stevens et No

35 semblent stable sous les diffërentes doses de feailisant azoté comparativement à celui des

cultivars indigènes.

Ben Lear

Bergman

Crowiey

Cropper

Early Black

Franklin

Howes

McFarlin

Pi lgrh

Stevens

wilcox

Tableau 4. Description des principaux cultivars de canneberge Cultivar Origine Récolte Apparence des fruits

Population indigène Wisc. 1901 Hâtive Moyen à large, rouge profond

Early Black x Searles 1961

McFarlin x Prolific Wash. 1970

Population indigène N.J. 1930

Population indigène Mass. 1857

Early Black x Howes 1961

Population indigène Mass. 1843

Population indighe Mass. 1874

Prolific x McFarIin 1961

McFarlin x Potter 1950

Howes x Searles 1950

Mi-saison Moyen à large, rouge

Mi-saison Large, rouge profond

Mi-saison Petit, rouge

Hâtive Petit à moyen foncé

Hâtive Moyen à large rouge à rouge foncé

Tardive Moyen, bonne couleur rouge

Tardive Moyen à large rouge profond

Tardive Vraiment large, foncé

Mi-saison Vraiment large, rouge profond

Hâtive Moyen à large, rouge profond

Eck 1990

2.1.3. Ferfilisation azotée

Actuellement, les recommandations de fertilisation en usage pour la production de canneberge

au Québec sont basées principalement sur les résultats d'essais et les recommandations

provenant des États-unis et de la Colombie-Britannique. Eck (1976) rapporte avoir obtenu les

rendements en fiuits nais les plu élevés avec 17 ou 34 kg N ha-' selon les années, dans une

expérience de cinq ans au New Jersey avec le cv. Early Black (traitements: 0, 17, 34 et 51 kg

N ha-'). Davenport (1996) rapporte les rendements en canneberges les plus élevés avec une

application de 22 kg N ha''. L'expérience comportant des traitements de 0, 22 et 44 kg N hiL

s'est déroulée sm trois ans dans les états du Massachusetts (c-v Early Black et Howes), du

New Jersey (cv. Early Black), du Wisconsin (Stevens et Searles) et de Washington (cv.

McFarlin). Une étude réalisée en Oregon (Hart et al. 1990) avec le cultivar Stevens a

démontré qu'il necessitait une plus forte dose d'azote que les autres cultivars de canneberge

présentement utilisés. Les rapports préliminaires de recherches effectuees en 1997 aux États-

Unis et en Colombie-Britannique citent des expériences utilisant des doses de fertilisant azoté

plus élevées, particulièrement pour le cultivar Stevens @avenport 1997; DeMoranville 1997).

Les derniers guides de recommandation publiés en 1997 soulignent le fait que dans le cas

précis du cultivar Stevens. les doses peuvent atteindre jusqu'à 60 kg N ha-' @avenport et

DeMorandle 1997; Pool et al. 1997).

Le moment d'application des fatilisants peut permettre d'améliorer l'efficacité de l'azote en

augmentant le synchronisme entre sa disponibilité et les besoins de la plante. Le

fiactionnement des engrais azotés se fait suivant le stade de développement de la plante.

Ainsi, la haute valeur commerciale de la canneberge. en plus d'inciter plusieurs producteurs à

utiliser plus d'engrais, a augmenté leur nombre de sorties au champ vouées à la f d sa t i on .

La plupart des fertilisants sont appliqués à l'aide d'une rampe. Cette opération mécanique

représente des coûts pour le producteur; un nombre élevé d'applications devrait donc être

justifié.

Grâce au '%, il a été démontré qu'une fa î le proportion de l'azote retrouvé dans les tiges

verticales et les Mts provient de la fertilisation azotée de l'année en corn (Smith 1994; Hart

et al. 1994). Ceci est en accord avec le fait que la canneberge soit une plante pérenne ligneuse.

La canntberge utiliserait le N préalablement entreposé dans ses tissus végétaux pour produire

des fruits. Selon Hart et al. (1994)' pour qu'une proportion plus importante de la f e s a t i o n

azotée de l'année se retrowe dans les fhits et les tiges verticales, ia fertilisation doit être faite

avant le stade de mise à bit. La proportion de l'engrais de l'année dans les vieilles tiges est,

pour sa part, toujours constante peu importe le moment d'application. Davenport (1996)

recommande de hctionner I'appIication de l'engrais en trois, quatre ou cinq apports soit aux

stades suivants: klongation, fioraison, mise à fiuit, formation des bourgeons et avant la récolte.

Le N appliqué en début de saison est cehi reconnu pour promouvoir la croissance végétative

non desirée.

2.1.4. Azote et quilit6 des fmits

L'azote est non seulement relié au rendement en f i t , mais aussi à l m qualité (Davenport et

Provost 1994; Eaton 1971; Eaton et Meehan 1973; Eck 1976; Francis et Atwood 1961). Une

augmentation de la fertilisation azotée réduit le contenu en anthocyanes et accroît le taux de

pourriture des nuits (Eaton 1971; Eck 1976; Francis et Atwood 1961). Les anthocyanes sont

les pigments responsables de la coloration du fiuit. La popularite de la cameberge dans les

produits de transfomation voués à la consommation humaine ne serait pas aussi grande sans

son attrayante couleur rouge. Les producteurs et l'industrie de transformation désuent obtenir

une teneur maximale en anthocyanes. Celle-ci peut varier de 10 à 100 mg par 100 g de fnut

sur une basse humide avec une moyenne de 25 à 40 mg par 100 g de f i t (Aurand 1989).

Le développement des anthocyancs est sous contrele génétique (Schimid 1977; Vorsa et

Welker 1985; Saper et al. 1986) (tableau 4). Xl deend aussi de I'activation du phytochrome

(Mol et al. 1996) et se produit sous l'effet conjugué de la lumière et des températures fiaiches.

Les conditions climatiques automnales permettent nonnalanent l'accumulation des

anthocyanes (Hall et Stark 1972; Roper et Vorsa 1997). Cependant, la &colte des fruits ne

peut être retardée sans augmenter le danger de dommage par le gel. Le processus de

maturation des f i t s de même que certaines composantes du métabolisme secondaire

impliquées dans la pigmentation sont afEectés par la fdiisation azotée chez les espèces

ligneuses fructifères @ab& et al. 1997). Également, une importante croissance végétative

stimulée par l'azote produit de l'ombrage sur les fhits. Les nuits sont disposés dans des

strates de lumière et de temp6rature. Cette stratification influence leur coloration. Les îÏuits

de la partie supérïeure du couvert vegétd sont généralement plus rouges que les autres. Au

moment de la r b l t e , qui a lieu en uae seule opération, les nuits de la partie supérieure du

couvert végétal sont à maturité alors que ceux de la partie inférieure sont encore immatures,

L'apparence des fiuits est un critère de qualité d'une grande importance pour

commerciaiisation des fivits fiais. Les mous sont le résuItat d'une destruction

l'intégrité des membranes et d'une infection de pathogènes (Doughty et al. 1967).

sensibilité à certaines maladies physiologiques s'accroît avec la disponibilité en azote du sol à

cause de l'interaction entre la nutrition azotée et la nutrition calcique impliquée dans le

maintien de l'intégrité des membranes et des parois celIulaïres (Habib et al. 1997). La

pourriture du fÎuit augmente ainsi avec la dose de fertilisant azoté. En augmentant la

croissance végétative des plants, l'azote pamet la rétention de l'humidit6 sur les plants, une

condition favorable a l'infection par les champignons pathogènes (Tono et al. 1966). Tono et

al. (1966) ont trouvé, en dliminant la variabilité du microclimat entre les traitements de

fertilisation azotée, que l'azote Muence aussi directement la prédisposition de la plante à

l'infection en forniant des parois cellulaires minces plus facilement pénétrées par les

champignons.

2.1.5. Azote et analyses foliaires

La concentration en azote des tissus augmente avec l'augmentation de la fertilisation azotée

dans la culture de la canneberge (Davenport et Provost 1994; Eaton 1971; Eaton et Meehan

1973; Eck 1971). n est recommandé de visa une concentration en azote de 0,9-1.1 % N

(tableau 5) entre le 23 août et le 17 septembre dans les tissus foliaires de tous les cultivars de

canneberge @avenport et al. 1995). Dans la littérature, les auteurs s'entendent pour dire que

c'est à cette période, août-septembre, que la concentration en éléments minéraux dans les

feuilles est la plus stable (Chaplin et Martin 1979; DeMoranville et Deubert 1986).

L'augmentation de la fatilisation azotée a un impact sur la concentration en éléments majeurs

des tissus foliains de la canneberge. Non seulement la concentration en N augmente avec

l'application de fertilisant azoté, mais 6gaIement celIe en P et de K, alors que la concentration

en Fe diminue @avenport et Provost 1994). L'augmentatioh de la concentration en 6léments

minéraux dans les feuilles de canneberge ne se traduit pas nkessairement par une

augmentation du rendement en firuits et semble même avoir un impact important sur la

pourriture des f i t s @avenport et Provost 1994).

Tableau 5. Intervalles idéaux de concentration en 616ments minéraux des tissas foliaires de crinneberges en pleine production durant la pCriodc do 23 aoPt au 17 septembre

Elément IntervaHe idéal de concentratioa ('w

Azote (N) 0,90-1,lO Phosphore (P) O, 10-020 Potassium (K) 0,40-0'75 Calcium (Ca) 0,30-0,80 Magnésium (Mg) O, 1 5-0'25 Soufie (S) 0,08-0,25

Fe (Fe) >20 Manganèse (Mn) >IO Zinc (Zn) 1 5-3 O Cuivre (Cu) 4-1 O Davenport et aI. 1995

23. Dynamique de l'azote dans le système sol-canneberge

2.2.1. Milieu de croissance de la caaneberge

La canneberge appartient à la famille des Éricacées et comme les autres membres de sa

famille, elle colonise des sols très acides et pauvres en cléments nutritifs. La canneberge

nécessite donc de fables quantités d'éléments minéraux. De plus, la canneberge croît en

association avec un champignon mycorhizen endophyte @ajwa et Read 1986; StribIey et Read

1974, 1980). Cette symbiose permet a la plante d'améliorer son approvisiomement en

éléments minéraux. La tourbière de mousse de sphaigne, la tourbière ombrotrophe où l'eau et

la tourbe sont acides et très pauvres en éléments minéraux, constituent un milieu apprécié des

canneberges (CQVB 1987). Le système racinaire du plant de canneberge se développe dans

les 10 cm supérieurs du sol (Eck 1990). La canneberge est sensible a la déshydratation, mais

également aux conditions ~uc t r i ces .

Historiquement, la canneberge a Cté cultivée sur tourbe. Avec le temps, les producteurs ont

adopté la pratique du sablage qui consiste à appliquer, aux trois a cinq ans, une mince couche

de sable (1 à 4 cm) la surface de la tourbe (Eck 1990). Cette technique pemet

l'enracinement des plants et une lutte temporaire contre certains insectes Les producteurs

retirent même complètement la matière organique en place pour la remplacer par du sable et

ainsi cultivent la canneberge directement et uniquement dans le sable. Ce mode de culture

présente des avantages de gestion et est le plus répandu dans les nouvelles plantations. Les

techniques modernes de mise en valeur des tourbières permettent maintenmt de transformer

des tourbières minhtrophes, autant que des tourbières ombrotrophes en sol propice à la

culture de la canneberge (Groupe HBA 1997). Même des sols podzoliques, qui sont, selon la

classincation canadienne des sols (Agriculture Canada 1992), typiquement des sols a

matériaux parentaux acides de texture grossière, peuvent se prêter à une culture commerciale

de canneberge s'ils présentent une couche indurée qui permet la gestion de l'eau. Les sites

sous culture de canneberges doivent permettre la gestion de l'eau, l'inondation des bassins,

pour une protection contre le gel et une récolte mécanique rapide.

On cultive donc la canneberge dans un sol organique ou sableux acide, bien draine, irrigué et

pouvant être inondé. Le pH du sol sous culture de canneberge doit se situer entre 3,s et 5 J

(Eck 1990). Dans les régions productrices de canneberger, on observe des différences dans la

composition des sols. Par exemple, 46 échantillons de sol. provenant de cinq états américains

et d'une province canadienne, la Colombie-Britannique, contenaient de 1.3 à 95,2 g C kg-'

@avenport et DeMoranMlie 1993).

2.2.2. C y c k de l'azote

L'azote otganique représemte la quasi-totalité de l'azote du sol Wustin 1987). Seulement une

faible quatttité d'azote sous une forme minérale dispomiIe aux plantes @&+ ou No3?.

La canneberge préfke la forme ammoniacale de l'azote ( B k et al. 1996; Greidanus et al.

1972; Rosen et al. 1990). C'est sous cette forme que prédomine l'azote minaal dans les

conditions d'airobie et d'acidité où évolue la canneberge. L'azote ammoniacal est donc

privilégié pour la fertilisation, ûn peut certainement imaginer un modèle, comme celui de la

figure 2, représentant la dynamique de l'azote dam le système sol-plante constitué de la

canneberge et de son substrat, Les micf~~~rganismes jouent mi rôle important dans le cycle de

l'azote. La majorité des réactions du cycle sont des t r a n s f o d o n s biologiques contrôlées par

des enzytnes microbien L'activitb enzymatique est dépendante du pH. Ainsi, pIurieurs

réactions du cycle sont limitées par l'acidité du sol-

La xninéralisation de la matière organique est la principale source endogène d'azote dans le

système cameberge-sol. Elle est assude par des micro-organismes hétérotrophes. Plusieurs

enzymes, chacun spécifique à un composé organique, permettent cette minéralisation du N

organique. L'ammonification peut survenir dans une large gamme de pH de sol (Foy 1984).

Le pH du sol determine le genre, le nombre et l'activit& des micro-organismes impliqués dans

la transformation de la matière organique. Dans les sols itudiés par Tabatabai et AI-Khafaji

(1 980) et par Simard et N'dayegamiye (1993). l'acidité du sol n'a pas nécessairement diminué

la minéralisation du N organique. Cependant, à un pH inf'ew à 5'5, ce sont les champignons

qui sont les plus actifs daos la décomposition de la matière organique (Foy 1984) et à un pH

près de 4, I'ammonification est très faible (Hanmen et Van Schreven 1955).

La nitrification, Ie processus d'oxydation du N&+ en NO3-, normalement important dans les

sols agricoles, est fortement limité par l'acidité du sol. La nitrification implique

principalement deux groupes de micro-organismes chhioautotmphes : les bactéries oxydant

le N'If3 en Na; dont le genre type dans les sols est Nitros&onas, puis celles qui oxydent le

NO; en NO3-, et dont les plus importants représentants dans le sol sont les Nitrobacters

(Schmidt 1982). Ces bactéries sont sensibles à de fortes concentrations d'ion hydrogène. Le

pH optimum pour la nitrification varie entre 6,6 et 8 (Paul et Clark 1989). Selon Alexander

(1981), la nitrification diminuerait rapidement avec le pH et serait indécelable à un pH

inférieur à 4,s.

Il est avantageux de travailla sous des conditions inhibant la nitrification. On diminue ainsi

les pertes d'azote nitrique par lessivage. Le NO3; un anion, est très mobile dans le pronl du

sol comparativement au =+, un cation. Le ~ H 4 f peut être retenu au complexe d'échange

cationique du sol. La taille déshydratée de l'ion N&+ est similaire à celle de l'ion K+, il est

donc retenu avec la même force sur les sites d'échange cationique (Barber 1995). Comme le

K+, il pourra Cgalement être fixé entre les feuillets d'argile. Le NH4+ h é ne peut être

facilement déplacé par un autre cation. Cependant, on retrouve très peu d'argile dans les

bassins de canneberge @avenport et DeMomville 1993), la capacité d'échange cationique de

ces sols est dors essentiellement dépendante de leur teneur en matière organique et du pH.

Ainsi, la fixation du avec la matière organique du sol par une réaction covalente pourrait

être plus fréquente dans certains sols (Stevenson 1986). Davenport et al. (1994) ont trouvé,

lors d'une expérience concernant la mobilité des fertilisants dans les sols de canneberge, qu'un

sol organique avait un potentiel de rétention de l'azote vingt fois supérieur à celui d'un sable.

Moins de fertilisant azoté devrait être nécessaire pour assurer une bonne récolte lorsque la

canneberge est cultivée sur tourbe comparativement au sable. Le substrat de culture qu'est la

tourbe étant constitué de matière organique, une quantité non négligeable d'azote peut-être

disponible aux plantes par minéralisation lorsque le rapport C/N du sol est inférieur à 25. Eck

(1990) rapporte que la tourbe acide bien décomposte a Cté une source nette d'azote et de bore.

Le sable, pauvre en matière organique, est tributaire, pour sa part, de l'apport exogène d'azote.

il existe également une gamme de milieux de culture intermédiaires. À cause de

l'accumulation de débris v6gbtaux & la d a c e du sol et de la pratique du sablage périodique,

on peut observer, selon l'âge des baspins, une alternance de minces couches de matière

organique et de sable.

La disponibilité en azote dans le système sol-cameberge est donc fonction de plusieurs

facteurs enviromemenîaux. Les conditions du milieu (matière organique et pH) sont en

relation avec la vitesse de réaction des transformations du cycle de l'azote, de même que les

conditions climatiques (température et précipitation). Comme le pH, la température et

l'humidité du sol influencent l'activité des mim-organismes qui jouent un rôle prédominant

dans la dynamique du cycle de l'azote (Casmia. et Mumu 1980; Myers et ai. 1982).

2.3. Ouüïs diagnostiques de Ia disponibiIité en azote du sol

2.3.1. Utilisation des échangeurs d'ions synthétiques : les r6sines

Plusieurs tests ont été proposés pour prédire la contribution du sol en N minéral, mais

généralement, ces index n'ont pas atteint le même succès que ceux développés pour le P et le

K disponibles (Stadord 1982). Le niveau de feailité des sols est généralement évalué sur un

échantilIon de sol à l'aide d'une extraction, suivi de son analyse chimique. Ainsi, la

disponibilité des éléments minéraux dans les sols est estimée à partir d'un pool statique

d'éléments à un moment fini. Cependant, en réalité, la disponibilité des éléments relève d'un

processus dynamique (Cooperband et Logan 1994). Les méthodes d'incubation en laboratoire

estiment la minéralisation de N dans le temps en considérant plusieurs facteurs (Keeney 1982),

mais eues sont réalisées sous des conditions optimales, alors qu'au champ, les conditions sont

variables (Standford 1982). Les échangeurs d'ions synth&iques, communément appelés

résines. lorsqu'ils sont utilîsés in situ reprbsentent une nouvelle approche pour quantifier les

ions disponibles aux plantes. Ils peuvent facilement &re utilisés in situ, c'est-à-dire

directement au champ, et seaient aptes B htbgrer toutes les variations de composition de la

solution du sol. Les résines sont sensibles au-mouvement des ions dans le milieu lorsqu'elles

y sont positionnées.

L'utilisation des résines d'échange ionique est largement répandue A travers le monde et dans

de nombreux domaines d'étude. Les résines sont impliquées, par exemple, dans les processus

de dialyse de l'industrie alimentaire, phamiaceutique, métallurgique et de synthèse chimique.

Elles sont égalanent de plus ai plus utilis6es en recherche concernant les ressources

natueues: sol et eau. Les échangeurs d'ions utilisés dans les études de sol sont principalement

coIlSfitu6s de polymères organiques, synthétiques et solidei (Skogley et Dobermaan 1996).

Des groupes actifs sont incorporés aux polymères lors de leur fabrication. Ce sont ces groupes

qui donnent aux résines des charges kIectn,statiques. On les neutralise par un contre-ion

sélectionné. C'est principaîement le degré de croisement des chaînes de polymères qui

infiuence Ies pmpri6t6s des résines (Skogley et Dobermann 1996). Les polymères forment

généralement des particules individuelles M o r n e s et sphériques, des perles. Le diamètre des

perles ainsi que celui des pores qulelies contiennent est variable. Les résines coIISfinient un

tamis moléculaire spécifique.

Les résines ont d'abord été évaluées comme altemative aux extractions chimiques. Elles ont

été utilisées en majorité sous la forme d'un système appelé I'batch system" (Skogley et

Dobermann 1996). Dans ce système, du sol et de la résine sont mélangés avec de l'eau, puis

agités. Un tel système se compare avantageusement aux méthodes standards. Il donne de

bons résultats pour le phosphore, mime une meilleure relation avec le prélèvement de la

plante que les extractions chimiques (Tm et al. 1992). Un problème pratique concernant ce

système est la séparation de la résine et du sol après l'extraction.

Un autre système dlutilisation des &sines, le "difiion-sensitive system", met les résines en

contact avec le sol pour qu'elles soient sensibles au mouvement des ions dans le milieu

(Skogley et Dobermann 1996). Les résines sont positionnées dans l'échantillon de sol ou

directement dans le milieu étudié (in situ), sans que le sol ne soit mélangé. On dose ainsi un

flux d'éléments minéraux. Les résines demeurent en contact avec le sol pour un temps

variable. Plusieurs présentations physiques des rbsines ont été Claborées : les sacs, les

membranes et les capsules. Les sacs de résines sont constitués d'une quantite spécifique de

résines, de perles, entourée de Nylon poreux pour former une balle. Ces sacs de résines ont

été utilisés dans des études sur la dynamique de l'azote (Kolberg, et al. 1997). Durant leur

fabrication, les perles peuvent gtn combintts avec des membranes. Ces membranes sont

composées de produits similaires à ceux des perles. La membrane produite a une stabilité de

dimension et une force mécanique qui facilte l'utilisation des résines. Il est facile de séparer

les membranes d'échange du sol. La majorité des Ctudes utilisant les membranes avaient pour

objectif de déterminer la dispomiilité du phosphore (Nkrnberg et al. 1998; Femmdes et

Coutinho 1997; Coopaband et Logan 1994; Schoenau et Huang 1991) et des nitrates (Pare a al. 1995; Subler et ai. 1995; Wander et ai. 1995). Finalement, une capsule regroupe plusieurs

types de résines. Ces résines sont scellées par un procédé industriel à l'intérieur d'une coquille

poreuse. La c a p d e est donc un système qui adsorbe les différents ions simultanément et

indépennaniment (Skogley 1992; Skogley et al. 1990).

De ces présentations physiques des résina, les membranes nous semblent l'outil le plus

intéressant pour étudier la dynamique in situ de l'azote et pIus spécifiquement Ia dispom'biIité

de l'ammonium. Les membranes ont deux dimensions, ce qui leur confère des avantages

comparativement aux outils à trois dimensions, sacs et capsules. Ces avantages sont rapportés

par Cooperband et Logan (1994) : le problème de diaision qui peut swenir avec les sacs et

les capsules est éliminé, i'insertion dans le sol est possible avec un minimum de perturbation

et elles pennenent un meilleur contact avec la matrice du sol.

2.3.2. Mode d'action des membranes d'khange ionique

Selon Cooperband et Logan (1994), les membranes pexmettent d'estfmer les ions disponibles

aux plantes en étant en interaction dynamique avec la solution du sol. Elles peuvent être

perçues comme des échangeurs en compétition avec la phase solide du sol et les racines des

plantes. Les membranes adsorbent des ions de la solution ou, selon le cas, elles peuvent

également les désorber lorsque leur teneur dans la solution du sol est très faible. Dans le

temps, les membranes peuvent agir comme un puits ou une source d'ions (Cooperband et

Logan 1994; Subler et al. 1995). Les membranes réagissent rapidement avec les ions en

solution; elles sont un indicateur instantané de la concentration ionique de la solution du sol.

Ainsi, elles reflètent les changements dans la concentration d'ion et non leur accumulation

nette durant une période de temps de contact. Suite ik leurs travaux, Cooperband et Logan

(1994) concluent que, dam le meilleur des cas, le flux dos6 représente la moyenne des flux

suNenus durant la période d'insertion des membranes au champ ou bien ce flux représente

uniquement les fiw les plus récents (24 - 48 heures).

3.1. Sites exp4rimentaiu

L'étude a été menée sur la canneberge (Vucciniwn macrocapon Ait.) chez les producteun

Canneberges Atoka Inc. et Pampev Inc. locaüsés dans la région Centre-du-Québec (St-Louis

de BIanford et Mameau). ElIe présente des résultats de la saison de croissance de l'été 1996 et

1997 et s'inscrit dans le cadre d'un projet de trois ans débuté en 1996.

Quatre dispositifs ont dt& mis en place en 1996 dans des bassins du cultivar Stevens. Trois de

ces dispositifs sont situés chez Canneberges Atoka Inc. dans des bassins en production de 8 à

10 ans. Les sites sont désignés comme bassin A-9, bassin C-1 et bassin C-4. Le dernier site à

l'étude est situé chez Pampev Inc. @assi. E-2) et désigne comme Pampev. Il s'agit d'un

bassin en début de production âgé de 4 ans.

Le cultivar Stevens est un cultivar hybride de mi-saison qui produit de gros nuits ronds de

coloration moyenne comparativement aux autres cultivars (Eck 1990). C'est le cultivar le plus

populaire au Québec étant donné sont potentiel de haut rendement.

Le sol des sites est un sable rapport6 sur une base de tourbière (A-9, C-1 et C-4) ou un sable

podzolique bouleversé et nivelé (Pampev). Le Tableau 6 présente la comparaison de certaines

caractéristiques chimiques et physiques du sol des sites étudiCs. La fertilité de départ, avant

l'installation des parcelles au printemps de 1996, est rapportée au TabIeau 7.

Tableau 6. Comparaison des caract9ristiques physico-chimiques du sol ((015 cm) des sites P l96tude

Caractéristiques de sot Sites -

A19 C-1 C 4 Pampev Texture(%)

Sable 92a 88b 94a 93a Limon et Argile 8a 12b 6a 7a

C organique (g kg-') 19,4a 8,3b 4,8b 5,4b pH(CaC12) 4,lc 4,6a 4,Sab 4,4b Capacité d'échange cationique effective (BaClt) -

(cm01 (+] kg-') Cations échangeables

(cm01 (+) kg-') Al 1,89a 0,45c 0,34c 0,92b Fe 0,06a 0,03b 0,3b 0,03b Mn <0,01 <0,01 <0,01 <O,O 1 Ca O, 1 Sa O, 1 Sa 0,Ua 0,04a K O, 14b 0,26a O, 1 9ab 0,17ab M g 0,06bc 0,12a 0,OSab 0,02c Na O, 12b 0,lSa O, 16ab O, 1 Sab

n=4 échantillons sauf pour pH où n=20. Séparation des moyennes par le test de comparaison multiples de Duncan au seuil de p < 0,05. Les moyennes avec la même lettre ne sont pas significativement différentes.

Tableau 7. Comparaison de la fertiiite de depart du sol (0-15 cm) des sites i I'Ctude Extraction Mehtich III Sites

(mg kg" A4 C-1 C-4 Pampev --

P 75a 69a 60a 18b K 52b 78a SSb 12c Ca 104b 146a 102b 94b M g 39b SSa 4% 23c Fe 40% 454a 489a 304c Cu 2,62a 1,61b 1 ,S2b 1,60b Zn 10,29b 14,53a 1 1,88ab 0,87c Mn 3,32b 13,95a 3,34b 0,6k

n=20. Séparation des moyennes par le test de comparaison multiples de Duncan au seuil de p c 0,OS. Les moyennes avec la même lettre ne sont pas significativement différentes.

La matière organique est mesurée par dosage de I'excès de Cr, après réaction à I'acide

sulfurique concentré, avec une solution FeSOI 0,s N à l'aide d'un titrateut automatique et

d'une électrode m v e h et Avnimelech 1972; Walkley et Black 1934). La capacité d'échange

cationique est déterminée selon la méthode développée par Hendershot et Duquette (1986) qui

dose séparément les cations échangeables extraits au BaC12. L'analyse granuloméûique a été

réalisée par la méthode de la pipette (Sheldnck et Wang 1993). Enfin, la quantité d'éléments

potentiellement assimilables (P, K, Ca. Mg, Fe, Cu, Zn et Mn) est évaluée par extraction des

sols humides avec une solution Mehlich-III (J'ran et Simard 1993).

Le site Pampev est sigdcativnnait plus faible en élhaits minétaux extraits au Mehlich III

que les sites situés chez Canneberges Atoka. Ceci s'explique par le fait que le site Pampev a

un plus court historique de production, et donc, de feitilisation. Les plants au site Pampev

étaient à leur troisième année de production au moment de l'implantation des parceiles en

1996, comparativement i la huitième ou la dixième pour les bassins C-1, C-4 et A-9. Les

apports en éléments nutritifs sont supérieurs aux besoins de la plante et contribuent à

l'augmentation de la fertilité des sols. Selon le bulletin technique d'Information sur la

production écologique de la canneberge (1997), cet indice de disponibilité du phosphore décrit

ces sols comme étant nomial pour la culture de la canneberge au site Pampev, mais riche pour

les autres sites. Ces sables acides sont riches en Ai et en Fe échangeable, et donc, sujets a la

fixation du P. Concernant le K, le site Pampev a un indice de disponibilité normal alors que

pour les sites en pleine production, il est plutôt riche. L'indice pour le Ca et le Mg des sites à

I'étude est riche. La majorité des résultats présentés ultérieurement décriront les sites selon

deux classes, soit le jeune site et les sites en pleine production.

Le site A-9 contient significativement plus de C organique que les autres sites de même

qu'une plus grande CEC et un p H plus f&iile. Le site C-1 contient significativement plus de

limon et dYargiIe que les autres sites. Le pH de ce site est €galement significativement plus

élevé. II n'y a pas de dinémice significative entre les sites A-9, C-1 et C-4 concernant le P

Mehlich III. Par contre, les teneurs en K, Ca, Mg, Zn et Mn extraits au Mehlich IIi sont

significativement plus élevées pour le site C-1 que les autres sites. Le Cu extrait du sol est

plus élevé au site A-9.

3.2. Traitements et dispositif erp4rimental

Cinq doses d'azote (0, 15, 30, 45, 60 kg ha-') ont &té appliquées à l'été 1996 sous forme de

suWate d'ammonium (21-0-0). Les parceues ont wu également du superphosphate triple (O-

46-0). du sulfate de potasse (0-0-50) et du M a t e de potasse magnkien (0-0-22-11)- Suite

aux résultats de la première année du projet, il a i té décidé d'augmenter chacune des doses

d'azote de 20 kg ha-' à la saison 1997 dans les trois sites âgés de 8 à 10 ans. Les doses pour

ces sites ont été de 0,35,50,65,80 kg Nha-'.

Les engrais ont été fhctiomés en quatre apports selon les stades de développement de la

plante et ont été appliqués manuellement a la volée. Le calendrier d'application aïmi que les

doses apportées sont présentées aux tableaux 8 et 9.

En 1997, les différents stades de dCveloppement de la plante ont correspondu aux data

suivantes : débourrement (10 juin), 50% floraison (10 juillet), mise à nuit (29 juillet) et

mahirité des fhits (4 septembre).

Les traitements de 1997 ont été appliques sur les mêmes parcelles qu'en 1996. Du point de

vue statistique, les traitements d'azote sont répétés quatre fois et disposés selon un plan en

blocs aléatoires complets. Le dispositif expérimental est semblable pour les quatre sites.

Chaque site compte 20 parcelles (unités expérimentales) d'une dimension de 10 m2. Les

figures 3 et 4 presentent l'arrangement détaillé des parcelies à chacun des sites.

Tableau B. Traitements de fertilisation et dendrier d'application, saison de croirsance 1997, au site Pampev

Traitement Calendrier d'application Numéro Total appliqué Débumement 50 % Floraison Mise à fhit Maturité

(kg N ha") Ike -N ha-')

Tous 60 15 15 15 15

(kg KzO ha") Tous 56 14 14 14 14

Tableau 9. Traitements de fertilisation et caiendrier d'application, saison de croissance 1997, aux sites A-9, C-1 et C-4

Traitement Calendrier d'application Numéro Total appliqué Débomement 50 % Floraison Mise à fiuit Maturité

(kg N ha-') (kg N ha-')

Tous 100 25 25 25 25

(kg K20 ha-') Tous 100 25 25 25 25

(kg Mg0 ha-') Tous 22 5,s 5,s 5 s 5,s

***La fertilisation Mg ajoute églement 44 kg de K20 pour un total de 144 unités. Les fertilisants utilisés sont les suivants: amte = sulfate d'ammoniaque (21-0-0); Phosphore = superphosphate triple (0-46-0); potassium = sulfate de potasse (0-0-50); magnésium = suipomag (0-0-22-1 1). Lapierre et al. (1997)

Site Pam~ev

Bloc 3

Bloc 2

Traitement Bloc 1 Parcelle

:bandes de résine cationique (3/parcelle) et anionique (3/parcelle) Traitements de N (kg ha-') : 1=0 2=15 3=30 4 4 5 5=60

Figure 3. Dispositif expérimental oaüst chez Pampev. La dimension des parceiles est de 10 m2 (2m x Sm). Une distance de 50 cm sépare Les parcelles d'un même bloc et un espacement de 1 m sépare les blocs. Lapierre et al. (1997)

Site A-9

Site C-1

Bloc 2

Site C-4

Bloc 3

Bloc 2

:bandes de résine cationique (3lparceUe) et anionique (3lparceUe) Traitements de N @g ha") : 1 4 2=35 3 4 0 4=65 5=80

Figure 4. Dispositif espCrimeataï utilisC chez Canneberges Atoka, bassins A-9, C-1 et C-4.

33. Membranes d'échange anionique et cationique

Les membranes d'échange anionique (AR204, Ionics inc. Watertown, MA.) et cationique

(CR67, Ionics inc. Watertown, hik) ont W utilisées au champ, suivant la méthode décrite par

Cooperband et Logan (1994). à raison de trois bandes par parcelle recevant les traitements 1.3

et 5 (figure 1 et 2). Les bandes de membrane d'échange de 6 cm x 2,s cm ont été présaturées

avec Cl- (NaCl 1 M) ou ~ i * @iC1 1 M) selon les ions qu'elles adsorbent. Elles ont été insérées

dans le sol et y sont demeurées entre les fertilisations, soit pendant plus ou moins trente jours.

Les bandes ont ét6 plades pur Ia première fois au SOI juste avant la prem&e fertilisation puis

remplacées avant les fertilisations subséquentes. Une fois les membranes d'échange retiries

du sol, les nitrates ont éte extraits des membranes anioniques à l'aide de 25 mL de KCl 1 M

tandis que l'ammonium a été extrait de la même façon des membranes cationiques. Les

extraits au KCl des résines sont dosés de la même manière que le sont ceux des sols.

Les ions NO< et =extraits à l'aide des membranes sont exprimés en terne de flux. C'est à

dire par rapport à la muface des bandes et au temps durant lequel elles sont demeurées au sol.

Flux (pg .cm-2 .jil) = x mg L-' * 1L * 25 mL = xmg * 1000 pg = XPg

1000 rnL 2 15'5 cm4 *jr 1 m g 31 cmL *jr cmL*jr

Seuls les traitements 1, 3 et 5 ont reçu des membranes puisque le nombre élevé de sites (4)

représentait déjà l'utilisation d'un nombre important de membranes. Les membranes reflètent

la quantité d'él6maients minéraux en solution en relation avec un volume de sol a l'endroit où

elles sont insérees au champ. Étant donné la viuiabilite au champ, il n'est pas surprenant qu'il

soit nécessaire d'utiliser plusieurs bandes de résine pour obtenir des résultats représentatifs.

Pour le site Pampev, les flux de NEb+ et de NO3' par traitement repdsentent la moyenne de 12

membranes 4 p6riodes. Pour les sites en pleine production, ils représentent la moyenne de

36 membranes à chaque période.

3.4. Analyses de sol

Avant chaque fertilisation et en nÙ de saison a la ricolte, des échantillons de sol dans la

couche de 0-15 cm ont été prélevés dans chaque parcelle & d'en wnnaître la f e t é . En

début et en fin de saison, des échantillons de sol dans la couche 15-30 cm ont égaiement été

prélevés,

La teneur en eau est estimée par séchage à l'étuve à 10S°C jusqu'à l'obtention d'un poids

constant. Le pH est détenniné dans une solution de CaClz (0,Ol M), en utilisant un rapport

sol-solution de lr2. La quantité d'éléments assimilables (P, K., Ca, Mg, Fe, Cu, Zn et Mn) est

évaluée par extraction des sols humides avec une solution Mehlich-IXi ('îran et Simard 1993).

Les principaux cations sont doses par spectroscopie d'absorption atomique et le potassium par

spectroscopie d'émission dans la flamme avec un appareil Perkin-Elmer 3 3 0 . Le P est

mesuré par colorimétrie (Watanabe et Olsen 1965). Les teneurs en nitrate (NO3> et en

ammonium échangeable (N&3 sont déterminées sur des extraits au KCl(1 M) (Maynard et

Kalra 1993) et mesdes, respectivement, par chromatographie en phase liquide (Dionex

4000i) et par colorimétrie (Mcongc et Bdance 1982).

3.5. Analyses foliaires

Des échantillons de feuilles ont été prélevés avant chaque fertilisation à raison de 10 tiges dans

chaque parcelle. Autant les tiges hctiferes que non fhctiferes ont été prélevées selon la

méthode décrite par Davenport et al. (1995). Les feuilles ont étt skhées a 60°C, broyées et

analysées par digestion acide (Isaac et Johnson 1960). Les déments ont été dosés de la même

façon que pour les sols : colorimétrie et absorption atomique.

3.6. Récolte et analyse des fdts

Les fhits ont été rtcoltés manuellement dans 3 Quadrats & 900 cm2 par parceue et pesés

immédiatement au champ pour dtterminer le rendement Pour chaque parcelle. un volum de

deux litres de f i t s a été récolté et rapport6 au laboratoire. Le nombre de f i t dans un des

quadrats par parcelle a été compté et le poids de 100 fiuits par parcelle a été mesuré. Un

volume de 500 mL de fiuits a été séché 60°C et broyC pour analyse minéraie par digestion

acide (Isaac et Johnson 1960) et par calcination (Isaac et Kerber 1971). Les éléments sont

dosés de la même façon qpe pour les sols : colorimétrie a absorption atomique. Une quantitk

de 150 g de fniits a été conservée congelée en sous-échantillons de 50 g pour mesure du

contenu total en anthocyanes. Le reste des fruits a Ct6 entreposé A 4 O C pendant 60 jours.

Après cette période, la conservation pst-récolte des fhïts selon les traitements de fertilisation

azotée a été évaluée.

Le contenu total en anthocyanes des fruits a été détenniné selon la méthode de Fuleki et

Francis (1968). Les anthocyanes sont extraits ii l'éthanol acide puis dosés par

spectrophotométrie à une longueur d'onde de 535 am. Pour Cvaluer la conservation post-

récolte des fiuits, ils ont été placés dans des contenants de 1 litre perforés recouverts d'une

pellicule de propylène (Cryovac SM-250, grosseur des trous = 0,4 mm) puis entreposés daas le

noir à 4°C. Le % de perte a été m d par la variation du poids des fruits après l'entreposage

et après avoir retiré les bits non commercialisables.

3.7. Anaïlyses statistiques

L'analyse de varîance des do- de même que des analyses de régressions ont été réaIisées

avec le logiciel SAS (SAS Institute hc. 1990) par la proc&ure GLM pour un dispositif en

blocs aléatoires complets. Le site Pampev a été traité séparinient alors que pour les sites en

pleine production, le site a été inclu comme un facteur de variation. Pour les analyses

impliquant des dates d'&hantiUonnage, le temps a eté traité avec la procédure REPEATED de

GLM (Littell et al. 1991). La sphéricité des données de temps a ét6 vérifiée avec le critère de

Mauchly. Lorsque la sphéricitb ne s'applique pas, la correction de Huynh-FeIdt a W

appliquée à la procédure. Les effets linéaires et @tiques de l'azote ont été v M é s par des

contrastes polynomiaux. Compte tenu du balancement des expériences, un test de Duncan au

seuil a = 0-05 a été réalise pour comparer les sites en pleine production (Steel et Tome 1980).

Le test de Scheffé, un autre test de comparaison multiple plus sévère, a également été utilist

lorsque le nombre de contrastes orthogonaux était dépassé. L'homogénéité des variances a été

vénfiée par le test de Bartlett au seuil a = 401. Une trimsfomiition 1ogarit)imique (iog(x + 1))

a été eeffectue lorsque nécessaire pour améliorer l'homogénéitt de la variance des flux dosés à

partir des membranes d'khange ionique, néanmoins les données brutes sont présentées.

4. RÉSULTATS ET DISCUSSION

4.1. Effet de la fertilisation azotée sur ie rendement en t n i i t s

Le rendement moyen en fiuits &ais obtenu pour chacune des doses de fertilikation azotée à

chaque site est présenté aux tableaux 10 (1996) et 11 (1997). Ces résultats ont également été

précédemment présentés par Lapierre et aL (1997, 1998). Les rendements sont exprimés en

tonnes métriques à l'hectare ( M g ha-'). Le rendement moyen en fiuits bis des sites en pIeine

production, tous traitements confondus, est de 24.58 M g hi1 en 1996 (site A-9 ) et de 32'01

Mg ha-' en 1997 (site A-9, C-l et C-4). Pour le jeune site, le rendement moyen est de 2,89 Mg

ha-' en 1996 et de 17.80 Mg ha" en 1997. Les rendements moyens obtenus chez Canneberges

Atoka Inc. de 1988 a 1996 dans les bassins de 8 a 10 ans et 3 à 5 ans du cultivar Stevens ont

été de 17 Mg ha-' et de 16 Mg hao1 (Gagnon et al. 1997). On peut donc considérer les

rendements de la saison 1996 au site A-9 comme étant boas et ceux de la saison 1997 comme

étant élevés.

En 1996, uniquement les sites A-9 et Pampev ont été récoités car le site A-9 est le seu1 site en

pleine production qui a pu être récolté avant que les bassins ne soient inondés pour la récolte

mécanique. Au site A-9, l'augmentation de la fertilisation azotée a permis d'accroître le

rendement en fhits frais de manière significative (tableau 10). L'azote y a eu un effet linéaire

hautement significatif. Au site Pampev, les rendements de la première d e du projet ont été

faibles, les jeunes plants ne couvraient pas encore totaiement la surface en production. La

variabilité des rendements y a été beaucoup plus importante qu'au site A-9. L'effet des

traitements est non significatif.

Tableau 10. Effet de la fertilisation uotée de 1996 sur le rendement en b i t s de canneberge en 1996

sites Traitement A-9 Pampev

No kg N haœ1 ( ~ g lia") 1 O 17,08 1,62

Analyse de la variance Vaieur de F

Effet des traitements 4.85* 1 ,8&s_ Contrastes

Valeur de F N héaire 16,89* * -

N quadratique O , ~ ~ N . S , - N.S ., *, **, respectivement non significatif et significatif à p < 0,05 et 0,O 1. - pour une analyse non applicable. Lapierre et al. (1997)

Tableau 11. Effet de ta fertüisation azotée de 1997 sur le rendement en fruits de canneberge en 1997

Sites Traitement A-9 C m 1 C-4 Pampev

5 80 42,64 43,89 43,38 60 l6,2O Analyse de la variunce

Valeur de F Effet des traitements 41 ,08*** lS,OS** 65,03"* 0 ~ 7 5 ~ s .

Contrastes Valeur de F

N linéaire 162,66*" 52,504** 256,95*** - N quadratique 0,84us. 3~97~s- 090 LNS- -

(P = 0,071 N.S., *, **, *** respectivement non significatif. significatif et hautement significatif a p < 0,05,0,01 et 0,001. - pour une analyse non applicable.

Les rendements de la deimbne année de l'expérience sont en accord avec ceux de la première

année, l'augmentation de la fertilisation azotée a permis d'accroître le rendement en bits nais

de manière significative aux sites en pleine production (tableau 11). L'analyse de la variance

et l'analyse des contrastes indiquent un effet linéaire hautement significatif de l'azote sur le

rendement m fhits aux sites A-9, C-1 et C-4. L'application de la dose la plus faible de N (35

kg N ha") a entrahé une hausse de rendement par rapport au témoin non fidlisé de

respectivement 163%' 78% et 98% aux sites &9, C-1 et C-4. Les rendements continuent

d'augmenter avec les doses de N aux sites A-9 et C-4, mais ils ont tendance à plafonner aux

doses supérieures à 35 kg N ha1 au site C-1.

L'analyse statistique du rendemmt en fruits nais des sites en pleine production a été réalisée

site par site, l'analyse de variance indique que les traitements n'ont pas agit de la même

manière à tous les sites (interaction significative site-traitement). Les rendements ont été

nettement supérieurs au site C-l aux doses 0, 35 et 50 kg N ha-' comparativement à ceux des

sites A-9 et C-4. Les résultats suggèrent que le site C-1 possède une plus grande capacité de

minéralisation de l'azote du sol, limitant l'effet des fertilisants sur les rendements en fruits

fiais. C'est pourtant au site A-9 qu'une plus grande quantité de C organique a été dosée

(tableau 6). Par contre, le site C-1 possède plus de limon et d'argile et a un pH plus élevé que

les au- sites, ce qui pouirait expliquer un potentiel de minéralisation plus élevé que le site

A-9 en dépit d'une teneur en C organique plus faible. La teneur en argile et le pH sont des

facteurs détennuiants de la minéralisation de l'azote (Simard et N'dayegamiye 1993).

Au site Pampev, en 1997, le rendement a été de 14'26 Mg ha-' dans les parcelles témoins et a

varié entre 16'20 et 20,93 Mg ha-' dans les parcelles fertilisées avec de l'azote (tableau 11).

Le meilleur rendement ayant et6 atteint avec la dose de 30 kg N ha'' bien que l'effet de l'azote

n'ait pas été significatif. Les résultats non significatifs de 1997 sont en accord avec ceux de

1996 pour le site Pampev. La mkthode de plantation des bassins de canneberges consiste A

enfoncer à l'aide d'une herse à disques des vignes répandues sur la suffie du sol. Cette

technique d'implantation conduit à un manque d'uniformité de fa densité des plants et

explique la nécessité de plusieurs répétitions en expérimentation (DeMotanville 1992).

L'augmentation du rendement en f i t nais sous i'effet de la fertilisation azoté aux sites en

pleine production s'explique par l'augmentation du nombre de nuits produits amsi que par

l'augmentation du poids de ceux-ci (tableau 12). Parmi les sites en pleine production, le site

C-1 est celui où le nombre de 6niits par quadrat a été le plus important et le site C-4 celui où Le

poids de 100 f i t s a été le plus Clevé (tableau 13). Le nombre de nuit par quadrat semble

donc un critère plus déterminant du rendement que le poids de 100 nuits puisque, pour

traitements 0, 35 et 50 kg N ha", c'est au site C-1 que les rendements les plus importants ont

été mesurés (tableau 11). De plus, la fatilisation azotée a eu un eEet sur le poids des f i t s au

site Pampev mais aucun sur le nombre et le rendement en fniits à ce site (-leaux 11 et 12).

Tableau 12. Effet de la fertilisation azot€e sur le nombre de fruits dans un quadrat de 409 m2 et le poids de 100 fmits en 1997

Sites en pleine production Pampev - - Traitement Nombre de Poids de Nombre de Poids de No kg N b i l fruits dans 100 fruits kg N b i t s dans 100 fruits

0,09 m2 (g) 0,09 m2 (g) 1 O 135'83 1 17'10 O 9625 130,96

Analyse de la variance Valeur de F

Effet des traitements 1 0.27*" 4.39- 0, 1 %.S. 4'1 l* Contrastes

Valeur de F N linéaire 35,72*" 14,59*** - 3 ,24~.s.

N quadratique 4,24* O $ ~ N S - - 13,10** N.S., *, **, *** respectivement non significatif et significatif à p < 0,05,0,0 1 et 0,001. - pour une analyse non applicable

Tableau 13. Comparaison des sites en leine production concernant le nombre de fruits ? dans un quadrat de 0,09 m et le poids de 100 fmits en 1997 Sites

Variables A-9 C-1 C 4 - - - - - - - -

Nombre de fruits dans 0.09 mL 2 17,20b 253,65a 205,40b Poids de 100 fMts (g) 1 19,62b 120,41b 132,58a

11520. Séparation des moyennes par le test de comparaison multiples de Duncan au seuil de p<O,OS. &s moyennes avec la même lettre ne sont pas significativcment diffientes.

Les effets significatifs de la feailsation azotée sur les paramètres du rendement en nuit

(rendement en fhits, nombre de M t et poids des fniits) que nous avons mesurés dès les deux

premières années de récolte aux sites en pleine production contrastent avec ceux de la

littbturee Ainsi, Davenport (1996) et Hart et al. (1994) ne rapportent aucune réponse du

rendement en f i t s nais de la canneberge à la fertilisation azotée la première d e

d'application des traitements comme c'est le cas pour le site Pampev. DeMoranville (1998a)

parle même d'une distinction significative entre les traitements de fertilisation azotée à partir

de la troisième année d'étude seulement dans des sites en pleine production.

La canneberge étant une plante péremie, une proportion importante des nutriments prélevés est

entreposée dans les racines et les tiges matures et les bourgeons floraux sont formés l'année

précédant la récolte. Ces facteurs font en sorte que les éléments minéraux appliqués une

saison donnée peuvent être plus importants pour déterminer la récolte de l'année suivante que

les rendements de l'année en cours. DeMoranvilIe (1998b) rapporte, à l'etude d'une banque

de données concernant la fertilisation azotée et les rendements de plusieurs producteurs au

Massachusetts, que la fdlisation azotée a un impact sur les rendements de l'annt5e suivant

son application. Au Quebec, par contre, l'étude de la banque de domées de Canneberges

Atoka Inc. (Gagnon et al. 1997) donne une relation entre les quantités d'azote appliquées et le

rendement à l'automne pour le cultivar Stevens dans les bassins de plus de 2 ans avec un

coefficient de corrélation simple de 0,62 alors qu'il est de 0.36 lorsque les apports de N sont

en fonction du rendement de l'année suivante. Ces données suggèrent que sous nos

conditions, la fertilisation de l'année de récolte soit plus importante. Ceci démontre qu'il est

difficile d'extrapoler les données d'une région à une autre dont le contexte pédo-climatique

differe.

Les effets sigdicatifs de la fertilisation azotbe sur le rendement en nuit fiais aux sites âgés

entre 8 et 10 ans dans cette étude indiquent que les quantitds de fertilisant azoté nécessaires

dans la région Centre-du-Québec pour ces sites sont plus importantes que celles

recommandées aux États-unis ou en Colombie-Britannique. Les résultats rapportés dans la

littérature présentent une réponse du rendement en ki ts à la fatilisation azotée de type

quadratique avec des doses comparables à cella utilisées dam la présente étude @avenport

1996; Eck 1976). alon que nous avons encore une réponse de type linéaire. La dose d'azote

comspondant au rendement maximai pour des bassins en pleine production du cultivar

Stevens sur sable dans la région du Centre-du-Québcc n'a pas été obtenue, d'autres recherches

seront nécessaires afin de l'identifier. Nhmoins, selon les résultats préIiminaires de cette

étude, la dose à recommander serait de l'ordre de 65 à 80 kg N ha" a. ' , une dose de fdlisant

azoté évaIu6e excessive aux États-unis et en Colombie-Britannique.

Pour expliquer ces résuîtats, il nous faut envisager que la régie de la fertilisation précCdant

l'installation des parcelles etait déficiente ou encore que le calendrier d'application que nous

avons privilégit ne permette pas une utilisation optimale de l'azote, autant l'année de

l'application que l'année suivante dans les condin'ons de culture quc5bécoises. La troisième

année du projet devrait permettre d'obtenir plus d'informations concernant l'effet de la

fdisation azotée sur le rendement. Dans le cadre de ce projet, il n'est cependant pas

possible d'évaluer l'impact de la fertilisation de l'année précédente nu le rendement puisque

des traitements identiques sont ripités année après année sur les mêmes parcelles

expérimentales. La troisième année du projet permettra d'évaluer l'impact de l'application

répétée des doses de fertilisant azoté.

4.2. Effet de la fertilisation azotée sur la qualité des fruits

4.2.1. Effet de la feralisation azotCe sur le contenu en anthocyanes des friifts

En 1996, la récolte des parcelles expérimentales est entrée en conflit avec la récolte effectuée

par le producteur aux sites C-1 et C-4. En 1997, afin d'iviter qu'une telle situation ne se

reproduise et dans le but de comparer le taux d'anthocyanes contenu dans les fiuits entre les

sites en pleine productiori, la récolte a été effectuée le 7 octobre (A-9) et le 8 octobre (C-1 et

C-4). sans tenir compte du calendrier de récolte suivi par le producteur. Au site Pampev, deux

dates d'échantillonnage de h i t s (23 septembre et 3 octobre) ont permis d'évaluer l'influence

de la date de récolte sur la teneur en anthocyanes. Les résultats du dosage des anthocyanes

totaux (Tacy) dans les 6Nits de canneberge en 1996 et en 1997 sont présentés au tableau 14 et

15.

Tableau 14. Effet de la fertilisation azotbe sur le contenu en anthocyanes des friiits de canneberge en 1996

Sites Traitement A-9 Pampev

No & N ~ C (mg 1 100 g de nuit) 1 O 38,I 40,l 2 15 35,O 32,9 3 30 33,3 27,O 4 45 33,l 253 5 60 28,8 25,2

Analyse de la van'ance Valeur de F

Effet des traitements 5.53- 29,77*** Contrastes

Valew de F N linéaire 20,37*** 101,36* *

N quadratique O , ~ ~ N . S - 1 7,44** N.S., *, **, *** respectivement non significatif et significatif à p < 0,05,0.01 et 0,00 1.

Tableau 15. Effet de la fertilisation azotée sur le contenu en anthocyanes des fruits de canneberge en 1997

Sites Traitement A-9 C-1 C-4 Pampev Pampev

dl d2 No kg N h i 1 (mg / 100 g de nuit) kg N ha-' (mg 1 100 g de nuit) 1 O 43,4 3 1,7 37,s O 23.9 37,4

5 80 26,7 25,6 24,s 60 15,O 20,8 Analyse de lu variance

Valeur de F Effet des traitements 10,50*** 3,48* 8,40** 7,08** 18,23*"

Contrastes Valeur de F

N lin6aire 38,70*** 7,87* 28,63*** 21,11*** 61,19** * N quadratique 1 ~ 7 1 ~ s 5,05* 174h.s 6,O8* 5,27*

N.S., *, **, *** respectivement non significatif et significatif& p c 0,05,0,01 et 0,001. Les analyses statistiques ont été réalisées sur la moyenne du dosage de deux échantillons par parcelle. dl = Première date de récolte soit le 23 septembre 1997 d2 = Deuxième date de récolte soit Ie 3 octobre 1997

L'augmentation de la f d s a t i o n azotée a induit une réduction IuiéaVe significative du taux

d'anthocyanes dans les fhits à tous les sites à l'étude. Les différents sites en pleine

production ont été 6tudiés séparément en 1997 (interaction significative site-traitement). Les

résultats sont en a c d avec ceux rapportés par Francis et 'Atwood (1961). Eaton (1971) et

Eck (1976). qui ont observi une réduction du taux d'mthocyanes dans les nuits de canneberge

associée à l'augmentation des doses de fertilisant azoté. Par contre, Davenport (1996) n'avait

pas observé d'effet significatif de la fertilisation N sur la teneur m anthocyanes. C'est

probablement parce que les quantités de fertilisant utilisées dans ces expériences (O à

44 k g ~ h a - ' ) &aient moindm que celles utüisées dans l'expérience de Francis et Atwood

(1961); Francis et Atwood (1961) ont utilisé, avec le cultivar Early Black, des doses de

fertilisant azoté allant jusqu'à 67 et 90 kg N ha-'. Ces doses se rapprochent de celles que nous

avons utilisées dans les sites en pleine production.

Si on considère qu'une bonification est accordée aux producteurs dont les nuits ont une teneur

de plus de 30 mg par 100 g de nuit en anthocyanes totaux (Laroque 1996). la fertilisation

azotée optimale serait de 51.4 et 54.9 kg N ha" pour les sites A-9 et C-4 respectivement

(figures 5 et 6). Au site C-1, la relation entre les anthocyanes totaux et le rendement n'est pas

significative (R2=0y29N.s). Pour le site Pmpev, la bonification serait obtenue à la date 2

seulement avec une fertilisation azotée de moins de 15.3 kg N ha-' (figure 7). Ces doses de

fertilisant azoté sont faibles comparativement à celles permettant les rendements les plus

élevés.

En plus de l'effet de la fertilisation azotée, les résultats obtenus au site Pampev montrent

clairement I'influence de la date de récolte sur la teneur en anthocyanes des h i t s (figure 7).

La dinérence moyenne entre les anthocyanes mesurés le 23 septembre et le 3 octobre est de

l'ordre de 10 mg par 100 g de fiwt, soit un gain d'environ 1 mg. 100 go' . ji'. En retardant la

récolte des nuits, le contenu en anthocyanes de ceux-ci augmente. Cependant, la protection

contre le gel en firi de saison est coûteuse et les producteurs possédant d'importantes

superficies doivent suivre un calendrier serré pour terminer la récolte avant l'hiver, il n'est

donc pas toujours possible de retarder la récolte. Le site C-1 est particulièrement faiile en

anthocyanes. Ce retard de manirit6 pourrait s'expliquer par la plus grande disponibilité de

l'azote du SOI à ce site.

Fibure 5- Fertilisation azotCe correspondant au contenu total en anthocynes (Tacy, 30 mg 100 C) auquel une bonification est accordée au site A 3 en 1997.

a date 1 (23 septembre)

O date 2 (3 octobre)

7. Fertilisitioo azotée correspondant au contenu total en aathocynes (Tacy, 30 mg 100 g") auquel une boni l i t ion est accordCe au site Pampev k 23 septembre et le 3 octobre en 1997.

4.2.2. Effet de Ia fertiüsation azotée sur Ia conservation post-récolte des b i t s

Les pertes en &its associées à la pourriture ou aux désordres physiologiques ainsi que la perte

en eau durant un entreposage de 60 jours ont été influencées par les traitements de fertilisation

azotée aux sites en pleine production (tableau 16 et 17). augmentation de la fertilisation

azotée a conduit à une diminution de la consemation post-récolte des f i t s au site A 4 en

1996 (tableau 16). Des pextes totales allant jusqu'à 7% avaient été notées. En 1997, les pertes

en fiuits ont été relativement faibles (c 4%). Malgré ces fmiles pertes, la fertilisaton azotée a

provoqué une augmentation linéaire de la quantité de fÏuits non commercialisables aux sites

A-9, C-1 et C 4 (tableau 17). L'effet de la fertÏiÏsation azoté a été le même aux diffirents sites

en pleine production @as d'interaction site-traitement). L'effet négatif de la fertilisation

azotée sur la conservation des Swts a été rapporté dans d'autres études (Atwood et Zuckennan

1961; Eck 1976; Davenport 1996). Au site Pampev, les pertes ont atteint jusqu'à 11% en

1997, cependant, l'analyse de la variance n'indique aucune relation entre les pertes et la dose

de fertilisant azoté appliquée à la culture (tableau 17)-

Tous traitements confondus, en 1997, la perte de poids par dessiccation a été de 2,0% pour les

sites en pleine production et de 3'3% pour le site Pampev. Aïors qu'au site Pampev les

traitements n'ont pas eu d'effet significatif sur ce paramètre, on observe une augmentation

linéaire de la perte en eau avec l'ajout d'azote aux trois autres sites. L'augmentation de la

taille des fhits associée a la fertilisation azotée pourrait en partie expliquer cet effet, les finiits

offtant une plus grande surface spécifique avec l'air ambiant (tableau 12). C'est au site C-l

que les pertes en eau les plus importantes ont été notées (tableau 18), bien que ce soit au site

C-4 que les plus gros f i t s ont été obtmus (tableau 13).

Les pertes en hits après entreposage sont importantes uniquement pour la commercialisation

des fhits nais. Les nuits utilisés pour la transformation sont conservés congelés. Puisque la

transformation des nuits represente plus de 90% du marché (Aurand 1989) et que le cultivar

Stevens se comme bien, ce critère de qualité n'est pas toujours critique. Le contenu en

anthocyanes dans les fîuits est cependant plus important. Les anthocyanes donnent une

couleur attrayante aux ftuits nais et k ceux destinés à la transfomation- De plus, ces pigments

seraient associés h P pouvoir antioxydant bénénque pour la santé humaine.

Tableau 16. Effet de h fertjibation azotée s u r la conservation post-récolte des fmits de canneberge en 1996 au site A-9

Traitement A-9 Pampev (kg N ha") Perte de poids totale

(W O 1,4 nd 15 2 8 nd 30 2,8 nd 45 5,s nd 60 7,o nd

Anahse de la van'mice Vdew de F

Effet des traitements 14,14*** nd Contrastes

Valeur de F N linéaire 49,02*** nd

N quadratique 1,96Ns. nd N.S., *, **, *** respectivement non significatif et significatif a p < 0,05,0,01 et 0,001. nd = données non valides, non disponibles

Tableau 17. Effet de la fertilisation wtCe sur la conservation post-récolte des fruits de canneberge en 1997

Perte en fniits Sites en pleine production Pampev Traitement Perte en Pettes en Perte en Pertes en

fruits eau fruits eau

-

Analyse de la varionce VaIeur de F

Effet des traitements 10,63*** 13,43*** 0,97~.s. 1,19ms. Contrastes

Valeur de F N liahire 61 ,58*** 49,32*** - t

N quadratique 1,3 ~ N S . 0128~s. - - N.S., *, **, ** rtspectivcmcnt non significatif et signincatif a p c 0,05,0,01 et û,001. - pour une analyse non applicable

Tableau 18. Comparaison des sites en pleine prodiicüon concernant la conservation post-r6colte des fmits de canneberge en 1997

Sites Variable A-9 C-1 C 4

Pertes en Wts (%) 1,86a 1,55a 1'1 la Pertes en eau (%) 1,67b 2,74a 1,68b - .

n=20. Séparation des moyennes par le test de comparaison multiples de Duncan au seuil de pcOy05. Les moyennes avec la mEme l e t a ne sont pas significativement difErentes.

4.3. Effet de la fertilisation azotée sur les analyses de feuiUes et de fniits

Les résultats des analyses de feuiles et de fiuits de 1997 nous informent sur Ies possibles

désordres nutritionnels qui peuvent résulter de l'augmentation de la fertiüsation azotée

(tableaux 19 à 24).

L'augmentation de la f d s a t i o n azotée a permis d'augmenter la concentration en azote des

tissus foliaire de la canneberge aux sites en pleine production ce qui est en accord avec la

littérature @avenport et Provost 1994). L'augmentation de la fertilisation azotée n'a

cependant pas eu d'autre effet significatif sur la teneur foliaire en éléments minéraux (tableau

19). Selon les intervalles idéaux de concentration en 61éments minéraux des tissus foliaires de

canneberge (tableau 5), les concentrations des échantillons de feuilles prélevés le 4 septembre

1997 suivent généralement les recommandations. La concentration en azote des feuilles aux

sites en pleine production est supérieure à l'intervalle idéal (0'9 -1.1 %) aux deux traitements

de fertilisation azotée les plus élevés (tableau 19). Cette concentration foliaire en azote est

plus importante au site C-1 (tableau 20). C'est d'ailleurs au site C-1 que l'augmentation de la

fertilisation azotée a induit une augmentation de rendement en Wts a tendance quadratique

(tableau 11). En ce qui concerne les autres élhents, on note des concentrations foliaires en

calcium élevées, alors que celles ai Mg, K et P sont bonnes. Des différences entre les sites

ont également été observées (tableau 20).

Tableau 19. Effet de la fertilisation azotée aux sites en pleine production sur la composition minérale des feuilles du 4 septembre 1997

Traitement Ca M g K P N

2 35 1,09 027 0,52 0,11 0,94 3 50 1,02 036 0,53 O,12 1 ,O7 4 65 1,08 0 3 0,54 0,20 1,11 5 80 1 ,O2 035 0,54 0,11 1,16

Analyse de la variance Valeur de F

Effet des traitements ~ , O ~ N . S . 1,63~.s- O,~~NS- 1 ,08Ns, 29,46"* Contmstes

Valeur de F N linéaire - - - - 115,27***

N quadratique - - - - 0,2 ~ N S . - - N.S., *, **, *** respectivement non significatifet significatif à p c 0,05,0,01 et 0,001. - pour analyse non applicable.

Tableau 20. Comparaison des sites en pleine production concernant Ir composition minérale des feuiiïes du 4 septembre 1997

Sites Composition minérale (%) A-9 C-1 C-4

Ca 0,98b 1,21a 0,92b M g 0,23c 0,30a 0,2% K 0,58a 0,47c 0,54b P 0,l la 0,17a 0,12a N 0,96b 1,lla 0,99b

n=20. Séparation des moyennes par le test de comparaison multiples de Duncan au seuil de pC0,OS. Les moyennes avec la même lettre ne sont pas signincativement différentes.

L'augmentation de la fdlisation amtee se traduit également sur par l'augmentation de la

concentration en azote des mts et par une diminution de ceile des autres éléments (tableau

21). L'augmentation de I'azote et la diminution des 6lérnents dans l'analyse minérale des

Mts (effet de dilution ou non) pourraient &re une indication de déséquilibres nutritiomels.

Un d6séquilibre nutritionnel expliquerait en partie l'effet de la fatilisation azotée sur la

diminution de la qualit6 des 6niits de cameberge, p~cipalement leur conservation post-

récolte. Des concentrations plus 6Ievtes en Ca, Mg et N daas les fhits au site C-1 ont étti

observées comparativement aux sites A-9 et C-4 (tableau 22), CO- il avait été le cas pour

les feuilles (tableau 20). Ceci est en accord avec les analyses de sol, le site C-1 étant plus

riche en calcium et en magnésium extrait au Mehlich III (tableau 7).

Tableau 21. Effet de Ia fertilisation azotCe aux sites en pleine production sur la composition miiiCnle d a fniits en 1997

Traitement Ca M g K P N No kg N haœ1 (mg kg-') 1 O 666 413 6664 757 1851 2 35 610 41 1 6700 721 2395 3 50 572 393 6572 666 2057 4 65 528 380 6858 663 2224 5 80 614 389 6830 672 2404

Analyse de la varkznce Valeur de F

Effet des traitements 3,01* 4,46** 2 , 6 l ~ s - 10,64*** 7,47*** Contrastes

Valeur de F N héaire 5,18* 13,29** * 3 , 5 9 ~ . ~ . 35,37*** 15,35***

( p = 0,051) N quadratique 3 , 1 ~ N . s - O,O~N.S- I , ~ ~ N . s - ~ ,O~N.S. 0,9%.s.

N.S., *, **, *** respectivement non significatif et significatif à p c 0,05,O,Ol et 0,001.

Tableau 22. Comparaison des sites en pleine production concernant la composition minérale des faits en 1997

Sites Analyse foliaire (mg kge') A-9 C-1 C4

Ca 582ab 644a 568b

M g 399ab 408a 38% K 6940a 6696b 6537b P 729a 694b 665c N 2053b 2361a 2145b

n=20. Séparation des moyennes par le test de comparaison multiples de Duncan au seuil de pcO,O5. Les moyennes avec la même lettre ne sont pas significativement différentes.

Au site Pampev, les traitements non pas eu d'effet significatif sur les teneurs en éléments

minéraux des feuilles et des fiuits (tabIeaux 22 et 23). Ces résultats sont en accord avec

I'absence d'esets de la fertilisation azot& sur le rendement en bits et leur conservation post-

récolte. Comparativement aux intervalles idéaux en élémhits minéraux pour des sites ni

pleine production (tableau 5), les analyses foliaires du jeune site Pampev sont faibles en

phosphore. Néanmoins, la cumposition minerale du sol au site Pampev (tableau 7) est

normale comparativement aux auxncentratiom idéales rapportées dans le bulletin technique

d'information sur la production écologique de la canneberge (1997).

Tableau 23. Composition minCraie des feuilles du 4 septembn 1997 au site Pampev Traitement Ca M g K P N

2 15 1,oO 021 0,60 0,09 0,98 3 30 0,93 020 0,62 0,09 1 ,O8 4 45 0,89 0,19 0,61 0,09 1 ,O0 5 60 0,95 0,18 0,56 0,OS 1,Ol

Analyse de la variance Valeur de F

Effet des traitements 0,46Ns. 1,5%.s. 2~69~~s- O,~~N.S. 1,99~.s. - -

N.S., *, **. respectivement non significatif et significatif a p c 405 et 0,Ol.

Tableau 24. Composition minCraie des fmits au site Pampev en 1997 Traitement Ca M g K P N

Analyse de la variance Valeur de F

Effet des traitements 0~71~s. 0~93~s- 0,26N.s. 0,7 1~s- ~ , ~ S N S - N.S., *, **, respectivement non significatif et significatif A p < 405 et 0,Ol.

4.4. Membranes d'khange ionique

Les membranes d'échange cationique et Ies membranes d'échange anionique ont p e b s de

doser des £lux variab1es. Pour le site Pampev, les flux ont va& de O à 220 pg wf . cni2 . jr- ' et de O à 1,44 pg NO3- . cm-2 . jf'. Dans le cas des sites en pleine production, des flux

variant de O à 1,60 pg m+ . . jf' et de O à 124 pg NO3* . mi2 . P' ont été mesurés. Les

flux nuls ne reflètent pas n&essairenient l'absence de N&+, mais de faibles teneurs

difncilernent détectables. Xl ne faut pas se surprendre de l'etendue de la variation des données.

Le patron de minéralisation de l'azote dans les sols est spatialement variable (Mahrnoudjafkri

et ai. 1997).

4.4.1. Membranes CCchrnge cationique

4.4.1.1. Effet de la fertilisation azotOe sur les flux d'nmmonium sur les membranes

d'échange cationique

L'utilisation des membranes cationiques a permis de distinguer les traitements de fertilisation

(figures 8 à 12). Le flux en %+ augmente de manière significative avec l'augmentation des

doses de fertilisants azotés dans tous les cas à l'étude. Aucune interaction temps-traitement

n'a été décelée pour les flux de -+ extraits des membranes d'échange cationique au site

Pampev (tableau 25). Par contre, aux sites en pleine production, a cause de l'interaction

décelée par l'analyse de variance (interaction temps-traitement significative), nous avons

considéré les d o ~ é e s p h d e par péri-ode aux trois sites regroupés.

Tabieau 25. Anrlyse de la variance avec mesures r6pCtées pour les flux d'ammonium Sites en pleine production 1 Pampev

N linéaire

Valeur du chi-cad Critére de Muuciily 34,8Sf ** 1 14,3 8'

Analyse de la variànce Valeur de F

~ontiastts - 1 N linéaire

Site O

SiteeB1oc - Traitement -

SitetTraitement -

Bloc 0328 NS- Traitement 5,43*

N quadratique - N quadratique 0-27 NS-

Valeur de F et Pr > F H -F

Au site Pampev (figure 8), un flux moyen de 0'2 p g m + . . ji' dans les parceiles

Analyse de lu vmionce avec mesures répétées

Temps - Temps*Site 9,08***

Temps *Traitement 4,21** Temps*Site4Traitement 1,81~.s-

~ontiastes

témoins (traitement 1) est passé à Of3 et 0.56 pgwC . . jr-' sous l'effet de La

Temps 22,7Be** Temps4Traitement 129 NS-

Temps linéaire - Temps quadratique O

fertilisation dans les parcelles des traitements 2 et 3; ceci correspond à une augmentation de

Temps linéaire 2'29 N.S. Temps quadratique 0'28 NS.

flux de 40% avec I'ajout de chaque dose de 30 kg N hâ1. Les résultats des différentes

N.S., *, **, *** respectivement non significatif et signifkatifà p c 0,05,0,01 et 0,001. - pour analyse non applicable. H - F est l'abréviation pour Huynh-Feldt, le nom de la correction apporté pour l'absence de la sphéricit6 des données selon le critère de Mauchly.

périodes d'insertion dans les sites en pleine production vont dans le même sens (figures 9 à

12). L'apport de 50 kg N hg' a p d s d'augmenter le flux de 63% à 83% selon la période et

le 30 kgNha-' additionnel a augmenté le flux d'ammonium du sol de 33% à 54%.

L'augmentation du flux est en relation linéaire avec l'augmentation de la dose de fdlisation.

Moycnnc gdnkralc O 30 ct h e u r Type

Figure 8. Effet de la fertilisation azotée de Ii canneberge sur le flux en NH; dans le sol dos4 I l'aide des membranes catioaipues au site Pampev pour l'ensemble de la saison de croissance.

Lcs colonnes rcprésentcnt la moyenne des résultats de quahes diff~rentcs dates au cours de !a saison de croissance, Chaque date compte quatre répétitions et une rdpétition est égaiement la moyenne du dosage de trois bandcs de rtsines, Le total est dc 48 bandcs par traitement. Ltcffct du traitcmtnt (F = 5,439 et Fcffct lintairc dc l'azote (F = 10,58*) sont significatifs à p < 0,OS,

Moyenne ghtrale O 50 c t Erreur Type

kg N ha"

9- Effet de la fertilisation azotCe de la ernneberge sur le fiux en NH: dans le sol dos4 A l'aide des membranes c i tioniques A la période 1 (1 0-06-97 au 10-07-97 = JO jours) aux sites C-1, C-4 et A-9.

Les colonnes représentent fa moyenne des rCsultats des trois sites, de quatre répétitions pu site ct tgalcmcnt de îrois banda dc rdsines par parcclle. Le total est de 36 bandes par traitement. L'effet du traitement (F = 3 ,599 et l'effet lindaire de l'azote (P = 6,96*) sont significatifs A p < 0,OS.

et Erreur Type kg N ha"

FifPfl10m Effet de la fertilisation azotCe de la canneberge sur le flux en N H ~ dans le sol dos4 i l'aide des

membranes cationiques i la pCriode 2 (10-0737 au 29-07-97 = 19 jours) aux sites C-1, C-4 et A-%

Les colonnes reprksentent la moyenne des rtsultats des trois sites, de quatre rkpCtitions par site et tgalemtnt de trois bandes de rksines par parcelle. Le total est de 36 bandcs par traitement. L'effet du traitement (F = 9,68**) et l'effet linhaire dc l'azote (F = 19,32***) sont significatifs ii p = 0,Ot et 0,001,

Moyenne gCnCrate O 50 et Emur Type

kg N ha"

FllWre 11. Effet de la fertilisation azotée de la canneberge sur le flux en N H ~ dans le sol dos6 i l'aide des

membranes cationiques i la période 3 (29-07-97 au 04-09-97 = 37 jours) aux sites C-1, C 4 et A-9.

Les colonnes représentent la moyenne des résuliais des trois sites, de quatre répétitions p u site et Cgalement de trois bandes de rCsims par parcelle. Le total est de 36 bandes par traitement. L'effet âu traitement (F = 7,01**) et l'effet linéaire dc l'azote (F = 13,201') sont significatifs & p < 0,01,

Moyenne gbnCtale O 50 80 et Erreur Type

kg N ha-'

Figun 12. Effet de la fertitisation azotée de la canneberge sur k lux en NH: dans le sol dos6 i I'ride des membranes cationiques i la phriode 4 (OCOP97 i u 1610-97 = 42 jours) aux slta C-1, C-4 et A-9.

Les colonnes rcpdscntent la moyenne des dsulîats des trois sites, de quatre répétitions par site ct également de trois b a h ? de rbsinea par parcelle. Lc total est de 36 bandes par traitement. L'effet du ûaitemcnt (P = 6,91+*) ct Rffct linbah de i'wte (F = 13,3 1 **) sont significatifs % p < 0,OI.

En comparaison, I'extraction au KCL lMne s'est pas avérée aussi sensible aux traitements de

fertilisation que les membranes. L'extraction au KC1 n'a pas permis de différencier

significativement les traitements de fertilisation ammoniacale autant au site Pampev (F =

0,17%) qu'aux sites en pleine production (F = l,lSNs.). L'utiiisation des membranes

d'échange cationique représente donc un outil plus scosible aux pratiques de f d s a t i o n que

les extractions de sol au KCl 1 M- Cela confirme les obsewatios de Wander et al. (1995)

travaillant sur le suivi des nitrates daus les sols.

4.4.1.2. Relation entre le rendement en iraits et le flux en ammonium da sol

La régression du rendement en ihits frais de canneberge en fonction du fîux en ammonium du

sol des sites en pleine production a donné des rbultats très intéressants (figures 13 à 15). Les

données présenth représentent la moyenne du rendement et la moyenne du flux en =+ par

traitement et par site. On élimine ainsi la variation inter-répétition. Le coefficient de

détermination des courbes de régression est très élevé pour les périodes 1, 3 et 4 (R2 = 0,77*,

0,80** et 0,81**) (figures 13 à 15). La relation entre le rendement en bits et les flux n'est

pas significative à la période 2 m2 = 0,36~.~.). Pour le site Pampev, la courbe est délimitée

uniquement par trois points, ce qui ne permet pas d'évaluer aussi clairement la relation entre le

rendement et le flux en NI&+ qu'aux autres sites. Cependant, ces trois moyennes montrent Ia

même tendance non linéaire que celle observée aux dinirentes ptriodes d'insertion des

membranes aux sites en pleine production.

Par comparaison, l'extraction de l'ammonium du sol par le KCI 1 M ne nous a pas permis

d'obtenir de relation signincative entre les rendements de f i t s frais et la disponibilité de

l'azote du sol m2 = O,OJNS et 0 , 1 8 3 6 ~ ~ ~ ) . Les données 6îudi6es ont été la moyenne du

rendement et la moyenne des teneurs en =+ par traitement (5 traitements) et par site pour

l'ensemble des dates d'khantillonnage du sol.

1 / Flux qi,in,,,n = 0,12 pg NNH~'. cm"

Flux (pg NH; . cmw2 . ji' )

Figure 14. Courbe de régression du rendement en fruits en fonction du flux en NH: dus le sol aux sites en pleine production pour la periode 3 (2-7-97 au 04-09-97 = 37 jours).

La relation Ctroite entre le rendement en fiuits f?ah et le flux en N&+ du sol obtenu dans la

présente étude pennet d'envisager i'utiiîsation des membranes d'échange cationique comme

un outil de gestion de la fmsation azotie &ns la culture de la canneberge. Une fois la

méthode calibrée, les membranes d'échange pourront facilement être utilisées périodiquement

pour vérifier le maintien par la fertüisation d'un flux critique nécessaire à l'obtention d'un

rendement optimum. A m sites en pleine production, ce flux critique poursait être d'environ

0'15 j ~ g N&+ . mi2 . jfl pour trois des périodes de contact

4.4.1.3. Comparaison des Uux d'ammonium sur Ies membranes entre le jeunesite et les

sites en pleine production

Une plus importante quantité d'ammonium a été dosée sur les membranes qui ont été insérées

au site Pampev par rapport a celles insérées aux sites en pleine production (figures 8 à 12). Le

flux d'ammonium plus élevé au site Pampev s'expliquerait par le fait que le site Pampev

supporte de jeunes plants qui ne sont pas déveIoppés comme ceux des trois autres sites. Les

jeunes plants ne couvrent pas la même superficie que les plus âgés et absorbent une plus faible

quantité d'azote. Par conséquent, la dynamique de l'azote dans le sol pourrait être diffkente

selon l'âge des plants. Dans le jeune site, plus d'ammonium est disponible en solution pour

interagir avec les membranes alors que dans les sites en pleine production, une quantité plus

importante d'azote a dejà été prélevée par les plants de canneberge diminuant ainsi d'une

façon plus marquée la concentration en ammonium dans la solution du sol.

4.4.1.4. Comparaison des flux d'ammonium sur ks membranes entre les plriodes

d'insertion des membranes au sol

L'analyse de variance sur les flux d'ammonium aux sites en pleine production indique des

interactions impliquant les périodes d'insertion des membranes et au site Pampev, en plus d'un

effet des traitements, un effet des périodes d'insertion des membranes a étt obtenu (tableau

25). La dynamique de i'azote dans le sol est influencée par les conditions environnementales

(température et humidité) (Stevenson 1986) qui sont variables dans le temps au cours d'une

saison de végétation. De plus, le prélèvement d'azote par la plante au champ est détermhé en

grande partie par sa vitesse de croissance &maire et Gastal 1997; Lemaire et al. 1997).

Ainsi, le prélèvement d'azote par la plante est également variable dans le temps puisque b

vitesse de croissance de la plante, tel qu'exprimé par l'accumulation de matière sèche, l'est.

Le prélèvement de l'azote par la plante contribue à modifier la dynamique de l'azote dans le

sol. Pour tous les traitements d'une étude concernant le maïs (Pare et al. 1995), le NO3- dosé

par des membranes a diminué au cours de la saison de croissance et cette dimùiution a &té

attribuée au prélèvement des plantes.

Tableau 26. Comparaison des flux en NI&+ selon les pkriodes d'insertion des membranes durant la saison de croissance

Périodes Sites 10-06-97 au 10107-97 au 29-07-97 au 04-09-97 au

10-07-97 29-07-97 04-09-97 16-10-97 Sites en pleine production

O kg N ha-' 0,03 1ab 0,092a 0,008b 0,008b 50 kg N ha-' 0,079b 0,s 70a 0,046b 0,060b 80 kg N ha" 0,153b 0,566a 0,112b 0,133b

Pampev Tous les traitements 0,302b 1,003a 0,095b 0,046b

Séparation des moyennes par le test de comparaison multiples de Duncan au seuil de pe0,OS. Les moyennes avec la même lettre ne sont pas significativement différentes.

C'est sans contredit du 10 juillet au 29 juillet (date 2) qu'on a observé les plus importants flux

d'ammonium (tableau 26). Lors de cette période, la température moyenne de l'air a été la plus

élevée comparativement aux autres périodes de contact des membranes avec le sol

(Environnement Canada 1997). On peut envisager qu'à cette période, la minéralisation de

l'azote du sol était plus importante, le flux d'azote disponible pour les plantes s'en trouvant

augmenté. De plus, la période 2 correspondait à la période de floraison de la canneberge, un

stade du développement de la plante où la croissance est moindre. Le stade de développement

des plants de canneberge pourrait constituer une autre variable expliquant un flux plu$ élevé

d'ammonium dans la solution du sol à cette période comparativement aux autres pModes de

contact des membranes avec le sol-

La pénode 2 est la plus courte période d'insertion des membranes à i'étude. Il faut envisager

que le temps d'insertion des membranes ait infiuencé les résultats. Les résultats en quantité

d'ammonium dosée (avant de diviser par le temps) demeurent supérieurs à la période 2

comparativement aux autres périodes. Cependant, puisque les membranes d'échange ionique

sont des échangeurs dynamiques reflétant les changements de disponibilité des ions, le temps

même passé dans le sol et le moment du retrait des membranes du sol poturaient influencer la

valeur du flux sur les résines. En fat, Boucher et al. (1998) ont démontré qu'il y avait une

relation log-linéaire entre la quantité sorbée et le temps de contact et une relation négative

entre le flux et le temps de contact. Ce qui confinnerait qu'a la période 2 nous avons observé

le pic de minéralisation.

La période 2 est la seul à laquelie en plus d'un effet des traitements, un effet des sites a été

observé. Des flux en ammonium plus élevés ont été dosés au site C 4 comparativement aux

sites A-9 et C-1 (tableau 26). On attendait plutôt les flux les plus ilevés au site C-1 puisque

les résultats des rendements (tableau 11) suggèrent que ce site possède une plus grande

capacité de minéralisation de I'azote du sol, limitant l'effet des fertilisants sur les rendements

en h i t s fiais. Le traitement de O kg N ha-' devrait refléter la minéralisation de l'azote du sol

sans l'impact de la fertilisation. Compte tenu de la variation des données, lorsque l'on

compare les sites uniquement pour ce traitement, on n'obtient pas de différence significative.

Le patron de minéralisation de L'azote dans les sols est spatialement variable (Mahmoudjafari

et al. 1997). De plus, la nature dynamique de l'interaction des membranes avec la solution du

sol fait en sorte qu'il peut être difficile de quantifier un processus comme la minéralisation à

l'aide de cet outil. Les membranes reflètent les changements dans la concentration d'ions

(minéralisation, prélèvement par la plante, lessivage etc.) et non leur accumulation nette

durant une période de temps.

Tableau 27. Comparaison d a sites en pleine produetion concernant les flux de N&+ dans le sol dos6 i l'aide des membranes d'échange cationique i Ir pCriode 2 (10107-97 29-07-97)

Sites Flux (pg NH4+ . mi2 .jfl) A-9 C-Z C 4

Dans les traitements 0,15b 0,233 0,61a 0,50 et 80 kg N ha-' Dans le traitement 0,03a 0,02a 0,22a Y s

Séparation des moyennes par le test de comparaison multiples de Scheffé au seuil de p<0,05. L& moyennes av& la m&e lettre ne sont pas significativement différentes.

4.4.2. Membranes d'échange anionique

Sur une possibiliti de 144 membranes d'échange anionique au site Pampev, du NO3' a été

retrouvé sur 1 17 membranes. Ce qui représente 8 1% des membranes, Pour les sites en pleine

production, du nitrate a été dosé avec 216 membranes sur 432, soit dans 50% des cas. Le N-

NO< représente 22,86% du N minéral dosé (NONO3- et N - N H ~ ~ par les membranes au site

Pampev et 27'58% aux sites en pleine production. La proportion de l'azote minéral présente

sous fome de nitrate n'est donc pas ntgligeable dans les sols de canneberge tout en n'étant

pas la forme dominante.

Le dosage de nitrate à l'aide des membranes anioniques pomait suggérer qu'il y ait de la

nitrification dans les sols de canneberge. Bien que la nitrification ne soit pas systématique a

faible pH, il est possible d'en observer. La nitrification a été observée sous une gamme de

conditions beaucoup plus large que celles prédites par la biochimie des bactéries nicrifiantes

autotrophes (Schmidt 1982). Cependant, aucun effet de la fertilisation azotée n'a été observé

sur le flux en nitrate dans le sol autant au sites en pleine production (F = 1,52Ns.) qu'au site

Pampev (F = 1,6ks.). En principe, si la nitrification était présente, elle devrait être

proportiomeUe aux doses de fertilisant azoté. La technique des membranes d'khange ionique

est très sensible à la fertilisation sous fome de nitrate d'ammonium (Ziadi et al. 1998). Il faut

considérer que de l'azote nitrique peut être apport6 au sol par la pluie (Stevenson 1965).

5. CONCLUSIONS

L'augmentation de la fatilisation azotée a induit une augmentation du rendement en f i t s

nais dans les bassins en pleine production au cours de la saison 1996 et 1997. Des doses de

fertilisant azoté comparables à celles que nous avons testées ont été évaluées comme

excessives aux États-unis et en Colombie-Britannique. L'hypothèse de départ selon laquelle,

sous les conditions de production du Centre-du-Québec la canneberge répond à de pIus fortes

doses d'azote que celles rapportCes dans la littérature' a été confirmee pour les sites en pleine

production. La dose d'azote comespondant au rendement maximal n'y a pas été obtenue,

d'autres recherches seront nécessaires afin de l'identifier. Les résultats de la saison de

croissance 1996 et 1997 demeurent des résultats prélimuiaires. Néanmoins, selon les résultats

de cette étude, la dose de fertilisant azoté à recommander pour un bassin de canneberges en

pleine production du cultivar Stevens sur sable dans la région du Centre-du-Québec serait de

l'ordre de 65 à 80 kg N ha-'. La saison de croissance de 1998 devrait permettre d'obtenir plus

d'information concernant l'effet de la fertilisation azotée sur le rendement en finiits. Elle

permettra d'évaluer l'impact de l'application répétée des doses.

L'augmentation de la fertilisation azotée a également induit, aux sites en pleine production,

une baisse du taux d'anthocyanes et du poids des f i t s commercialisables après un

entreposage de 60 jours. Afin obtenir une quantité totale d'anthocyanes de 30 mg par 100 g de

fnuts nécessaire à une bonification du prix de vente des fhits, la fertilisation azotée devrait

être d'une cinquantaine de kg N ha-' pour les sites A-9 et C-4. Il est alors évident qu'un

compromis entre le rendement et la qualit6 des nuits doit être établi afin de répondre à la

situation la plus intéressante au plan économique en fonction du marché. Dans un contexte où

la demande est plus importante que l'offre' le rendement peut être privilégié alors que dans la

situation de surproduction, la qualit6 prime. Au terme des trois ans du projet, il sera

intéressant de cdculer la fdlisation azotée permettant d'obtenir un optimum économique.

Au jeune site, aucun effet significatif des doses de fdlisant azote sur le rendement n'a été

obtenu. Ces sites p o d e n t avantageusement être moins fertilisés que ceux en pleine

production. D'autant pIps que Ia feitiüsation azotte a induit une baisse signifÏcative du taux

d'anthocyanes dans les fhits. La possibilité d'augmenter le rendement m bits nais de la

canneberge à i'aide de la f d s a t i o n azotée a ét6 clairement dimontrée dans la présente étude.

Il sera intéressant, dans des recherches htures, d'étudier tes facteurs qui permettent le

développement du contenu en anthocyanes des fiuits de canneberge afin d'augmenter le

rendement sans trop nuke à la qualité des nniits.

L'utilisation in situ des membranes d'échange catioalques s'est avérée très intéressante pour

estimer l'azote disponible dans les sols de canneberge. Eile a montré de meilleurs résultats

que les méthodes standards d'analyse quant à la pridiction du rendement relatif. Les

membranes d'échange cationique se sont avérées plus sensibles aux traitements de fertilisation

ammoniacale comparés aux extractions de sol au KCI 1M. Eues ont permis de différencier les

traitements de fertilisation azotée. Les membranes d'échange cationique représentent un outil

potentiel de gestion de la fertilisation azotee de la culture de la canneberge. Une fois la

méthode calibrée, les membranes d'tchange pounant facilement être utilisées périodiquement

pour vérifier s'il est souhaitable de fertiliser afin de maintenir un flux critique nécessaire à

l'obtention d'un rendement optimum. Aux sites en pleine production, un flux critique de

0.15 pg m+. . ji' a été identifié pour trois des quatre périodes étudiées.

L'utilisation des membranes d'échange cationique nous a permis d'observer que la

minéralisation de N dans les sols a l'étude n'est pas negligeable. Les membranes insérées

dans les parcelles témoin ont permis évaluer un flux d'azote provenant de la minéralisation. Ii

est cependant dinicile de quantifiler un processus comme la minéralisation à l'aide des

membranes. La nature dynamique de l'interaction des membrimes avec la solution du sol fait

en sorte que les membranes reflètent les changements dans la concentration d'ions et non leur

accumulation nette durant une période de temps. Des recherches plus poussées concernant

l'afnnité de la membrane pour l'ammonium par comparaison avec la matrice du sol seront

nécessaires. L'étude de la variation du flux d'ammonium en fonction du temps de contact de

la membrane avec le sol permettra de détermina le temps optimal durant lequel les

membranes devraient être mises en contact avec le sol au champ.

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