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Effet de la fertilisation N, P, K, Mg, Cu et B sur le rendement de

la canneberge commerciale

Mémoire

Seyedmohammadreza Jamaly

Maîtrise en sols et environnement

Maître ès sciences (M. Sc.)

Québec, Canada

© Seyedmohammadreza Jamaly, 2017

Effet de la fertilisation N, P, K, Mg, Cu et B sur le rendement de

la canneberge commerciale

Mémoire

Seyedmohammadreza Jamaly

Sous la direction de :

Léon-Étienne Parent directeur de recherche

II

Résumé

Québec est le deuxième producteur mondial de canneberge (Vaccinium macrocarpon Ait.)

après le Wisconsin et le premier en production biologique. La fertilisation est un outil de

gestion déterminant pour atteindre de hauts rendements en fruits de bonne qualité. Notre

objectif était de calibrer le dosage de la fertilisation de la canneberge dans des systèmes de

production conventionnelle et biologique. Quatre essais de fertilisation comprenant chacun

18 traitements répétés deux fois ont été menés avec le cv. « Stevens » établi sur des parcelles

permanentes. Il y avait cinq doses de N, trois de P, quatre de K, et deux de Mg, Cu et B, et

un témoin sans apport. Le climat a influencé le rendement. En 2015, où le rendement était

plus faible, la température moyenne de la saison était plus froide qu’en 2014,

particulièrement en juin lors de l’induction florale dans les bourgeons terminaux

nouvellement formés. Le rendement en fruits a été influencé uniquement par les traitements

N et K. Le nombre de fruits par tige, la nouaison et le poids des fruits ont été les paramètres

de rendement réagissant de la façon la plus cohérente aux traitements N. La nouaison a été

réduite de 31% en 2015 par rapport à celle de 2014 avec le traitement de 60 kg N ha -1. Le

nombre de fruits par tige a été le facteur le plus étroitement relié au rendement de la

canneberge au fil des ans (R2 = 0,87). Le poids des fruits tendait à se stabiliser avec 30 kg N

ha-1 en 2014 et 2015, et avec 33 kg de K ha-1 en 2015. Les doses de 45 kg N ha-1 et de 100

kg de K ha-1 apparaissaient suffisantes. Les ajouts de P, Mg, Cu et B n’ont montré aucun

effet significatif sur le rendement de la canneberge. Ces résultats indiquent que la fenêtre de

fertilisation azotée est étroite et que la P et K peut être basée non seulement sur l’analyse du

sol, mais aussi sur le rendement potentiel et le concept d’enrichissement et d’entretien.

IV

Abstract

Québec is the second cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) producer in the world after

Wisconsin and the first one of organically produced cranberry. Fertilization is a key

management tool to reach high fruit yield and good quality. Our objective was to calibrate

cranberry fertilization in conventional and organic production systems. Four fertilization

trials each comprising 18 treatments twice replicated were conducted with cv. “Stevens”

established on permanent plots with five N, three P, four K, and two Mg, Cu and B doses,

including controls. Climate was a major factor controlling yield. Year 2015, where berry

yield was lower, the average temperature of the season was cooler than 2014, especially in

June where blossom induction started in the newly forming terminal buds. Fruit yield was

influenced only by N and K dosage. The berry count per uptight, fruit set and berry weight

were the most consistent yield parameters in response to N treatments. Fruit set was reduced

by 31% in 2015 compared to 2014 in the 60 kg N ha -1 treatment. The berry count per fruiting

upright was the factor most closely related to berry yield across years (R2 = 0.87). Berry

weight tended to stabilize at 30 kg N ha-1 across years and at 33 kg K ha-1 in 2015. There

was no significant effect of added P, Mg, Cu and B on berry yield. Nutrient supply was

sufficient with 45 kg N ha-1 and 100 kg K ha-1. Those results indicated narrow window for

N fertilization and supported P and K fertilization based on soil test, yield potential, and the

buildup and maintenance concept.

VI

Remerciements

Je tiens tout d’abord à remercier mon directeur de recherche, le Dr. Léon-Étienne Parent ; sans son

aide, ce projet n'aurait pu se réaliser. Son attention, son caractère généreux et sa confiance en moi

m’ont permis tout au long de la réalisation de ce travail d’acquérir une autonomie dans la recherche

et aussi dans ma vie quotidienne. Je tiens également à exprimer tous mes respectueux sentiments de

gratitude au Dr. Antoine Karam, directeur du département des sols et de génie agroalimentaire pour

son appui durant ce travail. J’adresse toute ma gratitude au Dr. Lotfi Khiari qui est comme mon grand

frère pour son appui moral dans les moments les plus difficiles. Je remercie de tout mon cœur

Sébastien Marchand pour sa grande disponibilité, ses nombreuses explications et sa patience sur le

terrain. Une pensée également pour toute l’équipe de mon directeur, les professionnels de recherche

et les étudiants, pour avoir effectué certaines analyses du laboratoire ; un merci spécial à Nicolas

Samson, Marie Hélène Lamontagne, Daniel Marcotte, Monique Goulet et Normand Bertrand. Je ne

serais pas parvenu à effectuer tout ce travail sans l’aide de mon collègue Chedzer. Le temps que j’ai

passé avec toi sur le terrain a été formidable et inoubliable. Je souhaite aussi remercier le personnel

administratif du département, Mesdames Madeleine Roy et Nadine Lemay, qui m’ont toujours fait

un bon accueil durant le projet et qui, par le fait même, sont devenues de bonnes amies. Enfin, un

gros merci au Dr Serge-Étienne Parent et au Dr Silvio Gumière, professeurs au Département des sols

et de génie agroalimentaire, pour leur participation et leur intérêt apportés à ce travail en tant que

membre du jury.

Finalement, j’aimerais dédier ce mémoire à ma conjointe Neda qui, malgré les ennuis que je lui ai

parfois causés par mes études et mon travail, m’a toujours accordé sa confiance, sa patience et son

amour fidèle. Merci aussi à Michel Fournier qui a révisé une partie de mes textes. Merci également

à mes amis Amin, Coulibali, Fariba, Li et Yan qui ont toujours su m’écouter dans les moments

difficiles ainsi que pour leur patience.

VIII

L’été 2016, l’Iran a perdu le grand cinéaste

Abbas Kiarostami

à cause d’une erreur médicale.

J’aimerais lui dédier ce mémoire en hommage de son apport important à l'art du cinéma.

X

Avant-Propos

Ce mémoire de maîtrise est rédigé en quatre chapitres principaux. En tant qu’introduction générale,

le premier chapitre expose la problématique associée au projet. S’ajoute une revue de littérature sur

la production de la canneberge et plus spécifiquement sur la gestion de la fertilisation azotée,

phosphatée et potassique.

Le deuxième chapitre expose la méthodologie du projet de recherche Le troisième chapitre est

présenté sous forme d’un article scientifique rédigé en anglais dont je suis l’auteur principal. L’article

s’intitule « Nutrient requirements of sand-grown cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) in the St-

Lawrence Lowlands » cette mouture de l'article ne sera pas publiée et sera modifiée en incluant une

troisième d'année d'expérimentation en mode conventionnel seulement. Le Dr Léon-Étienne Parent

directeur de cette maîtrise et Sébastien Marchand, sont les co-auteurs de cet article. Leur contribution

vaut tant au niveau de la planification de l’expérience que pour des conseils et suggestions durant le

processus d’écriture de l’article ainsi que lors de sa révision.

Le dernier chapitre est une conclusion générale reliant les conclusions du chapitre trois à la

problématique du chapitre un. L’impact des résultats à l’échelle du Québec et de l’Amérique du Nord

y est également discuté.

XI

Table des matières

RÉSUMÉ II

ABSTRACT IV

REMERCIEMENTS VI

AVANT-PROPOS X

INTRODUCTION GÉNÉRALE 1

CHAPITRE 1 : REVUE DE LITTÉRATURE 3

1.1. L’HISTOIRE DE LA CANNEBERGE 3

1.2. CARACTÉRISTIQUES DE LA PLANTE 4

1.3. LA FERTILISATION 6

1.3.1 FERTILISATION EN AZOTE 6

1.3.2. FERTILISATION EN PHOSPHORE 7

1.3.3. FERTILISATION EN POTASSIUM 8

CHAPITRE 2 : PRÉSENTATION DU PROJET DE RECHERCHE 10

2.1. HYPOTHÈSE 10

2.2. OBJECTIF 10

2.3. MÉTHODOLOGIE 10

2.4. TRAITEMENTS 10

2.5. RÉPARTITION DES APPLICATIONS 11

XII

2.6. DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL 11

2.7. ANALYSE STATISTIQUE 11

2.8. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES 12

CHAPITRE 3: NUTRIENT REQUIREMENTS OF SAND-GROWN CRANBERRY

(VACCINIUM MACROCARPON AIT.) IN THE ST-LAWRENCE LOWLANDS 15

ABSTRACT 15

3.1. INTRODUCTION 15

3.2. MATERIAL AND METHODS 16

3.2.1. EXPERIMENTAL SETUP 16

3.2.2. SOIL ANALYSIS 18

3.2.3. STATISTICAL ANALYSIS 18

3.3. RESULTS AND DISCUSSION 19

3.3.1. SOIL PROPERTIES 19

3.3.2. YIELD COMPONENTS 20

3.4. CONCLUSION 24

3.5. ACKNOWLEDGEMENTS 25

3.6. REFERENCES 25

CHAPITRE 4 : CONCLUSION GÉNÉRALE 30

ANNEXE 1 : VOLUME TOTAL DES RÉCOLTES DE CANNEBERGES AU QUÉBEC

DURANT LA PÉRIODE 1996 – 2015 (APCQ 2016) 31

ANNEXE 2 : ILLUSTRATIONS D’A (VACCINIUM MACROCARPON AIT ET B)

VACCINIUM OXYCCOCOS L. 32

XIII

ANNEXE 3 : LE DÉVELOPPEMENT D’UN PLANT DE CANNEBERGE (BOUCHER

1999) 33

ANNEXE 4 : DESCRIPTION DES PRINCIPAUX CULTIVARS DE CANNEBERGE (ECK

1990) 34

ANNEXE 5 : DOSES DE N, P, K, MG, CU ET B APPLIQUÉES COMME TRAITEMENT 35

ANNEXE 6 : PLAN EXPERIMENTAL 36

XIV

Liste des tableaux

TABLEAU 1 : FERTILISATION AZOTÉE DE LA CANNEBERGE ( PARENT ET

GAGNÉ 2010) 7

TABLEAU 2 : RECOMMANDATION DE P POUR LA CANNEBERGE (PARENT

ET MARCHAND 2006) 8

TABLEAU 3: FERTILISATION POTASSIQUE DE LA CANNEBERGE (PARENT

ET MARCHAND 2006) 9

TABLE 1. CLIMATIC DATA NEAR EXPERIMENTAL SITES 45, 9 AND 10 AT

LAURIERVILLE, QUÉBEC 17

TABLE 2. CLIMATIC DATA NEAR EXPERIMENTAL SITE A9 AT ST-

WENCESLAS, QUÉBEC 17

TABLE 3. RATES OF N, P, K, MG, CU AND B FERTILIZER APPLICATIONS 18

TABLE 4: SOIL PROPERTIES (0–15 CM) OF CRANBERRY SITES 19

TABLE 5: EFFECTS OF TREATMENTS ON YIELD COMPONENTS IN 2014

AND 2015 22

XV

Liste des figures

FIGURE 1: RELATIONSHIPS BETWEEN ADDED N AND BERRY YIELD 23

FIGURE 2: RELATIONSHIPS BETWEEN ADDED N AND BERRY COUNT 24

FIGURE 3: RELATIONSHIPS BETWEEN ADDED N AND BERRY WEIGHT 24

1

Introduction générale

La canneberge ou atoca est une plante d'intérêt économique cultivée abondamment en Amérique du

Nord. La demande de ces petits fruits monte en flèche sur toute la planète. La culture de la canneberge

est devenue vraiment commerciale au Canada depuis les 20 dernières années, selon l'Association des

producteurs de canneberges du Québec (APCQ). La croissance des superficies en culture se poursuit.

En 2014, le Québec occupait le deuxième rang mondial après l’État du Wisconsin grâce au haut

potentiel de production dans le Centre du Québec (APCQ 2015). Globalement, les entreprises

québécoises fournissent près de 20 % du volume mondial de canneberges (APCQ 2015). L’intérêt

pour cette plante s’est accru au cours des dernières années, entre autres pour son contenu élevé en

antioxydants et pour ses effets bénéfiques sur divers problèmes de santé, dont les infections urinaires

(Raz et al. 2004). De 90 à 92 % des sols en production de canneberges sont des sols sableux (Eck

1990).

La canneberge américaine (Vaccinium macrocarpon Ait.) est une plante vivace à faible taux de

croissance (Eck 1990). Les racines superficielles sont concentrées dans les 2,5 à 7,5 premiers

centimètres de sol, peuvent être inoculées par les mycorhizes mais manquent de poils absorbants

(Dana 1990 ; Eck 1990). Les principaux facteurs limitant l’expansion de cette culture sont d’ordre

physiologique, génétique ou environnemental. Ces facteurs ne sont pas mutuellement exclusifs et

leurs interactions peuvent affecter le rendement.

Le rendement de canneberge dépend de la croissance et de la proportion des pousses reproductrices

verticales ou « uprights » (Eaton et Kyte 1978 ; Eaton et MacPherson 1978 ; Eaton et al. 1983). La

nouaison est aussi un facteur important, alors que le nombre de graines par fruit et la longueur des

tiges sont de moindre importance. Baumann et Eaton (1986) ont confirmé l'importance de la nouaison

sur les autres composants, tels que la dimension des baies et le nombre de fleurs par tige verticale.

Cependant, la production montre un caractère biennal.

Comme explication pour le phénomène d'alternance biennale du rendement, la concurrence pour les

ressources disponibles dans la plante pourrait conduire à l'épuisement des glucides nécessaires à la

formation et au développement des bourgeons durant la saison suivant une saison à rendement élevé

(Strik et al. 1991; Birrenkott 1991; Roper et al. 1993; Vanden Heuvel et Davenport 2005; Parent et

Marchand 2006; Vanden Heuvel et Davenport 2006; Devetter et al. 2013). Ceci pourrait entraîner

des réductions de production de fruits, entraver le développement des bourgeons mixtes et contribuer

à des pertes de rendement.

D'autre part, les facteurs environnementaux affectant la croissance des plantes et leur développement

sont des facteurs parfois incontrôlables, parfois contrôlables. Les facteurs incontrôlables

comprennent la température, le rayonnement solaire, la longueur de la saison de croissance, et

d'autres conditions atmosphériques qui affectent la croissance des plantes et leur développement. Les

facteurs contrôlables sont ceux qui peuvent être gérés par des pratiques de culture et comprennent la

fertilité, l’irrigation, le sablage, la taille des tiges verticales et la lutte antiparasitaire.

La fertilisation N, P, K influence le rendement de la canneberge selon les variables physiologiques,

environnementales et génétiques. Par exemple, le modèle de recommandation en azote doit tenir

compte autant des facteurs physiologiques que des facteurs environnementaux. Pour débuter, on

pourrait se poser la question suivante. Croyez-vous que le Québec pourrait améliorer la productivité

de la canneberge pour mieux concurrencer les États-Unis ? Mentionnons certains avantages du

Québec par rapport aux produits américains comme des conditions pédologiques optimales ainsi que

2

des conditions climatiques favorables. Un modèle de recommandation agroenvironnemental peut

également être relié aux analyses des sols et aux conditions climatiques. Les précipitations et les

relations sol-eau sont également d'une importance cruciale.

L’objectif de ce projet est de relier la fertilisation à la productivité de la canneberge sur des sols de

texture sableuse durant deux années afin de tenir compte du climat. C’est la raison pour laquelle les

champs de canneberges sont irrigués pour minimiser le stress hydrique, la basse température était

probablement le principal facteur limitant le rendement dans la présente étude. Parent et Marchand

(2006) ont montré que la fertilisation basée sur le test P du tissu pouvait être réduite en utilisant la

réponse au rendement et le test du sol P. D'autres nutriments et la fertilisation organique ont été peu

documentés en termes de recommandations d'engrais pour les canneberges.

3

Chapitre 1 : Revue de littérature

1.1. L’histoire de la canneberge

La canneberge est l'un des trois fruits indigènes d'Amérique du Nord avec le bleuet et les raisins

Concord qui sont cultivés commercialement. Les baies sont fermes, charnues et juteuses. Au cours

de la maturation, les baies passent du blanc au rouge. La baie a une forte teneur en composés

antioxydants et est consommée comme fruit séché, sauce ou jus de canneberges (Eck 1990). La

canneberge a d'abord été utilisée par les Amérindiens qui ont découvert la polyvalence de la baie

sauvage comme aliment, colorant de tissus et médicament naturel. Aujourd'hui, les canneberges sont

cultivées commercialement et sont offertes sous formes fraîches ou transformées. Le nom

"canneberge" dérive du nom donné par les pèlerins (Pilgrim) au fruit "craneberry", ainsi appelé parce

que les petites fleurs roses qui apparaissent au printemps ressemblent à la tête et au bec de la grue du

Canada (Eck 1990). Les colons européens ont adopté les coutumes amérindiennes pour les fruits et

ont trouvé qu’ils constituaient un outil d'échange précieux. Les baleiniers et les marins américains

ont apporté des canneberges sur leurs bateaux pour prévenir le scorbut. En 1816, le capitaine Henry

Hall fut le premier à cultiver les canneberges avec succès. En 1871, la première association de

producteurs de canneberges fut fondée aux États-Unis (Eck 1990). Maintenant, les agriculteurs

américains cultivent environ 40 000 acres de canneberges chaque année.

La canneberge (Vaccinium macrocarpon Ait.) est originaire des marécages et des tourbières du nord

de l’Amérique du Nord. Elle appartient à la famille des Ericacées, une famille très répandue et qui

comporte environ 125 genres et 3500 espèces (Eck 1990). Le plant de canneberge est décrit comme

une plante vivace à croissance lente, ligneuse avec de petites feuilles ovales portées sur de fines

pousses. Les tiges horizontales poussent à la surface du sol, s’enracinant par intervalle pour former

un tapis dense. Ses boutons de fleurs, formés sur de courtes tiges dressées, s’ouvrent de mai à juin et

produisent des fruits mûrs de la fin de septembre jusqu’au début d’octobre (Eck 1990). Dans le

Maine, les fleurs apparaissent au cours des deux premières semaines de juin et les baies n’atteignent

généralement pas leur pleine maturité pour la récolte avant la première semaine d'octobre (Eck 1990).

Aux États-Unis, la canneberge d’Amérique (Vaccinium macrocarpon Ait.) est l'un des rares fruits

originaires d'Amérique du Nord qui pousse de façon sauvage dans les montagnes, de la Géorgie vers

à l'ouest jusqu'au Minnesota. Elle est cultivée dans la région de Cape Cod depuis le début des années

1800 et génère une industrie active dans le Massachusetts depuis la majeure partie du siècle dernier

(Eck 1990). L'industrie de la canneberge cultivée s’est ensuite étendue au New Jersey dans les années

1830, au Wisconsin dans les années 1850 et dans le Nord-Ouest du Pacifique dans les années 1880

(Eck 1990).

Beaucoup de fermes du Maine possédaient aussi des parcelles propices à la production de

canneberges, principalement pour un usage domestique et pour apporter un petit excédent

commercial. L'industrie de la canneberge commerciale du Maine a été pratiquement éliminée dans

les années 1900 dû à une combinaison de facteurs, notamment le manque de technologie adéquate

pour la protection contre le gel, la propagation des maladies et des ravageurs, la chute de la demande

au cours de la première guerre mondiale, la tendance croissante vers l'agriculture spécialisée, le

remplacement des canneberges fraîches sur le marché par la nouvelle sauce aux canneberges en

conserve et, enfin, sa trop grande distance par rapport aux marchés. Récemment, la production de

4

canneberges constitue une nouvelle industrie vitale dans l'État du Maine. C’est une « nouvelle »

industrie dans le sens où elle représente la renaissance d'une industrie qui avait décliné dans la

première moitié de ce siècle; jusqu'en 1988, il n'y avait plus de producteurs commerciaux dans l'État

du Maine (Eck 1990). En 1991, il y a eu une première récolte commerciale au Maine et, en 1992, il

y avait au moins cinq producteurs de plants et plusieurs nouvelles plantations en cours de

développement. Il y a maintenant, depuis 2010, trente cannebergières commerciales dans l'État, avec

environ 190 hectares (principalement dans le comté de Washington), ainsi que deux ou trois

nouvelles plantations de canneberges prévues pour 2011.

Au Québec, la canneberge (Vaccinium macrocarpon Ait.) est aussi appelée « Atoca » ou « Ataca »

empruntée des langues iroquoiennes (Marie-Victorin 1995). La production commerciale de la

canneberge qui a débuté au Massachusetts en 1815, a commencé en 1939 au Québec, sur un site où

poussaient déjà des canneberges sauvages. Les plantations sont établies dans les basses terres,

emplacements pour faciliter la gestion de l'eau (Parent et Marchand 2006). Sur la route qui relie

Montréal à Québec, Saint-Louis-de-Blandford accueille une quarantaine de producteurs.

Actuellement, le Québec se situe au deuxième rang parmi les régions productrices de canneberges

dans le monde après l’État du Wisconsin. Entre 1996 et 2014, c’est au Québec que l’augmentation

du volume de production a été la plus marquée parmi toutes les régions productrices, avec un taux

de croissance annuel de 26,1 %, suivi du Wisconsin avec 6,5 % (APCQ 2014). Finalement, c’est au

Québec que les rendements ont affiché le plus fort taux de croissance, soit 3,3 % durant la même

période. Un nouveau record de récolte a été établi au Québec en 2014 (Annexe 1).

1.2. Caractéristiques de la plante

Les canneberges font partie de la famille des Éricacées. Deux espèces se retrouvent en tourbières et

produisent de petits fruits comestibles (Groupe de recherche en écologie des tourbières 2009) comme

suit:

Vaccinium macrocarpon Ait.1 Vaccinium oxyccocos L.2

Synonyme Oxycoccus macrocarpus (Ait.)

Pursh

Oxycoccus microcarpos Turcz.

Ex Rupr., Oxycoccus oxycoccos

(L.) Adolphi, Oxycoccus

palustris Pers., Vaccinium

microcarpos (Turcz. Ex Rupr.)

Schmalh., Vaccinium palustre

Salisb.

Noms vernaculaires

Français airelle à gros fruits, canneberge,

gros atocas

airelle canneberge, petite

canneberge, atocas

Anglais Large Cranberry Small Cranberry

1. (Annexe 2.A)

2. (Annexe 2.B)

5

Les variétés actuelles de canneberges disponibles pour la culture sont issues de croisements répétés

de plants sélectionnés de V. macrocarpon (Groupe de recherche en écologie des tourbières 2009).

Une autre espèce s’apparente aussi beaucoup aux canneberges, soit l’airelle vigne d’Ida (Groupe de

recherche en écologie des tourbières 2009). Les plants de canneberge sont constitués de tiges

horizontales, aussi appelées vignes, (stolons ou « runners »). Ces tiges horizontales recouvrent le sol

et des pousses verticales ou « uprights » en émergent (Annexe 3). La croissance normale pour les

tiges est 50 à 100 millimètre par année au-dessus du point de débourrement. Une floraison de moins

de 50 millimètre est inférieure à la normale. Inversement, une floraison supérieure à 100 millimètre

dépasse la normale.

La canneberge est sélectionnée depuis 1835 pour ses caractères commercialement viables tels que le

rendement de fruits et la qualité (Roper et Vorsa 1997). Les canneberges cultivées commercialement

peuvent être regroupées en deux groupes selon leur antécédent génétique, soit les cultivars qui sont

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

des programmes d'amélioration génétique (Annexe 4). La canneberge de valeur commerciale, V.

macrocarpon, est une plante de tourbières possédant des tiges ligneuses rampantes d’où émergent

des racines et des pousses aériennes qui portent des fleurs et des fruits (Trehane 2004). À la fin de

l’été, des bourgeons floraux se forment à l’extrémité des pousses. Les fleurs éclosent et produisent

des fruits l’année suivante. Les fleurs s’ouvrent à la mi-juillet et les insectes en assurent la

pollinisation. Les fruits arrivent à maturité vers la fin d’octobre, la date exacte dépendant de la

variété, de la saison et de l’emplacement géographique.

Le Vaccinium macrocarpon croît au Canada de Terre-Neuve au Manitoba et dans le nord-est des

États-Unis (Gleason et Cronquist 1991, Ressources naturelles Canada 2007). Vaccinium oxycoccos

est une espèce circumboréale (Gleason et Cronquist 1991; Marie-Victorin 1995). Le sol marécageux

y est très acide et tout à fait propice à cette culture. La canneberge est normalement retrouvée dans

des milieux bien pourvus en eau, mais pas dans des milieux inondés, puisqu’elle nécessite une bonne

aération du sol pour sa croissance (Trehane 2004). On la retrouve en sol acide à pH entre 3,5 et 5,5.

Elle croît en sols tourbeux, le plus souvent de tourbe de sphaigne, mais elle pousse bien dans des sols

minéraux acides comme le sable (Trehane 2004). On recommande normalement une tourbe de

décomposition inférieure à H6 sur l’échelle von Post (Jacques Painchaud, agronome, MAPAQ,

communication personnelle). Il peut être nécessaire d’ajouter de la matière organique au sable pour

le rendre plus propice à la culture de la canneberge. La matière organique dans ces sols peut varier

d’aussi peu que 2% jusqu’à 20% (Eck 1990).

En tourbière, il n'est pas recommandé de planter dans une tourbe au drainage déficient, car cela limite

la croissance des racines (Eck 1990). L’important est de bien contrôler le drainage, et cela peut être

difficile en sols tourbeux mal drainés. La largeur des planches de culture en sol tourbeux est de 37

mètres afin de faciliter la pose des gicleurs, qui ne sont pas installés de façon permanente, étant

fragiles et moins stables qu’en sol minéral. Il n’est pas recommandé de planter dans une tourbière

qui vient d’être ouverte à cause de la décomposition rapide de la tourbe durant des premières années

(Eck 1990). Il y a aussi le risque de pertes de plants par soulèvement gélif lorsqu’ils sont plantés

directement dans la tourbe, surtout durant les années suivant la plantation. Lors de la plantation, il

est important de déposer une couche de sable grossier sur la tourbe afin de favoriser l’enracinement

et stimuler la formation de tiges, ce qui est particulièrement important en sol tourbeux (Jacques

Painchaud, agronome, MAPAQ, communication personnelle).

6

1.3. La fertilisation

1.3.1 Fertilisation en azote

L'azote est un élément essentiel pour la croissance et la reproduction des végétaux, comme chez tous

les organismes vivants. L’azote est souvent nommé le « pivot » de la fertilisation (Parent et Gagné

2010). L'azote est un constituant majeur des acides aminés et des acides nucléiques et donc des acides

désoxyribonucléiques, des protéines, des enzymes, de la chlorophylle, des cytochromes, des

phytohormones et des vitamines (Salisbury et Ross 1991). Il est impliqué dans plusieurs réactions

métaboliques reliées à la synthèse et au transfert d'énergie. Il est relié au code génétique par l'ADN

(Boucher 1999). La canneberge utilise toutefois une faible quantité d'azote comparativement aux

autres cultures et l'écart entre une quantité suffisante et excessive de cet élément dans la solution du

sol est mince (Boucher 1999). L'azote détermine le rapport de croissance végétative reproductive de

la canneberge (Davenport et Vorsa 1999). La fertilisation azotée est souvent associée à

l'augmentation du rendement (Eaton et Meehan 1976; Hart et al. 1989; Davenport 1996; Boucher

1999; Jeppsson 2000; Marchand et al. 2013). Cependant, un excès d'azote dans le sol peut stimuler

la croissance végétative au détriment de la fructification (Eck 1976).

Des niveaux adéquats d’azote dans les tissus sont nécessaires pour maintenir la croissance, la

production et le développement des boutons floraux pour la récolte de l'année suivante. Un excès

d’azote stimule le feuillage, ce qui limite la formation des bourgeons floraux et retarde la maturité

des fruits. La fertilisation d'azote est principalement fondée sur des observations de terrain et, dans

une moindre mesure, sur l'analyse foliaire. L’analyse de l’azote du sol n’est pas un indicateur fiable

pour le statut en azote d’une culture vivace. Par ailleurs, l'analyse foliaire seule n’indique pas si une

fertilisation azotée est nécessaire mais peut être utilisée pour évaluer la croissance et la productivité

des plantes selon le contenu en azote (Davenport et al. 2000).

Le moment d'application des fertilisants permet d'améliorer l'efficacité de l'azote en augmentant le

synchronisme entre sa disponibilité et les besoins de la plante. Le fractionnement des engrais azotés

se fait suivant le stade de développement de la plante. La plupart des fertilisants sont appliqués à

l'aide d'une rampe (Boucher 1999).

Une faible proportion de l'azote retrouvé dans les tiges verticales et les fruits provient de la

fertilisation azotée de l'année en cours (Hart et al. 1989; Vanden Heuvel et Davenport 2006;

DeMoranville 2010). Ceci est en accord avec le fait que la canneberge soit une plante pérenne

ligneuse. La canneberge 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 fertilisation

azotée de l'année se retrouve dans les fruits et les tiges verticales, la fertilisation doit être faite avant

le stade de mise à fruit.

DeMoranville et Davenport (1997) ont déterminé la dose d’application d’azote selon le stade de la

plante. Au Québec, on recommande des applications d'azote à quatre stades comme suit :

7

Tableau 1 : Fertilisation azotée de la canneberge (Parent et Gagné 2010)

Temps et mode d’apport Recommandation annuelle

totale (kg N ha-1)

Doses réparties en 4 applications (au début floraison, à 50% floraison, à

50% nouaison, au grossissement du fruit) 20-65

La canneberge est une plante exigeant peu d'éléments fertilisants, puisqu’elle pousse naturellement

dans les tourbières qui sont des milieux oligotrophes et acides. Dans le passé, la fertilisation utilisée

par les producteurs américains consistait en une seule application au début de la saison. Mais les

recherches effectuées à l’université du Massachusetts ont établi que l’on pouvait accroître les

rendements de façon appréciable en faisant trois à quatre applications selon le stade de la plante. De

façon générale, les quantités d’azote et de P2O5 ne dépassent pas 50 kg ha-1 (Roper et al. 2004).

La canneberge répond bien aux applications d’azote. De plus, la réponse à l’azote varie selon les

cultivars (Davenport et Vorsa 1999). Hypothétiquement, la répartition des ressources entre les fruits

et la croissance végétative favorise le rendement avec de faibles doses de fertilisant azoté. Bien que

la croissance végétative (poids des stolons) augmente avec la fertilisation azotée chez tous les

cultivars, ceux-ci n'ont pas tous montré une diminution de rendement en fruits aux doses élevées

d'azote (Boucher 1999).

1.3.2. Fertilisation en phosphore

Les recommandations actuelles en phosphore dans la culture de la canneberge ont été basées

principalement sur des études faites en Colombie Britannique et dans les principaux états américains

producteurs de canneberges (Wisconsin, Massachusetts, Oregon). Eck (1990) relate les travaux de

(Greidanus et al. 1972) qui indiquent qu’à un niveau d’application de phosphore inférieur à 34 kg

P2O5 ha-1 pour le cultivar Stevens sous les conditions du Wisconsin, les plants manifestaient des

problèmes de croissance ainsi qu’une coloration pourpre des feuilles. Ces mêmes recherches ont

démontré que lorsque le niveau de phosphore disponible dans le sol était maintenu entre 49 et 67 kg

P ha-1 (selon la méthode d’analyse Bray 1) à l’aide d’un taux d’application de 34 kg P ha-1, aucun

symptôme de déficience en phosphore n’était observé (Eck 1990). Des conclusions semblables

avaient été obtenues au Massachusetts (Chandler 1961) et au New Jersey (Eck 1986) concernant le

taux d’application de phosphore et le niveau de phosphore nécessaire dans le sol pour le cultivar

Early Black.

Au Massachusetts, les études de DeMoranville et Davenport (2004) ont indiqué qu’il y avait une

différence de rendements entre des plants n’ayant pas reçu de phosphore et ceux ayant reçu 20

livres/acre de P (soit 22,4 kg P2O5 ha-1). Par contre, il n’y avait plus de différence de rendements

lorsque l’on passait de 20 livres P2O5/a à 60 livres P2O5/acre (67 kg P2O5 ha-1). Au niveau des analyses

foliaires, en augmentant la quantité de phosphore apportée par la fertilisation, il y avait une

augmentation du niveau de phosphore dans les tissus foliaires. Cependant, puisque de plus hauts

niveaux tissulaires de phosphore ne correspondaient pas à un meilleur rendement, les

recommandations en phosphore ne devraient pas dépasser 22,4 P2O5 kg ha-1 (DeMoranville 2010).

Selon les recommandations du Québec (tableau 2), l’ISP2 est déterminé en pourcentage de saturation

du sol en phosphore de la façon suivante :

8

𝐼𝑆𝑃2 =𝑃𝑀𝐼𝐼𝐼(

mgkg

) ÷ 31

[𝐴𝑙𝑀𝐼𝐼𝐼(mgkg

) ÷ 27 + 𝐹𝑒𝑀𝐼𝐼𝐼(mgkg

) ÷ 56] × 100

Où Al M-III et Fe M-III sont deux éléments fixateurs de phosphore dans les sols sableux acides (Mehlich

1984). Toutefois, la biodisponibilité du phosphore déterminée par l’analyse de sol doit être

considérée comme un indice plutôt qu’une valeur absolue de la quantité de phosphore disponible

pour la plante dans le sol (Khiari et al. 2000). La dose de phosphore à appliquer dépend aussi du

niveau de phosphore retrouvé dans les tissus foliaires (tableau 2). Les recommandations d’engrais

phosphatés sont basées sur des essais de fertilisation publiés dans la littérature et confirmés par un

nombre limité d’essais de fertilisation menés au Québec (Parent et Marchand 2006).

Tableau 2 : Recommandation de P pour la canneberge (Parent et Marchand 2006)

Analyse ISP2(%) Recommandation une concentration en P foliaire

de 0.10% pour la variété Stevens (kg P2O5 ha-1)

0-3,5 40

3,6-7,0 20

*7,1-14,0 0

14,1 et + 0

*Les plants dans cette classe peuvent bénéficier d’une application jusqu’à 30 (kg P2O5 ha-1).

Les recommandations sont à base de superphosphate triple (0-46-0), de phosphate mono ammoniacal

(11-52-0) ou bi ammoniacal (18-46-0). Ces engrais ont un effet acidifiant. Il est recommandé de

fractionner la dose de phosphore en 3 ou 4 applications afin de diminuer la fixation ou le lessivage

de cet élément (DeMoranville et Davenport 1997).

1.3.3. Fertilisation en potassium

Le potassium est un élément absorbé en grande quantité par la canneberge et joue un rôle métabolique

et physiologique majeur mais, il y a peu d’information sur des essais de fertilisation potassique. Il est

impliqué dans la production, le transport et le stockage des glucides en plus d’être un élément

important dans la régulation osmotique et la turgescence des feuilles (Eck 1990). La texture du sol

influence les quantités de potassium disponible. Un approvisionnement adéquat en K est nécessaire

en raison des exigences élevées des jeunes feuilles et des baies. Si des engrais K secs sont appliqués,

il est nécessaire de bien arroser le feuillage par l'irrigation pour éviter la brûlure des feuilles par excès

de sels (Poole et al. 1997). Plusieurs applications d'engrais K sont recommandées.

Les recommandations de fertilisation potassique dans le guide de CRAAQ (2010) pour la canneberge

dépendent de l’analyse de sol KMIII (tableau 3). Elles sont formulées selon trois groupes de fertilité

(Parent et Marchand 2006).

9

Tableau 3: Fertilisation potassique de la canneberge (Parent et Marchand 2006)

Analyse (kg KMIII ha-1) de sol Recommandation (kg K2 O ha-1)

0-115 65-110

116-230 0-65

231 et + 0

10

Chapitre 2 : Présentation du projet de recherche

2.1. Hypothèse

La fertilisation a un effet sur les paramètres de rendement de la canneberge.

2.2. Objectif

L’objectif de ce projet est relier la fertilisation à la productivité de la canneberge sur des sols de

textures variables et compte du climat.

2.3. Méthodologie

Quatre sites ont fait l’objet de cette étude dans la région du Centre-du-Québec. Nous avons choisi

nos sites en fonction de leur répartition géographique sur les deux fermes participantes, de la façon

suivante :

Deux sites (45 et 9) conventionnels chez Atocas de l'Érable Inc. à Notre-Dame-de-Lourdes.

Un site (10) conventionnel chez La Cannebergière à Laurierville.

Un site (A9) biologique chez Atocas Blandford Inc. à Saint-Louis-de-Blandford.

Les conditions climatiques moyennes à la station Laurierville située à 10 km en moyenne sur trois

sites ('45' - '9' - '10') et à la station St-Wenceslas située à 15 km d'un site (A9), sont présentés dans

les tableaux 1 et 2. Les caractéristiques de sol générales à chaque site sont présentées à la page 18 de

l’article ‘’ Nutrient requirements of sand-grown cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) in the St-

Lawrence Lowlands ‘’.

2.4. Traitements

Nous avons fait six applications d’éléments nutritifs comme N, P, K, Mg, Cu et B avec des doses

variables (Annexe 5). Randomisée en bloc complet de conception, la fertilisation comprenait 18

traitements répétés deux fois sur chaque site. Les doses étaient comparables à celles de la littérature

(Davenport 1996; Boucher 1999; Parent et Marchand 2006) et au Québec. Les 18 traitements étaient:

I. Cinq doses d’azote 0, 15, 30, 45, 60 kg N ha-1 par année comme sulfate d'ammonium (21-0-

0) sur les sites conventionnels ou liquide acide aminé (8-0-0) sur le site biologique.

II. Trois doses de phosphore (Parent et Marchand 2006) comme 0, 15, 30 kg P2O5 ha-1 par année,

sous forme de superphosphate triple (0-46-0) sur les sites conventionnels ou d’os fossile (0-

13-0) sur le site biologique.

III. Quatre doses de K2O 0, 40, 80 et 120 kg K2O ha-1 par année sous forme de sulfate de

potassium et de Sul-Po-Mag.

IV. Deux doses de Mg (0 et 12 kg Mg ha-1 par année), sous forme de sel d'Epsom (9% Mg).

V. Deux doses de Cu (0 et 2 kg de Cu ha -1 par année), comme le sulfate de cuivre (25% Cu).

VI. Deux doses de B (0 et 1 kg B ha -1 par année), sous forme Solubor (21% B).

11

2.5. Répartition des applications

Les moments propices d’application d’engrais ont été déterminés selon le stade de développement

de la plante. Le fractionnement a été effectué en quatre répartitions égales de la dose totale de chacun

des éléments. Les applications ont été faites à la volée aux quatre stades suivants :

I. 10% de floraison la première application à la fin de juin (15% du total)

II. 50% de floraison la deuxième application (35% du total)

III. 50% de nouaison la troisième application au milieu de juillet (35% du total)

IV. Une semaine plus tard la quatrième application selon la grosseur du fruit (15% du total)

2.6. Dispositif expérimental

Les sites furent établis de façon permanente. Sur chaque site, il y avait deux répétitions de chacun

des traitements. II y avait donc 36 parcelles (18 traitements x 2 répétitions) par site disposé en deux

blocs complets aléatoires. Chaque parcelle avait une superficie de 12 m2 (3 m x 4 m). L’unité

expérimentale (U.E.) de cette expérience était la parcelle sur laquelle était appliqué le traitement. La

répartition aléatoire garantissait l’obtention d’un estimé valide pour que pour chaque unité

expérimentale ait la même chance de recevoir l’un ou l’autre des traitements.

Les parcelles ont été disposées en bordure du champ vers le centre en maintenant une bonne

uniformité sur au moins 6 m de largeur (Annexe 6). On a laissé de l’autre du bord du champ une

bande de protection non-fertilisée d’au moins 15 m sur le sens de la longueur. Cela laissait une

distance suffisante au producteur pour immobiliser la rampe à épandage d’engrais. Grâce de cette

bande de protection non fertilisée, on s’est assuré que nos données ne contenaient pas d’erreur quant

aux doses d’engrais de l’autre moitié du site cultivé par le producteur.

2.7. Analyse statistique

Le logiciel SAS® (2014) a été utilisé à l’aide de la procédure mixte avec des lectures répétées. La

décomposition des degrés de liberté par la méthode de l’ANOVA (analyse de la variance) pour les

analyses comparant 18 traitements en blocs complets. Ainsi, lorsque l’effet global des traitements

étaient significatifs, des comparaisons multiples ont été réalisées pour déterminer quels traitements

étaient significativement différents. La réponse des cultures aux nutriments ajoutés (N, P, K, Mg, B

et Cu) a été déterminée en utilisant le test de comparaisons multiples pour déterminer des tendances

linéaires et quadratiques ou des comparaisons par paire. Les niveaux significatifs qui pourraient être

testés pour le meilleur ajustement ont été déterminés par le partitionnement de la somme des carrés

via l'option Slice dans Proc Mixed. Les tests de signification ont été effectués à P = 0,05 en utilisant

un ajustement de l'option de la moyenne des moindres carrés pour les comparaisons multiples. Les

analyses de la variance ont été effectuées sur les données des sept variables (nombre de tiges avec

fleurs et de fruits, le nombre de fleurs et de fruits par tige, les pourcentages de fructification, poids

de fruits et le rendement en fruits).

12

2.8. Références bibliographiques

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15

Chapitre 3: Nutrient requirements of sand-grown

cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) in the St-

Lawrence Lowlands

Abstract

Québec is one of the leading cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) producers in the world.

Berry yield and quality of sand-grown cranberry are highly sensitive to nutrient dosage under

both conventional and organic farming but fertilizer recommendations are based on little

experimentation. Our objective was to calibrate mineral and organic fertilizer dosage for sand-

grown cranberry. Four fertilization trials with cv. “Stevens” established on permanent plots

comprised five N, three P, four K, and two Mg, Cu and B doses. Site effect was not significant.

Fruit yield was influenced only by N and K dosage while climate was a major factor controlling

yield. The berry count per uptight, fruit set and berry weight were the most consistent yield

parameters in response to N treatments. Year 2015, where berry yield was lower, was drier

and cooler than 2014, especially in June when blossom induction started in the newly forming

terminal buds. Fruit set was reduced by 31% in 2015 compared to 2014 in the 60 kg N ha -1

treatment. Berry count per fruiting upright was closely related to yield across years (R2 = 0.87).

Berry weight tended to stabilize at 30 kg N ha-1 across years and at 33 kg K ha-1 in 2015.

Nutrient sufficiency was obtained with 45 kg N ha-1 and 100 kg K ha-1. The dosage of mineral

and organic N sources was similar. Those results indicated narrow window for N fertilization

and K response related to berry yield. Soil test and yield potential could assist in managing P

and K fertilization.

Key words: Fertilization, soil test, buildup and maintenance, berry yield, fruit set, berry weight.

3.1. Introduction

Cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.), called ‘Atoka’ or ‘Ataca’ in the Iroquoian language, is an

Ericaceous plant domesticated since the beginning of the 19th century in USA and 1939 in Québec,

Canada and grown on organic and sandy soils (Parent 2001; Marchand et al. 2013). Cranberry plants

are being selected since 1835 for commercially viable traits such as fruit yield and quality (Roper

and Vorsa 1997). The fruit takes 60-120 days or more to attain maturity depending on cultivar and

weather (Dana 1990). The berry is harvested from late September to October (Hagidimitriou and

Roper 1994). Between 1996 and 2014, Québec cranberry production increased at an annual rate of

26 % to reach 3 200 ha producing 25 Mg fruit ha-1 in average in basins 1-2 ha in size, built mainly

on sandy soils (APCQ 2014). Québec is now one of the leading cranberry producers and the world

leader in organic farming. The objective of commercial production is to maximize fruit production

while avoiding overgrowth of vegetative uprights.

Cranberry yield parameters are the number of uprights, the proportion of reproductive uprights, the

number of flowers per reproductive upright, the percentage of fruit set, and fruit weight (Baumann

and Eaton 1986; Eck 1976, 1990; Roper et al. 2004; DeMoranville et al. 1996; Kumudini 2004;

16

Degaetano and Shulman 1987; Strik and Poole 1992; Boucher 1999; DeVetter et al. 2015; Davenport

1996; Kosola and Workmaster 2007; Davenport and Vorsa 1999; Vanden Heuvel and Davenport

2006). Cranberry plants produce generally 1–3 fruits per reproductive upright despite the production

of 2–7 flowers earlier in the season (Eaton 1978; Baumann and Eaton 1986; Birrenkott and Stang

1990). Fruit set is an important determinant of crop yield (Eaton et al. 1983; Baumann and Eaton

1986). Biennial bearing may occur where fewer new uprights are formed during heavy compared to

light production years (Eck 1990).

The performance of cranberry depends on complex plant X environment interactions including soil

and climate conditions, cultivar, and crop management. The cranberry is a perennial plant sensitive

to local conditions varying over the years and thus requires multi-year experiments on permanent

plots (DeMoranville 1989). Fertilization is a key management tool. Nitrogen has been associated

with increased cranberry yields (Eaton 1971; Rosen et al. 1990, Davenport and Provost 1994,

Davenport 1996, Vanden Heuvel and Davenport 2006). Although N showed the greatest effect on

the development, flowering, and productivity of the cranberry plant (Eck 1990), N excess may favor

the overgrowth of vegetative parts (Davenport and Vorsa 1999; Eck 1976). Lengthy runner growth

and very long uprights (Chandler 1961) reduced fruit yield and quality (Eck 1976; Vanden Heuvel

and Davenport 2006). Excessive N fertilization may also lead to nitrate leaching (Spalding et al.

2001) and negative impacts on environmental and human health (Baligar and Bennett 1986). Parent

and Marchand (2006) showed that P fertilization based on tissue P test could be reduced using yield

response and soil test P. Other nutrients and organic fertilization have been little documented in terms

of fertilizer recommendations for cranberry crops.

Our objective was to elaborate nutrient response models for sand-grown cranberry under

conventional and organic farming in Québec. We hypothesized that the yield parameters of cv.

“Stevens” were site-specific and sensitive to fertilization regimes and climate conditions.

3.2. Material and Methods

3.2.1. Experimental Setup

Four experimental sites were established in 2014 and 2015 on podzolic acid sandy soils containing

more than 90% sand at Notre Dame-de-Lourdes (sites 45-9-10, sand) and St-Louis-de-Blandford

(site A9, loamy sand) in central Québec, Canada (461610 to 461417 N, 715127 to 720211 W). Soil

series (Canadian system of soil classification 1998) were Saint-Jude (sandy, mixed, acid, mesic

Aquic Haplorthod) on site A9 and 45, Saint-Samuel (sandy, mixed, acid, mesic Typic Humaquept)

on site 10, and Sainte-Sophie (sandy over loamy, mixed, acid, mesic Typic Haplorthod) in site 9.

The cv. ‘Stevens’ (Chandler and DeMoranville 1958; Dana 1990) has been planted in 1995, 1999,

2004, 2007 on sites 9, 45, A9 and 10, respectively. Average climatic conditions from the closest

meteorological stations located at Laurierville and St-Wenceslas within 10-15 km from sites are

presented in Tables 1 and 2, respectively.

17

Table 1: Climatic data near experimental sites 45, 9 and 10 at Laurierville, Québec (46°20'00" N

71°40'00" W)

Year

Month

Precipitation (mm) Mean air temperature (°C)

2014 2015 2005-2015

average 2014 2015

2005-2015

average

May 48.2 98.6 88.1 18.1 14.8 12.6

June 105.6 105.8 143.0 22.8 16.6 17.6

July 86.0 92.2 116.8 24.7 18.9 20.4

August 133.4 53.6 112.2 23.5 19.6 19.2

September 56.0 133.6 115.1 7.9 17.6 14.1

October 105.2 83.2 117.3 8.8 5.9 7.7

Total 534.4 567.0 692.4 - - -

Mean 89.1 94.5 115.4 17.6 15.6 15.2

Table 2: Climatic data near experimental site A9 at St-Wenceslas, Québec

(46°10'00" N 72°20'00" W)

Year

Month

Precipitation (mm) Mean air temperature

°C

2014 2015 2005-2015

average 2014 2015

2005-2015

average

May 26.9 83.6 90.3 13.1 15.1 12.6

June 156.8 5.4 93.2 18.6 10.8 17.1

July 19.2 13.8 75.2 19.5 18.5 20.0

August 10.0 13.6 84.4 19.6 21.0 19.1

September 57.0 91.0 99.9 15.0 15.8 14.9

October 86.0 17.8 92.2 11.3 8.5 8.4

Total 355.9 225.2 535.1 - - -

Mean 59.3 37.5 89.2 16.2 15.0 15.3

The experimental design was a randomized complete block with 18 fertilization treatments replicated

twice on permanent plots (Table 3). There were five N doses (0, 15, 30, 45, or 60 kg N ha-1) as

ammonium sulfate (21-0-0) on conventional sites or liquid amino acid (8-0-0) on the organic site,

three P doses (0, 6.5,13 kg P ha-1) as triple superphosphate (0-46-0) or bone meal (0-13-0), four K

doses (0, 33.3, 66.7, 100 kg K ha-1) as potassium sulphate or Sul-Po-Mag, two Mg doses (0 or 12 kg

Mg ha-1) as Epsom salt (9 % Mg), two Cu doses (0 or 2 kg Cu ha-1) as copper sulfate (25 % Cu), and

two B doses (0 or 1 kg B ha-1) as solubor (21 % B). Other nutrients were applied at recommended

dosage (Parent and Gagné 2010). Plot size was 12 m2 (4 m × 3 m). Fertilizers were split-applied by

hand at four occasions during the season as follows (Roper et al. 2004): 15% at early flowering (29

May to 2 June), 35% at 50% flowering (9 July to 12 July), 35% at 50% fruit set (17 July to 20 July)

and 15% 1-2 weeks after the last application (Parent and Gagné 2010).

18

Table 3. Rates of N, P, K, Mg, Cu and B fertilizer applications

No Treatment

N P K Mg Cu B

kg ha-1

1 N0 0 15 80 12 2 1

2 N15 15 15 80 12 2 1

3 N30 30 15 80 12 2 1

4 N45 45 15 80 12 2 1

5 N60 60 15 80 12 2 1

6 P0 45 0 80 12 2 1

7 P15 45 15 80 12 2 1

8 P30 45 30 80 12 2 1

9 K0 45 15 0 12 2 1

10 K40 45 15 40 12 2 1

11 K80 45 15 80 12 2 1

12 K120 45 15 120 12 2 1

13 Mg0 45 15 80 0 2 1

14 Mg12 45 15 80 12 2 1

15 Cu0 45 15 80 12 0 1

16 Cu2 45 15 80 12 2 1

17 B0 45 15 80 12 2 0

18 B1 45 15 80 12 2 1

Yield parameters included the count of reproductive uprights, the count of flowers per reproductive

upright, density of fruiting uprights, density of berries, the count of berries per fruiting upright, the

percentage of fruit set, average berry weight, and marketable yield (Mg ha-1). Flowers and fruits were

counted on 0.18 m2 areas until the end of June and mid-August, respectively. Berries were hand-

harvested on 0.37 m2 areas, 2-3 weeks before commercial harvesting. Fruits mechanically bruised,

infected by rot fungi cranberry, damaged by insects or affected by physiological disorders were

discarded. Marketable berries were counted and weighed.

3.2.2. Soil Analysis

In first week of June 2014 and 2015, one hundred forty four soil cores were randomly sampled before

fertilization in each plot in the root zone (0–15 cm). Soil samples were dried at 50 °C for 24 h and

sieved to < 2 mm. Soil texture was determined using the hydrometer method (Kettler et al. 2001) and

by hand sieving. Soil pH was measured in 0.01 M CaCl2 (1:2 soil-to-solution volumetric ratio). Soil

P, K, Ca and Mg were extracted using Mehlich III (Mehlich 1984) and the oxalate extraction methods

(Ross and Wang 1993), then quantified by ICP-EOS.

3.2.3. Statistical Analysis

Data were analyzed using the SAS® version 9.4 (SAS Institute 2014). Data were analyzed as repeated

measures using Proc Mixed for a compound symmetry model (Keselman et al. 2000). Crop response

to added nutrients (N, P, K, Mg, B, and Cu) was determined using linear and quadratic trends or

pairwise comparisons. Significant levels that could be tested for best fit were determined by

19

partitioning of the sum of squares via the Slice option in Proc Mixed. If the effect of N, P, or K was

significant, means were separated using Fisher’s protected least significant. Tests of significance

were performed at P = 0.05 using a least-square mean (lsmeans) option adjustment for multiple

comparisons.

3.3. Results and Discussion

3.3.1. Soil Properties

The sites covered ranges of soil properties that were representative of the cranberry production in the

Québec St-Lawrence lowlands (Table 4). Soil pH was close to the optimum range of 4.2-4.6

suggested for cranberry production (Chandler and DeMoranville 1958). Compared to sites 10 and

45, soils at sites A9 and 9 were made of smaller sand particles. In general, sites 9 and 10 showed the

lowest soil fertility indices. The Mehlich-III and oxalate-extractable P, Al, and Fe values were within

published ranges (Parent and Marchand 2006).

Table 4: Soil properties (0–15 cm) of cranberry sites

Site A9 10 9 45

Location St-Louis-de-Blandford Laurierville Notre Dame-de-Lourdes

Year 2014 2015 2014 2015 2014 2015 2014 2015

pH (CaCl2) 4.1 4.0 4.2 4.0 4.3 4.2 4.3 4.2

g kg-1

Sand 915 927 928 938

1-2 mm 13 6 34 19

0.5-1.0 mm 71 28 93 70

0.25-0.5 mm 411 329 404 282

0.1-0.25 mm 375 461 261 475

0.25-0.01 mm 44 102 69 91

Silt 49 5 44 37

Clay 36 23 28 26

Total C 10.5 9.7 3.9 3.4

Total N 0.4 0.8 0.1 0.6

S 0.7 0.3 0.2 0.2

mg kg-1

Mehlich-III P 90.8 85.3 62.9 60.3 164.3 133.8 100.3 100.9

Mehlich-III Al 1487.7 1331.7 593.5 547.5 1510.3 1435.4 1240.3 1110.0

Mehlich-III Fe 238.7 216.4 177.4 165.0 281.5 243.0 304.4 274.0

Mehlich-III K 10.7 9.3 8.5 5.6 16.6 13.0 26.1 10.0

Mehlich-III Ca 14.7 17.6 31.6 31.0 106.1 87.6 70.3 69.3

Mehlich-III Mg 3.9 4.5 10.7 10.2 9.8 7.6 6.6 7.1

Mehlich-III Cu 0.9 1.6 1.8 2.0 1.7 1.5 1.1 1.5

Mehlich-III Mn 0.4 0.5 1.5 1.1 1.2 1.0 0.7 0.7

Oxalate P 116.9 41.7 267.9 137.1

Oxalate Al 2252.3 725.4 2570.3 2013.9

Oxalate Fe 1028.8 503.2 1563.9 1309.0

Molar ratio (%)

Mehlich-III (P/[Al+Fe]) 5.0 5.2 8.2 8.4 8.8 7.7 6.4 7.1

Oxalate (P/[Al+0.5Fe]) 7.5 7.2 14.2 9.2

20

3.3.2. Yield Components

There was no significant site effect on yield parameters. In contrast, there was a large yield difference

between 2014 and 2015, attributable to a decline in reproductive uprights and fruit set in 2015 (Table

5). Year 2015 was drier and cooler than 2014, especially in June where blossom induction started in

the newly forming terminal buds (Table 2). Yield differences between two consecutive years is

generally explained by alternate bearing (Strik and Poole 1991), differential resource allocation

between reproductive and vegetative uprights (Burd 1998; De Vetter et al. 2013), high temperature

at blooming (Degaetano and Shulman 1987; DeVetter et al. 2015), and excessive rainfall or drought

(Averill et al. 2008). Alternate bearing caused by resource competition may lead to the depletion of

carbohydrates needed for the formation; and the development of mixed buds, known as produce

reproductive upright, that have leaves, flower and fruits during the following season (Baumann and

Eaton 1986; Strik and Poole 1991). Because cranberry fields were irrigated, minimizing water stress,

low temperature was likely the major yield-limiting factor in the present study.

Only N and K showed significant effects on yield parameters (Table 5). Berry yield increased with

added N quadratically in 2014 and linearly in 2015 whatever the N source, indicating that crop N

requirements were higher under less favorable climate conditions. Compared to 2014, the number of

reproductive uprights in 2015 was much lower and increased linearly with added N. To reach 40 Mg

berries ha-1 or more in N treatments, berry count per fruiting uptight should exceed two and fruit set

should exceed 43%. Berry count per fruiting upright relies on a high percentage of fruit set (Eaton

1978; Shawa et al. 1981; Baumann and Eaton 1986). Fruit set (ratio of berry to flower counts)

increased linearly from 33% to 59% with added N in 2014 but non-significantly in the range of 36-

41% in 2015. Many circumstances may affect fruit set following pollination (Cross 1966). A single

upright produces 5-7 flowers (Brown and McNeil 2006) and 1-3 fruits (Dana 1990), compared to

3.8-4.2 flowers and 1.5-2.3 fruits in the present study. Berry count per fruiting upright was the factor

most closely related to berry yield (R2= 0.87). Berry size may be of great importance for the cranberry

industry. Other studies on the impact of nitrogen on cranberry production have shown no significant

effect of nitrogen treatment on individuals berry weight and yield (Davenport and Vorsa 1999). On

further analysis, there is rarely a yield response to changing fertilizer practices during the first year

of the treatments (Davenport 1996; DeMoranville 1992; Hart et al. 1990). In contrast with other

studies, we found a linear relationship between added N and berry weight of cv. ‘Stevens’. The

number of fruiting uprights generally increased linearly with added N and K. Berry count per fruiting

upright, that varied between 1.52 and 2.33, increased linearly with added N but inconsistently with

added K. Yield increased linearly with added K in 2014 only, indicating that K requirement could be

related to yield potential. Flower count per reproductive upright averaged 3.9 in 2014 and 4.1 in

2015, and was not influenced by fertilization except for inconsistent results with K in 2014. Yield

response to all nutrients but the K was relatively consistent across years, which is not always the case

across cultivars and sites in North America (Eck 1976; Davenport and Vorsa 1999; Davenport 1996;

Sandler 2011). Berry weight tended to stabilize at 15-30 kg N ha-1 across years and at 33 kg K ha-1

in 2015.

The response of yield parameters to N treatments is shown in Figures 1-3. Cranberry yield response

tended to level off at 45 kg N ha-1 across years as shown by data overlapping between the 45 and 60

kg N ha-1 treatments. Berry count per fruiting upright increased linearly, but tended to level off at 45

kg N ha-1 in 2014 while still increasing up to 60 kg N ha-1 in 2015 (Figure 2). Berry weight responded

quadratically to added N up to 45 kg N ha-1 in 2014 and 60 kg N ha-1 in 2015 (Figure 3). Hence, a

dosage of 45 kg N ha-1 appeared to be appropriate in terms of yield and berry weight for cv. “Stevens”

21

under soil and climate conditions of the Québec St-Lawrence lowlands. Higher number of

reproductive uprights, higher percentage of fruit set, and larger number of berry per fruiting upright,

as driven by more favorable climate conditions, led to higher yields. Other nutrient additions did not

affect yield, indicating that soil fertility levels were adequate for such nutrients.

Yield and yield parameters were close to maximum at N dosage near 45 kg N ha-1 across years and

at K dosage close to 100 kg K ha-1 at high yield level. Colder weather in 2015 led to N requirements

similar to 2014 despite lower yield potential likely due to slower soil N mineralization at lower

temperature (Davenport and Vorsa 1999). The N optimum dosage for cv. ‘Stevens’ is known to range

from 20 to 65 kg N ha–1 (Davenport 1996; Parent and Marchand 2006) up to 65-80 kg N ha–1 (Boucher

1999) depending on the yield parameter (Eaton and Kyte 1978; Eaton and Macpherson 1978; Shawa

et al. 1981), cultivar and environmental factors. However, excessive nitrogen applications increase

fruit rot (Davenport et al. 1995), and the number of vegetative uprights at the expense of fruiting

uprights (Vanden Heuvel and Davenport 2006).

In general, low soil test returns low berry yield (Davenport 1996). In the present study, soil test P

was within optimum range or relatively high, while soil test K was relatively low. Hence, crop

response to added P for soil test P in the range of 5.0-8.8% of soil P saturation was not significant as

found previously (Parent and Marchand 2006). The present study supported a buildup and

maintenance concept to maintain soil test P within optimum range (Parent and Gagné 2010). For soil

test K < 51 mg K kg-1 (Table 4), it is generally recommended to apply 54-92 kg K ha-1 (Parent and

Gagné 2010). We found that such range of K fertilization was related in part to yield potential. In the

present experiment, there was a linear yield response to added K up to yield potential of 54 Mg ha-1

but no significant response at yield potential of 36 Mg ha-1. Nevertheless, a minimum dosage of 33

kg K ha-1 appeared appropriate to reach large berry weight and up to 100 kg K ha-1 to reach high

counts of fruiting uprights across years and at highest yield level in 2014. Hence, plant response to

added K appeared to be related more to yield potential than soil test K. High soil test K cannot been

obtained in sand-grown cranberry due to low soil cation exchange capacity and pH. Because tissue

K increases at higher K dosage or soil test K (Hart et al. 2015) and magnesium tissue content may

decline with potassium fertilization (Eaton 1971), tissue testing (Poole et al. 1997) could address

nutrient interactions.

22

Table 5: Effects of treatments on yield components in 2014 and 2015

2014 2015 2014 2015 2014 2015 2014 2015 2014 2015 2014 2015 2014 2015

Treatment § Yield Reproductive upright Flower per reproductive upright Fruiting upright Berry per fruiting upright Fruit set (%) Berry weight

kg ha-1 Count m-2 Count per upright Count m-2 Count per upright Berry per Flower g

N0 28.73 14.01 1672 758 3.95 3.95 1216 644 1.71 1.52 33% 37% 1.41 1.33

N15 38.07 19.22 1604 963 3.78 3.93 1339 763 1.98 1.72 43% 36% 1.57 1.56

N30 44.7 25.7 1664 1090 3.87 4.12 1280 916 2.02 1.88 43% 40% 1.61 1.72

N45 47.74 32.45 1637 1241 3.78 4.2 1323 1032 2.16 1.99 46% 40% 1.57 1.74

N60 49.05 35.14 1524 1256 3.8 4.16 1325 1002 2.3 2.13 59% 41% 1.54 1.71

L** Q** L** NS2 L** NS NS NS L* L** L** L** NS L** Q** L** Q**

P0 49.86 33.62 1588 1121 3.87 4.12 1350 1064 2.25 1.95 51% 46% 1.56 1.72

P15 51.63 33.6 1870 1185 3.97 4.11 1427 1203 2.25 1.99 43% 50% 1.57 1.73

P30 53.94 34.51 1446 1066 3.87 4.02 1533 889 2.25 2.06 61% 43% 1.55 1.8

NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS

K0 48.23 32.41 1660 1104 3.98 4.03 1282 960 2.15 2.01 44% 45% 1.56 1.65

K40 47.15 35.83 1615 1118 3.98 4.16 1279 976 2.24 2.07 52% 45% 1.6 1.75

K80 51 34.07 1713 1075 3.76 4.09 1424 1065 2.24 1.86 52% 46% 1.58 1.78

K120 53.99 34.85 1623 1158 3.92 4.19 1514 1172 2.23 1.96 54% 51% 1.58 1.75

L* NS NS NS Q* NS L* L** NS L* NS NS NS L* Q*

Mg0 51.99 31.17 1624 1147 3.64 4.21 1435 1065 2.19 2.08 55% 48% 1.57 1.65

Mg12 53.28 36.07 1703 1070 3.91 4.16 1415 1036 2.14 1.98 46% 47% 1.58 1.72


Cu0 52.53 30.53 1685 101 3.95 4 1333 1073 2.21 1.98 48% 53% 1.56 1.7

Cu2 52.34 33.31 1757 1083 3.9 4.22 1432 1132 2.23 1.98 50% 43% 1.6 1.69

NS NS NS 1242 NS NS NS NS NS NS NS NS NS NS

B0 46.52 36.64 1468 1149 3.79 4.08 1264 983 2.33 2 55% 43% 1.61 1.66

B1 51.09 35.56 1558 1018 3.76 4.21 1278 1049 2.09 2.15 47% 56% 1.59 1.77


NS, *, **: Non-Significant and Significant at P = 0.05 and 0.01, respectively; L: Linear, Q: Quadratic

23

Figure 1: Relationships between added N and berry yield

y = -0.0062x2 + 0.7097x + 28.789

R² = 0.5315

y = 0.3699x + 14.209

R² = 0.8551

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 15 30 45 60

Ber

ry y

ield

(M

g h

a -1

)

Added N (kg N ha -1)

2014 2015

y = 0.011x + 1.5054

R² = 0.7844

y = 0.0081x + 1.8073

R² = 0.7277

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

2,4

2,6

0 15 30 45 60

Ber

ry

cou

nt

per

fru

itin

g u

pri

gh

t


2014 2015

24

Figure 2: Relationships between added N and berry count

Figure 3: Relationships between added N and berry weight

3.4. Conclusion

The objective of commercial cranberry production is to maximize fruit production and quality,

minimize production costs, and avoid overproducing vines of vegetative uprights. Berry yield

parameters of cv. “Stevens” were found to be sensitive to N and K fertilization. Cranberry yield

response to added N showed either quadratic or linear trends. Yield also increased linearly with added

K in 2014. Berry count per fruiting upright was the factor most closely related to berry yield. Berry

count per fruiting upright, fruit set and berry weight responded consistently to N treatments. We

showed that yield and large berries could be optimized near 45 kg N ha -1. The present

recommendation models based on soil test P and K or a buildup and maintenance concept to maintain

soil test at optimum level appeared adequate for P and K management, respectively. No specific

guidelines could be obtained for Mg, Cu and B management. Those results indicated a narrow

window for N fertilization and supported P and K fertilization based on soil test and yield potential.

y = -0.0001x2 + 0.0103x + 1.4228

R² = 0.8248

y = -0.0002x2 + 0.0189x + 1.331

R² = 0.9497

1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

1,80

0 15 30 45 60

Ber

ry w

eigh

t (g

)


2014 2015

25

3.5. Acknowledgements

This project was financially supported by les Atocas de L’Érable Inc., les Atocas Blandford Inc., La

Cannebergière Inc. and the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (RDCPJ-

469358-14). We thank Sébastien Marchand (consulting agronomist) and Jean-Pierre Deland

(agronomist, Ocean Spray Inc.) for their advice on cranberry production.

3.6. References

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30

Chapitre 4 : Conclusion générale

L'objectif de la production commerciale de la canneberge est de maximiser le rendement et la qualité

des fruits, d’en minimiser les coûts, et d'éviter une surproduction des parties végétatives. Cette étude

a démontré que les variables de rendement en fruits du cv. "Stevens" étaient très sensibles aux

régimes de fertilisation N et K. Le rendement de la canneberge augmentait avec l’ajout de N de façon

quadratique en 2014 et linéaire en 2015. Le rendement de la canneberge a également augmenté de

façon linéaire avec l’ajout de K en 2014.

Le nombre de fruits par tige verticale était le facteur le plus étroitement relié au rendement de la

canneberge. Le nombre de fruits par tige, l’ensemble de la fructification et le poids des fruits a

répondu de façon cohérente aux traitements N. Nous avons présenté des évidences que le rendement

de la canneberge et le poids de fruits de pourraient être optimisés à 45 kg N ha -1 ou un peu plus. Les

présents modèles de recommandation basés sur l'analyse du sol en P et K se sont montrés adéquats

pour une fertilisation P et K basée sur une analyse du sol et le potentiel de rendement. Pour gérer le

P, le concept de stockage et de maintien des stocks du sol apparaissait approprié. Aucune directive

ne pouvait être émise pour Mg, Cu et de la gestion de B dont les niveaux dans le sol semblaient

adéquats.

Selon les résultats, sous les conditions climatiques du Centre du Québec la canneberge avait des

rendements plus élevés avec les doses d’azote et de potassium plus fortes. Cela confirme notre

première hypothèse. Par ailleurs, notre étude montre que le rendement est optimisé avec des

recommandations de fertilisations azotée et potassique de l’ordre de 45 kg N ha-1 et de 100 kg K ha-

1, respectivement. Néanmoins, des doses de fertilisants azotés comparables à celles que nous avons

testées n’ont pas été validées par d'autres études en Amérique du Nord.

Ces résultats indiquent une fenêtre étroite pour la fertilisation azotée. La fertilisation P et K basée

sur l'analyse du sol et le potentiel de rendement, ainsi que le concept d’une gestion rationnelle de P

appuient le guide actuel de fertilisation de la canneberge au Québec.

31

Annexe 1 : Volume total des récoltes de canneberges au Québec durant la

période 1996 – 2015 (APCQ 2016)

32

Annexe 2 : Illustrations d’A (Vaccinium macrocarpon Ait et B) Vaccinium

oxyccocos L.

33

Annexe 3 : Le développement d’un plant de canneberge (Boucher 1999)

34

Annexe 4 : Description des principaux cultivars de canneberge (Eck 1990)

cultivar Origine Récolte Apparence des fruits

Ben Lear Population indigène

Wisc. 1901 Hâtive

Moyen à large, rouge

profond

Bergman Croisement Early Black

x Searles 1961 Mi-saison Moyen à large, rouge

Crowly Croisement McFarlin x

Prolific Wash. 1970 Mi-saison Large, rouge profond

Cropper Population indigène N.J.

1930 Mi-saison Petit, rouge

Early Black Population indigène

Mass. 1857 Hâtive Petit à moyen foncé

Franklin Croisement Early Black

x Howes 1961 Hâtive

Moyen à large rouge à

rouge foncé

Howes Population indigène

Mass. 1843 Tardive

Moyen, bonne couleur

rouge

McFarlin Population indigène

Mass. 1874 Tardive

Moyen à large rouge

profond

Pilgrim Croisement Prolific x

McFarIin 1961 Tardive Vraiment large, foncé

Stevens Croisement McFarlin x

Potter 1950 Mi-saison

Vraiment large, rouge

profond

Wilcox Croisement Howes x

Searles 1950 Hâtive

Moyen à large, rouge

profond

35

Annexe 5 : Doses de N, P, K, Mg, Cu et B appliquées comme traitement

No Traitement

N P2O5 K2O Mg Cu B

kg ha-1 par année

1 N0 0 15 80 12 2 1

2 N15 15 15 80 12 2 1

3 N30 30 15 80 12 2 1

4 N45 45 15 80 12 2 1

5 N60 60 15 80 12 2 1

6 P0 45 0 80 12 2 1

7 P15 45 15 80 12 2 1

8 P30 45 30 80 12 2 1

9 K0 45 15 0 12 2 1

10 K40 45 15 40 12 2 1

11 K80 45 15 80 12 2 1

12 K120 45 15 120 12 2 1

13 Mg0 45 15 80 0 2 1

14 Mg12 45 15 80 12 2 1

15 Cu0 45 15 80 12 0 1

16 Cu2 45 15 80 12 2 1

17 B0 45 15 80 12 2 0

18 B1 45 15 80 12 2 1

36

Annexe 6 : Plan expérimental

3 18

2 9

11 6

16 14

18 13

13 5

17 4

1 1

6 12

5 7

10 3

4 8

14 11

12 10

15 16

7 15

9 2

3 17

Une bande de protection non-fertilisée de 15 m

3m

Bande de circulation de 10 m

Ban

de

6 m

de

la b

ord

ure

du c

ham

p d

u p

rod

uct

eur

1m

Rangée

centrale de

gicleurs

Bloc 2 Bloc 1

4m

Bord

ure

de

6 m

Syst

ème

de

dra

inag

e

l'effet de la fertilisation n, p, k, mg, cu et b sur le ... · 18 traitements répétés deux...

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