Collection Mémoires et thèses électroniques
AccueilÀ proposNous joindre

Fais de ta vie un rêve, et d'un rêve, une réalité.

--Antoine de Saint-Exupéry

C’est une triste chose de penser que la nature parle et que le genre humain n’écoute pas.

--Victor Hugo

Les carences nutritives sont responsables de diminutions significatives de la croissance et du rendement des végétaux. Afin de réduire leurs effets néfastes il est important de les détecter le plus tôt possible. Les méthodes actuelles de détection nécessitent la collecte de matériel végétal, leur analyse chimique ainsi que la détermination de ‘seuil de carence’ selon des grilles pré-établies de composition chimique des feuilles, par exemple. L’ensemble de ces méthodes requiert beaucoup de temps et le diagnostic tombe parfois trop tard pour une fertilisation de correction. La télédetection par réflectance et fluorescence pourrait permettre la détection de carences nutritives en temps réel. Dans le cadre de ce projet de recherche nous avons évalué le potentiel de détection des carences nutritives sur des feuilles de végétaux, par réflectance passive et fluorescence active. Pour ce faire, nous avons induit trois carences nutritives (N, K, Mg) sur des plants de pomme de terre. La carence en azote a significativement réduit la croissance des plants contrairement aux carences en K ou Mg. Le potentiel de détection des carences par réflectance et fluorescence a été influencé par cette réduction de la croissance et il était beaucoup plus aisé de détecter les carences en azote que les carences en potassium ou en magnésium. Nous avons aussi développé un indicateur de déséquilibre azoté basé sur le calcul du diagnostic de composition nutritive (CND). Cet indicateur est composé d’une variable canonique intégrant l’information des 24 indices de réflectance et fluorescence. Il a permis la détection des plants en déséquilibre azoté à près de 70 %. Nous avons aussi évalué l’impact de l’angle de mesure et de la densité de nervures des feuilles exposées au fluorimètre, sur le potentiel de détection des carences nutritives. Le potentiel de détection des carences azotées est augmenté lorsque le fluorimètre est incliné et que les plus vieilles feuilles de même que celles ayant une densité de nervures plus faible sont ciblées. Ce projet de recherche a donc permis de confirmer le potentiel de la réflectance et de la fluorescence pour la détection des carences nutritives en plus de déterminer un indice de déséquilibre nutritif basé sur des mesures de télédétection et de conclure que les mesures de fluorescence à un angle de vue près du nadir ne sont pas nécessairement optimales pour la détection de certaines carences nutritives. Cette recherche, en plus d’être innovatrice permet d’améliorer le rendement des végétaux dans un contexte de développement durable.

Nutrient deficiencies are responsible for significant reductions of crop growth and yields. In order to reduce their negative impacts, it is important to detect those deficiencies as early as possible. Current methods include plant material collection and chemical analyses that may not provide deficiency detection within the time-window necessary for plant response to recovery fertilization. Reflectance and fluorescence are two methods associated with remote sensing. In this research project we evaluated the potential of reflectance and fluorescence to detect nutrient deficiencies in crops. To do so, we induced three nutrient deficiencies (N, K, Mg) on potato plants. The nitrogen deficiency significantly reduced crop growth contrary to K or Mg deficiencies. The potential of reflectance and fluorescence to detect nutrient deficiencies was related to growth reduction and it was easier to detect nitrogen deficiency than magnesium or potassium deficiencies. We also developed a nitrogen imbalance indicator based on the computation of the compositional nutrient diagnosis (CND). This indicator corresponds to a canonical variable including information coming from 24 reflectance and fluorescence indices. It allowed the detection of nearly 70% of nitrogen-imbalanced plants. Moreover, we also evaluated the impact of the angle of view and of veins density on the detection of nutrient deficiencies using fluorescence. The detection of nitrogen deficiencies was improved when the fluorometer was inclined and faced older leaves or leaves having a lower density of veins. The research project confirmed the potential of reflectance and fluorescence for the detection of nutrient deficiencies; it introduced a new nitrogen imbalance index integrating CND and remote sensing data; and it determined that a near-nadir angle of view was not well-suited for the detection of some specific nutrient deficiencies. This research project will help to improve crop yield in a sustainable management context.

Ce projet de recherche a été réalisé en collaboration avec plusieurs acteurs que je désire remercier : le Fond Québécois de Recherche sur la Nature et les Technologies (FQRNT) qui, conjointement avec la compagnie Telops, m’ont attribuée une bourse de recherche en milieu pratique. Cette bourse m’a permis de me consacrer à temps plein à mes études doctorales, ce qui fut grandement apprécié. Je remercie aussi mon directeur de recherche, le professeur Alain A. Viau, Ph.D. pour ses commentaires judicieux et sa motivation tout au long de ce processus de rédaction; mon co-directeur, le professeur Guy Samson, Ph.D. qui a su me guider à travers les dédales de la fluorescence végétale ! Mon superviseur en milieu industriel, Martin Chamberland, Ph.D., qui a toujours su trouver les ressources ou le temps nécessaires à mon encadrement. Les professionnels de recherche du Laboratoire de géomatique agricole et d’agriculture de précision : Simon A. Roy, M.Sc., Gilles Lavoie et Richard Picard qui m’ont aidée dans leur domaine respectif. Le professeur Léon-Étienne Parent, Ph.D. qui a su trouver du temps pour lire mon manuscrit et commenter mes calculs du compositional nutrient diagnosis. Philippe Parent, M.Sc., agronome pour Cultures Dolbec, inc pour m’avoir si gentiment fourni les tubercules mères pour mes plants de pomme de terre. Je voudrais aussi remercier mes collègues du GAAP qui, par leur présence, leurs encouragements et leurs sourires ont égayé mes journées : Serge-Olivier Kotchi, M.Sc., Jae-Dong Jang, Ph.D., Gerardo Gollo Gil, Teresa Alos, Julie Châtaigner, Bakary Kone, Pu Zhang, Lucie Dogbé, Philippe Charland et Marie-Andrée Lévesque. Un merci aussi à tous ceux avec qui j’ai travaillé sur le terrain ou dans les serres : Caroline Guénette, M.Sc., Laure Chandelier, Marie-Élaine Boivin, Marie-Amélie Bélanger et Ludovic Béland.

Je voudrais aussi remercier mon conjoint Nicolas Dion qui a toujours su trouver les mots pour me soutenir, qui a gentiment écouté mes histoires de patates mais surtout qui a été à mes côtés tout au long de ce périple. Mon frère et ma sœur, pour être si différents de moi mais tellement complémentaires; Marlène, Ludovic et Claire pour tous les bons moments; et ma nouvelle nièce, Éloïse, qui apporte tout plein de sourires à notre famille. Un merci spécial aussi pour tous mes amis qui, de près ou de loin ont su m’encourager à compléter cette thèse.

Enfin je voudrais remercier feux mes parents, Nicole et Claude, pour l’importance qu’ils accordaient à la connaissance, à l’intégrité, au travail bien fait mais surtout à la famille.

© Marie-Christine Bélanger, 2005