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Study of edaphic, climatic conditions and cultural methods on growth, development, yield and physiology of raspberry (Rubus idaeus L)


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Résumé:

En raison de la croissance importante de la demande des consommateurs pour la framboise, la production a connu un essor considérable au cours des dernières décennies. L’augmentation du rendement est une précoccupation des producteurs qui doivent répondre à cette demande. De plus, la croissance des plants de framboise peut être limitée et leur physiologie peut être affectée par des facteurs abiotiques (lumière, température, déficit de pression de vapeur). Dans ce contexte, cette thèse a étudié : 1) les méthodes de culture (la culture en plein champ versus la culture hors-sol, les régimes de fertigation, les substrats et les méthodes de propagation); 2) les effets de l’environnement (e.g. lumière) sur la photosynthèse, la conductance hydraulique du plant et des feuilles ainsi que le rendement en fruits. Notre hypothèse générale en ce sens étant que la surface foliaire élevée des cultures hors-sol de framboisiers pourrait limiter leur rendement en fruit dû à un ombragement excessif des zones fruitières et/ou à un manquement de la capacité hydraulique à rencontrer la demande évaporative. De plus, l’effet de la température foliaire et du déficit de pression de vapeur entre les feuilles et l’atmosphère (VPDleaf) sur la diffusion du CO2 au-delà de la barrière stomatique et du tissu mésophyllien fût étudiée plus spécifiquement pour clarifier notre comprehension de la limitation microclimatique sur la production photosynthétique des framboisiers. La framboise d’été cultivée hors-sol a produit des tiges fructifères (primocanes) plus grandes et d’un diamètre plus élevé durant l’année de végétation ainsi que des rendements supérieurs lors de l’année de fructification. En 2013 et 2014, la croissance des plants, la masse sèche et les rendements de fruits vendables n’ont pas été significativement affectés par les trois conductivités électriques (CE) de la solution nutritive (témoin avec CE de 1,2 Ms/cm , CE inférieure avec 1,2 Ms/cm et 0,8 Ms/cm avant et après le début de la floraison et CE supérieure avec 1,6 Ms/cm et 1,2 Ms/cm avant et après le début de la floraison). En 2013 et 2014, le substrat constitué de biochar et celui constitué de fibres de coco ont occasionné une réduction de la masse sèche des racines des plants en comparaison avec le substrat constitué de tourbe et d’écorce et celui constitué d’un mélange de tourbe. Pour la framboise d’été, les plus grandes primocanes ont été obtenus avec les plants issus de boutures de racines lors de la première année de culture. Par contre, des rendements similaires ont été obtenus lors de l’année de fructification. Pour la framboise d’automne, même si des effets négatifs sur la hauteur des plants et la biomasse ont été observés avec les plants provenant de boutures de racines lors de la première année de culture, le rendement en fruits commercialisables a significativement augmenté. Suite à une défoliation artificielle de 42% des feuilles situées à l’intérieur de la canopée, la photosynthèse sous conditions lumineuses saturantes a augmenté. Par contre, les valeurs estimées de photosynthèse nette cumulative ont été similaires chez les plants témoins et les plants partiellement défoliés. Le rendement total n’a également pas été affecté par la défoliation artificielle. Des expériences complémentaires ont démontré qu’entre 20 et 35 ºC, la conductance du mésophylle au CO2 (gm) et la conductance stomatique (gs) ont diminué significativement. La réduction de gm et gs chez les plants de framboise soumis à une Tleaf (température de la feuille) élevée ou un VPDleaf élevé fut corrélée avec une augmentation significative de l’ABA foliaire.

Abstract:

Due to the rapidly increasing demand by consumers, raspberry production has steadily increased during the last decades. It is becoming a major concern of the producers to efficiently cultivate raspberry and to improve their yield performance to meet this demand. Furthermore, raspberry plant growth and physiology are limited or affected by abiotic factors (i.e. light, temperature, vapour pressure deficit). In this context, this thesis examines: 1) the cultivation methods (soilless cultivation, fertigation regimes, substrates, and propagation methods) that could further improve raspberry production and 2) the effects of environmental factors (e.g. light penetration) on raspberry leaf photosynthetic parameters, leaf/plant hydraulic parameters and fruit production. Our general hypothesis was that the large leaf area index of soilless raspberry hedgerow cultures may limit fruit production due to excessive shading of fruiting points and/or insufficient hydraulic capacity to meet the foliar evaporative demand. Additionally, the effect of temperature and leaf-to-air vapour pressure deficit (VPDleaf) on CO2 diffusion across the stomatal and the leaf mesophyll were studied to improve our understanding of microclimatic limitations on raspberry photosynthetic production. Soilless cultivated summer-fruiting raspberries produced taller primocanes with larger cane diameter in the vegetative year and produced higher yields in the fruiting year. In both 2013 and 2014, plant growth, dry biomass and marketable yield were not significantly affected by the three fertigation schemes (Control: constant irrigation solution EC at 1.2 Ms/cm; Higher EC regime: irrigation solution EC value of 1.6 Ms/cm to 1.2 Ms/cm before and after the onset of flowering, respectively; Lower EC regime: irrigation solution EC value of 1.2 Ms/cm to 0.8 Ms/cm before and after the onset of flowering, respectively). Compared to peat/bark substrate, peat mixed with biochar and coco fibers substrates reduced root dry biomass in 2013 and 2014, respectively. In summer-fruiting raspberry, taller primocanes were obtained with root cutting plants in the first cultivation year, but similar yield was obtained in their fruiting year. In autumn-fruiting raspberry, although negative effects on plant height and biomass were observed with root cutting propagated plants during the first cultivation year, their marketable fruit yield was significantly improved. However, no difference in yield was found in their second year between root cutting and bare-root propagated plants. After 42% of the leaves inside the canopy were artificially removed, light-saturated photosynthesis was improved, but similar cumulative photosynthesis were estimated in both control and partially defoliated plants. Total yield was also not influenced by partial artificial defoliation. Further investigation showed that mesophyll conductance to CO2 (gm) and stomatal conductance (gs) decreased significantly from 20 to 35 ºC. The reduction of gm and gs under high Tleaf/VPDleaf correlated with a significant increase in foliar ABA.

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Version 2.3