RENDEMENT ET QUALITÉ DU BLÉ PANIFIABLE SOUMIS À DIVERS ...

CHRISTINE RIEUX

RENDEMENT ET QUALITÉ DU BLÉ PANIFIABLE

SOUMIS À DIVERS TYPES DE FERTILISATION

AZOTÉE DANS DEUX SOLS CONTRASTANTS

Mémoire présenté

à la Faculté des études supérieures et postdoctorales de l’Université Laval

dans le cadre du programme de maîtrise en biologie végétale

pour l’obtention du grade de Maître ès sciences (M.Sc.)

DÉPARTEMENT DE PHYTOLOGIE

FACULTÉ DES SCIENCES DE L’AGRICULTURE ET DE L’ALIMENTATION

UNIVERSITÉ LAVAL

QUÉBEC

2012

© Christine Rieux, 2012

Résumé

L’objectif de ce projet était de vérifier les rendements et la qualité du blé panifiable

ensemencé dans deux types de sol où deux travaux de sol et divers engrais organiques ont

été appliqués. Les rendements en grains ont été plus élevés lorsque le blé a été ensemencé

dans l’argile limoneuse plutôt que dans le loam sableux. Le travail du sol a eu peu

d’impact sur les rendements du blé. Le blé fertilisé au lisier de porcs et au fumier de

volailles avait des rendements similaires à la fertilisation minérale, mais de plus faibles

teneurs en protéines (respectivement 14,3 et 14,4% contre 15,0 %). Le rendement en grains

et la teneur en protéines du blé fertilisé au lisier de bovins étaient intermédiaires entre le

témoin sans azote et les autres engrais organiques. Que le blé ait été fertilisé ou non avec de

l’azote, le volume des pains a été similaire (moyenne de 790 cm3).

Avant-propos

Le mémoire qui suit est composé de six chapitres. Le chapitre 1 fait une brève introduction

du sujet de recherche. Dans le chapitre 2, une revue bibliographique présente les effets du

type de sol, du travail du sol et de la source d’azote sur la productivité, les qualités

panifiables et la qualité boulangère du blé. À la lumière des problématiques soulevées dans

la littérature, des hypothèses de recherche et objectifs spécifiques sont émis dans le chapitre

3. Le chapitre 4 est écrit sous forme d’article scientifique dans le but d’être proposé à la

revue « Journal of the Science of Food and Agriculture » de la Society of Chemical

Industry. Christine Rieux en est l’auteure principale. Elle est accompagnée dans la

rédaction par les co-auteurs Anne Vanasse et Martin Chantigny. Enfin, un retour sur les

hypothèses de recherche avec discussion est effectué au chapitre 5, ce qui mènera à la

présentation des conclusions générales au chapitre 6.

Les résultats préliminaires du projet de recherche ont été diffusés sous forme de

présentations orales en février 2010 lors de la Journée scientifique grandes cultures du

Centre de référence en agriculture et en alimentation (CRAAQ) à Drummondville, Québec

et lors du congrès annuel de l’Association québécoise des spécialistes en science du sol

(AQSSS) à Oka, Québec en juin 2010. Le projet a été mis de l’avant comme projet

novateur pour l’année 2010-2011 dans le secteur « Ressources naturelles » du Fonds de

recherche du Québec - Nature et technologies (FQRNT). Le financement pour le projet a

été possible grâce à la bourse BMP Innovation offerte par le Conseil de recherches en

sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et le FQRNT en partenariat avec

l’industrie privée Les Moulins de Soulanges. Le Ministère de l’agriculture, des pêcheries et

de l’alimentation du Québec (MAPAQ) a également fournit un support financier par

l’entremise du Programme de soutien à l’innovation en agriculture.

iv

Remerciements

Vous êtes plusieurs à avoir coloré ce captivant périple. Je vous remercie d’avoir cru en

notre capacité de le mener à bon port. Nous voici maintenant arrivés. En tout premier lieu,

merci à Anne Vanasse, directrice de maîtrise, qui est une source d’inspiration pour nous

tous qui œuvrons à développer et à promouvoir la filière des grandes cultures destinées à

des marchés de niche. En second lieu, merci à Martin Chantigny, co-directeur de maîtrise,

qui m'a prise sous son aile comme étudiante d’été alors que je n’étais que sommairement

initiée aux joies de la recherche. Vous avez su m'accepter comme je suis, un mélange

paradoxal de frivolité et de sérieux, en m'aidant à canaliser mes idées et mes propos afin

que je réussisse dans ce que j'entreprenais.

Quatre équipes phares ont guidé cette barque. À l’Université Laval, je tiens à remercier

Annie Brégard, Francis Gagnon, Valérie Bélanger et Éric Lemay ainsi que les nombreux

étudiants d’été et collègues ayant fourni l’eau nécessaire au moulin. À Agriculture et

Agroalimentaire Canada à Québec, je remercie les chercheurs en sols soit Denis Angers,

Philippe Rochette et Isabelle Roy et leurs nombreux bras droits Johanne Tremblay, Gabriel

Lévesque, Normand Bertrand, Nicole Bissonnette, Alain Larouche, Catherine Pinsonneault,

André Bélanger et les gars de Chapais Pierre Gagné, Michel Lemieux et Jeannot Pelletier

ainsi que les nombreux étudiants d’été et collègues ayant prêté main forte. À l’entreprise

Les Moulins Soulanges, je suis reconnaissante envers Élisabeth Vachon, Robert

Beauchemin et Rudy Laixhay qui ont cru qu’un projet liant les secteurs institutionnel,

public et privé pouvait porter ses fruits. Un merci tout particulier est destiné à Stéphanie

Carrière et Jason Maher ainsi qu’à toute l’équipe dynamique des Moulins qui m’ont donné

la piqure de la panification. Merci à Pierre Gélinas, chercheur d’Agriculture et

Agroalimentaire Canada à Saint-Hyacinthe, et à son bras droit, Carole McKinnon, avec qui

j’ai appris à confectionner du pain de façon sérieuse, tout en riant. En butinant d’équipe en

équipe de Québec à Saint-Polycarpe, je me suis aperçue qu’un fleuve nous unit

physiquement, mais que c’est notre soif du savoir qui dirige la barque.

v

Il suffit de remonter le fleuve jusqu’à la rivière des Outaouais, située à cheval entre le

Québec et l’Ontario, afin de savoir à qui sont adressés les prochains remerciements. Chère

patrie franco-ontarienne, que serai-je sans toi? Mom, grâce à ta confiance inconditionnelle,

je peux t’écrire ces quelques lignes aujourd’hui. Merci d’être ma fan numéro un et sache

que c’est réciproque. Mon frère Ghyslain, cousine Julie, grand-mamans Cécile et Alma,

tantes Diane et Brigitte, amies Claire et Danielle je vous remercie pour toutes ces heures

passées à jacasser au téléphone qui m’ont fait sentir toujours à vos côtés. Pendant ces

années loin de vous, je me suis créée une famille d’amies. Sandra, Jenny, Audrey, Johanne

et Valérie, vous enrichissez ma vie.

Les études supérieures se traduisent parfois en montagnes russes d’émotions. Deux

personnes ont volontairement pris un billet pour m’accompagner dans ce tour de manège

sans jamais demander de remboursement. Catherine, merci de m’avoir éclairé de ta

rousseur et de ta joie de vivre. Monsieur Raimbault, cramponnons-nous bien parce que le

meilleur est à venir.

« Au futur qui commence aujourd’hui. »

- Simon Templar

Table des matières

Résumé .................................................................................................................................. ii

Avant-propos ....................................................................................................................... iii

Remerciements .................................................................................................................... iv

Table des matières ............................................................................................................. vii

Liste des tableaux ................................................................................................................ ix

Liste des figures .................................................................................................................... x

1. Introduction ................................................................................................................... 1

2. Revue bibliographique .................................................................................................. 3 2.1. Contexte de la production du blé panifiable sans intrants au Québec ................. 3 2.2. Qualités panifiables du grain versus qualités boulangères de la farine ................ 5 2.3. Effets du type de sol sur le blé panifiable ................................................................ 9

2.3.1. Productivité du blé selon le type de sol ......................................................................... 9 2.3.2. Qualités panifiables et boulangère du blé selon le type de sol .................................... 10

2.4. Effets du travail du sol sur le blé panifiable ......................................................... 11 2.4.1. Productivité du blé selon le travail du sol ................................................................... 12 2.4.2. Qualités panifiables du blé selon le travail du sol ....................................................... 14

2.5. Effets de la source d’azote sur le blé panifiable ................................................... 15 2.5.1. Caractéristiques physiques et chimiques des engrais organiques ............................... 16 2.5.2. Coefficient d’efficacité de l’azote des engrais organiques .......................................... 17 2.5.3. Productivité du blé selon la source d’azote ................................................................. 21 2.5.4. Qualités panifiables et boulangère du blé selon la source d’azote .............................. 26

3. Hypothèses et objectifs ................................................................................................ 30

4. Influence du type de sol et de la source d’azote sur le rendement et les qualités

panifiables du blé ......................................................................................................... 31 Résumé ............................................................................................................................ 31

Manure and soil types influence yield and breadmaking qualities of spring wheat .... 33 Abstract ........................................................................................................................... 33 Introduction .................................................................................................................... 34 Experimental .................................................................................................................. 36

Site description ......................................................................................................................... 36 Field experiment ....................................................................................................................... 36 Manure, soil and plant sampling and analysis .......................................................................... 37 Grain and flour breadmaking qualities ..................................................................................... 38 Statistical analysis .................................................................................................................... 40

Results and discussion ................................................................................................... 40 Soil type effects ........................................................................................................................ 40 Soil tillage effects ..................................................................................................................... 41 N source effects ........................................................................................................................ 42

viii

Conclusion ...................................................................................................................... 44 Acknowledgments .......................................................................................................... 45 References ....................................................................................................................... 46

5. Discussion générale ..................................................................................................... 56 5.1. Effet du type de sol sur la productivité, les qualités panifiables et la qualité

boulangère du blé .................................................................................................... 56 5.2. Effet du travail du sol sur la productivité et les qualités panifiables du blé ...... 60 5.3. Effet de la source d’azote sur la productivité, les qualités panifiables et la

qualité boulangère du blé ....................................................................................... 63

6. Conclusion .................................................................................................................... 68

Bibliographie ...................................................................................................................... 69

Annexe A - Schéma du dispositif expérimental ............................................................... 78

Annexe B - Analyses statistiques et moyennes de toutes les variables dépendantes .... 80

Annexe C - Caractéristiques physiques et chimiques des engrais organiques ............. 84

Annexe D - Teneurs en azote minéral des sols ................................................................ 86

Annexe E - Calendrier d’application des pesticides en 2009 et 2010 ............................ 88

Liste des tableaux

Tableau 1. Indicateurs des qualités panifiables versus des qualités boulangères du blé ........ 5

Tableau 2. Caractéristiques typiques des principaux engrais organiques employés au

Québec (Adapté de: CRAAQ, 2010) ........................................................................... 16

Tableau 3. Comparaison des coefficients d’efficacité de l’azote de divers engrais

organiques ................................................................................................................... 19

Tableau 4. Effets de la fertilisation minérale azotée sur les rendements en grains, la teneur

en protéines et le volume des pains du blé panifiable de printemps cultivé au Canada

..................................................................................................................................... 22

Tableau 5. Effet de la fertilisation azotée mixte (minérale et organique) sur les rendements

et la concentration en N des grains d’orge de printemps ............................................ 23

Tableau 6. Effet de la source d’azote (minérale ou organique) sur les rendements en grains,

la teneur en protéines, la teneur en gluten et le volume des pains du blé panifiable de

printemps et d’automne ............................................................................................... 24

Table 7. Monthly temperatures and precipations recorded from May to August 2009 and

2010 at the Laval University Experimental Farm (St-Augustin-de-Desmaures,

Québec) and the 30-year average (1971-2000) recorded at the Environment Canada

Jean Lesage International Airport weather station (located in Quebec City, less than

10 km from the St-Augustin-de-Desmaures experimental site). ................................. 50

Table 8. Selected characteristics and application rates of liquid swine (LSM), liquid dairy

cattle (LCM), and solid poultry (SPM) manures in 2009 and 2010 (standard deviation

in parentheses; n = 6)................................................................................................... 51

Table 9. Significant terms (F-values)† from the effects of soil type (S), tillage (T), N source

(N) and year (Y) on grain and straw yields, aboveground biomass N accumulation at

three growth stages (Zadoks et al., 1974) (pseudo stem erection [Z30]; half of

inflorescence emerged [Z55]; caryopsis hard [Z92]), nitrogen harvest index (NHI)

and breadmaking qualities. Tillage effect was not mesured on gluten content and

bread volume (ND). ..................................................................................................... 52

Table 10. Grain and straw yields, aboveground biomass N accumulation at three Zadoks

growth stages (Zadoks et al., 1974) (pseudo stem erection [Z30]; half of inflorescence

emerged [Z55]; caryopsis hard [Z92]), nitrogen harvest index (NHI), and

breadmaking qualities obtained over 2009-2010 for each fertilizer (mineral fertilizer

without N [PK] and with N [NPK]; liquid swine [LSM], liquid dairy cattle [LCM]

and poultry [SPM] manures). Means within column followed by the same letter were

not significantly different at a P < 0.05 level. ............................................................. 53

Liste des figures

Figure 1. Effects of soil type and production year on grain yield (a), nitrogen harvest index

(b) and grain protein content (c) in a silty clay (SC) and a sandy loam (SL). Means

with same letters are not significantly different at P < 0.05. Uppercase letters

designate differences between production years within each soil type. Lowercase

letters designate differences between soil types within each production year.

Whiskers denote standard deviation. ........................................................................... 54

Figure 2. Aboveground biomass N accumulation in spring wheat (a-b) and soil mineral N

content (c-d) at three Zadoks growth stages (Zadoks et al., 1974) (pseudo stem

erection [Z30]; half of inflorescence emerged [Z55]; caryopsis hard [Z92]) in a silty

clay (SC: a, c) and a sandy loam (SL: b, d) supplied with mineral fertilizer without N

[PK], with N [NPK], liquid swine [LSM], liquid dairy cattle [LCM] and solid poultry

[SPM] manures. Values are averaged over the two growing seasons (2009-2010).

Whiskers denote standard deviation in both aboveground biomass N accumulation

and soil mineral N content. The vertical bars denote standard error of the means

(SEM) only for aboveground biomass N accumulation. ............................................. 55

1. Introduction

L’engouement pour le blé panifiable (Triticum aestivum L.) cultivé sans intrants chimiques

est tel que la demande de l’industrie québécoise continue d’augmenter depuis les cinq

dernières années. Les quantités et la qualité des lots de grains livrés aux minoteries peuvent

varier considérablement d’une année à l’autre. Dans les années les plus défavorables, plus

de la moitié des lots peut être déclassée et redirigée à des fins de consommation animale.

Pour les céréaliculteurs, un déclassement représente une perte économique substantielle.

L’évaluation des qualités panifiables du blé tendre vitreux passe inévitablement par le

dosage des protéines du grain. Plus la teneur en protéines est élevée, plus le blé est valorisé.

Au Québec, un seuil minimal de 12,5% de protéines a été établi pour la fabrication de pain.

En deçà de ce seuil, la valeur marchande des lots de grains est diminuée car le potentiel

panifiable devient difficilement prévisible (Fowler et Kovacs, 2004). Les autres critères de

qualité panifiable établis au Québec sont un seuil minimal de 250 secondes pour l’indice de

chute de Hagberg et une teneur maximale de 2 ppm en désoxynivalénol (DON), une toxine

d’origine fongique (CRAAQ, 2003a; CCG, 2011).

La disponibilité de l’azote pendant la saison de croissance joue un rôle clef dans l’atteinte

d’une composition protéique optimale des grains à la récolte. Or, la fertilisation azotée

représente le principal facteur limitant dans les systèmes de production de blé à faibles

intrants (Lueck et al., 2006) où la fertilisation repose uniquement sur l’emploi d’engrais

organiques. La disponibilité de l’azote devient alors tributaire de la composition chimique

des engrais organiques. Toutefois, les facteurs environnementaux tels que les conditions

climatiques, le type de sol et le travail du sol influencent la dynamique de l’azote du sol au

cours de la saison de croissance. La plupart des études portant sur l’effet de fertilisation sur

les rendements et les qualités panifiables du blé comparent un seul type d’engrais appliqué

à différentes doses. À notre connaissance, aucune étude n’a cherché à comparer entre eux

divers engrais organiques, issus de diverses productions animales, appliqués à une même

2

dose, pour la production de blé panifiable. En ce qui concerne les interactions entre la

source d’azote et le travail ou le type de sol, la littérature est quasi inexistante.

L’intérêt de cette étude est de préciser la réponse du blé panifiable aux apports des

différents engrais organiques utilisés au Québec, comme seule source d’azote, en

interaction avec deux types de travail du sol et deux textures contrastantes de sol dans un

contexte climatique froid et humide. Pour ce faire, les rendements en grains et en paille,

ainsi que les qualités panifiables (teneur en protéines, indice de chute et DON) et

boulangères (volume des pains) du blé ont été mesurés.

2. Revue bibliographique

La présente revue fait état de la littérature portant sur le blé panifiable à l’échelle régionale

et internationale. En premier lieu, un bref survol du contexte de la production du blé

panifiable cultivé sans intrants chimiques au Québec sera présenté (2.1). Ensuite, les

qualités panifiables et la qualité boulangère du blé seront définies pour permettre de mieux

comprendre la distinction entre ces deux dimensions de la qualité du blé qui sont

documentées dans la littérature (2.2). Enfin, les effets du type de sol (2.3), du travail du sol

(2.4) et de la source d’azote (2.5) sur la productivité et la qualité du blé seront illustrés.

2.1. Contexte de la production du blé panifiable sans intrants

au Québec

La production de blé panifiable sans intrants chimiques au Québec a vu le jour en 1994

avec l’Association des cultures sans herbicides (ACSH). Le mandat était de développer

une certification temporaire de type champ par champ accessible à tous. Cette association a

développé une certification pour valoriser quelques-unes des grandes cultures

traditionnelles cultivées sans semences génétiquement modifiées, ni intrants chimiques au

Québec (soya, blé, maïs). L’exclusion d’intrants chimiques tels que les pesticides et les

engrais de synthèse, couplés à de trois à cinq visites au champ d’un dépisteur accrédité

pendant la saison de croissance, satisfait aux exigences du cahier de charge Agrinature pour

le soya, le maïs et le blé (ACSH, 2012).

L’intérêt principal de cette certification pour les céréaliculteurs est d’obtenir une prime

pour leur production de blé. Pour certains, cet incitatif financier constitue une passerelle

intéressante en période de transition vers la certification biologique. À la différence de la

certification biologique qui requiert trois années consécutives de production sans intrants

chimiques avant d’être octroyée, la certification Agrinature peut être obtenue l’année même

de la culture, et ce, même si la culture précédente incluait l’emploi d’intrants chimiques.

4

Les Moulins de Soulanges est une des principales minoteries au Québec se consacrant à la

fabrication de farines de spécialités composées, en partie, de blé sans intrants. Depuis sa

mise en opération en mars 2006, les céréaliculteurs québécois peinent à combler la

demande de la minoterie pour le blé sans intrants. Cette instabilité de l’offre a incité Les

Moulins de Soulanges à développer une expertise agronomique parallèlement à ses activités

de transformation. Le but étant de stabiliser la quantité et la qualité des lots qui lui sont

livrés.

La fourchette de fertilisation azotée optimale pour la production de blé panifiable varie

entre 90 à 120 kg N ha-1

d’après les recommandations provinciales (CRAAQ, 2010). Les

recommandations sont habituellement de l’ordre de 90 kg ha-1

lorsque le régime de

fertilisation repose sur l’emploi exclusif d’engrais organiques. Au-delà de ce seuil, il

devient ardu de respecter les normes environnementales québécoises (Règlement sur les

exploitations agricoles) qui limitent l’application en phosphore (Québec, 2002).

La disponibilité de l’azote des engrais organiques l’année de leur application varie en

fonction de leurs teneurs en azote total et ammoniacal (N-NH4+) ainsi que de leur rapport

C/N. Selon le guide de fertilisation du Québec, les coefficients d’efficacité de l’azote

(CEA) des engrais organiques appliqués au printemps sur une culture de blé panifiable

peuvent varier de 0,15 à 0,9 (CRAAQ, 2010). L’azote des engrais organiques ayant un

rapport C/N entre 10 et 25 est moins disponible l’année de l’application (CEA de 0,15 à

0,65) que les engrais organiques riches en N-NH4+ et dont le rapport C/N < 10 (CEA de

0,75 à 0,9). Ces disparités quantitatives de disponibilité de l’azote posent un défi de taille

lors de la mise en place du bilan azoté annuel pour la culture du blé panifiable au Québec.

De plus, des études canadiennes ont démontré que d’autres facteurs tels que le type de sol

(Chantigny et al., 2004; Subedi et al., 2007) et le travail du sol (Lafond et al., 2006)

peuvent influencer la disponibilité de l’azote des engrais au cours de la saison de

croissance.

5

2.2. Qualités panifiables du grain versus qualités boulangères

de la farine

Les lots de blé panifiable livrés à la minoterie sont soumis à une batterie de tests pour

déterminer leurs qualités panifiables et boulangères (Tableau 1).

Tableau 1. Indicateurs des qualités panifiables versus des qualités boulangères du blé

Caractérisation Méthodes, variables mesurées et unités de mesure

Qualités panifiables du grain

Évaluation visuelle :

Grains fusariés (% du poids des grains)

Méthode immuno-enzymatique ELISA :

Teneur en désoxinyvalénol (ppm)

Dosage de l’activité de l’alpha-amylase :

Indice de chute de Hagberg (secondes)

Spectroscopie par proche infrarouge ou combustion sèche :

Teneur en protéines (% du poids des grains)

Dosage de la teneur en gluten :

Teneur en gluten (% du poids de la semoule)

Qualités boulangères de la farine

Évaluation rhéologique :

Capacité d’absorption d’eau de la farine (% du poids de la farine)

Tests de panification :

Volume du pain (cm3)

Les tests de qualités panifiables du grain servent d’abord à déterminer si le blé respecte les

normes établies pour la consommation humaine. Ensuite, ils permettent de vérifier si le blé

pourra servir à la fabrication de pain. Pour le blé destiné à la consommation humaine au

Canada, la teneur en grains fusariés est limitée à 1,5 % du poids des grains (CCG, 2011) et

la teneur en désoxynivalénol (DON) maximale permise est de 2 ppm (ACIA, 2009). La

fusariose de l’épi est la maladie fongique la plus dévastatrice du blé dans l’Est canadien

(Bérubé, 2010). Elle est causée principalement par le champignon Fusarium graminearum

Schwabe. Une quantité élevée en grains fusariés occasionne une teneur élevée en DON,

une mycotoxine nocive pour la santé humaine (ACIA, 2009). De plus, une quantité élevée

6

en grains fusariés engendre une baisse de rendements en grains pour les céréaliculteurs

étant donné que les grains fusariés sont plus légers que les grains sains (Bai et Shaner,

1994). Un criblage sévère doit alors être pratiqué sur les lots de grains affectés afin qu’ils

soient acceptés à des fins de consommation humaine. Une perte économique subséquente

est alors inévitable en raison d’une perte de grains et des coûts additionnels du criblage.

Dans les pires cas, les lots de grains criblés peuvent être déclassés pour la consommation

humaine et redirigés vers le marché de la consommation animale.

L'indice de chute de Hagberg est un autre indicateur de la qualité panifiable. Il sert à

mesurer l’activité de l’alpha-amylase, un enzyme se trouvant naturellement dans l’albumen

du grain de blé. Cet enzyme dégrade l’amidon en sucre pour nourrir l’embryon en

germination. L’indice de chute est obtenu en mesurant le temps de chute d’un piston dans

une pâte liquide et chaude obtenue en mélangent de la semoule de grain avec de l’eau. Le

seuil minimal pour l’industrie de la panification au Québec est établi à 250 secondes

(CRAAQ, 2003a). Avant la récolte, il arrive que la germination des grains débute sur l’épi

sans que ce soit visible à l’œil nu. Dans un tel cas, l’indice de chute peut tomber en

dessous du seuil minimal de 250 secondes indiquant que l’amidon a déjà été dégradé dans

le grain. Une farine dont l’amidon est endommagé retient moins d'eau et donne une pâte

collante, difficile à manier. Les pains obtenus avec cette farine sont moins volumineux et

ont une apparence déformée (CCG, 2009). L’indice de chute est davantage influencé par le

génotype que par les pratiques culturales (Ayoub et al., 1994a). Par contre, une récolte

tardive, couplée à une haute pluviométrie, peut favoriser la germination des grains sur l’épi

avant la récolte (CRAAQ, 2003a). Les cultivars de blé panifiable recommandés au Québec

ont tous un indice de chute qui dépasse le seuil minimal de 250 secondes (CÉROM, 2010).

La teneur en protéines est une des plus importantes mesures de la qualité panifiable du

grain de blé. Les quatre principales classes de protéines sont les albumines, les globulines,

les gliadines et les gluténines. Les albumines et les globulines sont des protéines

physiologiquement actives que l’on retrouve dans le grain de blé immature. Les gliadines et

les gluténines constituent des protéines de réserve que l’on regroupe sous l’appellation

gluten. Plus le grain de blé devient mature, plus sa concentration en gluten augmente,

7

jusqu’à atteindre une teneur constante oscillant entre 80 et 85 % des protéines totales à la

récolte. La teneur en gluten est donc intimement liée à la teneur en protéines du grain

(Boudreau et Ménard, 1992). Une fois la farine de blé hydratée et mélangée, les gliadines

confèrent la viscosité à la pâte alors que les gluténines s’assemblent entre elles par le biais

de liaisons disulfures pour former un réseau protéique responsable de l’élasticité de la pâte.

Contrairement aux gluténines des autres céréales, les gluténines du blé sont uniques parce

qu’elles sont résistantes à l’allongement et à la rupture (Boudreau et Ménard, 1992; Bushuk

et Wadhawan, 1988). Elles supportent un pétrissage permettant de développer la pâte

destinée à fabriquer le pain.

La teneur en protéines du grain est plus facile à mesurer que la teneur en gluten. C’est

pourquoi les minoteries et les boulangers l’emploient pour prédire les qualités boulangères

de la farine. Il est reconnu que plus un grain de blé est riche en protéines, plus sa farine

produira un pain volumineux (Pomeranz, 1968). Au Québec, un seuil minimal de 12,5% de

protéines a été établi pour la fabrication de pain avec du blé de printemps (CRAAQ,

2003a). En deçà de ce seuil, la valeur marchande des lots de grains est diminuée car le

potentiel panifiable du blé devient difficilement prévisible (Fowler et Kovacs, 2004).

Cependant, certains chercheurs ont démontré que des grains de blé ayant une plus faible

teneur en protéines procuraient un pain aussi volumineux que des grains à plus haute teneur

en protéines (Kihlberg et al., 2004; Thomsen et al., 2008). Ces discordances illustrent

l’importance de combiner les analyses physico-chimiques des qualités panifiables du grain

(teneurs en protéines et en gluten) aux tests de qualité boulangère de la farine (volume du

pain) lorsque des investigations approfondies sur le contrôle de la qualité du blé sont

conduites (Al-Eid, 2006; Gupta et al., 1992; Khatkar et al., 2002).

Les qualités boulangères de la farine réfèrent à la capacité du gluten à former une pâte dont

le réseau viscoélastique pourra résister aux opérations de pétrissage, prendre de l’expansion

lors de la fermentation et, enfin, offrir une structure alvéolaire fine et régulière du pain

pendant la cuisson (Cauvain, 2003). La capacité d’absorption d’eau de la farine est

mesurée par l’entremise d’évaluations rhéologiques communément effectuées avec un

appareil appelé le farinographe Braebender®. Cet appareil permet de déterminer la quantité

8

précise d’eau à ajouter à la farine pour obtenir une pâte homogène qui supportera le

pétrissage et les étapes subséquentes de la panification (Boudreau et Ménard, 1992). La

quantification ultime de la qualité boulangère d’une farine passe inévitablement par la

panification et la mesure subséquente du volume du pain.

En résumé, plus la qualité des protéines du blé est élevée, plus le réseau protéique permettra

à la pâte de capter le gaz carbonique émis par les levures lors de la fermentation et, plus les

pains seront volumineux. La teneur en protéines des cultivars de blé panifiables

recommandés au Québec varie selon l’utilisation que l’on veut en faire. La teneur en

protéines des blés de printemps varie entre 12,0 et 15,0 %. Les blés d’automne ont une

teneur en protéines variant de 10,5 à 11,0 % (CÉROM, 2010). Les cultivars sont divisés en

deux classes : « blé à pain de mie » et « autre blé panifiable ». Les cultivars de « blé à pain

de mie » sont des blés de printemps dont la teneur en protéines est supérieure à 12,5 %. Ils

sont destinés à produire des pains en moule très volumineux (ex. : AC Barrie). La classe «

autre blé panifiable » désigne les cultivars qui ne rencontrent pas tous les critères pour

produire des pains en moule volumineux. Ces cultivars sont destinés à être mélangés dans

les préparations de farine. Cette classe est subdivisée en deux. La sous-classe « autre blé

panifiable fort » est composée de cultivars de blé de printemps dont la teneur en protéines

est de 13,5 % et qui rencontrent certains critères pour la production de pains en moule

volumineux (ex. : AC Brio). La sous-classe « autre blé panifiable régulier » est composée

de blés de printemps et de blés d’automne dont la teneur en protéines varie de 10,5 à 13,5

%. Les cultivars classés dans la catégorie « régulier » ne rencontrent aucun critère pour la

production de pains volumineux. Ils sont davantage employés pour la fabrication de pains

artisanaux (ex. : pains cuits sur sole) ou de tradition française (ex. : baguette) qui

nécessitent une moins grande teneur en protéines.

Dans la littérature, il est reconnu que la teneur en protéines du grain de blé est davantage

influencée par le génotype que par les pratiques culturales et le climat (Otteson et al.,

2007). En pratique, la teneur en protéines de certains cultivars, tel AC Brio, est reconnue

pour varier davantage que celle d’autres cultivars, tel AC Barrie, au cours d’une même

saison de récolte. Les Moulins de Soulanges (comm. pers. 2009) ont émis l’hypothèse que

9

certains cultivars seraient plus sensibles aux différentes pratiques de fertilisation (organique

versus minérale) que d’autres.

2.3. Effets du type de sol sur le blé panifiable

La réserve d’azote des sols à texture fine est généralement plus élevée que celle des sols à

texture grossière en raison de la grande capacité d’échange ionique des particules d’argile

(Jensen et al., 2000; Sørensen et Jensen, 1998). Une plus grande réserve d’azote pourrait

en partie compenser pour la disponibilité réduite de l’azote de certains fertilisants lors de la

saison de croissance. Certains auteurs ont obtenu une meilleure récupération de l’azote des

fertilisants, une productivité plus élevée et des qualités panifiables supérieures lorsque le

blé était cultivé dans un sol à texture fine comparativement à un sol à texture grossière

(Subedi et al., 2007; Thomsen et Christensen, 2007). Ce n’est cependant pas toujours le

cas, tel qu’il sera illustré dans les sections portant sur l’effet du type de sol sur la

productivité (2.3.1) et sur les qualités panifiables et la qualité boulangère du blé (2.3.2).

2.3.1. Productivité du blé selon le type de sol

Une étude menée au Danemark a démontré que le blé d’automne et l’orge de printemps

récupéraient davantage d’azote d’un fertilisant appliqué dans des sols à texture fines (59 à

64 %) que dans un sol à texture grossière (37 à 44 %) (Thomsen et Christensen, 2007).

Cependant, les rendements du blé d’automne variaient peu (7,84 à 7,89 Mg ha-1

) entre les

différentes textures de sol à l’étude. Par ailleurs, une étude ontarienne a démontré que les

rendements en grains du blé panifiable tendaient à être plus élevés de 200 kg ha-1

dans un

loam argileux comparativement au loam sableux (Subedi et al., 2007). Par contre, cette

différence de rendement entre les deux types de sols n’était pas statistiquement

significative.

10

Dans une étude menée au Québec, le maïs a récupéré davantage d’azote en provenance

d’un lisier de porcs l’année de son application lorsqu’il était ensemencé dans un sol à

texture grossière (loam sableux) plutôt que dans un sol à texture fine (argile),

respectivement 50 % et 29 % de l’azote appliqué (Chantigny et al., 2004). Dans les 10

premiers centimètres du sol, une quantité plus élevée d’azote résiduel de lisier de porcs a

été mesurée en post récolte du maïs dans l’argile (29 mg 15

N m-2

) que dans le loam sableux

(21 mg 15

N m-2

). Les auteurs ont indiqué que cette différence s’expliquait principalement

par la fixation du NH4+ provenant du lisier dans les feuillets d’argile du sol argileux et que

ce phénomène pouvait résulter en une diminution de la disponibilité de l’azote du lisier

dans les sols lourds du Québec. Par contre, l’orge de printemps, implantée l’année suivant

l’application du lisier de porcs, a récupéré 3 % de l’azote en provenance du lisier dans les

deux types de sols et a présenté des rendements similaires situés entre 5,0 à 5,4 tonnes ha-1

.

Ces rendements, élevés comparativement aux moyennes provinciales, ont été obtenus sur

une petite superficie de récolte de 0,75 m2.

2.3.2. Qualités panifiables et boulangère du blé selon le type de sol

Dans une des premières études visant à illustrer la variabilité des rendements en grains et de

la teneur en protéines du blé de printemps cultivé dans l’Est canadien, Ayoub et al. (1994b)

concluent que le régime de fertilisation azotée devrait d’abord tenir compte du type de sol

dans lequel le blé serait implanté et de sa teneur en nitrates (N-NO3-). Subedi et al. (2007)

ont démontré que la teneur en protéines des grains récoltés dans le loam sableux était plus

faible (11,9 à 13,8 %) que celle des grains récoltés dans un loam argileux (14,1 à 16,5 %)

dans une étude menée en Ontario. Le loam sableux de cette étude contenait deux fois

moins N-NO3- que le loam argileux (respectivement 4,1 et 9,1 µm N-NO3

- g

-1 de sol).

Thomsen et Christensen (2007) ont mesuré des variations de teneurs en protéines allant de

9,0 à 10,3 % dans les grains de blé d’automne cultivé dans divers types de sol au

Danemark. La teneur en protéines des grains du blé ensemencé dans le type de sol ayant la

texture la plus fine était plus élevée (10,3 %) que celle du blé ensemencé dans les types de

11

sol ayant des textures plus grossières (9,0 à 9,3 %). Cependant, ces variations n’étaient pas

significativement différentes à un seuil de P > 0,05.

À notre connaissance, aucune étude portant sur l’effet du type de sol sur le blé panifiable ne

s’est rendue jusqu’à l’étape de l’évaluation de la qualité boulangère du blé. Il est

généralement accepté qu’une hausse de la teneur en protéines engendre une hausse du

volume du pain (Pomeranz, 1968). Étant donné que la teneur en protéines du blé cultivé

dans des sols à texture fine tend à être plus élevée que celle du blé cultivé dans des sols à

texture grossière, nous pourrions supposer que les pains issus de grains produits sur des sols

à texture fine seront plus volumineux que les pains issus de grains produits sur des sols à

texture grossière. Ceci resterait à être vérifié dans les études à venir.

2.4. Effets du travail du sol sur le blé panifiable

Les pratiques de conservation du sol (travail réduit et semis direct) en céréaliculture sont

davantage employées sous climat sec que sous climat humide car elles permettent une

meilleure conservation de l’eau du sol (Grevers et al., 1986; Lafond et al., 2006; Soane et

al., 2012) tout en permettant d’atteindre des rendements équivalents, et parfois même

supérieurs, à ceux obtenus dans les sols sous travail conventionnel (labour) (Halvorson et

al., 1999; Lafond et al., 2006). Des chercheurs de l’Ouest canadien ont souligné que le

principal avantage des pratiques de conservation des sols sous climat sec était de maintenir

plutôt que de surpasser les rendements obtenus sous travail conventionnel, les années où les

conditions de croissance (température et pluviométrie) sont sous-optimales (Lafond et

Derksen, 1996).

Sous climat froid et humide, les pratiques de conservation du sol gagnent en popularité en

raison de leur avantage économique (diminution des coûts d’opération au champ) et

environnemental (diminution de l’érosion) (Rasmussen, 1999; Rieger et al., 2008). Les

pratiques de conservation des sols sont davantage préconisées en céréaliculture là où la

pression des plantes adventices, le réchauffement du sol au printemps et la disponibilité de

12

l’azote du sol ne sont pas des facteurs limitant la croissance des cultures. Dans la présente

section, il sera question de l’impact du travail du sol sur la productivité (2.4.1) et la qualité

panifiable (2.4.2) du blé. Une attention particulière sera portée au climat sous lequel les

études citées ont été conduites.

2.4.1. Productivité du blé selon le travail du sol

Dans les régions où le climat est sec, le travail du sol peut avoir un impact sur la

disponibilité de l’azote au cours de la période de croissance du blé. Dans l’Ouest canadien,

une augmentation de 7,4 % des rendements du blé de printemps cultivé sur chaume de

céréales a été observée dans les sols où le travail réduit et le semis direct ont été appliqués

comparativement à un sol labouré (Lafond et al., 2006). Cette augmentation des

rendements est attribuable à une plus grande disponibilité de l’eau dans les 30 premiers

centimètres des sols sous travail réduit et sous semis direct comparativement aux sols

labourés. Dans une étude conduite sous climat semi-aride, Halvorson et al. (1999) ont

constaté que les rendements du blé d’automne étaient significativement plus élevés sous

travail réduit (1968 kg ha-1

) et sous semis direct (2022 kg ha-1

) que lorsque le sol avait été

labouré (1801 kg ha-1

). Cependant, les rendements en grains selon les travaux de sol étaient

très variables selon les années. Les auteurs ont observé que les écarts de rendement entre

les divers travaux du sol étaient plus grands lorsque la pluviométrie devenait un facteur

limitant à la croissance du blé.

D’autres études conduites sous climat sec ont obtenu des rendements en grains plus élevés

en sol labouré comparativement au travail réduit (Camara et al., 2003; Lòpez-Bellido et al.,

2001; Machado et al., 2007). En Espagne, Lòpez-Bellido et al. (2001) ont observé une

augmentation moyenne du rendement en grains de 200 kg ha-1

lorsque le blé panifiable était

cultivé dans un sol labouré comparativement à un sol sous travail réduit. Les auteurs ont

suggéré que la minéralisation de l’azote serait mieux synchronisée avec les prélèvements du

blé sous travail conventionnel que sous travail réduit. Dans la région semi-aride du Nord-

ouest américain, Camara et al. (2003) ont constaté que les rendements en grains étaient

13

significativement plus élevés (300 kg ha-1

) lorsque le blé d’automne était cultivé sous

labour plutôt que sous travail réduit. Dans cette même région, Machado et al. (2007) ont

rapporté des rendements en grains du blé de printemps cultivé en sol labouré dépassant de

21% ceux du blé cultivé sous travail réduit. Une plus grande pression des plantes

adventices a été en grande partie responsable des plus faibles rendements enregistrés sous

travail réduit dans ces deux études américaines. Enfin, d’autres études réalisées sous climat

sec ont conclu que le travail réduit et le semis direct amélioraient les propriétés physiques

et chimiques des sols, sans toutefois améliorer la teneur en azote ou le rendement du blé

(Chang et Lindwall, 1992; Giacomini et al., 2010; Malhi et al., 2006; Sainju et al., 2009).

Deux revues de la littérature ont conclu que le travail du sol a généralement peu ou pas

d’influence sur le rendement des céréales sous climat humide et tempéré (Cannell et

Hawes, 1994; Rasmussen, 1999). Rasmussen (1999) a constaté que les pratiques de

conservation des sols en pays scandinaves permettent d’obtenir des rendements en céréales

aussi élevés que ceux obtenus en sol labouré. Sur les quelques 1000 expériences

compilées, des rendements relatifs de 90 à 105% de ceux obtenus sous sol labouré ont été

enregistrés pour les sols sous pratiques de conservation (rendements relatifs = rendement

sous pratique de conservation ÷ rendement sous labour). Les meilleurs rendements en

travail réduit ont été obtenus dans les sols les plus argileux où un lit de semence uniforme

est plus difficile à préparer avec le travail conventionnel du sol (labour). Une étude suisse a

dénoté une diminution de 3 % des rendements du blé cultivé sous semis direct

comparativement au labour (Rieger et al., 2008). Cependant, ces différences de rendement

étaient très peu significatives (P < 0.10).

Une étude effectuée en climat froid et humide à La Pocatière, Québec, a démontré que les

rendements du blé cultivé sans intrants chimiques sous des méthodes de conservations des

sols (chisel et semis direct) étaient plus faibles (respectivement 13 et 31 % en 2009 et 23 %

pour les deux méthodes de conservation en 2010) que ceux obtenus avec le labour (Munger

et al., 2012). Dans cette étude, la biomasse aérienne des plantes adventices dans les

systèmes de conservation des sols était plus élevée (148 à 157 g m-2

) que celle mesurée

dans les parcelles labourées (44 à 65 g m-2

). Ainsi, une forte pression des plantes

14

adventices serait responsable de la baisse de rendement dans les systèmes de conservation

des sols de cette étude.

Lorsqu’il est question d’ajouter une opération de travail du sol dans le seul but de stimuler

la minéralisation de l’azote des engrais organiques pendant la saison de croissance du blé,

des études menées au Danemark déconseillent le passage d’un rotoculteur avant le labour

pour la culture du blé panifiable (Thomsen et al., 2008) de même que le passage d’un

cultivateur à dents à une profondeur de cinq à sept cm entre les rangs de blé (Thomsen et

Sørensen, 2006a) ou d’orge (Thomsen et Sørensen, 2006b). Le passage du rotoculteur

avant le labour n’a pas eu d’effet sur le développement de la biomasse aérienne du blé de

printemps (Thomsen et al., 2008). Un échantillonnage systématique du sol et de la

biomasse aérienne a permis de constater que le passage du cultivateur à dents entre les

rangs n’améliorait ni le synchronisme entre la disponibilité de l’azote du fertilisant et son

prélèvement par les céréales, ni les rendements en grains de l’orge (Thomsen et Sørensen,

2006b) ou du blé (Thomsen et Sørensen, 2006a). Cependant, ces études furent menées dans

des parcelles où le labour est pratiqué annuellement. Dans de tels sols, la biomasse

microbienne et la minéralisation de la réserve d’azote du sol sont déjà stimulées par un

travail intensif et récurrent (Calderon et al., 2000). L’ajout d’un travail superficiel avant ou

pendant la saison de croissance n’aurait donc pas d’effet significatif sur la minéralisation de

l’azote du sol.

2.4.2. Qualités panifiables du blé selon le travail du sol

Dans trois sites où le travail du sol avait été établi depuis quatre à six ans, une étude

danoise a démontré que la teneur en protéines du blé d’automne était plus élevée en sol

labouré (moyennes variant de 16,3 à 18,1 %) qu’en sol sous travail réduit (moyennes

variant de 14,5 à 15,7 %) (Thomsen et Christensen, 2007). Une étude espagnole a

également noté une augmentation de la teneur en protéines (+0,5 %) lorsque le blé

panifiable était cultivé dans un sol labouré comparativement à un sol sous travail réduit

(Lòpez-Bellido et al., 2001). Par contre, Rieger et al. (2008) ont relevé des teneurs en

15

protéines similaires pour le blé d’automne cultivé sous labour, travail réduit et semis direct

(respectivement 14,7; 14,7 et 14,6 %). Dans une étude menée dans 25 fermes biologiques

sur une période de 6 ans dans le sud-est de la France, Casagrande et al. (2009) ont conclut

que les principaux facteurs limitant la teneur en protéines des grains étaient, par ordre

d’importance, le génotype (caractère panifiable du blé), l’indice de nutrition azotée du blé

et la densité de peuplement des plantes adventices au stade de floraison du blé.

Des études danoises ont démontré que le passage d’un rotoculteur avant le labour

(Thomsen et al., 2008) ou le passage d’un cultivateur à dents à une profondeur de sept cm

pendant la saison de croissance (Thomsen et Sørensen, 2006a) n’amélioraient pas la teneur

en protéines des grains de blé. Dans une étude effectuée en Allemagne, Steinmann (2002)

a conclu que le passage répétitif de la herse-étrille pendant la saison de croissance

augmentait la teneur en protéines des grains de 0,5 % comparativement au témoin non

travaillé, mais ce, une année sur deux seulement.

2.5. Effets de la source d’azote sur le blé panifiable

La fertilisation azotée représente le principal facteur limitant dans les systèmes de

production végétale sans intrants chimiques (Gooding et al., 1993; Lueck et al., 2006). La

disponibilité de l’azote pendant la saison de croissance devient alors la pierre angulaire vers

l’obtention de rendements et de qualités panifiables optimaux du blé (Al-Eid, 2006; Ayoub

et al., 1994a; Lòpez-Bellido et al., 2001). Par contre, la disponibilité de l’azote pendant la

saison de croissance est tributaire de la vitesse de minéralisation qui, à son tour, varie selon

la composition chimique des engrais organiques.

À un taux d’application similaire, la récupération de l’azote des engrais organiques par la

plante dépend de la composition chimique de la fraction azotée des engrais. Dans cette

section, les caractéristiques physiques et chimiques des engrais organiques provenant de

diverses productions animales seront comparées. Ensuite, nous démontrons comment la

composition chimique de la fraction azotée des engrais influence la récupération de l’azote

16

par les graminées (2.5.1) et la disponibilité de l’azote pendant la saison de croissance

(2.5.2). En dernier lieu, l’effet des engrais minéraux et organiques sur la productivité

(2.5.3) et les qualités panifiables et boulangère du blé sera illustré (2.5.4).

2.5.1. Caractéristiques physiques et chimiques des engrais organiques

Le Tableau 2 fait état des caractéristiques physiques et chimiques moyennes des principaux

engrais organiques employés au Québec (CRAAQ, 2010). Les lisiers sont caractérisés par

un faible rapport C/N (≤ 10). L’azote des lisiers se retrouve principalement (≥ 50 %) sous

la forme amonicale (Tableau 2, N-NH4+ / N total), facilement assimilable par les plantes

(CRAAQ, 2010). Inversement, le fumier de bovins est caractérisé par un rapport C/N plus

élevé (> 10) et une faible proportion d’azote amoniacale (23 %). L’azote présent dans le

fumier de vollailles est composé en grande partie d’azote ammoniacal (38 %) et d’acide

urique (rapidement hydrolysable en ions NH4+). Ces deux sources d’azote contenues dans

le fumier de volailles sont assimilables par la plante au même titre que l’ammonium (NH4+)

contenu dans les engrais inorganiques (McKague et al., 2005; Rees et Castle, 2002).

Tableau 2. Caractéristiques typiques des principaux engrais organiques employés au

Québec (Adapté de: CRAAQ, 2010)

Engrais organiquesa

Matière sèche C/N N total N-NH4+ N-NH4

+ / N total

% - kg t-1

kg t-1

%

Lisier de porcs 3 3 3,2 2,2 75

Lisier de bovins 7 10 2,6 1,8 69

Fumier de bovins 19 15 5,3 1,2 23

Fumier de volailles 68 11 27,5 10,4 38

Compost de ferme 29 15 7,3 0,3 4 a Les teneurs moyennes (base humide) de toutes les variables sont présentées à titre indicatif car les auteurs

ont soulevé des écarts-types importants pour certaines variables (valeurs non spécifiées par les auteurs).

Kirchmann (1990) a démontré qu’une culture de ray-grass (Lolium perenne L.) prélevait

jusqu’à 26% de l’azote de fumier de volaille frais contre seulement 4% de l’azote d’un

fumier de volaille composté. La culture ayant reçu le fumier composté a prélevé plus

17

d’azote du sol que du fumier composté. Ces observations laissent supposer que l’azote

prélevé par une culture amendée avec du fumier composté provient davantage de la réserve

du sol.

Certains auteurs ont constaté que la fraction inorganique (N-NH4+) du lisier de porcs peut

être aussi rapidement disponible pour l’orge de printemps (Hordeum vulgare L.) que celle

des engrais minéraux (Mattila, 2006; Sørensen et Amato, 2002). Cependant, Sørensen et

Amato (2002) ont constaté que l’orge récupérait davantage d’azote de la fraction N-NH4+

des engrais minéraux (44 à 47 % du N appliqué) que de la fraction N-NH4+ du lisier de

porcs (27 à 35 % du N appliqué).

Comme la composition chimique des engrais organiques influence la récupération de

l’azote pendant la saison de croissance, des coefficients d’efficacité de l’azote sont

suggérés dans le guide de fertilisation du Québec (CRAAQ, 2010). Ceux-ci permettent aux

utilisateurs d’estimer la quantité d’azote disponible à la culture l’année de l’application des

engrais. Ces coefficients sont présentés dans la section qui suit.

2.5.2. Coefficient d’efficacité de l’azote des engrais organiques

L’emploi de coefficients d’efficacité de l’azote (CEA) nous permet de quantifier la valeur

fertilisante azotée d’un engrais organique. Le CEA peut être calculé de façon indirecte, par

le biais du coefficient d’utilisation apparente de l’azote (CUA), ou mesuré de façon directe,

par le bias du coefficient réel d’utilisation de l’azote (CUR).

Les CEA des engrais organiques sont calculés à l’aide du CUA dans le guide de

fertilisation du Québec (CRAAQ, 2010). Le CUA est obtenu en comparant le prélèvement

en azote des plantes fertilisées au prélèvement en azote des plantes non fertilisées de la

façon suivante : CUA = [N prélevé dans une parcelle fertilisée (kg) - N prélevé dans une

parcelle témoin non fertilisée (kg)] / N apporté par l’engrais (kg).

18

Le CEA est ensuite obtenu en calculant le rapport existant entre le CUA d’un engrais

organique et le CUA d’un engrais minéral appliqué dans les mêmes conditions (parcelles

incluses dans un même dispositif expérimental). Par exemple, si le CUA d’un lisier de

porcs est de 0,43 et que celui d’engrais minéral est de 0,48, le CEA du lisier de porcs sera

de 0,90 (soit : 0,43 / 0,48 = 0,90).

Les CUA ne font qu’estimer indirectement la valeur fertilisante et les pertes

environnementales attribuables à une source d’engrais donnée en la comparant à un

traitement de référence non fertilisé (Chantigny et al., 2004). Certaines études ont

démontré que les méthodes d’évaluation indirectes de l’efficacité de l’azote viennent sous-

estimer ou surestimer la valeur fertilisante azotée des engrais organiques (Chantigny et al.,

2004). Au cours d’un projet d’étude, si le climat favorise la minéralisation de la réserve

d’azote des parcelles témoin non fertilisées, il se peut que les plantes de ces parcelles

prélèvent autant ou davantage d’azote que leurs homologues fertilisées. Les résultats

obtenus par les méthodes d’évaluation risquent alors d’être biaisés puisqu’ils ne peuvent

distinguer l’azote provenant de l’engrais organique de celui dérivant d’autres sources

d’azote du sol (résidus de culture, réserve en azote du sol, fertilisant inorganiques etc.).

Pour pallier cette incertitude, des méthodes d’évaluation directe de l’efficacité fertilisante

de l’azote des engrais organiques furent développées. Elles consistent à marquer les

déjections d’un animal avec un isotope de l’azote : l’azote-15 (15

N). En premier lieu, des

plantes sont fertilisées avec des engrais minéraux marqués au 15

N. Les aliments ainsi

obtenus sont marqués de l’isotope et sont servis à l’animal. Les déjections de l’animal sont

recueillies et elles sont employées pour fertiliser une culture. À la récolte, il devient

possible de mesurer les prélèvements réels de la culture en 15

N provenant de l’engrais

organique. Le CUR est ensuite mesuré en calculant le rapport entre la quantité de 15

N

prélevée par la plante et la quantité de 15

N apporté par l’engrais organique de la façon

suivante : CUR = 15

N prélevé dans une parcelle fertilisée (kg)] / 15

N apporté par l’engrais

(kg).

19

Le CUR est une méthode d’évaluation directe de l’efficacité fertilisante des engrais

organique puisqu’elle ne nécessite pas de traitement de fertilisation minérale de référence

pour évaluer le CEA.

Le CEA est liée à la composition chimique des engrais organiques. Le Tableau 3 présente

une revue des CEA des principaux engrais organiques provenant du guide de fertilisation

du Québec (CRAAQ, 2010) et de la littérature scientifique à l’échelle internationale (voir

colonne « Sources » Tableau 3). Ces CEA ont été calculés en considérant une application

en pré-semis et font abstraction des pertes occasionnées par le mode d’épandage et la

période d’application (Loecke et al., 2004; Mattila, 2006) ainsi que la rétention de l’azote

attribuable à la texture des sols (Sørensen et Amato 2002; Chantigny et al., 2004; Bernsten

et al., 2007).

Tableau 3. Comparaison des coefficients d’efficacité de l’azote de divers engrais

organiques

Engrais organiques CEAa Sourcesb

Lisier de porcs 0,71 - 0,90

(Chantigny et al., 2004; Côté et al., 1996; CRAAQ, 2010; Nishida et al., 2004; Sørensen et Amato, 2002; Sørensen et Thomsen, 2005)

Lisier de bovins 0,35 - 0,90 (CRAAQ, 2010)

Fumier de volaille 0,50 - 0,82

(Hirzel et al., 2007; Maskina et al., 1988; Mitchell et Tu, 2005; Rees et Castle, 2002; Thomsen, 2004)

Fumier de bovins 0,34 (Cusick et al., 2006; Klausner et al., 1994; Rees et Castle, 2002)

Fumier de porcs 0,21 - 0,44 (Rees et Castle, 2002; Sørensen et Thomsen, 2005)

Fumier d’ovins 0,28 (Jensen et al., 1999; Rees et Castle, 2002; Sørensen et Jensen, 1998; Thomsen, 2001)

Compost de bovins 0,16 - 0,19 (Maskina et al., 1988; Nishida et al., 2004)

a CEA = coefficient d’efficacité de l’azote l’année de l’application des engrais.

b Le CEA a été obtenu avec des méthodes d’évaluation directe (

15N) de l’efficacité fertilisante sauf pour les

valeurs obtenues de : Côté et al., 1996; CRAAQ, 2010; Klausner et al., 1994; Maskina et al., 1988; Mitchell et Tu, 2005; Rees et Castle, 2002.

20

Dans une étude comparant les CEA de fumiers de porcs, d’ovins, de bovins et de volailles

appliqués en concomitance avec un fertilisant minéral, l’orge de printemps a prélevé

davantage d’azote du fumier de volailles que des autres effluents d’élevage (Rees et Castle,

2002). Dans cette étude, l’orge fertilisée simultanément avec le fumier de volailles et un

engrais minéral (sulfate d’ammonium NH4SO4) démontrait un plus bas prélèvement en

azote avec l’engrais minéral que les autres engrais organiques. Les auteurs ont conclu que

l’azote en provenance du fumier de volailles était davantage disponible à la culture que

celui des autres déjections animales. Dans cette étude, le fumier de volailles a agit comme

un fertilisant inorganique l’année de l’application puisque l’azote du fumier de volailles fut

puisée de façon préférentielle au détriment de l’N appliqué sous forme de sulfate

d’ammonium (NH4SO4).

Des études similaires ont démontré que l’azote du fumier de volailles était minéralisé plus

rapidement l’année de son application (Maskina et al., 1988) et avait un CEA plus élevé

que tous les autres fertilisants organiques frais et compostés (Maskina et al., 1988; Nishida

et al., 2004). Comme la fraction azotée du lisier de porcs est principalement constituée

d’N-NH4+ (Chantigny et al., 2004; Sørensen et Thomsen, 2005), cet effluent, tout comme le

fumier de volailles (Thomsen, 2004), possède un CEA s’apparentant à celui d’un engrais

minéral (Chantigny et al., 2006).

La grande variabilité du CEA (0,35 à 0,90) du lisier de bovins est attribuable à la variabilité

de sa composition chimique. Cet engrais organique est situé à mi-chemin entre un lisier et

un fumier, en ce qui a trait à la disponibilité de sa fraction azotée pendant la saison de

croissance. Bien que le lisier de bovins soit riche en N-NH4+ (Tableau 2), son rapport C/N

fait varier son CEA. Dans la culture de céréales à paille, un lisier de bovins ayant un C/N

de 10-12 aura un CEA de 0,35 à 0,65 l’année de son application (CRAAQ, 2010) et sera

davantage apparenté à la classe des fumiers. Un lisier de bovins au C/N < 10 aura un CEA

de 0,65 à 0,90 (CRAAQ, 2010) et sera davantage apparenté à la classe des lisiers.

En résumé, la fraction inorganique de l’azote du lisier de porcs et la minéralisation rapide

de l’azote du fumier de volailles font en sorte que la disponibilité de l’azote de ces engrais

21

s’apparente à celle des engrais minéraux. La disponibilité de l’azote du lisier de bovins

dépendra de sa composition chimique (N-NH4+ et C/N). Les sections qui suivent feront état

de l’effet du type d’engrais (minéral versus organique), à de mêmes taux d’application

d’azote, sur la productivité et les qualités panifiables et boulangères du blé.

2.5.3. Productivité du blé selon la source d’azote

Des études menées dans l’est et l’ouest du Canada (Tableau 4) ont vérifié l’effet de la

fertilisation minérale azotée sur les rendements en grains et la teneur en protéines du blé

destiné à la panification. Dans l’Est canadien, Ayoub et al. (1994b) ont constaté qu’une

fertilisation minérale azotée de 120 kg N ha-1

permettait d’obtenir des rendements

maximaux avec les quatre cultivars de blé panifiables à l’étude. En augmentant la

fertilisation à 180 kg N ha-1

, les rendements demeuraient similaires (P > 0,05) (Tableau 4).

Dans la même région, Subedi et al. (2007) ont constaté que les rendements en grains étaient

similaires (P > 0,05), que le blé soit fertilisé à 60 kg N ha-1

ou à 100 kg N ha-1

. Les auteurs

suggèrent que la forte pression des maladies foliaires était responsable pour l’absence de

différences de rendement entre ces fertilisations azotées. Dans l’Ouest canadien, Fowler et

al. (2003) ont observé que les rendements optimaux (économiquement viable) chez 5

cultivars de blé ont été obtenus en fertilisant à 120 kg N ha-1

et que les rendements

maximaux ont été obtenus en fertilisant à 160 kg N ha-1

(Tableau 4).

22

Tableau 4. Effets de la fertilisation minérale azotée sur les rendements en grains, la teneur

en protéines et le volume des pains du blé panifiable de printemps cultivé au Canada

Pays (Source) Fertilisation

(kg N ha-1

)

Rendementa

(Mg ha-1

)

Protéinesa

(%)

Volume du paina

(cm3)

Est canadien

(Ayoub et al., 1994a;

Ayoub et al., 1994b)

0

60

120

180

1,6 - 2,6

2,4 - 2,9

2,8 - 3,0

2,9 - 3,1

10,3 - 11,7

11,4 - 12,3

12,5 - 13,2

13,2 - 14,2

630 - 790

766 - 872

834 - 928

899 - 996

(Subedi et al., 2007) 0

60

100

1,2 - 2,4

1,9 - 2,8

2,0 - 3,2

10,5 - 14,0

11,4 - 14,5

13,1 - 16,0

-

-

Ouest canadien

(Fowler, 2003) 0

40

80

120

160

240

1,9 - 2,7

2,9 - 3,8

3,9 - 5,2

4,2 - 5,5

4,3 - 5,7

4,5 - 5,9

9,0 - 12,1

8,7 - 11,7

9,5 - 12,5

10,3 - 13,5

10,5 - 14,7

10,8 - 15,5

-

-

-

-

-

- aLes variables dépendantes sont présentées en fourchettes de résultats en raison

d’essais faits sur plusieurs cultivars (Ayoub et al., 1994a; Ayoub et al., 1994b; Fowler, 2003)

ou de résultats présentés par année (Subedi et al., 2007).

La fourchette de fertilisation adoptée au Québec pour le blé panifiable a été établie entre 90

et 120 kg N ha-1

(CRAAQ, 2010). La fertilisation la plus élevée étant conseillée pour les

cultivars de blé panifiable à haut rendement pour lesquelles une haute teneur en protéines

est souhaitée. En fertilisation organique, la fertilisation sur une base azotée doit tenir

compte de l’apport des autres éléments fertilisants tels le phosphore et le potassium. Pour

éviter de surfertiliser en phosphore et en potassium, il est plus réaliste de fertiliser le blé à

des taux de 90 kg N ha-1

lors d’emploi exclusif d’engrais organiques.

Peu études ont comparé la fertilisation minérale azotée à diverses fertilisations organiques

appliqués à un même taux d’application d’azote. Les études existantes ont porté sur l’orge

de printemps (Rees et Castle, 2002; Thomsen et Sørensen, 2006b) plutôt que sur le blé

panifiable. Thomsen et Sørensen (2006b) ont demontré qu’il était possible d’obtenir les

mêmes rendements avec une fertilisation azotée mixte de nitrate d’amonium et de lisier de

porcs qu’avec une fertilisation effectuée exclusivement avec du nitrate d’amonium

(Tableau 5). Dans une étude comparant des fertilisations azotées mixtes appliquées à un

taux de 120 kg N ha-1

, Rees et Castle (2002) ont conclut que le lisier de bovins, le fumier de

porcs et le fumier d’ovins donnaient des rendements similaires à la fertilisation minérale.

23

Dans cette même étude, la fertilisation contenant du fumier de volailles a augmenté les

rendements en orge plus que tout autre traitement de fertilisation minérale ou mixte (P <

0,001) (Tableau 5). Les auteurs supposent que l’azote du fumier de volailles était

davantage disponible à l’orge. Les rendements en grains anormalement élevés pour de

l’orge de printemps qui ont été enregistrés dans cette étude sont attribuables à une zone de

récolte prise dans des micro-parcelles.

Tableau 5. Effet de la fertilisation azotée mixte (minérale et organique) sur les rendements

et la concentration en N des grains d’orge de printemps

Pays (Source) Fertilisation

a

(kg N ha-1

)

Rendement

(Mg ha-1

)

Teneur en protéines

(%)

Danemark

(Thomsen et Sørensen, 2006b)

80

40 + 40-LP

5,5

5,5

7,8

8,8

Écosse

(Rees et Castle, 2002) 0

120

60 + 60-FP

60 + 60-FO

60 + 60-LB

60 + 60-FV

6,0

9,3

10,5

9,5

10,9

12,3

-

-

-

-

-

-

aFumiers de porcs (FP), d’ovins (FO) et de volailles (FV); Lisiers de porcs (LP) et de bovins (LB)

Le Tableau 6 fait état des études canadiennes et internationales comparant la fertilisation

minérale à la fertilisation organique sur le blé panifiable de printemps et d’automne. Peu

d’études contiennent à la fois un témoin minéral sans azote et un témoin minéral avec azote

(Al-Eid, 2006; Eriksen et al., 2006). Al-Eid (2006) a observé que la fertilisation basée

uniquement sur un apport de compost de fumier mature (60 t ha-1

) donnait des rendements

de blé de printemps de deux à quatre fois plus faibles que ceux obtenus avec la plus faible

dose de fertilisation minérale (46 kg N ha-1

) (Tableau 6). Des rendements similaires en

grains (P > 0,05) ont été obtenus avec la fertilisation mixte (60 t ha-1

de compost de fumier

mature + 46 à 161 kg N minéral ha-1

) et la fertilisation minérale complète. Dans l’étude

d’Al-Eid (2006), l’ajout de compost n’a pas amélioré les rendements du blé.

24

Tableau 6. Effet de la source d’azote (minérale ou organique) sur les rendements en grains,

la teneur en protéines, la teneur en gluten et le volume des pains du blé panifiable de

printemps et d’automne

Pays (Source) Type

de bléa

Fertilisationb

(kg N ha-1)

Rendement

(Mg ha-1)

Protéines

(%)

Gluten

humide

(%)

Painc

(volume ou densité)

Arabie Saoudite

(Al-Eid, 2006) BP

0 46 à 161

CF

46 à 161 + CF

0,83 3,5 - 6,17

1,17

3,4 - 6,29

12,3 14,5 - 16,7

13,5

14,1 - 15,6

- -

-

-

715 cm3 718 - 825 cm3

812 cm3

798 - 857 cm3

Danemark

(Eriksen et al., 2006) BP

0

100

100-LB

2,2

5,2

4,2 - 5,2

9,0

11,0

13,0 - 14,0

15,0

18,0

25,0 - 27,5

moyenne ± 400 ml

pour tous les

fertilisants

(Jensen et al., 2000) BA 100

100-LB

9,1

10,1

-

-

-

-

-

-

(Thomsen et al., 2008) BP 0

150-LB+

150-LB-

1,1 4,1

4,1

12,4 12,3

11,3

22,0 21,0

19,0

- 550 ml

550 ml

Est canadien

(Gélinas et al., 2009;

Seyer et Gélinas, 2009) BP

BIO

BIO

1,2 - 3,9

-

11,3 - 13,1

-

25,0 - 32,0

-

4,2 - 5,4 cm3 g-1

2,8 - 4,1 cm3 g-1

Ouest canadien

(Annett et al., 2007) BP CONV

BIO(CB) CONV > BIO

14,9

16,2

-

- CONV > BIO

(Mason et al., 2007) BP CONV

BIO

3,7

3,2

14,9

14,7

-

-

-

-

Suisse

(Mäeder et al., 2002) BA CONV

BIO

4,5

4,1

-

-

-

-

-

-

(Bosshard et al., 2009; Haglund et al., 1998)

BA CONV

BIO 4,2 5,1

10,8 8,8

- -

2,6 g ml-1 2,4 g ml-1

Sud-est français

(Casagrande et al., 2009;

David et al., 2005) BA

BIO

BIO

1,3 - 7,4

0,9 - 7,4

7,8 - 15,9

-

-

-

-

-

Suède

(Kihlberg et al., 2006) BA CONV

BIO - -

10,3 - 13,8 9,0 - 10,2

16,5 - 31,1 12,4 - 17,4

CONV ≥ BIO

Italie

(Carcea et al., 2006) BA

CONV BIO

- -

13,9 - 15,3 11,9 - 13,3

- -

326 - 340 ml 322 - 330 ml

a BP: blé de printemps; BA: blé d’automne.

b Valeurs numériques employées seules : fertilisation minérale complète; CF: compost de fumier mature

appliqué à 60 t ha-1

; LB+ lisier de bovins laitiers 100 % N-NH4

+; LB

-: lisier de bovins laitiers 63 % N-NH4

+;

BIO: fertilisation exclusivement organique effectuée en agriculture biologique; CONV: fertilisation minérale

effectuée en agriculture conventionnelle; CB : compost de fumier de bovins laitiers. c

Panification faite avec de la farine blanche sauf pour les études effectuées en Suisse, en Italie et dans l’Est

canadien où la panification a été faite à partir de farine de blé entier. Les faibles valeurs de volumes de pain

mesurés par Eriksen et al. (2006) laissent supposer l’utilisation de farine de blé entier (non spécifié dans la

méthodologie).

25

Lors d’études réalisées au Danemark (Eriksen et al., 2006; Jensen et al., 2000), il fut

constaté que des rendements similaires en grains (P > 0,05) pouvaient être obtenus lorsque

le blé était soit fertilisé avec une fertilisation minérale de 100 kg N ha-1

, ou un lisier de

bovins (Tableau 6). Les rendements en blé étaient plus élevés (P < 0,001) lorsque le lisier

de bovins avait été appliqué sur un précédant cultural de pâturages âgés de huit ans (5,2 Mg

ha-1

) comparativement à des pâturages de un an (4,2 Mg ha-1

) (Eriksen et al., 2006). Selon

ces auteurs, la valeur fertilisante azotée des pâturages plus âgés était plus grande que celle

des pâturages plus jeunes. Thomsen et al. (2008) ont observé que les rendements en blé

étaient similaires, que le blé soit fertilisé à 150 kg N ha-1

avec un lisier de bovins riche (100

% N-NH4+) ou moins riche en N-NH4

+ (63 % N-NH4

+) (Tableau 6).

Dans la présente revue de littérature, l’agriculture conventionnelle (CONV) fait référence à

une fertilisation uniquement minérale alors que l’agriculture biologique (BIO) fait référence

à une fertilisation uniquement organique. Les études présentées dans le Tableau 6

comparent une fertilisation CONV et BIO à un même taux d’application de l’azote, basé

sur les reccommandations régionales où se sont déroulés les essais.

Dans une étude menée sur trois ans dans huit fermes biologiques de l’Est canadien, Gélinas

et al. (2009) ont observé que les rendements en blé de printemps variaient de 1,2 à 3,9 Mg

ha-1

selon la ferme étudiée (Tableau 6). Six fermes ont enregistré les rendements les plus

élevés (2,7 à 3,9 Mg ha-1

) alors que les deux autres fermes ont donné les rendements les

plus faibles (1,2 à 1,3 Mg ha-1

) (P < 0,05). Les cinq cultivars à l’étude (AC Barrie, AC

Brio, AC Pollet, AC Napier et Celtic) ont donné des rendements moyens similaires (P >

0,05) variant entre 2,7 à 3,1 Mg ha-1

. Seuls Annett et al. (2007) de l’Ouest canadien ont

précisé la nature du fertilisant organique à l’étude (compost de fumier de bovins [CF]).

Dans cette étude, la fertilisation au CF a donné des rendements plus faibles que la

fertilisation minérale (valeurs non fournies par l’auteur). Dans la même région, Mason et

al. (2007) ont également observé que la fertilisation organique donnait des rendements plus

faibles que la fertilisation minérale (P < 0,10) (Tableau 6).

26

Ces résultats sont en accord avec ceux d’une étude menée sur 21 ans à Threwil en Suisse

(Mäeder et al., 2002) ayant conclu que les rendements en agriculture biologique étaient 10

% plus faibles que ceux obtenus en agriculture conventionnelle (P < 0,05) (Tableau 6).

Toujours dans ce même dispositif, Bosshard et al. (2009) ont démontré que les rendements

en blé d’automne étaient similaires (P > 0,05), peu importe le type de fertilisant employé

(Tableau 6). Cependant, l’étude de Bosshard et al. (2009) ne portait que sur une année

d’étude avec le blé d’automne.

Des études conduites sur plusieurs années auprès de 11 (David et al., 2005) et 25

(Casagrande et al., 2009) fermes biologiques dans le sud-est de la France ont également

enregistré d’importantes variations de rendements en blé d’automne selon le type de ferme

(Tableau 6). David et al. (2005) ont constaté que l’indice de nutrition azoté (NNI) était

positivement correlé avec le rendement. Cette étude diagnostisque a souligné des carences

en azote (NNI < 0,9) auprès de six des onzes fermes à l’étude où moins de 100 kg N ha-1

avaient été apportés au blé d’automne. De plus, la densité de plantes adventices au stade

floraison du blé était négativement corrélée au nombre d’épis m-2

. Comme le nombre

d’épis m-2

est une composante importante du rendement, la pression des plantes adventices

au stade floraison du blé a nuit au rendement. Ces observations soulignent l’importance de

considérer les facteurs autres que la nature du fertilisant (ex.: pression des plantes

adventices et des ravageurs des cultures) lorsque les rendements du blé biologique sont

comparés à ceux du blé conventionnel. D’autres études ont souligné que le génotype

(Ayoub et al., 1994b) et la pluviométrie (Souza et al., 2004) pouvaient avoir davantage

d’influence sur les rendements que la fertilisation azotée.

2.5.4. Qualités panifiables et boulangère du blé selon la source d’azote

La teneur protéique du grain est tributaire de l’apport en azote pendant la saison de

croissance (Subedi et al., 2007). La synthèse des diverses fractions protéiques dépend de la

disponibilité de l’azote avant la floraison, mais également pendant la phase de remplissage

du grain où une partie de l’azote des parties végétatives est remobilisé vers les organes

27

reproductifs. La disponibilité de l’azote pendant la saison de croissance du blé affecte non

seulement la teneur en protéines du grain, mais plus précisément la composition protéique

du grain. Thomsen et al. (2008) ont démontré que la teneur en gluten des grains de blé

fertilisé au lisier de bovins était plus faible que celle des grains de blé non fertilisé (Tableau

6). Par opposition, Johansson et al. (2005) ont conclu que les grains de blé fertilisé à

l’engrais minéral contenait plus de protéines insolubles1 que les grains de blé non fertilisé.

Certains travaux ont rapporté que la fraction gluténine du gluten contribue davantage à

l’amélioration des qualités boulangères de la farine que la fraction gliadine (Gupta et al.,

1992; Khatkar et al., 2002). Par ailleurs, la concentration en gluténine augmente avec la

maturité du grain de blé.

Le Tableau 6 fait état des études canadiennes et internationales comparant l’effet de la

fertilisation minérale complète et de la fertilisation organique sur la teneur en protéines, en

gluten et le volume des pains. Sept études ont mesuré la teneur en protéines des grains.

Parmi ces sept études, quatre d’entre elles ont conclu que la teneur en protéines était plus

élevée lorsque le blé avait été fertilisé avec un engrais minéral plutôt qu’avec un engrais

organique (Al-Eid, 2006; Carcea et al., 2006; Haglund et al., 1998; Kihlberg et al., 2006).

Deux études ont conclu que la fertilisation organique donnait une plus grande teneur en

protéines que la fertilisation minérale (Annett et al., 2007; Eriksen et al., 2006) alors

qu’une étude faite dans l’Ouest canadien a observé que le type de fertilisation n’avait aucun

effet sur la teneur en protéines des grains (Mason et al., 2007).

La teneur en protéines dans les grains est généralement négativement corrélée aux

rendements (Bertholdsson et Stoy, 1995). Ceci explique pourquoi Annett et al. (2007) ont

enregistré des teneurs en protéines plus élevées lorsque le blé était fertilisé avec un engrais

organique plutôt qu’un engrais minéral. Dans cette étude, les rendements en blé et le

volume des pains étaient plus faibles lorsque le blé a été fertilisé avec un engrais organique

plutôt qu’avec un engrais minéral. Une étude menée en Italie a démontré que la fertilisation

minérale donnait des teneurs en protéines plus élevées et des pains plus volumineux que la

1 Les protéines du grain de blé peuvent être classées selon leurs caractères de solubilité. Les protéines physiologiquement actives

(albumines et globulines) sont solubles dans des solutions salines diluées alors que les protéines du gluten (gluténines et gliadines) demeurent insolubles dans telles solutions (Boudreau et Ménard, 1992).

28

fertilisation organique (P < 0,01). En Suède, Kilhberg et al. (2006) ont également observé

des tendances similaires (Tableau 6).

Eriksen et al. (2006) ont démontré que le lisier de bovins donnait une teneur en protéines et

en gluten plus élevée que le fertilisant minéral (P < 0,05) alors que les rendements en grains

des deux types de fertilisations étaient similaires (Tableau 6). Les auteurs ont supposé que

la minéralisation de l’azote du lisier de bovins ait été mieux synchronisée aux besoins

ponctuels du blé. Le blé fertilisé avec le lisier de bovins a donc récupéré davantage d’azote

que le blé fertilisé à l’engrais minéral, ce qui expliquerait pourquoi les teneur en protéines

et en gluten du blé fertilisé au lisier de bovins étaient plus élevées. À l’inverse, Haglund et

al. (1998) ont constaté que pour de mêmes rendements, la teneur en protéines était plus

élevée lorsque le blé était fertilisé avec un engrais minéral plutôt qu’organique (Tableau 6).

Parallèlement, Thomsen et al. (2008) ont conclu que deux lisiers de bovins aux portions N-

NH4+ variables donnaient des rendements équivalents. Par contre, les teneurs en protéines

et en gluten étaient plus élevées lorsque le blé était fertilisé avec le lisier de bovins 100 %

N-NH4+ plutôt qu’avec le lisier de bovins 63 % N-NH4

+ (voir LB

+ et LB

- dans le Tableau

6). Les variations en protéines et en gluten mesurées par Eriksen et al. (2006), Haglund et

al. (1998) et Thomsen et al. (2008) ne se sont pas reflétées dans le volume des pains. Tous

les fertilisants ont donné des pains à volume équivalents (Tableau 6). Ainsi, des grains

ayant une plus faible teneur en protéines pouvaient présenter une qualité boulangère

similaire aux grains à plus haute teneur en protéines.

Al-Eid (2006) a démontré que les rendements et la teneur en protéines du blé fertilisé

uniquement au compost de fumier mature (60 t ha-1

) étaient plus faibles que ceux du blé

fertilisé avec l’engrais minéral (P < 0,05) (voir CF et 46 dans le Tableau 6) et similaires à

ceux du blé non fertilisé (voir CF et 0 dans le Tableau 6). Bien que les rendements et la

teneur en protéines du blé fertilisé avec la fertilisation mixte ait été comparables à une

fertilisation minérale de 92 kg N ha-1

, le volume des pains était plus élevé lorsque le blé

avait été fertilisé avec un engrais mixte (857 cm3) plutôt qu’avec un engrais minéral (807

cm3) (P < 0,05). Une fertilisation au-delà de 92 kg N ha

-1 augmentait les rendements sans

toutefois améliorer la teneur en protéines des grains, ni le volume final des pains. Les sols

29

sableux de l’Arabie Saoudite où l’étude d’Al-Eid (2006) a été menée sont caractérisés par

un faible contenu en matière organique. Dans ce contexte particulier, la fertilisation mixte

a permis d’améliorer la qualité boulangère du blé comparativement à la fertilisation

uniquement minérale.

Pour récapituler, un type de sol à texture fine tend à donner de meilleurs rendements et

teneurs en protéines qu’un sol à texture grossière (Subedi et al., 2007; Thomsen et

Christensen, 2007). Le travail de sol a peu ou pas d’influence sur les rendements et les

qualités panifiables du blé en climat froid et humide (Rasmussen, 1999). Les engrais

organiques ayant un fort rapport N-NH4+

: N total donnent des rendements similaires à ceux

obtenus avec une fertilisation minérale (Eriksen et al., 2006; Jensen et al., 2000), mais une

teneur en protéines du grain qui est plus faible (Al-Eid, 2006; Carcea et al., 2006; Haglund

et al., 1998; Kihlberg et al., 2006). Les résultats sont divergents en ce qui a trait à l’effet de

ces trois facteurs sur la qualité boulangère du blé. Certains chercheurs affirment que le type

de fertilisation n’a pas d’effet sur le volume des pains (Eriksen et al., 2006; Haglund et al.,

1998; Thomsen et al., 2008), alors que d’autres mentionnent que la fertilisation minérale

donne des pains plus volumineux que la fertilisation organique (Annett et al., 2007; Carcea

et al., 2006; Kihlberg et al., 2006). À notre connaissance, aucune étude n’a été publiée à ce

jour traitant simultanément de l’effet du type de sol, du travail du sol et de la source

d’azote, et de leurs interactions, sur le rendement et les qualités panifiables du blé.

3. Hypothèses et objectifs

À la lumière des éléments détaillés à la section 2, les hypothèses suivantes seront vérifiées

pour la culture du blé panifiable :

1- Le rendement en grains et en paille, la teneur en protéines et la qualité boulangère

du blé cultivé sur un sol texture fine sont supérieurs à ceux du blé cultivé sur un sol

à texture grossière.

2- Le rendement en grains et en paille et la teneur en protéines du blé cultivé sous

travail réduit sont équivalents à ceux du blé cultivé sous travail conventionnel.

3- Le rendement en grains et en paille et la teneur en protéines du blé fertilisé avec des

engrais organiques sont inférieurs à ceux du blé fertilisé avec un engrais minéral,

alors que la qualité boulangère de la farine du blé fertilisé avec des engrais

organiques est supérieure à celle du blé fertilisé avec un engrais minéral.

L’objectif général pour ce projet sera d’étudier les effets du type de sol, du travail du sol et

de la fertilisation organique sur la productivité et la qualité du blé panifiable. Les objectifs

spécifiques seront de :

1- Quantifier et comparer l’accumulation d’azote (N) dans la biomasse aérienne, les

rendements en grains et en paille, la teneur en protéines et en gluten ainsi que le

volume des pains du blé panifiable cultivé sur une argile limoneuse et un loam

sableux.

2- Évaluer l’effet du labour et du travail réduit sur l’accumulation de N dans la

biomasse aérienne, les rendements en grains et en paille et la teneur en protéines du

blé panifiable.

3- Comparer l’effet de deux engrais minéraux (avec ou sans azote) à celui de trois

engrais organiques (lisiers de porcs et de bovins laitiers et fumier de volailles) sur

l’accumulation de N dans la biomasse aérienne, les rendements en grains et en

paille, la teneur en protéines et en gluten ainsi que le volume des pains du blé

panifiable.

4. Influence du type de sol et de la source d’azote sur le

rendement et les qualités panifiables du blé

Christine M. Rieux1, Anne Vanasse

1* et Martin H. Chantigny

2

1 Département de phytologie, Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, Université

Laval, 2425 rue de l'Agriculture, Québec, QC, Canada, G1V 0A6.

2 Agriculture et Agroalimentaire Canada, Centre de recherche et de développement sur les sols et

les grandes cultures, 2560 boul. Hochelaga, Québec, QC, Canada, G1V 2J3.

* Corresponding author: [email protected]

Résumé

CONTEXTE: Du blé de printemps a été semé dans une argile limoneuse et un loam sableux où

deux travaux de sols avaient été récemment implantés (labour et travail réduit). Une fertilisation

printanière à raison de 90 kg ha-1

d’azote disponible a été appliquée sous forme d’engrais

minéraux (témoin minéral sans azote [PK] et avec azote [NPK]) ou d’engrais de ferme (lisiers de

porcs [LP] et de bovins [LB] et fumier de volailles [FP]) pendant deux années consécutives sous

un climat frais et humide.

RÉSULTATS : Les rendements en grains ont été plus élevés dans l’argile limoneuse (3070 kg ha-

1) que dans le loam sableux (2247 kg ha

-1), laissant supposer que les sols à textures fines

contiennent une plus grande réserve d’azote pouvant partiellement compenser pour une

disponibilité limitée de l’azote des engrais pendant la saison de croissance. Le travail du sol a eu

peu d’impact sur le blé. Les rendements en grains du blé fertilisé avec LP et FP ont été similaires

à ceux obtenus avec la fertilisation NPK (valeurs entre 2808 et 2862 kg ha-1

), alors que la teneur

en protéines du blé fertilisé avec ceux deux engrais organiques était plus faible que celle obtenue

avec la fertilisation NPK (respectivement 14,3 et 14,4 vs. 15,0 % pour NPK). Les valeurs de

mailto:[email protected]

32

rendements en grains et de teneur en protéines du blé fertilisé avec LB (2666 kg ha-1

et 14,2 %)

étaient intermédiaires entre PK (2047 kg ha-1

et 13,7 %) et les autres engrais organiques. Ces

différences de rendements et de teneurs en protéines selon les traitements ne se sont pas reflétées

dans les tests de panification.

CONCLUSION: La réponse du blé panifiable aux engrais de ferme LP et FP a été similaire à

celle obtenue avec la fertilisation minérale complète NPK. Le potentiel panifiable du cultivar AC

Brio dans les systèmes de productions sans intrants chimiques a été démontré par l’obtention de

lots de de grains surpassant tous le seuil minimal de 12,5 % de teneur en protéines, et ce, quel que

soit le type de sol ou la source d’azote.

33

Manure and soil types influence yield and breadmaking

qualities of spring wheat

Christine M. Rieux1, Anne Vanasse

1* and Martin H. Chantigny

2

1 Département de phytologie, Faculté des sciences de l’agriculture et de l’alimentation, Université

Laval, 2425 rue de l'Agriculture, Québec, QC, Canada, G1V 0A6.

2 Agriculture and Agri-Food Canada, Soils and Crops Research and Development Centre, 2560

Hochelaga Blvd, Québec, QC, Canada, G1V 2J3.

* Corresponding author: [email protected]

Abstract

BACKGROUND: Spring wheat (Triticum aestivum L.) was sown on a silty clay and a sandy

loam under two newly-established tillage systems (mouldboard plough or minimum till). Wheat

received either phosphorus (P) and potassium (K) only [PK], or 90 kg ha-1

available nitrogen (N)

either as complete mineral fertilization [NPK], liquid swine [LSM], liquid cattle [LCM], or solid

poultry manure [SPM]) during two years under cool and wet climate.

RESULTS: Grain yields were greater in the silty clay (3070 kg ha-1

) than in the sandy loam (2247

kg ha-1

), and were attributed to a higher N availability in the fine-textured silty clay. Globally,

wheat was unaffected by tillage, but grain yield and grain protein and gluten contents were higher

with the N treatments than PK. The use of LSM and SPM resulted in grain yields similar to those

obtained with NPK (2808 to 2862 kg ha-1

), but to lower grain protein content (respectively 14.3

and 14.4 vs. 15.0% for NPK). Grain yield and protein content obtained with LCM (2666 kg ha-1

and 14.2%) were intermediate between PK (2047 kg ha

-1 and 13.7%) and the other manure types.

These disparities in grain yield and quality among treatments did not reflect in baking tests.

mailto:[email protected]

34

CONCLUSION: The potential for producing spring bread wheat using manure as the sole N

source was high, especially in the case of LSM and SPM which resulted in response similar to the

complete mineral fertilization. The breadmaking potential of the AC Brio cultivar in manure-

based cropping systems was highlighted by grain protein content always exceeding the sought

threshold of 12.5% protein content and similar bread volumes regardless of soil type or N source.

KEYWORDS: manure; tillage; soil type; Triticum aestivum L.; protein; bread volume; nitrogen

harvest index.

Introduction

The food industry’s keen interest for low-input breadmaking wheat (Triticum aestivum L.) grown

without the use of synthetic fertilizers or pesticides is such that wheat producers are straining to

fufill the increasing demand. A minimal grain protein content of 12.5% has been established as a

key criterion for bread wheat quality in Québec, Canada (CRAAQ, 2003a). Below this threshold,

baking potential of wheat is difficult to predict (Fowler and Kovacs, 2004).

In low-input farming systems, N source is often a limiting factor for adequate fertilization

(Gooding et al., 1993; Lueck et al., 2006). It is generally accepted that limited N availabilty

during the growing season leads to wheat with lower grain protein content and lower bread

volumes (Al-Eid, 2006; Ayoub et al., 1994a; Carcea et al., 2006; Lòpez-Bellido et al., 2001). The

availability of N from organic sources is tributary of its mineralization rate which varies with N

source, soil tillage and soil type. Manure inorganic N has proven to be as readily available as

mineral fertilizer N, but, in some cases, apparent recovery of manure NH4-N was lower than that

of inorganic fertilizer N (Mattila, 2006; Sørensen and Amato, 2002). At similar N application

rates, plant N uptake thus depends on manure N composition and its release during the growing

season. Furthermore, the influence of agricultural practices on grain gluten, a key breadmaking

protein (Bushuk and Wadhawan, 1988), has been overlooked in low-input systems where the sole

use of organic fertilizers is permitted.

35

It has been suggested that mouldboard ploughing might enhance soil N mineralization during

growth season and, as a corrollary, ameliorate synchronicity between N availability and plant N

uptake (Lòpez-Bellido et al., 2001). Reduced tillage practices under dry climates generally result

in enhanced soil water retention, reduced N loss (Sainju et al., 2009), higher crop yields (Rao and

Dao, 1996), and C accumulation in the soil (Arshad et al., 1990). By contrast, under humid

climates, reduced tillage practices have generally little or no effect on soil N mineralization

(Thomsen and Sørensen, 2006; Thomsen et al., 2008), plant N uptake (Thomsen and Christensen,

2007), and crop yields (Chang and Lindwall, 1992; Rasmussen, 1999). Conflicting results among

studies are often due to biasing external factors such as short-term studies, weed pressure under

reduced tillage (Camara et al., 2003), or studies led on one soil type only (Rasmussen, 1999).

Plant uptake of fertilizer N is greater in fine-textured than coarse-textured soils (Thomsen and

Christensen, 2007) since the former generally has a greater cation-exchange capacity and larger

N pool (Jensen et al., 2000; Sørensen and Jensen, 1998). Thus, higher grain yields and grain

protein content are to be expected in clayey soils (Subedi et al., 2007) but this is not always the

case (Nyiraneza et al., 2012). Wheat genotype may also overshadow the influence of soil type

and N management practices on grain yield (Ayoub et al., 1994b) and end-use quality traits such

as grain protein content and bread loaf volume (Souza et al., 2004). Wheat has also been known

to respond differently to N fertilization in locations where rainfall limits yield potential. Even

under high-yield N management strategies, low yield and high protein content can be expected in

low-rainfall seasons (Souza et al., 2004).

Few studies have compared the effects of animal manure on the productivity of small grain

cereals (Eriksen et al., 2006; Jensen et al., 2000; Rees and Castle, 2002; Thomsen et al., 2008).

To our knowledge, no study has compared the combined effects of manure type, soil type and

tillage practices on spring wheat. The aim of this study was to examine spring wheat response to

three manure types in two soil types submitted either to mouldboard plough or minimum till. In

order to better understand the repercussions of these agricultural practices on all parts of wheat

value chain, plant and soil N status were monitored during the growing season, grain yield and

breadmaking quality traits were measured, and small-scale baking tests were performed.

36

Experimental

Site description

The study site was located at the Laval University Experimental Farm (latitude 46° 44’ N;

longitude 71° 31’ W; altitude, 110 m), near Québec City, Canada, on a poorly-drained silty clay

(Canada classification: gleyed melanic brunisol) and a well-drained sandy loam (Canada

classification: orthic dystric brunisol) (Laflamme and Raymond, 1973). The silty clay contained

432 g clay kg-1

, 163 g sand kg-1

and 35 g C kg-1

, and the sandy loam contained 170 g clay kg-1

,

680 g sand kg-1

and 19 g C kg-1

.

Field experiment

Both soil types were cropped to silage corn (Zea mays L.) in 2008. A randomized complete block

design with split-plot restriction and three replications was implemented on both soil types in

autumn 2008. Two soil tillage regimes (mouldboard plough [MB]; minimum till [MT]) were

assigned to main plots; MB consisted of inversion tillage (0.2 m) in the fall and one pass of

harrow (0.1 m) in the spring before N application. Nitrogen treatments were ascribed to subplots

and comprised a control (mineral fertilizer without N [PK]), a complete mineral fertilization

(NPK), and three organic fertilizer sources (liquid swine [LSM]; liquid dairy cattle [LCM]; solid

poultry manure [SPM]). Each fertilizer was handcasted on 7 x 5 m (35 m2) experimental units

and harrowed once the same day to a depth of 0.1 m to incorporate manures and fertilizers and

minimize amonia volatilization. The treatments were ascribed to the same plots in all years.

Excluding the control plots, all other plots received 90 kg ha-1

available N. Based on regional

recommendations (CRAAQ, 2003b), LCM and SPM contain about 70% available N when

applied to cereals in early spring with rapid incorporation, whereas 90% of LSM N is available

(CRAAQ, 2003b). An average N availability of 80% was therefore considered for the tree

organic fertilizers to facilitate field work. This coefficient takes into account manure N losses

due to volatilization as well as the relative availability of the organic N fraction. The mineral N

fertilizer was applied as calcium-ammonium-nitrate, P was applied as triple superphosphate (20

37

kg ha-1

P2O5 for the sandy loam; 30 kg P2O5 ha-1

for the silty clay), and K was applied as

potassium chloride (20 kg K2O ha-1

for both soil types). Provincial soil recommendations were

followed for P and K applications rates (CRAAQ, 2003b).

Manure application and harrowing were performed on 12 and 13 May 2009, on the sandy loam

and silty clay soil respectively, while in 2010 operations were carried out on 5 May for the sandy

loam and 13 May on the silty clay soil. In 2009, hard red spring wheat (cv. AC Brio) was seeded

after harrowing to 475 seeds m-2 on the silty clay soil using 9-row no-till drill seeder (Great

Plains Mfg., Inc., Salina, KS, USA), and to 450 seeds m-2 on the sandy loam using a 9-row

conventional seeder (Wintersteiger Inc., Ried, Austria). In 2010, both soils were seeded with the

9-row no-till drill seeder (Great Plains Mfg., Inc.), while seeding rates remained the same as

above-listed. Row spacing was of 0.18 m and seeding depth of 0.025 m. Herbicidal weed

control and manual weeding were performed in both years. Monthly precipitations and

temperatures measured on site for both study years are presented in Table 7.

Manure, soil and plant sampling and analysis

Each manure type was subsampled during application to make a composite sample per block and

per soil type on each application date. Manure samples were analysed as described by Pelster et

al. (2012). Selected manure characteristics and application rates are provided in Table 8.

The plant and soil N status were evaluated twice during crop growth (pseudo stem erection

Zadoks 30 [Z30]; half of inflorescence emerged Zadoks 55 [Z55]) and at harvest (caryopsis hard

Zadoks 92 [Z92]) (Zadoks et al., 1974). During the growing season, plant aboveground biomass

was collected from two 0.18-m2 areas, weighed, and dried at 55

oC for 3 days. Six soil cores were

collected at a 0.30 m depth (0.025-m diam. stainless steel corer) on the same sampling area. Soil

cores within the same plot were combined to make one soil sample per plot. At harvest, six soil

samples were collected at three random locations within each plot and combined.

Soil mineral N concentration was determined on 25-g field-moist soil with 1 M KCl as described

by Maynard et al. (2007). The extracts were analysed for NH4–N, NO3–N, NO2–N using an

38

automated continuous-flow injection colorimeter (Model QuickChem 8000 FIA+, Lachat

Instruments, Loveland, CO, USA). Soil mineral N content (Nmin; kg ha-1

) was determined by

summing the concentrations of all soil mineral N forms (corrected for soil moisture content) and

by multiplying it by soil bulk density and sampling depth. Soil bulk density was measured with

the cylinder method (Hao et al., 2007) in the 0-0.30 m depth at the Z30 and Z92 growth stage of

wheat.

At harvest, fresh wheat grain and straw yields were obtained on a 8.1-m2 area within each plot

using a plot combine (Wintersteiger Inc., Ried, Austria). Harvest occurred on the 25 and 26

August 2009 for the sandy loam and silty clay, respectively, while in 2010 harvest occurred on 12

August for the sandy loam and 17 August for the silty clay. Grain dry matter (DM) yield was

determined on a 250-g winnowed subsample and corrected at 86.5% DM content. Winnowed

grains were then sieved on stacked no. 8 and no. 5 slotted sieves mounted on a reciprocal shaker

(120 strokes per min). Straw DM yield was determined on a 500-g subsample after drying at

55oC for 3 days and correcting to 100% DM.

Dried subsamples of aboveground biomass, grain and straw were ground to 1-mm to determine N

concentrations by dry combustion (Model TruSpec CN, Leco Corp., St-Joseph, MI, USA). The

aboveground biomass N accumulation (kg N ha-1

) was determined by multiplying 100% DM

yield of biomass by the respective N concentration. Nitrogen harvest index (NHI) was calculated

by dividing grain N content by N content of the whole plant (grain + straw) (Bertholdsson and

Stoy, 1995). Nitrogen nutrition index (NNI) at the Z55 growth stage was calculated by dividing

aboveground biomass N content by the whole plant critical N concentration (38.5 W-0.57

)

determined for spring wheat in eastern Canada where W = Mg shoot biomass DM ha-1

(Ziadi et

al., 2010). Nitrogen nutrition index (NNI) values ≥ 1.0 indicate that wheat is under non-limiting

N availability, while NNI values < 1.0 indicate N deficiency.

Grain and flour breadmaking qualities

The deoxynivalenol (DON) content was evaluated using an enzyme-linked immunosorbent assay

(ELISA) (Veratox DON 5/5, Neogen corporation, Lansing, MI). Grain protein content (GPC)

39

was determined with the Approved Method 46-30.01(AACC, 2000), which consists of

multiplying grain N content (obtained by dry combustion) by a conversion factor of 5.7. Total

dry gluten content was determined on whole meal flour according to Approved Method 38-12.02

(AACC, 2000) using an automated gluten washer (Glutomatic, Perten Instruments, Huddinge,

Sweden). The gluten content was determined as % w/w of whole meal flour. Both GPC and

gluten content were expressed on a 86.5% DM basis.

Since milling and breadmaking are time consuming, flour quality was assessed exclusively on

grain lots from the mouldboard-plowed plots, and on two out of the three field replicates on each

soil type. Grain sub-samples (1.2 kg) were tempered to 83.5% DM content for 24 h according to

Approved Method 26-10.02 (AACC, 2000). Milling was performed using a laboratory roller mill

(Model CD1, Chopin Technologies, Villeneuve-la-Garenne, France) and the manufacturer

protocol (Chopin, 2005) for test milling and experimental baking, which recommends three

reduction stages for hard red spring wheat. White flour (combined streams) was recovered for

breadmaking tests, whereas middlings and bran were disposed of. White flour water absorption

capacity (data not shown) was measured using the Mixolab’s Simulator procedure (Chopin

Technologies, Villeneuve-la-Garenne, France) that complies with the ICC 173 standard (ICC,

1996).

White flour pan breads were prepared in duplicate from 100-g flour subsamples (86% DM)

according to a slightly modified version of the Optimized Straight-Dough Approved Method 10-

10B (AACC, 2000), as described by Gélinas et al. (2011). In the present study, water amount

was based on the Mixolab water absorption capacity rather than on the farinogram data.

Commercial all-purpose white flour (Robin Hood Multifoods, Montréal, QC, Canada) was used

for control bread preparation. Baking was performed in a revolving oven (Picard) for 24 min at

213oC. Pup loaves were cooled for 1 h at room temperature on metallic grids and specific volume

was determined by rapeseed displacement as described by Approved Method 10-05.01 (AACC,

2000).

40

Statistical analysis

Data analysis was conducted with the MIXED procedure of SAS (SAS, 1999). Blocks were

considered as a random factor while soil type, soil tillage (not for gluten content and bread

volumes), N source and production year were regarded as fixed effects. Production year was

included as a fixed effect because the experimental treatments were applied to the same plots

every year and, therefore, reflected the cumulative effects of repeated soil tillage and manure

applications. Data normality was assessed using the UNIVARIATE procedure. Homogeneity of

variance was verified through the analysis of residuals and none of the data required

transformation. Differences between treatment means were considered statistically significant at

P < 0.05 using the LSMEANS statement.

Results and discussion

Soil type effects

At our experimental site, wheat grain and straw yields, aboveground biomass N accumulation,

and GPC were influenced by soil type (Table 9). However, these variables and NHI responded

differently depending on production year and the interaction between soil type and production

year.

In both years, grain yields were significantly higher in the silty clay than in the sandy loam

(Table 9; Figure 1a). Subedi et al. (2007) also reported a trend to greater grain yields with AC

Brio in a clay loam compared to a sandy loam under climatic conditions similar to the present

study. Grain yields in the silty clay were significantly lower in 2009 (2674 kg ha-1

) than in 2010

(3426 kg ha-1

), whereas no yield difference was observed between production years in the sandy

loam. This discrepancy between soil types might be explained by higher rainfall in July 2009

than in July 2010 (Table 7). Grain yields in the poorly-drained silty clay may have been limited

(by an excess of water in July 2009. Furthermore, DON content in grains was significantly higher

(P < 0.05) in 2009 (2.00 ppm) than in 2010 (0.17 ppm). Therefore, a greater loss of unhealthy

41

grains due to fusarium head blight disease (Fusarium graminearum Schwabe) could also explain

yield drops observed in 2009 in the silty clay. In 2010, the greater water retention capacity of the

poorly-drained silty clay could have compensated for the lower than average rainfall in July 2010

(Table 7), leading to greater yields than in 2009.

The nitrogen harvest index (NHI) represents the ability of a genotype to translocate nitrogenous

compounds from the stems and leaves into the grain (Loffer et al., 1985). In 2009, the same

amount of N was partitioned to the grains in both soils (Figure 1b) but it was diluted in greater

grains yields in the silty clay (2674 kg ha-1

) than in the sandy loam (2149 kg ha-1

) (Figure 1a). As

a result, in 2009, GPC was lower in the silty clay (13.3%) than in the sandy loam (14.3%) (Figure

1c). That finding is in accordance with the generally accepted theory that grain yield is negatively

correlated to GPC (Bertholdsson and Stoy, 1995). However, simultaneous increases in grain

yields and GPC have been reported in other studies (Davis et al., 1961; Stuber et al., 1962). This

was the case in 2010, as grains yields were higher in the silty clay (3426 kg ha-1

) than in the

sandy loam (2346 kg ha-1

) (Figure 1a) while GPC was similar in both soils (Figure 1c). This

could be explained by the fact that more N was partitioned to grains in the silty clay than in sandy

loam in 2010, as indicated by NHI (Figure 1b). Also, aboveground biomass N accumulation at

harvest (Z92 growth stage) was higher in the silty clay than in the sandy loam, and the difference

between soils was greater in 2010 (107.1 vs. 79.2 kg N ha-1

) than in 2009 (89.9 vs. 76.2 kg N ha-

1) (P < 0.05). The same response pattern was observed at the pseudo-stem erection stage (Z30).

The generally lower NHI in 2009 than in 2010 (Figure 1b) could be due to the greater incidence

of fusarium head blight disease, as reflected by the higher DON concentration in grains harvested

in 2009, as mentioned earlier.

Soil tillage effects

Wheat yields, GPC and NHI were unaffected by soil tillage (Table 9). Aboveground biomass N

accumulation was greater in mouldboard ploughed (92.6 kg N ha-1

) than in minimum till (86.1 kg

N ha-1

) plots only at the Z55 growth stage. These results are in accordance with others reporting

minimal effects of soil tillage on grain yields and plant N accumulation (Campbell et al., 1998;

Thomsen and Christensen, 2007). In contrast, López-Bellido et al. (2001) reported that grain

42

yield was significantly greater over a 6-year period in ploughed than in no-till soils. In our case,

the minimum till treatment was imposed in autumn 2008, which likely explains that this effect

was minimal.

The interaction between soil tillage and production year was highly significant for GPC (Table

9). In 2009, GPC was greater in ploughed (14.1%) than in minimum till plots (13.5%), in

accordance with previous studies (Rao and Dao, 1996; Thomsen and Christensen, 2007). In their

study, Rao and Dao (1996) observed that grain N content was unaffected by tillage practices

when precipitations were low. This would explain why both tillage practices gave similar GPC

in 2010 (14.6% mouldboard plough vs. 15.0% minimum till) when precipitations were below

average in July (Table 7), corresponding to the grain-filling period for wheat.

N source effects

Nearly all measured variables were influenced by N source (Table 9). Grain and straw yields

were lowest when wheat was fertilized with PK and highest when fertilized with NPK (Table 10).

The LSM and SPM enabled grains yields similar to those obtained with NPK. Grain yields with

LCM were similar to those obtained with the other organic fertilizers, but lower than NPK. The

NPK and SPM treatments gave similar straw yields, whereas the liquid manures gave lower straw

yields than NPK. Other studies also showed equal wheat grain yields when comparing manures

and mineral fertilizers (Al-Eid, 2006; Mandal et al., 2007). Rees and Castle (2002) reported

significant increase in grain yields when barley was fertilized with poultry manure rather than

solid swine manure or LCM. Higher N availability from poultry manure was advanced as an

explanation for this difference. In the present study, the NH4–N content in SPM and LSM was 3

to 5 times greater than that of LCM (Table 8), suggesting that LCM provided less N to wheat.

These observations are corroborated by higher aboveground biomass N accumulation throughout

the growing season with LSM and SPM than with LCM (Table 10). The relatively high N

availability from LSM and SPM explains why wheat grain yields with LSM and SPM, but not

LCM, were similar to those obtained with NPK.

43

The same response pattern was observed with GPC, as values with manures were intermediate

between PK and NPK treatments (Table 10). However, wheat was in a slight N deficiency

situation only in the PK plots (NNI = 0.83), while all other treatments resulted in non-limiting N

situations (NNI: NPK = 1.66; LSM = 1.34; SPM = 1.32; LCM = 1.12). This might explain why

all grain lots surpassed the minimal 12.5% GPC threshold required by the breadmaking industry

whether wheat was fertilized with or without N. Otteson et al. (2008), suggested that plant

genotype is often the primary factor in determining GPC. This could explain why wheat reached

13.7% GPC in the N-deprived control plots (Table 10), similar to the average 13.5% GPC

obtained in provincial trials with the AC Brio cultivar (CÉROM, 2010). By contrast, Gélinas et

al. (2009) conducted trials under 8 different organic agriculture regimes in eastern Canada where

AC Brio reached only 12.0% GPC. Lower GPC obtained in their study could be explained by

higher grain yields (3100 kg ha-1

), as GPC is generally inversely related to total grain yield

(Bertholdsson and Stoy, 1995).

N source in interaction with soil type significantly influenced aboveground biomass N

accumulation and GPC (Table 9). Aboveground biomass N accumulation was greater in the silty

clay than in the sandy loam throughout the growing seasons for NPK and LSM plots (P < 0.05),

whereas it was similar in both soils with LCM (Figure 2 a-b). Only at harvest was aboveground

N accumulation in SPM plots greater in the silty clay than in the sandy loam (P < 0.05). These

findings are in accordance with Thomsen and Christensen (2007) who observed greater wheat

and barley fertilizer 15

N recovery in finer soil textures. This could also be expected by the mineral

N content of the silty clay soil which was, for most treatments, about twice as great as in the

sandy loam when wheat was at the Z30 growth stage (Figure 2 c-d). Conversely, GPC was

greater in the sandy loam than in the silty clay soil for all treatments except SPM (P < 0.05). The

NHI could explain these results. While N source significantly influenced NHI, soil type had no

effect on NHI (Table 9). Hence, the same amount of N was partitioned to the grains in both soils

for both growing seasons, but N was diluted in greater grains yields in the silty clay (3070 kg ha-

1) than in the sandy loam (2247 kg ha

-1) (P < 0.05).

The soil tillage x N source effect on GPC (Table 9) was explained by higher GPC in the ploughed

(15.2%) than in the minimum till (14.7%) NPK plots. In ploughed plots, LCM had lower GPC

44

(14.0%) than LSM and SPM (14.4 and 14.5%, respectively), whereas in minimum till, all

manured plots had similar GPC ranging from 14.2 to 14.4%.

Gluten content was highest in wheat grains fertilized with NPK, LSM and SPM, similar across

manure types, and lowest with PK (Table 10). In contrast, Thomsen et al. (2008) observed that

LCM richer in NH4-N (100% of total N) resulted in greater gluten content than LCM poorer in

NH4-N (63% of total N). This was not the case in the present study as all manured grains had the

same gluten content.

Despite the significant effect (Table 9) of N source on gluten content, the actual range of values

measured in this study was not large enough to influence bread volume (Table 10). This finding

may be explained by GPC values exceeding the 12.5% threshold in all grain lots (Table 10). This

is in opposition with Carcea et al. (2006) who found that bread loaves made from manured grains

were smaller than loaves obtained with mineral fertilization, and so, even if all grain lots

surpassed 12.5% GPC. Although significant, bread volume variations among N sources were

small in their study (manured plots: 327 ml vs. mineral plots: 333 ml). Our results support

Thomsen et al. (2008) who hypothesized that in low-N input systems (e.g. 75 kg N ha-1

), wheat

gluten and protein content variations may not be fully reflected in bread volume.

The soil type x N source x year interaction on bread volume (Table 9) was explained by bread

volume being higher with LSM in the silty clay (844 cm3) than in the sandy loam (763 cm

3), only

in 2009. For all treatments, bread loaves were higher in 2009 (820 cm3) than in 2010 (760 cm

3)

(Table 9), which corresponds to the higher gluten content measured in 2009 (respectively 9.1 vs.

8.4 %).

Conclusion

The results of this study illustrate the high fertilizer value of animal manures for bread wheat

production under cool and wet climate conditions. In both soil types, the use of liquid swine

manure and solid poultry manure resulted in grain yields similar to those obtained with complete

mineral fertilizer. The lower yields obtained with liquid dairy cattle manure suggest that N

45

availability is lower for that type of manure, which should then be applied at higher rates to

produce adequate yields. However, two factors should be taken into account before advocating

such a practice. Firstly, higher application rates of any type of manure could lead to over-

fertilization in phosphorus or potassium-rich soils. Secondly, liquid cattle manure with a thicker

consistency can render incorporation and seeding operations more strenuous and hamper wheat

emergence.

The aboveground biomass N at harvest and grain yields were greater in the silty clay than in the

sandy loam soil, therefore supporting the idea that fine-textured soils may have a greater pool of

available N than coarser-textured soils, which could partially compensate for limited N

availability in low-input husbandry. The fact that grain protein content exceeded the 12.5%

threshold in all treatments likely explains why bread volumes were similar regardless of N

addition or N source. This also highlights the breakmaking potential of the AC Brio cultivar,

especially in organic cropping systems. The use of liquid swine or solid poultry manures in finer-

textured soils offers an alternative to mineral fertilizers when both high yields and specific

quality traits are aimed in breadwheat production.

Acknowledgments

Funding for this study has been provided by the Natural Sciences and Engineering Research

Council of Canada (NSERC), the Fonds Québécois de la Recherche en Nature et Technologies

(FQRNT) and Les Moulins de Soulanges through the Industrial Innovation Scholarship and by

the Ministère de l’agriculture, des pêcheries et de l’alimentation du Québec (MAPAQ) through

the Programme de soutien à l’innovation en agriculture. Special thanks are extended to the staff

of Les Moulins de Soulanges, Laval University, the Soils and Crops Research and Development

Centre and the Food Research and Development Centre of Agriculture and Agri-Food Canada

(AAC) for their precious technical assistance and generous support.

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50

Table 7. Monthly temperatures and precipations recorded from May to August 2009 and 2010 at

the Laval University Experimental Farm (St-Augustin-de-Desmaures, Québec) and the 30-year

average (1971-2000) recorded at the Environment Canada Jean Lesage International Airport

weather station (located in Quebec City, less than 10 km from the St-Augustin-de-Desmaures

experimental site).

Month 2009 2010 1971-2000

________

Temperature (oC)

__________

May 11.5 13.1 11.2

June 15.6 16.6 16.5

July 17.2 21.0 19.2

August 19.0 18.6 17.9

Mean 15.8 17.3 16.2

_______

Precipitations (mm) ________

May 78 49 106

June 89 82 114

July 126 58 128

August 75 148 117

Total 368 336 464

51

Table 8. Selected characteristics and application rates of liquid swine (LSM), liquid dairy cattle (LCM), and solid poultry (SPM) 1

manures in 2009 and 2010 (standard deviation in parentheses; n = 6). 2

3

___________________

2009 ______________________

_________________

2010 ______________________

Variables Unit† LSM LCM SPM LSM LCM SPM

Manure characteristics

pH - 7.2 (0.31) 6.5 (0.12) 8.8 (0.09) 7.3 (0.06) 6.5 (0.22) 8.8 (0.09)

Dry matter g kg-1

38.3 (3.22) 46.8 (5.86) 661.1 (22.80) 115.1 (7.63) 47.1 (3.32) 769.0 (22.13)

C/N - 3.3 (0.13) 9.3 (1.13) 11.7 (0.80) 6.0 (0.51) 8.6 (0.63) 11.0 (1.11)

Total N g kg-1

5.0 (0.27) 2.3 (0.06) 23.3 (1.95) 8.2 (0.13) 2.5 (0.04) 30.2 (2.62)

N-NH4 g kg-1

2.7 (0.09) 0.7 (0.07) 5.1 (0.39) 5.3 (0.61) 1.3 (0.06) 3.7 (0.39)

P2O5 g kg-1

1.8 (0.18) 1.1 (0.02) 22.4 (1.40) 4.4 (0.11) 1.0 (0.07) 22.5 (2.17)

Application rates

Manure t ha-1

20.3 (0.03) 45.7 (0.07) 5.1 (ND) 13.9 (0.06) 45.3 (0.13) 4.3 (ND)

Available N kg ha-1

80.8 (4.48) 85.6 (2.24) 95.0 (7.95) 90.7 (1.59) 90.5 (1.81) 104.5 (9.06)

P2O5 kg ha-1

35.9 (3.61) 50.2 (1.10) 114.1 (7.14) 61.2 (1.38) 46.0 (3.05) 97.2 (9.38)

† all units are presented on a wet mass basis.4

52

Table 9. Significant terms (F-values)† from the effects of soil type (S), tillage (T), N source (N) and year (Y) on grain and straw yields, 1

aboveground biomass N accumulation at three growth stages (Zadoks et al., 1974) (pseudo stem erection [Z30]; half of inflorescence 2

emerged [Z55]; caryopsis hard [Z92]), nitrogen harvest index (NHI) and breadmaking qualities. Tillage effect was not mesured on 3

gluten content and bread volume (ND). 4

5

Independent Yields Aboveground biomass N accumulation Breadmaking qualities

variables Grain Straw Z30 Z55 Z92 NHI Protein

content

Gluten

content

Bread

volume

S 67.46 *** 10.92 * 10.32 * 10.36 * 27.90 ** NS 14.91 * NS NS

T NS NS NS 4.58 * NS NS NS ND ND

S x T NS NS NS NS NS NS NS ND ND

N 29.78 *** 31.75 *** 63.01 *** 76.33 *** 71.88 *** 15.56 *** 36.70 *** 9.78 ** NS

S x N NS NS 2.74 * 4.18 ** 3.42 * NS 3.87 * NS NS

T x N NS NS NS NS NS NS 5.17 ** ND ND

S x T x N NS NS NS NS NS NS NS ND ND

Y 46.36 *** 65.41 *** NS 11.16 ** 10.48 ** 261.63 *** 72.75 *** 5.55 * 30.93 ***

S x Y 16.59 *** NS 53.63 *** NS 5.16 ** 24.26 *** 4.30 * NS NS

T x Y NS NS NS NS NS NS 12.99 *** ND ND

S x T x Y NS NS NS NS NS NS NS ND ND

N x Y NS NS 2.82 * NS NS NS NS NS 3.78 *

S x N x Y NS NS NS NS NS NS NS NS 3.83 *

T x N x Y NS NS NS NS NS NS NS ND ND

S x T x N x Y NS NS NS NS NS NS NS ND ND

† Significant at: *P < 0.05; ** P < 0.01; *** P < 0.001; NS, not significant when P > 0.05 6

7

53

Table 10. Grain and straw yields, aboveground biomass N accumulation at three Zadoks growth stages (Zadoks et al., 1974) (pseudo 1

stem erection [Z30]; half of inflorescence emerged [Z55]; caryopsis hard [Z92]), nitrogen harvest index (NHI), and breadmaking 2

qualities obtained over 2009-2010 for each fertilizer (mineral fertilizer without N [PK] and with N [NPK]; liquid swine [LSM], liquid 3

dairy cattle [LCM] and poultry [SPM] manures). Means within column followed by the same letter were not significantly different at 4

a P < 0.05 level. 5

6

7

Yields Aboveground biomass N accumulation Breadmaking qualities

Fertilizer Grain Straw Z30 Z55 Z92 NHI Protein Gluten Bread

___________

kg ha-1 _________

__________________

kg ha-1 __________________

% % cm3

PK 2047 c 2229 d 37.1 d 48.6 d 63.6 d 0.768 ab 13.7 d 8.2 c 777

NPK 2862 a 3602 a 90.2 a 128.8 a 104.8 a 0.716 c 15.0 a 8.8 ab 808

LSM 2808 ab 3255 b 67.8 b 97.8 b 92.8 b 0.756 b 14.3 bc 9.1 a 789

LCM 2666 b 2882 c 50.7 c 76.4 c 84.6 c 0.772 a 14.2 c 8.7 b 789

SPM 2808 ab 3326 ab 65.4 b 95.0 b 94.8 b 0.753 b 14.4 b 8.8 ab 788

54

Figure 1. Effects of soil type and production year on grain yield (a), nitrogen harvest index

(b) and grain protein content (c) in a silty clay (SC) and a sandy loam (SL). Means with

same letters are not significantly different at P < 0.05. Uppercase letters designate

differences between production years within each soil type. Lowercase letters designate

differences between soil types within each production year. Whiskers denote standard

deviation.

55

Figure 2. Aboveground biomass N accumulation in spring wheat (a-b) and soil mineral N

content (c-d) at three Zadoks growth stages (Zadoks et al., 1974) (pseudo stem erection

[Z30]; half of inflorescence emerged [Z55]; caryopsis hard [Z92]) in a silty clay (SC: a, c)

and a sandy loam (SL: b, d) supplied with mineral fertilizer without N [PK], with N [NPK],

liquid swine [LSM], liquid dairy cattle [LCM] and solid poultry [SPM] manures. Values

are averaged over the two growing seasons (2009-2010). Whiskers denote standard

deviation in both aboveground biomass N accumulation and soil mineral N content. The

vertical bars denote standard error of the means (SEM) only for aboveground biomass N

accumulation.

5. Discussion générale

Dans un contexte où les quantités et la qualité des lots de blé panifiable livrés aux

minoteries varient d’année en année, il importe d’identifier les pratiques culturales les

mieux adaptées à la production sans intrants chimiques dans les conditions climatiques

froides et humides du Québec. L’objectif général de ce projet de maîtrise était d’étudier les

effets du type de sol, du travail du sol et de la source d’azote sur la productivité et la qualité

du blé panifiable. La question de fond était de savoir si une fertilisation à base d’engrais

organique permettait d’obtenir des rendements et une qualité similaire à une fertilisation à

base d’engrais minéraux. Quelques études se sont penchées sur le sujet, mais aucune n’a

cherché à préciser l’effet des engrais organiques en interaction avec le type de sol et le

travail du sol sur la productivité et la qualité du blé.

Dans la présente section, les faits saillants du projet de recherche seront présentés dans le

but de vérifier les hypothèses de départ émises à la section 3. Ces résultats seront comparés

à ceux d’études similaires menées sur la scène canadienne et internationale. Enfin, des

perspectives seront proposées quant aux applications des résultats de recherche dans le

contexte de la production céréalière québécoise.

5.1. Effet du type de sol sur la productivité, les qualités

panifiables et la qualité boulangère du blé

Le premier objectif spécifique de ce projet était de quantifier l’effet d’une argile limoneuse

et d’un loam sableux sur l’accumulation d’azote (N) dans la biomasse aérienne, les

rendements en grains et en paille, la teneur en protéines et en gluten ainsi que le volume des

pains du blé panifiable. L’effet du type de sol sur les variables à l’étude a dépendu

d’interactions avec le type de fertilisant et l’année de production (Tableau 9).

57

L’interaction type de sol x fertilisant a été significative sur l’accumulation de N dans la

biomasse aérienne et la teneur en protéines des grains (P < 0,05). L’accumulation de N

était généralement plus élevée pour le blé cultivé sur l’argile limoneuse comparativement

au blé cultivé sur le loam sableux, et ce, tout au cours de la saison de croissance, plus

particulièrement à la récolte, sauf pour le lisier de bovins (Figure 2a-b). Ces résultats sont

en accord avec Thomsen et Christensen (2007) qui ont observé une plus grande

récupération de l’azote des fertilisants dans un sol de texture fine plutôt que grossière.

Dans notre cas, la teneur en azote minéral de l’argile limoneuse était presque deux fois plus

élevée que celle du loam sableux au stade fin tallage du blé (Zadoks 30), sauf dans les

parcelles ou le témoin minéral sans azote et le lisier de bovins avaient été appliqués (Figure

2 c-d). Inversement, la teneur en protéines des grains était plus élevée dans le loam sableux

que dans l’argile limoneuse, sauf dans les parcelles fertilisées au fumier de volailles (P <

0,05). Le phénomène de dilution des protéines dans le rendement en grains a été rapporté

par d’autres auteurs (Bertholdsson et Stoy, 1995) et a été confirmé dans notre cas alors que

les rendements en grains ont été plus élevés pour le blé cultivé sur l’argile limoneuse

comparativement au blé cultivé sur le loam sableux (P < 0,05) (Figure 1a).

Les rendements en grains (P < 0,001) et en paille (P < 0,05) ont toujours été plus élevés

dans l’argile limoneuse (respectivement 3,1 et 3,3 Mg ha-1

) que dans le loam sableux

(respectivement 2,2 et 2,8 Mg ha-1

), et ce, pour les deux années de l’étude. L’accumulation

de N dans la biomasse aérienne a d’ailleurs été toujours plus élevée dans l’argile limoneuse

que dans le loam sableux, et ce, pour l’ensemble de la période de croissance (P < 0,05).

L’interaction sol x année a été significative sur les rendements en grains (P < 0,001),

l’indice de récolte de l’azote (IRN) (P < 0,001) et la teneur en protéines des grains (P <

0,05). Les rendements en grains de l’argile limoneuse étaient plus faibles en 2009 qu’en

2010, alors que les rendements du loam sableux ont été similaires pour les deux années

(Figure 1a). L’obtention de plus faibles rendements en grains dans l’argile limoneuse en

2009 comparativement à 2010 peut être expliqué par deux phénomènes : une plus haute

pluviométrie mesurée en juillet 2009 et une plus grande pression de la fusariose de l’épi en

2009. Bai et Shaner (1994) ont également conclu que la fusariose de l’épi occasionnait

58

une perte de rendement. En 2010, l’argile limoneuse, moins bien drainée que le loam

sableux, a bénéficié d’une meilleure capacité de rétention en eau lors de la période de

sécheresse enregistrée en juillet 2010 et d’une pression moindre de la fusariose. C’est ce

qui pourrait expliquer de meilleurs rendements observés dans l’argile limoneuse en 2010

comparativement à 2009. Les rendements en grains du blé cultivé sur le loam sableux ont

été similaires en 2009 et 2010, mais toujours inférieurs à ceux obtenus lorsque le blé était

cultivé sur l’argile limoneuse. La teneur en désoxynivalénol a été plus élevée dans le loam

sableux (3,13 ppm) que dans l’argile limoneuse (2,00 ppm) en 2009 (P < 0.05). Ainsi, la

pression de la fusariose de l’épi aurait été responsable des plus faibles rendements en grains

obtenus lorsque le blé a été cultivé sur le loam sableux plutôt que sur l’argile limoneuse en

2009. La période de sécheresse enregistrée en juillet 2010 aurait engendrée une perte de

rendements en grains plus grande dans le loam sableux que dans l’argile limoneuse en 2010

puisque que le loam sableux était mieux drainée que l’argile limoneuse.

En 2009, autant d’azote a été remobilisé de la biomasse aérienne vers les grains dans les

deux types de sols (voir Nitrogen Harvest Index [Indice de récolte de l’azote] dans la

Figure 1b). C’est pourquoi la teneur en protéines a été plus faible dans l’argile limoneuse

que dans le loam sableux (phénomène de dilution des protéines dans le rendement). En

2010, une plus grande quantité d’azote a été remobilisée dans les grains issus de l’argile

limoneuse, par conséquent, le blé a donné des teneurs en protéines similaires dans les deux

types de sol.

Les interactions sol x source de N (S X N) et sol x année (S X A), significatives sur la

teneur en protéines, ne se sont pas reflétées sur la teneur en gluten. Seule une faible

interaction triple (S X N X A) a été détectée pour le volume des pains (F = 3,83 et P =

0,04). Bien que statistiquement significative, cette interaction triple est uniquement

attribuable aux parcelles fertilisées avec du lisier de porcs qui ont donné de plus gros

volumes de pain dans l’argile limoneuse (844 cm3) que dans le loam sableux (763 cm

3), et

ce, seulement en 2009. En pratique, on peut donc considérer que cette interaction a été

minime et que le volume des pains a été similaire peu importe le type de sol ou la source

de N employée. Ceci pourrait être expliqué par le fait que les teneurs en protéines dans les

59

deux types de sol surpassaient le seuil de 12,5 % de protéines minimales requis par

l’industrie de la panification au Québec, et ce, peu importe la source d’azote (Figure 1c).

Hypothèse no 1 :

Le rendement en grains et en paille, la teneur en protéines et la qualité boulangère du blé

cultivé sur un sol texture fine sont supérieurs à ceux du blé cultivé sur un sol à texture

grossière.

En résumé, les rendements en grains et en paille ont été plus élevés lorsque le blé a été

cultivé sur un sol à texture fine comparativement à un sol à texture grossière (hypothèse

confirmée). Par contre, la teneur en protéines du blé cultivé sur un sol à texture fine a été

plus faible ou égale à celle du blé cultivé sur un sol à texture grossière (hypothèse

infirmée). Enfin, la qualité boulangère était similaire, peu importe le type de sol dans

lequel le blé avait été cultivé (hypothèse infirmée).

Sachant que la qualité boulangère du blé cultivé sur les deux types de sol a été similaire,

quel intérêt y aurait-il à cultiver le blé panifiable sur un type de sol à texture fine plutôt que

grossière? Au cours des deux années de l’étude, la perte de teneur en protéines des grains a

été de 0,5 à 1,0 % pour le blé cultivé sur l’argile limoneuse comparativement au blé cultivé

loam sableux. Dans une étude ontarienne effectuée dans des conditions climatiques

similaires aux nôtres, il fut conclu qu’un gain de teneur en protéines pouvait compenser

pour une perte de rendements sur le plan monétaire, moyennant que cette perte ne dépasse

pas 0,15 Mg de grains ha-1

(Subedi et al., 2007). Dans les deux années de notre projet de

recherche, les rendements en grains ont été de 23 à 46 % plus élevés sur l’argile limoneuse

que sur le loam sableux représentant un gain d’environ 0,5 à 1,0 Mg de grains ha-1

. Sur le

plan économique, il y aurait donc un net avantage de cultiver le blé sur une argile

limoneuse.

Cependant, la pluviométrie doit être considérée lorsqu’il est question de cultiver du blé

dans un sol à texture fine. Le printemps froid et humide de 2010 a retardé d’une semaine le

60

semis sur l’argile limoneuse par rapport au semis sur le loam sableux. Ceci était attribuable

à un moins bon drainage dans l’argile limoneuse que dans le loam sableux. Dans ce cas, le

travail secondaire (vibroculteur) dans les parcelles sous labour conventionnel a été retardé

afin de favoriser la création d’un lit de semence à structure uniforme. Du côté des parcelles

sous travail réduit, un semis trop hâtif dans l’argile limoneuse aurait augmenté les risques

de compaction du sol. Le décalage entre les dates de semis de 2010 a été atténué au cours

de la saison de croissance. L’argile limoneuse a tout de même permis d’obtenir des gains

de rendements d’environ 1 Mg ha-1

comparativement au loam sableux en 2010. Dans un

contexte de production où des grandes superficies de semis sont en jeu, l’avantage de

cultiver le blé dans des sols à textures contrastées réside dans l’obtention d’une fenêtre de

semis élargie.

5.2. Effet du travail du sol sur la productivité et les qualités

panifiables du blé

Le deuxième objectif spécifique de ce projet était d’évaluer l’effet du labour et du travail

réduit sur l’accumulation en N de la biomasse aérienne, les rendements en grains et en

paille et la teneur en protéines du blé panifiable. Le travail du sol n’a pas eu d’effet sur les

rendements en grains et en paille. L’accumulation en N de la biomasse aérienne a été plus

élevée dans le labour que dans le travail réduit seulement au stade mi-épiaison du blé

(Zadoks 55) (Tableau 9). Dans ce cas, l’effet du travail du sol était peu significatif (F =

4,58 et P = 0,04) et relevait probablement d’un artefact plutôt que d’un effet réel du travail

du sol.

Des interactions travail du sol x source de N (T X N) et travail du sol x année (T X A) ont

été significatives sur la teneur en protéines dans les grains (Tableau 9). La teneur en

protéines du blé ayant reçu la fertilisation minérale complète était plus élevée dans les

parcelles labourées que dans les parcelles sous travail réduit (respectivement 15,2 et 14,7

%). Dans les parcelles labourées, le blé fertilisé au lisier de bovins avait une teneur en

protéines (14,0 %) plus faible que le blé fertilisé au lisier de porcs et au fumier de volailles

61

(respectivement 14,4 et 14,5 %). Dans les parcelles sous travail réduit, la teneur en

protéines du blé a été similaire entre les fertilisants organiques (moyenne de 14,3 %).

En 2009, la teneur en protéines des grains était plus élevée dans les parcelles labourées que

dans les parcelles sous travail réduit (P < 0,05). D’autres chercheurs ont obtenu de mêmes

résultats en comparant le labour aux pratiques de conservation des sols (Rao et Dao, 1996;

Thomsen et Christensen, 2007). Cependant, Rao et Dao (1996) ont constaté que la teneur

en protéines des grains était similaire entre les deux travaux du sol lorsque la pluviométrie

était plus basse que la normale. Dans notre cas, lors la période de remplissage des grains de

juillet 2010, les précipitations ont été la moitié de celles habituellement enregistrées dans la

région de Québec (Tableau 7). Ceci pourrait expliquer pourquoi la teneur en protéines des

grains a été similaire sous les deux travaux du sol en 2010.

Nos résultats sont en accord avec d’autres études ayant conclu que le travail du sol a

généralement peu ou pas d’influence sur le rendement des céréales en climat humide

(Cannell et Hawes, 1994; Rasmussen, 1999; Rieger et al., 2008). En climat sec, il fut

également démontré que le travail réduit et le semis direct amélioraient les propriétés

physiques et chimiques des sols, sans toutefois améliorer les teneurs en azote du blé ou les

rendements (Chang et Lindwall, 1992; Giacomini et al., 2010; Malhi et al., 2006; Sainju et

al., 2009).

Hypothèse no 2 :

Le rendement en grains et en paille et la teneur en protéines du blé cultivé sous travail

réduit sont équivalents à ceux du blé cultivé sous travail conventionnel.

En résumé, le rendement en grains et en paille du blé cultivé sous travail réduit a été

équivalent à celui du blé cultivé sous travail conventionnel (hypothèse confirmée). En

2009, le blé cultivé dans les parcelles labourées avait une teneur en protéines plus élevée

que le blé cultivé dans les parcelles sous travail réduit (hypothèse infirmée). Alors qu’en

62

2010, la teneur en protéines a été similaire, et ce, peu importe le travail du sol (hypothèse

confirmée).

La pression des adventices est un élément important à considérer lorsqu’il est question du

travail du sol dans la production de blé panifiable sans intrants (Munger et al., 2012). Des

études menées sur plusieurs fermes biologiques cultivant le blé dans le sud-est de la France

(Casagrande et al., 2009; David et al., 2005) ont conclu que les principaux facteurs

limitant le rendement en grains sont : l’indice de nutrition azoté du blé et la pression des

plantes adventices. Alors que les principaux facteurs limitant la teneur en protéines des

grains sont, par ordre d’importance : le génotype (caractère panifiable du blé), l’indice de

nutrition azotée du blé et la densité de peuplement des plantes adventices au stade de

floraison du blé.

Dans un contexte de recherche, nous avons choisi d’appliquer des herbicides pendant les

deux années de l’étude afin d’éviter que la pression des adventices vienne biaiser l’effet du

travail du sol sur le blé panifiable. Dans un contexte de production sans intrants, le recours

aux méthodes de lutte chimique contre les adventices est strictement interdit. Un des seuls

moyens de lutte restant demeure l’emploi de méthodes de lutte mécanique. Ces méthodes

peuvent être employées dans les champs labourés où le travail superficiel du sol est

possible. Or, dans un système de travail réduit, le travail superficiel du sol est limité. Le

choix de champs où la pression des adventices est faible deviendrait alors un des moyens de

lutte indirecte contre les plantes adventices, en plus des pratiques culturales préventives

(ex. : semences certifiées, engrais organiques contenant peu de semences d’adventices etc.).

Les résultats du projet de recherche ont été mesurés en 2009 et 2010, soit immédiatement

après l’établissement du dispositif à l’automne 2008. Dans les années qui suivront, il est

possible que l’effet du travail du sol sur les variables à l’étude soit plus prononcé. C’est ce

qu’ont constaté Thomsen et Christensen (2007) dans des dispositifs de 4 à 6 ans implantés

au Danemark. Dans deux des trois sites inclus dans leur étude, la teneur en protéines du blé

issu des parcelles labourées était plus élevée que celle des parcelles sous travail réduit pour

des rendements en grains similaires.

63

5.3. Effet de la source d’azote sur la productivité, les qualités

panifiables et la qualité boulangère du blé

Le troisième et dernier objectif spécifique de ce projet était de comparer l’effet de deux

engrais minéraux (avec ou sans azote) à celui de trois engrais organiques (lisiers de porcs et

de bovins et fumier de volailles) sur l’accumulation de N dans la biomasse aérienne, les

rendements en grains et en paille, la teneur en protéines et en gluten ainsi que le volume des

pains du blé panifiable. Toutes les variables à l’étude ont varié selon le type de fertilisant

(Tableau 9).

Les rendements en grains et en paille les plus faibles ont été obtenus dans les parcelles

fertilisées avec le témoin minéral sans azote (Tableau 10). Les rendements en grains et en

paille les plus élevés ont été obtenus dans les parcelles ayant reçu la fertilisation minérale

complète. Des rendements en grains similaires à la fertilisation minérale complète ont été

obtenus dans les parcelles fertilisées au lisier de porc et au fumier de volailles. Enfin, des

rendements en grains similaires aux engrais organiques ont été obtenus dans les parcelles

fertilisées au lisier de bovins. Cependant, les rendements en grains du blé fertilisé au lisier

de bovins ont été plus faibles que ceux obtenus avec le blé fertilisé avec un engrais minéral

complet. Seules le rendement en paille du blé fertilisé au fumier de volaille a été similaire à

celui du blé fertilisé avec un engrais minéral complet.

D’autres chercheurs ont également conclu que les rendements en grains étaient similaires

que le blé reçoive une fertilisation organique ou une fertilisation minérale complète (Al-

Eid, 2006; Eriksen et al., 2006; Jensen et al., 2000; Mandal et al., 2007). Toutefois, les

rendements en grains du blé issu de l’agriculture biologique (fertilisation organique) sont

reconnus pour être plus faibles que ceux du blé issu de l’agriculture conventionnelle

(fertilisation minérale) (Annett et al., 2007; Mäeder et al., 2002; Mason et al., 2007). Une

plus grande pression des adventices et une incidence accrue des maladies pourraient être

responsables de la diminution de rendement notée en agriculture biologique.

64

Rees et Castle (2002) ont comparé la fertilisation minérale azotée à diverses fertilisations

organiques (lisier de bovins et fumiers de porcs, d’ovins et de volailles) appliqués à un

même taux d’application d’azote. Bien que l’étude portait sur l’orge de printemps plutôt

que sur le blé panifiable, les auteurs ont également conclu que les rendements en grains

étaient similaires que le blé reçoive une fertilisation organique ou minérale. Dans notre cas,

la teneur en N-NH4+ du lisier de porc et du fumier de volailles était de trois à cinq fois plus

élevée que celle du lisier de bovins (Tableau 8). On peut donc supposer que l’azote de ces

deux engrais était davantage disponible pour le blé que celui du lisier de bovins. Ceci est

confirmé par une plus grande accumulation de l’N dans la biomasse aérienne du blé fertilisé

au lisier de porcs et au fumier de volailles comparativement au lisier de bovins (Tableau

10). L’accumulation de l’N dans la biomasse aérienne du blé fertilisé au lisier de porcs et

au fumier de volailles a été plus faible que celle du blé issu de la fertilisation minérale

complète. Cependant, les rendements en grains du blé fertilisé avec ces deux engrais

organiques étaient similaires à ceux du blé fertilisé avec un engrais minéral complet.

Nos résultats démontrent que le blé cultivé dans les parcelles fertilisées avec les engrais

organiques ont une plus faible teneur en protéines que le blé issu de la fertilisation minérale

complète, tel qu’observé par d’autres auteurs (Al-Eid, 2006; Carcea et al., 2006; Haglund et

al., 1998; Kihlberg et al., 2006). À l’inverse, Annett et al. (2007) ont conclu que la

fertilisation organique en agriculture biologique donnait une plus grande teneur en

protéines que la fertilisation minérale en agriculture conventionnelle. Par contre, dans cette

même étude, les rendements en grains obtenus avec la fertilisation organique étaient plus

faibles que ceux obtenus avec la fertilisation minérale. Ainsi, la teneur en protéines a été

diluée dans les moins grands rendements en grains de la fertilisation organique.

Dans notre cas, tous les lots de grains avaient une teneur en protéines qui surpassait le seuil

minimal de 12,5 % requis au Québec pour la panification (Tableau 10). Ceci pourrait être

expliqué par l’indice de nutrition azoté (NNI) développé pour le blé printemps cultivé au

Québec (Ziadi et al., 2010). Un NNI < 1,0 indique que le blé est en déficit azoté, alors

qu’un NNI ≥ 1,0 indique que le blé a suffisamment d’azote pour assurer sa croissance. Seul

le blé issu des parcelles fertilisées avec le témoin minéral sans azote avait un léger déficit

65

azoté (NNI = 0,83) au stade de mi-épiaison (Zadoks 55). Le blé issu de tous les autres

fertilisants était en suffisance azotée au stade mi-épiaison (NNI variant de 1,12 à 1,66).

Même avec un NNI de 0,83, le cultivar AC Brio a toujours fourni une teneur protéine au-

delà du seuil minimal de 12,5 % dans la présente étude. Le génotype est reconnu comme

étant le principal facteur déterminant de la teneur en protéines des grains (Otteson et al.,

2008). Dans les essais de cultivars menés au Québec, le cultivar AC Brio a donné une

moyenne de 13,5 % en protéines (CÉROM, 2010).

Malgré des différences significatives de teneur en gluten dans les grains selon la

fertilisation (Tableau 10), la fourchette de valeurs obtenues n’était pas assez grande pour

engendrer une variation dans le volume des pains. Tous les pains obtenus avaient le même

volume, et ce, que le blé ait été fertilisé ou non avec de l’azote. On peut donc supposer

qu’à un certain seuil, la qualité du gluten fournit par AC Brio a atteint un plateau. La plus

faible teneur en protéines a été enregistrée dans les parcelles non fertilisées à l’azote (13,7

%). Ainsi, dans notre étude, toute augmentation de protéines au-delà de 13,7 % n’a induit

aucune amélioration de la qualité boulangère du blé (volume des pains). Ces résultats sont

en accord avec ceux de Thomsen et al. (2008) ayant démontré que les variations de teneurs

en protéines et en gluten n’était pas pleinement reflétés dans le volume des pains dans les

systèmes où la fertilisation azotée était faible (75 kg N ha-1

).

Hypothèse no 3 :

Le rendement en grains et en paille et la teneur en protéines du blé fertilisé avec des engrais

organiques sont inférieurs à ceux du blé fertilisé avec un engrais minéral, alors que la

qualité boulangère de la farine du blé fertilisé avec des engrais organiques est supérieure à

celle du blé fertilisé avec un engrais minéral.

En résumé, le rendement en grains du blé fertilisé avec le lisier de porc ou le fumier de

volaille était similaire à celui du blé fertilisé avec un engrais minéral (hypothèse infirmée),

alors que le rendement en grains du blé fertilisé au lisier de bovins était inférieur à celui du

blé fertilisé avec un engrais minéral (hypothèse confirmée). Le rendement en paille du blé

66

fertilisé avec le fumier de volaille était similaire à celui du blé fertilisé avec un engrais

minéral (hypothèse infirmée), alors que le rendement en paille du blé fertilisé avec les

lisiers de porcs et de bovins était inférieur à celui du blé fertilisé avec un engrais minéral

(hypothèse confirmée). La teneur en protéines du blé fertilisé avec des engrais organiques

était inférieure à celle du blé fertilisé avec un engrais minéral (hypothèse confirmée).

Enfin, la qualité boulangère de la farine issue du blé fertilisé avec des engrais organiques

n’a pas été meilleure que celle issue du blé fertilisé avec un engrais minéral (hypothèse

infirmée).

En se basant uniquement sur les valeurs de rendement et de teneur en protéines, nous

pourrions être tentés de conclure que le lisier de bovins est moins convenable pour la

production de blé panifiable sans intrants que le lisier de porcs ou le fumier de volailles.

D’autres facteurs doivent être considérés avant de tirer cette conclusion. Pour faciliter les

opérations au champ, un coefficient d’efficacité de l’azote (CEA) de 0,8 a été utilisé pour

les tous les engrais organiques du projet de recherche (voir explications dans «

Experimental » - chapitre 4). Tel qu’expliqué dans la section 2.5.2, la grande variabilité du

CEA (0,35 à 0,90) du lisier de bovins est attribuable à la variabilité de sa composition

chimique. Dans notre cas, le lisier de bovins avait un rapport C/N < 10 pour les deux

années de l’étude (Tableau 8). Cependant, sa portion N-NH4+ - N total était de 30 % en

2009 et de 52 % en 2010. Ces teneurs sont plus basses que la moyenne provinciale établie

à 69 % N-NH4+

(CRAAQ, 2010). Selon le guide fertilisation du Québec, un lisier de bovins

au C/N < 10 a un CEA qui peut varier de 0,65 à 0,90 (CRAAQ, 2010). Dans les années

subséquentes du projet de recherche, il serait plus approprié d’appliquer un CEA plus faible

au lisier de bovins. Cependant, ceci engendrait un plus gros volume d’application (> 45 t

ha-1

) qui pourrait nuire aux opérations subséquentes (incorportation des engrais et semis) et

amener un risque de surfertilisation des parcelles en phosphore.

L’application des engrais organiques sur une base azotée est justifiable dans un contexte de

recherche où l’on cherche à comprendre l’effet de la composition chimique des engrais sur

la disponibilité de l’azote à la plante au cours de la saison de croissance. Dans un contexte

de production, ceci pourrait engendrer une problématique de surfertilisation en phosphore

67

et en potassium. Dans certaines régions du Québec, il serait impensable de fertiliser le blé

sur une base azotée avec des engrais organiques sans enfreindre les normes

environnementales balisant l’application de phosphore (Québec, 2002). D’autres sources

azotées pourraient pallier le manque à gagner en azote en production sans intrants dans de

telles régions. Dans cette optique, une étude portant sur l’effet de la fertilisation mixte

d’engrais organiques et d’engrais vert (en culture intercalaire ou en dérobée) sur le blé

panifiable mériterait d’être conduite. Il y aurait également lieu de vérifier l’effet sur le blé

panifiable de l’inclusion d’une légumineuse annuelle fixatrice dans la succession culturale

d’azote (ex. : trèfle rouge ou vesce velue) tout en poursuivant la fertilisation avec des

engrais organiques.

Dans un contexte de production, l’application printanière d’engrais rajoute une opération

effectuée en présemis dans une période critique où le retard des semis peut occasionner

d’importantes pertes de rendements (Subedi et al., 2007). Ceci est particulièrement vrai

dans les sols argileux qui prennent plus de temps à se ressuyer que les sols loameux ou

sableux lors de printemps froids et pluvieux caractérisant le Québec. Par contre, il serait

inadéquat de proposer une étude portant sur l’effet de l’application automnale d’engrais

organiques sur le blé panifiable de printemps puisque l’application automnale perd en

popularité au Québec en raison des risques accrus de pertes d’éléments nutritifs à la suite

des pluies automnales et de la fonte des neiges au printemps.

Enfin, le cultivar de blé de printemps AC Brio a été le seul employé dans l’ensemble du

dispositif. Il y aurait un intérêt à répéter l’expérience avec des cultivars de blé de printemps

dont la teneur en protéines est inférieure ou près de 12,5 % (ex. : cultivars de la sous-classe

« autre blé panifiable régulier » - voir section 2.2) afin de vérifier si les variations de

protéines obtenues en fonction de la fertilisation seraient assez importantes pour affecter la

qualité du gluten et le volume des pains.

6. Conclusion

Les résultats de la présente étude illustrent le fort potentiel fertilisant des engrais

organiques pour la production de blé panifiable. Dans les deux types de sol, le lisier de

porcs et le fumier de volailles ont donné des rendements en grains similaires à ceux obtenus

avec la fertilisation minérale complète. Le lisier de bovins a donné un rendement en grains

similaire aux engrais organiques, mais inférieur à la fertilisation minérale complète. Les

rendements en grains furent plus élevés dans l’argile limoneuse que dans le loam sableux.

Ceci pourrait être expliqué par une accumulation d‘azote dans la biomasse aérienne qui

était plus élevée dans l’argile limoneuse que dans le loam sableux tout au long de la saison

de croissance. De plus, la teneur en azote minéral du sol tendait à être plus élevée dans

l’argile limoneuse que dans le loam sableux lorsque le blé était au stade fin tallage, période

critique où les besoins en azote sont élevés. Ces observations supposent que les sols à

textures fines contiennent une plus grande réserve d’azote disponible qui pourrait

partiellement compenser pour les sources de fertilisation azotée limitées en production sans

intrants.

Le travail du sol a eu peu d’impact sur le blé dans les deux années d’études du projet. Le

dispositif expérimental a été mis en place l’automne précédant l’implantation du projet de

recherche. Il est donc possible que les différences entre les travaux du sol s’accentuent

dans les années qui suivront. Les blés fertilisés avec des engrais azotés contenaient plus de

protéines et de gluten que le témoin minéral sans azote. Cependant, ces variations n’ont

pas été reflétées dans la qualité boulangère du blé puisque les volumes des pains ont été

similaires, que le blé ait été fertilisé ou non avec de l’azote. Ceci souligne le potentiel

panifiable du cultivar AC Brio qui a permis l’obtention de lots de de grains surpassant tous

le seuil minimal de 12,5 % de teneur en protéines requis par l’industrie de la panification au

Québec. Pour la production de blé panifiable, l’emploi du fumier de poulet ou du lisier de

porcs, particulièrement dans un sol à texture fine, peut s’avérer une alternative prometteuse

à la fertilisation minérale lorsque de hauts rendements et des critères de qualités spécifiques

sont visés.

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Annexe A - Schéma du dispositif expérimental

79

Figure I. Schéma du dispositif expérimental implanté dans le loam sableux (champ 40NE) à

la station expérimentale de l’Université Laval située à St-Augustin-de-Desmaures, Québec

Annexe B - Analyses statistiques et moyennes de toutes

les variables dépendantes

81

Tableau I. Moyennes des rendements, des qualités panifiables et boulangères du blé et

analyses statistiques en fonction de tous les traitements

82

Tableau II. Moyennes des indices de récolte de la biomasse aérienne (IRB) et de l’azote

(IRN), azote dans la biomasse aérienne (N de la biomasse totale) et analyses statistiques en

fonction de tous les traitements

Type Travail

Année de sol du sol Fertilisation

2009 LA L PK 0.407 0.750 37.13 56.87 78.51

NPK 0.357 0.620 85.97 136.53 113.73

LP 0.353 0.673 76.27 115.13 106.65

LB 0.383 0.717 50.53 72.20 67.86

FP 0.363 0.677 63.17 107.97 109.25

TR PK 0.387 0.703 33.60 45.87 59.16

NPK 0.340 0.623 110.50 137.43 94.00

LP 0.380 0.707 62.43 98.70 84.74

LB 0.393 0.720 50.00 76.17 92.46

FP 0.363 0.670 55.17 96.63 92.96

LS L PK 0.403 0.727 31.43 33.67 49.82

NPK 0.347 0.667 95.33 115.23 82.47

LP 0.387 0.720 75.83 93.70 85.71

LB 0.397 0.737 54.93 70.47 78.80

FP 0.357 0.700 69.37 92.63 83.93

TR PK 0.410 0.723 27.93 33.77 52.66

NPK 0.370 0.690 79.50 95.93 89.52

LP 0.370 0.703 69.60 89.77 82.28

LB 0.400 0.743 55.93 64.37 72.96

FP 0.367 0.707 68.47 76.60 83.93

2010 LA L PK 0.500 0.820 58.13 62.70 73.13

NPK 0.477 0.800 104.70 162.30 135.22

LP 0.510 0.843 86.60 118.10 114.40

LB 0.533 0.850 54.77 90.80 105.79

FP 0.537 0.843 77.60 102.80 113.43

TR PK 0.480 0.810 48.20 57.93 81.09

NPK 0.497 0.803 106.23 161.80 133.56

LP 0.547 0.843 78.77 108.07 114.16

LB 0.513 0.817 55.13 75.57 93.74

FP 0.520 0.837 74.27 103.80 106.46

LS L PK 0.473 0.813 36.77 52.23 60.07

NPK 0.417 0.757 74.00 112.53 95.59

LP 0.427 0.757 51.87 80.83 76.36

LB 0.463 0.797 45.03 80.40 78.02

FP 0.443 0.787 61.77 94.13 83.30

TR PK 0.473 0.797 23.20 45.43 54.05

NPK 0.447 0.767 65.47 108.77 93.99

LP 0.463 0.800 41.40 78.30 78.47

LB 0.443 0.793 39.27 81.40 87.44

FP 0.453 0.800 53.40 85.47 84.89

Sol 5.88 0.31 10.32 * 10.36 * 27.90 **

Travail 0.35 0.00 2.51 4.58 * 1.31

Sol*Travail 0.35 1.52 0.78 0.00 1.91

Engrais 6.30 ** 15.56 *** 63.01 *** 76.33 *** 71.88 ***

Sol*Engrais 1.63 0.90 2.74 * 4.18 ** 3.42 *

Travail*Engrais 2.66 1.48 0.70 0.08 1.22

Sol*Travail*Engrais 1.65 0.16 1.28 0.44 1.04

Année 437.43 *** 261.63 *** 0.22 11.16 ** 10.48 **

Sol*Année 47.98 *** 24.26 *** 53.63 *** 1.04 5.16 **

Travail*Année 0.09 0.00 1.25 0.39 0.51

Sol*Travail*Année 0.09 0.23 0.01 0.19 0.31

Engrais*Année 2.50 2.33 2.82 * 2.09 0.82

Sol*Engrais*Année 1.36 1.36 1.32 1.66 0.45

Travail*Engrais*Année 1.12 0.26 0.26 0.37 0.43

Sol*Travail*Engrais*Année 0.37 0.80 1.27 0.66 1.54

aIndice de récolte de la biomasse aérienne (biomasse grains ÷ biomasse totale)

bIndice de récolte de l'azote (N biomasse grains ÷ N biomasse totale)

cZadoks et al. , 1974

* P ≤ 0,05; ** P ≤ 0,01; *** P ≤ 0,001

____________________kg ha

-1____________________

Valeur F

Indices de récolte N biomasse totale

IRBa

IRNb

Zadoksc 30 Zadoks 55 Zadoks 92

83

Tableau III. Moyennes des composantes du rendement et analyses statistiques en fonction

de tous les traitements

Annexe C - Caractéristiques physiques et chimiques des

engrais organiques

85

Tableau IV. Caractéristiques chimiques et physiques des engrais organiques

(Moyennes des échantillons recueillis par bloc la journée de l’application des engrais)

Annexe D - Teneurs en azote minéral des sols

87

Tableau V. Teneurs en azote des sols (kg N ha-1

) aux stades Zadoks 30, 55 et 92 présentés par sol, fertilisant et année

Annexe E - Calendrier d’application des pesticides en

2009 et 2010

89

Dates exactes des applications de pesticides et du désherbage manuel:

8 juin 2009: Application de l’herbicide Buctril M® (bromoxynil [280 g L

-1] et MCPA [280

g L-1

]) dans les sites 40 NE (loam sableux) et 65-66 (argile limoneuse)

16 juin 2009: Désherbage manuel de l’asclépiade et du plantain dans le site 40 NE (loam

sableux) et de l’ortie dans le site 65-66 (argile limoneuse)

4 juin 2010: Application des herbicides PUMA® (fenoxaprop-p-ethyl [90 g L

-1]) dans le

site 40 NE (loam sableux) et de PUMA® + Refine

® SG (thifensulfuron methyl [33,35 %

w/w] et tribenuron methyl [16,65% w/w]) dans le site 65-66 (argile limoneuse)

25 juin 2010: Désherbage manuel de l’asclépiade dans le site 40 NE (loam sableux) et de

l’ortie dans le site 65-66 (argile limoneuse)

2 juillet 2010: Application du fongicide Folicur®

(tebuconazole [250 g L-1

]) dans le site 40

NE (loam sableux)

6 juillet 2010: Application du fongicide Folicur®

(tebuconazole [250 g L-1

]) dans le site 65-

66 (argile limoneuse)

RENDEMENT ET QUALITÉ DU BLÉ PANIFIABLE SOUMIS À DIVERS ...

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