Effet des apports de sédiments et d’engrais minéraux sur les paramètres de croissance de l’avoine cultivée en serre

Les Figures 3.1 à 3.4 montrent la croissance et le développement de l’avoine, en fonction de quelques traitements. D’une façon générale, l’avoine s’est bien développée dans les milieux croissance, excepté le témoin. La croissance de l’avoine observée pour l’une des répétitions du traitement 7 (Fig. 3.2) fut affectée par une buse d’irrigation défectueuse, causant une irrigation très importante qui a lessivé l’engrais minéral. Ce fut la seule répétition affectée.

Le Tableau 3.1 rapporte l’effet de l’ajout de sédiments, en présence (T5 à T16) et en l’absence (T2 à T4) d’engrais minéraux (N, P et K), sur les paramètres de croissance de l’avoine, à savoir : masse sèche des parties aériennes (tiges + feuilles), nombre de talles, teneur en chlorophylle et hauteur des plants.

D’une façon générale, les valeurs de la masse aérienne sèche (MAS), les teneurs en chlorophylle et les hauteurs des plants de l’avoine cultivée dans les échantillons de sol ayant reçu de doses croissantes de sédiments et de fumures minérales complètes (T2 à T16) sont plus élevées que celles obtenues avec le témoin (T1). L’obtention de rendements maxima ou optima requiert donc l’application combinée de sédiments et d’engrais minéraux.

En l’absence d’apport de sédiments (T2 à T4), la fertilisation minérale a augmenté la hauteur des plants, le rendement en matière sèche des parties aériennes et le contenu en chlorophylle de la plante. Le rendement en matière sèche des parties aériennes a augmenté de 0,76 g/pot pour le témoin à : (i) 10,48 g/pot pour T2, (ii) 20,65 g/pot pour T3 et (iii) 30,61 g/pot pour T4.

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Figure 3.1 Croissance de l’avoine : traitements 1 à 4.

Figure 3.2 Croissance de l’avoine : traitements 5 à 8, présentant un traitement (7) affecté par une buse d’arrosage défectueuse.

25 Figure 3.3 Croissance de l’avoine : traitements 9 à 12

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Tableau 3.1 Paramètres de croissance de l’avoine cultivée en serre dans un sol ayant reçu des doses croissantes de sédiment et d’engrais minéraux.

Traitement Masse aérienne _{sèche (g/pot)} Nombre _{de talles chlorophylle} Teneur en Hauteur des _{plants (cm)}

T1 0,76 7,6 0,01 5,7 T2 10,48 7,8 22,09 42,0 T3 20,65 7,4 35,32 78,3 T4 30,61 8,6 45,51 88,0 T5 1,15 7,0 6,75 6,7 T6 13,19 8,0 22,09 43,9 T7 18,28 7,8 29,25 75,0 T8 31,46 9,2 45,71 79,7 T9 0,74 8,0 4,43 6,2 T10 13,08 7,2 26,13 34,4 T11 37,23 6,8 38,61 77,8 T12 33,02 12,4 46,5 91,9 T13 2,94 7,6 7,33 6,7 T14 12,95 7,6 21,88 40,7 T15 21,17 7,8 35,33 75,2 T16 32,25 10,2 45,98 82,4

Les rapports T1/T1, T2/T1, T3/T1 et T4/T1 concernant la masse aérienne sèche des plants de l'avoine ont varié de 1,0 pour le témoin (T1) à 3,9 pour T4. Les rapports T1/T1, T2/T1, T3/T1 et T4/T1 concernant le contenu en chlorophylle de l'avoine ont varié de 1,0 pour le témoin (T1) à 4551 pour T4.

En l’absence de fertilisation minérale, l'apport de sédiments (T5, T9 et T13) a augmenté la hauteur des plants, le rendement en matière sèche des parties aériennes et le contenu en chlorophylle de la plante par rapport au témoin. La masse aérienne sèche de l'avoine a augmenté de 0,76 g pour le témoin (T1) à 2,94 g pour T13, soit une augmentation de 287%. Il est à noter que ces sédiments possèdent quelques propriétés chimiques qui militent en faveur de leur utilisation comme amendement inorganique (Tableau 2.1).

En effet, l’échantillon de sédiments composite a un pH voisin de la neutralité et contient de nombreux éléments nutritifs tels que N, P, K, Ca, Mg, K, Zn, Cu, Mn et de matières organiques (environ 2,3 %). Le calcium extractible à la solution Mehlich-

27 3 est le cation basique prédominant, avec un contenu s’élevant à 1150 mg/kg. La fertilité chimique de nombreux sédiments a été soulignée par plusieurs chercheurs Darmody, 2004; Mtibaa et al., 2012). De nombreuses recherches ont démontré l’effet favorable de l’ajout de quantité de sédiments élevée aux sols sablonneux sur la croissance et le rendement des cultures (Woodard, 1999).

Dans une expérience conduite en serre, Darmody et al. (2004) ont trouvé que la laitue (Lactuca sativa L. ), l'orge (Hordeum vulgare L. ), le radis (Raphanus sativus L. ), la tomate (Lycopersicon lycopersicum L. ) et le haricot (Phaseolus vulagaris L. var. humillis) cultivés dans des sédiments fluviaux dragués et dans un sol arable de référence (loam limoneux argileux) n'ont pas montré de différences significatives quant à la germination, la croissance ou les rendements. Ces sédiments, qui contenaient des éléments traces métalliques tels que As, Cd, Co, Cr et Cu, ainsi que le sol agricole ont été mélangés avec de la perlite (pour améliorer l’aération) et fertilisés avec un engrais de formule 20-10-20 (20–4,37–16,6 de N–P–K) à un taux de 200 mg N/kg appliqué chaque semaine après l'amincissement. Les augmentations de rendement observées ont été attribuées à la mise en disponibilité des éléments nutritifs.

Dans un essai conduit en serre, Woodard (1999) a évalué l'effet d’un sédiment dragué d'un lac d’eau fraîche au Dakota du Sud mélangé avec l’un ou l’autre, un sol agricole productif ou un sable peu fertile, sur la croissance et le prélèvement d’éléments nutritifs par le maïs (Zea mays L. ), le soja (Glycine max L. ), le tournesol (Helianthus

annus L. ), la luzerne (Medicago sativa L. ) et le bluestem (Andropogon gerardii

Vitman). Les doses croissantes du sédiment ont favorisé la croissance des végétaux et ont augmenté considérablement les rendements de la biomasse aérienne ainsi que les quantités de N, de P et K prélevés par les plantes cultivées dans le sable. Woodard (1999) a conclu que le sédiment de fond dragué pourrait être appliqué convenablement à un sol agricole sans affecter négativement la croissance des plantes.

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Mao et al. (2014) ont trouvé que les sédiments sableux dragués du Delta de la rivière Jaune en Chine pouvaient aussi améliorer la fertilité physique (macroporisité, conductivité hydraulique) d’un sol argileux pour la culture du coton.

Dans la présente étude, le rendement en matière sèche des parties aériennes le plus élevé (T11) dépassait le témoin de 4 799 % grâce à l’apport de sédiments à la dose de 114 g/pot et en présence de la dose 1x (dose normale) de fumures minérales. En revanche, la hauteur de plant la plus élevée (T12) dépassait le témoin de 62 % grâce à l’apport de sédiments à la dose de 114 g/pot et en présence de la dose 2x de fumures minérales. Comme nous l’avons déjà mentionné, l’obtention de rendements maxima ou optima requiert l’application combinée de sédiments et d’engrais minéraux. Outre les éléments majeurs N, P et K, le sédiment comporte une réserve d’autres éléments nutritifs pour l’avoine. Toutefois, bien que le sédiment ait augmenté légèrement le rendement aérien, sa valeur fertilisante demeure très faible en raison du faible apport en N apporté par les doses sélectionnées. Les hauts rendements ont été obtenus avec la combinaison d’engrais minéral et de sédiments.

En effet, les teneurs en N, P et K du sédiment (Tableau 2.1) sont faibles et par conséquent, insuffisantes pour obtenir de hauts rendements aériens. À titre indicatif, la teneur en N total du sédiment (0,62 %) est largement inférieure aux teneurs en N total de biosolides, de déchets ou de matières fertilisantes tels que déchets de poissons (8,18 %), déchets de crevettes (5,2 %), fumier de bovins frais (5,9 %), lisiers de porc séchés, floculés, compostés ou traités avec divers amendements (0,9-4,3 %), déchets alimentaires (3,2 %), compost de fumier de mouton et de paille (3,0 %), biosolides de pâtes et papiers (1,5–2,5 %), fumier de bovin solide (1,7 %), algues marines (1,24 %), compost de tourbe et de déchets de crevettes (1,3 %), compost de fumier de bovin et de paille (1,0-1,3 %) et compost de fumier de poulet (1,1 %) (Mathur et al., 1986; Proprasert, 1989; Hébert et al., 1991; Pesant et Vigneux, 1991; Kayhanian et Tchobanoglous, 1992; Hountin et al., 1995; Huard et Fradette, 2000; Sullivan et 2001; Khiari et al., 2012; Gagnon et al., 2013). En outre, l’azote du sédiment est moins efficace que celui des engrais de synthèse.

29 Les résultats statistiques du Tableau 3.2 montrent des effets simples très hautement significatifs (p ≤ 0,001) de la fertilisation minérale sur l’ensemble des paramètres de croissance mesurés, soit la hauteur des plants, le rendement en matière sèche des parties aériennes, la teneur en chlorophylle et le nombre de talles. Les traitements de sédiments ont eu un effet significatif (p ≤ 0,05) sur la teneur en chlorophylle. On remarque finalement un effet synergique (significatif p ≤ 0,001) dans le cas du nombre de talles (p ≤ 0,05) et de la hauteur moyenne des plants ( p ≤ 0,001). Les effets synergiques notés sont des indicateurs principalement promus par l’azote (Mohr et al., 2004).

Tableau 3.2 Résultats de l’analyse de la variance des effets simples des traitements sur les paramètres de croissance de l’avoine cultivée en serre.

Traitements d.l. Valeur de F

Doses d’engrais

Teneur en chlorophylle 3 292,9 *** Masse aérienne sèche 3 35,1 *** Nombre de talles par pot 3 17,3 *** Hauteur des plants 3 504,5 *** Doses de

sédiments

Teneur en chlorophylle 3 3,8 *

Masse aérienne sèche 3 1,2

Nombre de talles par pot 3 1,2

Hauteur des plants 3 2,2

Doses combinées d’engrais et de

sédiments

Teneur en chlorophylle 8 1,6

Masse aérienne sèche 9 0,9

Nombre de talles par pot 9 2,5 *

Hauteur des plants 9 9,3 ***

La fertilisation azotée est généralement reconnue comme un facteur directement lié à la teneur en chlorophylle (CRAAQ, 2010). Seul ce critère présente une évolution aussi importante, et les évolutions sont clairement liées aux traitements d’engrais minéraux puisque les données ne varient que peu en fonction des traitements de sédiments. Le facteur de la hauteur des plants d’avoine présente une variation contenue pour les traitements ou les doses d’engrais sont de 1 et 2 fois la dose recommndée. Encore une fois, la loi des suppléments de rendements moins que proportionnels (Monfort et Falisse, 2009; CRAAQ, 2010) est l’explication la plus plausible. Les doses moins importantes d’engrais permettraient d’atteindre la valeur

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minimale critique, soit la concentration en éléments fertilisants au-delà de laquelle le rendement plafonne (CRAAQ, 2010) pour cet indicateur de croissance.

Dans le cas du nombre de talles par pot, les variations par rapport au sol témoin sans ajout de sédiments et d’engrais (T1) apparaissent seulement en présence de la dose la plus importante d’engrais minéral. Les doses excessives d’engrais pourraient avoir stimulé les plants à produire plus de tiges que dans les scénarios où les teneurs en éléments nutritifs sont raisonnables ou déficitaires.

3.2. Effets des traitements sur la teneur en quelques éléments traces