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1. Am茅liorer la r茅tention des nutriments dans le sol et l鈥檈fficacit茅 d鈥檜tilisation des nutriments par les plants dans les productions biologiques en serre;
2. Ajuster la gestion de l鈥檌rrigation et de la fertilisation dans un syst猫me de collecte et de recyclage des effluents, avec ou sans traitement utilisant un bassin filtrant v茅g茅talis茅 (marais artificiel);
3. 脡valuer l鈥檈fficacit茅 de biocharbon (biochar) sur la disponibilit茅 des nutriments du sol, la productivit茅 des plants, la tol茅rance aux maladies et l鈥檃ctivit茅 biologique du sol;
4. Am茅liorer le rendement en fruits ainsi que leurs attributs gustatifs et nutritionnels en modifiant la r茅gie de culture (culture intercalaire (culture en contre plantation), irrigation et disponibilit茅 des nutriments)
5. Am茅liorer l鈥檈fficacit茅 茅nerg茅tique en atteignant des rendements similaires 脿 ceux des syst猫mes de production conventionnels;
6. Recycler les effluents de culture dans le but d鈥檕btenir 鈥渮茅ro鈥� 茅mission de nutriments dans l鈥檈nvironnement;
7. 脡valuer l鈥檈fficacit茅 du biocharbon comme agent filtrant dans le but de r茅duire la composition en nutriments (en particulier N, P, SO₄ et Na) des effluents des serres et l鈥櫭﹎ission des gaz 脿 effet de serre (N20);
8. 脡valuer le rendement des diverses esp猫ces de plants (Phragmites australis, Typha latifola, Iris versicolor et foug猫re) implant茅s dans un marais artificiel afin de r茅duire la composition en nutriments (en particulier N, P, SO₄ et Na) des effluents des serres;
9. 脡valuer la capacit茅 de diverses esp猫ces de plantes (Phragmites australis, Typha latifola, Iris versicolor et foug猫re) implant茅es dans un marais artificiel 脿 r茅duire la pr茅sence de pathog猫nes  (Pythium spp., Fusarium spp., Clavibacter michiganensis et n茅matodes) dans les effluents des serres;
10. 脡valuer la profitabilit茅 d鈥檜n syst猫me de production biologique compar茅 脿 un syst猫me de production conventionnel.

L鈥檌ndustrie serricole est un secteur important et en croissance au sein de l鈥檌ndustrie agroalimentaire canadienne, la valeur du revenu 脿 la ferme atteint 2,3 milliards $ (Statistique Canada 2007). Bien que le principal avantage de la production en serre par rapport aux autres syst猫mes agricoles soit la capacit茅 de contr么ler les conditions de croissance tout au long de l鈥檃nn茅e, assurant ainsi un approvisionnement constant et de grande qualit茅, un rendement et une uniformit茅 du produit pour les cha卯nes de distribution et les consommateurs, les serres n鈥檈n sont pas moins responsables d鈥櫭﹎issions substantielles dans l鈥檈nvironnement. 脌 la diff茅rence des productions hydroponiques, la fertilisation biologique en sol doit se faire en consid茅rant les aspects suivants : le stockage, l鈥檈fficacit茅 de l鈥檜tilisation, la r茅sistance aux maladies et la sant茅 des microorganismes qui aident 脿 nourrir les plantes. Cependant, compte tenu des propri茅t茅s physico/chimiques du sol, de la gestion de la fertilisation et de l鈥檌rrigation, nous observons que les producteurs biologiques peuvent aussi contribuer aux importantes 茅missions de nutriments vers les  eaux souterraines. Ce ph茅nom猫ne est particuli猫rement 茅vident pour les sols poreux quand l鈥檃pprovisionnement en eau et le taux de min茅ralisation ne correspondent pas aux besoins des plants en eau et en nutriments. Dans le but de r茅duire l鈥檈mpreinte 茅cologique de la production en serre, les principaux soucis des producteurs canadiens sont de (i) avoir des syst猫mes de production biologique hautement efficaces avec des rendements similaires 脿 ceux des syst猫mes conventionnels et (ii) r茅duire les 茅missions de solutions charg茅es de nutriments dans l鈥檈nvironnement en recyclant les effluents des cultures. Donc, les objectifs du projet propos茅 sont de d茅velopper un syst猫me de production biologique de tomates plus durable 1) en am茅liorant la r茅tention des nutriments dans le sol et l鈥檈fficacit茅 de l鈥檜tilisation des nutriments par les plants, 2) en obtenant un meilleur rendement et cons茅quemment, une meilleure efficacit茅 茅nerg茅tique et 3) en recyclant les effluents des cultures par le biais de processus organiques efficaces, peu dispendieux et requ茅rant peu d鈥檈ntretien tels un marais filtrant artificiel et un bior茅acteur passif.

Pour rencontrer ces objectifs, un syst猫me de production biologique sera compar茅 脿 un syst猫me conventionnel dans deux aires de production chez Les Serres Nouvelles Cultures (Ste-Sophie, QC). Les exp茅riences seront men茅es au cours de trois ann茅es de production de cultures en contre plantation (trois cycles de contre plantations complets; 6 cultures). Les plants conventionnels pousseront sur des fibres de noix de coco et seront irrigu茅s avec des solutions nutritives conventionnelles. Les  plants biologiques seront cultiv茅s en bacs sur茅lev茅s remplis d鈥檜n substrat de culture 茅tant principalement constitu茅 par de la fibre de noix de coco biologique,  35% de sol min茅ral et d鈥檜n minimum de 10% de compost. Les engrais et les amendements biologiques seront fournis hebdomadairement pour combler les besoins nutritionnels des plants. Pour am茅liorer les propri茅t茅s physiques, chimiques et biologiques du sol, l鈥檜tilisation du biocharbon comme amendement sera 茅tudi茅e sur de petites parcelles au cours de la troisi猫me ann茅e. Deux syst猫mes d鈥檌rrigation seront utilis茅s : goutte 脿 goutte avec une gaine perfor茅e au 15 cm (eau seulement) et un syst猫me d鈥檃spersion 脿 la surface du sol (eau recycl茅e). Les plants seront contre plant茅s apr猫s 6 mois pour augmenter le rendement sur une p茅riode de r茅colte prolong茅e. Les effluents de la serre seront collect茅s s茅par茅ment pour chaque traitement et seront recycl茅s soit directement ou apr猫s avoir 茅t茅 trait茅s 脿 travers un bassin filtrant v茅g茅talis茅.

Huit bassins filtrants v茅g茅talis茅s 脿 flux horizontal, chacun 茅tant compos茅 de 5 cellules en s茅ries, seront utilis茅s : 4 bassins pour traiter les effluents biologiques et 4 pour les effluents conventionnels comme point de comparaison. Du biocharbon sera ajout茅 au mat茅riel de remplissage dans 2 bassins par type d鈥檈ffluent (2 r茅p茅titions) afin d鈥檃m茅liorer la population des microorganismes et r茅duire les 茅missions de gaz 脿 effet de serre.  Dans chaque bassin filtrant, les cellules seront remplies d鈥檜n m茅lange de gravier et d鈥檜n amendement biologique pour fournir une source de carbone 脿 la population microbienne 茅tant donn茅 que la demande chimique en oxyg猫ne (DCO) des effluents des serres est un facteur qui limite l鈥檕btention d鈥檜n haut rendement.  Les bassins seront colonis茅s par Typha latifola 脿 cause de sa tol茅rance 脿 une forte salinit茅 et aux sulfates. Les 茅missions de gaz 脿 effet de serre (CO₂, N₂O et CH₄) des bassins filtrants v茅g茅talis茅s seront aussi 茅valu茅es afin de faire le bilan carbone et l鈥檃nalyse du cycle de vie. L鈥檃ctivit茅 biologique globale, les microorganismes d茅nitrifiants, les bact茅ries sulfato-r茅ductrices et la pr茅sence des pathog猫nes seront aussi 茅valu茅s. Dans la serre, la fertilisation, les param猫tres climatiques, la croissance des plantes, le rendement en fruits et la qualit茅 des fruits seront mesur茅s.

Davantage d鈥櫭﹖udes fondamentales seront effectu茅es 脿 la serre exp茅rimentale de l鈥橴niversit茅 Laval. Les premi猫res s茅ries d鈥檈ssais 茅valueront la capacit茅 de quatre diff茅rents types de plantes (Phragmites australis, Typha latifola, Iris versicolor et la foug猫re) 脿 coloniser des cellules de bassins filtrants sp茅cifiques recevant diff茅rents niveaux de salinit茅 et diverses teneurs en nutriments. Une seconde s茅rie d鈥檈ssais aura pour but d鈥檃nalyser par le biais de bioanalyses l鈥檈fficacit茅 de divers types de biocharbon 脿 fixer le nitrate NO₃, le phosphore P, le sulfate SO₄ et le sodium Na contenus dans les effluents des serres.  La troisi猫me s茅rie d鈥檈ssais 茅valuera l鈥檈fficacit茅 des marais filtrants artificiels incluant ou excluant du biocharbon et v茅g茅talis茅s par Phragmites australis, Typha latifola, Iris versicoloret etla foug猫re pour r茅duire la pr茅sence de pathog猫nes dans les syst猫mes de recyclage des effluents. Une quatri猫me s茅rie d鈥檈xp茅riences servira 脿 茅valuer  l鈥檌mpact b茅n茅fique de sol amend茅 avec du biocharbon sur la croissance des plantes, le rendement, la qualit茅 des fruits et sur la r茅sistance aux maladies et aux ravageurs.

Les r茅sultats de ce projet de recherche procureront des solutions alternatives, peu co没teuses et efficaces pour les producteurs mara卯chers, biologiques ou conventionnels (au champ ou en serre), afin qu鈥檌ls r茅duisent les 茅missions de nutriments dans l鈥檈nvironnement. Cette 茅tude produira de l鈥檌nformation scientifique sur l鈥檜tilisation du biocharbon comme outil de gestion environnementale, car peu d鈥檌nformation est disponible m锚me si plusieurs hypoth猫ses ont 茅t茅 茅mises sur la s茅questration du carbone, la valeur nutritionnelle, la qualit茅 du sol en termes de propri茅t茅s physiques et chimiques, et finalement, sur la r茅duction des gaz 脿 effet de serre.

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