gestion optimisée de l'irrigation du fraisier à jours neutres
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Gestion optimisée de l’irrigation du fraisier à jours neutres
Mémoire
Julien Cormier
Maîtrise en génie agroalimentaire
Maître ès sciences (M.Sc.)
Québec, Canada
© Julien Cormier, 2015
iii
Résumé
L’utilisation rationnelle de l’eau est une préoccupation croissante. Il importe d’optimiser la gestion des
irrigations du fraisier à jours neutres afin de répondre adéquatement au besoin de la plante tout en diminuant
la pression du secteur agricole sur l’eau. Dans les sols de l’île d’Orléans, la fraction des particules de sol
supérieure à 2 mm peut varier de 15 à 30%. L’eau s’écoule principalement verticalement sous le tube de
goutte-à-goutte et le mouvement vertical rapide de l’eau entraine un assèchement du sol en bordure de
l’andain et une perte de nutriments. Diverses techniques combinées à l’utilisation de tensiomètres peuvent
être envisagées afin d’améliorer l’efficacité d’utilisation de l’eau d’irrigation (EUEI) dans ce type de sol.
L’irrigation fractionnée, l’ajustement du seuil de déclenchement de l’irrigation selon l’ETc prévisionnelle,
l’installation de matelas capillaires sous la zone racinaire et un système de production hors-sol sur butte
profilée ont été testés. Le projet avait pour objectif de déterminer l’effet des techniques présentées sur le
développement des fraisiers à jours neutres, le rendement, la qualité des fruits, l’EUEI et les propriétés
physico-chimiques du sol. Un dispositif en bloc aléatoire comportant cinq traitements a été mis en place à
Saint-Jean-de-l'Île-d'Orléans durant deux saisons de production. Le fractionnement de l’irrigation et le système
de production hors-sol ont engendré une augmentation non significative du rendement vendable de 10% et
12%, respectivement, par rapport au traitement témoin. Le système hors-sol a toutefois permis d’augmenter
significativement de 86% le rendement vendable durant le premier mois de production. L’EUEI a été améliorée
par tous les traitements. En raison de sa simplicité et de sa tendance à augmenter le rendement, l’irrigation
fractionnée est recommandée pour le type de sol à l’étude.
v
Abstract
Rational use of water is a growing concern. It is important to optimize the irrigation management of day-neutral
strawberry plants in order to adequately meet the plant needs while reducing the pressure of agriculture on
water. Some soils in the area of Île d’Orléans (Québec, Canada) present an important proportion of schist
fragments (15-30%). Because of the high hydraulic conductivity, water flows mainly vertically under the drip
tape with little horizontal movement, causing losses of water and nutrients. Different techniques, combined
with the use of tensiometer, may be considered to improve the irrigation water use efficiency (IWUE) in this
type of soil. Pulse irrigation, irrigation threshold (IT) adjusted according to ETc, installation of capillary mat
under the root zone and a raised bed trough system with peat substrate were tested. The project aimed to
determine the effect of irrigation management techniques on day-neutral strawberry plants development, yield,
fruit quality, IWUE and soil properties. A randomized block design with five treatment was established in Saint-
Jean-de-l’Ile-d’Orléans for two productions seasons. Pulse irrigation and soilless system have induced a non-
significant increase of marketable yield by 10 % and 12 %, respectively, compared to the control treatment.
Soilless system has, however, significantly increased the marketable yield by 86% in the first months of
production. All treatments tested allowed to increase IWUE compared to the control. Because of its simplicity
and its yield increase, pulse irrigation is recommended for this type of soil in order to reduce the amount of
irrigation water.
vii
Table des matières
Résumé ............................................................................................................................................................... iii
Abstract ............................................................................................................................................................... v
Table des matières ............................................................................................................................................. vii
Liste des tableaux .............................................................................................................................................. ix
Liste des figures ................................................................................................................................................. xi
Remerciements ................................................................................................................................................. xiii
Avant-Propos .................................................................................................................................................... xv
Introduction générale .......................................................................................................................................... 1
Chapitre 1: Revue de littérature .......................................................................................................................... 3
1.1 Aperçu de la culture .............................................................................................................................. 3
1.1.1 État de la production ................................................................................................................... 3
1.1.2 Généralités du fraisier ................................................................................................................. 3
1.1.3 Pratiques culturales ..................................................................................................................... 4
1.2 Besoin en eau de la culture .................................................................................................................. 4
1.2.1 Calcul de l’évapotranspiration ..................................................................................................... 4
1.2.2 Calcul de l’évapotranspiration de la culture ................................................................................. 5
1.3 Mouvement de l’eau dans le sol ........................................................................................................... 6
1.4 L’irrigation ............................................................................................................................................. 7
1.4.1 Utilisation de l’eau par le secteur agricole ................................................................................... 7
1.4.2 Principes de l’irrigation ................................................................................................................ 8
1.5 Techniques pour optimiser la gestion de l’irrigation ............................................................................ 10
1.5.1 Tensiomètre .............................................................................................................................. 10
1.5.2 Nouvelles techniques envisagées ............................................................................................. 11
1.6 Objectifs et hypothèses ....................................................................................................................... 15
1.6.1 Hypothèses ............................................................................................................................... 15
1.6.2 Objectifs de recherche............................................................................................................... 15
Chapitre 2: Optimizing irrigation water use efficiency of day-neutral strawberry in highly permeable soil ......... 17
Résumé ........................................................................................................................................................ 17
Abstract ........................................................................................................................................................ 18
Introduction ................................................................................................................................................... 19
Materials and methods ................................................................................................................................. 21
Experimental setup .................................................................................................................................. 21
Site and crop............................................................................................................................................ 21
Measurements ......................................................................................................................................... 22
Statistical analyses .................................................................................................................................. 23
Results and discussion ................................................................................................................................. 23
Climatic parameters ................................................................................................................................. 23
Soil water potential .................................................................................................................................. 23
Soil EC and pH evolution in the season................................................................................................... 24
Treatment effect on plants ....................................................................................................................... 24
Marketable yield ....................................................................................................................................... 26
viii
Fruits quality ............................................................................................................................................. 28
Water use ................................................................................................................................................. 30
Practical implications .................................................................................................................................... 31
Conclusion .................................................................................................................................................... 31
Acknowledgements ....................................................................................................................................... 32
Chapitre 3: Conclusion générale ....................................................................................................................... 47
Bibliographie ...................................................................................................................................................... 49
ix
Liste des tableaux
Table 1 : Soil texture in the 0-15 and 15-30 horizons of experimental fields ..................................................... 33
Table 2 : Basic physical and chemical properties in the 0-15 and 15-30 horizons of experimental fields ......... 34
Table 3 : Observed climatic parameter and climate normal (1981-2010) at Saint-Michel from Canada
Environment and Natural Resources (46°87’N; 70°88’O) ....................................................................... 35
Table 4 : Average seasonal soil water potential (SSWP) and average observed irrigation threshold (OIT) at 15
and 30 cm depth for 2013 and 2014 trials ............................................................................................... 36
Table 5 : Two year mean of leaf area and crown diameter growth rate, end of season above ground dry
biomass and quantity of diseased roots ................................................................................................... 37
Table 6 : Plant mortality rate during the 2013 and the 2014 season ................................................................. 38
Table 7 : Season total marketable yield for 2013, 2014 and two year average ................................................. 39
Table 8 : Monthly marketable yield for trial seasons ......................................................................................... 40
Table 9 : Individual year average size and two year average sugar content and firmness of marketable fruit .. 41
Table 10 : Amount of irrigation water (AIW), number of irrigations and irrigation water use efficiency (IWUE) . 42
xi
Liste des figures
Figure 1 : Coefficient de culture moyen du fraisier pour la vallée de Santa Maria, Californie (adapté de Hanson
et Bendixen 2004). ..................................................................................................................................... 6
Figure 2 : Coupe transversale d’un andain avec positionnement des 2 rangées de plant et du tube de goutte-à-
goutte (adapté de Boivin et Deschênes 2011). ........................................................................................ 11
Figure 3. Evolution of soil EC measured with succion lysimeter during 2013 (A) and 2014 (B) seasons. ......... 43
Figure 4. Evolution of soil pH measured with succion lysimeter during 2013 (A) and 2014 (B) seasons. ......... 44
Figure 5. Fruit sugar content evolution during harvest season in 2013 (a) and in 2014 (b). ............................. 45
xiii
Remerciements
J’aimerais remercier mon directeur de recherche Jacques Gallichand et mon co-directeur Jean Caron pour
leur soutien, disponibilité et motivation. Un très grand merci à Carole Boily pour son soutien et son aide tout au
long de ce travail. Merci aux collègues Guillaume Létourneau et Lélia Anderson pour leur partage des
connaissances. Je tiens à remercier tous les membres de l’équipe de recherche: professeurs, professionnels
de recherche, étudiants gradués et auxiliaires de recherche.
Un énorme merci à toute l’équipe de la ferme Onésime Pouliot qui a permis la réalisation des expériences.
Je veux remercier les organismes subventionnaires : le Conseil de Recherche en Sciences Naturelles et en
Génie du Canada (CRSNG), le Fonds de Recherche du Québec - Nature et Technologies (FRQNT), Hortau et
les fermes partenaires du projet.
Finalement, merci à ma copine, ma famille et mes amis pour leur soutien durant ces années d’études.
xv
Avant-Propos
Ce mémoire de maîtrise est composé de trois chapitres. Le chapitre 1 présente la problématique et une revue
de littérature portant sur les thèmes abordés dans ce mémoire. Le deuxième chapitre contient un article
scientifique rédigé en anglais dont je suis l’auteur principal. L’article sera soumis au journal Agricultural Water
Management et porte le titre « Optimizing irrigation water use efficiency of day-neutral strawberry in highly
permeable soil ». J’ai rédigé l’intégralité de l’article suite aux expériences que j’ai planifiées, exécutées et
analysées. Il a été rédigé sous la supervision de Jacques Gallichand et Jean Caron qui m’ont guidé tout au
long du cheminement de la maîtrise. Finalement, le troisième chapitre est une conclusion générale qui fait un
rappel des conclusions de l’article en lien avec la problématique soulevée.
1
Introduction générale
Le Québec compte 538 entreprises agricoles qui cultivent la fraise sur une superficie totale de 1329 ha (ISQ et
MAPAQ 2014). En 2013, le Québec a commercialisé 10599 t de fraises, soit plus de 50 % de la production
canadienne (ISQ et MAPAQ 2014).
Le fraisier possède un réseau racinaire superficiel ce qui le rend sensible à la sécheresse (Galletta et
Himelrick, 1990). Le fraisier n’est capable d’extraire que 20 % de la réserve en eau du sol (Allen et al., 1998).
Un apport insuffisant en eau se traduit par une diminution du rendement du fraisier (Kumar et Dey, 2012; Liu
et al., 2006; Yuan et al., 2004) tandis qu’un apport excessif en eau peut entraîner une asphyxie racinaire. Il
importe d’optimiser la gestion des irrigations du fraisier afin de répondre adéquatement au besoin de la plante
et tout en diminuant la pression du secteur agricole sur l’eau.
En effet, l’agriculture est une importante consommatrice d’eau. Aux États-Unis, le volume d’eau utilisé pour
l’irrigation représente 40 % des prélèvements en eau douce (Hutson et al., 2000). Au Canada, 1634.7 millions
de mètres cubes d’eau ont été utilisés à des fins d’irrigation, soit 3.9 % des prélèvements totaux (Statistique
Canada, 2010a).
Pour gérer de manière optimale l’irrigation, il est essentiel de connaître l’état hydrique du sol et le tensiomètre
est un outil efficace (Hartz, 1999). L’utilisation de tensiomètres est recommandée comme moyen pour planifier
les irrigations afin d’augmenter le rendement dans la culture du fraisier (Serrano et al., 1992).
Toutefois, dans les sols où la fraction des particules de sol supérieur à 2 mm est importante, l’eau s’écoule
principalement verticalement et il y a assèchement du sol en bordure de l’andain (Boivin et Deschênes, 2011).
Le mouvement vertical rapide de l’eau entraine une quantité d’eau hors de la zone racinaire, une perte de
nutriment et un risque de contamination des aquifères (Skaggs et al., 2010). L’efficacité d’utilisation de l’eau
d’irrigation (EUEI) ou « irrigation water use efficiency » dans ces types de sol peut être améliorée au Québec.
Diverses techniques combinées à l’utilisation de tensiomètres peuvent être envisagées.
L’irrigation fractionnée consiste à diviser le volume d’eau à appliquer en plusieurs séquences d’irrigation
entrecoupées d’intervalles d’une certaine durée. Les sols de l’île d’Orléans sont fortement drainants et
l’irrigation fractionnée peut être bénéfique comme les résultats de Létourneau (2015) le montrent. L’irrigation
fractionnée peut réduire le drainage sous la zone racinaire (Cote et al., 2003) et peut légèrement améliorer le
déplacement horizontal de l’eau (Cote et al., 2003; Skaggs et al., 2010).
2
L’irrigation de déficit peut réduire la quantité d’eau utilisée et réduire le lessivage (Mpelasoka et al., 2001). Des
études ont démontré que l’irrigation de déficit pouvait améliorer la qualité des fruits (Giné Bordonaba et Terry,
2010; Terry et al., 2008). Par contre, l’irrigation de déficit entraine généralement une baisse du rendement et
une diminution du calibre des fruits du fraisier (Blatt, 1984; Krüger et al., 1999; Liu et al., 2007; Serrano et al.,
1992). Toutefois, certaines études ont rapporté que déficit hydrique modéré n’avait pas d’effet mesurable sur
le rendement (El-Farhan et Pritts, 1997) ou sur la fleuraison et le nombre de fleurs (Johnson et Simpson,
2014). Un stress hydrique, jusqu’à un certain point, peut améliorer l’EUEI.
Des techniques de rétention souterraine de l’eau ont été envisagées pour augmenter la capacité de rétention
en eau des sols légers. Smucker et Basso (2014) ont obtenu une augmentation du rendement avec le
concombre, le poivron vert et le maïs dans un sol sableux en installant une membrane dans la zone racinaire.
La technique n’a toutefois pas été encore adaptée à la culture de fraisier.
Plusieurs recherches ont démontré que la production sur substrat peut convenir à la production de fraises en
Amérique du Nord (Kempler, 2002; Paranjpe et al., 2008; Takeda, 1999). Des chercheurs californiens ont
étudié un système hors-sol hybride entre la culture conventionnelle en champ et la culture hors-sol sur table,
la culture hors-sol sur butte (raised beb trough system) (Evans et Gonzalez-Fuentes, 2013; Thomas et al.,
2013; Wang et al., 2012). Les résultats indiquent un fort potentiel commercial. L’ajout d’un matelas capillaire
dans ce système pourrait permettre des économies d’eau comme il a été observé en pépinière et en culture
de tomate en serre (Caron et al., 2002; Lemay et al., 2012). Ce système de production n’a pas été testé au
Québec.
Il apparaît intéressant d’adapter les techniques mentionnées aux conditions québécoises et d’en évaluer le
potentiel de production. De manière générale, l’objectif de ce projet était d’évaluer différentes techniques au
champ qui peuvent améliorer l’EUEI.
3
Chapitre 1: Revue de littérature
1.1 Aperçu de la culture
1.1.1 État de la production
La fraise est le troisième petit fruit en importance sur le plan monétaire au Québec. Le Québec comptait 538
entreprises qui produisaient 12213 t de fraises sur 1329 ha en 2013 ha (ISQ et MAPAQ 2014). Les recettes du
secteur étaient de 36,6 millions de dollars, soit plus de la moitié des recettes canadiennes en 2013 ha (ISQ et
MAPAQ 2014). La consommation annuelle de fraises fraîche était de 3,70 kg par personne pour cette même
année ha (ISQ et MAPAQ 2014).
1.1.2 Généralités du fraisier
Le fraisier est une plante herbacée vivace qui peut être cultivée sous différents environnements. Le fraisier
appartient au règne Plantae, division Magnoliophyta, classe Magnoliopsida, sous-classe Rosidae, ordre
Rosales, famille Rosaceae, genre Fragaria. Le fraisier cultivé commercialement est le Fragaria x ananassa
Duchesne et est issu du croisement de Fragaria chiloensis et Fragaria virginiana (Darrow, 1966).
Il existe principalement trois classes de cultivar de fraisier cultivé : à jours courts, à jours neutres et remontant.
Le cultivar à jours neutres n’est pas influencé par la photopériode et fleurit continuellement durant la saison de
croissance. La période de récolte s’étend de la mi-juillet jusqu’au premier gel mortel à l’automne au Québec.
Dans le cas du fraisier à jours cours (fraisier d’été), la période de récolte s’étend du début juin jusqu’à la mi-
juillet. Le fraisier remontant quant à lui a une première période de production au printemps et une autre à
l’automne.
Le fraisier possède un réseau racinaire superficiel ce qui le rend sensible à la sécheresse (Galletta et
Himelrick, 1990). Les racines sont réparties dans le sol de la façon suivante : 15 % dans la zone 0-10 cm,
50 % dans la zone 10-20 cm et 35 % dans la zone 20-30 cm (Boivin et Deschênes, 2011). La physiologie des
racines du fraisier limite l’accessibilité à l’eau disponible dans le sol. Le fraisier n’est capable d’extraire que
20 % de la réserve en eau du sol (Allen et al., 1998). L’irrigation du fraisier exige une excellente gestion pour
maintenir les conditions hydriques optimales. Un apport insuffisant entraîne un stress hydrique tandis qu’un
apport excessif peut entraîner une asphyxie racinaire.
Un stress hydrique chez le fraisier se traduit par une diminution du rendement (Kumar et Dey 2012; Liu et al.
2006; Yuan et al. 2004). Tout comme le rendement, la qualité des fruits est affectée en conditions de stress
hydrique. Le calibre des fruits est significativement réduit lors de stress hydrique durant la floraison et le
4
développement des fruits (Blatt, 1984). Afin d’obtenir des rendements et une qualité des fruits acceptables,
l’irrigation est généralement nécessaire dans la production de fraises (Liu et al., 2007).
1.1.3 Pratiques culturales
Au Québec, le fraisier à jours neutres est généralement cultivé sur andain recouvert de paillis de polyéthylène
noir. Les andains sont de 15 à 25 cm de haut et suffisamment larges pour accueillir de 2 à 4 rangées de
plants. La densité de plantation varie de 55 000 à 75 000 plants par hectare. Le paillis de plastique qui couvre
l’andain est imperméable afin de diminuer les pertes par évaporation du sol. Une faible proportion des
précipitations s’infiltre dans l’andain. Les films de plastique augmentent la température du sol, aident au
contrôle des mauvaises herbes, réduisent l’érosion et limitent les pertes par évaporation (Freeman et Gnayem,
2005). L’irrigation est donc nécessaire pour combler les besoins en eau de la plante. L’apport en eau est
assuré par un ou deux tubes de goutte-à-goutte installés à environ 5 cm sous la surface du sol.
1.2 Besoin en eau de la culture
L’eau a un rôle essentiel dans plusieurs processus physiologiques de la plante : un rôle de médium pour la
diffusion du CO2, un rôle de transport des éléments minéraux, un rôle dans la croissance des cellules, un rôle
structural et un rôle biochimique. L’eau est donc un intrant clé dans la production agricole. Les besoins en eau
de la plante sont principalement dus à la transpiration. La transpiration est un effet secondaire des échanges
gazeux des stomates. Il existe des équations qui permettent d’estimer les besoins en eau des cultures.
1.2.1 Calcul de l’évapotranspiration
Les besoins en eau peuvent être estimés par le calcul de l’évapotranspiration. L’évapotranspiration de
référence (ETR) est la quantité d’eau évapotranspirée par une culture de référence (luzerne ou gazon)
d’environ 15 cm de haut dans un champ ne manquant jamais d’eau (Gallichand, 2011). C’est une donnée
essentielle pour le calcul du bilan hydrique d’une culture et pour le calcul des besoins en eau à la ferme. La
FAO présente l’équation simplifiée de Penman-Monteith comme étant la méthode standard reconnue pour une
estimation précise de l’ET0 dans une vaste gamme de climats (Allen et al., 1998).
Au Québec, de façon générale, les données de radiations et de flux de chaleur du sol ne sont pas
comptabilisées par les différentes stations météorologiques. Pour pallier à ce problème, (Rochette et Dubé,
1989) ont développé une formule calibrée pour le Québec nécessitant seulement la température de l’air.
𝐸𝑇0 = −1,75 + 0,0646 ∙ 𝑇𝑚𝑎𝑥 + 0,0975 ∙ (𝐴𝑇 − 𝐴𝑇𝑛𝑜𝑟) + 0,00448 ∙ 𝑅𝑒 [ 1 ]
Tmax : Température maximale de la journée (°C);
5
AT : amplitude thermique journalière;
ATnor : amplitude thermique normale pour le mois auquel AT appartient;
Re : Rayonnement solaire extraterrestre (cal cm-1 j-1).
Le rayonnement solaire extraterrestre (Re) peut être estimé par l’équation [ 2 ] pour les latitudes du Québec
(Lagacé, 2012).
𝑅𝑒 = 𝑅𝑒̅̅ ̅ + ∆𝑅 𝑐𝑜𝑠𝐹 + 7(1 − 𝑐𝑜𝑠2𝐹)
[ 2 ] où :
𝑅𝑒̅̅ ̅ =
𝑅𝑚𝑎𝑥 + 𝑅𝑚𝑖𝑛
2
∆𝑅 =𝑅𝑚𝑎𝑥 − 𝑅𝑚𝑖𝑛
2
𝑅𝑚𝑎𝑥 = 1021,6 − 0,2(𝐿𝑎𝑡 − 45)
𝑅𝑚𝑖𝑛 = 252,8 − 14,8(𝐿𝑎𝑡 − 45)
𝐹 = 2𝜋𝐽 − 173
365
J : Jour Julien;
Lat : Latitude (°);
Rmax : Radiation extra-terrestre maximale (cal cm-2 j-1);
Rmin : Radiation extra-terrestre minimale (cal cm-2 j-1).
1.2.2 Calcul de l’évapotranspiration de la culture
L’évapotranspiration des cultures (ETc) est la quantité d’eau réellement transpirée par une culture à un stade
donné de sa croissance. L’ETc est influencée par divers facteurs : le coefficient de culture (Kc), le stade de
croissance, la teneur en eau du sol dans la zone des racines, la teneur en eau à la surface du sol et l’ET0.
L’ETc peut être calculé par l’équation suivante :
𝐸𝑇𝑐 = 𝐾𝐶𝐸𝑇0
[ 3 ]
Le coefficient de culture varie en fonction de la culture et du stade de croissance. L’évolution du coefficient
cultural du fraisier à jours neutres pour une région de la Californie est présentée à la figure 1. Au Québec, peu
d’études abordent le sujet du Kc pour le fraisier. Bergeron (2010) a trouvé un coefficient cultural moyen de
0.58 et une ETc maximale de 2.77 mm jour-1.
6
Figure 1 : Coefficient de culture moyen du fraisier pour la vallée de Santa Maria, Californie (adapté de Hanson
et Bendixen 2004).
1.3 Mouvement de l’eau dans le sol
Afin de comprendre ce qui se passe dans le sol lors d’une irrigation, il est nécessaire de comprendre comment
l’eau se déplace dans le sol. L’eau peut contenir deux formes d’énergie : l’énergie cinétique et l’énergie
potentielle. Dans le sol, la vitesse de déplacement de l’eau est faible et l’énergie cinétique est considérée
négligeable. L’état du mouvement de l’eau est influencé par l’énergie potentielle. En accord avec la
thermodynamique, l’eau se déplace d’un endroit d’énergie potentielle élevée à un endroit d’énergie potentielle
faible. Le potentiel total (φt) de l’eau du sol est la somme de plusieurs facteurs.
𝜑𝑡 = 𝜑𝑔 + 𝜑𝑝 + 𝜑𝑚 + 𝜑𝑜
[ 4 ]
φg : potentiel gravitationnel;
φp : potentiel de pression;
φm : potentiel matriciel;
φo : potentiel osmotique.
Le potentiel gravitationnel est causé par la force de gravité. Lorsque φg est supérieur aux autres potentiels, il y
a écoulement d’eau vers le bas du sol. Le φp fait référence à la pression hydrostatique. Le φp est positif
lorsque le point de référence est sous une nappe d’eau et négatif au-dessus. Le φm résulte des forces de
capillarité et d’adsorption dues aux particules solides du sol. C’est l’attraction de l’eau par la matrice du sol. Le
φm est négatif puisqu’il faut appliquer une force pour extraire l’eau. C’est la force que les racines exercent pour
7
extraire l’eau du sol. La tension du sol est un synonyme du φm. Le φo est causé par la présence de sels, de
métaux et d’autres composés dans l’eau du sol.
En condition saturée dans le sol, le potentiel de l’eau du sol est considéré positif. Dans un sol non saturé, le
potentiel est négatif puisque l’eau est retenue par les forces de capillarité et d’adsorption. L’eau se déplace
verticalement ou horizontalement dans le sol. Le déplacement vertical est généré par le potentiel
gravitationnel. Le potentiel matriciel influence l’écoulement dans les deux directions. L’eau circule au travers
des micropores et des macropores du sol.
Le mouvement de l’eau dans le sol est complexe et des modèles décrivant le phénomène en condition
saturée, transitoire et non saturée peuvent être trouvés dans Allaire (2011). L’infiltration de l’eau dans le sol
lors d’une irrigation dépend, entre autres, du débit d’eau apporté, de la teneur en eau initiale du sol et de la
conductivité hydraulique du sol. Il est donc important de déterminer les propriétés physiques du sol à irriguer
pour estimer et comprendre le déplacement de l’eau dans le sol.
Lors d’une irrigation, la vitesse d’infiltration tend vers la conductivité hydraulique saturée. La conductivité
hydraulique représente la capacité d’un milieu à laisser circuler l’eau. Elle est fonction de la granulométrie et
de la structure du sol, de la distribution porale et de la tortuosité des pores du sol.
1.4 L’irrigation
1.4.1 Utilisation de l’eau par le secteur agricole
L’eau utilisée en irrigation agricole compte pour 45 % de la consommation en eau potable dans les pays de
l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE, 2010). Au Canada, 1634.7 millions
de mètres cubes d’eau ont été utilisés à des fins d’irrigation, soit 3.9 % des prélèvements totaux (Statistique
Canada, 2010a). Les secteurs urbains, industriels et agricoles compétitionnent pour avoir accès à la
ressource. Les ressources en eau ne sont pas infinies et des efforts doivent être entrepris pour réduire la
consommation en eau de chaque secteur.
En irrigation, les efforts de conservation de l’eau doivent être orientés afin d’améliorer les infrastructures des
systèmes d’irrigation et d’améliorer la gestion des irrigations (Clemmens et al., 2008). L’efficacité d’utilisation
de l’eau d’irrigation (EUEI) ou « irrigation water use efficiency » peut être améliorée en diminuant la quantité
d’eau qui s’infiltre sous la zone des racines.
Une grande partie de la vallée du Saint-Laurent ne souffre pas de déficit hydrique. La demande en eau des
cultures peut théoriquement être comblée par les précipitations. La distribution des précipitations est toutefois
8
inégale et des conditions de stress hydrique peuvent être engendrées. L’irrigation est donc utilisée au Québec
pour combler les besoins en eau entre les périodes de précipitation afin d’augmenter les rendements
agricoles. De plus, en culture de la fraise à jours neutres, le paillis de plastique rend nécessaire l’irrigation.
1.4.2 Principes de l’irrigation
1.4.2.1 Réserve en eau du sol
L’objectif de l’irrigation est de maintenir la teneur en eau du sol dans une gamme idéale pour la croissance
d’une culture. Lorsque la teneur en eau se maintient entre la capacité au champ (ϴCC) et le point critique (ϴC),
l’eau est facilement disponible pour la plante. À l’opposé, lorsqu’elle se situe entre ϴC et le point de
flétrissement permanent (ϴPFP), il peut y avoir baisse de rendement. La réserve d’eau facilement utilisable
(RFU) pour la plante est définie par l’équation [ 5 ].
𝑅𝐹𝑈 = 𝑃𝑅 (𝛳𝐶𝐶 − 𝛳𝐶) [ 5 ]
RFU : réserve facilement utilisable (mm);
PR : profondeur d’enracinement (mm).
En ce qui concerne ϴCC, les valeurs dépendent principalement de la texture et du pourcentage de matière
organique du sol (Côté, 1982). La ϴCC est atteinte lorsque les forces matricielles égalent la force
gravitationnelle. La profondeur d’enracinement varie selon le stade de croissance de la plante. La RFU
augmentera avec le développement des racines. Selon Allen et al. (1988), la profondeur maximale
d’enracinement du fraisier est de 30 cm.
Le déficit maximal admissible (DMA) représente la fraction d’eau facilement utilisable sur l’eau utilisable par la
plante.
𝐷𝑀𝐴 =𝑅𝐹𝑈
𝑅𝑈
[ 6 ]
La réserve utile (RU) représente l’épaisseur d’eau disponible à la plante où ϴC est remplacé par ϴPFP dans
l’équation [ 5 ]. Selon Allen et al. (1988), le DMA recommandé du fraisier est de 0.20.
1.4.2.2 L’oxygène dans le sol
Le sol a besoin d’environ 10 L m-2 j-1 d’oxygène pour répondre au besoin de l’activité biologique et à la
respiration racinaire (Allaire, 2011). Les racines des plantes ont besoin d’oxygène dans le sol pour le
processus physiologique du cycle de Krebs de la plante. Si la concentration en oxygène est insuffisante, il y a
9
diminution de l’activité respiratoire des racines ce qui modifie le cycle de Krebs. Le manque d’aération
prolongé peut engendrer un ralentissement de la croissance, un jaunissement des feuilles et le flétrissement
de la plante. Les racines du fraisier ont besoin d’un volume d’air minimal dans le sol pour éviter les
conséquences négatives sur leur développement. Un volume d’air minimal de 0.15 par rapport au volume total
de sol est recommandé (Evenhuis et Alblas, 2002). L’irrigation doit donc apporter suffisamment d’eau afin de
répondre aux besoins de la plante sans toutefois inonder la zone racinaire durant une période prolongée.
1.4.2.3 Type d’irrigation
Il existe plusieurs méthodes pour acheminer l’eau aux racines. Elles peuvent être divisées en 4 catégories :
l’irrigation par système d’aspersion, la micro-irrigation (l’irrigation localisée), l’irrigation de surface et l’irrigation
souterraine. L’irrigation localisée est prédominante dans la culture de fruit et légume à haute valeur
commerciale comme la fraise. L’irrigation goutte-à-goutte est utilisée sur 950 000 ha aux États-Unis (National
Agricultural Statistics Service, 2009). Au Québec, 265 des 670 fermes qui pratiquent l’irrigation utilisent
l’irrigation localisée (Statistique Canada, 2010b). L’irrigation goutte-à-goutte permet une meilleure EUEI que
l’irrigation par aspersion (Rolbiecki et al., 2004; Rolbiecki et Rzekanowski, 1997).
1.4.2.4 Efficacité d’utilisation de l’eau
L’utilisation de l’eau peut être rapportée de différente façon. Généralement, l’efficacité d’utilisation de l’eau
(EUE) se calcule en rendement par quantité d’eau transpiré par la culture (Grant et al., 2010). L’efficacité
d’utilisation de l’eau d’irrigation (EUEI) peut être exprimée par le rendement sur la quantité d’eau appliquée
(Wang et al., 2007). L’EUE n’est pas recommandé pour évaluer l’efficacité d’un système d’irrigation, Bos
(1985) privilégie l’utilisation de l’EUEI.
À l’Île d’Orléans, la fraction de schistes (particules > 2 mm) joue un rôle déterminant dans l’écoulement de
l’eau en culture de la fraise à jours neutres. L’eau s’écoule principalement verticalement et il y a assèchement
du sol en bordure de l’andain (Boivin et Deschênes, 2011). Lors d’une irrigation avec un tube de goutte-à-
goutte au milieu de l’andain, en moyenne 50% de l’andain est hors de portée des apports en eau (Boivin et
Deschênes, 2011). Les sols de l’île sont fortement drainants et l’eau migre rapidement vers le bas, hors de la
zone racinaire. Le drainage est considéré rapide lorsque la conductivité hydraulique varie entre 10 à 100 µm
s-1 (Webb et al., 1991).
Ce problème amène les producteurs à augmenter le temps d’irrigation ce qui favorise la formation de canaux
d’écoulement préférentiel (Boivin et Deschênes, 2011). Le volume de sol humidifié n’est pas plus grand et le
problème s’accentue. L’expérience réalisée par Boivin et Deschênes (2011) a conclu qu’augmenter le débit
des goutteurs, réduire l’espacement des goutteurs et augmenter ou réduire le volume d’eau appliqué par
10
irrigation ne favorisent pas le mouvement latéral de l’eau. La teneur en eau avant l’irrigation et les propriétés
physiques du sol déterminent en grande partie la diffusion et la distribution de l’eau (Skaggs et al., 2010). Le
mouvement vertical rapide de l’eau dans l’andain entraine un gaspillage de l’eau hors de la zone racinaire, une
perte de nutriment par lessivage et un risque de contamination des aquifères (Skaggs et al., 2010). L’EUEI est
peu élevée dans certains types de sol à l’Île d’Orléans et des techniques pour l’améliorer doivent être
trouvées. La prochaine section aborde des solutions qui pourraient être apportées pour améliorer le
rendement et réduire la consommation d’eau.
1.5 Techniques pour optimiser la gestion de l’irrigation
Optimiser la gestion de l’irrigation peut se caractériser par l’application de la quantité d’eau qui correspond au
besoin de la plante dans la zone racinaire et en évitant le déplacement de l’eau et des éléments nutritifs sous
la zone racinaire. Des techniques doivent être envisagées afin de réduire les pertes par percolation. Il est
premièrement essentiel de connaître l’état hydrique du sol pour gérer efficacement la planification de
l’irrigation.
1.5.1 Tensiomètre
Une méthode reconnue pour déterminer quand irriguer et estimer la quantité d’eau à appliquer est l’utilisation
du tensiomètre. Le tensiomètre est un outil efficace et est recommandé comme moyen pour planifier les
irrigations afin d’augmenter le rendement (Hartz, 1999; Serrano et al., 1992). Le tensiomètre indique le
potentiel de l’eau dans le sol c’est-à-dire la force avec laquelle l’eau est retenue dans la matrice du sol. Elle
correspond à la force que les racines doivent exercer pour prélever l’eau du sol. La tension du sol peut se
traduire en teneur en eau du sol par la courbe de rétention.
Le tensiomètre est constitué d’un tube rempli d’eau, d’une bougie poreuse en céramique à l’extrémité du bas,
d’un bouchon étanche à l’extrémité du haut et généralement d’un capteur de pression. L’eau du tensiomètre
circule vers le sol par la bougie poreuse pour atteindre l’équilibre avec le potentiel du sol. Le déplacement de
l’eau du tensiomètre vers le sol crée un vide à l’intérieur qui est mesuré par le capteur de pression. Le
tensiomètre peut être relié à un acquisiteur de donnée ou transmettre ses données par un réseau sans fil pour
faciliter le suivi des lectures. La capacité de suivre en temps réel un réseau de capteur est un véritable atout
(Burgess et al., 2010). Avant de suivre à distance l’état hydrique du sol, il est nécessaire de bien positionner
les tensiomètres dans le sol.
Le tensiomètre doit être installé dans la zone de sol de prélèvement des racines et d’humectation du système
d’irrigation goutte-à-goutte. Il est donc nécessaire de déterminer le patron d’humectation. Evenhuis et Alblas
11
(2002) recommandent un positionnement du tensiomètre à 15-20 cm de profond entre la rangée de plants et
le tube de goutte-à-goutte. Ils recommandent de s’approcher du gouteur en sol léger où l’infiltration est rapide.
L’étude de Boivin et Deschênes (2011) qui se déroulait en sol léger recommande le positionnement du
tensiomètre dans la zone 12 (0-10 cm) en début de saison de croissance et dans la zone 8 (10-20 cm) par la
suite (figure 2). La zone 3 (20-30) cm peut être utilisé pour détecter le lessivage.
Figure 2 : Coupe transversale d’un andain avec positionnement des 2 rangées de plant et du tube de goutte-à-goutte (adapté de Boivin et Deschênes 2011).
Le seuil optimal pour déclencher les irrigations varie selon chaque type de culture. Au Québec, des études ont
permis de déterminer la plage de confort hydrique pour la fraise à jours neutres (Bergeron, 2010; Létourneau,
n.d.; Watters, n.d.). Les meilleurs rendements ont été obtenus lorsque les irrigations étaient déclenchées entre
-15 et -20 kPa pour la culture en champ et à -5 kPa en culture hors-sol.
L’utilisation du tensiomètre est connue et documentée pour gérer l’irrigation du fraisier. Un problème persiste
en sol léger pour améliorer la disponibilité de l’eau aux plantes, il s’agit de réduire la percolation hors de la
zone racinaire. Le tensiomètre combiné à d’autres techniques semble pouvoir améliorer l’EUEI davantage. La
section suivante aborde des techniques pouvant potentiellement répondre à ce problème.
1.5.2 Nouvelles techniques envisagées
1.5.2.1 Irrigation fractionnée
Les sols de l’île d’Orléans sont fortement drainants et la méthode d’irrigation goutte-à-goutte actuelle ne
permet pas de bien humidifier la zone racinaire. L’eau appliquée descend rapidement sous la zone racinaire.
Une technique envisageable pour irriguer un plus grand volume de sol et améliorer la disponibilité de l’eau aux
racines est l’irrigation fractionnée. L’irrigation fractionnée (IF) ou « pulsed irrigation » consiste à diviser le
volume d’eau à appliquer en plusieurs séquences d’irrigation entrecoupées d’intervalles d’une certaine durée.
12
Des recherches ont démontré que la fréquence d’irrigation influence positivement le rendement de plusieurs
cultures (Phene et Sanders, 1976; Wang et al., 2006). Selon Assouline (2002), réduire le débit d’application
près du taux de prélèvement de la plante peut améliorer l’EUEI. Selon Evenhuis et Alblas (2002), pour réduire
les pertes d’eau par percolation, des irrigations fréquentes de petites quantités d’eau sont nécessaires. Il s’agit
de réduire l’écart entre les moments d’application de l’eau et les besoins de la plante.
Li et al. (2004) affirment que l’IF peut améliorer le déplacement latéral de l’eau dans l’andain. L’étude de
Skaggs et al. (2010) démontre toutefois un effet non significatif. L’étude de Boivin et Deschênes (2011) portait
sur le déplacement de l’eau dans la culture de fraise à l’île d’Orléans, mais l’IF n’a pas été étudié. La mise en
place d’un traitement expérimental avec IF permettrait de vérifier si le déplacement latéral de l’eau est favorisé
dans un sol de l’île d’Orléans.
L’irrigation fractionnée semble être bénéfique pour la culture de la fraise comme les résultats de Létourneau
(n.d.) le montrent. L’expérience consistait à séparer l’application d’eau en 2 séquences. Cette expérience ne
s’est déroulée que sur une saison de production et doit être répétée pour valider les résultats.
1.5.2.2 Irrigation de déficit
L’irrigation de déficit consiste à ne combler qu’une partie des besoins en eau de la plante et le faible stress
hydrique appliqué aux plantes est censé avoir un effet minimal sur le rendement (English et Raja, 1996).
L’irrigation de déficit peut réduire la consommation en eau, réduire le lessivage et aussi améliorer EUEI de
plusieurs cultures horticoles (Mpelasoka et al., 2001; Topcu et al., 2007). Des études ont démontré qu’elle
pouvait améliorer la qualité des fruits (Giné Bordonaba et Terry, 2010; Terry et al., 2008). Par contre, cette
méthode entraine généralement une baisse du rendement et une diminution du calibre des fruits du fraisier
(Blatt, 1984; Krüger et al., 1999; Liu et al., 2007; Serrano et al., 1992). Certaines études ont, toutefois,
rapporté qu’un déficit hydrique modéré n’avait pas d’effet mesurable sur le rendement (El-Farhan et Pritts,
1997) ou sur la fleuraison et le nombre de fleurs (Johnson et Simpson, 2014). La réponse au stress hydrique
varie selon le cultivar (Giné Bordonaba et Terry, 2010). Un stress hydrique, jusqu’à un certain point, peut
améliorer l’EUEI.
Ajuster le SD en fonction de l’ETc a été suggéré par Létourneau (n.d.) dans le but d’améliorer EUEI du fraisier.
Appliquer un stress hydrique modéré lorsque de l’ETc est faible pourrait améliorer EUEI sans affecter
négativement le rendement.
13
1.5.2.3 Technique de rétention souterraine de l’eau
Les techniques de rétention souterraine de l’eau (TRSE) ou « subsurface water retention technology » ont
pour but d’augmenter la capacité de rétention en eau du sol. En augmentant la capacité de rétention du sol, la
percolation sous la zone racinaire risque de diminuer. Plusieurs moyens peuvent être utilisés pour augmenter
la capacité de rétention en eau du sol par exemple : ajout de matière organique, de biochar (Abel et al., 2013),
de polymère hydrophile (Andry et al., 2009; Yang et al., 2014) ou l’installation de membrane dans le sol
(Kavdir et al., 2014).
Guber et Smucker (2013) ont réussi à doubler la capacité de rétention en eau de la zone racinaire et à
augmenter significativement les rendements d’un champ de maïs en sol sableux. Ils ont installé des
membranes de polymère à 35 et 50 cm de profond. Leurs résultats de simulation d’écoulement sur HYDRUS-
2D montrent que les TRSE permettent d’améliorer l’EUEI dans les sols très perméables. Les membranes
permettent d’intercepter le flux d’eau et de réduire le risque de contamination des aquifères.
L’utilisation du système de matelas capillaire AQUAMATTM (Soleno Textiles, Laval, QC, Canada) a été
évaluée pour la culture en pot dans les pépinières (Caron et al., 2005). L’AQUAMATTM utilise le principe de la
remontée capillaire pour redistribuer l’eau au sol. Le matelas capillaire est composé d’un polyéthylène étanche
à la base, d’une couche de polyester hautement absorbant au milieu et d’un textile antiracinaire sur le dessus.
Il a permis de réduire la quantité de solutions nutritives en culture de tomate en serre (Lemay et al., 2012). En
production de fraise hors-sol sur table, le matelas capillaire permet de diminuer les quantités d’engrais
utilisées et la fréquence des irrigations (Caron et al., 2012).
L’installation d’un matelas capillaire sous la zone racinaire a l’avantage d’avoir des résultats directement après
l’installation. Des recherches ont été conduites sur l’utilisation de matelas capillaire en culture hors-sol sur pot
ou en sac du fraisier, mais aucune recherche ne semble avoir été faite sur l’utilisation de matelas capillaire
dans la culture de la fraise en champ.
1.5.2.4 Culture hors-sol
Une autre option envisagée pour améliorer l’EUEI est de passer à un système de culture hors-sol. La culture
de fraise commerciale sur substrat a été développée au début des années 1970 dans des serres des Pays-
Bas et de la Belgique (Lieten, 2013). La culture hors-sol ou la culture sur substrat se définit comme étant la
culture d’espèces végétales dans un milieu isolé du sol (Zuang et al., 1984).
La culture hors-sol de la fraise permet d’obtenir des rendements de 3.5 à 5.5 kg m-2 (Lieten, 2013) ce qui est
supérieur aux rendements en champ du Québec. La culture hors-sol élimine le besoin de fumigants,
14
d’herbicides et de rotation de culture. Le fraisier est affecté par plusieurs maladies racinaires telles que la
verticilliose qui persiste dans le sol d’année en année. La culture sur substrat permet un milieu de croissance
exempt de maladies racinaires et d’insectes (Lieten, 2013).
La culture hors-sol comporte toutefois des inconvénients. Le coût d’investissement et le coût annuel
d’opération sont plus élevés qu’en champ (Lieten, 2013). La culture hors-sol de la fraise demande un haut
niveau de compétence et d’expertise en gestion de la culture et de l’irrigation (Lieten, 2013). En raison de la
diminution du volume de la rhizosphère en hors-sol, les plantes vident la réserve en eau plus rapidement en
hors-sol par rapport au champ (Klamkowski et Treder, 2006). La gestion de l’eau et des fertilisants demande
une régie adaptée afin de maintenir les conditions optimales de culture (Wang et al., 2012). Elle est aussi plus
sensible aux variations de température et aux gels (Lieten, 1992).
Le fraisier en hors-sol nécessite de 1.5 à 2.5 L de substrat par plant (Guérineau et al., 2003). Le substrat est
sélectionné selon les critères suivants : aération, capacité de rétention en eau et propriétés chimiques. La
densité de plantation varie de 10 à 12 plants par mètre (Taylor et al., 2006). Le pH de l’eau d’irrigation doit être
entre 5.8 ± 0.8 pour que les éléments minéraux soient mieux absorbés (Guérineau et al., 2003). La
conductivité électrique de la solution nutritive doit être de 0.6 à 1.8 mS durant la floraison et de 0.8 à 1.5 mS
cm-1 durant la fructification (Guérineau et al., 2003).
Plusieurs recherches ont démontré que la production de culture sur substrat peut convenir à la production de
fraise en Amérique du Nord (Kempler, 2004; Paranjpe et al., 2008; Takeda, 1999). Des chercheurs
californiens ont étudié un système hors-sol hybride entre la culture conventionnelle en champ et la culture
hors-sol sur table, la culture hors-sol sur butte (HSB) ou « raised beb trough system » (Fennimore et al., 2011;
Thomas et al., 2011; Wang et al., 2012). Le système HSB est originaire de l’Europe (Lieten, 2013). L’avantage
d’un système hybride est qu’il présente un coût d’investissement plus faible que les autres méthodes hors-sol
(Guérineau et al., 2003). Il s’agit de former un creux dans le milieu de l’andain lors de son façonnement. Un
géotextile est déposé sur le sol pour isoler le substrat et le creux est rempli de substrat. Wang (2010) indique
un fort potentiel commercial pour le système HSB en fraise.
En ajoutant un matelas capillaire au système HSB, il est possible de croire que l’EUEI sera améliorée. Le
matelas capillaire augmente la réserve en eau et capte l’excédent d’eau du substrat. Il retient aussi les
éléments nutritifs. Une attention doit toutefois être portée à l’évolution de la CE du substrat pour éviter
l’accumulation de sels. Caron et al. (2012) ont démontré que le matelas capillaire en hors-sol engendrait des
économies d’eau significative en culture hors-sol de la fraise sur table en tunnel et en serre. Il apparaît
15
intéressant d’adapter la technique de production du système hors-sol sur butte aux conditions québécoises et
d’en évaluer le potentiel de production.
1.6 Objectifs et hypothèses
1.6.1 Hypothèses
L’irrigation fractionnée régie par tensiométrie à seuil unique permet une économie d’eau et une
augmentation de rendement par rapport à l’irrigation conventionnelle régie par tensiométrie à seuil
unique;
L’irrigation fractionnée régie par tensiométrie à seuil modulé par l’évapotranspiration prévisionnelle
permet une économie d’eau et une augmentation de rendement par rapport à l’irrigation
conventionnelle régie par tensiométrie à seuil unique;
L’installation de matelas capillaire dans la zone racinaire permet une économie d’eau et une
augmentation de rendement par rapport à l’irrigation conventionnelle régie par tensiométrie à seuil
unique;
Le système de production hors-sol sur butte régie par tensiométrie à seuil unique permet une
économie d’eau et une augmentation de rendement par rapport à l’irrigation conventionnelle régie par
tensiométrie à seuil unique;
1.6.2 Objectifs de recherche
Déterminer si les techniques présentées peuvent améliorer l’EUEI et déterminer leur potentiel de production
de la fraise à jours neutres dans un contexte de production commerciale. Il s’agit notamment de déterminer
l’effet des techniques sur le développement des plants, le rendement, la qualité des fruits, l’efficacité
d’utilisation de l’eau d’irrigation et les propriétés physico-chimiques du sol et du substrat.
17
Chapitre 2: Optimizing irrigation water use
efficiency of day-neutral strawberry in highly
permeable soil
Résumé
Il importe d’optimiser la gestion des irrigations du fraisier à jours neutres afin de répondre adéquatement au
besoin de la plante tout en diminuant la pression du secteur agricole sur l’eau. Dans les sols de l’île d’Orléans
(Québec, Canada), la fraction des particules de sol supérieure à 2 mm peut varier de 15 à 30%. L’eau s’écoule
principalement verticalement sous le tube de goutte-à-goutte et le mouvement vertical rapide de l’eau entraine
un assèchement du sol en bordure de l’andain et une perte de nutriments. Diverses techniques combinées à
l’utilisation de tensiomètres peuvent être envisagées afin d’améliorer l’efficacité d’utilisation de l’eau d’irrigation
(EUEI) dans ce type de sol. L’irrigation fractionnée, l’ajustement du seuil de déclenchement (SD) de l’irrigation
selon l’ETc prévisionnel, l’installation de matelas capillaires sous la zone racinaire et un système de production
hors-sol sur butte profilée ont été testés durant les saisons de production 2013 et 2014 dans un contexte de
production commerciale. L’effet des traitements durant la saison 2014 a été limité des maladies et les
précipitations. Les traitements ont permis d’améliorer EUEI par rapport au témoin mais n’ont pas permis une
augmentation significative du rendement total de la saison. Le système hors-sol a toutefois permis
d’augmenter significativement de 86% le rendement vendable durant le premier mois de production. En raison
de sa simplicité et de sa tendance à augmenter le rendement, l’irrigation fractionnée est recommandée pour le
type de sol à l’étude.
18
Abstract
It is important to optimize the irrigation management of day-neutral strawberry plants in order to adequately
meet the plant needs while reducing the pressure of agriculture on water. Some soils in the area of Île
d’Orléans (Québec, Canada) present an important proportion of schist fragments (15-30%). Because of the
high hydraulic conductivity, water flows mainly vertically under the drip tape with little horizontal movement,
causing losses of water and nutrients. Different techniques, combined with the use of tensiometer, may be
considered to improve the irrigation water use efficiency (IWUE) in this type of soil. Pulse irrigation, irrigation
threshold (IT) adjusted according to ETc, installation of capillary mat under the root zone and a raised bed
trough system with peat substrate were tested during the 2013 and 2014 cropping seasons in commercial
fields. Treatment effects during the 2014 season were limited by diseases and rainfall. Treatments tested
allowed to increase IWUE compared to the control but the total marketable yield increases were not significant.
The soilless system has, however, significantly increased the marketable yield by 86% in the first months of
production for both years. Because of its simplicity and its yield increase, pulse irrigation is recommended for
this type of soil in order to reduce the amount of irrigation water.
19
Introduction
The province of Québec produces more than 50% of all strawberries in Canada with 1758 ha (ISQ and
MAPAQ, 2014). Strawberry plants have a shallow root system which make them susceptible to drought
(Galletta and Himelrick, 1990) and are generally considered as a high water requirement crop. Whereas
insufficient water supply results in yield reduction (Krüger et al., 1999; Kumar and Dey, 2012; Liu et al., 2007;
Yuan et al., 2004), excessive irrigation can contribute to disease development and nutrient leaching.
Québec has an appearance of abundant fresh water resources. However, some regions have significant
problems of water supply in terms of quantity or quality especially where there is a high concentration of
irrigated crops (e.g. Montérégie, Lanaudière and Île d’Orléans near Québec City) (AAC, 2003). It is therefore
important to optimize the management of irrigation for strawberry to meet crop needs while reducing the
pressure of agriculture on the water resource.
It has been shown that marketable yield and irrigation water use efficiency (IWUE) could benefit from soil
water potential (SWP) based irrigation management for strawberry (Bergeron, 2010; Evenhuis and Alblas,
2002; Hoppula and Salo, 2006; Létourneau, n.d.). Yet, as pointed out by Morillo et al. (2015), optimizing
irrigation management do not imply solely high technology irrigation systems with sensors in the field.
Hydraulic properties influence the shape and dimension of the wetting pattern (Cote et al., 2003). Letourneau
et al. (n.d.) reported a limited influence of SWP based irrigation management in highly permeable soils with
important schist fragments (particles over 2 mm) due to inadequate wetting pattern. In highly permeable soils,
water drains easily and quickly from the root zone because of gravity (Cote et al., 2003). In these soils, wetting
patterns present a downward oriented elliptical shape which makes it difficult to wet the side of the bed;
making most of the applied water rapidly unavailable to plants. Improved irrigation techniques or production
systems combined with SWP management could be considered to increase IWUE of strawberry in this type of
soil.
Pulse irrigation could reduce drainage under the root zone (Cote et al., 2003) and could increase horizontal
water movements (Cote et al., 2003; Skaggs et al., 2010). High frequency irrigation resulted in equivalent or
improved yield and increased IWUE for potato (Wang et al., 2006) and bell pepper (Dukes et al., 2003). Pulse
irrigation consists in dividing the volume of water to be applied in more than one event, separated by non-
irrigation periods, and can be considered as a high frequency irrigation method. Létourneau (n.d.) obtained
increased yield and IWUE for strawberry with pulse irrigation. However, the study was conducted for only one
season.
20
Deficit irrigation can minimize water use and leaching of biocides into groundwater (Mpelasoka et al., 2001).
Deficit irrigation studies on strawberry showed to improve fruit quality (Giné Bordonaba and Terry, 2010; Terry
et al., 2008) but also generally resulted in a reduction of yield and fruit size (Blatt, 1984; Krüger et al., 1999; Liu
et al., 2007; Serrano et al., 1992). However, some studies reported that a mild water deficit had no measurable
effect on yield (El-Farhan and Pritts, 1997) or on flowering pattern and the number of flowers (Johnson et al.,
2014). Drought stress, up to a certain point, may increase plant water use efficiency. As suggested by
Letourneau et al. (n.d.), adjusting the irrigation threshold (IT) throughout the season as a function of crop
evapotranspiration (ETc) could lead to an increased IWUE. Therefore, varying IT to induce a mild drought
when ETc is low could improve IWUE without compromising yield.
Soil water retention barriers (SWRB) have shown to help save water in turf grass production (Demirel and
Kavdir, 2012) and increase yield of cucumber, green pepper and maize grown on a sandy soil (Smucker and
Basso, 2014). SWRB can provide water and nutrients to the plant root zone for a longer time period (Kavdir et
al., 2014). The depth of the barrier is important to avoid the negative impact of excess water. Trials with
capillary mats have generated water saving and improved plant growth in nursery (Caron et al., 2002) and
reduced the amount of nutrient solution applied in greenhouse tomato (Lemay et al., 2012).
An alternative production system was developed in Europe as a cheap option for growers to convert their
traditional soil grown strawberries to a soilless culture. It consists of machine made troughs in the top of a
raised bed of soil. The trough is lined with a fabric barrier and is filled with substrate. It is known as the
Belgian/Dutch bed system in Europe (Lieten, 2013) or raised bed troughs system (RaBeT) in California (Wang
et al., 2012). It has led to increased, or equivalent, yield compared to standard field systems in Europe (Lieten,
2013) and California (Wang et al., 2012). In soilless culture, the growing medium is more homogeneous than
the soil of a field, which can facilitate irrigation management. Also, crop rotation is no longer necessary which
is an economic advantage.
The primary objective of this study was to determine the potential of 1) pulse irrigation, 2) IT adjustment
throughout the season, 3) SWRB and 4) RaBeT, in the context of a commercial production. The hypothesis
tested was that these techniques combine with SWP irrigation management could lead to an increase of yield
and IWUE compared to a control treatment. The secondary objective was to determining the effect of these
methods on day-neutral strawberry plant development, yield, fruit quality and water use, under Québec climate
and on a highly permeable soil with an important schist fraction.
21
Materials and methods
Experimental setup
Five treatments were applied in a randomized complete block design with four replicates in 2013 and in a
randomized incomplete block design with six replicates in 2014. The first treatment was conventional irrigation
(control) with an irrigation threshold (IT) of -15 kPa. The second treatment was pulse irrigation with an IT of -15
kPa. The irrigation was divided into two events separated by more than one hour, each event lasting half the
time of the control irrigation treatment. The third treatment was pulse irrigation with IT adjusted according to
predicted crop evapotranspiration (ETc) and will be referred as pulse ETc. When daily predicted ETc was
equal or more than 2 mm day-1, the IT of -15 kPa was applied but when it was less than 2 mm day-1, an IT of -
30 kPa was used. The idea was that inducing a moderate water stress could save water when ETc was below
2 mm day-1 without decreasing yield. Daily ET values were calculated with the Rochette and Dubé (1989)
equation, and crop coefficients derived from Bergeron (2010) and Hanson and Bendixen (2004). The fourth
treatment consisted of a capillary mat buried at the lower limit of the root zone (30 cm) with an IT of -15 kPa.
The capillary mat was installed directly under the drip tape and was 40 cm wide. It was designed to capture
water flow and create a water reserve. It will be referred as the SWRB treatment. The fifth treatment was a
raised bed trough system (RaBeT) using a peat substrate (Agro Mix™ AF G10, Fafard et Frère) with an IT of -
5 kPa. The trough was lined with a capillary mat. The IT of soil and substrate were selected based on the
results of previous studies (Bergeron, 2010; Létourneau, n.d.; Watters, n.d.) and applied after an
establishment period.
The treatments were drip irrigated independently. One drip line per bed was buried 5 cm under soil surface
with a 1 gpm/100pi flow and 4-inch emitter spacing for the RaBeT treatment and a 0.34 gpm/100pi flow and 8-
inch emitter spacing for open field treatments. The soil water potential was measured by tensiometers (Hxm
80, Hortau) and recorded online by the IRROLIS 3 system (Hortau, Lévis, Canada) thus allowing real time
monitoring. For both years, three replicates were monitored with a station installed at mid-length of the bed
with tension sensors at the depths of 15 and 30 cm. Irrigation was triggered simultaneously in all replicates of
a treatment when the average value of soil water potential at 15 cm depth reached the IT.
Site and crop
The experiments were conducted for two years in commercial strawberry fields at Saint-Jean-de-l’Île-
d’Orléans, Québec, Canada (46°54’N, 70°56’W). The growing season is short and rainy, and has a humid
continental climate. Table 1 and Table 2 present soil textures and basic physical and chemical properties of
the experimental sites. Conventional (250 cm³) and undisturbed (5.5 cm height and 9 cm diameter cylinder)
22
soil samples were collected at 15 and 30 cm depths in the growing bed in the beginning of the season at six
locations each year. Conventional samples were used to measured initial EC (Rhoades, 1982), pH (CPVQ
1988), organic matter content (CEAEQ 2003) and soil texture (Gee and Or, 2002). Proportions of rock
fragments in the 0-15 and 15-30 cm horizons were measured with the Grossman and Reinsch (2002)
procedure. Undisturbed samples were used to measure soil bulk density (ρbulk) by weighting after oven drying.
Saturated hydraulic conductivity (Ksat) was measured on site (Banton et al., 1991).
According to the Canadian Soil Classification System, soil texture of the experimental sites varies from silty
clay loam to clay loam. The fraction of schist fragments (particle > 2 mm) observed in the 0-30 cm surface
layer varies between 18 to 24 % (Table 1). This important fraction greatly influences the hydraulic behavior of
the soil and explains its high saturated hydraulic conductivity (Table 2).
All cultural operations (planting, harvest, pest, disease and weed management, flower and runner cutting and
general maintenance) were done similarly on all plots by the grower crew. Bare root day-neutral strawberry
(cv. monterey) plants were transplanted in double-row per bed with a spacing of 7.8 and 10 plants m-1 for open
field and RaBeT treatment, respectively. The 90 cm wide and 30 cm high beds were spaced 1.4 m apart and
covered with black polyethylene mulch. The length of bed varied between 100 to 228 m depending on the field.
Plantation was done on May 15th and 20th, harvest started on July 13th and 10th and ended on October 18th and
10th for 2013 and 2014, respectively. Fertigation was applied according to Guérineau et al. (2003) for the
RaBeT treatment and according to grower instructions for open field treatments.
Measurements
Crown diameter was measured with a slide gauge and leaf area was determined as the longest leaf-covered
distance in two perpendicular directions. Measurements were done weekly from planting until the first harvest
on the same six randomly selected plants per plot. Mortality plant rate was evaluated four times during the
season on a full bed length per plot.
For each plot, marketable yield of the full length beds was measured by the grower harvesting crew according
to his schedule (2-3 times a week). Fruit quality parameters were measured weekly or bi-weekly throughout
the harvesting season on one randomly chosen package of about 1.5 L per plot. Average fruit size was
measured as the net weight of package divided by the number of fruits. Two randomly fruits were then
selected for further measurements. Firmness was measured by a hand penetrometer (FT-02, QA Supplies
LLC) with a 2.5 mm tip. Sugar content (expressed in °Brix) was evaluated with a refractometer (PAL-1, Atago
Co) by hand squeezing the fruit until juice covered the prism of the refractometer. The amount of irrigation
water was measured for each treatment by water meters (Les compteurs Lecompte, Saint-Hyacinthe,
23
Canada). Irrigation water use efficiency (IWUE) was calculated as the marketable yield (kg) divided by the total
amount of irrigation water (m3).
At the end of the harvest season, strawberry plants were collected with their roots. The plants were then cut at
the collar and the leaf dry mass was determined after drying at 65 °C. The proportion of root affected by
disease was evaluated visually by three persons after washing the roots. The pH and the EC were measured
weekly on the soil/substrate solution extracted at 20 cm depth by suction lysimeters (Soil water sampler,
Soilmoisture Equipment Corp.).
Statistical analyses
Data were analyzed by an analysis of variance (ANOVA) using the MIXED procedure of the SAS 9.4 version
(SAS Institute Inc, Cary, USA). When the effect of treatment was significantly different according to the year,
results were presented by year. Otherwise, means of the two years were presented. When treatments were
significantly different at the P < 0.05 level, main effect contrasts were performed with LSD tests. When
necessary, values were log (mortality rate and root disease) or square root (montly yield) transformed to
stabilize the variances.
Results and discussion
Climatic parameters
Table 3 presents climatic parameters observed during the two experimental seasons. Rainfall contributes
minimally to the water requirement of the crop because of the plastic mulch covering the bed. Rainfall
distribution and frequency differed according to the year. The establishment and plant development period in
2013 were less favorable due to rain and cold temperature. Therefore, the delay between planting and
harvesting was shorter in 2014. The end of the 2014 season was characterized by more rain than in 2013 and
the normal. There were more days with precipitation over 25 mm in 2014 than in 2013 and the normal during
the harvesting period. These flooding days can create conditions favorable to the onset of diseases. A frost
occurred on September 19th 2014 witch affected plant strength and fruits development and explains partially
the earlier ending of that harvesting season. ET was 584.1 and 592.8 mm for May to October in 2013 and
2014, respectively. ETc was 257.2 mm for the 2013 cropping season and 240.1 mm for 2014. There were 52
and 49 days where ETc was equal or above 2 mm in 2013 and 2014, respectively.
Soil water potential
Table 4 presents the average seasonal soil water potential (SSWP) and the average observed irrigation
threshold (OIT) for both seasons. Seasonal soil water potentials were generally higher in 2014 than in 2013.
24
OIT values were generally lower than the intended IT due to practical delays such as time to go to
experimental site, valve adjustments and pump maintenance and availability. The irrigation pump used in 2014
was able to irrigate only one treatment at the time. The pulse and RaBeT treatments have been more
frequently delayed than the other treatments since their OIT was lower in 2014. Temporary wilting symptoms
were observed a few times for RaBeT treatments. It is also difficult to re-humidify a substrate that has dried.
Inadequate wetting patterns, particularly in this soil, resulted in management difficulties. Irrigation was
frequently triggered as one sensor shown greatly higher or lower soil matric potential than the two others.
Capillary mats of SWRB treatment allowed maintaining a relatively constant SWP only in the lower limits of the
root zone. Mean season SWP at 30 cm was kept close to field capacity.
Soil EC and pH evolution in the season
The EC of all soil treatments tended to decrease during both production seasons as plants withdrawed
nutriments from the soil (Figure 3). Therefore, there was no salt accumulation induced by any treatment. The
RaBeT treatment EC presented more variation than the other treatments. The EC is an important parameter
because it can be linked to the amount of fertilizer in the soil or in the substrate. It is even more important in
soilless culture because all the fertilizers are supplied by fertigation. It has been difficult to maintain EC in the
substrate within the recommended values of Guérineau et al. (2003) due to frequent leaching caused by
rainfall. In the beginning of the seasons, because of frequent rainfall and low water requirement of the plants,
the IT value was rarely reached. The low frequency of irrigation resulted in a decrease in EC.
The general evolution of soil pH was similar between treatments (Figure 4). The lower values at the beginning
of the 2013 season were not caused by irrigation since the first irrigation started at end of June. The pH tended
to increase during the 2014 season and reached values above the recommendations (6.5-6.6) (Guérineau et
al., 2003; OMAFRA, 2015). The pH of irrigation water increased from 7.40 to 8.88 during the 2014 season
whereas it varied between 4.84 and 6.95 during the 2013 season. Despite the addition of acid in the
fertilisation solution of the RaBeT treatment, its pH could not be maintained near the recommended value of
5.8 ± 0.8 (Guérineau et al., 2003). This could have restricted nutrients availability.
Treatment effect on plants
Growth rate
Treatment effect on leaf area and crown diameter growth rates were not significant (Table 5), which is
consistent with other studies (Hoppula and Salo, 2006; Létourneau, n.d.; Pires et al., 2006). Crop water needs
were mainly fulfilled by rainfall until the end of June which explains the absence of treatment effect during the
plant development stage. However, pulse and RaBeT treatments tended to have a higher leaf area growth
25
rate. That trend for the RaBeT treatment can be explained by the smaller root volume, substrate temperature
would then rise more rapidly due to the small leaf area and black mulch during the establishment period. In a
study by Lieten (1997), high root temperatures (>15-16°) have resulted in improved yield earliness by
speeding up plant growth, but also resulted in a reduction of subsequent yield and fruit size.
Above ground biomass
The RaBeT treatment presented a significantly lower plant dry biomass (Table 5) because its plant density was
higher. Dion (n.d.) also noticed a decrease in the number of crowns, leaves, flower stalks and fresh biomass
with increasing plant density. Furthermore, plants of the RaBeT treatments showed more declining signs than
the control after the first frost and with the temperature decreasing at the end of the season due to smaller root
volume, which is consistent with Lieten (1992). The temperature fluctuations are however reduced with the
RaBeT system compare to the tabletop soilless system due to benefit of soil radiation. Létourneau (n.d.) also
noted no effect of pulse irrigation on dry biomass in the end of the season. Hoppula and Salo (2006) observed
only minor differences in plant biomass with IT varying from -15 to -60 kPa. It is, therefore, understandable that
the moderated water stress applied through pulse ETc treatments did not affect above ground biomass.
Roots disease
RaBeT treatment significantly reduced root disease compared to the control (Table 5). Wang et al. (2012) also
observed a reduction of infections by soilborn pathogens (Phytophthora cactorum and Verticilium dahlia) in
roots of RaBeT sytems. This production system helps to reduce soil born pathogen problems without
completely eliminating them.
Mortality rate
Plant mortality rates varied significantly according to the year, treatment and date (p < 0,0001) and are
presented in Table 6. Mortality rate of open field treatments were higher for 2014 than for 2013 while it is
similar for both years in the RaBeT treatment.
In 2013, important rainfall in May and June (Table 3) affected more severely plant establishment in the SWRB
and RaBeT treatments (Table 6). These are the two treatments with capillary mat and therefore the soil or
substrate was probably kept too humid. There was no significant difference for the rest of the season.
However, the RaBeT treatment tended to have a lower mortality rate at the end of the season.
In 2014, plant establishment was successful for all treatments since mortality rates were similar on June 17th.
Mortality rate was significantly lower for RaBeT treatment throughout the rest of the season. The RaBeT
treatment reduced mortality problems caused by persistent pathogens in the soil, but did not eliminate them
26
completely as was observed for root diseases. Contamination probably occurred during capillary mats
installation in the field. In fact, fusarium, verticilium and alternaria were detected on stalks and/or leaves of
RaBeT treatment plants when analyzed in the laboratory. In addition to these three fungus, sclerotina was also
found on plants from open field treatments. Mortality rate was under the 5% but many plants showed
significant disease signs.
Marketable yield
Season total yield
Table 7 presents season total marketable yield per hectare for 2013, 2014 and the mean of both seasons.
There was no significant treatment effect (p = 0.2428) on the two year average yields. The control treatment is
an already optimized irrigation management method compare to irrigation management without SWP and IT
as demonstrated by Letourneau et al. (n.d.) on nearby sites. The two year average yields of the control
treatment seemed to be lower by about 2000 kg ha-1 compared to the other techniques tested. Treatment
effect was significant on season total marketable yield per plant (p = 0.0112). The RaBeT treatment had a
significant lower yield per plant (data not shown) which can be explained by its higher plant density. Increasing
plant density increased yield per unit area, but decreased yield per plant (Dijkstra et al., 1993; Dion, n.d.;
Paranjpe et al., 2008).
Yield differences between the control and the other techniques were more important for 2013 than for 2014,
even though not significant. Yields in 2014 were approximately 10500 kg ha-1 lower than in 2013. Disease
incidence and rainfall were higher in 2014. Furthermore, irrigation water in 2014 had a high pH and the
soil/substrate maintained pH values above the recommendations. These factors could have concealed
treatments effects and caused a general yield decrease in 2014. Pires et al. (2006) observed a similar effect
due to rainfall in a strawberry irrigation experiment. Marketable yields of the control treatment are comparable
to those of previous studies on nearby sites (Bergeron, 2010; Létourneau, n.d.). The highest yields obtained in
2013 are similar to the 25000 kg/ha mean yield for Florida (FASD 2013) but the season is shorter in Quebec.
A significant yield increase of 22.4 % was observed by Létourneau (n.d.) with pulse irrigation, for which the
delay between two applications of water during one irrigation event was between two and three hours; while it
was about one hour in our case. Increasing the time delay between two pulses seems to be beneficial for yield
for this type of soil.
27
El-Farhan and Pritts (1997) noted that inducing a mild water stress often have no measurable effect on yield. It
is therefore understandable that the moderated water stress applied through the pulse ETc treatment did not
affect total yield.
The SWRB treatment showed no significant yield increase. This is in contradiction with studies on maize,
cucumber and green pepper (Smucker and Basso, 2014). For these cases, however, the membranes were
installed inside or closer to the root zone of the crops. Therefore, in our case, the capillary mat was probably
installed too deep (around 30 cm) to optimize water access to the root since most of the roots were in the 5-20
cm horizon. Also, SWP at 30 cm showed little variation but SWP 15 cm varied in a way similar to that of the
control treatment.
The RaBeT treatment yields were comparable to those from expemiments done in California where the RaBeT
system resulted in yields similar to those from typical field productions (Thomas et al., 2011; Wang et al.,
2012). However, in Europe, open field soil systems produce around 25-30 ton ha-1 and substrate bed systems
30 to 45 ton ha-1 (Lieten, 2013). Therefore, additional yield gains can be expected with RaBeT system in
Québec.
Monthly yield
Table 8 presents cumulative marketable yield per month. Significant treatment effect exists for year, month
and treatment (p = 0.0005). Yield increased during the season. There was no treatment standing out from
others for the complete season. Yields in July 2014 were higher than in 2013. Yet, yields were generally higher
for the rest of the season in 2013. Yields from October 2014 were lower due to early frosts and important
rainfalls in September and October.
RaBeT treatment showed a significantly yield increase of 98.2 and 72.8 % in July compare to control treatment
in 2013 and 2014, respectively. This increase represents a benefit for growers. Indeed, during the lasts weeks
of July, market prices in Quebec go up because of the production gap between short-day and neutral-day
strawberry production. A market price change of about 50 % can be observed during the season (Brossard,
2013). Similar trend can be found in Florida where average market price increases by about 30-40 % in the
beginning of the season (Paranjpe et al., 2008). However, the volume of harvested fruit in July represented a
minor fraction of the season (4.7 % in 2013 and 14.1 % in 2014). An economic analysis must be conducted to
ensure profitability of this RaBeT production system. The effect of frost tended to be more severe in the RaBeT
treatment in October 2014 which was also observed by Lieten (1992).
28
Pulse treatment significantly increased marketable yield by 31.0 % compare to the control in August 2013.
Mean season SWP and OIT indicated it was more humid at 15 cm and dryer at 30 cm depth than it was for the
control treatment (Table 4). These data suggest that plants from the pulse irrigation treatment had better
access to water in the upper root zone than the control. These data also suggest that leaching was reduced
below the root zone. However, matric potential data at 15 cm were similar to the SWRB treatment but pulse
yield was higher. This support the hypothesis that pulse allowed a better water availability and distribution in
the bed as proposed by Létourneau (n.d.). Cote et al. (2003) also observed that pulse irrigation reduced
leaching and slightly increased the wetted radius because water redistributes between water applications.
Pulse ETc treatment yield was significantly lower than that of the pulse treatment in August 2013. This effect
was observed in 2014, without being significant. The moderate water stress induced was enough to affect
negatively the yield. During this period, plants are still developing, crop load is increasing and ETc is at its
maximum. Contrarily to our results, Johnson and Simpson (2014) concluded that a mild water deficit had no
effect on flowering pattern and number of flowers. A mild water stress may have no effect on flowers, but, as
was observed in other studies, it can impact the number and size of fruits (Blatt, 1984; Krüger et al., 1999; Liu
et al., 2007; Serrano et al., 1992). A stressed plant can abort fruit formation after flowering. Perhaps this yield
reduction was caused by an offset in crop coefficient estimation earlier in the season, leading to a greater
stress than expected. IT adjustment did not appear to have an effect on marketable yield for the rest of the
season.
Fruits quality
Fruit size
Table 9 presents marketable fruit size, sugar content and firmness. Treatment effect on marketable fruit size
varied according to the year and treatment (p = 0.0008). Fruits size differences were small (< 1.7 g) which
mean that yield increases were due to an increase in the number of marketable fruits.
In 2014, the RaBeT treatment had significantly lower marketable fruit sizes compared to open field treatments.
These lower fruit sizes can explain the marketable yield difference of only 2.4 % between RaBeT and control
treatments in 2014 compare to 18.2 % in 2013. RaBeT treatment fruit sizes were comparable to those
obtaines by Watters (n.d.), who conducted studies on strawberry tabletop soilless system with water protection
devices on a nearby site (1.5 km from our experimental site) and with similar crop parameters. Cost related to
the harvest represents 22.7 % of the day-neutral strawberry production (CRAAQ, 2013). Fruit size reduction
causes an increase in handling time and therefore higher production cost for the grower. Plant density did not
affect fruit size in a previous study (Paranjpe et al., 2008)
29
IT and pulse irrigation were also reported to have no effect on fruit size of the seascape cultivar (Bergeron,
2010; Létourneau, n.d.). Pulse ETc treatment produced fruit size similar to the control treatment. Deficit
irrigation generally produces smaller fruits; as studies demonstrate a direct relationship between quantity of
water applied and fruit size (Krüger et al., 1999; Liu et al., 2007; Serrano et al., 1992). Cultivars tested were
different from ours and its known that response to deficit irrigation vary according to the cultivar (Giné
Bordonaba and Terry, 2010). IT adjustement according to ETc has prevented a negative effect on fruit size by
applying only a moderate water stress on plant when ETc was under 2 mm day-1.
Sugar content
Treatment effect on sugar content was highly significant (p < 0.0001). The RaBeT treatment produced fruits
with a sugar content lower than the control treatment (Table 9). It was also shown by Fernández et al. (2006)
that soilless systems produce fruits with lower sugar content and higher acidity than fruits from open fields.
Nutritional qualities were however equivalent between the two production systems (Fernández et al., 2006). A
lower sugar content results in a lower acceptance of the fruits by consumers (Keutgen and Pawelzik, 2007). A
study showed a strong relationship between the leaf/fruit ratio and the sugar content of the fruits (Carlen et al.,
2007). A higher leaf area per total strawberry yield increases the sugar content. This relationship can partially
explain the lower fruit sugar content of the RaBeT treatment. In fact, the higher plant density of the RaBeT
treatment has decreased the above ground biomass, which is linked to leaf area, and consequently decreased
the leaf/fruit ratio. Another explanation is the too frequent leaching of substrate by rainfall; it was difficult to
keep the EC within the optimal range depending on plant stage without a protective device against rain.
Watters (n.d.) obtained fruits with slightly higher sugar content during a trial with such a protective device.
Pulse irrigation did not affect sugar content which is consistent with Létourneau (n.d.). Pulse ETc treatment
had no effect on sugar content, contrarily to others deficit irrigation studies on strawberry, apple and kiwifruit
(Miller et al., 1998; Mpelasoka et al., 2001; Terry et al., 2008).
Sugar content reached maximum values during the beginning of the harvesting season and tended to
decrease as the harvest season progressed (Figure 5). A similar trend was observed on other cultivars
(Atkinson et al., 2006; Ruan et al., 2013; Sterthem, 2013; Yoon et al., 2007). Increase of the crop load, high
temperatures and the decrease in the radiation duration and intensity can have a negative effect on fruit sugar
content (Correia et al., 2011; Marsal et al., 2009; Neilsen et al., 2007; Ruan et al., 2013; Whiting and Lang,
2004). Also, delay from flowering to harvesting varies during the season which can influence sugar content.
Firmness
Treatment effect on fruit firmness was evaluated and no significant difference was observed (p = 0.3255).
30
Water use
Table 10 presents applied irrigation water (AIW), number of irrigations and irrigation water use efficiency
(IWUE). AIW for the control treatment represented about half of seasonal ETc. When maximum daily
temperature reached 25°C or more, two irrigations per day were often necessary (ETp ≥ 4.1 mm or ETc ≥ 2.5
mm). Since AIW were similar, IWUE were higher in 2013 than 2014 due to higher yields. Higher mortality rates
were observed in 2014. This could have resulted in lower overall water need but irrigation was managed
according to healthy plants; therefore, the applied water was not used equally in the field resulting in a waste
of water and in lower IWUE values.
IWUE values obtained for the control treatment are within the range of those measured by Létourneau (n.d.)
but are lower than those of Bergeron (2010). This can be explained by more rainfall during the experimental
seasons of Bergeron (2010), for which rainfall fulfilled a large fraction of ETc as only 14 irrigations were
necessary with an IT of -18 kPa.
Pulse treatments showed an opposite trend in 2014 compared to 2013. Unfortunately, pulse treatments
suffered more frequently of low pressure due to clogged filter. This resulted in an increase in the number of
irrigation events and water losses due to inefficient water application. Also, SWP in one block tended to
increase more rapidly than in the other blocks which triggered irrigation more frequently from mid-August.
Therefore, the results of 2013 are more realistic for the pulse treatment. IWUE increase in 2013 (Table 10) is
within the range of those from previous studies on strawberry, potato and bell pepper (Dukes et al., 2003;
Létourneau, n.d.; Wang et al., 2006).
Pulse ETc irrigation presented the highest IWUE with 24.7 kg/m³ in 2013. The mild water stress induced
allowed to avoid a decrease of yield generally observed with deficit irrigation (Blatt, 1984; Krüger et al., 1999;
Serrano et al., 1992), while allowing water saving and increasing IWUE, which is consistent with Liu et al.
(2007). Water saving were mostly obtained at the beginning and end of the season by reducing the number of
irrigation events. During this period, IT was most of the time fixed at -30 kPa because predicted ETc was lower
than 2 mm day-1.
For both years, SWRB treatments presented similar values of water savings and of IWUE, which is consistent
with other experiments on SWRB (Demirel and Kavdir, 2012; Kavdir et al., 2014; Smucker and Basso, 2014)
and with capillary mat (Caron et al., 2002; Lemay et al., 2012). Water savings were lower than expected,
compared to the literature due to technical difficulties to install the capillary mat at the desire depth. In fact, the
capillary mat was often found to be 5 cm lower than the 30 cm depth planned. In 2014, the SWRB treatment
presented the highest IWUE value of 12.6 kg/m³.
31
RaBeT treatment allowed an increase of IWUE compared to the control treatment for both years. RaBeT
treatment required more irrigation events than the control treatment due to a limited rhizosphere volume of 2 L
per plant and shorter irrigation duration.
Practical implications
Pulse irrigation do not require any modification of the production or irrigation system. It however requires twice
labor time to open/close valves and pumps. The use of an automatic irrigation system (pump and valve) might
help to reduce the production cost of this method. The amount of money saved in labor cost and water was
greater than the cost of the automated system in a strawberry experiment in Switzerland (Ançay et al., 2014).
Irrigation threshold adjustment according to ETc can be applied in the second half of the harvesting season to
increase water savings. It only requires to look at the predicted weather forecast and a simple calculation that
can be easily programmed.
SWRB treatment shows limited effect of the capillary mat probably due to a too deep installation. It should be
installed near 20 cm below soil surface because most of the roots are in the 5-20 cm horizon. Installation of the
capillary mat above 30 cm below the soil surface presents technical constraints and damage risk due to tillage
operations. Therefore, adoption of this technique does not seem possible for strawberry production.
RaBet system showed great potential. It resulted in a significant yield increase during the beginning of the
season when sale prices are higher. It eliminates the need for crop rotation which is an advantage, as rotation
crops are often less profitable than strawberry production. It reduces problem linked to soil born pathogens
and may eliminate the need for fumigant. To ensure profitability, marketable yield has to be higher with this
system compared to that obtained in open fields. Probably, and with better control over the production
parameters, better yield can be expected with the RaBeT system compared to those obtained in our
experiments. Also, substantial savings could be generated with the use of cheaper substrate. Prémont (n.d.)
have shown that peat-sawdust substrate is suitable and could help increase the profits associated with
soilless strawberry production systems. An economical study should be conducted to ensure profitability of this
system before considering commercial production.
Conclusion
Total seasonal marketable yield increase were obtained by pulse irrigation, IT adjustment according to ETc,
soil water retention barrier and raised bed trough with peat substrate, but were not significantly different from
the control. However, these treatments resulted in an increase in water use efficiency (IWUE). The control
32
treatment was an already optimized irrigation management method compared to irrigation management
without SWP and IT as demonstrated by Letourneau et al. (n.d.) on a nearby site. However, pulse treatment
allowed to significantly increased yield by 31 % in August for one year. Raised bed trough system with peat
substrate significantly increased yield by 86 % in July. Yield increases in the early season represent a benefit
for growers since the selling prices are generally higher. For the treatments tested, pulse irrigation is
recommended for the clay loam tested because of its easiness of installation. Further work will be needed to
determine the optimum number of pulses and the time between two successive pulses during one irrigation.
Irrigation threshold adjustment according to ETc can be applied without concern in the second half of the
harvesting season to increase water savings; further work is needed to confirm the effect during the first half of
the season. RaBet system shows great potential but profitability is yet to be verified; further work is needed in
order to reduce the production cost and to increase yield and fruit quality.
Acknowledgements
The authors wish to thank Ferme Onésime Pouliot for their involvement in this project. This project was funded
by Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC), Fonds de Recherche du Québec
- Nature et Technologies (FRQNT), Hortau and Ferme Onésime Pouliot.
33
Table 1 : Soil texture in the 0-15 and 15-30 horizons of experimental fields
Depth (cm)
Property Year
2013 2014
0-15
Sand (%) 22.7 ± 8.1† 27.6 ± 3.7
Silt (%) 48.0 ± 6.5 45.7 ± 3.0
Clay (%) 29.4 ± 1.9 26.8 ± 1.2
>2 mm* 22.7 ± 5.7 22.7 ± 3.3
15-30
Sand (%) 23.2 ± 6.4 31.1 ± 4.4
Silt (%) 46.5 ± 4.6 43.9 ± 2.7
Clay (%) 30.3 ± 1.9 25.1 ± 1.9
>2 mm* 18.2 ± 4.0 23.7 ± 6.1
† Mean ± standard error *Proportion of particle > 2 mm
34
Table 2 : Basic physical and chemical properties in the 0-15 and 15-30 horizons of experimental fields
Depth (cm) Property Year
2013 2014
0-15
ρbulk (g/cm³) 1.34 ± 0.08† 1.45 ± 0.06
Ksat (cm/h) 33.4 ± 16.0 41.2 ± 18.4
O.M.C.* (%) 4.90 ± 0.42 3.67 ± 0.15
pH 6.31 ± 0.42 6.62 ± 0.19
EC (dS/m) 0.696 ± 0.327 0.618 ± 0.228
15-30
ρbulk (g/cm³) 1.29 ± 0.04 1.47 ± 0.04
Ksat (cm/h) 22.3 ± 29.3 7.4 ± 6.7
O.M.C.* (%) 4.80 ± 0.58 3.68 ± 0.29
pH 6.30 ± 0.36 6.73 ± 0.06
EC (dS/m) 0.340 ± 0.070 0.419 ± 0.123
† Mean ± standard error *Organic matter content
35
Table 3 : Observed climatic parameter and climate normal (1981-2010) at Saint-Michel from Canada Environment and Natural Resources (46°87’N; 70°88’O)
Year Month Rainfall (mm)
Day with rain Daily temperature (°C) ETo* (mm) ≥ 0,2
mm ≥ 25 mm
Moy Max Min
2013
May 199.0 21 4 11.5 17.1 6.4 109.7
June 142.0 22 1 15.0 19.8 9.7 118.3
July 131.0 13 1 20.7 26.3 14.9 136.0
August 102.8 21 0 18.2 23.4 13.1 109.4
September 87.1 17 1 13.5 18.4 8.7 71.2
October 90.3 17 1 8.3 13.1 3.6 39.5
2014
May 72.0 17 0 11.3 16.6 6.1 108.1
June 90.9 12 1 18.0 23.8 12.1 130.7
July 120.0 16 3 20.3 25.6 15.2 131.7
August 109.1 17 2 19.0 24.8 13.1 116.3
September 125.8 21 2 14.4 19.0 9.0 73.2
October 118.3 20 1 8.6 12.4 4.8 32.8
Climate normals
May 103.3 14.7 0.61 10.9 16.4 5.3 109.8
June 120.5 14.8 1.2 16.3 22.0 10.6 126.5
July 124.7 16.5 1 19.2 24.7 13.5 132.1
August 114.5 15.8 1 18.2 23.8 12.5 113.1
September 110.4 14.6 1.1 13.3 18.6 8.0 74.4
October 103.2 14.7 0.67 6.6 11.0 2.2 33.3
*For 2013 and 2014; ETo was calculated from daily value. For climate normal; ETo was estimated from
monthly mean value
36
Table 4 : Average seasonal soil water potential (SSWP) and average observed irrigation threshold (OIT) at 15 and 30 cm depth for 2013 and 2014 trials
Year Treatment SSWP (-kPa) OIT (-kPa)
15 cm 30 cm 15 cm 30 cm
2013
1. Control 11.7 ± 14.3† 3.1 ± 2.5 23.4 ± 18.3 4.9 ± 3.8
2. Pulse 7.0 ± 9.7 7.1 ± 8.1 16.4 ± 14.5 12.5 ± 12.3
3. Pulse ETc 13.2 ± 15.3 5.2 ± 10.2 24.5 ± 19.0 8.1 ± 10.3
4. SWRB 8.0 ± 7.6 2.3 ± 2.5 14.6 ± 10.2 3.7 ± 3.7
5. RaBeT 2.7 ± 5.5* - 4.8 ± 7.1* -
2014
1. Control 5.8 ± 8.9 3.6 ± 2.9 14.7 ± 15.5 7.2 ± 5.6
2. Pulse 6.9 ± 10.4 2.5 ± 3.5 18.1 ± 15.1 4.5 ± 4.0
3. Pulse ETc 7.1 ± 12.4 4.1 ± 4.5 16.0 ± 15.9 7.8 ± 7.1
4. SWRB 7.0 ± 8.4 2.1 ± 1.8 14.0 ± 12.0 2.5 ± 1.9
5. RaBeT 1.7 ± 3.4* - 5.2 ± 4.9* -
† Mean ± standard error *RaBeT: mid depth of substrate (±5 cm)
37
Table 5 : Two year mean of leaf area and crown diameter growth rate, end of season above ground dry biomass and quantity of diseased roots
Treatment Leaf area growth
rate (cm²/day)
Crown diameter growth rate (mm/day)
Above ground dry biomass (g)
Quantity of diseased roots*
1. Control 15.31 ± 0.66† 2.44 ± 0.17 22.08 ± 1.96 a 2 a
2. Pulse 16.56 ± 0.66 2.50 ± 0.17 18.77 ± 1.96 a 2 a
3. Pulse ETc 15.19 ± 0.69 2.37 ± 0.17 18.92 ± 1.96 a 2 a
4. SWRB 14.27 ± 0.74 2.23 ± 0.19 21.62 ± 1.96 a 2 a
5. RaBeT 16.65 ± 0.66 2.42 ± 0.17 11.26 ± 1.96 b 1 b
P > F 0.0888 0.8565 0.0057 0.0301
Means followed by the same letter in each column do not differ significantly (P = 0.05) † Mean ± standard error *Proportion of roots affected: 1 (0-15%), 2 (15-30%), 3 (30-50%), 4 (50-75%), 5 (75-100%)
38
Table 6 : Plant mortality rate during the 2013 and the 2014 season
Year Treatment Mortality rate (%)
2013-06-06 2013-07-15 2013-08-28 2013-10-21
2013
1. Control 0.4 ± 0.4 c† 0.4 ± 0.4 b 0.9 ± 0.3 2.0 ± 0.5
2. Pulse 0.7 ± 0.4 bc 0.4 ± 0.4 b 1.2 ± 0.3 2.5 ± 0.5
3. Pulse ETc 0.6 ± 0.4 c 0.4 ± 0.4 b 0.9 ± 0.3 2.1 ± 0.5
4. SWRB 2.6 ± 0.5 a 2.6 ± 0.4 a 0.8 ± 0.3 1.3 ± 0.6
5. RaBeT 1.7 ± 0.4 ab 0.4 ± 0.4 b 0.7 ± 0.3 1.0 ± 0.5
P > F 0.0002 0.0002 0.3271 0.0762
2014-06-17 2014-08-12 2014-09-10 2014-10-06
2014
1. Control 1.0 ± 0.4 2.0 ± 0.4 a 4.4 ± 0.9 a 3.3 ± 0.7 a
2. Pulse 0.7 ± 0.4 1.4 ± 0.4 a 4.1 ± 0.9 a 2.6 ± 0.7 a
3. Pulse ETc 0.5 ± 0.4 1.3 ± 0.4 a 2.4 ± 1.0 a 2.0 ± 0.7 a
4. SWRB 1.2 ± 0.4 1.8 ± 0.4 a 3.3 ± 1.0 a 4.1 ± 0.7 a
5. RaBeT 0.9 ± 0.4 0.7 ± 0.4 b 0.8 ± 0.9 b 1.2 ± 0.7 b
P > F 0.1700 0.0001 <0.0001 0.0007
Means followed by the same letter in each column do not differ significantly (P = 0.05) † Mean ± standard error
39
Table 7 : Season total marketable yield for 2013, 2014 and two year average
Treatment Marketable yield (kg/ha)
2013 2014 Average
1. Control 22746 ± 1125† 14422 ± 919 18584 ± 726
2. Pulse 26906 ± 1125 14215 ± 919 20561 ± 726
3. Pulse ETc 25511 ± 1125 14926 ± 1006 20218 ± 755
4. SWRB 24585 ± 1299 15834 ± 1006 20209 ± 822
5. RaBeT 26896 ± 1125 14761 ± 919 20829 ± 726
P > F - - 0.2428
Means followed by the same letter in each column do not differ significantly (P = 0.05) † Mean ± standard error
40
Table 8 : Monthly marketable yield for trial seasons
Year Treatment Yield (kg/ha)
July August September October
2013
1. Control 565 ± 104 c† 6704 ± 321 b 6952 ± 526 6386 ± 373
2. Pulse 496 ± 104 c 8785 ± 321 a 7497 ± 526 6573 ± 373
3. Pulse ETc 644 ± 104 bc 7109 ± 321 b 7551 ± 526 7009 ± 373
4. SWRB 850 ± 120 ab 6904 ± 371 b 7442 ± 607 5835 ± 431
5. RaBeT 1120 ± 104 a 7586 ± 321 b 7763 ± 526 7217 ± 373
P > F <0,0001 0,0034 0,8565 0,3935
2014
1. Control 1208 ± 85 b 4143 ± 262 7136 ± 429 1935 ± 305
2. Pulse 1396 ± 85 b 4489 ± 262 6681 ± 429 1650 ± 305
3. Pulse ETc 1347 ± 93 b 4149 ± 288 7614 ± 470 1816 ± 334
4. SWRB 1299 ± 93 b 4555 ± 288 7848 ± 470 2131 ± 334
5. RaBeT 2088 ± 85 a 3976 ± 262 7401 ± 429 1297 ± 305
P > F <0,0001 0,4076 0,3990 0,0991
Means followed by the same letter in each column do not differ significantly (P = 0.05) † Mean ± standard error
41
Table 9 : Individual year average size and two year average sugar content and firmness of marketable fruit
Treatment Fruit size (g/fruit) Sugar content
(°BRIX) Firmness
(g/g)
2013 2014 2 years 2 years
1. Control 16.4 ± 0.3 ab† 19.4 ± 0.2 a 9.2 ± 0.1 a 306 ± 6
2. Pulse 15.7 ± 0.3 b 19.7 ± 0.2 a 9.0 ± 0.1 a 318 ± 6
3. Pulse ETc 16.8 ± 0.3 a 19.7 ± 0.2 a 9.0 ± 0.1 a 305 ± 6
4. SWRB 16.5 ± 0.3 ab 19.8 ± 0.2 a 9.2 ± 0.1 a 300 ± 7
5. RaBeT 16.4 ± 0.3 ab 18.1 ± 0.2 b 8.1 ± 0.1 b 313 ± 6
P > F 0.0486 <0.0001 <0.0001 0.3255
Means followed by the same letter in each column do not differ significantly (P = 0.05) † Mean ± standard error
42
Table 10 : Amount of irrigation water (AIW), number of irrigations and irrigation water use efficiency (IWUE)
Year Treatment AIW
(m³/ha) Number of irrigations*
IWUE (kg/m³)
2013
1. Control 1328 92 17.1
2. Pulse 1131 78 23.8
3. Pulse ETc 1033 71 24.7
4. SWRB 1143 72 21.5
5. RaBeT 1428 131 18.8
2014
1. Control 1331 70 10.8
2. Pulse 1627 78 8.7
3. Pulse ETc 1275 63 11.7
4. SWRB 1259 71 12.6
5. RaBeT 1299 114 11.4
*fertigation included
43
Figure 3. Evolution of soil EC measured with succion lysimeter during 2013 (A) and 2014 (B) seasons.
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
06-juin 20-juin 04-juil. 18-juil. 01-août 15-août 29-août 12-sept. 26-sept.
EC (
dS/
m)
A
1.Control 2.Pulse 3.Pulse ETc 4.SWRB 5.RaBeT
0,000
0,500
1,000
1,500
2,000
2,500
3,000
06-juin 26-juin 09-juil 23-juil 05-août 21-août 04-sept 20-sept
EC (
dS/
m)
B
1.Control 2.Pulse 3.Pulse ETc 4.SWRB 5.RaBeT
44
Figure 4. Evolution of soil pH measured with succion lysimeter during 2013 (A) and 2014 (B) seasons.
5,00
5,50
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
06-juin 20-juin 04-juil. 18-juil. 01-août 15-août 29-août 12-sept. 26-sept.
pH
A
1.Control 2.Pulse 3.Pulse ETc 4.SWRB 5.RaBeT
5,00
5,50
6,00
6,50
7,00
7,50
8,00
06-juin 20-juin 04-juil. 18-juil. 01-août 15-août 29-août 12-sept. 26-sept.
pH
B
1.Control 2.Pulse 3.Pulse ETc 4.SWRB 5.RaBeT
45
Figure 5. Fruit sugar content evolution during harvest season in 2013 (a) and in 2014 (b).
5,0
7,0
9,0
11,0
13,0
15,0
16-juil. 23-juil. 30-juil. 06-août 13-août 20-août 27-août03-sept.10-sept.17-sept.24-sept.
Suga
r co
nte
nt
(°B
rix) A
1. Conventionnel 2. Fractionné 3. Fractionné ETc 4. PMC 5. Hors-sol
5,0
7,0
9,0
11,0
13,0
15,0
10-juil. 24-juil. 07-août 21-août 04-sept. 18-sept. 02-oct.
Suga
r co
nte
nt
(°B
rix) B
1. Conventionnel 2. Fractionné 3. Fractionné ETc 4. PMC 5. Hors-sol
47
Chapitre 3: Conclusion générale
L’objectif de ce travail était d’accroître l’efficacité d’utilisation de l’eau d’irrigation (EUEI) en production de
fraise à jours neutres dans les sols de l’Île d’Orléans présentant une conductivité hydraulique élevée. Pour ce
faire, quatre techniques ont été testées et comparées à un traitement témoin correspondant à la régie
d’irrigation du producteur : 1) l’irrigation fractionnée, 2) l’ajustement du seuil de déclenchement de l’irrigation
en fonction de l’évapotranspiration prévisionnelle, 3) l’installation de matelas capillaire sous la zone racinaire,
4) un système de production hors-sol avec substrat de tourbe sur butte profilée.
Une expérience répétée sur deux années dans un contexte commercial a été mise en place. Cependant, la
deuxième année, l’effet des traitements a été atténué par des facteurs non contrôlables, tels que la maladie et
des précipitations abondantes. Il est possible de croire que les résultats obtenus ici pourraient être plus
importants sous des conditions de culture plus optimales.
L’irrigation fractionnée a permis une hausse non significative de 10.6 % du rendement vendable total de la
saison par rapport au traitement témoin. Une hausse significative de 31.0 % du rendement vendable au mois
d’août 2013 a été observée. L’effet s’est répété en 2014, mais n’était pas significatif. Le traitement n’a pas
permis d’économiser de l’eau par rapport au contrôle, mais l’EUEI a été améliorée de 16.3 % en moyenne.
Les données de potentiel matriciel du sol supportent l’hypothèse que l’irrigation fractionnée peut réduire le
lessivage et améliore la disponibilité de l’eau aux racines. En raison de sa simplicité de mise en place,
l’irrigation fractionnée est recommandée pour les sols avec une conductivité hydraulique élevée comme ceux
de l’Île d’Orléans. Les travaux futurs devraient déterminer s’il est avantageux de répartir en plus de deux
événements l’application du volume d’eau d’une irrigation et sur le délai entre ces applications.
L’ajustement du seuil de déclenchement (SD) jumelé à l’irrigation fractionnée a entraîné une hausse non
significative de 8.8 % du rendement vendable total de la saison par rapport au traitement témoin. Par contre,
le stress hydrique modéré appliquer lorsque l’évapotranspiration prévisionnelle était inférieure à 2 mm jour-1 a
causé une diminution significative du rendement au mois d’août 2013. Aucun effet n’a été observé durant la
deuxième moitié de la saison de production. Il est nécessaire de suivre attentivement l’évolution des plants
afin de bien estimer le coefficient de culture. Le traitement a permis d’économiser en moyenne 15.3 % d’eau et
d’améliorer de 30.2 % EUEI. L’ajustement du SD en fonction de l’évapotranspiration prévisionnelle est
recommandable pour la deuxième moitié de la saison de production. Par contre des travaux supplémentaires
sont nécessaires pour valider l’effet durant la période d’établissement et le début de la production.
48
L’installation de matelas capillaires à la limite inférieure de la zone racinaire a entraîné une hausse non
significative de 8.7 % du rendement vendable total de la saison par rapport au traitement témoin. Les matelas
étaient installés trop profondément par rapport à la zone racinaire pour maximiser leur effet. Néanmoins, ils
ont permis d’économiser 10.7 % d’eau et d’améliorer de 21.9 % l’EUEI. Il semble difficile d’intégrer leur
utilisation dans un contexte commercial puisqu’ils devraient être installés autour de 20 cm pour être optimal. À
cette profondeur, les opérations de travail du sol risquent de les abîmer.
Le système de production hors-sol sur butte profilé a entraîné une hausse non significative de 12.1 % du
rendement vendable total de la saison par rapport au traitement témoin. De plus, il a permis d’augmenter de
87 % le rendement au mois de juillet. Cette hausse de rendement, bien que représentant un faible volume de
la saison de récolte, est un avantage, car les prix de vente sont plus élevés durant cette période de la saison.
Les plants ont montré davantage de signes de dépérissement lors des nuits fraîches en fin de saison que le
traitement témoin. Le système hors-sol a permis une amélioration de 8.0 % de l’EUEI. Il a permis de réduire
les problèmes de maladie racinaire causés par les pathogènes dans le sol sans, toutefois, les éliminer
complètement. Une attention doit être portée lors de la pose de la membrane ou du matelas capillaire afin que
le substrat ne soit pas en contact avec du sol. La teneur en sucre des fruits du système hors-sol était
significativement inférieure de 1.1 °brix. Une diminution de la densité de plantation et une conductivité
électrique plus stable que celles observées ici permettront peut-être de pallier à ce problème. Une eau
d’irrigation avec un pH à l’intérieur des recommandations, un suivi de la température du substrat et un
dispositif permettant de mesurer le lessivage sont d’autant de facteurs pour améliorer la gestion et la
productivité de ce système.
49
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