Evaluation des effets biostimulants de la Glutacétine et de ses dérivés sur l'efficience d'usage de l'azote, le rendement et la qualité grainière du blé tendre : criblage en serre, validation au champ et développement d'outils de diagnostic

Evaluation of biostimulant effects of Glutacetine® and its derived formulations on nitrogen use efficiency, grain yield and quality of bread wheat : greenhouse screening, field validation and development of diagnostic tools

• Auteur / Autrice : Victor Maignan
• Direction : Jean-Christophe Avice
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 18/06/2021
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecophysiologie végétale, agronomie et nutritions NCS (Caen ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Pascale Prud'homme
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Christophe Avice, Patrick Du Jardin, Jacques Le Gouis, Vincent Allard, Isabelle Boulogne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Du Jardin, Jacques Le Gouis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Céréales

Agronomie

Triticum aestivum

Physiologie végétale

Mots clés libres

Fertilisation Azotée

Biostimulant

Qualité du grain

Outil de diagnostic

Plant physiology

Bread wheat

Nitrogen fertilization

Biostimulant

Agronomy

Grain quality

Diagnostic tool

Résumé

La France est le premier producteur européen de blé tendre (Triticum aestivum L.), une céréale majeure pour la filière semences et les secteurs agro-alimentaire et industriel. Cependant, il reste des marges d’amélioration du bilan agro-environnemental de cette culture céréalière vis-à-vis de ses besoins en azote (N) pour optimiser les rendements de manière durable et sans altérer la qualité de la farine conduisant par exemple à des intolérances au gluten. Dans ce contexte, ces travaux de thèse ont consisté (i) à étudier les effets d’un apport de formulations innovantes d’engrais azotés combinés à des biostimulants sur l’efficience d’usage de l’azote (EUA), le rendement et la qualité grainière (notamment le ionome et le protéome) sur le blé tendre en conditions contrôlées et de plein champ et (ii) à calibrer plusieurs outils de diagnostic (SPAD, XRF et NIRS) qui évaluent l’impact des biostimulants sur le statut nutritionnel de la culture et des traits de qualité de la graine.Cette étude a mis en évidence l’effet bénéfique des biostimulants à base de Glutacétine® sur l’EUA, le rendement et ses composantes notamment le nombre de grains grâce à une meilleure fertilité des épis. L’optimisation de l’EUA a permis d’accroitre l’azote total dans les grains en serre et au champ notamment pour VNT4 et la Glutacétine®. La qualité grainière a aussi été fortement modifiée par les formulations testées notamment avec la baisse de la teneur en phytates, des changements au niveau du ionome (Mn, Mo, B et Se) et du protéome (protéines impliquées dans la régulation de la synthèse des protéines, la réponse aux stress biotiques et abiotiques, les fonctions de stockage et les processus de germination). D’un point de vue agro-économique, VNT4 et la Glutacétine® ont permis de générer des revenus complémentaires et sur le plan agro-environnemental, VNT4 a évité la fuite de 55 unités d’azote au champ. En parallèle, les calibrations d’outils de diagnostic portables utilisables au champ ont permis de déterminer les teneurs en éléments des feuilles (N), de la farine (N, P, K, Mg, S, Ca, Fe, Zn et Mn) et des pailles (P, K, Mg, S, Ca, Fe, Mn et Ni). Plus particulièrement, le développement de la technologie NIRS portable a permis d’établir les équations de prédiction du rendement, du PS, du PMG et de la teneur en N du grain à partir de spectres de réflectance obtenus sur les feuilles drapeaux au stade floraison.

France is the first European producer of bread wheat (Triticum aestivum L.), a major cereal for the seed, agro-food and industrial sectors. However, there is still a margin for improvement in the agro-environmental balance of this cereal crop with respect to its nitrogen (N) needs to optimize grain yield in a sustainable manner and without altering flour quality, leading to gluten intolerances for example. In this context, this thesis aimed (i) to study the effects of innovative formulations of N fertilizers combined with biostimulants on the N use efficiency (NUE), grain yield and quality (especially the ionome and the proteome) on bread wheat under controlled and field conditions and (ii) to calibrate several diagnostic tools (SPAD, XRF and NIRS) that evaluate the impact of biostimulants on the nutritional status of the crop and quality traits of the seed.This study showed that biostimulants based on Glutacetine® promote NUE and improve grain yield and its components, especially grain number due to better fruiting efficiency. Optimization of NUE made it possible to increase total grain N under greenhouse and field conditions, especially for VNT4 and Glutacetine®. Grain quality was also greatly modified by the formulations tested, mainly with the decrease in the phytate content, changes in the ionome (Mn, Mo, B and Se) and the proteome (proteins involved in the regulation of protein synthesis, response to biotic and abiotic stresses, storage functions and germination processes). From an agroeconomic point of view, VNT4 and Glutacetine® generated additional income and from an agro-environmental perspective, VNT4 avoided the leakage of 55 kg N ha-1 under field conditions. In addition, the calibrations of portable diagnostic tools that can be used in the field made it possible to determine the element contents in leaves (N), flour (N, P, K, Mg, S, Ca, Fe, Zn and Mn) and straw (P, K, Mg, S, Ca, Fe, Mn and Ni). In particular, the development of portable NIRS technology allowed the establishment of the prediction equations of grain yield, specific weight, 1000 grain weight and N content in grain from reflectance spectra obtained on flag leaves at the flowering stage.