Les
profils de sol agronomiques Un outil de diagnostic de l’Êtat des sols Anne Weill, Ph.D., agronome
Les profils de sol
agronomiques Un outil de diagnostic de l’état des sols
Anne Weill, Ph.D., agronome
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Rédaction Anne Weill, Ph.D., agronome, conseillère en agroenvironnement, Club Bio-Action, Baie d’Urfé Comité d’experts Myriam Gagnon, agronome, conseillère en agroenvironnement, Club-conseil Dura Club inc., Saint-Rémi Lucie Grenon, agronome-pédologue, agente des ressources pédologiques, Agriculture et Agroalimentaire Canada, Québec Odette Ménard, M.Sc., ingénieure et agronome, conseillère en conservation des sols et de l’eau, MAPAQ Direction de la Montérégie-Est, Saint-Hyacinthe Victor Savoie, ingénieur, conseiller en génie agroenvironnemental, MAPAQ, Direction régionale du Centre-du-Québec, Nicolet Éric Thibault, agronome, conseiller en agroenvironnement, Club Techno-Champ 2000, Napierville Anne Vanasse, Ph.D., agronome, professeure agrégée, Université Laval, Département de phytologie, Québec Collaboration Pierre Bournival, M.Sc., ingénieur, enseignant, CÉGEP régional de Lanaudière, Département de techniques agricoles, Joliette Myriam Gagnon, agronome, conseillère en agroenvironnement, Club-conseil Dura Club inc., Saint-Rémi Lucie Grenon, agronome-pédologue, agente des ressources pédologiques, Agriculture et Agroalimentaire Canada, Québec Mikael Guillou, agronome, conseiller en agroenvironnement, MAPAQ, Direction régionale de la Montérégie-Ouest, Sainte-Martine William H. Hendershot, Ph.D., professeur en science du sol, Université McGill, Campus Macdonald, Sainte-Anne-de-Bellevue Luc Lamontagne, M.Sc., agent senior de ressources sur les sols, Agriculture et Agroalimentaire Canada, Centre de recherche sur les sols et les grandes cultures, Laboratoire de pédologie et d’agriculture de précision, Québec Victor Savoie, ingénieur, conseiller en génie agroenvironnemental, MAPAQ, Direction régionale du Centre-du-Québec, Nicolet Sylvie Thibaudeau, M.Sc., conseillère en agroenvironnement, Terre à terre agronomes-conseils, Howick Éric Thibault, agronome, conseiller en agroenvironnement, Club Techno-Champ 2000, Napierville Anne Vanasse, Ph.D., agronome, professeure agrégée, Université Laval, Département de phytologie, Québec Révision Dorothée Beaulieu, agronome, conseillère en agroenvironnement, Groupe Pousse-Vert, Saint-Arsène Jean Duval, M.Sc., agronome, conseiller en agroenvironnement, Club Bio Action, Montréal Gilles Gagné, M.Sc., agronome, chercheur en pédologie, IRDA, Québec Sandrine Martin, d.t.a., conseillère en agroenvironnement, Club conseil Profit-eau-sol, Blainville Corine Pelletier, agronome, conseillère en agroenvironnement, Club services agroenvironnementaux de l’Outaouais, Gatineau Louis Robert, M.Sc., agronome, conseiller régional en grandes cultures, MAPAQ, Direction régionale de la Chaudière-Appalaches, Sainte-Marie
Coordination Lyne Lauzon, biologiste, coordonnatrice des publications, Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec, Québec Édition Chantale Ferland, M.Sc., chargée de projets aux publications, Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec, Québec Coordination de la production graphique Sylvie Robitaille, technicienne en infographie, Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec, Québec Conception graphique Siamois graphisme Photos Anne Weill Remerciements au clubs agroenvironnementaux ayant participé au projet Agri Conseils Maska Agro-Protection des Laurentides inc. Club agroenvironnemental du Bassin La Guerre Club Bio-Action Club-conseil Dura Club inc. Club conseil Profit-eau-sol Club Consersol Vert Cher Club de fertilisation de la Beauce inc. Club services agroenvironnementaux de l’Outaouais Club Sol-Art inc. Club Techno-Champ 2000 Groupe Pousse-Vert
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Avant-propos L’exploration des profils de sols amène souvent bien plus de questions que de réponses, et ce, même pour le conseiller expérimenté. En effet, l’évaluation visuelle du sol requiert une bonne expertise. Toute l’équipe du Club-conseil Dura Club s’est mise au travail. Nous avons creusé puis analysé plusieurs trous pour nous rendre compte que chaque coup de pelle suscitait une question. Par contre, il n’existait aucun outil pour y répondre. Les jeunes conseillers ou les conseillers peu expérimentés se privent souvent de faire des profils craignant de ne pas pouvoir les interpréter. Nous avons pensé qu’il était grandement temps de produire un guide. Le projet visait principalement à approfondir nos connaissances sur les sols et à appliquer la pédologie à l’agriculture. Nous avons donc développé un guide sur l’évaluation des profils de sol agronomiques pour les conseillers et un document synthèse pour les producteurs agricoles. Le présent guide, destiné aux conseillers, propose une méthode simple permettant d’effectuer des observations sur le terrain afin de poser des diagnostics et trouver des solutions aux problèmes rencontrés. Les conseillers de onze clubs-conseils, de plusieurs régions du Québec, ont participé au projet et ont évalué, utilisé, critiqué puis validé ce guide. Une telle coopération nous a permis de développer un outil pratique pour vous accompagner dans la réalisation des profils de sol. Nous souhaitons sincèrement vous transmettre notre passion. Que le profil de sol devienne un outil indispensable guidant vos diagnostics et vos prises de décision au champ. C’est en creusant que vous deviendrez des spécialistes! Tous à vos pelles! Merci à tous nos collaborateurs! Myriam Gagnon, agronome, conseillère en agroenvironnement Club-conseil Dura Club inc.
Table des matières INTRODUCTION.........................................................................................................1
Les gleysols ............................................................................................................. 13 Les podzols.............................................................................................................. 14
Partie 1 : Connaissances de base utiles à la réalisation de profils de sol agronomiques............................................................................2
Les brunisols............................................................................................................ 14 Les luvisols............................................................................................................... 14
LES ÉTAPES PRÉALABLES À LA RÉALISATION DE PROFILS DE SOL................................................................................................2
Les régosols............................................................................................................. 14 Les sols organiques.............................................................................................. 14
Étape 1 : Se procurer les documents disponibles ........................................2 Étape 2 : Poser des questions au producteur.................................................4
COMPRENDRE LA STRUCTURE DU SOL...................................................... 15
Étape 3 : Observer la topographie, la surface du champ et la culture.........................................................................5
La structure.............................................................................................................. 15
Étape 4 : Sonder le sol avec la pelle ..................................................................5
Le développement de la structure (grade)................................................... 18
Les types d’agrégats et de structures en agrégats................................. 15
Étape 5 : Creuser le profil......................................................................................6
L’absence de structure......................................................................................... 19
Le matériel requis.....................................................................................................6
L’évolution de la structure des sols cultivés................................................. 20
Où creuser?.................................................................................................................6
L’évolution des agrégats dans un sol cultivé............................................... 21
Quand creuser?..........................................................................................................8
L’effet des passages de la machinerie sur la structure du sol.............. 24
Comment creuser?...................................................................................................9
L’effet du travail du sol sur la structure du sol............................................ 27
La profondeur.............................................................................................................9 L’orientation du profil par rapport au champ.................................................9
NOTIONS DE BASE SUR L’ÉGOUTTEMENT DES SOLS ........................... 29
QUELQUES NOTIONS DE PÉDOLOGIE UTILES À LA RÉALISATION DE PROFILS DE SOL..................................................... 10
La perméabilité et la conductivité hydraulique ......................................... 29
La perméabilité, la conductivité hydraulique, le drainage naturel et artificiel......................................................................... 29
Les matériaux et dépôts à partir desquels les sols se sont formés........................................................................................ 10
Le drainage naturel .............................................................................................. 31 Le drainage artificiel............................................................................................ 33
La localisation géographique des principaux dépôts .............................. 12
L’égouttement du sol ............................................................................................ 33
Les horizons pédologiques et les séries de sol .......................................... 13
Le drainage de surface........................................................................................ 33
Les catégories de sol au Québec...................................................................... 13
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Le drainage souterrain........................................................................................ 33
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Partie 2 : Les observations à effectuer lors de la réalisation d’un profil de sol agronomique.......................................................................... 36 MISE EN ÉVIDENCE DES COUCHES DÉLIMITÉES PAR LE TRAVAIL DU SOL ET LE COMPACTAGE.......................................... 36 Les couches dans un sol travaillé en profondeur (p. ex. : charrue, offset, chisel) .......................................................................... 38 Les couches dans un sol travaillé seulement superficiellement (hersage uniquement) .......................................................................................... 41 Connaître le dépôt à une profondeur de 1 m environ à l’aide de la tarière................................................................. 43 Attention aux sols remaniés ............................................................................. 43 L’ÉVALUATION DE LA TEXTURE....................................................................... 44 Quelques propriétés du sable, du limon et de l’argile et leur influence sur les caractéristiques agronomiques des sols .................... 44 Le sable (grossier, moyen, fin et très fin)...................................................... 44 Le limon..................................................................................................................... 44 L’argile........................................................................................................................ 44 Le triangle des textures...................................................................................... 45 La détermination des classes texturales sur le terrain........................... 46 La sensation au toucher...................................................................................... 46 L’essai de moule...................................................................................................... 47 Le ruban de terre.................................................................................................... 48 L’ÉVALUATION DE LA STRUCTURE................................................................. 50 Étape 1 : L’examen d’une pelletée de terre................................................... 50
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Grille d’aide à l’évaluation de la qualité de la structure et du degré de compactage ................................................ 63 Étape 2 : L’examen de la structure de l’ensemble du profil..................... 66 Étape 3 : L’examen de la stabilité structurale de la couche de surface ............................................................... 70 L’ÉVALUATION DE L’AÉRATION DU SOL ET DES PHÉNOMÈMES D’OXYDORÉDUCTION : COULEUR, MARBRURES ET ODEUR ............. 72 La couleur du sol et l’état du drainage naturel du sol................................ 72 Les catégories de sol et les couleurs ............................................................ 72 La formation des marbrures.............................................................................. 74 La charte Munsell.................................................................................................. 74 Les informations sur l’état du sol pouvant être obtenues grâce à l’observation des couleurs............................................... 75 La richesse du sol en matière organique...................................................... 75 Le manque d’aération attribuable au compactage et, dans certains cas, à la formation d’une nappe perchée.......................... 76 Les informations sur le drainage des sols agricoles pouvant être obtenues grâce à l’observation des couleurs..................................... 78 L’observation des marbrures............................................................................. 82 L’ÉVALUATION DE L’ACTIVITÉ BIOLOGIQUE : LA DÉCOMPOSITION DES RÉSIDUS, LES VERS DE TERRE ET LA MACROPOROSITÉ D’ORIGINE BIOLOGIQUE..................................................................................... 83 La vitesse de décomposition des résidus de culture et du fumier......................................................................................... 83 L’activité des vers de terre et la macroporosité......................................... 86
L’évaluation des mottes....................................................................................... 52
Les types de vers de terre.................................................................................. 86
Quelques exemples de structure de sol évaluée avec la méthode de la pelletée de terre........................................................ 58
La macroporosité.................................................................................................. 88
L’évaluation de l’activité des vers de terre................................................... 86
L’ÉVALUATION DE L’ENRACINEMENT............................................................ 90
Les rats musqués et les racines.................................................................... 119
La répartition des racines .................................................................................. 92
Les drains brisés................................................................................................. 119
La déformation des racines................................................................................ 97
Les drains non connectés................................................................................. 119 Le colmatage ferrique...................................................................................... 119
Partie 3 : Le diagnostic des problèmes de croissance des cultures et d’égouttement.......................................................................... 99
La pente minimale des drains et la qualité de pose .............................. 119 L’enveloppe géotextile...................................................................................... 119
LE DIAGNOSTIC DES PROBLÈMES DE CROISSANCE DES CULTURES...................................................................................................... 99
La grosseur des trous de drain...................................................................... 119 LES SOLS À POTENTIEL LIMITÉ .................................................................. 120
SYMPTÔME 1. Levée inégale dans l’ensemble du champ : observation de la profondeur de semis et de la couche hersée au printemps......................................................................................................... 100
Les tills.................................................................................................................... 120 Les sols ayant une structure naturelle massive (autres que les tills)............................................................................................ 121
SYMPTÔME 2. Levée en général égale, puis croissance inégale dans l’ensemble du champ (surtout visible dans le maïs à partir du stade 5-6 feuilles) : observation de l’état du sol sous la couche hersée à l’aide du profil de sol.......................................................................................... 103
Les argiles naturellement massives sur une épaisseur importante (1 m et plus)............................................... 121 Les sols ayant une couche argileuse ou loameuse fine massive sur une faible épaisseur.................................................................. 122
SYMPTÔME 3. Culture en bon état dans certaines zones du champ et pas dans d’autres : observation de l’ensemble du champ, de la topographie et réalisation de profils de sol ............................................. 106
Les sols légers à potentiel limité.................................................................. 123 Les sols légers contenant une grande quantité de sable fin ou très fin ou de limon............................................................... 123
SYMPTÔME 4. Mauvaise croissance récurrente des cultures dans l’ensemble du champ : observation de l’ensemble du champ, de la topographie et réalisation de profils de sol................................... 107
Les sols qui durcissent...................................................................................... 124 Les sols sableux acides.................................................................................... 125
LE DIAGNOSTIC DES PROBLÈMES D’ÉGOUTTEMENT........................ 108 Les problèmes d’égouttement de surface................................................. 109
LES SOLS ORGANIQUES ................................................................................ 127
Les problèmes d’égouttement souterrain (nappe phréatique trop haute)....................................................................... 114
Les horizons des sols organiques................................................................. 127 Les principaux problèmes avec les sols organiques.............................. 128
Quelles sont les causes d’un système de drainage inadéquat ou défectueux?............................................................................... 118
Les principales causes d’un drainage défectueux en sol organique........................................................................... 130
Les drains trop espacés ou trop en surface.............................................. 118 Les drains bouchés............................................................................................. 118
RÉFÉRENCES....................................................................................................... 131
Les sorties de drains en mauvais état........................................................ 118
ANNEXE.................................................................................................................. 133
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Introduction
L
e sol est à la base de la production agricole. Ainsi, pour produire de façon optimale, les cultures doivent croître sur un sol en bon état. Les caractéristiques d’un tel sol sont une bonne structure, une bonne porosité, une aération adéquate ainsi qu’une activité biologique élevée. Dans ces conditions, les racines peuvent se développer librement dans un grand volume de sol, minimisant ainsi la sensibilité des plantes à la sécheresse et leur dépendance à la fertilisation. Le profil de sol agronomique permet d’évaluer visuellement l’état du sol en y observant la structure, la couleur, l’activité biologique et le développement des racines. Ainsi, en présence d’un problème de performance des cultures, cet examen permet de tirer des informations qui pourront être utilisées pour corriger la situation. Le diagnostic des problèmes de croissance des cultures doit cependant être placé dans un contexte plus global. Parallèlement à l’examen du profil de sol, il faut tenir compte de plusieurs autres facteurs tels que la qualité du semis et de la levée, l’état des cultures, la topographie du champ, etc.
du sol (couleur et phénomènes d’oxydoréduction), l’activité biologique (décomposition des résidus, activité des vers de terre et macroporosité d’origine biologique) et le développement des racines. Cette section montre comment reconnaître les problèmes de couches compactes ou massives, de manque d’aération et de développement limité des racines. La réalisation de profils de sol vient souvent du besoin de poser un diagnostic sur des problèmes de croissance des cultures. La troisième partie se penche sur ce sujet. Le diagnostic se fait à partir de l’observation des plantes et du profil de sol. On y aborde aussi les problèmes d’égouttement et de sol à potentiel limité. Pour finir, il est question des causes possibles des problèmes de croissance des cultures en sol organique qui peuvent être mises en évidence par le profil de sol agronomique. Interpréter des profils de sol agronomiques n’est pas chose facile pour un débutant. Il faut en faire et en refaire pour développer sa capacité d’interprétation, à faire des liens et à poser des diagnostics. Comme le dit si bien le dicton « C’est en forgeant que l’on devient forgeron », alors… à vos pelles!
Ce document se veut un outil d’appui à la réalisation de profils de sol et aux diagnostics qui en découlent. Il se divise en trois parties. La première porte sur les étapes préalables au profil de sol agronomique et sur les notions de base utiles à connaître pour réaliser un profil et établir un diagnostic. La deuxième partie traite des observations qui doivent être relevées lors de la réalisation d’un profil de sol et leur interprétation. L’état du sol est évalué à l’aide de quatre grands critères : la structure, l’aération
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Connaissances de base 2
Partie 1. Connaissances de base utiles à la réalisation de profils de sol agronomiques
C
ette première partie présente les documents et les informations utiles à consulter avant de procéder à la réalisation de profils de sols. Le choix de l’emplacement, la période d’observation et la méthode de creusage sont aussi expliqués. Ensuite, les connaissances de base suivantes sont présentées : • les dépôts et les grandes catégories de sols au Québec : la connaissance de ceux-ci permet d’avoir une compréhension plus globale du sol que l’on examine; • la structure du sol et son évolution dans les sols cultivés : ces notions, dont la compréhension est plus difficile, nécessitent des explications plus détaillées que les autres caractéristiques qui sont observées lors de la réalisation du profil; • l’eau dans le sol : le profil agronomique conduit souvent à poser un diagnostic sur l’égouttement du sol. Il est donc essentiel de bien comprendre certaines notions qui s’y rapportent. Ces connaissances aideront à mieux comprendre les observations effectuées lors du profil de sol et à faciliter par la suite l’établissement du diagnostic.
Les étapes préalables à la réalisation de profils de sol Selon la raison qui amène à réaliser des profils de sol (p. ex. : connaître les sols d’une ferme, évaluer l’impact du travail du sol, identifier les causes de mauvais rendements, diagnostiquer des problèmes
de drainage), la démarche peut varier. En premier lieu, il est bon d’obtenir certaines informations sur le champ étudié. Les étapes à suivre sont données ci-dessous.
Étape 1 : Se procurer les documents disponibles Plusieurs documents peuvent être utiles pour obtenir de l’information sur les sols d’une ferme, décrire des profils de sol et, dans certains cas, pour décider des endroits où creuser les profils. Ces documents peuvent aussi aider à diagnostiquer des problèmes reliés au drainage ou autre. Ils sont listés ci-dessous. • Les études pédologiques de la région concernée : Elles permettent de connaître les caractéristiques pédologiques et agronomiques des sols étudiés. Les anciennes études sont pour la plupart à une échelle de 1/63 360 et les nouvelles, à une échelle de 1/50 000 et 1/20 000. Ces dernières sont plus détaillées et plus précises. Les principales informations que l’on y trouve pour chaque type de sol (série) sont : • les types de dépôts et matériaux; • la description des séries de sols : caractéristiques de base des horizons A, B et C (texture, structure, couleur, perméabilité) et données analytiques physicochimiques; • le régime hydrique; • la fertilité; • les limitations de la série de sol sur le plan agronomique; • les travaux d’aménagement requis.
• Le plan de nivellement : Cet outil donne des renseignements sur la microtopographie du champ. Il permet de localiser les zones potentiellement problématiques telles que les dépressions invisibles à l’œil, les zones de résurgence lors d’écoulements hypodermiques ou encore, les pentes des fossés et du réseau d’égouttement du champ (raies de curage, rigoles); • Le plan de drainage : Ce plan fournit de l’information sur la profondeur et l’espacement des drains et aussi sur la topographie générale du champ. Cet outil est généralement disponible au ministère de l’Agriculture, des Pêcheries et de l’Alimentation. Attention : le plan réalisé est parfois différent du plan qui était prévu à l’origine; • Les rapports d’analyses de sol.
Toutes les études pédologiques sont disponibles sur Internet. On peut consulter le site du Service national d’information sur les terres et les eaux (SNITE) et le site de l’Institut national de recherche et de développement en agroenvironnement (IRDA) pour y trouver l’information recherchée. Les liens sont les suivants : http://sis.agr.gc.ca/ siscan/publications/pq/index.html et www.irda.qc.ca/_docs_web/ etu_pedolo.aspx . • Les cartes de rendement du champ sur plusieurs années : Elles permettent parfois d’effectuer un diagnostic préliminaire. Par exemple, des mêmes zones de faible rendement qui reviennent lors d’années très humides indiquent des endroits où le drainage est déficient. Il est à noter que l’observation directe du champ lorsque la culture est en pleine croissance représente un autre moyen de localiser les zones de faible rendement; • Les photos aériennes prises au printemps lorsque le sol commence à sécher. Ces photos, d’une échelle de 1/2000 à 1/5000, permettent de voir des problèmes de drainage de surface et parfois souterrain. Les photos aériennes prises en été permettent d’observer l’uniformité de la couverture végétale et, par conséquent, les zones où la culture croît moins bien;
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profils de sol agronomiques
3 Connaissances de base
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Connaissances de base 4
Étape 2 : Poser des questions au producteur Le producteur agricole peut fournir de nombreuses informations pertinentes à l’établissement d’un diagnostic (Tableau 1). Tableau 1. Questions à poser au producteur agricole Thème
Questions
Cultures
• • • • •
Quels ont été les rendements au cours des dernières années? Est-ce que la levée a été régulière? Dans quelles conditions la récolte s’est faite? Est-ce que la croissance est uniforme dans le champ? Quelle rotation de cultures le producteur pratique-t-il?
Égouttement
• • • •
Est-ce que le champ est drainé? Quel est l’espacement entre les drains? Dans quelles conditions de sol le drainage souterrain a été effectué et en quelle année? Y a-t-il des zones d’accumulation d’eau? Est-ce que le champ peut être semé tôt au printemps?
Travail du sol, équipement
• • • • • • •
Comment est géré le travail du sol? Quand le sol a-t-il été travaillé au printemps? Est-ce que des équipements lourds sont utilisés? Quelles étaient les conditions d’humidité du sol lors du travail de ce dernier? Quel type d’outil est utilisé, quelle a été la profondeur du travail (et la largeur pour le labour)? Pratique-t-on le semis direct? Si oui, depuis quand? La circulation de la machinerie est-elle plus difficile à certains endroits à cause de zones trop humides?
Fertilisation, chaulage, fumier
• À quel moment les épandages d’engrais de ferme ont eu lieu et lesquels? • Quelle est la conduite du chaulage? • Il faut aussi demander les résultats des analyses de sol.
Autres
• En cas de baisse de rendement : Y a-t-il eu des changements en ce qui a trait à la gestion des sols ou des cultures? • Le champ a-t-il été nivelé?
Le CRAAQ aujourd’hui RĂŠunissant plus de 500 membres experts et bien positionnĂŠ dans le secteur agricole et agroalimentaire quĂŠbĂŠcois, le CRAAQ est devenu XQ FKHI GH ĆŹOH HQ PDWLĂƒUH GH rĂŠseautage, de production et de GLĆŞXVLRQ GH FRQWHQXV /H &5$$4 RĆŞUH Âť VD FOLHQWĂƒOH des ouvrages spĂŠcialisĂŠs, parmi lesquels des guides de production HW GoLGHQWLĆŹFDWLRQ GHV WURXVVHV GH GĂ„PDUUDJH HW GHV ĆŹFKHV WHFKQLTXHV 6RQ IRQGV GoĂ„GLWLRQ FRPSWH plus de 250 publications issues des travaux de ses quelque 35 comitĂŠs et commissions ou rĂŠalisĂŠes en partenariat avec les organisations GX PLOLHX De par ses publications, ses nombreux services en ligne ainsi que ses FROORTXHV HW DXWUHV Ă„YĂƒQHPHQWV rassembleurs, le CRAAQ est sans contredit la plaque tournante du savoir agricole et agroalimentaire!
LE CENTRE DE RÉFÉRENCE EN AGRICULTURE ET AGROALIMENTAIRE DU QUÉBEC
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