Agronomie 18 (1998) 117-130
DOI: 10.1051/agro:19980202

Early detection of N deficiency in a wheat crop using physiological and radiometric methods

Marie Odile Vouillot^a, Philippe Huet^a and Paul Boissard<sup>b

a</sup>  Inra, Ina-PG, laboratoire d'agronomie, Centre de Grignon, BP 01, 78850 Thiverval-Grignon, France
^b  Inra, Laboratoire de bioclimatologie, 78850 Thiverval-Grignon, France

Abstract - A winter wheat (cv Soissons) crop was made N deficient during stem elongation. The effects of the N stress were quantified by measuring the nitrogen nutrition index (NNI) (used as reference), proteolytic activity in the leaves, the rate of carbon dioxide (CO₂) assimilation by the leaves, green leaf area, chlorophyll concentration of the leaves and crop reflectance. A reduction in available soil N 1 week after the onset of N stress resulted in decreases in NNI and CO ₂ assimilation rate, a change in leaf chlorophyll concentration affecting the lower leaves most severely, and in changes in crop reflectance. Green leaf area and leaf proteolytic activity were affected only after 2 weeks of N stress. At the onset of N deficiency, NNI was correlated with the relative leaf CO ₂ assimilation rate, green leaf area, the near infrared to red reflectance ratio (XS3/XS2) and the chlorophyll concentration in the lower leaves, estimated by a SPAD value. The CO₂ assimilation rate was assessed by measuring chlorophyll concentration irrespective of N status. The non-destructive measurements of crop reflectance and leaf chlorophyll concentration appear to be appropriate indicators of the current N status of the crop. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Résumé - Diagnostic précoce de déficit azoté sur une culture de blé d'hiver par l'utilisation de méthodes physiologiques et radiométriques. Une culture de blé d'hiver (cv Soissons) est soumise à des déficits en azote en cours de montaison. Les effets de l'installation de la carence azotée sur les plantes sont quantifiés à partir des mesures d'accumulation d'azote dans les parties aériennes, utilisée comme référence, de l'activité protéolitique des feuilles, de la vitesse d'assimilation du dioxide de carbone (CO₂), de la surface foliaire verte, de la teneur en chlorophylle des feuilles et de la réflectance du couvert. Une réduction de la disponibilité en azote du sol se traduit après une semaine de carence par une diminution de l'indice de nutrition azoté (INN) et de la vitesse d'assimilation du CO ₂, un changement de teneur en chlorophylle des feuilles affectant en priorité les feuilles du bas, et une modification de la réflectance du couvert. La surface foliaire verte et l'activité protéolitique des feuilles ne sont affectées qu'après deux semaines de carence. L'INN apparaît corrélé à la vitesse relative d'assimilation du CO₂, à la surface foliaire, à l'indice de réflectance XS3/XS2, rapport entre la reflectance dans le proche infrarouge et dans le rouge, et à la teneur en chlorophylle des feuilles les plus basses, estimées par l'indice SPAD. De plus, la vitesse d'assimilation du CO₂ peut être estimée, indépendamment du niveau de nutrition azotée, à partir de la teneur en chlorophylle des feuilles. Les variables de réflectance du couvert et de teneur en chlorophylle des feuilles, dont la mesure est non destructrice, pourraient être utilisés comme indicateurs instantanés de l'état azoté du peuplement végétal. (© Inra/Elsevier, Paris.)

Key words: winter wheat / nitrogen / radiometry / leaf area / carbon assimilation

Mots clés : blé d'hiver / azote / radiométrie / surface foliaire / assimilation du carbone