Les besoins alimentaires des plantes
Rappel : la nutrition des végétaux
Pour se développer, les plantes utilisent de l’eau, de la lumière, du carbone, de l’oxygène et des éléments minéraux.
L'air fournit le carbone et l'oxygène (sous forme de CO2 et O2), qui sont fixés grâce aux processus de photosynthèse et de respiration.
Pour certaines catégories de plantes (les légumineuses), il fournit également l'azote, qui sera rendu disponible grâce à des organismes symbiotiques (Rhizobium).
Les éléments minéraux et l'eau sont fournis par le sol.
Les éléments minéraux nécessaires aux plantes
Les principaux éléments minéraux utilisés sont l'azote, le phosphore, le potassium, et dans une moindre mesure, le magnésium, le calcium et le soufre. Des éléments mineurs, dit oligo-éléments sont également nécessaires en faible quantité : le fer, le manganèse, le zinc, le cuivre, le bore, le molybdène par exemple.
Les besoins de la plante évoluent au cours de son développement. Aux stades où ils sont nécessaires, les éléments minéraux doivent pouvoir être prélevés par la plante dans le sol. Ils doivent être disponibles en quantités suffisantes et surtout sous une forme chimique assimilable. Si les éléments ne sont pas disponibles au moment nécessaire, la croissance de la plante sera limitée et le rendement final plus faible.
Dans le cadre de la fertilisation, on raisonne principalement par rapport à N, P et K en considérant que les autres éléments minéraux, dont les besoins sont plus faibles, sont de fait apportés en quantité suffisantes. Mais dans certains cas particuliers (sur des sols pauvres) il peut y avoir des carences en oligo-éléments.
Fondamental : Rôles des principaux éléments minéraux
Azote (N) | Phosphore (P) | Potassium (K) | |
|---|---|---|---|
Rôles principaux | Croissance végétative Constituant des protéines | - Métabolisme énergétique - Constituant de l’ADN - Croissance racinaire - Floraison et fructification | - Turgescence, - Synthèse des protéines - Transport et stockage des sucres - Fructification - Résistance à la sécheresse et aux maladies |
Assimilation dans le sol | Liée à la vie microbienne (minéralisation de la matière organique) | Liée au développement racinaire et aux mycorhizes | K+ se lie au complexe argilo-humique |
Formes assimilables | NO3- : nitrates NH4+ : ammonium | PO42- ; HPO4- ; H2PO4 Phosphates | K+ |
Symptômes de carence | Jaunissement des feuilles = chlorose d'abord des feuilles âgées | - Faible floraison - Feuilles vert pourpre - Feuilles jaunes à la base | - Jaunissement à partir du bord des feuilles - Brunissement des nervures |
Excès | -Verse - Sensibilité aux maladies et ravageurs - Risque d’antagonismes avec certains éléments : Cu, Mg, Zn, Mn | Risque d’antagonismes avec certains éléments : Cu et Zn, | Risque d’antagonismes avec certains éléments : Mg, Ca, B |
Indicateurs | - Teneur en MO - Vie microbienne - Plantes nitrophiles | ||
Mobilité | Elément très mobile dans le sol (sous forme nitrate). Risque de lessivage | Elément très peu mobile dans le sol. | Elément peu mobile dans le sol. |
Pertes et blocage | Lessivage des ions nitrates | Blocage possible en sol acide ou calcaire | Blocage si trop fortement lié aux argiles |
Complément : Focus sur les éléments N, P et K
L'azote :
L'azote joue un rôle primordial dans le métabolisme des plantes. C'est le constituant numéro un des protéines, composants essentiels de la matière vivante. Il s'agit donc d'un facteur de croissance, mais aussi de qualité (exemple : teneur en protéines des céréales).
Les plantes, à l'exception des légumineuses (luzerne, trèfle, petit pois…), ne peuvent pas absorber l'azote sous sa forme gazeuse. L'azote devra donc être apporté par le sol et, si besoin, par les fertilisants. En revanche, il ne sera pas nécessaire d'apporter des engrais azotés aux légumineuses.
Dans le sol, l'azote se trouve sous différentes formes :
organique (humus)
minérale (ammonium NH4+, nitrate NO3-).
L'azote organique provient des résidus des récoltes précédentes, d'amendements organiques ou d’engrais verts, et doit être transformé en nitrates par les bactéries présentes dans le sol, pour être utilisable par les plantes. C'est ce qu'on appelle la minéralisation. L'essentiel de la nutrition azotée des plantes est assurée par les nitrates.
L'azote sous forme d'ions nitrate, est un élément très soluble, peu retenu par le sol. Apporté en trop grande quantité, l'excédent est lessivé (dissous, puis emporté par l'eau circulant dans le sol). Il est donc perdu pour la plante. De plus, l’azote lessivé entraine une pollution de l’eau et des phénomènes d’asphyxie des écosystèmes aquatiques par eutrophisation. L'azote sous forme d'ions nitrate doit donc être apporté, autant que possible, juste avant son absorption par la plante, afin d'éviter son lessivage.
Par ailleurs, l'excès d'azote peut entraîner une accumulation des nitrates dans la plante (par exemple, dans les pommes de terre). Or l'excès de nitrate dans le tissu végétal est néfaste et peut favoriser la prolifération de certains bio-agresseurs (exemple : les pucerons).
Ces particularités expliquent que les apports d’azotes soient généralement annuels, et de préférence fractionnés.
Le phosphore :
Le phosphore intervient dans le métabolisme énergétique (ATP), dans la transmission des caractères héréditaires (acides nucléiques, un des constituant de l’ADN), la photosynthèse et la dégradation des glucides. Cet élément est essentiel pour la floraison, la nouaison (formation du fruit), le grossissement des fruits et la maturation des graines. Le Phosphore favorise également la croissance de la plante et notamment le développent racinaire.
Il se trouve dans le sol sous trois formes :
une forme directement assimilable : PO42-, liée au complexe argilo-humique par le calcium et le magnésium
une forme combinée : il est en partie immobilisé par les hydroxydes d'aluminium et de fer. Cette forme est très présente dans les sols acides (dans ce cas, il est nécessaire de chauler le sol pour le libérer) ;
une forme insoluble : le phosphore peut être sous forme de phosphates de calcium, dont certains sont insolubles (forme très présente en sol calcaire).
Seul le phosphore du complexe argilo-humique est rapidement disponible. Cela représente une fraction relativement faible du Phosphore du sol. C'est donc un élément peu mobile dans le sol. Les risques de lessivages sont assez limités.
Les mycorhizes jouent souvent un rôle fondamental dans l'absorption du phosphore par la plante. Ces dernières en sécrétant des enzymes sont capables d'absorber le phosphore fixé par le sol (forme non assimilable par la plante directement) pour le transmettre ensuite à la plante en contrepartie de sucres provenant de la photosynthèse (symbiose racinaire).
Le potassium :
Le potassium joue un rôle primordial dans la régulation de l’eau dans la plante, et la photosynthèse. Il contribue également au renforcement des parois cellulaires, offrant aux plantes une meilleure résistance à la verse, aux maladies (notamment cryptogamiques) ainsi qu’au gel ou à la sècheresse. Il intervient également dans la fructification et la formation des organes de réserves (ex : les bulbes ou les tubercules).
Le potassium dans le sol se trouve uniquement sous forme minérale : K+. Il provient soit de la décomposition de la matière organique et des minéraux du sol, soit des engrais. Les ions K+ sont présents dans différents compartiments du sol :
en solution dans l’eau du sol (forme mobile mais rapidement assimilable).
retenus (adsorbés) à la surface des particules d’argile et d’humus (disponible pour la plante)
inclus entre les feuillets des argiles, et donc peu échangeable.
La mobilité des ions K+ dans le sol, bien que supérieure à celle des ions P04 2, n'est pas très élevée. Le risque de lessivage et la disponibilité pour la plante dépendent du taux d’argile et d’humus du sol.
Complément : Utilisation durable des nutriments selon la PAC
La politique agricole commune aide les agriculteurs à utiliser les nutriments de manière sûre et efficace.