Les besoins des plantes
On a relevé plus de 50 éléments chimiques constituant les Végétaux. Cependant, il est improbable qu'ils soient tous essentiels. Un élément essentiel est un élément chimique dont une plante a besoin au cours de son cycle développement, lequel consiste à devenir une plante adulte produisant une autre génération. Si on obtient des indications sur les besoins nutritifs des Végétaux en étudiant leur composition chimique, on doit bien faire la distinction entre les éléments essentiels et ceux qui sont tout simplement présents dans la plante. Les minéraux contenus dans une plante reflètent jusqu'à un certain point la composition du sol. Par exemple, une plante poussant sur des résidus miniers peut contenir de l'or ou de l'argent, mais ceux-ci n'ont aucune fonction nutritive.
Pour déterminer les éléments chimiques qui sont essentiels, les chercheurs utilisent la culture hydroponique, qui consiste à faire pousser des plantes sans sol, directement dans des solutions minérales ou dans un support inerte contenant ces solutions. Cette technique a permis de trouver 17 éléments essentiels à toute plante
Neuf des éléments essentiels sont appelés éléments majeurs (ou macronutriments) parce que ce sont les éléments dont une plante a besoin en quantité relativement importante. Six d'entre eux sont les constituants majeurs des substances organiques qui forment la structure d'une plante: le carbone, l'oxygène, l'hydrogène, l'azote, le soufre et le phosphore. Les trois autres éléments majeurs sont le calcium, le potassium et le magnésium.
Eléments majeurs | |||
Elément | Forme(s) disponible(s) | % de la masse sèche | Fonctions principales pour les plantes |
Carbone | CO2 | 45% | Constituants essentiels des molécules organiques des Végétaux |
Oxygène | CO2 | 45% | |
Hydrogène | H2O | 6% | |
Azote | NO3- , NH4+ | 1.5% | Constituant des acides nucléiques, des protéines, des hormones, de la chlorophylle, des enzymes… |
Potassium | K+ | 1% | Cofacteur nécessaire à la synthèse des protéines et à l’activation d’un très grand nombre d’enzymes, Soluté essentiel à l’équilibre hydrique et acidobasique, Nécessaire pour l’ouverture et la fermeture des stomates |
Calcium | Ca2+ | 0.5% | Elément important pour la formation et la stabilité de la paroi cellulaire, Maintien de la structure et de la perméabilité des membranes, Activation de certaines enzymes, Régulation de nombreuses réponses cellulaires aux stimuli. |
Magnésium | Mg2+ | 0.2% | Constituant de la chlorophylle, Activation de nombreuses enzymes |
Phosphore | H2PO4- , HPO42- | 0.2% | Constituant des acides nucléiques, des membranes cellulaires, de l’ATP et de plusieurs coenzymes |
Soufre | SO42- | 0.1% | Constituant des protéines et des coenzymes. |
Les autres éléments essentiels sont appelés éléments mineurs (ou micronutriment) parce que ce sont les éléments dont une plante a besoin en très petites quantités. Les éléments mineurs comprennent le fer, le chlore, le cuivre, le manganèse, le zinc, le molybdène, le bore et le nickel, notamment (on estime qu'il y en aurait une vingtaine). Ils n'ont d'utilité qu'à titre de cofacteurs (aides non protéiques) des réactions enzymatiques. Ainsi, le fer, par exemple, est le constituant métallique des cytochromes, protéines qui interviennent dans le métabolisme de la respiration et de la photosynthèse (dans les mitochondries et les chloroplastes). Comme ils ne jouent que des rôles catalytiques dans une plante, ces éléments ne sont nécessaires qu'en de très faibles quantités. Malgré tout, une carence en un élément mineur peut affaiblir, voire tuer, une plante.
Eléments mineurs | |||
Elément | Forme(s) disponible(s) | % de la masse sèche | Fonctions principales pour les plantes |
Chlore | Cl- | 0.01% | Nécessaire à l’étape de la photolyse de l’eau dans la photosynthèse, Rôle dans l’équilibre hydrique |
Fer | Fe3+ , Fe2+ | 0.01% | Constituant des cytochromes, Activation de certaines enzymes |
Manganèse | Mn2+ | 0.005% | Nécessaire à l’étape de la photolyse de l’eau dans la photosynthèse et à la synthèse des acides aminés, Activation de certaines enzymes |
Bore | H2BO3- | 0.002% | Cofacteur dans la synthèse de la chlorophylle, Joue un rôle dans le transport des glucides et dans la synthèse des acides nucléiques |
Zinc | Zn2+ | 0.002% | Nécessaire à la synthèse de la chlorophylle, Activation de certaines enzymes |
Cuivre | Cu+ , Cu2+ | 0.001% | Constituant de nombreuses enzymes, Dégradation de l’ion superoxyde (toxique pour les cellules) |
Nickel | Ni2+ | 0.001% | Cofacteur nécessaire au métabolisme de l’azote |
Molybdène | MoO42- | 0.0001% | Elément essentiel à la relation symbiotique avec des Bactéries fixatrices d’azote Cofacteur nécessaire à la réduction des nitrates. |
Remarque :
Les teneurs en différents minéraux peuvent varier considérablement selon les espèces considérées. On sait, par exemple, que les Crucifères sont des plantes riches en soufre alors que les carex et les Prêles ont une forte teneur en silicium. De même, les divers organes d'une même plante peuvent ne pas contenir les mêmes taux de minéraux.
Les besoins des plantes d'après Christian de Carné-Carnavalet
Carné-Carnavalet, Christian de. Agriculture biologique: une approche scientifique. 2e édition. Agriproduction. Paris: Éditions France agricole, 2018.
