- CARENCES ET EXCES -
Déficiences et excès (valable pour toutes les espèces de plantes)
Les déficiences et les excès en un élément minéral ne se traduisent pas uniquement au travers de la vitesse de croissance mais aussi au travers de signes macroscopiques dont la forme et la localisation peuvent nous orienter.
N / AZOTE
P / PHOSPHORE
K / POTASSIUM
Mg / MAGNESIUM
Fe / FER
Cu / CUIVRE
B / BORE
Zn / ZINC
Mn / MANGANESE
Mo / MOLYBDENE
On distinguera les éléments mobiles dont les carences apparaissent dans les parties anciennes (vieilles feuilles) et les éléments immobiles dont les carences vont se déclarer dans les parties en croissance préférentiellement
Introduction
La croissance et le développement des plantes nécessitent de l'eau, de la lumière, du carbone, de l’oxygène et des éléments minéraux. L’air fournit l’oxygène et le gaz carbonique, source de carbone, que la plante fixe grâce à la photosynthèse.
On ne peut obtenir une bonne croissance des cultures que si les éléments nutritifs sont apportés en quantités suffisantes, sous des formes adéquates et à des moments appropriés. Tous les éléments nutritifs que la plante utilise proviennent du sol ou de l’air ou de l’eau. Le sol peut mettre à la disposition des cultures plusieurs éléments nutritifs mais il est souvent nécessaires de faire des apports supplémentaires sous forme d’engrais minéraux, de fumiers et d’autres sources organiques pour satisfaire leurs besoins.
Les éléments nutritifs, apportés sous différentes formes, constituent un investissement important pour la production végétale. Les doses d’engrais utilisées sont encore faibles avec une dose moyenne de 48 kg (N+P2O5+K2O)/ha à l’échelle nationale. Cette application insuffisante d’éléments nutritifs ne constitue pas une pratique de gestion optimale et donnera lieu à une baisse des rendements des cultures et, par là, des profits des agriculteurs.
A l’inverse de cette sous-utilisation des engrais, les apports d'engrais pour certaines cultures dans certaines régions irriguées sont excessifs. Ces producteurs croient souvent que plus on apporte d’engrais, plus il y aura augmentation des rendements de leurs cultures. Dans ce cas non plus, on ne peut pas parler de pratique de gestion optimale puisqu’elle ne tient pas compte des coûts, des profits et des effets sur l’environnement.
Avec le temps, de mauvaises pratiques de gestion des éléments nutritifs et du sol peuvent réduire la capacité des sols à produire. La gestion inadéquate des éléments nutritifs peut également s’avérer coûteuse pour l’environnement. L’application de l’azote à des doses supérieures à ce que la culture peut assimiler accroît le risque d’un lessivage d’azote nitrique du sol, pouvant se traduire par la pollution des ressources en eau souterraine. L’érosion des terres cultivées peut polluer les eaux de surface avec les sédiments et les éléments nutritifs fixés aux particules de sol.
En adoptant des pratiques de gestion optimales, on peut contribuer à réduire les risques liés à l’environnement. L’objet de ce cours est de permettre de planifier et d’appliquer une stratégie de gestion des éléments nutritifs et d’utiliser judicieusement les éléments nutritifs tout en protégeant l’environnement.
Plus précisément, ce cours aidera à mieux comprendre les éléments suivants :
importance des éléments nutritifs pour les cultures;
dynamique des éléments nutritifs dans le sol;
propriétés des sols affectant la disponibilité des éléments nutritifs pour les cultures ;
sources d’apport d’éléments nutritifs additionnels dans le sol;
facteurs influençant l’approvisionnement de vos cultures en éléments nutritifs assimilables;
effets d’une mauvaise gestion des éléments nutritifs.
1. Facteur limitant
Plus de 50 facteurs affectant la croissance des cultures et le rendement potentiel ont été identifiés :
- Texture
- Structure
- Capacité d’échange cationique
- Taux de saturation en bases
- Pente et topographie
- Température du sol
- Aménagement du sol :
§ Travail du sol
§ Drainage
§ Autres
- Profondeur
- Espèce/variété
- Date de semis
- Dose de semis et géométrie de semis
§ Ecartement entre lignes
- Qualité des semences
- Evapotranspiration
- Disponibilité en eau
- Eléments nutritifs
- Etat sanitaire :
§ Insectes
§ Maladies
§ Mauvaises herbes
- Efficience de la récolte
En général, l’agriculteur ne peut pas contrôler les facteurs du climat (sauf par irrigation et/ou cultures sous serre). Par contre la plupart des facteurs liés au sol et à la culture peuvent être gérés pour une productivité maximale. L’agriculteur doit identifier et éliminer/réduire les facteurs qui limitent le rendement potentiel.
“Loi du Minimum” (Liebig, 1860) : “Chaque champ contient un maximum d'un ou plus et un minimum d'un ou plus éléments nutritifs. Avec ce minimum, que ce soit la calcaire, la potasse, l’acide du phosphorique, la magnésie ou tout autre élément nutritif, les rendements se trouvent en relation directe.“
C’est ce facteur minimum qui gouverne et contrôle les rendements.
Si ce minimum est le zinc…, le rendement ou la croissance vont stagner et n’augmenteront plus, même si la quantité de tous les autres facteurs est augmentée de 100 fois.
Enoncée plus simplement : Le facteur le plus limitant détermine le rendement potentiel. Jusqu'à ce que cette limitation soit réduite ou enlevée, la réponse du rendement à tout autre facteur sera minimale.
Tous les bons agriculteurs utilisent le “Loi du Minimum” consciemment ou inconsciemment.
Exemple: utilisation de la variété correcte, cycle et peuplement adéquats, bonne conduite de l’irrigation; mais mauvais contrôle des maladies et des mauvaises herbes. Le degré de réduction du rendement est proportionnel à l’importance de ce facteur limitant.
2. Éléments nutritifs essentiels
2.1. Les éléments nutritifs essentiels
L'élément nutritif est essentiel à la croissance et au développement de la plante si :
il est impliqué dans des fonctions métaboliques de la plante.
la plante ne peut pas compléter son cycle de vie (croissance et reproduction) sans cet élément.
aucun autre élément ne peut se substituer à toutes ces fonctions métaboliques.
Les éléments nutritifs essentiels pour les plantes sont au nombre de 16 :
Eléments de structure : Le carbone (C), l’oxygène (O) et l’hydrogène (H) forment la charpente du végétal et son très abondants. C et O proviennent de l’atmosphère et l’hydrogène provient de l’eau du sol.
La photosynthèse dans les feuilles produit des hydrates de carbones à travers l’absorption du CO2 de l'atmosphère. La respiration (des feuilles et des racines) utilise O2 pour la production de l'ATP (énergie cellulaire).
Eléments nutritifs minéraux : Ils sont au nombre de 13 et proviennent, en grande partie, du sol et ils sont impliqués dans toutes les fonctions métaboliques dans la plante. Ils se répartissent comme suit :
Macroéléments: Azote (N), phosphore (P) et potassium (K). Leur concentration est plus élevée dans les végétaux que les autres éléments nutritifs minéraux. Elles sont, généralement, exprimées en %.
Méso-éléments : Calcium (Ca), magnésium (Mg) et soufre (S). Ils présentent des teneurs, en général, intermédiaires entre les macroéléments et les oligoéléments. Leurs concentrations sont, généralement, exprimées en %.
Oligoéléments : Fer (dans le végétal Fe), zinc (Zn), manganèse (Mn), cuivre (Cu), bore (B), chlore (Cl) et molybdène (Mo). Leurs concentrations sont les moins élevées et sont généralement exprimées en ppm (=mg/kg de tissu végétal).
Besoin métabolique pour l’élément nutritif qui peut varier d’une culture (ou variété) à l’autre.
Facteurs de sol, climat et techniques culturales.
2.2. Relation entre teneur du végétal en élément nutritif et le rendement
Carence : La concentration de l'élément nutritif dans la plante est suffisamment faible pour limiter le rendement sévèrement. Les symptômes visuels de carence sont souvent présents, bien qu’avec une carence modérée ou légère ces symptômes peuvent ne pas apparaître mais les rendements sont affectés.
Niveau critique : La concentration de l'élément nutritif est au-dessous de laquelle une réponse du rendement est vraisemblable possible et au-dessus de laquelle la réponse du rendement n'est pas vraisemblable. Le rendement est très proche du maximum. Cet intervalle représente la transition entre carence et suffisance de l’élément nutritif.
Niveau suffisant : La concentration de l'élément nutritif est suffisamment élevée que l’addition de l'élément nutritif n'augmentera pas le rendement bien qu’elle peut augmenter la concentration de l’élément nutritif dans la plante (portion plate de la courbe) : on parle de consommation de luxe.
Il est possible que la qualité soit améliorée par l’augmentation de la concentration (Exemple : couleur plus verte pour les légumes).
Excessif ou toxique : La concentration de l'élément nutritif est suffisamment élevée qu'elle peut limiter soit le rendement soit la qualité et/ou causer un déséquilibre des autres éléments nutritifs essentiels dans la plante.
Exemples :
Toxique : spécialement pour les oligoéléments (B et Zn, Fe, Mn, Cu) pour lesquels la limite entre la teneur adéquate et celle excessive est étroite.
Excessif : N élevé indésirable car : croissance succulente excessive (verse) des cultures maraîchères ou des céréales, ombrager et coût de taille des arbres. Peut diminuer la qualité de certaines cultures (?? “Coeur creux” du brocoli).
Déséquilibre ionique : habituellement des cations. C'est le cas d'une teneur élevée en Na élevé va diminue l’absorption de K ou de Ca. Aussi, des teneurs élevées de K et NH4+ peuvent induire une carence en Mg en fonction du sol et de sa capacité tampon.
Si les concentrations des éléments nutritifs sont dans l’intervalle “très carencé”, la réponse de la croissance et du rendement sera élevée. On pourrait ne pas voir une concentration élevée dans la plante, résultat de l’effet de dilution par la croissance : “Effet de Steenberg.
L’intervalle adéquat est large pour certains éléments nutritifs (N,K) et étroit pour d’autres (B) avant de passer au niveau excessif ou toxique.
3. Éléments bénéfiques
Ils ont des rôles bénéfiques, mais pas essentiels dans toutes les plantes. Ils peuvent se substituer à certains éléments nutritifs essentiels, mais pas tous les rôles métaboliques d'un des éléments nutritifs essentiels. On a rapporté des réponses de certaines cultures à l‘apport de ces éléments.
- Le sodium (Na)
- Le silicium (Si)
- Le cobalt (Co)
- Le Vanadium (Va)
La somme des éléments nutritifs essentiels et des éléments bénéfiques est égale à environ 20. Mais plus de 60 éléments peuvent être trouvés dans les cendres d’une plante.
4. Éléments non essentiels
Ces éléments sont absorbés par les plantes, mais ils ne sont ni essentiels ni bénéfiques :
L'aluminium (Al) : Il entraîne une large réduction de la croissance racinaire. Il peut être en concentration élevée dans les plantes se développant sur des sols acides, surtout celles non tolérantes à l’acidité. Il constitue une des causes majeures de la faible fertilité des sols acides. Naturellement abondant dans les sols, mais principalement dans phase solide, il devient plus soluble quand le pH est bas.
Le plomb (Pb) : Teneur élevée dans les sols contaminés (Ex. les arsénites de plomb utilisés comme un insecticide il y a longtemps). Problèmes quand introduits dans la chaîne alimentaire.
Le cadmium (Cd) : Teneur élevée dans les sols contaminés, par exemple proches des mines. Il risque d’être à des teneurs élevées dans sols qui reçoivent les déchets urbains. Les recherches menées jusqu’à maintenant suggèrent que les teneurs du Cd dans le sol sont augmentées par les déchets, mais la plupart des plantes n'absorbent et n’accumulent pas des quantités importantes. Cependant, les exceptions sont la laitue et les carottes.
Mercure (Hg): sols contaminés autour des mines.
Le potentiel d’utiliser les déchets en agriculture dépend de la possibilité de la réduction de l’absorption par la plante de ces éléments non essentiels (Cd, Chrome ; Cr) et de quelques éléments nutritifs essentiels (Zn, Nickel ; Ni) qui peuvent être présents à des concentrations élevées dans ces déchets.
Surcharger le sol avec les métaux trace peut être toxique aux plantes ou aux animaux et les êtres humains consommant les aliments produits sur ces sols. L’amélioration du traitement de ces déchets peut réduire substantiellement les risques des métaux traces (et des pathogènes).
La phytoremédiation cherche à utiliser les plantes qui sont hyper accumulatrices des métaux traces pour nettoyer les sols et le eaux contaminés.
Introduction
La croissance et le développement des plantes nécessitent de l'eau, de la lumière, du carbone, de l’oxygène et des éléments minéraux. L’air fournit l’oxygène et le gaz carbonique, source de carbone, que la plante fixe grâce à la photosynthèse.
On ne peut obtenir une bonne croissance des cultures que si les éléments nutritifs sont apportés en quantités suffisantes, sous des formes adéquates et à des moments appropriés. Tous les éléments nutritifs que la plante utilise proviennent du sol ou de l’air ou de l’eau. Le sol peut mettre à la disposition des cultures plusieurs éléments nutritifs mais il est souvent nécessaires de faire des apports supplémentaires sous forme d’engrais minéraux, de fumiers et d’autres sources organiques pour satisfaire leurs besoins.
Les éléments nutritifs, apportés sous différentes formes, constituent un investissement important pour la production végétale. Les doses d’engrais utilisées sont encore faibles avec une dose moyenne de 48 kg (N+P2O5+K2O)/ha à l’échelle nationale. Cette application insuffisante d’éléments nutritifs ne constitue pas une pratique de gestion optimale et donnera lieu à une baisse des rendements des cultures et, par là, des profits des agriculteurs.
A l’inverse de cette sous-utilisation des engrais, les apports d'engrais pour certaines cultures dans certaines régions irriguées sont excessifs. Ces producteurs croient souvent que plus on apporte d’engrais, plus il y aura augmentation des rendements de leurs cultures. Dans ce cas non plus, on ne peut pas parler de pratique de gestion optimale puisqu’elle ne tient pas compte des coûts, des profits et des effets sur l’environnement.
Avec le temps, de mauvaises pratiques de gestion des éléments nutritifs et du sol peuvent réduire la capacité des sols à produire. La gestion inadéquate des éléments nutritifs peut également s’avérer coûteuse pour l’environnement. L’application de l’azote à des doses supérieures à ce que la culture peut assimiler accroît le risque d’un lessivage d’azote nitrique du sol, pouvant se traduire par la pollution des ressources en eau souterraine. L’érosion des terres cultivées peut polluer les eaux de surface avec les sédiments et les éléments nutritifs fixés aux particules de sol.
En adoptant des pratiques de gestion optimales, on peut contribuer à réduire les risques liés à l’environnement. L’objet de ce cours est de permettre de planifier et d’appliquer une stratégie de gestion des éléments nutritifs et d’utiliser judicieusement les éléments nutritifs tout en protégeant l’environnement.
Plus précisément, ce cours aidera à mieux comprendre les éléments suivants :
importance des éléments nutritifs pour les cultures;
dynamique des éléments nutritifs dans le sol;
propriétés des sols affectant la disponibilité des éléments nutritifs pour les cultures ;
sources d’apport d’éléments nutritifs additionnels dans le sol;
facteurs influençant l’approvisionnement de vos cultures en éléments nutritifs assimilables;
effets d’une mauvaise gestion des éléments nutritifs.
1. Facteur limitant
Plus de 50 facteurs affectant la croissance des cultures et le rendement potentiel ont été identifiés :
- Texture
- Structure
- Capacité d’échange cationique
- Taux de saturation en bases
- Pente et topographie
- Température du sol
- Aménagement du sol :
§ Travail du sol
§ Drainage
§ Autres
- Profondeur
- Espèce/variété
- Date de semis
- Dose de semis et géométrie de semis
§ Ecartement entre lignes
- Qualité des semences
- Evapotranspiration
- Disponibilité en eau
- Eléments nutritifs
- Etat sanitaire :
§ Insectes
§ Maladies
§ Mauvaises herbes
- Efficience de la récolte
En général, l’agriculteur ne peut pas contrôler les facteurs du climat (sauf par irrigation et/ou cultures sous serre). Par contre la plupart des facteurs liés au sol et à la culture peuvent être gérés pour une productivité maximale. L’agriculteur doit identifier et éliminer/réduire les facteurs qui limitent le rendement potentiel.
“Loi du Minimum” (Liebig, 1860) : “Chaque champ contient un maximum d'un ou plus et un minimum d'un ou plus éléments nutritifs. Avec ce minimum, que ce soit la calcaire, la potasse, l’acide du phosphorique, la magnésie ou tout autre élément nutritif, les rendements se trouvent en relation directe.“
C’est ce facteur minimum qui gouverne et contrôle les rendements.
Si ce minimum est le zinc…, le rendement ou la croissance vont stagner et n’augmenteront plus, même si la quantité de tous les autres facteurs est augmentée de 100 fois.
Enoncée plus simplement : Le facteur le plus limitant détermine le rendement potentiel. Jusqu'à ce que cette limitation soit réduite ou enlevée, la réponse du rendement à tout autre facteur sera minimale.
Tous les bons agriculteurs utilisent le “Loi du Minimum” consciemment ou inconsciemment.
Exemple: utilisation de la variété correcte, cycle et peuplement adéquats, bonne conduite de l’irrigation; mais mauvais contrôle des maladies et des mauvaises herbes. Le degré de réduction du rendement est proportionnel à l’importance de ce facteur limitant.
2. Éléments nutritifs essentiels
2.1. Les éléments nutritifs essentiels
L'élément nutritif est essentiel à la croissance et au développement de la plante si :
il est impliqué dans des fonctions métaboliques de la plante.
la plante ne peut pas compléter son cycle de vie (croissance et reproduction) sans cet élément.
aucun autre élément ne peut se substituer à toutes ces fonctions métaboliques.
Les éléments nutritifs essentiels pour les plantes sont au nombre de 16 :
Eléments de structure : Le carbone (C), l’oxygène (O) et l’hydrogène (H) forment la charpente du végétal et son très abondants. C et O proviennent de l’atmosphère et l’hydrogène provient de l’eau du sol.
La photosynthèse dans les feuilles produit des hydrates de carbones à travers l’absorption du CO2 de l'atmosphère. La respiration (des feuilles et des racines) utilise O2 pour la production de l'ATP (énergie cellulaire).
Eléments nutritifs minéraux : Ils sont au nombre de 13 et proviennent, en grande partie, du sol et ils sont impliqués dans toutes les fonctions métaboliques dans la plante. Ils se répartissent comme suit :
Macroéléments: Azote (N), phosphore (P) et potassium (K). Leur concentration est plus élevée dans les végétaux que les autres éléments nutritifs minéraux. Elles sont, généralement, exprimées en %.
Méso-éléments : Calcium (Ca), magnésium (Mg) et soufre (S). Ils présentent des teneurs, en général, intermédiaires entre les macroéléments et les oligoéléments. Leurs concentrations sont, généralement, exprimées en %.
Oligoéléments : Fer (dans le végétal Fe), zinc (Zn), manganèse (Mn), cuivre (Cu), bore (B), chlore (Cl) et molybdène (Mo). Leurs concentrations sont les moins élevées et sont généralement exprimées en ppm (=mg/kg de tissu végétal).
Besoin métabolique pour l’élément nutritif qui peut varier d’une culture (ou variété) à l’autre.
Facteurs de sol, climat et techniques culturales.
2.2. Relation entre teneur du végétal en élément nutritif et le rendement
Carence : La concentration de l'élément nutritif dans la plante est suffisamment faible pour limiter le rendement sévèrement. Les symptômes visuels de carence sont souvent présents, bien qu’avec une carence modérée ou légère ces symptômes peuvent ne pas apparaître mais les rendements sont affectés.
Niveau critique : La concentration de l'élément nutritif est au-dessous de laquelle une réponse du rendement est vraisemblable possible et au-dessus de laquelle la réponse du rendement n'est pas vraisemblable. Le rendement est très proche du maximum. Cet intervalle représente la transition entre carence et suffisance de l’élément nutritif.
Niveau suffisant : La concentration de l'élément nutritif est suffisamment élevée que l’addition de l'élément nutritif n'augmentera pas le rendement bien qu’elle peut augmenter la concentration de l’élément nutritif dans la plante (portion plate de la courbe) : on parle de consommation de luxe.
Il est possible que la qualité soit améliorée par l’augmentation de la concentration (Exemple : couleur plus verte pour les légumes).
Excessif ou toxique : La concentration de l'élément nutritif est suffisamment élevée qu'elle peut limiter soit le rendement soit la qualité et/ou causer un déséquilibre des autres éléments nutritifs essentiels dans la plante.
Exemples :
Toxique : spécialement pour les oligoéléments (B et Zn, Fe, Mn, Cu) pour lesquels la limite entre la teneur adéquate et celle excessive est étroite.
Excessif : N élevé indésirable car : croissance succulente excessive (verse) des cultures maraîchères ou des céréales, ombrager et coût de taille des arbres. Peut diminuer la qualité de certaines cultures (?? “Coeur creux” du brocoli).
Déséquilibre ionique : habituellement des cations. C'est le cas d'une teneur élevée en Na élevé va diminue l’absorption de K ou de Ca. Aussi, des teneurs élevées de K et NH4+ peuvent induire une carence en Mg en fonction du sol et de sa capacité tampon.
Si les concentrations des éléments nutritifs sont dans l’intervalle “très carencé”, la réponse de la croissance et du rendement sera élevée. On pourrait ne pas voir une concentration élevée dans la plante, résultat de l’effet de dilution par la croissance : “Effet de Steenberg.
L’intervalle adéquat est large pour certains éléments nutritifs (N,K) et étroit pour d’autres (B) avant de passer au niveau excessif ou toxique.
3. Éléments bénéfiques
Ils ont des rôles bénéfiques, mais pas essentiels dans toutes les plantes. Ils peuvent se substituer à certains éléments nutritifs essentiels, mais pas tous les rôles métaboliques d'un des éléments nutritifs essentiels. On a rapporté des réponses de certaines cultures à l‘apport de ces éléments.
- Le sodium (Na)
- Le silicium (Si)
- Le cobalt (Co)
- Le Vanadium (Va)
La somme des éléments nutritifs essentiels et des éléments bénéfiques est égale à environ 20. Mais plus de 60 éléments peuvent être trouvés dans les cendres d’une plante.
4. Éléments non essentiels
Ces éléments sont absorbés par les plantes, mais ils ne sont ni essentiels ni bénéfiques :
L'aluminium (Al) : Il entraîne une large réduction de la croissance racinaire. Il peut être en concentration élevée dans les plantes se développant sur des sols acides, surtout celles non tolérantes à l’acidité. Il constitue une des causes majeures de la faible fertilité des sols acides. Naturellement abondant dans les sols, mais principalement dans phase solide, il devient plus soluble quand le pH est bas.
Le plomb (Pb) : Teneur élevée dans les sols contaminés (Ex. les arsénites de plomb utilisés comme un insecticide il y a longtemps). Problèmes quand introduits dans la chaîne alimentaire.
Le cadmium (Cd) : Teneur élevée dans les sols contaminés, par exemple proches des mines. Il risque d’être à des teneurs élevées dans sols qui reçoivent les déchets urbains. Les recherches menées jusqu’à maintenant suggèrent que les teneurs du Cd dans le sol sont augmentées par les déchets, mais la plupart des plantes n'absorbent et n’accumulent pas des quantités importantes. Cependant, les exceptions sont la laitue et les carottes.
Mercure (Hg): sols contaminés autour des mines.
Le potentiel d’utiliser les déchets en agriculture dépend de la possibilité de la réduction de l’absorption par la plante de ces éléments non essentiels (Cd, Chrome ; Cr) et de quelques éléments nutritifs essentiels (Zn, Nickel ; Ni) qui peuvent être présents à des concentrations élevées dans ces déchets.
Surcharger le sol avec les métaux trace peut être toxique aux plantes ou aux animaux et les êtres humains consommant les aliments produits sur ces sols. L’amélioration du traitement de ces déchets peut réduire substantiellement les risques des métaux traces (et des pathogènes).
La phytoremédiation cherche à utiliser les plantes qui sont hyper accumulatrices des métaux traces pour nettoyer les sols et le eaux contaminés.
Il est possible que la qualité soit améliorée par l’augmentation de la concentration (Exemple : couleur plus verte pour les légumes).
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