Partie 2.2 Nutriments

Chimie inorganique chez les plantes

Il se trouve un grand nombre d’éléments chimiques dans les plantes. On trouve la plupart d’entre-eux en très faibles concentrations. Seulement quelques uns se trouvent parmi les éléments chimiques en concentrations plus grandes que la partie par million du poids de la plante (PPM).

Quantité d’éléments chimiques que l’on trouve dans les plantes n’ont pas de fonction connue dans leur métabolisme. D’autres peuvent être appropriés pour que les plantes puissent pousser et fonctionner normalement et sont, par conséquent, appelés éléments essentiels (nutriments). Si l’élément est essentiel ou non ne peut pas être déduit de sa concentration dans la plante. Certains éléments qui peuvent être présents en quantité de quelques PPM (micro-nutriments) sont directement essentiels pour la croissance des plantes aussi bien que les éléments qui constituent plusieurs pourcents du poids des plantes (macro-éléments).

On compte 16 éléments comme essentiels pour le métabolisme des plantes. Ces éléments sont présentés dans le tableau ci-dessous :

Pour certaines plantes le calcium est un micro-nutriment et non pas un macro-nutriment. Certaines plantes ont besoin de sodium (Na) et de silicium (Si) comme macronutriments. La plupart des plantes n’a pas de besoin physiologique connu pour ces éléments, même si on les trouve dans toutes les plantes. Le sélénium (Se) est un poison pour la plupart des plantes, mais pour certaines espèces qui se sont adaptées à la croissance dans un terrain riche en sélénium, il peut être un élément essentiel.

L’abondance relative des divers nutriments varie avec les différentes parties à l’intérieur de la plante, en fonction des différentes périodes de l’année, selon l’âge et selon l’état physiologique de la plante.

Absorption des nutriments

Environ 90% du poids sec des plantes est constitué d’atomes d’hydrogène, d’oxygène, de carbone et d’azote. Ce sont les grands blocs chimiques de construction dans toutes les plantes. Les 4% restants sont répartis entre les 12 autre éléments essentiels et un grand nombre d’éléments non essentiels. La source d’alimentation en différents nutriments varie en fonction de la disponibilité pour les plantes et non pas en fonction de la quantité d’éléments nutritifs dans la nature. L’azote se trouve, par exemple, en grande quantité dans l’air, mais est sous une forme que les plantes sont rarement en mesure d’utiliser et elles doivent donc absorber l’azote à partir des divers composés azotés présents dans le milieu de croissance.

L’absorption d’une quantité suffisante et équilibrée de nutriments du milieu de culture nécessite une grande utilisation des ressources par les plantes. Une grande proportion de la croissance des plantes est constituée par la croissance et l’entretien des racines. En plus de la consommation d’énergie utilisée pour la croissance des racines, la plupart des plantes en utilisent une proportion significative (jusqu’à 15%) pour maintenir une relation symbiotique avec divers champignons (mycélium) qui aident, entre autres choses, à l’absorption des nutriments (voir section distincte sur mycélium).

Manque de nutriments

Définir ce qu’est une quantité appropriée d’un élément nutritif est difficile. La faible quantité d’un nutriment peut être compensée par le fait que la plante prend plus d’autres nutriments. Les besoins nutritionnels varient entre espèces différentes et selon les conditions de milieu dans lequel elles vivent.

La carence en un élément nutritif est généralement définie de façon empirique en observant la réaction de croissance quand on ajoute plus de ce nutriment. La carence en éléments nutritifs est définie comme un état dans lequel une augmentation de la disponibilité des nutriments se traduit par une augmentation de la croissance ou des possibilités de reproduction chez la plante. Voir figure ci-après

Au fur et à mesure que la disponibilité d’un nutriment augmente dans une plante sous-alimentée, la croissance augmente rapidement, mais la concentration en nutriment dans cette plante augmentera peu à cause de l’augmentation de la biomasse suite à une croissance accrue. Comme la plante a pris tellement d’élément nutritif qu’elle n’est plus sous-alimentée ou qu’un autre nutriment est le facteur limitant pour une croissance accrue, l’absorption de nutriment peut continuer sans que la croissance continue d’augmenter. Lorsque l’absorption d’un nutriment se poursuit de cette manière sans causer une croissance excessive, on appelle cela "consommation de luxe". Si nous obtenons une absorption très élevée d’un nutriment ceci peut conduire à une croissance réduite due à la forte concentration de ce nutriment dans la plante.

Perte de nutriments par les plantes

Toutes les plantes perdent des nutriments en continu et pour la plupart d’entre-eux une absorption est nécessaire pour remplacer ces pertes.

La perte de nutriments peut se produire de plusieurs façons : perte résultant de la pluie ou de l’eau dans le sol qui lave les nutriments provenant des organes des plantes, effeuillage de la plante par le parasite qui mange les feuilles (ou les personnes, dans le contexte du bonsaï, qui enlèvent les feuilles pour augmenter la ramification). En outre la perte du chevelu des racines et les mycorhizes accroissent encore la perte de nutriment. Par la production de semence et de pollen les plantes perdent beaucoup de nutriments. Les éléments nutritifs sont perdus aussi avec la perte des feuilles et des aiguilles, du chevelu, les écorces et les branches mortes qui tombent naturellement, bien qu’une partie des éléments nutritifs soient transportés loin des parties de la plante qui vont tomber.

Recyclage des nutriments dans les plantes

La croissance des plantes ne dépend pas seulement de l’absorption des nutriments par les racines et les feuilles. Elles sont capables de couvrir une partie des besoins en nutriments par la redistribution interne des éléments nutritifs qui ont déjà été pris par la plante. Cette redistribution interne des éléments nutritifs dans une plante est un mécanisme important pour que la plante économise des nutriments. Les plantes perdraient une quantité beaucoup plus grande de N,P et K si elles n’étaient pas en mesure de déplacer une grande partie de ces nutriments à partir des feuilles/aiguilles avant que celles-ci tombent à l’automne.

Dans une étude en Finlande on a montré que des aiguilles de 4 ans chez Pinus sylvestris avaient perdu 17% de leur poids, 69% de l’azote, 81% de phosphore et 80% de potassium avant de périr. Les nutriments ont été sortis des aiguilles et stockés dans l’écorce et les branches neuves proches des vieilles aiguilles. Cela montre l’importance de ne pas enlever les vieilles aiguilles des conifères faibles avant que les aiguilles jaunissent et soient sur le point de tomber elles-mêmes de l’arbre. L’élimination d’éléments nutritifs a aussi lieu dans les racines et le tronc ; quand l’aubier est converti en duramen par exemple, une perte de 90% ou plus de phosphore par le tronc a lieu.

Combien il faut fertiliser les arbres dépend de plusieurs facteurs : capacité des milieux de croissance à stocker les éléments nutritifs, la texture, la teneur en eau, la ventilation, la chaleur, les micro-organismes qui contribuent à la nourriture gratuite. Les milieux de culture inorganiques demandent plus d’engrais que les milieux organiques.

Options sur les différents types d’engrais

Certains types de pastilles organiques d’engrais se dissolvent rapidement et leur utilisation à long terme va accumuler une couche de boue dans le pot sous forme de résidus d’engrais ce qui est laid à voir et réduit la circulation de l’air et de l’eau. Les types de pastilles inorganiques à action prolongée sont progressivement dissoutes complètement et ce sera une bonne alternative. Le purin et les engrais sous forme de poudre peuvent, bien sûr, être également utilisés.

Les engrais inorganiques sont plus facilement solubles que les engrais organiques et de ce fait à action plus rapide. Afin que les plantes puissent être en mesure de bénéficier d’éléments nutritifs contenus dans les engrais, elles dépendent des micro-organismes présents dans le milieu de culture qui libèrent les nutriments sous des formes facilement solubles. Cela signifie que les plantes qui sont dans des milieux de croissance composés de produits inorganiques tels que l’argile, la ponce, la pierre de lave et autres ne seront pas en mesure d’absorber les nutriments provenant des engrais organiques avant que se soient formées une flore et une faune de micro-organismes dans le milieu. Sur cette base, il serait bénéfique d’avoir quelques matières organiques dans le milieu pour améliorer l’absorption des nutriments par la plante la 1° fois après transplantation ou d’utiliser des engrais inorganiques après rempotage.

Les engrais organiques ont peu d’effet au printemps et en automne quand les températures sont basses, parce que les engrais organiques sont dépendants de micro-organismes pour décomposer les substances facilement solubles et que ceux-ci sont plus actifs par temps chaud et peu actifs dans les périodes fraîches du printemps et de l’automne.

Le manque de nutriments se traduit de façons diverses chez les plantes : la carence en magnésium donne une couleur jaune à rouge-orangé aux aiguilles des conifères, alors que la carence en phosphore rend toute l’aiguille bleu-violet, une carence en potassium conduit à une forte courbure des aiguilles.

Les espèces d’arbres qui se développent dans des sols riches en calcaire sont : l’orme, le chêne, le frêne, l’érable, le hêtre et l’aulne.

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