UE Sol Plante - Module 3 : Nutrition des plantes

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Vivien Lebeau
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1 UE Sol Plante - Module 3 : Nutrition des plantes Dr Bertrand Pourrut, PhD Contact: bertrand.pourrut@ensat.fr 1

2 Organisation du cours A. Nutrition hydrique B. Les minéraux C. Besoin des plantes et rôles des minéraux majeurs D. Besoin des plantes et rôles des minéraux majeurs 2

3 Organisation du cours A. Nutrition hydrique B. Les minéraux C. Besoin des plantes et rôles des minéraux majeurs D. Besoin des plantes et rôles des minéraux majeurs 3

4 Considération historique - Aristote (-384;-322 Av. JC) : humus et plantes - XVIII et XIXème siècle : Lumières, évolutions scientifiques et bouleversement socioéconomiques - XIX et XXème siècle: révolutions industrielles : exode rural et croissance de la population 4

5 Considération historique - Aristote (-384;-322 Av. JC) : humus et plantes - Photosynthèse : Ingen-Housz 1779 Senebier 1782 De Saussure Berzelius 1838 : La MO du sol fournit le C et tout ce qui est nécessaire! - Eléments minéraux : Boussingault Sprengel von Liebig Knop, von Sachs : premières cultures synthétiques exactes 5

Considération historique - Ere de la chimie

d'ammonium en 1913, nitrate d'ammonium en

6 Considération historique - Ere de la chimie agricole - Lawes and Gilbert (1850) : superphosphate - Guerre du Pacifique ( ) - Engrais azotés : sulfate d'ammonium en 1913, nitrate d'ammonium en 1917 (procédé Haber-Bosch), urée en Seconde guerre mondiale 6

7 Système hors-sol - Façon la plus simple de comprendre et d étudier les besoins des plantes : importance des éléments, carence ou excès - Toutes les plantes ont des besoins nutritifs différents! 7

8 Composition minérale de la plante 70 à 90 % de la MF : eau Quels sont les trois principaux composants de la plante?

9 Quels sont les trois principaux composants de la plante? iquiz 9

10 Quels sont les trois principaux composants de la plante? iquiz 10

11 Composition minérale de la plante 70 à 90 % de la MF : eau CO 2, photosynthese 93% de la masse sèche composée de C, O et H 42% Carbone 44% Oxygène 7% Hydrogène H 2 O 7% Autres, du sol 11

12 En dehors de C, O et H, quels sont les 3 éléments les plus importants? 12

Composition minérale de la plante 70 à 90 % de la MF :

du sol 7% Hydrogène P Phosphore K Ca Calcium Potassium

la masse sèche composée de C, O et H 44% Oxygène H 2 O

13 Composition minérale de la plante 70 à 90 % de la MF : eau N Azote CO 2, photosynthese 42% Carbone 7% Autres, du sol 7% Hydrogène P Phosphore K Ca Calcium Potassium Mg Magnesium S Soufre Si Silice Cl Chlore Autres 93% de la masse sèche composée de C, O et H 44% Oxygène H 2 O Ces éléments sont principalement obtenus à partir du sol 13

14 Composition minérale de la plante Ex du blé 14

Notions d éléments majeurs/mineurs/oligoéléments - En géochimie : Eléments majeurs : 12 éléments (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti, H, P et Mn) qui représentent 99,4% de

15 Notions d éléments majeurs/mineurs/oligoéléments - En géochimie : Eléments majeurs : 12 éléments (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti, H, P et Mn) qui représentent 99,4% de composition de l écorce terrestre Eléments mineurs ou éléments traces : 80 éléments dont la teneur est inférieure à 0,1 %, soit 0,6% au total de l écorce terrestre - Nutrition (végétale) 15

16 Notions d éléments majeurs/mineurs/oligoéléments 16

17 Notions d éléments majeurs/mineurs/oligoéléments 17

18 Notions d éléments majeurs/mineurs/oligoéléments - En géochimie : Eléments majeurs : 12 éléments (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti, H, P et Mn) qui représentent 99,4% de composition de l écorce terrestre Eléments mineurs ou éléments traces : 80 éléments dont la teneur est inférieure à 0,1 %, soit 0,6% au total de l écorce terrestre - Nutrition (végétale) - Mineurs vs oligoéléments? Eléments mineurs = oligoéléments? 18

19 Eléments mineurs = oligoéléments? 19

20 Quelle différence entre éléments mineurs et oligoéléments? (1 mot) 20

21 Notions d éléments majeurs/mineurs/oligoéléments - En géochimie : Eléments majeurs : 12 éléments (O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K, Mg, Ti, H, P et Mn) qui représentent 99,4% de composition de l écorce terrestre Eléments mineurs ou éléments traces : 80 éléments dont la teneur est inférieure à 0,1 %, soit 0,6% au total de l écorce terrestre - Nutrition (végétale) - Mineurs vs oligoéléments? Terminologie! (pays anglosaxons vs pays latins) Rouge : élément majeur (humain), bleu (microélément), vert (oligo-élément) 21

22 Notions d éléments majeurs/mineurs/oligoéléments mg/kg ou ppm (MS) ,7 22

23 Notions d éléments essentiels (macro/micro) et bénéfiques - Eléments essentiels : éléments requis pour assurer croissance et le développement des végétaux et qui présente au moins un de ces caractéristiques (adaptée de Epstein, 1972): En son absence, le végétal est incapable d accomplir un cycle végétatif complet, y compris la production d une descendance viable (dans les cas extrêmes, son absence peut conduire à la mort de la plante) L élément fait partie d un constituant ou d un métabolite essentiel Ne peut être remplacé par un autre élément 23

24 Notions d éléments essentiels (macro/micro) et bénéfiques - Eléments essentiels : éléments requis pour assurer croissance et le développement des végétaux et qui présente au moins un de ces caractéristiques (adaptée de Epstein, 1972): 24

25 Notions d éléments essentiels (macro/micro) et bénéfiques - Eléments essentiels : éléments requis pour assurer croissance et le développement des végétaux et qui présente au moins un de ces caractéristiques (adaptée de Epstein, 1972): 25

26 inhibition stimulation Notions d éléments essentiels (macro/micro) et bénéfiques Macroélément: calcium Concentration Microélément: cuivre 26

27 inhibition stimulation Notions d éléments essentiels (macro/micro) et bénéfiques Macroélément: calcium Concentration Microélément: cuivre Comment expliquer ces différences? Métal non-essentiel: plomb, cadmium 27

28 Notions d éléments essentiels (macro/micro) et bénéfiques - Eléments essentiels : éléments requis pour assurer croissance et le développement des végétaux et qui présente au moins un de ces caractéristiques (adaptée de Epstein, 1972): En son absence, le végétal est incapable d accomplir un cycle végétatif complet, y compris la production d une descendance viable (dans les cas extrêmes, son absence peut conduire à la mort de la plante) L élément fait partie d un constituant ou d un métabolite essentiel Ne peut être remplacé par un autre élément - Eléments essentiels se divisent en : - Majeurs : souvent impliqués dans la structure des molécules (mais pas exclusivement); les besoins quantitatifs de la plante sont importants - Mineurs : souvent impliqués dans des réactions métaboliques (catalyseurs) ou de régulateur; les besoins quantitatifs de la plante sont limités 28

29 Notions d éléments essentiels (macro/micro) et bénéfiques - Eléments bénéfiques : éléments non-essentiels mais bénéfiques pour certaines plantes : Na, Si et Co Na : essentiel pour les plantes en C4 (régénération du PEP) ou pour le maintien du potentiel osmotique Si : bénéfique pour les graminées (1 ) 2 % de la MS; positif pour le port par renforcement des parois, diminue les symptômes de certaines maladies fongiques, réduit la toxicité des métaux ) Co : essentiel pour les légumineuses (cobalamine) - Pour résumer : 4 éléments essentiels fournis par l eau et l air : C, O, H, Cl 6 macro-éléments essentiels fournis par le sol : N, P, K, Ca, S, Mg 7 micro-éléments essentiels fournis par le sol : Fe, Cu, Zn, Mn, Mo, B 3 éléments bénéfiques fournis par le sol : Na, Si, Co 29

30 Masse sèche Réponse générale des plantes à une carence ou à un excès Carence Déficience Luxure Toxicité Gamme optimale Concentration en élément Voie métabolique alternative Recyclage Augmentation de l absorption: (transporteurs actives, exploration racinaire, sécrétion de sidérophores et de chelateurs) Efflux dans l apoplaste Stockage (organelle) Chelation / séquestration 30

Loi du minimum ou loi des facteurs limitants (Liebig) - Besoin de fertilisation pour compenser l élément limitant : Eau : principal facteur limitant N et P : mais souvent en excès K : mais

31 Loi du minimum ou loi des facteurs limitants (Liebig) - Besoin de fertilisation pour compenser l élément limitant : Eau : principal facteur limitant N et P : mais souvent en excès K : mais souvent en excès S : à surveiller avec diminution de la pollution Ca, Mg, Cl : non Fe, Mn, Cu, Zn, B : en sol calcaire (fertilisation foliaire) Mo, B : en sol acide (fertilisation foliaire) 31

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