Les éléments majeurs ou macro-éléments Dans le monde végétal, on distingue 9 éléments principaux indispensables à la plante. Ces éléments sont le Carbone (C), l’Hydrogène (H), l’Oxygène (O), l’Azote (N), le Phosphore (P), le Potassium (K) mais également le Calcium (Ca), le Magnésium (Mg) et le Soufre (S) qui sont souvent classés comme éléments secondaires bien qu’ils soient aussi important que les macro-éléments. Les trois premiers (C, H,O) sont apportés directement par le dioxyde de carbone et l’eau, on ne doit dès lors pas se préoccuper de leur apport excepté dans les serres où on peut augmenter la concentration en CO2 jusqu’à 3%. La composition minérale de la matière sèche des plantes comporte de 40 à 50% de carbone, 42 à 45% d’oxygène et de 6 à 7% d’hydrogène.
L’azote (N)
L’azote représente
entre 1 à 3% de la matière sèche (M.S.) des plantes et jusqu’à 4-6% dans les
plantes en pleine croissance. L’azote est le principal élément plastique
servant à fabriquer les matériaux de construction des tissus végétaux. Il est
indispensable à la plante à tous les stades de végétation (jeunesse,
croissance, reproduction, mise en réserve.)
Les différentes sources d’azote
Contrairement à d’autres éléments, l’N ne provient en aucun
cas de la dégradation chimique et physique des roches (qui n’en contiennent que
très peu 1% des réserves du sol) mais bien de deux sources distinctes :
l’atmosphère (dont il occupe les 4/5) et les sources
organiques (99% des réserves du sol). À cela, on doit rajouter depuis
l’apparition de l’industrie chimique, l’azote sous forme d’engrais chimiques.
La source
atmosphérique :
l’azote est présent
sous sa forme moléculaire stable N2. Cet forme de l’azote est inutilisable
directement par les plantes. Avec les orages, il se forme de l’acide nitrique
(H2NO3) qui est entraîné au le sol par les précipitations. Les bactéries
fixatrices d’azotes, libres ou associée aux racines de certaines plantes
(principalement les Fabaceae), sont capable d’utiliser l’azote atmosphérique.
La source organique :
formation d’azote sous forme d’ammoniaque et de nitrate
grâce à la microflore du sol (Azotobacter, Nitrobacter, Nitrosomonas…) à partir
des matières organiques animales et végétales. L’azote rejeté sous forme
anionique est de l’ordre de 120 à 130kg/ha/an dans les sols de bonne qualité
contre la moitié dans les sols mauvais. La teneur du sol en azote organique est
de 0.02 à 0.4% et diminue avec l’augmentation de température (favorisant la
minéralisation de l’humus) et la lixiviation.
De par l’intensité de la minéralisation microbienne et sa
mobilité très élevée dans les sols, ces derniers vont contenir plus ou moins
d’azote.
Quelques exemples :
- un sol de prairie contient plus d’azote qu’un sol
forestier ;
- Un versant nord en contient plus que le versant sud tout
comme le bas d’une pente par rapport au sommet (érosion)
- L’humus doux est plus riche que l’humus brut.
La stabilité de
l’azote organique dans un sol consiste dans le fait que 99% reste à l’état
organique
- Par des combinaisons stables soit dans les formes cycliques dans les acides humiques soit entre la lignine et les groupements fonctionnels des acides aminés (–NH2).
- Par des combinaisons entre l’N organique et l’argile qui retiennent plus ou moins l’azote selon les types d’argiles. La bentonite retenant mieux l’N que la kaolinite.
- Par une néo-protéinisation issus des micro-organismes ou la fixation par les racines des végétaux.
La minéralisation est la transformation de l’N organique en
nitrates par les micro-organismes du sol. On peut inhiber la minéralisation en
jouant sur le rapport C/N : un large apport de glucides va consommer les
nitrates pour la néo-protéinisation. À l’inverse, un rapport C/N faible
favorise la production de nitrates. Plus les glucides apportés seront
résistants (lignine) plus la minéralisation est retardée, car ces matières sont
faiblement dégradées et aboutit à de l’humus stable et durable.
Cette minéralisation dépend de différents facteurs :
- Le rapport C/N : cf plus haut.
- Le pH du sol : l’augmentation du pH augmente l’intensité de la minéralisation à condition qu’il soit le seul facteur limitant.
- L’hydrométrie: le substrat doit être suffisamment pourvus en eau pour que les microorganismes puissent se développer. Un sol trop sec ou trop humide diminue voire arrête la nitrification. À noter l’influence de la température ; plus celle-ci est élevée plus le sol peut être humide. De plus, l’eau entraîne les anions azotés par lixiviation pouvant le rendre indisponible aux plantes.
- L’aération du sol : plus la teneur en oxygène est élevée, plus la nitrification se déroule.
- La température : tout comme la teneur en oxygène, plus la température est élevée plus, la minéralisation est favorisée.
- La plante : autour du système racinaire pullule une microflore fixatrice de l’azote minéralisé.
- La saison qui influe sur les facteurs précités.
La source synthétique : formée également à partir de l’azote
atmosphérique mais demandant une dépense énergétique fossile pour la formation
des engrais nitriques, ammoniacaux et autres.
L’administration d’azote et son assimilation.
L’azote nitrique: la forme la plus soluble et principalement
utilisée par les plantes. L’inconvénient majeur de l’azote nitrique (NO3 - )
est qu’il n’est pas absorbé par les composants du sol et des substrats, il est
donc très vite évacué par les arrosages et pluies.
L’azote ammoniacal :
forme transitoire mais retenue par les charges négatives des substrats. Son
assimilation par les plantes est possible sous cette forme mais en très faible
quantité. L’ammoniaque (NH4 + ) va être oxydée par les bactéries nitrifiantes
en NO3 - . On aura donc un effet retard par rapport à l’azote nitrique si l’on
administre l’azote sous cette forme.
L’azote organique :
réserve azotée du sol (l’humus titre à ± 5% d’N) et des substrats. L’azote sous
cette forme n’est pas directement utilisable. L’azote organique subira une
minéralisation qui produira dans un premier temps de l’azote ammoniacal et
ensuite de l’azote nitrique ; l’effet retard sera d’autant plus important que
le sol (ou substrat) est pauvre en micro-organisme.
Le pH, va stimuler le prélèvement soit des nitrates soit de
l’ammoniaque. À pH faible, c’est les nitrates qui sont absorbés avec comme
conséquence la remontée du pH. Par contre à pH élevé, ce sont les ions NH4 +
qui sont favorisés avec comme conséquence un abaissement du pH.
L’espèce végétale va influer sur le prélèvement (espèces
nitricoles ou ammoniacoles).
Les plantes jeunes vont préférentiellement
absorber de l’ammoniac (NH3) pour se tourner ver les nitrates en vieillissant.
Au niveau de la plante, les nitrates assimilés vont être
réduits en –NH2 sous l’action d’enzymes spécifiques :
NO3 - → NO2 - → N2O2 → NH2OH → NH3 → –NH2
Cette série de
réaction est dépendante des ondes courtes de la lumière (bleu) ; les H+
nécessaires proviennent probablement de la dégradation des glucides qui fournit
également l’énergie nécessaire aux réactions.
Les rôles physiologiques et agronomiques de l’azote
- Il est l’un des constituant de l’ADN
- Il entre dans la composition des protéines cytoplasmiques, membranaires et des chloroplastes
- Il est également un constituant des enzymes
- Il est conservé sous forme de matières de réserves protéiques, principalement dans les graines.
- L’apport d’azote va donc permettre à la plante :
- La multiplication cellulaire et donc la croissance végétative grâce à la formation d’une auxine (l’acide indole acétique) qui favorise la prolifération des bourgeons et ralentit la formation des pointes de racines. L’azote est défavorable à la floraison et à la fructification.
- La multiplication des chloroplastes responsables de la photosynthèse.
- La synthèse de glucides via les chloroplastes transformés par la suite en acides aminés et en protéines.
- Le fonctionnement de la plante grâce à la production de protéines, enzymes et autres cursus responsable des réactions biochimiques de la plante.
- La constitution des matières de réserves azotées.
Les carences azotées
Les principaux signes de carences en azote :
- Une Chlorose apparaît tout d’abord sur les plus anciennes feuilles et très vite sur les plus jeunes. Les feuilles deviennent vert-jaunâtre suivit d’une couleur orangée qui s’ajoute à la chlorose. Finalement on observe la chute des feuilles.
- Les feuilles se dressent et deviennent plus raides ; les nervures deviennent plus prononcées. - Plante chétive - Retard de croissance.
- Organes de réserves peu développés.
- Diminution de la surface foliaire
- Les causes de la carence :
- Apports insuffisants ou sol trop drainant.
- Sol acidifié.
Les excès d’azote
- Prolifération de la partie végétation au détriment de la floraison.
- Retard de maturation ; les organes de réserves sont de moins bonnes qualités.
- Les feuilles sont vert-foncé.
- Les parties ligneuses sont moins nombreuses.
- Racines courtes, épaisses et moins nombreuses. Les racines fixent moins bien la plante dans le sol.
- Fructification peu importante.
- Plantes plus sensibles aux maladies et ravageurs.
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