Fertilisation - Définition

Éléments minéraux et exigence des plantes

L'azote

L'azote joue un rôle primordial dans le métabolisme des plantes. C'est le constituant numéro un des protéines, composants essentiels de la matière vivante. Il s'agit donc d'un facteur de croissance, mais aussi de qualité (teneur en protéines des céréales par exemple).

Les plantes, à l'exception des légumineuses (luzerne, trèfle, petit pois...), ne peuvent pas absorber l'azote sous sa forme gazeuse. L'azote devra donc être apporté par les fertilisants. En revanche, il ne sera pas nécessaire d'apporter des engrais azotés aux légumineuses.

Dans le sol, l'azote se trouve sous forme organique (humus) ou minérale (ammonium NH₄+, nitrate NO₃-). L'azote organique provient des résidus des récoltes précédentes, d'engrais organiques, et doit être transformé par les bactéries présentes dans le sol en nitrates pour être utilisable par les plantes; c'est ce qu'on appelle la minéralisation. L'essentiel de la nutrition azotée des plantes est assurée par les nitrates.

L'azote sous forme d'ions nitrate, est un élément très soluble, peu retenu par le sol. Apporté en trop grande quantité, l'excédent est lessivé (dissous, puis emporté par l'eau circulant dans le sol) et donc perdu pour la plante. L'azote doit donc être apporté, autant que possible, juste avant son absorption par la plante, afin d'éviter le lessivage vers la nappe phréatique. Par ailleurs, l'excès d'azote par temps froid et couvert, entraîne l'accumulation des nitrates dans la plante (par exemple, dans les pommes de terre). Or l'excès de nitrate dans le tissu végétal est néfaste pour la santé. Ces particularités expliquent que son apport soit généralement annuel, voire fractionné.

Voir aussi Fixation biologique de l'azote | Cycle de l'azote

Le potassium

Le potassium n'est pas très mobile dans la plante. Il joue un rôle primordial dans l'absorption des cations, dans l'accumulation des hydrates des protéines, le maintien de la turgescence de la cellule et la régulation de l'économie en eau de la plante. C'est aussi un élément de résistance des plantes au gel, à la sécheresse et aux maladies. Il est essentiel pour le transfert des assimilats vers les organes de réserve (bulbes et tubercules). Pour ces raisons, il est particulièrement important pour les cultures de type pomme de terre, betteraves

Le potassium dans le sol se trouve uniquement sous forme minérale. Il provient soit de la décomposition de la matière organique et des minéraux du sol, soit des engrais.

Pour certains minéraux, la quantité présente dans le sol doit être supérieure à la quantité nécessaire ; en effet ils peuvent être présent dans le sol, mais non disponibles pour autant pour la plante. Le potassium est essentiellement retenu par l'humus ou l'argile (dans certains sols, il pourra donc être perdu en quantité importante par drainage).

Le potassium est souvent apporté en une seule fois, de façon irrégulière, en grande quantité, car il est stocké par le sol et libéré progressivement.

Les plantes très exigeantes en potassium sont la betterave ou la pomme de terre, alors que des plantes peu exigeantes sont le blé tendre, le blé dur, l'orge.

Le phosphore

Le phosphore intervient dans les transferts énergétiques (ATP), dans la transmission des caractères héréditaires (acides nucléiques), la photosynthèse et la dégradation des glucides. Cet élément est essentiel pour la floraison, la nouaison, la précocité, le grossissement des fruits et la maturation des graines.

Il se trouve dans le sol sous trois formes :

• une forme accessible, liée au complexe argilo-humique par le calcium et le magnésium
• une forme combinée : il est immobilisé, en partie, par les hydroxydes d'aluminium et de fer dans les sols acides (dans ce cas, il est nécessaire de chauler le sol pour le libérer)
• une forme insoluble : en sol calcaire, le phosphore peut être sous forme de phosphates de calcium, dont certains sont insolubles.

Seul le phosphore du complexe argilo-humique est rapidement disponible (0.2 à 1 kg de P₂O₅ par hectare). C'est donc un élément peu mobile dans le sol. Pour cette raison, il est préférable de le placer précisément là où les racines le prélèvent. Les risques de drainage sont très limités.

Les mycorhizes jouent souvent un rôle fondamental dans l'absorption du phosphore par la plante. Ces dernières en sécrétant des enzymes sont capables d'absorber un phosphore fixé par le sol (forme non assimilable par la plante directement) pour le transmettre ensuite à la plante en contrepartie de sucres provenant de la photosynthèse (symbiose racinaire). Les sols cultivés sont de moins en moins pourvus de mycorhizes (travail du sol, assolement, fongicides,...).Phosphore/mycorhize

Les plantes très exigeantes en phosphore sont la betterave, la pomme de terre, le colza, la luzerne. Les plantes peu exigeantes sont le blé tendre, le maïs grain, le soja, le tournesol, l'avoine, le seigle. Certains stades sont plus sensibles au manque de phosphore que d'autres : le stade de tallage pour les céréales, le stade de 4 à 10 feuilles pour le maïs par exemple.

Le magnésium

Le magnésium est un constituant de la chlorophylle et joue donc un rôle important dans la photosynthèse. Cependant, il est surtout destiné à améliorer la structure du sol (et non pas tant à « nourrir » la plante). Il est plutôt apporté sous forme d'amendements.

Le calcium

Le calcium est surtout destiné à améliorer la structure du sol (et non pas tant à « nourrir » la plante). Il est plutôt apporté sous forme d'amendement alors que pour la plante il a deux principaux rôles : rôle de structure et rôle métabolique.

Le soufre

Le soufre est nécessaire à la croissance des plantes. Il est un constituant des acides aminés. Il joue un rôle essentiel dans le métabolisme des vitamines. L'alimentation des plantes en soufre s'effectue essentiellement à partir des sulfates, les racines absorbant les ions SO₄ présents dans le sol. Il est responsable de l'odeur et de la saveur de certaines plantes (ail, oignon,chou).

Le soufre est surtout utile à certaines cultures comme les crucifères (colza, choux, moutarde), les liliacées (ail, poireau, oignon). On insiste fréquemment sur la nécessité de respecter un rapport entre S et N à tout moment du cycle végétatif. Par exemple, pour l'orge, le rapport S/N recommandé est de 1 pour 3 pour la plante complète et 1 pour 4 pour le grain. Pour le blé, ces deux rapports sont de 1 pour 2,5. Pour le colza, le rapport est de 1 pour 0,8 pour la plante entière, et de 1 pour 0,9 pour le grain (le colza est une plante particulièrement riche en soufre).

D'une façon générale, le soufre n'est que peu fixé dans les sols ; il peut donc y avoir risque de perte par drainage. Le soufre peut être fourni par le fumier (en moyenne 1,25 unité de SO₃ par tonne), ou des engrais minéraux, tels que le sulfate d'ammoniaque (60 % de SO₃), le superphosphate de chaux simple (plus de 27 % de SO3) et le sulfate de potasse (45 % de SO₃).

Le soufre est exprimé en SO₃ (anhydride sulfurique) sur les étiquettes d'engrais conformément à la réglementation. Même si la plupart du soufre apporté aux cultures l'est sous forme sulfate (SO₄--), il existe d'autres formes de soufre comme le thiosulfate ou le soufre minéral (S). Seule la forme Sulfate est directement assimilable par la plante et soluble dans la solution du sol. Les autres formes devront s'oxyder sous l'action des bactéries du sol pour se rendre biodisponible, elles auront des propriétés agronomiques différentes (effet réducteur, action acidifiante, ...). différentes formes de soufre

Le chlore

Le chlore est considéré comme indispensable aux plantes à des degrés divers. Si pour certaines plantes, sa teneur suffisante est très basse, ce qui en fait un oligo-élément, pour d'autres il représente un élément majeur (en particulier des plantes adaptées aux zones côtières). Parmi les plantes cultivées, ce cas se rencontre chez le cocotier, palmier tropical qui a besoin de grosses quantités de chlore pour assurer le bon fonctionnement de ses stomates. Le chlore n'est pas un élément fixé dans le sol, mais il arrive en permanence sur les plantes et sur le sol par les aérosols, d'autant plus que l'on est proche de la mer. Il est apporté également par des engrais tels le chlorure de potassium, voire le sel marin (chlorure de sodium) épandu dans certains cas dans les cocoteraies.

Les oligo-éléments

Les oligo-éléments sont plus rarement apportés. Il peut parfois cependant exister des carences spécifiques, en fonction des types de sol ou de la composition des aérosols. Par exemple, de nombreuses forêts auvergnates souffrent d'un manque de bore. On a vu le cas du chlore, qui peut être soit un oligo-élément soit un élément majeur (par exemple chez le cocotier). Il existe au sein de l'agriculture mondiale des exemples de carences en cuivre, en zinc, en fer (quand le fer est bloqué dans les sols très calcaires), en manganèse, en bore (déjà cité). Les rendements de la canne à sucre comme celle du riz (et de certaines autres cultures) peuvent être obérés par le manque de Si assimilable dans les sols. En culture de canne, on y remédie en apportant du ciment "reformé". En maintes cultures aussi le SO4 est un élément essentiel pour l'obtention de hauts rendements. Les exportions en SO4 peuvent attendre 40 kg/ha/an. La suppression de S dans le carburant des voitures dans des pays développés a obligé à inclure des engrais à S dans leur plan de fumure. En maintes cultures visant des hauts rendements il faut aussi corriger la carence en Ca et Mg; notamment les sols de type ferrallitique et podzolique. Dans d'autres de leur teneur en Zn, etc. Dans des régions où certains oligo-éléments font défaut dans les sols les populations pratiquant(par nécessité) une agriculture biologique peuvent souffrir de carences minérales.