Mieux comprendre la fertilisation grâce aux oligo-éléments

Les végétaux chlorophylliens sont supérieurs à l’homme à de nombreux points de vue. Sans parler de leurs exceptionnelles adaptations à l’économie d’énergie, les plantes ont la capacité de produire des substances organiques à partir de composés minéraux, grâce à la photosynthèse.

Cette nature de producteurs primaires, ou autotrophes les distingue de l’homme, des animaux et de nombreux micro-organismes qui ont besoin d’un apport externe d’aliments organiques. Chez les animaux, les aliments sont à la fois des matériaux de construction de leur propre matière et leur unique source d’énergie. Chez les végétaux chlorophylliens, par contre, les aliments puisés dans le milieu extérieur sont des matériaux de construction mais ne constituent pas directement leur source d’énergie.

Qu'est-ce qu'un élément minéral indispensable ?

Pour le physiologiste, trois critères sont nécessaires pour qu’un élément minéral soit dit indispensable à la plante (Arnon et Stout 1939) :

Une déficience de l’élément considéré ne permet pas à la plante d’accomplir un cycle complet (végétatif et reproductif)
La déficience de cet élément et les symptômes spécifiques correspondants ne peuvent être corrigés que par l’apport de l’élément en question
Cet élément est directement impliqué dans la nutrition de la plante, indépendamment d’un effet possible sur les conditions chimiques ou microbiologiques dans le sol ou le milieu. Comme pour toute règle, ces critères sont souvent considérés comme trop rigide. Pour quelques espèces, le vanadium, par exemple, peut se substituer complètement au molybdène. Le tableau 1 liste les éléments minéraux actuellement connus pour être indispensables à la plante supérieure.

Le Chlore est l’élément le plus récemment ajouté à la liste des éléments minéraux indispensables à toutes les plantes supérieures (Broyer end and al. 1954). Le sodium et le silicium ne sont pas indispensables à toutes les plantes et ne font donc pas partie de la liste « officielle » mais sont nécessaires, respectivement, pour les plantes de type photosynthétique C4 (maïs, sorgho, canne à sucre) et pour le riz. Le cobalt est à la frontière entre le monde animal et végétal puisqu’il est nécessaire à la bactérie Rhizobium, présente dans les nodosités des racines de légumineuse et permettant l’assimilation d’azote gazeux. Les travaux sur la rhizosphère et sur les échanges entre la plante et les micro-organismes vont certainement faire encore évoluer ce classement.

Un élément minéral peut ne pas être indispensable, en tant que tel, au végétal, mais lui apporter un effet positif. Par exemple, BOLLARD et BUTLER (1966) ont montré que le rendement des betteraves pouvait être augmenté par apport de sodium. Des apports de silice peuvent avoir un effet intéressant pour certaines espèces, notamment en termes de résistance aux stress climatiques, mais on est alors plus sur un effet mécanique que strictement nutritionnel.

En cultures fourragères ou alimentaires, il peut être intéressant d’apporter à la plante des éléments nécessaires à l’animal qui les trouve ainsi dans sa ration. Des teneurs suffisantes (mais sans excès) en iode, sélénium ou fluor peuvent être des critères de qualité d’un fourrage, mais sans que ces éléments ne soient nécessaires au végétal.

Classement des éléments minéraux : macro ou micro ?

Les éléments minéraux sont généralement classés en macroéléments dont la plante a besoin en forte quantité et en microéléments (voir tableau 1). Ces derniers sont appelés oligo-éléments en France (Bertrand, 1903) et autrefois éléments traces. Cette approche quantitative n’a pas de sens physiologique ; pour la plante, c’est toujours l’élément déficient qui aura le plus d’importance. Cela explique pourquoi la classification en élément mineur ou majeur n’est plus utilisée. Par ailleurs, ces besoins vont varier considérablement d’une espèce à l’autre et la frontière entre macro et micro éléments n’est pas d’une grande évidence (Y. COIC et M. COPPENET 1989). Ainsi, dans l’exemple du tableau 2, les écarts des besoins relatifs entre le fer et le molybdène sont plus élevés qu’entre le phosphore et le fer.

Le physiologiste préfère des classements basés sur le comportement biochimique et physiologique de l’élément minéral, plus adapté à une vision dynamique de la nutrition. J. NICHOLAS (1961) raisonne sur les notions d’élément fonctionnel ou physiologique. C’est ce que proposent également K. MENGEL et E.A. KIRKBY (1987) dans le tableau 3 en regroupant les éléments par identité de comportement biochimique.

Groupes fonctionnels

La notion de groupe fonctionnel implique des éléments intervenant sur la même fonction dans le végétal et dont l'efficacité dépend des autres ; tous les éléments intervenant sur une même fonction ne sont donc pas forcément pris en compte.

Exemple de groupes fonctionnels

En prolongement du classement fonctionnel des éléments minéraux, une autre approche consiste à regrouper les éléments minéraux qui interviennent sur les mêmes fonctions et à inverser la démarche en partant d’une observation de terrain. Par exemple, face à un végétal chlorosé montrant un trouble de la photosynthèse d’ordre minéral, il est intéressant de réfléchir aux éléments minéraux impliqués directement dans la photosynthèse : l’azote, le soufre, le magnésium, le fer, le manganèse, le potassium et le zinc. Ces éléments constituent le groupe fonctionnel « photosynthèse ». En effet, en nutrition, un élément minéral n’est jamais indépendant des autres. Par exemple, corriger un manque de fer par des apports spécifiques sur un végétal en le laissant manquer d’azote ou de magnésium aura très peu d’impact.

De même, dans les problèmes de coulures ou de chutes physiologiques en plantes pérennes, il est toujours tentant de penser directement au bore ou au zinc, alors que l’azote (en manque, en excès ou en déséquilibre avec le potassium), le phosphore (dans son équilibre avec l’azote) ou le calcium sont, dans la majorité des cas, beaucoup plus explicatifs des problèmes observés. Il en est de même pour les problèmes physiologiques liés au calcium (pommes, melons, pommes de terre...) où le zinc, le bore (en déficit ou en excès) ou des excès de potassium, magnésium ou azote ne permettront pas au calcium, même s’il est potentiellement présent, de structurer les cellules des organes.

En parallèle de cette approche, et avant toute action, il sera nécessaire également de réfléchir aux origines réelles du problème observé : déficit, déséquilibres ou blocages au sol, évènements climatiques, difficultés radiculaires, déséquilibre végétatif.... Le problème est-il évènementiel ou récurrent ? Après ces étapes et avec l’aide des différentes sources d’informations disponibles (observations du végétal, résultats techniques, informations parcellaires, analyse de sol et de végétal...), l’agronome pourra alors proposer des solutions à court terme (apport spécifique) et à moyen terme (amélioration des conditions de milieu)

Vous voulez en savoir plus sur la fertilisation ? N'hésitez pas à lire notre article sur les 5 règles d'or pour une fertilisation efficace.

Ouvrages de référence :

MARSCHNER H. : Mineral nutrition of higher plants ; 2012 ; Academic Press, London
MARTIN PREVEL M. : Contrôle de la nutrition des plantes ; 1999 ; Tec et Doc
MENGEL K & KIRBY EA : Principles of plant nutrition ; 1987 ; IPI, Bern
Wiki AUREA: https://wiki.aurea.eu/index.php/Accueil
AUREA Agroscience : https://www.aurea.eu/

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