Nutrition minérale

TD DNO Nutrition de la vigne
G. Bertoni
1
G. Bertoni 2010
Contacts
–
Georges Bertoni
Maître de Conférences, Agronomie – Ecophysiologie
ENSAT
Spécialité: Nutrition des Plantes
------------------------------------------------------------------tel: 05 62 19 39 17
[email protected]
Avenue de l’agrobiopole
BP 107 Auzeville Tolosane
31326 Castanet Tolosan Cedex
-------------------------------------------------------------------UMR1248 INRA-ENSAT « ARCHE »
BP 27 - 31326 Castanet Tolosan Cedex
2
G. Bertoni 2006
L’analyse pour le diagnostic de la nutrition et pour le contrôle de la
fertilisation
3
G. Bertoni 2006
Une philosophie différente…
•
Europe, France
•
Etats-Unis, Australie, …
•
Attachement au milieu, au sol: idée
d’améliorer le « fonctionnement »
de la parcelle, des racines, en
améliorant le milieu sol
•
Attachement à la logique:
production de vin, besoins du
produit , besoins de la plante,
nutrition de la plante.
•
« nourrir le sol »
•
•
« nourrir la plante »
« moût convenable »
•
Analyse de sol prépondérante,
•
•
Analyse foliaire
Analyse du moût
4
G. Bertoni 2006
Une philosophie différente…
Œnologue
du raisin au vin
Agronome:
du sol aux raisins
« Il semble qu’il y ait une frontière invisible, non exprimée mais bien réelle,
entre les deux domaines de compétence… Cet état de fait semble plus
répandu dans l’ancien monde que dans les nouveaux pays producteurs. »
André Crespy
5
G. Bertoni 2006
Les références et les modes de pensée évoluent, lentement.
L’avenir est il à l’analyse du moût ?
INRA Bdx
INRA Bdx
années
N pétiole floraison
1993
--
2000
0.70 - 0.90
N pétiole véraison
0.30 – 0.80
sources
N total
N assimilable
N NH4
K (Delas 2000)
0.40 - 0.60
Analyse du moût à maturité (en mg / L)
-200 - 350
---
>180
50 - 70
< 1500
6
G. Bertoni 2006
Les exportations de la vigne sont faibles, mais pas nulles
Exportations en kg d'unités fertilisantes
vendanges
N
50 hl en Bordelais
11.3
160 hl en Charente
31.4
+ feuilles et rameaux 20-70
P2O5
7.44
8.06
7-23
K2O
38.6
49.4
30-84
MgO
3.15
7.00
10-25
B, Mn
0.080 - 0.150
Niveaux de fertilisation d'entretien annuelle après fumure de fond convenable
Vignobles
N
P2O5
K2O
Bordelais AOC
0-30
10-20
60
Cognac
30-70
30-50
100-150
Aude AOC
0-50
0-20
80-100
Roussillon
0-30
0
50
7
G. Bertoni 2006
Les besoins sont couverts par l’absorption et la redistribution des réserves
de l’année précédente, et du stock temporaire investi dans les feuilles et
rameaux. (Données de Lafon et al. 1965, in Champagnol 1984)
Accumulation de K en kg / ha
absorption
redistribution
absorption
redistribution
8
G. Bertoni 2006
le besoin en élément
•
Comme l’ accumulation de la ms,
l’accumulation en quantité d’un élément x
dans la plante en croissance végétative ( avant
l’entrée en sénescence) suit une sigmoïde x(t)
en fonction du temps .
•
Le besoin en élément x représenté par la
vitesse d ’accumulation dx / dt ( vitesse
d’absorption) évolue donc au cours du cycle
végétatif: il passe par un maximum au cours
de la phase végétative puis diminue vers la fin
de la phase végétative.
•
Note: Le besoin ainsi défini est relatif. Le
besoin absolu utilisé dans le modèle STICS
par exemple, est la valeur minimum
permettant d’obtenir la meilleure croissance
végétative. Ce concept reste on le voit,
approximatif, dans la mesure où les cultures
produisent autre chose que de la biomasse
végétative.
•
Le besoin devrait se définir de façon
intermédiaire et raisonnée entre ce calcul
théorique et la vision antérieure d’un besoin
lié aux exportations de la culture.
1,2
x(t) e t dx/dt
1
0,8
dx/dt
0,6
x (t)
0,4
0,2
0
0
2
4
temps
6
8
9
G. Bertoni 2006
Analyse de sol ou analyse foliaire
•
dans le cas d ’une culture céréalière, cultivée dans de bonnes terres à une
période où l ’eau n ’est pas limitante (blé, orge) ou apportée par l ’irrigation
(maïs), l ’analyse de sol est porteuse d ’information. Le compartiment sol
exploité par ces plantes annuelles celui dans lequel se trouvent 80 % des
racines est facilement défini: c’est l ’horizon travaillé par les engins de
culture, de 0 à 30 cm de profondeur en général. Il est facile de concevoir des
prélèvements de sol , à la tarière , représentatifs de ce compartiment
homogène.
•
Dans le cas de plantes pérennes non irriguées, la vigne, certains arbres,
l ’enracinement peut être beaucoup plus profond (plusieurs m). Représenter la
couche de sol explorée devient complexe (car il y a de nombreuses couches
de sol) et inefficace puisque c’est l’eau disponible dans les différents horizons
et le maillage racinaire qui conditionneront l’utilisation des éléments dans le
sol.
•
Dans ces cas il est plus simple d' analyser les éléments dans la matière
sèche des feuilles (ou des pétioles) de ces cultures, à des stades
phénologiques bien définis et les comparer à des valeurs de référence. C’est
l ’analyse foliaire ou pétiolaire (appelée historiquement diagnostic foliaire,
nom moins utilisé actuellement ).
10
G. Bertoni 2006
Quels sont les avantages et inconvénients majeurs de l ’analyse du
végétal par rapport à l ’analyse de sol ?
Paramètres
Analyse de sol
Analyse du végétal
Echantillonnage
statistique
lourd
facile
Prélèvement –
transport conservation
Capacité à donner
une vue d’ensemble
de la nutrition
lourd
facile
Facilité
d’interprétation
Oui - tous les
éléments analysés
peuvent être interprétés
sans défaut
Relativement facile
pour chaque élément
Durabilité
Plusieurs années
Non – seul
l’interprétation de
l’élément le plus
limitant est exacte
Relativement facile
pour l’élément moteur
de la composition
observée
Quelques mois analyse
foliaire et pétiolaire,
Quelques jours pour
les sucs.
11
G. Bertoni 2006
Image
Loi du facteur limitant ou loi du minimum
ou loi du tonneau
– le rendement y ne peut être augmenté
au-delà du niveau permis par le premier
facteur limitant
12
10
Variable Y
•
Lois des facteurs limitants
y1
8
y2 limité par le
facteur A
6
4
y3 limité par le
facteur B
2
– Le tonneau y ne peut être rempli audelà du niveau défini par la douve
cassée la plus basse
0
0
5
10
15
variable X
L’analyse de sol permet de déceler
simultanément le manque de A, B et C
C
A
B
A cause de l’effet de concentration dû à la réduction de
croissancecroissance, la première analyse foliaire ne
permet de déceler que le manque de A
12
G. Bertoni 2006
•
L’analyse de la feuille, organe métaboliquement actif soit au niveau du limbe soit au
niveau du pétiole et se nomme analyse foliaire ou pétiolaire. L’organe choisi est détruit
au laboratoire par voie sèche au four ou par voie humide dans un acide et la totalité de
l’élément nutritif d’intérêt est dosée et exprimée en % de ms ( par exemple N total = N
% ms).
•
Il existe aussi des cas pour lesquels on veut obtenir par l’analyse végétale une réponse
immédiate nécessaire pour décider ou non de retarder l’ apport d’un fertilisant.
L’analyse se base dans ce cas sur un jus de végétal obtenu par pressage ou broyage et se
nomme suc extrait de tissus conducteurs (SETC) ou suc extrait d’organes
conducteurs (SOC): on y dose la fraction soluble dans le jus par exemple NO3 –
exprimé en mg / L.
13
G. Bertoni 2006
L’évolution des besoins d’analyse
•
Dans les années « 70- 80 » les impératifs fixés à l’agronomie sont d’augmenter les
rendements: les techniques d’analyse sont logiquement orientées vers la détection de
déficiences nutritionnelles susceptibles de limiter les rendements. L’analyse lorsqu’elle
est pratiquée est multi éléments (N, P, K, Ca, Mg) avec parfois (Cu, Zn, Mn, Fe). S, B et
Mo qui posent des problèmes analytiques sont rarement déterminés.
•
Dans les années « 90- 2000 », l’évolution est différente: on a perçu que les fertilisations
ont été excessives dans de nombreux cas. Seules quelques rares cultures comme la vigne
qui est volontairement cultivée dans des conditions de sol pauvre présentent encore des
problèmes de déficience. Tout le reste est, dans l’ensemble, cultivé dans des situations
où la nutrition minérale est plutôt excessive en N, P et K. La recherche française a
considèré que le problème de la pollution azotée était le problème majeur et a développé
des stratégies de fertilisation (exemple Jubil ) ou des méthodes de référence (Indice N de
Salette et Lemaire) qui font appel à des analyses centrées sur un seul élément l’azote
et parfois sur une seule forme de l’élément (NO3 -).
•
La prise en compte des métaux polluants ( Pb, Cd, Hg, Cr, …) peut faire partie de
l’avenir de l’analyse végétale;
14
G. Bertoni 2006
2. Concentrations et teneurs dans les végétaux
– Exemple: concentrations relevées dans les limbes foliaires d’une vigne de table à
la véraison (o/oo ms et ppm ms):
K
10.7
N
24.7
Fe
182
Ca
26.3
P
1.65
Mn
706
Mg
1.32
•
Le classement [Ca] > [ N] > [K] >> [P] > [Mg] >> [Mn] > [Fe], est dans ses grandes
lignes contrôlé par les gènes du végétal:
– [Ca] forte est caractéristique des parois des cellules des dicotylédones,
– le classement [ N] [K] >> [S] [P] [Mg] >> [Mn] [Fe] [Cu] [Zn] [B][Mo] est
caractéristique de mécanismes d ’absorption, de transport et d ’un métabolisme
génétiquement contrôlés à l ’échelle de la plante: on le retrouvera toujours.
•
Le sol de cette parcelle a conduit à [P] > [Mg] et [Mn] > [Fe]
15
G. Bertoni 2006
Régulation des concentrations dans la plante
•
•
La concentration en éléments minéraux est régulée plus étroitement dans les organes où
se déroulent des synthèses et dans les organes reproductifs plus que dans les organes
végétatifs
Elle diffère entre organes végétatifs, exemple teneurs de vignes en °/oo ms
Vitis vinifera L.
floraison
(n = 45)
N
P
K
moy.
14.1
2.07
15.8
pétiole
écart-type CV%
3.1
22
0.80
39
6.7
42
moy.
37.0
1.99
10.0
limbe
écart-type
6.9
0.39
2.0
CV%
18
20
20
remarque: CV % = coefficient variation en % = 100 x (écart-type / moyenne)
est un indicateur de la variabilité d’une mesure: l’écart-type estime la variation aléatoire
autour de la moyenne. Le CV l’exprime en % de la moyenne.
16
G. Bertoni 2006
Analyse foliaire ou pétiolaire ?
•
L’analyse foliaire est littéralement l ’analyse de la feuille entière. En général le pétiole (ou la nervure)
représente moins de 20 % de la matière sèche de la feuille, le limbe plus de 80 %. De ce fait l ’analyse de la
feuille entière est surtout influencée par la composition du limbe. Celle-ci reflète l ’histoire de la vie de la
feuille depuis son apparition jusqu’au moment de l ’analyse: des éléments ont été apportés et stockés (N, P,
K, Ca, Mg, B, Cu..), d ’autres ont été éventuellement redistribués vers d ’autres organes (N, P, K, Mg..).
L ’analyse donne une photo à un instant donné du bilan de ces apports et redistributions. Dans le cas où les
redistributions entrent en jeu dans le raisonnement de l ’agronome (parce qu’elles dépendent du
rendement) c’est souvent l ’analyse de la feuille entière ou du limbe qui est préférée car elle est assez
sensible à l’importance de ces redistributions.
•
Lorsque l ’analyse est plutôt orientée vers la mise au point d ’un référentiel de fertilisation lié à la nature
des sols, dans un contexte ou le rendement et les redistributions sont relativement peu variables,
l ’expérience a montré que l ’analyse du pétiole était souvent mieux corrélée à l ’analyse de sol.
•
Les règles d ’interprétation de l ’analyse foliaire et de l ’analyse pétiolaire sont sensiblement les
mêmes, mais les valeurs de référence sont distinctes.
17
G. Bertoni 2006
Limbe ou pétiole ?
18
G. Bertoni 2006
Réponse de la vigne et des végétaux à la disponibilité des éléments
nutritifs
19
G. Bertoni 2006
Régulation des concentrations: effet de la disponibilité de l’élément
. La disponibilité de l ’élément dans le milieu influe sur les
concentrations dans la plante:
La relation
la concentration
de l ’élément
la plante
et laet sa
3. Laentre
relation
entre la disponibilité
de dans
x dans
le milieu
concentration
dans le milieu
suit
en général
une courbe
courbe de
concentration
dans la
plante
suit une
desaturation
saturation.
.(Exceptions: B, Ca, Mg)
Fig. 1. Courbe de saturation, unités arbitraires.
[x] dans la plante
100
NO3 - , H2PO4 -, K+, SO4 2-
80
Ca, Mg
60
40
B
20
0
domaine létal
0
20
40
60
80
[x] dans le milieu
20
G. Bertoni 2006
Les repères de l’analyse : l ’analyse du végétal se fonde en général
directement ou indirectement (lois de dilution) sur la courbe « teneur biomasse »
Biomasse
•
les abscisses qui correspondent aux
principaux accidents de la courbe sont
les concentrations critiques ou
teneurs critiques.
•
celle qui sépare la déficience et
l ’optimum est la concentration
critique de déficience (CCD).
•
De même, il existe une concentration
critique de toxicité (CCT).
•
Une zone plus ou moins étendue, (en
vert) , de la CCD à une valeur
suffisante CCS, est considérée comme
favorable à la culture (sufficiency
range des anglosaxons).
du végétal
Courbe teneur - biomasse
déficience
optimum
luxe
faible
toxicité
carence
forte
toxicité
Apparition des
symptômes
CCT
CCD
CCS
En abscisse, [ ] de l'élément dans la matière sèche du végétal
21
G. Bertoni 2006
Il y a différentes formes de courbes selon les éléments
CCD
•
L'interprétation des données issues de
l'analyse foliaire (ou diagnostic foliaire)
se fonde sur la courbe teneur - biomasse:
un échantillon bien défini (feuilles,
pétioles), prélevé à une date ou mieux, à
un stade bien défini est analysé. Les
concentrations mesurées dans l'échantillon
sont comparées à celles qui limitent le
segment vert sur une courbe de référence
pour cet organe, cette espèce et ce stade.
•
Il y a malheureusement une forme de
courbe teneur- croissance par élément
indispensable, par espèce et par organe
analysé, d’où une complexité certaine .
Enfin, la concentration critique suffisante
(CCS) est difficile à définir objectivement.
Malgré tout il existe des recueils de
données permettant d'évaluer la nutrition
de la plupart des espèces végétales,
mêmes rares.
CCS
•
•
22
G. Bertoni 2006
Valeurs de références de type « sufficiency range »
•
Exemple: (MILLS and JONES,1996)
•
•
•
•
Scientific name
Common name
Plant part
Season
Vitis vinifera
Wine or European Table Grape Collected from
15 whole leaves opposite bunch cluster
Early summer
Production fields
SUFFICIENCY RANGE
MACRONUTRIENTS
MICRONUTRIENTS
% DM
ppm DM
N
2.00 2.30
Fe
60
P
0.30 0.40
Mn
30
K
1.30 1.40
B
25
Ca
2.00 2.50
Cu
5
Mg
0.25 0.50
Zn
25
S
no data
Mo
0.15
CCD
175
300
70
50
100
0.35
CCS
23
G. Bertoni 2006
Valeurs de références de type « sufficiency range »
•
Exemple: (MILLS and JONES,1996)
•
•
•
•
Scientific name
Common name
Plant part
Season
Vitis vinifera
Wine or European Table Grape Collected from
50 petioles opposite basal flower clusters
Full bloom
Production fields
SUFFICIENCY RANGE
MACRONUTRIENTS
MICRONUTRIENTS
% DM
ppm DM
N
1.70 3.00
Fe
40
P
0.15 0.50
Mn
30
K
1.50 2.00
B
30
Ca
1.00 3.00
Cu
5
Mg
0.30 1.50
Zn
25
S
no data
Mo
no data
300
150
100
50
100
24
G. Bertoni 2006
Analyse foliaire ou pétiolaire, floraison ou véraison: des
références très différentes
•
•
Les règles d ’interprétation de l ’analyse foliaire et de l ’analyse pétiolaire sont sensiblement les
mêmes, mais les valeurs de référence sont distinctes.
Tableau: comparaison des valeurs retenues pour l'interprétation de l'analyse foliaire et pétiolaire chez la
vigne: CCD de la feuille entière (présentation ancienne), CCD - CCS du pétiole (présentation moderne du
type sufficiency range)
Stade véraison
Feuille face 1ère grappe
N
P
K
Ca
Mg
K / Mg
Feuille entière % ms
2.25
0.20
0.85
-0.20
4-6
Pétiole % ms
(Delas, 2000)
0.40 – 0.60
0.10 – 0.18
1.50 – 2.50
2.00 – 4.00
0.40 – 0.60
4–8
25
G. Bertoni 2006
26
G. Bertoni 2006
La concentration critique de déficience CCD
Rendement relatif
•
La précision de la détermination de la
concentration critique de déficience CCD qui sépare la déficience et l’optimum
peut faire l'objet d'une réflexion
approfondie.
•
En première approximation, il s'agit de
trouver la zone de rupture entre deux
droites, à partir d'un nuage d'observations.
Cette détermination est difficile et laisse
place à une certaine erreur statistique.
•
Dans certains cas, les auteurs ont préféré
retenir la CCD qui correspondait à une
diminution de biomasse de 10 % par
rapport au maximum du plateau. Cette
procédure n'est pas non plus exempte
d'erreur.
•
La concentration critique publiée est une
valeur approchée, obtenue
expérimentalement.
1.200
1.000
0.800
0.600
0.400
CCD
0.200
0.000
Concentrations
[ ] de l'élément dans la matière
sèche du végétal
27
G. Bertoni 2006
Les règles d’interprétation
•
•
Les règles:
Les concentrations dans la plante sont régulées, mais moins
tamponnées que chez l'animal par exemple. La concentration
pourra varier d'un facteur 4 (400 %) à 10 (1000 %) au moins
entre la plus basse valeur associée à la carence et à les plus
hautes, associées à la toxicité. En conséquence, une variation
inférieure à 10 ou 20 % par rapport à la normale doit être
considérée comme peu importante, non significative ou
qualifiée de tendance (zone d’incertitude sur la figure en
grisé). Elle peut être causée par la concentration ou la dilution
liées à une modification de la croissance, une modification
récente du climat (pluie) etc..
•
Zone
d’incertitude
Valeur
normale
Nutrition
insuffisante
Sur le principe de comparaison des teneurs observées à des
valeurs critiques, mesurées à un stade phénologique ou à une
période bien déterminée , des règles d'interprétation doivent
être respectées:
Nutrition
suffisante
•
Règle 1: Lorsqu'il y a un réel problème nutritionnel les
variations de teneur de l' élément par rapport à la teneur
normale sont fortes, en général supérieures à  20 % par
rapport à la normale.
28
G. Bertoni 2006
Les règles
•
•
Règle 2: il faut connaître l'étendue normale de variation de la teneur de l'élément .
L'utilisation des références doit tenir compte de ces variations de teneurs. La limite inférieure du domaine normal
de teneur (CCD) et la limite supérieure (CSS) données par les ouvrages de référence sont, lorsqu'elles existent,
des indications précieuses, qu'il faut savoir utiliser.
•
Exemple: un ouvrage indique pour une espèce E une CCD pour Mn de 30 ppm. Les échantillons pour lesquels
on a trouvé des valeurs inférieures à 30 ( 10, 20, 24, 28 ppm) semblent donc déficients. Mais qu'en est-il des
échantillons ayant donné des valeurs de 30, 32 ppm ?
On voit que l'indication 30 ppm ne suffit pas , il faut savoir par ailleurs que le Mn dans cette espèce varie en
général entre 30 et 200 ppm et que les valeurs allant jusqu'à 400 ppm ne sont pas rares et ne posent pas de
problèmes majeurs. Il devient alors évident que des échantillons pour lesquels on a trouvé des valeurs voisines de
30 ppm (à 10 %) près correspondent à des valeurs encore faibles, éventuellement suspectes. La donnée
moderne et systématique du "sufficiency range" facilite l’interprétation.
Le même raisonnement vaut pour la concentration critique de toxicité (CCT) que l'on connaît mal.
•
•
0
CCD
30
CCT
CCS
200
400
600 ?
2000
29
G. Bertoni 2006
Les règles
•
Règle 3: il faut rechercher et valider les interactions nutritionnelles, si elles existent.
•
Dans la mesure du possible, il faut éviter de raisonner sur la teneur d'un unique élément et essayer d'utiliser les
interactions pour étayer l'interprétation.
•
•
Exemple:
Chez la vigne, à la véraison, la bibliographie indique que la CCD pour le potassium K est de 8.5 ‰ de ms
dans la feuille entière. Le rapport K/ Mg doit se trouver normalement entre 2 et 4.
On a trouvé dans une parcelle K = 5.5 ‰ de ms, Mg = 4.0 ‰ de ms. On sait (antagonismes) que le manque de K
augmente l'absorption de Mg et que l'excès de K diminue l'absorption de Mg. Le calcul du rapport K/Mg = 1.4
<2 , confirme l'absorption plus importante que la normale de Mg par rapport à K. Le diagnostic de déficience en
K est donc mieux étayé.
•
•
Dans quelques cas, il existe une relation fonctionnelle explicite entre la carence de l'élément et une
perturbation du métabolisme auquel il est indispensable. Il est utile de la rechercher (K, B, Mg)
30
G. Bertoni 2006
Références des chercheurs et références « professionnelles »
•
Il n’ y a pas identité parfaite entre les références proposées par les chercheurs et celles des
laboratoires d’analyse. Il faut un regard critique.
Analyse de pétioles de vigne (1993)
Macroéléments % ms
Laboratoire
Recherche
N
P
K
Ca
Mg
K/ Mg
0.30 – 0.80
0.10 – 0.18
1.50 – 2.50
2.00 – 4.00
0.40 – 0.80
4–8
professionnel
0.60
0.18
2.50
0.70
3-8
31
G. Bertoni 2006
Conseil:
Analyse parcelle
Lab. professionnel
fertilisation
N
0.51
0.60
faible
30 unités fin hiver
P
0.09
0.18
faible
correction 200 unités /ha
K
2.89
2.50
normal
entretien 70 unités
Ca
normal
Mg
0.75
0.70
K/ Mg
3.85
3-8
Zn
95
>20
normal
Cu
13
<20
normal
Mn
330
25-200
fort
50
10-60
normal
B
normal
Problème de politique des laboratoires d’analyse:un différentiel de prix peu attrayant.
Diagnostic pétiolaire vigne N,P,K, Ca, Mg, Fe, Zn, Cu B,(2005) ≈ 45 euros HT
Analyse de sol équivalente ≈ 60 euros HT
32
G. Bertoni 2006
L’évolution des besoins d’analyse
•
Dans les années « 70- 80 » les impératifs fixés à l’agronomie sont d’augmenter les
rendements: les techniques d’analyse sont logiquement orientées vers la détection de
déficiences nutritionnelles susceptibles de limiter les rendements. L’analyse lorsqu’elle
est pratiquée est multi éléments (N, P, K, Ca, Mg) avec parfois (Cu, Zn, Mn, Fe). S, B et
Mo qui posent des problèmes analytiques sont rarement déterminés.
•
Dans les années « 90- 2000 », l’évolution est différente: on a perçu que les fertilisations
ont été excessives dans de nombreux cas. Seules quelques rares cultures comme la vigne
qui est volontairement cultivée dans des conditions de sol pauvre présentent encore des
problèmes de déficience, Les situations où la nutrition minérale est plutôt excessive en
N, P et surtout en K ne sont pas rares
•
La prise en compte des métaux polluants ( Pb, Cd, Hg, Cr, Zn, Cu, ) et de l’arsenic As
peut faire partie de l’avenir de l’analyse végétale;
33
G. Bertoni 2006
Exercices
34
G. Bertoni 2006
Exercice 1
•
•
•
Exercice n° 1  Diagnostic général
Etablir un diagnostic sur la base des informations fournies cidessous : Vigne en sol légèrement acide, peu argileux (15 -20 %
d’argile), présentant un jaunissement accentué du feuillage,
observable à la maturité.
Analyse du sol (*meq /100 g
pH eau
6.1
pH KCl
4.9
P(ppm)
16
K*
0.9
Mg *
2.9
Ca *
11
CEC *
17
35
G. Bertoni 2006
Exercice1
•
•
•
Exercice n° 1  Diagnostic général
Etablir un diagnostic sur la base des informations fournies ci-dessous : Vigne en sol
légèrement acide, peu argileux (15 -20 % d’argile), présentant un jaunissement accentué
du feuillage, observable à la maturité.
commentez les résultats de l’analyse du pétiole : quelles difficultés rencontrez vous
avec cette méthode d’interprétation américaine ?
Teneurs en éléments dans les pétioles à la floraison (°/oo ms)
éléments
(°/oo m.s.)
N
P
K
Ca
Mg
« sufficiency
range Mills»
17 – 30
1.5 – 5.0
15 – 20
10 - 30
3.0 –15.0
teneur
observée
15.1
1.9
34.4
10.2
3.2
36
G. Bertoni 2006
Exercice 1
•
Les limbes des feuilles ont été aussi analysés. Ceci a permis de calculer la teneur des
feuilles entières (limbe + pétiole) et d’utiliser une norme de référence française qui
s’appuie sur les teneurs critiques de déficience de la feuille entière et sur le calcul du
rapport K/Mg. Quelle est votre conclusion ?
Niveaux critiques de teneurs en °/oo de matière sèche, pour la feuille entière, en face de la
première grappe à la floraison et valeurs observées pour cette vigne
Elément
commentaire
N
P
teneur critique
(CCD)
27.5
2
K
12
déficience possible si K/ Mg
< 4, sûre si K/ Mg < 2
K = 15.6
K/ Mg = 8.67
Ca
---
-----
14.5
Mg
2
déficience possible si K/ Mg
> 6, sûre si K/ Mg > 8
Mg = 1.8
K/Mg = 8.67
indicatif
indicatif
Valeurs
observées
47.7
1.9
37
G. Bertoni 2006
Exercice 1
•
Conclusion: Carence en Mg induite par excès de fertilisation potassique
Niveaux critiques de teneurs en °/oo de matière sèche, pour la feuille entière, en face de la
première grappe à la floraison et valeurs observées pour cette vigne
N
P
27.5
2
indicatif
indicatif
47.7
1.9
K
12
déficience possible si K/ Mg
< 4, sûre si K/ Mg < 2
K = 15.6
K/ Mg = 8.67
Ca
---
-----
14.5
Mg
2
déficience possible si K/ Mg
> 6, sûre si K/ Mg > 8
Mg = 1.8
K/Mg = 8.67
38
G. Bertoni 2006
Exercice 2
•
Vigne en sol légèrement calcaire, argileux, 30 % d’argile présentant un net retard à la
maturité, raisin vert.
Analyse du sol (0-30 cm)
pH eau
7.4 Eléments meq/100g
pHKCL
6 K
0.30
P (ppm)
14 Ca
21.0
Mg
2.00
CEC
24.0
39
G. Bertoni 2006
Exercice 2 Analyse du limbe et du pétiole à deux dates
Teneurs en macroéléments ( % ms)
Floraison
Limbe
pétiole
N
3.05
1.86
P
0.26
0.32
K
0.7
1.13
Ca
2.29
1.51
Mg
0.26
0.75
K/ Mg
2.69
1.51
Véraison
limbe
2.27
0.16
0.62
2.42
0.3
2.07
pétiole
0.96
0.09
0.47
1.63
1.15
0.41
40
G. Bertoni 2006
Exercice 2: Analyse du limbe et du pétiole à deux dates
N
P
K
Ca
Mg
K/ Mg
N/P
N/K
Floraison
Limbe
3.05
0.26
0.7
2.29
0.26
2.69
---
pétiole
1.86
0.32
1.13
1.51
0.75
1.51
---
Véraison
limbe
2.27
0.16
0.62
2.42
0.3
2.07
---
pétiole
0.96
0.09
0.47
1.63
1.15
0.41
11
2.0
référence
pétiole véraison
0.40 – 0.60
0.10 – 0.18
1.50 – 2.50
2.00 – 4.00
0.40 – 0.60
4–8
2.5 - 3.5
0.2 - 0.4
41
G. Bertoni 2006
Exercice 3
•
Analyses des feuilles entières situées en face des grappes inférieures, à la véraison
Macroéléments
N
P
K
Mg
K/ Mg
% ms
microéléments
B
Mn
ppm
1.80
0.24
1.88
0.17
11.06
Référence (ccd)
2.25
0.20
0.85 4< K/Mg< 6
0.20
<2 carence K
>8 carence en Mg
32.9
60
20
20
42
G. Bertoni 2006
Exercice 4
•
Analyses des feuilles entières situées en face des grappes inférieures, à la véraison
Macroéléments
N
P
K
Mg
K/ Mg
% ms
2.67
0.24
1.40
0.25
5.60
microéléments
B
Mn
ppm
14
--
Référence (ccd)
2.25
0.20
0.85 4< K/Mg< 6
0.20
<2 carence K
>8 carence en Mg
20
20
43
G. Bertoni 2006
Exercice 5. Enherbement à base de légumineuse Interpréter les effets
observés
Effet de l'enherbementà base de trèfle souterrain à la véraison sur la teneur des limbes
teneur Année sèche (1990)
Année humide (1992)
des limbes pour cent d'enherbement
pour cent d'enherbement
% ms
0
50
100
0
50
100
N
1.95 a
1.96 a
1.84 a
1.70 c
1.82 b
1.95 a
P
0.28 a
0.24 a
0.19 b
0.28 a
0.22 b
0.16 c
K
0.61 b
0.70 ab
0.79 a
0.56 a
0.61 a
0.67 a
Ca
3.48 a
2.90 b
2.76 c
3.10 a
3.14 a
3.10 a
Mg
0.42 a
0.37 b
0.32 c
0.41 a
0.38 a
0.36 a
K/ Mg
1.47 c
1.96 b
2.44 a
1.39 a
1.61 a
1.92 a
Lien entre croissance et nutrition
[X] (% ms) = quantité de l’élément X / quantité de matière sèche = X / ms
[X]  si X  ou si ms : une concentration n’est pas une information
objective; il faut tenir compte de la croissance
45
G. Bertoni 2006
Interaction croissance – nutrition , Effet de facteurs limitants
46
G. Bertoni 2006
Domaines d’alimentation - relation
teneur croissance ou teneur rendement,
la concentration dans la matière sèche
est un rapport entre deux variables:
la quantité d’élément X et la
quantité de matière sèche MS.
Croissance
du végétal
DOMAINES D'ALIMENTATION
Courbe 1
Une teneur faible peut provenir de X
faible ou de MS fort. Un facteur
limitant qui réduit le potentiel de
croissance (courbe 2) conduit à
croissance égale à une teneur plus
élevée (flèches rouges)
Remarque 1: Pour des objectifs
agronomiques, la quantité
d’élément X présente dans la
culture à un instant t serait une
variable plus fiable.
Courbe 2
Teneur de l'élément dans la matière sèche du végétal
Remarque2: L’usage des
concentrations a perduré car il est
généralement difficile de mesurer
précisément la biomasse
47
G. Bertoni 2006
Effets de concentration et dilution liés à la croissance
•
Phénomènes de concentration et dilution liés à a présence ou à la levée d’ un facteur
limitant. Comparons une plante témoin T, bien alimentée, et une autre carencée en un
un élément indispensable A. Considérons les teneurs de A et d ’un autre élément B
quelconque. Il y a dilution de A et concentration de B dans la plante carencée par
rapport au témoin.
Plante carencée en Sens de
A
la
relation
Plante témoin T
bien alimentée
Quantité de
matière sèche
MS A
<
MS T
Quantité de A
absorbée
AA
<
AT
Quantité de B
absorbée
BA
=
BT
[A] % ms
[A] A
<
[A] T
[B] % ms
[B] A
>
[B] T
48
G. Bertoni 2006
Exercice 5
•
•
•
•
Méthode et diagnostic
Une vigne est établie en sol très calcaire, le
technicien qui a observé la parcelle a noté que
la croissance est faible par rapport à la
normale et que le porte-greffe est mal adapté.
Deux parties sont nettement distinctes dans la
parcelle, l’une peu atteinte (pA), l’autre très
atteinte (TA) . Des échantillons de sol et de
feuilles sont prélevés dans les deux parties.
TA et pA
TA
pA
paramètre
1) Quel est l’intérêt de cette façon de
procéder ?
2) Commentez les informations apportées
par l’analyse de sol.
Calcaire
total %
Calcaire
actif %
Partie très atteinte Partie peu atteinte
51
42
14.5
10.5
49
G. Bertoni 2006
Exercice 5
3) Interpréter l’analyse des échantillons de feuilles prélevés à la véraison et en tirer un diagnostic
le mieux argumenté possible.
L’analyse de la partie très atteinte (croissance la plus faible) permet de trouver l’élément limitant A,
facteur naturellement responsable de la répartition observée sur la parcelle. L’’analyse de la partie peu
atteinte représente ce qui se passe lorsque A est moins limitant et permet plus de croissance, en déduire
le deuxième élément limitant B qui relève des techniques culturales.
Éléments
(o /oo ms)
N
P
K
Ca
Mg
K / Mg
Fe
Mn
teneurs critiques
(CCD)
partie
partie peu
très atteinte
atteinte
22.5
2
8.5
--2
normal 4 < < 6
17
1.4
9.8
34
1.8
5.4
18.5
1.4
5.2
39
3.4
1.5
néant *
20
212
20
175
63
50
G. Bertoni 2006
Conclusion
•
L’analyse végétale est maintenant une technique de routine universellement admise. Il faut avoir
conscience de ses limites: contrairement à l’analyse de sol, une analyse foliaire est une photo
instantanée qui ne peut mettre en évidence que l’élément le plus limitant au moment de la mesure.
Pour voir les autres éléments limitants il faudra d’abord corriger le problème correspondant à
l’élément le plus limitant.( parallèle avec le tonneau). C’est une méthode de suivi pluriannuel.
•
Elle dépend des avancées techniques et peut encore évoluer et s’enrichir dans les années à venir
notamment en ce qui concerne Mo, Si, et d’autres éléments (Co, Vd, Ni, etc..) dont l’intérêt n’a peut
être pas été assez pris en compte.
•
La question des éléments traces métalliques (ETM) qui interviennent dans de nombreuses pollutions
ouvre de nouveaux champs d’investigation, qui font intervenir les questions de spéciation dans les
sols, d’absorption par la racine, d’accumulation dans la plante. Il sera encore nécessaire de mieux
comprendre les interactions dans la rhizosphère et, à l’intérieur de la plante, les mécanismes
d’adaptation aux stress.
•
L’avenir fera peut-être un peu plus de place à des végétaux adaptés aux milieux, plus économes en
intrants, et à des cultures plus respectueuses de l’environnement. Les progrès de la génétique
permettent d’envisager une meilleure adaptation du vivant au milieu, plutôt que l’inverse. La
stratégie de l’amélioration du produit pourrait prendre toute sa place.
51
G. Bertoni 2006
Références bibliographiques
•
•
•
Mieux comprendre: Assimilation de l’azote chez les plantes. 1997. Morot-Gaudry JF Ed., INRA,
Paris
Champagnol F . 1984 Eléments de physiologie de la vigne et de viticulture générale.Champagnol.
Ed., Montpellier. 351 pages
Crespy A.,2003. Fonctionnement des terroirs et savoir-faire viticole: les clés de la qualité.
Oenoplurimédia, Chaintré, 191 pages.
•
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
•
•
Finck A., 1976. Pflanzenernährung in Stichworten. Hirt, Kiel, 200 pages.
Lemaire G. et Gastal, 1997. N uptake and distribution in plant canopies in Diagnosis of the nitrogen
status in crops. Lemaire G. Ed.. Springer, Berlin, pages 4-43.
Marschner H., 1995. Mineral Nutrition of Higher Plants. Academic Press, London, 889 pages.
Mengel K. and E.A. Kirkby, 1987. Principles of Plant nutrition. IKI, Bern, 687 pages
Mills H.A., Jones J.B. Jr, 1996. Plant analysis Handbook II. MicroMacro Publishing Inc., Athens,
GA, USA, pages
Morard Ph. 1995. Les cultures végétales hors sol. Publications Agricoles, Agen, 304 pages
•
•
•
•
52
G. Bertoni 2006
Annexe 1
C
- CH2 -, -CHOH-
constituants principaux
CO2, HCO3-
H
H+, H2O
de la matière organique:
H2O
O
O2, H2O
alcools, acides organiques,
O2, H2O
N
-NH2, -N=H, NO3-,
NH4+
SO42-
S
-SH, -S-S-,
P
ADP, ATP, H2PO4-
glucides lipides, acides aminés
NO3-, NH4+,
protéines, enzymes
N2 plantes symbiotiques
ADN, ARN, etc..
SO42-
esters (acide + alcool)
H2PO4-
B
''
B(OH)3
(Si)
''
Si(OH)4
K
(Na)
Ca
Mg
Mn
Cl
forme ionique K +
Na+
Ca2+
Mg2+
Mn2+
Cl-
Fe
Cu
forme chélatée dans les transport d'électron
groupes prosthétiques
exemple Fe3+ + e- a Fe2+
Fe2+, chélate-Fe3+
Cu2+, chélate-Cu
Zn
Mo
des protéines
idem
Zn2+, chélate-Zn
sous forme minérale ionique,
équilibre ionique, osmotique
équilibre électrique
les cations divalents font des
ponts entre deux charges
négatives, facilitent les réactions
MoVI + 2 e- a MoIV
nitrogénase, nitrate réductase
Co
K+
Na+
Ca2+
Mg2+
Mn2+
Cl-
nécessaire au symbiote vitamine B12 , cobalamine
des plantes fixant N2
MoO42Co2+, chélate-Co
53
G. Bertoni 2006
Annexe 2. Unités utilisées en agronomie
Unités
longueur
surface
volume
masse
mm (10-3 m) µ = µm (10-6 m) nm = (10-9 m)
ha = 10 000 m2
m3
l
ml
tonne (t) 1000 kg
quintal (q) 100 kg
-6
kg
g
µg (10 g)
mole (masse moléculaire en g)
mole
équivalent (masse moléculaire / valence) equ
milliéquivalent
meq
concentrations
M molaire
mM milliMolaire
µM micromolaire
nM nanomolaire
g . l -1
mg . l -1
(teneurs)
g / 100 g
g / 1000 g
ppm
ppb
6
-2
pression
MégaPascal (1 MPa = 10 Pa  10 bar  10 kg . cm )
anciennes unités:
1 bar = 10 m de colonne d ’eau
= 1000 cm de colonne d ’eau = pF 3
pF = log10 (hauteur en cm de la colonne d ’eau équivalente)
Coefficients de passage en Unités agronomiques de masse
K → x 1.20 → K2O
P →x 2.29 → P2O5
Ca → x 1.40 → CaO
K  x 0.83  K2O
P  x 0.436  P2O5 Ca  x 0.715  CaO
54
G. Bertoni 2006
le prélèvement
•
Partie
très
atteinte
•
Partie
peu
atteinte
YFEL
•
•
•
OL
G. Bertoni 2006
Lorsque le prélèvement est organisé à l’avance, il
faut suivre la bibliographie (donc la lire!)
Tout prélèvement impromptu, non programmé à
l’avance, peut être organisé de façon à éliminer des
effets non désirés (climat, sol etc..) en incluant, en
plus de la parcelle étudiée, un témoin interne à la
parcelle ou une parcelle de référence (par exemple,
même climat, même cépage, même type de sol,
prélevée sur une autre exploitation sans problème).
Ci-contre: un phénomène bien visible affecte
fortement une partie de la parcelle et pas (ou
moins) l ’autre. On prélèvera deux échantillons: un
dans chaque partie pour avoir un témoin interne à la
parcelle.
Témoin interne à la plante. Un échantillon est pris
sur des feuilles âgées (OL = old leaves), l ’autre sur
des feuilles jeunes , par exemple, les plus jeunes
feuilles mâtures (YFEL = Youngest Fully Expanded
Leaves). La comparaison des deux analyses
permettra de mieux évaluer la nutrition de la plante.
En règle général on standardisera (si possible) les
conditions de prélèvement: stade phénologique de la
culture, nombre de jours après une pluie, heure de la
journée (le matin), essuyage à l’éponge humide
(eau deminéralisée) des feuilles, conservation de
l’échantillon etc..
55
Annexe 4 effets de dilution et concentration liés à l’âge des végétaux
La dilution de la concentration de x = [x] ( pour N,P, K) résulte du petit écart de précocité dans le
temps de l’absorption de x (plus précoce) par rapport à la production de matière sèche ms comme
le montre la figure ci-dessous.
Dilution de [x]
14,0
0,3
12,0
0,25
10,0
0,2
8,0
0,15
6,0
0,1
dms/décade
x (tonne)
ms (tonne) et [x] (%ms)
•
ms (t)
[x] =100 x /ms
dx/décade
x (t)
4,0
0,05
2,0
0,0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13
décades
56
G. Bertoni 2006
Dilution
•
14.0
0.3
12.0
0.25
La dilution des concentrations au cours
du temps est un phénomène naturel, qui
s’exprime dans la biomasse végétative,
avant la sénescence, pour la plupart des
espèces. Elle ne s’exprime pas dans les
organes de réserve qui accumulent les
éléments nutritifs.
10.0
0.2
8.0
0.15
6.0
x (tonne)
ms (tonne) et [x] (%ms)
Dilution de [x]
0.1
4.0
2.0
0.05
0.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13
décades
57
G. Bertoni 2006