Bases de l`agronomie – Nutrition des Plantes

Bases de l’agronomie – Nutrition des Plantes
G. Bertoni
 Sommaire
Introduction
1. Agronomie
2. Nutrition hydrique
3. Bases de fertilisation
4. Nutrition minérale
semaine 1
semaine 1
semaine 1
semaine2 et semaine 3
Annexes
Unités
Symboles, formules et masses usuelles
Itinéraire maïs irrigué
Semaine 1 – Bases de l’Agronomie
1. Quelques paramètres du monde agricole
2. L’exploitation agricole
3. Les sous ensembles du système de production
Système de culture : assolement, rotation
Itinéraire technique
4. Bases de l’analyse du système de culture
Paramètres d’ analyse de la rotation et de l’assolement
Itinéraire technique
Gestion du travail
Assolement
5. La parcelle cultivée
6 Facteurs de productions
7. Facteurs du développement et de la croissance
8. Lois agronomiques usuelles
Cycle végétatif: phase végétative et phase reproductive




les cultures annuelles présentent deux phases:
mise en place d’un appareil végétatif (tiges
feuilles, racines = phase végétative), puis mise
en place d’un appareil reproducteur (épi, épillets,
ovaires,étamines, grains). Mesurées en unités
de biomasse c’est-à-dire en terme de croissance
les deux phases se succèdent clairement dans
dans le temps (voir schéma ci-contre). La
phase reproductive démarrant un peu avant le
maximum de biomasse foliaire.
La phase végétative détermine un potentiel
photosynthétique et un potentiel de réserves qui
sont en suite utilisés pour produire la biomasse
reproductive (le grain, par exemple). L’utilisation
croissante des réserves coïncide avec la
sénescence.
La phase végétative est caractérisée par
l’accumulation des nutriments, (vitesse d’
absorption N,P,K= vitesse de croissance).
La phase reproductive est caractérisée par la
remobilisation des nutriments (N,P, K) des
organes végétatifs vers les organes
reproducteurs et/ou les organes de réserves.
L’absorption est plus faible
la longueur de la phase végétative a été
modifiée génétiquement selon les cultivars en
jouant sur le nombre de feuilles: un maïs
précoce forme moins de feuilles (15-17) qu’un
maïs tardif (21-22 feuilles)
Biomasse du maïs
Floraison
femelle
matière sèche par plante

Phase végétative
sénescence
Phase
reproductive
0
20
40
60
80
100
120
jours depuis semis
Tige + feuilles
racines (estimé)
épis
140
160
Semaine 1 - Nutrition Hydrique
1 Nutrition hydrique
1.1 L ’eau disponible pour la plante
1.2. Composantes du bilan hydrique
1.3 ETP, ETM, ETR, Kc
1.4 Evaluation d ’une contrainte hydrique globale
1.5 Esquive et tolérance
1.6 Réponse à l ’eau des cultures
1.7 Interactions
Conclusion
2 Paramètres hydriques
2.1 Teneur en eau
2.2. Potentiel hydrique
2.3 Composantes du potentiel hydrique  ,  , P
3 Flux hydriques
4. Effets du stress hydrique
4.1 Vue d ’ensemble
4.2 Parties aériennes
4.3 stress journalier
4.4 Action sur la croissance et la photosynthèse
4.5 Action sur le rendement: période critique
4.6 Stress hydrique et qualité
5. racines
5.1 Réponse et rôle des racines
Conclusion et perspectives
Les profils d ’exploitation de l ’eau du sol
Une source de ces différences de sensibilité au
stress hydrique tient à la forme de
l ’enracinement et du profil d’exploitation de
l’eau:

le profil d ’exploitation superficielle de l ’eau dit
« conique » des graminées (à racines
adventives traçantes) se distingue nettement
du profil d ’exploitation dit « cylindrique » du
tournesol (racine pivotante) ou de la vigne.
Profils naturels sans irrigation
Profondeur du sol
maïs
Tournesol
vigne
• La capacité naturelle d ’une espèce à exploiter l ’eau des
horizons profonds en conditions sèches disparaît en cas
d’irrigation du fait de la localisation du système racinaire
(SR) dans la zone irriguée. On démontre que la croissance
du SR est meilleure dans le sol humide car la résistance
mécanique du sol à la pénétration de la racine y est plus
faible.
Prof.
Tournesol non irrigué
Tournesol
irrigué
(cm)
mm
consommés
mm
consommés
% du
total
% du
total
0-30
86
37
214
63
30-60
33
14
107
32
60-100
81
35
18
5
100-160
31
13
0
0
total
231
339
Semaine 2 - fertilisation
3. Notions de fertilisation
3.1 introduction
3.2 bilan humique – pour information
3.3 Données de base pour l’intrant P – pour information
3.4 Données de base pour l’intrant K – pour information
3.5 Les bilans entrée – sortie de l’azote: une approche du risque de pollution
3.6 Données de base pour l’intrant N
3.7 La fertilisation N- calcul de la dose totale- méthode du bilan
3.8 Le fractionnement de l’azote
Conclusion
Exemples de calculs de bilan simplifiés
 Exemple de bilan de l’azote :
FOURNITURE D'AZOTE A UNE CULTURE DE BLE
kg N / Ha
Reliquat d'azote sortie hiver (estimation ou mesure en février)
50
Minéralisation de l'azote du sol de mars à juillet
profondeur de terre arable (m)
0.3
volume de terre arable m3 / ha
3000
densité de la terre
1.5
poids de terre arable (t/ha)
4500
matière organique du sol (MO)
mesure ou estimation (% en poids)
1.5
quantité de MO (t / ha)
67.5
% de Carbone C dans la MO
55
quantité de carbone (t/ha)
37.1
rapport C/N de la MO (mesuré ou estimé)
10
quantité de N (t/ha)
3.71
% minéralisation de N estimé
1.5
(pour la période mars à juillet)
N minéralisé fourni par le sol (t/ha)
0.056
56
N fourni par un apport organique (fumier)
kg N / tonne de fumier frais
5.5
apport de fumier en tonnes /ha
35
apport total de N
192.5
Coefficient de minéralisation annuel (%)
12
N fourni par le fumier l'année de l'apport
23.1
23
total des fournitures du sol + fumier
129
on calcule par différence entre les besoins et la fourniture ce qui
reste à apporter sous forme d'enrais minéral azoté (kg N)
163
total des apports sosl + engrais
292
BESOINS du blé en N kg / ha
kg N / Ha
objectif de rendement (q/ha)
choisi par l'agriculteur
Coefficient de besoin (kg N /q)
(valeur moyenne, statistique)
total des besoins
252
252
azote restant dans le sol après
récolte= azote non utilisé
40
40
Total des besoins de la culture
72
3.5
292
Semaine 2: Nutrition minérale partie 1
1 Les éléments nutritifs
1.1 Définitions
1.2 Classification des éléments
2. Les éléments nutritifs dans le milieu
2.1. La solution du sol
2.2 Les ions et formes absorbées
2.3 Les transports sol-racine
2.4 les solutions nutritives
3. L’absorption par la plante
3.1 Fondements
3.2 Mécanismes d ’absorption
Les pompes à protons
Les transporteurs membranaires
3.3 Un modèle cellulaire simple
3.4 le transport dans la racine
3.5 L’absorption implique le système plante:
exemple de l’azote
4. Les éléments dans la plante
4.1 Les interactions entre éléments nutritifs
4.2 Mobilité des éléments
4.4 Symptômes de carence et de toxicité
bases nécessaires
bases nécessaires
donne lieu à exercice
base nécessaire
donne lieu à exercice
base nécessaire
base nécessaire
seulement pour approfondir
seulement pour approfondir
seulement pour approfondir
seulement pour approfondir
base nécessaire
base nécessaire
base nécessaire
donne lieu à exercice






la production des anions
Le couplage réduction des nitrates – synthèse et
organiques couplée à la
dégradation des acides organiques, recyclage du K+
réduction des nitrites en
a
« NH3 » permet de
Photosynthèse,
contrôler le pH cellulaire
au niveau des feuilles en
énergie, squelettes
éliminant les OH- produits.
carbonés des acides aminés
le malate produit par le pH
dans
les
feuilles
Paroi
stat foliaire accompagne le
cellulaire du
K+ dans le phloème,
NO3 - + K+ + 8 H+ + 8 e- → « NH3 » + 2 H2O + OH- +( K+)
descend vers la racine ou
végétal
il est décomposé en
CO2
pyruvate et OH-. Il y a
+
recyclage du K dans le
xylème
K+, NO3pH stat dans les feuilles
Solution
L’absorption et
xylème
l’assimilation de NO3extérieure
alcalinisent le milieu
nutritif
NO3 Les nitrates et les anions
(Malate, K+)
Racine
organiques participent à la
phloème
création de la pression
Malate
HCO3osmotique vacuolaire.
En l’absence d’une
ou OH- + CO2 b
photosynthèse active, les
CO2 pyruvate
nitrates peuvent
s’accumuler dans la
K+
vacuole (légumes feuillus
d’hiver, salade,
pH stat dans les racines
épinards…)
COOH – HCOH – CH2 - COOInversement les feuilles les
COOH – CO – CH3 Anion
mieux éclairées présentent
pyruvate
Anion malate
en général des teneurs en
N plus élevées
+ CO
NAD+ NADH
2
+ OH-
Semaine 3 - Nutrition minérale Partie 2
5. Les éléments nutritifs dans la plante
5.1 Unités
5.2 Composition de la plante
5.3 Régulation des concentrations en éléments
5.4 Domaines de nutrition: Relation teneur – rendement
5.5 Lois générales de concentration et de dilution
5.6 Besoin en élément
6. Diagnostic de la nutrition par l’analyse du végétal
6.1 Introduction.
6.2 les repères d’interprétation.
6.3 les règles d’interprétation
6.4 le prélèvement
6.5 L’indice de dilution
Conclusion
Place des symptômes par rapport aux domaines d’alimentation de
la plante: déficience, carence, toxicité sur la courbe teneur
croissance
la déficience réduit la
croissance sans faire
apparaître de
symptômes particuliers.
Croissance
du végétal
DOMAINES D'ALIMENTATION
déficience
optimum
luxe
faible
toxicité
carence
la carence correspond par
définition, à l'apparition
de symptômes.
forte
toxicité
Apparition des
symptômes
CCD
CCS
CCT
Teneur de l'élément dans la matière sèche du végétal
la toxicité, due à l'excès de
l'élément, diminue la
croissance puis
provoque l'apparition de
symptômes.
CCD,CCT: concentrations
critiques de déficience et
de toxicité,
respectivement.
CCS concentration critique
suffisante. CCD-CCS =
zone de suffisance =
sufficiency range
Exercice 1 - Série 3



Un essai d'irrigation de tournesol implanté à l'INRA d'Auzeville a montré, dans la partie non
irriguée, les symptômes suivants (d'après MERRIEN et al.):
Symptômes sur feuilles = "grillures ....Ils correspondent à l' apparition de tâches vert clair,
brunissant rapidement sur les feuilles jeunes (aspect "tabac"). Cette grillure serait la conséquence
directe d'accumulations de quinone au niveau des cellules....... La feuille a tendance à se vriller....
Les symptômes apparaissent du côté du pétiole, le reste de la feuille restant vert. Les feuilles de
rang 15 à 20 numérotées à partir de la base semblent plus fréquemment atteintes".
Symptômes sur tiges : "Ils font suite aux symptômes sur feuilles et se traduisent par l'apparition
d'une ou plusieurs lignes d'un vert clair, perpendiculairement à l'axe de la tige. Elles évoluent
rapidement en crevasses situées à 10 - 20 cm sous le capitule. "
Question 1: Commentez la partie symptômes et déduisez-en un diagnostic.
Construction de la courbe de dilution de l'azote pour le diagnostic

La courbe est construite à partir des points
critiques C déduits de nombreux essais
teneur – rendement auxquels on ajuste une
fonction puissance qui sera la fonction
critique de référence

N % critique = a (ms) -b

Les valeurs de a et b définissent la courbe
de la fonction critique (courbe critique)

Elle est écrêtée à la valeur correspondant
à 1 t /ha de ms

Elle est bornée et inutilisable après
floraison du fait de la remobilisation de
l’azote des parties végétatives vers les
réserves du grain, ou des racines (plantes
pérennes)
Courbe de référence Ncritique - fétuque
(Lemaire et Salette, 1984)
6
crit. nutrition
(% ms)
ZoneNde
Nobs (% ms)
optimum
5
3
2
Zone de
nutrition
insuffisante
1
3
2.5
MS (t/ha)
N (% m s)
4
Floraison
0
0
2
4
6
8
10
Biomasse de parties
aériennes
(MS t/ ha)
Biomasse
aériennevégétatives
(t ms / ha)
12
2
1.5
1
0.5
0
1
1.5
2
N (% m s)
2.5
3