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La plante et les éléments minéraux Pour assurer leur croissance et leurs fonctions, les végétaux prélèvent dans le milieu environnant, le carbone, loxygène.

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1 La plante et les éléments minéraux Pour assurer leur croissance et leurs fonctions, les végétaux prélèvent dans le milieu environnant, le carbone, loxygène de lair, les sels minéraux et leau de la solution du sol. I/ Le sol Le sol est la partie superficielle de la croûte terrestre modifiée par les agents atmosphériques (pluie, vent, alternance de chaud et de froid…) et par les êtres vivants quil abrite (flore, faune, miroorganismes).

2 A/ constitution du sol La fraction minérale représente lensemble des produits de la dégradation physique puis chimique de la roche mère. On peut les classer par diamètres décroissants : Les blocs ( de taille 4cm ) Les graviers (taille comprise entre 4cm et 4 mm) Les sables grossiers Les sables fins Les limons Largile

3 La fraction organique Elle est constituée dorganismes vivants (racines, champignons, invertébrées et une multitudede microorganismes qui transforment la matière organique en matière minérale) et de lhumus qui est de la matière organique (feuilles mortes, cadavres, excréments) en cours de minéralisation. La phase gaseuse Cest latmosphère interne formée de bulles, sous leffet des racines et des microorganismes, elle est appauvrie en O2 ( moins de 10%) et enrichie en CO2 (1 à 5 %).

4 La phase liquide : dite eau du sol ou solution du sol (eau avec les élts minéraux). Les colloïdes : sont des macromolécules très hydrophiles : +minérales : argiles (silicates dalumine hydratés), hydrates de Fe et dAl. +organiques : humus. Les particules colloïdales peuvent se présenter à létat dispersé ou floculé.

5 II/ Absorption des éléments minéraux 1- généralités Labsorption des éléments minéraux se fait à partir de la solution du sol. Les éléments minéraux sont absorbés sous forme dions rarement hydrates ou chélats. Labsorption des éléments minéraux est sélective. La vitesse de franchissement se fait dans lordre suivant : les cations : NH4+/K+/Mg2+/Ca2+/Na+ les anions : NO3-/Cl-/H2PO4-/SO 4 La vitesse des anions est inférieure à celle des cations 2- Facteurs de variation - Lintensité de labsorption dépend de : lespèce, lâge, le type de cellules. - la composition minérale du milieu - létat physiologique des cellules

6 III/ Composition minérale des végétaux La composition minérale dun végétal se détermine sur le résidu sec après minéralisation. *Les éléments caractéristiques des substances organiques (CHO) représentent 90 %. *Les macroéléments : azote (1 à 3%), potassium (2 à 4%), le calcium (1 à 2%), magnésium (0.1 à 0.7%), le soufre (0.1à 0.6%) et le phosphore (0.1 à 0.5%). La quantité de Na,Cl et si dépend du végétal. * les oligoéléments : Fe, Mn (0.01 à 1p.mill), Zn, Cu, B(0.01p.mille), Al, Ni,Co, Mo, I, Br, F ( à 1ppm). Dautres éléments contaminent les végétaux : Li, pb, Ti, Rb, Cs, Se, Cd.

7 1-La variation * Espèce Certaines espèces accumulent des teneurs élevées. ex : les algues marines (iode), crucifères (soufre), halophytes (Na), graminées (silicium), plantes métallophiles (Mn, Cu, cobalt, uranium). *Age et nature de lorgane Les plantules sont riches en éléments minéraux, labsorption augmente avec le développement jusquà la fin de la croissance.

8 2- Rôle des élts minéraux 2-1- Les macroéléments * Le Potassium : - Accumulation dans la vacuole - Équilibre acido-basique - Accompagne les anions - Activation des enzymes - Synthèse des protéines et des polysaccharides * Le Sodium - Nest pas indispensable pour la majorité des plantes - Nécessaire aux algues marines, halophytes

9 * Le Calcium - Indispensable aux végétaux supérieurs -Adsorbable sur les membranes biologiques - Diminue la perméabilité au Potassium et au Fer (chlorose calcique) - Contrôle louverture des canaux ioniques transmembranaires - Neutralise les acides organiques - Messager secondaire de certaines hormones *Le Magnésium - Constituant de la chlorophylle : chlorose en cas de carence - Activateur denzymes de la photosynthèse, kinases et autres - Transférable des tissus âgés aux jeunes en cas de carence

10 * Le Phosphore -Strictement indispensable à la vie cellulaire -Les ions phosphates sont métabolisés -Le proupement phosphate assure la liaison entre deux résidus organiques -La liaison entre P et un reste organique confère à la molécule un niveau énergétique élevé, ex : ATP -Augmente la réactivité du substrat (oze-phosphate) - Essentiel à la floraison, nouaison, précocité. *Le soufre - constituant des aa - formation des ponts - constituant des protéïnes Fe-S, coenzyme A - La carence provoque la chlorose.

11 * Le chlore - abondant en milieu naturel -turgescence cellulaire avec le potassium -indispensable aux espèces adaptées au sel - nécessaire à la photosynthèse * Le silicium -inutile pour la plupart des plantes - minéralisation des parois et rigidité es tiges des graminées et autres plantes

12 2-2- Les oligoéléments Les oligoéléments necessaires sont : Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, Bore… * Le fer : - agit par le changement de valence (Fe2+/Fe3+) - Trouvé dans les hémoprotéines - dans les protéines fe-S (ferredoxine, nitrite réductase, nitrogénase - la carence est provoquée par un pH élevé ou des doses élevées de calcium - essentiel à la formation de la chlorophylle (carence=chlorose). *Le cuivre - change de valence (Cu2+/Cu3+) - activation des enzymes - oxydation, constituant (cytochrome oxydase, autres) Toxique à forte dose( utilisé comme fongicide en viticulture) les plantes métallophylles (mimulus guttatus) laccumulent

13 * Le molybdène - constituant de la NR et la nitrogénase * le manganèse - Rôle ds les oxydoréductions, hydrolyse des peptides et certaines décarboxylations - activateur de la nitrate réductase (NO3-, NO2-) - La carence rend des plantes ( avoine sensible aux infections bactériennes * Le zinc - constituant de enzymes et activateur denzymes ( peptidases) - rôle ds la formation de plusieurs phytohormones (auxines)

14 * Le bore - strictement indispensable aux végétaux - carence : troubles de fonctionnement des méristèmes et la différenciation, sensibilité aux hormones, résistance à certaines infections ( maladie du cœur de la betterave). * autres oligoéléments - Le Nickel : intervient dans le métabolisme des produits de fixation de N2 (légumineuse) - Le cobalt : constituant de la vitamine B12, la carence : inhibition des nodules des légumineuses. - Laluminium : stimulation de la croissance de certaines plantes.

15 III/ Les doses utiles a/ les concentrations optimales -La courbe daction présente un pallier entre linsuffisance et lexcès. -Les valeurs optimales varient en fonction de lespèce, des conditions de culture et des interactions entre éléments. -Les déficiences et excès causent une diminution de la croissance et la productivité et des symptômes ex: *carence en N: chlorose, et excès: dvt de lapp. Vég./app. Rep. et verse des céréales. *carence en P: chlorose des extrémités des feuilles. *carence en fer et soufre: chlorose *excès de calcium: plantes calcifuge (chlorose cacique).

16 b/Exigences et adaptations des plantes *exigences Les exigences sont variables: -plantes maraîchères: bcp déléments -plantes psammophiles: vivent sur les sables -plantes rupicoles: vivent sur les roches -Plantes métallophiles: vivent sur les gisments métallifères. *pH du sol Le pH explique la localisation des plantes.Les plantes acidophiles -sols très acides (pH de 3.5 à 5): camélias, fougères…. -sols légèrement acides (pH de 4.5-6: Framboises, petite pervenche…..Les plantes neutrophiles: -sols très légérement acide ou neutre: muguet, lierre -pH voisin de 7: belladone, fraisier..Les plantes basophiles: -pH supérieur à 7: belladone, fraisier.

17 Les plantes cultivées: pH=6: pomme de terre, tabac pH=7: blé, maïs pH=7:orge, luzerne, haricot *Plantes calcicoles et calcifuges Les cacicoles se développent sur terrain calcaire; clématite Les calcifuges se développent sur terrain siliceux; rumex *Les halophytes et résistance au sel Les plantes halophiles ou halophytes fréquentent les sols salés (halomorphes) chargés en chlorure de sodium (accessoirement dautres sels). Les glycophytes poussent sur des sols doux (non salés). -Caractéristiques des halophytes:.Une morphlogie et une structure adaptés (cuticule épaisse, stomates rares)..Tissu à P.O très élevée grâce à lépictèse.

18 .Synthèse de composés osmoprotecteurs: proline….Résistance interne à lintoxication par le chlorure de sodium.Barrage limitant la pénétration. -Classification des plantes: plantes sensibles affectés à partir de 2 à 3 g/l (haricot, pois …) Plantes assez résistantes: tolérant 3 à 5 g/l (carotte, pécher, prunier) Plantes résistantes: acceptent jusquà 10g/l (tomate, maïs, blé) Plantes très résistante: culture sur sols salés: Epinards, betterave, palmier. Tolérance aux métaux lourds -Les métaux sont très toxiques (Cd, Hg, Pb, Ni). -résistance grâce à des protéïnes phytochélatines par chélation des métaux.

19 Nutrition azotée et engrais I/ La nutrition azotée Lazote est indispensable pour les végétaux: *composition des protéïnes (acides aminées) *ADN *coenzymes (NADP, thiamine) et autres Latmosphère terrestre contiet 80 % dazote. 1- fixation de lazote atmosphérique Bactéries et algues bleu: N2+3H NH3 2- fixation symbiotique Deux groupes de plantes fixent lazote atmosphérique indirectement lorsquelles sont associées à des microorganismes: *Les légumineuses ( pois, trèfle, soja) le microbe est rhizobium. *dautres angiospermes: association des Actinomycètes du genre Frankia.

20 2/ Lazote du sol Dans une bonne terre végétale, la teneur en azote est de 1g/kg de terre. Seulement 1 à 2 %est sous forme minérale, le reste est sous forme organique humus principalement Azote minéral Il résulte de la dégradation de la matière organique par ammonisation puis nitrification. La nitrification exige: -O2, mais aussi CO2 pour la croissance des bactéries T° élevée: optimum: 37°C, humidité suffisante PH optimum: 8.5 -sensible aux inhibiteurs, surtout les herbicides nature de lazote minéral utilisé La majorité des plantes cultivées préfèrent les nitrates mais dautres lammonium

21 II/ Les engrais Ce sont des substances souvent mélange déléments minéraux destinés à apporter aux plantes des compléments déléments nutritifs pour améliorer la croissance et le rendement des cultures. Il faut *éviter lexcès (toxicité, nuisance à lenvironnement) *maîtriser les effets sur le sol *tenir compte des interactions entre éléments *tenir compte des limites imposées par dautres facteurs. Les engrais apportent: N, P, K, Ca, MG, Na, Fe, Mn, MO, B, Zn, Cl, Co, Si. N, P, K sont souvent ajoutés au sol. 1/ types dengrais Il existe 3 types: organique, minéraux et organo-minéraux. a- Les engrais organiques Ils sont dorigine animale ( déchets dabattoirs: sang, déchets de poissons) et les engrais dorigine végétale (déchets végétaux, fumier: litièrevégétale et déjections).

22 b/ Les engrais minéraux Ce sont des substances dorigine minérale produits soit par lindustrie chimique soit par lexploitation de gisments naturels (phosphates). On distingue les engrais simples azotés, phosphatés et potassiques. Les engrais binaires: NP ou PK ou NK. Les ternaires: NPK. N: NO3 ou Nh4 ou urée. P: P2O5 et apporté ss forme de phosphate de calcium ou ammonium. K: K2O apprté ss forme de chloruren nitrate et sulfate de potassium. Exemples dengrais: Ammoniac, nitrate de potassium, phosphate dammonium, sulfate de manganèse….. c/ Les engrais organo-minéraux Ils résultent du mélange dengrais min éraux et engrais organiques.


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