Conventions : texte en bleu turquoise = consignes infographiste texte en rouge italique+nom de personne qui vocalise= texte à vocaliser +[x] texte en rouge gras non italique = texte à présenter progressivement (ligne à ligne) à l'apprenant pendant la vocalisation Texte en vert = annotations concepteur contenu

Module PHYTOTECHNIE

Présentation de la formation

Public Techniciens supérieurs du Ministère de l’agriculture (TSMA), spécialité : techniques et économie agricoles (TEA). Vous maîtrisez l’usage de la plateforme de formation SOPHIA

Objectifs de formation Être capable de mobiliser des connaissances techniques relatives aux productions végétales Période Début du cours : 31/03/2014 fin du cours : 30/05/2014

Durée 26,3h Durée en minutes de chaque partie du cour

Vos guides Trois personnages vont vous accompagner durant ce module. Les trois photos avec voix Michel : agriculteur, chef d’exploitation de la ferme…………………….. Maude : agronome du GIE . Le GIE est formé par un groupe de céréaliers auquel adhère Michel. Maude intervient en appui technique auprès des adhérents du GIE. François : technicien de la coopérative auprès de laquelle Michel s’approvisionne en intrants (semences, engrais…) et livre ses récoltes. Ils vous poseront des questions, réagiront à vos réponses, vous présenteront leur point de vu. [Michel] Bonjour, mon prénom est Michel et je suis agriculteur. J’interviendrais durant cette formation de phytotechnie pour souligner ce qui me semble important en tant qu’agriculteur, pour vous poser des questions également et régir à vos réponses. [Maude] Bonjour, mon prénom est Maude, je suis agronome et travaille pour le GIE terre d’avenir. Michel est adhérent au GIE, et il me sollicite souvent pour des conseils agronomiques. ’interviendrais durant cette formation de phytotechnie pour souligner ce qui me semble important en tant qu’agronome, pour vous poser des questions également et régir à vos réponses. [François] Bonjour, mon prénom est François, je travaille pour la coopérative céréalière « coopgrain » en tant que technicien, et je suis régulièrement en contact avec Michel pour l’aider à faire de bon choix techniques pour ses approvisionnements en intrants. ’interviendrais durant cette formation de phytotechnie pour souligner ce qui me semble important en tant que technicien de coppérative, pour vous poser des questions également et régir à vos réponses.

Plan du cours Partie I : rappels de biologie (20min) A - croissance et développement des végétaux B - nutrition carbonée des végétaux C - nutrition hydrique des végétaux D - nutrition minérale des végétaux E - Les facteurs de croissance et de développement des végétaux

A - croissance et développement des végétaux

La croissance : représente les transformations quantitatives qui accompagnent le parcours des différentes étapes de la vie d’une plante depuis l’implantation jusqu’à la maturité. Elle se traduit pas une variation de la masse, de la taille, du diamètre et du volume. Visionnez cette vidéo illustrant la croissance d’un pied de pois :

Exemple : allongement des tiges (ou des entre-nœuds chez les graminées), augmentation du nombre ou de la surface des feuilles, augmentation du nombre et de la taille des cellules qui composent les tissus. Illustrer 1 ou 2 des ces exemples par des images Trouver une icône qui symbolise le résumé La croissance est un phénomène - d'ordre quantitatif, qui se traduit chez la plante par l'accroissement - de sa taille - de sa masse [Maude]La croissance est un phénomène - d'ordre quantitatif, exemple de l'augmentation de la taille des feuilles, des tiges des racines qui se traduit chez la plante par l'accroissement - de sa taille en volume, en longueur, diamètre - de sa masse en grammes ou kilo

Le développement: représente les transformations qualitatives qui accompagnent le parcours des différentes étapes de la vie d’une culture depuis l’implantation jusqu’à la maturité. Elle se traduit par l’acquisition de nouvelles propriétés morphologiques (changement de stade, apparition d’une fleur..) ou fonctionnelles (ex : capacité à avoir une activité photosynthétique, capacité pour la plante de se reproduire par fécondation grâce à la fleur). Visionnez cette vidéo illustrant une étape du développement : la germination d’une graine de soja.

Exemple de nouvelle propriété morphologique : Blé au stade 3 feuilles Blé au stade fin tallage : remarquez les nouvelles tiges Photo de gauche : [maude] un pied de blé au stage 3 feuilles Photo de droite : [maude] un pied de blé à la fin du tallage. Le développement donne lieu à l’apparition de nouvelles tiges durant le tallage.

Exemple de nouvelle propriété fonctionnelle : Présence de fleurons Fleur de tournesol en début d’épanouissement. A ce stade, elle n’est pas encore fertile Fleur de tournesol en pleine floraison. A ce stade, elle est fertile, la fertilité est une nouvelle propriété fonctionnelle Photo de gauche : [Maude] une fleur de tournesol au stade début floraison. A ce stade la plante n’est pas fertile, car son développement pour atteindre la capacité d’être fertile n’est pas terminé.

Exercice Test appariement photos et texte (croissance / développement)

Les différentes étapes de la vie d’une plante cultivée Germination et émergence du plantule Lorsqu’une semence viable est placée dans des conditions adéquates de température, d’humidité, d’oxygène de lumière, elle donne lieu à une plantule qui émerge du sol

Période de croissance végétative Période de croissance végétative Les feuilles les tiges et les racines de la plante vont apparaître (développement) et croître en nombre, taille et volume (croissance). Cette période prend fin à partir du moment où la plante va commencer à produire son appareil reproducteur, il s’agit de l’étape de l’initiation (ou induction) florale. Période de croissance végétative Période de croissance végétative [Maude] Pour le blé, la période de croissance végétative se déroule entre le stade germination et le stade B

Période de croissance reproductive Comme nous l’avons indiqué avant, cette phase débute par l’initiation florale, et aboutira à la reproduction des la plante, grâce à la floraison. Pour le blé, le bourgeon terminale (ou apex) qui jusqu’à ce stade (stade A) produisait des feuilles, va changer sa morphologie pour se mettre à évoluer vers une fleur (stade B). La début de la période reproductive n’est donc pas visible si on ne prend pas la peine d'observer de près l’apex de la plante à la loupe. Fin de la phase de croissance végétative Début de la phase de croissance reproductive

Période de croisance reproductive Période de croissance reproductive [Maude] Pour le blé, la période de croissance reproductive se déroule entre le stade B et la maturité.

Sénescence progressive des organes et maturité des produits récoltables La sénescence est le phénomène par lequel les feuilles perdent progressivement leur chlorophylle, chutent et meurent. Pour le blé il subsiste quelques feuilles avec de la chlorophylle jusqu’à la fin du remplissement des grains. Lorsque les grains sont à complète maturité, l’ensemble des organes de la plante meurent, il ne faut alors par trop tarder à récolter sous peine que les grains ne tombent au sol. Tournesol sénescent

Le cycle biologique naturel L'ensemble des étapes de croissance et de développement représente le cycle biologique naturel de la plante, qui va ainsi de l'implantation à la maturité. Une plante annuelle [Maude] Dans le cas d'une plante annuelle, le cycle biologique se déroule sur une année et se termine par la mort de tous les organes.

Lorsque la plante est pluriannuelle, on observe une succession d'états végétatif et reproducteur qui alternent. Une plante bisannuelle : le cycle se fait sur 2 ans (ex : betterave, blé), la première année la plante ne produit que des tiges, feuilles et racines (phase végétative) et la deuxième année elle fleurit et meurt (phase reproductive). [Maude] Dans le cas d'une plante bisannuelle, le cycle biologique se déroule sur deux années. La plante ne fleurie que l’année deux. Une plante bisannuelle

Une plante vivace : fleurit tous les ans, mais le cycle se prolonge sur plus de deux années (ex. le chiendent,le pissenlit…) [Maude] Dans le cas d'une plante vivace, la floraison a lieu tous les ans et se prolonge sur plus de 2 années. Une plante vivace

Les stades culturaux Afin que l’agriculteur puisse agir à des moments clés du cycle de développement de la plante (ex : apporter de l’engrais quand la plante en a besoin), on a déterminé pour chaque espèce cultivée, des stades culturaux repères : Pour différentes espèces cultivées: lien vers doc BBCH.pdf La croissance et le développement requiert que la plante s’alimente, ce sera l’objet du prochain paragraphe.

B – La nutrition carbonée des végétaux La photosynthèse est la fonction par laquelle les plantes vertes synthétisent de la matière carbonée organique à la lumière (phase claire). Cette matière carbonée est ensuite utilisée dans le constitution de la plante pour sa croissance et sont développement. La photosynthèse se déroule le jour. Le bilan chimique de la réaction est : La photosynthèse s’accompagne de l’absorption de gaz carbonique (CO2) et d’eau (H2O) et de la production de glucide (C6H12O6 ) d’oxygène (O2). 6CO2 + 12H2O + lumière(=énergie) → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O [Maude] La photosynthèse s’accompagne de l’absorption de gaz carbonique et d’eau. Elle s’accompagne également de la production de glucide et d’oxygène, grâce à l’énergie lumineuse.

C6H12O6 + 6O2 + 6H2O → 6CO2 + 12H2O + énergie La respiration est un mécanisme qui se déroule jour et nuit, il est antagoniste à la photosynthèse. C6H12O6 + 6O2 + 6H2O → 6CO2  + 12H2O + énergie La respiration s’accompagne de l’absorption de glucide (C6H12O6 ) d’oxygène (O2) et d’eau (H2O) . et de la production de gaz carbonique (CO2) d’eau (H2O) et d’énergie. [Maude]La respiration s’accompagne de la consommation de glucide d’oxygène et d’eau. Elle s’accompagne également de la production de glucide de gaz carbonique d’eau et d’énergie.

Schéma simplifié de la photosynthèse et de la respiration:

La photosynthèse varie également en fonction de facteurs externes : La photosynthèse varie en intensité selon des facteurs internes à la plante (/espèce, âge de la feuille et sa position sur la tige) La photosynthèse varie également en fonction de facteurs externes : - Proportionnellement à la concentration en CO2 (cf enrichissement de la concentration en gaz carbonique dans les serres pour accélérer la croissance des plantes = fertilisation carbonée). La photosynthèse augmente [Maude] Plus la concentration en gaz carbonique augmente, plus l’intensité de la photosynthèse est élevée. Ce phénomène est mis à profits chez certains horticulteurs sous serre, lorsqu’ils enrichissent la teneur de l’air en gaz carbonique : on parle alors de fertilisation carbonée. Lorsque la concentration en gaz carbonique augmente

En fonction de l’intensité lumineuse d’éclairement mais aussi de sa longueur d’onde Forte intensité photosynthétique dans la lumière bleue et la lumière rouge Plus l’éclairement est important, plus l’intensité photosynthétique est élevée [Maude] L’intensité de la photosynthèse varie en fonction de l’intensité de l’éclairement. [Maude]l’intensité de la photosynthèse varie en fonction de la longueur d’onde reçue par les feuilles.

En fonction de la température, avec une décroissance de la photosynthèse pour les températures élevées En fonction de la disponibilité en eau : dès que l’eau manque à la plante, la photosynthèse ralentie. T°optimum [Maude] La photosynthèse augmente de manière proportionnelle à l élévation de la température, jusqu’à une température maximum de croissance, au delà la photosynthèse chute. [Maude]Le manque d’au a également des conséquences négatives sur la photosynthèse.

C – La nutrition hydrique des végétaux L’eau est absorbée (pour l’essentiel) par les poils absorbants des racines. [Maude]Repérez les poils absorbants sur le schéma et la photo.

Les mécanismes responsables de cette absorption sont triples : Osmose Appel foliaire Transport actif L’eau transite ensuite dans la plante dans des vaisseaux sous forme de sève La sève brute La sève élaborée [Maude] La sève brute : l'eau et les sels minéraux, absorbés par les poils absorbants, se dirigent des racines vers les feuilles. [Maude]La sève élaborée : l’eau des sucres et acides aminés se dirigent depuis les feuilles vers toute la plante

La transpiration se déroule principalement au niveau des stomates L’émission d’eau par la plante L’eau ne fait que transiter dans la plante. La plante va perdre de l’eau selon deux mécanismes : la guttation (peu significative) et la transpiration. La transpiration se déroule au niveau des stomates, qui livrent passage également aux gaz CO2 et O2. La transpiration se déroule principalement au niveau des stomates [Maude] La transpiration se déroule principalement au niveau des stomates, où transitent l’eau mais aussi le gaz carbonique et l’oxygène.

La transpiration varie grâce à un mécanisme d’ouverture-fermeture des stomates. Visionnez cette vidéo illustrant la régulation stomatique Vidéo =

La transpiration est un phénomène utile. Ce n’est pas une perte d’eau inutile, mais le moteur de la circulation de l’eau dans la plante. Sans transpiration, la croissance de la plante est donc réduite.

Les variations de la transpiration Facteurs Internes à la plantes : l’espèce, le stade végétatif, mais aussi sa surface foliaire. Facteurs externes à la plante, facteurs du milieu : Facteurs Augmentent la transpiration L’humidité de l’air L’agitation de l’air La sécheresse de l’air La température de l’air L’intensité lumineuse [Maude] La transpiration varie proportionnellement à l’humidité de l’air, l’agitation de l’air, La sécheresse de l’air, La température de l’air, Et l’intensité lumineuse.

D – La nutrition minérale des végétaux Éléments En % de la matière sèche classement C 40 à 50% 3 éléments fondamentaux de la matière vivante H 6 à 7% O 42 à 45% N 1 à 3% Macro-éléments K 2 à 4% Ca 1 à 2% Mg 0,1 à 0,7% S 0,1 à 0,6% P 0,1 à 0,5% NA, Cl, Si Fe, Mn, Zn, Cu, Bo, Al, Ni, Co, Mo, I, F De 0,001à 1000 ppm Oligo-éléments Composition minérale des végétaux

Le rôle de l'azote pour la plante : (source : site UNIFA) Il est l'un des principaux constituants des acides aminés, des protéines et des acides nucléiques constituant les ADN et ARN. Une nutrition limitée en azote réduit la synthèse protéique et par conséquent la teneur en chlorophylle qui est une protéine. Cette relation est utilisée dans le diagnostic de nutrition azotée basé sur la couleur plus ou moins vert clair des feuilles et de façon plus précise sur la teneur en chlorophylle. L'azote joue un rôle déterminant à la fois sur le rendement et sur la qualité des productions. Les plantes s'alimentent dans le sol en azote minéral et le transforment en protéines, composants essentiels de la vie pour l'homme et les animaux. Il faut environ 1 kg d'azote minéral pour produire 6 kg de protéines végétales. Dans 100 kg de blé tendre (MS), il y a en moyenne 11.5 kg de protéines soit 1.9 kg d'azote N. Source : lien Lien 1 : http://fertilisation-edu.fr/index.php/nutrition-des-plantes/le-role-des-elements-nutritifs/azote.html Lien source : http://www.vignevin-sudouest.com/services-professionnels/formulaires-calcul/azote-foliaire.php

Exception faite des plantes de la famille des légumineuses (Famille de plantes dicotylédones dont le fruit est une gousse [ pois, haricots, luzerne, trèfle, soja…]) qui sont capables de fixer l'azote de l'air N2 par leur symbiose avec les bactéries du genre Rhizobium, les plantes s'alimentent à partir de l'azote minéral du sol : azote ammoniacal NH4+ et azote nitrique ou nitrate NO3-. Les cultures annuelles absorbent préférentiellement l'azote sous forme nitrate lorsque celui-ci est disponible. Elles le transfèrent aux feuilles où a lieu la réduction enzymatique en ammonium en présence de la nitrate réductase. Cet ammonium est ensuite métabolisé en amide NH2- pour conduire à la formation d'acides aminés.

Le phosphore joue un rôle physiologique à plusieurs niveaux : Le rôle du phosphore dans la plante : (source : site UNIFA) Le phosphore joue un rôle essentiel dans de nombreuses molécules de la matière vivante. On le trouve associé à des combinaisons organiques multiples, dans les acides nucléiques, les ADN et ARN dont il constitue le squelette ainsi qu'à de nombreux protides et lipides qu'on qualifie de phosphoprotéines et de phospholipides. C'est le composant central de l'ATP (adénosine triphosphorique) producteur d'énergie lorsqu'elle libère un atome de phosphore en se transformant en ADP. Le phosphore joue un rôle physiologique à plusieurs niveaux : Sur la multiplication cellulaire dans les méristèmes (ADN, ARN) Sur la respiration cellulaire et le transfert de l'énergie (ATP, ADP) Sur la photosynthèse Source : lien Lien1 : http://fertilisation-edu.fr/index.php/nutrition-des-plantes/le-role-des-elements-nutritifs/phosphore.html Lien source : forums.futura-sciences.com

Une fois les réserves de la graine épuisées en phosphore, la plante doit tout de suite trouver cet élément dans le sol à proximité de ses racines puisque cet élément n'est pratiquement pas mobile. A ce stade, le phosphore peut s'avérer un facteur limitant majeur et entraîner un retard de croissance et de développement. L'apport de phosphore au semis favorise la vigueur au démarrage et stimule la croissance du système racinaire qui va plus rapidement explorer les réserves en phosphore du sol.

Ses fonctions dans le métabolisme des plantes sont multiples : Le rôle du potassium dans la plante : (source : site UNIFA) Le potassium est indispensable à la vie : il participe directement à la formation et à la croissance des cellules. Sous forme du cation K+, on le retrouve principalement à l'intérieur des cellules chez les plantes où il permet le maintien de la pression osmotique. Le potassium est toujours abondant dans la matière sèche des végétaux. Il est absorbé par les racines sous forme du cation K+, et circule sous cette forme dans toute la plante. Ses fonctions dans le métabolisme des plantes sont multiples : Il maintient le port de la plante par son effet majeur sur la turgescence des cellules et la constitution de parois cellulaires résistantes Il agit sur la photosynthèse en activant plus de 80 systèmes enzymatiques Source : lien Lien 1 : http://fertilisation-edu.fr/index.php/nutrition-des-plantes/le-role-des-elements-nutritifs/potassium.html Lien source : commons.wikimedia.org

Il favorise la circulation de la sève ascendante dans le xylème et descendante dans le phloème. Il permet le transfert des assimilats (sucres, acides aminés) vers les racines et les organes de réserve (grains, fruits, tubercules). Il contrôle l'ouverture et la fermeture des stomatesstomatesDéfinition: Organes des feuilles munis d'un petit orifice qui permet les échanges gazeux et régule la transpiration de l'eau.... et régule le cycle de l'eau dans la plante Il intervient sur la composition et la qualité de nombreuses productions (équilibre sucre/acidité, teneur en vitamine C, composés aromatiques, qualité des fibres…).

Le rôle des oligo-éléments dans la plante : (Source : site UNIFA) Chaque oligo-élément occupe une place spécifique dans le développement des cultures. Leur importance ne se mesure pas à la quantité absorbée par la culture (quelques dizaines ou centaines de grammes absorbés par hectare) mais il n'en reste pas moins vrai qu'ils sont indispensables à la bonne santé végétale, animale et humaine. Lien source : http://fertilisation-edu.fr/index.php/nutrition-des-plantes/le-role-des-elements-nutritifs/oligo-elements.html

Ce qu’il faut retenir : voix Les différences entre croissance et développement des végétaux. Les différents mécanismes permettant de décrire la nutrition carbonée, hydrique et minérale. Les facteurs de variation de la photosynthèse. La distinction entre marco-éléments et oligo-éléments. Les rôles de l'azote du phosphore et du potassium pour les plantes. Ce qu’il faut retenir : voix [Voix] = A l’issue de ce chapitre vous devez être capables de faire la différence entre croissance et développement des végétaux. Vous devez aussi pouvoir expliquer les différents mécanismes permettant de décrire la nutrition carbonée, hydrique et minérale. Vous connaîssez les facteurs de variation de la photosynthèse, et êtes capables de faire la distinction entre marco-éléments et oligo-éléments. Enfin il vous faut connaître les rôles de l'azote du phosphore et du potassium pour les plantes.