Nutrition minérale des plantes

Les éléments minéraux 

Comme tous les êtres vivants, les plantes ont besoin de nourriture pour croître, se développer et se reproduire. Parmi les éléments minéraux essentiels, six (6) sont nécessaires en grande quantité dites les éléments majeurs : l’azote (N), le phosphore (P), le potassium (K), le soufre (S), le calcium(Ca) et le magnésium (Mg). Les trois premiers, N, P et K, sont Les éléments minéraux dont la plante a besoin en plus grandes quantités, c’est pourquoi ces 3 éléments sont intégrés dans la composition de la majorité des engrais chimiques (FAO, 2005). Les éléments mineurs, dits oligo-éléments : sont également nécessaires en quantité moindre : le fer, le zinc, le cuivre, le bore, le manganèse, le silicium, le molybdène, le sodium, le cobalt et le chlore.

Rôle des éléments essentiels

-L’azote entre dans la synthèse des protéines et de la chlorophylle et considéré comme l’aliment de base des plantes (Bretaudeau et Faure, 1992).L’azote est nécessaire à la multiplication cellulaire et au développement des organes végétatifs ; il accroît la surface foliaire.

-Le potassium est un élément consommé en quantité importante par les plantes (Maser et al., 2002), il s’accumule dans les vacuoles jusqu’à cent fois la teneur du milieu extérieur pour maintenir la pression osmotique et l’équilibre acido–basique de la cellule. Il intervient entre autre dans le processus d’osmorégulation de la cellule (Heller et al., 1998) . Lors d’un stress salin le potassium est mobilisé dans les parties aériennes foliaires (Guignard ,1998) Cet ion K+ joue un rôle important dans l’assimilation chlorophyllienne, elle favorise la synthèse et l’accumulation des glucides; en outre, il donne au tissu une grande rigidité et permet aux plantes de résister aux problèmes de la verse et des maladies cryptogamiques (Hellali, 2002). C’est donc un élément d’équilibre et de santé des plantes.

-Le Sodium est un élément considéré comme nécessaire à la vie du végétal. Il semble pouvoir se substituer à une partie du potassium et jouer le même rôle (Pinta, 1980) mais ne peut pas le remplacer. Il pénètre d’ailleurs assez mal dans la cellule végétale qui a tendance à le refouler (Heller, 1998). Le Na+ active une enzyme la pyruvate phosphodikinase qui joue un rôle dans la fixation de l’azote (Guignard, 1998; Heller et al ., 2000). Il est nécessaire aux algues marines, ne serait-ce que pour maintenir leur pression osmotique interne, et à quelques halophytes dont l’Atriplex halimus (Heller et al ., 1998).

-Le calcium est le plus souvent envisagé comme un amendement plutôt qu’un engrais il joue un rôle non négligeable dans la physiologie de la plante. Le calcium assure l’équilibre acido-basique en neutralisant les acides organiques comme l’acide oxalique. Ses deux charges positives en font un élément aisément adsorbable par les membranes biologiques, généralement chargées négativement (Heller et al,. 1998). Le calcium diminue la perméabilité cellulaire; il freine la pénétration de l’eau et de la plupart des ions (Heller et al,. 1998). En outre, une certaine quantité de calcium est nécessaire au développement du système radiculaire, il joue un rôle dans la régulation du potentiel osmotique ou osmorégulation (ouverture de stomates et maintien de la turgescence). Le calcium semble jouer un rôle anti toxique car on peut faire pousser de bonnes plantes sur un sol acide après addition de calcium ou de gypse (chaulage). Il est également considéré comme messager secondaire dans certaines réponses hormonales ainsi que dans certaines réponses aux facteurs de l’environnement (Hopkins, 2003).

Modalités de la nutrition minérale des plantes

Une fois l’absorption effectuée par les poils absorbants ou les mycorhizes, l’absorption est réalisée dans les plantes de manière spécifique. Les ions circulent par voie symplastique dans le cytoplasme jusqu’au xylème puis ils passent dans la sève brute (Taiz et Zeiger ,2002 ; Hopkins, 2003).

Mécanismes de l’absorption des ions minéraux

L’absorption est sensible à la température et aux inhibiteurs métaboliques. Ils existent plusieurs composantes dans le phénomène de transport des ions et des petites molécules. On trouve trois possibilités de pénétration : la diffusion, le transport passif ou diffusion facilitée et le transport actif (Taiz et Zeiger, 2002). La plante absorbe un élément ou un ion donné à différents rythmes : d’abord le rythme est élevé, puis il diminue au fur et à mesure que le temps passe pour se stabiliser à une certaine valeur (Skiredj, 2007). La quantité totale des ions minéraux est absorbée et accumulée dans les tissus végétaux par des mécanismes :
• Physico-chimiques indépendants de l’activité métabolique de la cellule : diffusion des sels, diffusion et rétention des ions près des sites d’absorption chargés de signe opposé à celui de l’ion retenu (sites anioniques pour les cations et cationiques pour les anions); c’est la partie correspondante à l’absorption passive (Hopkins, 2003;Taiz et Zeiger, 2002).
• Métaboliques nécessitant de l’énergie (ATP formée à partir des activités respiratoires des racines; en cas de présence d’une faible température ou d’un inhibiteur, l’activité métabolique est bloquée; l’absorption active est nulle). Cette partie de l’absorption est dite active (Hopkins, 2003;Taiz et Zeiger, 2002).

Transport des ions de la solution du sol vers les racines

La recharge de la phase liquide du sol permet une alimentation convenable de la plante dans le cas où le transfert entre les phases solide et liquide, puis le transport vers les racines est aussi rapide que l’absorption des solutés par les racines. Plus il y a des racines, plus la solution du sol est rapidement épuisée.

L’évolution constante du système racinaire et la bonne colonisation du sol par les racines est un phénomène fondamental de la nutrition minérale des plantes (Skiredj, 2007; Hopkins, 2003 ; Taiz et Zeiger, 2002).