Physiologie végétale La nutrition azotée PDF

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Physiologie végétale Introduction Pour croitre et se développer, le végétal a besoin d'eau (puisée principalement au niveau du système racinaire), de dioxyde de carbone (réaliser la photosynthèse), de lumière (photosynthèse) et d'éléments minéraux (du sol). Elément essentiel : un élément chimique dont une plante a besoin durant son cycle de développement, qui consiste a passer de l'étape de graine a la production d'une autre génération de graine. Pour qu'un élément soit considéré comme essentiel, trois critères doivent être réunis : •

une plante donnée doit être incapable d'accomplir son cycle en l'absence de l'élément minéral en question

•

dans sa fonction, cet élément ne doit pas être remplaçable par un autre élément minéral

•

l'élément doit être directement impliqué dans le métabolisme de la plante (constituant essentiel requis dans une étape métabolique vitale.

La composition minérale d'un tissu ou d'une plante se détermine sur le résidu sec. Les 3 éléments caractéristiques des substances organiques sont le carbone, l'oxygène et l'hydrogène. Ils représentent plus de 90% du poids sec de la plante. Il participent a la constitution du végétal. On divise généralement les éléments essentiels a une plante en : −

éléments majeurs ou macroéléments

−

éléments mineurs ou oligoéléments ou microéléments

Les oligoéléments sont appelés ainsi, non pas parce qu'ils sont moins importants pour la croissance des plantes, mais parce qu'ils sont requis en plus petites quantités. Ils sont une vingtaine dont le Fer (Fe), le manganèse (Mn), le zinc (Zn), le cuivre (Cu), le molybdène (Mo) et le bore (B). Ces éléments n'ont une certaine utilisé qu'a titre de cofacteur de réaction enzymatique (permet la réalisation des réactions enzymatiques). Les macroéléments sont les éléments essentiels dont la plante a besoin en quantité relativement importante. On en dénombre 9, dont les 6 constituants majeurs des substances organiques : le carbone (C ), l'oxygène (O), l'hydrogène (H), l'azote (N), le soufre (S) et le phosphore (P). Les trois autres sont le calcium (Ca), le potassium (K) et le magnésium (Mg). Le soufre : constituant essentiel des acides aminés soufrés (méthionine er cystéine) que la plupart des animaux ne peuvent pas synthétiser et qu'ils trouvent dans les plantes qu'ils consomment. Certaines plantes comme les liliacées (lys, muguet …), les légumineuses (haricot, soja …) ou les brassicacées (chou, moutarde …) sont riches de ces acides aminés soufrés, et plus généralement en produits soufrés. Le soufre a un rôle essentiel dans le métabolisme des vitamines. L'alimentation des plantes en soufre s'effectue essentiellement a partir des sulfates, les racines absorbants les ions SO42- présents dans le sol. Le sulfate en tant qu'anion n'est soumis a aucune adsorption importante dans le sol et risque donc d'être

remporté par le lessivage entrainant ainsi une diminution de la disponibilité de cet anion pour les plantes. Dans les conditions anaérobies du sol, l'ion sulfate peut être réduit par des bactéries en hydrogène sulfuré. L'azote : on le trouve dans le sol et l'atmosphère. Il fait partie des molécules et composés suivants : acides aminés, protéines, bases puriques et pyrimidiques, chlorophylle, cytochromes, phytohormones, vitamines … La plupart des plantes vertes ne peuvent assimiler l'azote que par les racines, et sous forme d'ion nitrique (NO3-) ou ammoniacal (NH4+) ou éventuellement d'ion nitreux (NO2-). C'est ensuite, dans la plante, que cet azote nitrique est réduit en azote ammoniacal, puis incorporé sous forme d'acides aminés et protéines.

Nutrition Azotée L'azote est essentiel pour le végétal. C'est un constituant fondamental des végétaux −

constituant de structure : protéines (ex : protéines de la membrane plasmique)

−

constituant de fonctions : enzymes, coenzymes, chromoprotéines, acides nucléiques

−

constituant de réserves : réserves protidiques dans de nombreuses graines

On trouve beaucoup de source d'azote dans le milieu : on trouve l'azote organique (provenant d'êtres vivants ou morts), l'azote minéral dans le sol (NH4+, NO2-, NO3-) et l'azote minéral dans l'atmosphère (N2, NH3) mais la plante ne peut utiliser que l'azote minéral. Comment la plante synthétise-t-elle tous ses composés ?

I - L'azote du sol A) L'humus L'humus désigne la couche supérieure du sol créée et entretenue par la décomposition de la matière organique. L'humus est une matière souple et aérée qui absorbe et retient bien l'eau, de pH variable selon que la matière organique est liée ou non a des minéraux, d'aspect brunâtre. L'origine de la matière organique permettant la fabrication d'humus sont des cadavres, des déjections et des débris végétaux. L'humus délivre aux racines des plantes de l'azote, du phosphore et tous les éléments nutritifs indispensables a leur croissance. L'azote organique se trouve dans des molécules complexes qui peuvent être des protéines ou des acides aminés. Ces molécules se trouvent au niveau de l'humus. La minéralisation consiste a transformer l'azote en substances minérales : principalement en ammonium et secondairement en nitrates sous l'action de microorganismes dits saprophytes. Certains microorganismes saprophytes ou parasites peuvent utiliser l'azote organique. Ils jouent un rôle primordial dans la biosphère puisqu'ils transforment l'azote organique en azote minéral (NH4+, NO3-).

Les fragments de végétaux, les exsudats racinaires, les excréments et les cadavres d'animaux sont sans cesse digérés, déplacés (bioturbation) et mobilisés par cette communauté d'organismes dits détritivores ou saprophytes qui sont des bactéries, des champignons ou des invertébrés. Un organisme est dit saprophyte s'il est capable de se nourrir de matière organique non vivante par l'intermédiaire d'une membrane suite a une réaction enzymatique libérant ainsi les présents dans la matière ingérée. Il y a deux phases dans la formation de l'humus (humification) : ➢ Phase 1 : dégradation de matières organiques mortes. Cette dégradation conduit a la formation de composés solubles et insolubles (sucres simples : glucose, fructose, amidon ; ou complexes : cellulose, lignine). ➢ Phase 2 : minéralisation de l'humus. Cette phase s'appuie sur l'utilisation et la dégradation des molécules les moins facilement biodégradables (lignine …) par des champignons et des bactéries. Conditions de formation de l'humus : o

bonne humidité

o

aération modérée du sol

o

températures élevées : optimum entre 30 et 40°C. Les microorganismes étant thermophiles, ces températures sont atteintes spontanément avec les processus de dégradation de type fermentaire qui s'accompagnent d'un dégagement de chaleur.

o

pH>6 pour les bactéries ; pH>5,5 pour les actinomycètes ; pH>3 pour les champignons. Il existe 4 types d'humus : −

7,55,5 pour les actinomycètes ; pH>3 pour les champignons. Il existe 4 types d'humus : −

7,5...