Rappel des principes généraux sur la fertilisation … › wp-content › uploads › 01-Lamhamedi.pdfRappel des principes généraux sur la fertilisation des plants en pépinière

Rappel des principes généraux sur la fertilisation des plants en pépinière

forestière

Rappel des principes généraux sur la fertilisation des plants en pépinière

forestièreMohammed S. Lamhamedi

Diplôme ing. agr., ing. f., M.Sc., Ph.D.

Direction de la recherche forestière (DRF)Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec

Mohammed S. LamhamediDiplôme ing. agr., ing. f., M.Sc., Ph.D.

Direction de la recherche forestière (DRF)Ministère des Ressources naturelles et de la Faune du Québec

Formation sur la nutrition minérale dédiée aux pépinières forestièresdu Québec

15 avril 2009, Salle A-201 Atrium, Québec

Formation sur la nutrition minérale dédiée aux pépinières forestièresdu Québec

15 avril 2009, Salle A-201 Atrium, Québec

© Gouvernement du Québec, 2009

[email protected]

Optimisation de la fertilisationOptimisation de la fertilisation La qualité de l’eau d’irrigation: pH, carbonates et bicarbonates, salinité, richesse en éléments minéraux, etc. ;

Les propriétés physico-chimiques du substrat: texture, structure, pH, CEC, capacitéde rétention en eau, aération, etc. ;

Les différentes phases de croissance des plants spécifiques à chaque essence: germination, croissance exponentielle, endurcissement et préconditionnement au stress hydrique ;

L’évolution de la fertilité du substrat en relation avec les phases de croissance et les variations des teneurs en eau du substrat(fréquences d’irrigation et précipitations);

Optimisation de la fertilisationOptimisation de la fertilisation

Le lessivage induit par l’irrigation et les précipitations: pertes en éléments nutritifs et possibilités de pollution de la nappe phréatique à long terme ;

Le contrôle des principales étapes reliées àla fertilisation;

Le coût des fertilisants;

Optimisation de la fertilisationOptimisation de la fertilisation

L’effet de la fertilisation sur la qualitémorpho-physiologique des plants en pépinière en relation avec leur performance en site de reboisement (survie et amélioration de la croissance initiale).

RappelCapacité d’échange cationique (CEC)

RappelCapacité d’échange cationique (CEC)

Ion: Peut-être un cation ou un anion;

Cation: Charge positive (Mg2+ , NH4+, K+

Ca2+ , H+, etc.);

Anion: Charge négative (NO3-, H2PO4

-, SO4

2-, etc.).

Capacité d’échange cationique (CEC)Capacité d’échange cationique (CEC)

La CEC est la capacité d’un substrat à retenir et échanger des cations. La force de la charge positive, variable selon le cation, permet à ce dernier d’en remplacer un autre sur une particule du substrat chargée négativement (unité: meq/100 g ou meq/unité de volume).

H+Ca2+

K+

H+

Mg2+

NH4+

-

-

- --

-- -

--NO3

-

Ca2+Ca2+

Ca2+

Mg2+

NH4+

Mg2+

Na+

H+

H+

Na+

Particule du substrat

K+

Ca2+K+

Avant

H+

Excès d’eau: Irrigation & PrécipitationsH+ H+

H+

H+ H+ H+

H+ H+ H+

H+

H+H+H+

H+

H+ H+

H+

H+

H+

Ca2+Ca2+

Ca2+ Mg2+NH4

+Mg2+

Na+

H+

Na+

K+

Ca2+

K+

Après

H+H+ H+

Particule du substrat

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

Lessivage

H+

H+

H+

H+

H+

La proportion et la concentration des ions H+ et OH- détermine si la solution est acide, basique (alcaline) ou neutre:

pH: Eau d’irrigation ou du substrat de croissance

7[H+] = [OH-]pH neutre

7,1 à 14[H+] < [OH-]pH basique

0 à 6,9[H+] > [OH-]pH acide

pH: Eau d’irrigation ou du substrat de croissance

pH = -log10 [H+], avec log10 (10) = 1

Exemple: [H+]=10-5 ; [H+]=10-7

pH= -log10 [10-5]= - (-5) * log10 (10)= 5 pH= -log10 [10-7]= - (-7) * log10 (10)= 7

Mesure du pH: Eau ou CaCl2Avantages du pH mesuré au CaCl2

Indépendant de la dilution dans une large proportion de rapports (sol- CaCl2)

Bonne approximation du pH dans des conditions naturelles Les résultats sont davantage

reproductibles par rapport à ceux de la mesure du pH à l’eau

La solution CaCl2 0,01M possède une composition électrolytique semblable àcelle de la solution du sol;

La solution CaCl2 masque la variabilitéde la teneur des sols en sels; Le pH mesuré en solution CaCl2

0,01M est inférieur d’environ 0,5 unitéau pH mesuré dans l’eau (sol/eau: ½).

Mesure du pH: Eau ou CaCl2Avantages du pH CaCl2

Rappel

4,762,018,010,397,039,120,012,28,048,0

14,062,018,031,097,039,140,124,332,196,0

1,5--0,2-1,00,50,20,1-

NNO3

-

NH4+

PH2PO4

-

K+

Ca2+

Mg2+

SSO4

2-

AzoteNitrateAmmoniumPhosphorePhosphatePotassiumCalciumMagnésiumSoufreSulfate

Masse équivalente *(équivalent)

Masse atomique

% de la masse

sèche du plant

Symbole chimique

Elément

* 1 eq = Masse atomique/valence (par exemple 1 eq SO42- ) = 96/2 = 48

13 Éléments essentiels

18,627,532,731,83,635,532,0

55,854,965,463,610,835,596,0

0,010,0050,0020,00060,0020,010,00001

Fe3+

Mn2+

Zn2+

Cu2+

B3+

Cl-

Mo2+

FerManganèseZincCuivreBoreChloreMolybdène

Masse équivalente*

Masse atomique

% de la masse

sèche du plant

Symbole chimique

Elément

13 Éléments essentiels (suite)

Absorption des Absorption des ééllééments minments minééraux: raux: Principaux facteursPrincipaux facteurs

Texture et structure (sol ou substrat) CEC Teneur en eau (irrigation, précipitations) Température du substrat (5 °C) La salinité du substrat Variables environnementales: Température,

humidité relative, DPV, vitesse du vent, etc. Croissance et architecture des racines Surface foliaire

Relation entre la croissance et la concentration dans les tissus des éléments minéraux

Dell, B. et al. (1995)

Photos: LandisPhotos: Landis

Déficience en azoteDéficience en azote

Photos LandisPhotos Landis

Déficience en phosphoreDéficience en phosphore

Exemple d’une déficience en magnésium

Présence de Symptômes de déficience

Absence de Symptômes de déficience

• Apport faible ou non fréquent• Fertilisation très riche en azote (Ammonium, NH4 <25%)• Ca:Mg (2:1 à 3:1)• K:Mg (2,5:1 à 4:1)

• Apport faible ou non fréquent• Fertilisation très riche en azote (Ammonium, NH4 <25%)• Ca:Mg (2:1 à 3:1)• K:Mg (2,5:1 à 4:1)

Chlorose des extrémités

Dessèchement des extrémités

Photos: M. Renaud & M. LamhamediPhotos: M. Renaud & M. Lamhamedi

T. LandisT. Landis

Déficience en ferDéficience en fer

Lamhamedi et al. 2009Lamhamedi et al. 2009

Déficience en ferDéficience en fer

Épinette blancheÉpinette blanche

Pin blancPin blanc

Lamhamedi 2000, TunisieLamhamedi 2000, Tunisie

Déficience en fer (roche mère calcaire)Déficience en fer (roche mère calcaire)

Pin pignonPin pignon

T. LandisT. Landis

Déficience en cuivreDéficience en cuivre

M. S. LamhamediM. S. Lamhamedi

Clo

ne d

’épi

nette

bla

nche

Clo

ne d

’épi

nette

bla

nche

Fertilisation: 13 éléments minéraux essentielsà la croissance des racines et des parties aériennes

• Rôle nutritif spécifiquede chaque élément et ne peut pas être remplacé par un autre

• L’omission d’un élément minéral peut engendrer une croissance anormale(mort prématuré d’un organe, etc.)

• Effet direct sur le métabolisme et la croissance

• Rôle nutritif spécifiquede chaque élément et ne peut pas être remplacé par un autre

• L’omission d’un élément minéral peut engendrer une croissance anormale(mort prématuré d’un organe, etc.)

• Effet direct sur le métabolisme et la croissance


UréeNitrate d’ammoniumSulfate d’ammoniumNitrate de calciumNitrate de potassium

Phosphate d’ammoniumSulfate de Fe, Zn, Cu, MnFe, Zn, Cu, Mn chelatéSulfate de magnésiumAcide phosphoriqueAcide sulfuriqueAcide nitrique

Chlorure de potassiumSulfate de potassium

Uré

eN

itrat

e d’

amm

oniu

mSu

lfate

d’a

mm

oniu

mN

itrat

e de

cal

cium

Nitr

ate

de p

otas

sium

Phos

phat

e d’

amm

oniu

mSu

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de

Fe, Z

n, C

u, M

nFe

, Zn,

Cu,

Mn

chel

até

Sulfa

te d

e m

agné

sium

Aci

de p

hosp

horiq

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cid

sulfu

rique

Aci

de n

itriq

ue

Chl

orur

e de

pot

assi

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lfate

de

pota

ssiu

m

IncompatibleSolubilité réduiteTotalement compatible







Uré

eN

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amm

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Fe, Z

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Uré

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pota

ssiu

m

IncompatibleSolubilité réduiteTotalement compatible

CaSO4

Trois règles usuelles à vérifier lors de la fertilisation: Compatibilité, solubilité et indice de salinité

Adapté de Landis et al. 1989

20060100

81018

1,40,8

0,060,060,014

0,40,06

1003050459

0,70,4

0,030,030,007

0,20,03

1,000,300,500,040,050,09

0,0070,0040.00030,0003

0,000070,0020,0003

Macro-élémentsNPKCaMgSMicro-élémentsFeMnZnCuMoBCl

200 ppm100 ppm

Niveaux de concentrationsRatio de l’élément nutritif

Ratios à maintenirRatios à maintenir

50-70%3-20%25-45%

30-40%35-55%15-30%

60 : 5 : 3535 : 45 : 20

Pourcentage des anions totauxNitrate (NO3

-)Phosphate (H2PO4

-)Sulfate (SO4

2-)Pourcentage des cations totauxPotassium (K+)Calcium (Ca2+)Magnésium (Mg2+)Ratios spécifiques de certains ionsNO3

- : H2PO4- : SO4

2-

K : Ca2+ : Mg2+

Pourcentages recommandés des anions et des cations

Pourcentages recommandés des anions et des cations

RatioNO3

- : NH4+

100 : 098 : 2

90 : 1080 : 20

20 : 8010 : 90

0 : 100

Temps de contact avec la solution (jours)0 2 4 6 8

pH d

e la

sol

utio

n nu

triti

ve

3.0

4.0

5.0

6.0

Importance de la source d’azote sur les variations du pH selon les proportions en nitrate et en ammonium

Importance de la source d’azote sur la physico-chimie de la rhizosphère

Nitrate d’ammoniumNH4NO3 NH+

4 NO-3+

NH+4

H+OH- ou HCO3

-

NO-3

Apport en azote

Nitrate: NO3-

Importance de la source d’azote sur la croissance des racines et des parties aériennes

Ammonium: NH4+

2NH4 + 3O2 2NO3 + 8H+

Toxicité de l’ammonium, mais pas celle des nitrates

Britto et Kronzucker (2002)

NH4+: 10 mM 0,1 mM

En absence d’O2, conversion bactérienne de l’ammonium en nitrates (stockage);

Stockage important des nitrates : 20 000 ppm N-NO3;

Stockage faible de l’ammonium: centaines ppmN-NH4;

Dommages causés aux racines: Mort des apex.

Disponibilité des éléments minéraux selon le pH de la solution du sol: 5,5 à 6,5

Azote

Potassium

Phosphore

Calcium

Magnésium

Fer

Manganèse

BoreZinc

Cuivre

4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0

Effet de l’augmentation du pH sur la croissance des plants d’épinette blanche (2+0) dans une pépinière forestière : Cas de l’amendement avec de la chaux dolomitique (4,8 Kg/m3)

pH=7,2pH=4,9

Date d’échantillonnage: 1 août 2005

Mg, Mn, Fe, B, Cu, Zn

pH élevé

Photos: M. Renaud & M. LamhamediPhotos: M. Renaud & M. Lamhamedi

Principales étapes de contrôle de la fertilisationPrincipales étapes de contrôle de la fertilisation

1- Eau d’irrigation et système de filtration:Richesse en éléments minéraux,

algues, spores, graines, impuretés, etc.

1

Principales étapes de contrôle de la fertilisationPrincipales étapes de contrôle de la fertilisation

2 2

3 4

5

Phot

os: B

. Fec

teau

et D

. Lav

allé

Phot

os: B

. Fec

teau

et D

. Lav

allé

2- Solution stock

3- Solution appliquée

3

4- Fertilité du substrat

5- Lessivage

AzoteAzote

Y = -8,3 + 124,7x - 35,9x2

r = 0,59; n = 75; P < 0,01

100

80

60

40

20

8 10 12 14 16 18 20 22 24Feuillage (gN/Kg)%

max

imum

d’a

ssim

ilatio

n de

CO

2Effet de la concentration foliaire en azote sur la photosynthèse

Effet de la concentration foliaire en azote sur la photosynthèse

Intensité lumineuse (µmol*m-2*s-1)

Variations de la photosynthèse: Lumière et azoteVariations de la photosynthèse: Lumière et azote

Mitchell et Hinckley (1993)

N: 1,25%

Phot

osyn

thès

e ne

t te

(µm

ol C

O2*

m-2

*s-1

)

100 500 1100

8

6

4

2

0

HSD

N: 1,58%

N: 1,25%

Pseudotsuga menziesii

1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8

90

80

70Surv

ie (%

)

Conc. des aiguilles en azote (%)

R2 = 0,44

Effet de la concentration foliaire en azote sur le taux de survie

Effet de la concentration foliaire en azote sur le taux de survie

Effets de la concentration foliaire en azote sur la grosseur des bourgeons, la cinétique

du débourrement et l’élongation des pousses

Effets de la concentration foliaire en azote sur la grosseur des bourgeons, la cinétique

du débourrement et l’élongation des pousses

Épinette blanche PFD: début de la 2e saisonde croissance en pots

Épinette blanche PFD: début de la 2e saisonde croissance en pots

PhosphorePhosphore Plusieurs fonctions physiologiques et structurales très critiques: ADN, membranes cellulaires, régulation des enzymes, effet tampon du pH et germination des semences;

Lessivage: H2PO4-; PO4

3-;

Phosphore favorise la croissance des racines: Faux (inverse); Excès de phosphore non toxique: Déficience induite en Zn, Fe et Cu;

PotassiumPotassium

Surfertilisation azotée peut engendrer une déficience en potassium (ratio N/K: 2/1);

Surfertilisation en K peut engendrer une déficience en Mg et en Ca.

R2 = 0.83

Concentration de potassium dans les aiguilles (%)

Tran

spira

tion

(mg

H2 O

/g d

e m

asse

sèc

he d

’aig

uille

)Transpiration selon la concentration en potassiumTranspiration selon la concentration en potassium

CalciumCalcium

Maintien des ratios• Ratio Ca/K : 1/1• Ratio Ca/Mg : 3/1;

Excès du Calcium en présence d’un pH élevé (neutre à basique): Déficience en fer et en phosphore; Déficience en Calcium: élongation des racines.

Temps (h)

Exte

nsio

n ra

cina

ire(m

m)

Déficience en CalciumDéficience en Calcium

Réduction significative et rapide de la croissance des racines.

Mar

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197

4M

arsc

hner

& R

icht

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974

Rôle capital des mycorhizes: Nutrition minérale & hydrique en pépinière forestière et en plantation

Rôle capital des mycorhizes: Nutrition minérale & hydrique en pépinière forestière et en plantation

Photos: M. LamhamediPhotos: M. Lamhamedi

Photo: B. FecteauPhoto: B. Fecteau

Conclusion Fertilisation: 13éléments minéraux essentielsà la croissance des racines et des parties aériennes; Respecter les ratios d’équilibre; Variabilité des besoins selon les essences; Étapes de contrôle de la fertilisation (5); Optimiser les autres techniques culturales.

Fertilisation: 13éléments minéraux essentielsà la croissance des racines et des parties aériennes; Respecter les ratios d’équilibre; Variabilité des besoins selon les essences; Étapes de contrôle de la fertilisation (5); Optimiser les autres techniques culturales.


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