La fertilisation
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La vie, la matière et l'énergie
( Cl : J M )
Pour se développer les organismes vivants empruntent la matière et l'énergie nécessaires au milieu dans lequel ils vivent. Leurs excréments et leurs cadavres restituent des molécules complexes qui seront reprises par d'autres organismes. Dans ces cycles d'une grande complexité interviennent une variété prodigieuse d'êtres vivants.
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Les sources d'énergie
( Cl : M L )
La plupart des organismes vivants empruntent l'énergie qui leur est nécessaire au soleil, soit directement comme le font les plantes et les algues, soit indirectement, comme le font les animaux en consommant des plantes ou d'autres animaux. Certaines bactéries sont capables d'utiliser directement une énergie d'origine minérale.
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Les éléments constitutifs du vivant
Maïs : avant tout du carbone et de l'oxygène empruntés à l'atmosphère et transformés grâce à l'énergie solaire
( Cl : M L )
Les organismes vivants sont principalement constitués de carbone ( C ), d'hydrogène ( H ), d'oxygène ( O ) et d'azote ( N ). L'importance de l'hydrogène et de l'oxygène est à mettre en relation avec la forte teneur en eau ( H2O ) de la matière vivante.
Sept autres éléments sont également bien représentés : Le phosphore ( P ), le soufre ( S ), le potassium ( K ), le sodium ( Na ), le calcium ( Ca ), le manganèse ( Mg ) et le chlore ( Cl ).
Enfin on trouve, associés au vivant de façon constante mais en très petite quantité, des oligoéléments. Leur absence entraîne des maladies, dites de carence. En excès ils produisent des désordres variés.
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Comment se nourrissent les plantes
( Cl : J M )
Les plantes puisent leur nourriture dans l'atmosphère et dans le sol. Pour prospecter le sol elles disposent de racines qui peuvent plonger à plusieurs mètres de profondeur. Les racines de la luzerne atteigent 10 mètres et certains arbres du désert vont puiser dans la nappe phréatique à trente mètres de profondeur. Ce qui reste de racines à une plante que l'ont vient d'arracher ne donne qu'une idée bien partielle de l'importance du système racinaire. Le plus souvent la masse de la partie souterraine est bien plus importante que celle de la partie aérienne.
Les racines se ramifient en éléments de plus en plus fins qui aux extrémités sont couverts de poils absorbants par lesquels se font les échanges entre le sol et la plante. On est toujours très surpris d'apprendre qu'un pied de blé peut envoyer ses racines à plusieurs mètres de profondeur et que l'ensemble de ce chevelu peut représenter 200 kilomètres pour un seul pied. A raison de 200 pieds de blé par mètre carré cela fait 400 millions de kilomètres de racines à l'hectare.
Les plantes qui ont des racines dépourvues de poils absorbants, les chênes par exemple, compensent ce handicap en vivant en symbiose avec des champignons dont le mycelium forme un manchon autour des radicelles. Le champignon apporte les éléments indispensables à la plante et profite en retour de certaines sécrétions des racines.
Cette débauche de moyens procure moins de 5 % de la matière constitutive de la plante mais sert également à puiser l'eau et à ancrer la plante dans le sol. Le reste est pris directement dans l'atmosphère par les feuilles.
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La matière végétale provient pour l'essentiel de l'atmosphère
( Cl : M L )
Le carbone et l'oxygène sont procurés par le gaz carbonique ( CO2 ) de l'atmosphère et constituent 88 % de la matière végétale. L'hydrogène, 6 % de la matière végétale, est procuré par la photosynthèse qui décompose l'eau ( H2O ) en hydrogène, incorporé, et en oxygène rejeté dans l'atmosphère.
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Eléments vitaux
En plus du carbone, de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'azote, douze éléments sont considérés comme vitaux. Deux, le potassium et le chlore, sont des éléments non constitutifs, qui sont restitués au milieu quand la plante atteint son stade de maturité. Les dix autres, phosphore, bore, calcium, magnésium, soufre, fer manganèse, molybdène, cuivre et zinc sont des éléments constitutifs de la plante et sont exportés avec la récolte. Tous ces éléments vitaux proviennent du sol.
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Oligo-éléments
Enfin 18 oligo-éléments régulièrement détectés dans l'analyse de la composition des végétaux jouent un rôle accessoire ou indéfini :
- 4 éléments non constitutifs : lithium, sodium, rubidium, cesium
- 14 éléments constitutifs : fluor, silicium, selenium, cobalt, iode, strontium, baryum, aluminium, vanadium, étain, nickel, chrome, bérylium, brome.
Les éléments non constitutifs sont des ions mono-atomiques qui jouent le rôle de simples transporteurs de charges, positives ou négatives. Ils passent directement dans la plante et sont restitués au milieu en fin de cycle. Les éléments constitutifs entrent dans la plante sous forme oxydée ou chélatée. Ainsi, sous l'action de bactéries spécifiques, le phosphore est oxydé en phosphate, le soufre en sulfate... Les chélates résultent également de l'action complexe des micro-organismes du sol. Ils permettent le passage d'oligo-éléments du sol à la plante sous une forme organique.
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L'Azote
L'azote est un constituant essentiel du vivant. Il représente 4 à 6 % de la matière sèche animale, en deuxième position après le carbone 50 %. Il est principalement localisé dans l'atmosphère dont il représente 77 % de la masse. Dans le sol on trouve de 1 à 10 tonnes d'azote à l'hectare. L'azote du sol est principalement stocké dans les organismes vivants, leurs excréments ou leurs cadavres. L'azote sous forme minérale, seule forme directement assimilable par les plantes, ne représente que 100 à 200 kg par hectare dans les régions tempérées.
Luzerne
( Cl : J M )
Les plantes puisent l'azote minéral dans le sol sous forme de nitrate NO3 apporté par les engrais chimiques ou résultant de la décomposition de la matière organique. Les légumineuses, luzerne, pois, fèves..., et les aulnes captent l'azote de l'air grâce à des bactéries qui vivent en symbiose dans leurs racines.
Les animaux et l'homme se procurent l'azote par la nourriture, végétale ou animale.
L'azote organique contenu dans les excrétions et dans les cadavres des organismes vivants est recyclé par les micro-organismes en azote minéral assimilable.
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Les plantes, point de départ des chaînes alimentaires
( Cl : M L )
Les plantes sont le point de départ des chaînes alimentaires terrestres. Elles ont la possibilité d'utiliser directement l'énergie solaire comme source d'énergie ce qui leur permet :
- de pomper dans le sol de l'eau et des sels minéraux en solution ;
- d'effectuer les transformations qui, à partir des éléments simples, aboutiront à des molécules complexes qu'elles accumulent dans leurs tiges, feuilles, racines, fleurs, fruits, graines.
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Les plantes cultivées
( Cl : J M )
Certaines de ces productions présentent un intérêt pour l'homme : nourriture, boisson, source d'énergie, médicament, matière première pour la construction ou pour l'industrie chimique... Les plantes qui les produisent sont cultivées, parfois sur d'immenses surfaces, selon des procédés plus ou moins intensifs.
Dans les écosystèmes sur lesquels l'homme n'intervient pas, la végétation se développe en fonction des éléments disponibles dans le sol. Toutes les plantes n'utilisant pas les éléments du sol avec la même intensité, chaque espèce peut « tirer son épingle du jeu », pour peu qu'elle ne soit pas trop durement concurrencée par ses voisines.
Evolution de l'agriculture et fertilisation
En situation de culture toutes les plantes ont les mêmes besoins au même moment. Le sol s'apauvrit rapidement. L'agriculteur doit apporter dans les champs, sous forme d'engrais et en quantité plus ou moins importante, l'azote, le phosphore et la potasse.
Autrefois la rotation des cultures, avec la luzerne en tête d'assolement et la succession de cultures variées sur le même champ permettait au sol de reconstituer ses réserves d'azote. Ces pratiques et l'absence de pesticides entretenaient une grande diversité au niveau de la faune, de la flore et des micro-organismes du sol, situation très favorable au recyclage de la matière organique. Le fumier de ferme constituait le principal apport de fertilisant et on utilisait peu d'engrais industriels.
( Cl : M L )
Depuis l'agriculture s'est spécialisée et intensifiée. On est éleveur ou céréalier, rarement les deux. Deux ou trois cultures se succèdent indéfiniment sur le même champ : colza, blé, tournesol. Quand ce n'est pas la monoculture : maïs année après année. Le tout avec comme objectif de produire le plus possible. Dans ces conditions la consommation d'engrais industriels s'est envolée. Le recyclage de la matière organique se fait mal en raison de l'affaiblissement - ou de la destruction - des populations de vers de terre, d'insectes et de micro-organismes du sol.
( Cl : J M )
Dans les régions où se sont concentrés les élevages industriels hors-sol, les terres reçoivent en excès les déjections des animaux sous forme de lisier ou de fumier. Depuis quelques années on assiste à une véritable pollution des eaux de surface et des eaux souterraines par l'azote et le phosphore. Ces deux éléments sont à l'origine de problèmes graves qui concernent l'environnement et la distribution d'eau potable.
