Le potassium (K) Le cycle du calcium (Ca)

Le cycle du magnésium (Mg)

  

Le potassium (K)

Le potassium dans le sol

Le potassium est présent exclusivement sous forme minérale. On le trouve dans le sol sous quatre formes :

• Entrant dans la constitution des minéraux de la roche mère.
• Inclus entre les feuillets des argiles, et donc peu échangeable.
• Adsorbé à la surface des particules d'argile et d'humus : il sert à compenser les prélèvements effectués par les racines dans la solution du sol.
• En solution dans l'eau du sol

Dans le sol, le potassium est libéré durant la phase de croissance du végétal à partir de la phase solide du sol. Comme pour le phosphore, le cycle du potassium est dépendant des caractéristiques physiques et chimiques du sol. Il s'agit d'un élément assez mobile mais qui peut être adsorbé sur la capacité d'échange cationique CEC des sols. Le potassium de la solution du sol est retenu par l'humus ou l'argile ; celui contenu dans les minéraux ne sera libéré que très lentement.
Les principales voies de perte de ce nutriment sont les exportations agricoles, le lessivage (plus important en sols sableux, pauvres en matière organique et de faible capacité d'échange cationique CEC) et enfin le ruissellement et l'érosion. Les voies d'entrée sont principalement les engrais minéraux et les apports organiques.

 

Cycle du potassium en agriculture

 

 

Le potassium et la plante

Le potassium est un élément nutritif prélevé en très grande quantité par la plante. Son rôle à l'intérieur de la plante est de maintenir la turgescence et le port de la plante et de favoriser la synthèse, le transfert et l'accumulation des assimilats dans les organes de réserve. Il intervient dans la fermeture et l'ouverture des stomatesstomatesDéfinition: Organes des feuilles munis d'un petit orifice qui permet les échanges gazeux et régule la transpiration de l'eau....
des plantes par pression osmotique, mécanisme qui régule les échanges gazeux et l'intensité de la photosynthèsephotosynthèseDéfinition: La photosynthèse végétale consiste à réduire le dioxyde de carbone de l'atmosphère par l'eau absorbée par les racines à l'aide de l'énergie solaire captée par les feuilles, en présence de sels minéraux, avec libération d'oxygène, afin de produire des glucides....
. De plus le potassium active diverses enzymes.

Le potassium est absorbé par les plantes à partir d'un flux de masse et de la diffusion sous la forme de l'ion K⁺. La mobilité des ions K⁺ dans le sol, bien que supérieure à celle des ions PO₄^3-, n'est pas très élevée (de l'ordre du centimètre). Selon la nature et les aptitudes de son système racinaire, la plante a une capacité plus ou moins grande à extraire du sol le potassium nécessaire à ses besoins. On distingue ainsi des plantes d'exigences différentes.

Toutes les cultures n'ont pas les mêmes besoins en potassium : les pommes de terre, les légumes en général et les betteraves sont plus exigeants que les céréales par exemple. Généralement l'apport en potassium est réalisé avant la plantation.

Tableau des exigences     ▶ À lire aussi

 

Solde du bilan du potassium

Le bilan Apports – Exportations ne tient pas compte des pertes par lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
, érosion et ruissellement qui peuvent être assez importantes pour le potassium dans certaines situations. Le solde du bilan doit être positif (> 10 Kg/ha) pour couvrir les pertes annuelles et maintenir en moyenne l'état de fertilité des sols en potassium.

 

Solde du bilan K₂O en France

 

Le solde est en forte baisse et pour la première fois le solde national du bilan est négatif en 2008/09
et en 2009/10, cela en raison de la forte chute des apports par la fertilisation minérale.

  

Le cycle du calcium (Ca)

Dans le sol, le calcium est présent sous 3 états

1. Minéraux essentiellement carbonatés (calcite et dolomite) et sulfatés (gypse).
2. Adsorbé sur les particules argileuses et organiques (Capacité d'Echange Cationique).
   Même en sol acide, l'ion calcium représente la fraction la plus importante des cations échangeables.
3. En solution dans le sol

La solubilisation de la roche calcaire dissocie le carbonate de calcium en cation Ca²⁺ dont il est question dans ce chapitre et en anion carbonate CO3^-- dont l'effet basique est traité dans la partie « Raisonner la fertilisation » .

Raisonner la fertilisation / Le besoin en bases     ▶ À lire aussi

 

Cycle du calcium en agriculture

 

 

Rôles du calcium dans le sol

Le calcium, à l'état ionique ou au sein de composés calciques, joue dans le sol de multiples rôles dont certains sont bénéfiques sur le plan agronomique alors que d'autres peuvent avoir des effets défavorables. Parmi les effets favorables, il faut retenir :

• action floculante sur l'argile des ions calcium, nécessaire à l'établissement d'un état structural satisfaisant et stable,
• rôle d'échange au niveau des interfaces des colloïdes minéraux, permettant de créer des réserves en éléments nutritifs.

Parmi les effets défavorables d'un excès de calcium, on note l'insolubilisationinsolubilisationDéfinition: Action de rendre insoluble. En agronomie, on l'utilise en particulier pour désigner le passage de phosphates de l'état dissous ou assimilable à l'état insoluble (forme tricalcique apatitique)....
des composés phosphatés apportés au sol et le blocage éventuel d'oligo-éléments (en particulier le fer).

Le « calcaire actif » est la fraction du calcaire total la plus susceptible d'induire une « chlorose » chez certaines espèces cultivées (vigne, arbres fruitiers) sensibles à une solubilisation rapide du Ca²⁺ et une insolubilisationinsolubilisationDéfinition: Action de rendre insoluble. En agronomie, on l'utilise en particulier pour désigner le passage de phosphates de l'état dissous ou assimilable à l'état insoluble (forme tricalcique apatitique)....
du fer.

 

La lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
du calcium

Elle provoque la désorption du calcium de la CEC et potentiellement la désaturation de la CEC par la fixation d'ion H+ à la place de Ca²⁺.
Les pertes en calcium par lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
dépendent de l'intensité du drainagedrainageDéfinition: Evacuation des eaux excédentaires dans le sol par gravité (drainage naturel) ou au moyen de drains ou de fossés....
(D), d'autant plus importante que la pluviométrie (P) est forte et l'évapotranspiration (ETP) réduite.
Traditionnellement, les pertes en calcium servent à mesurer les pertes en bases liées à l'acidification des sols.
A titre d'exemple, dans un sol non calcaire ne contenant que du calcium échangeable, pour une lame d'eau draînante de 150 mm et une teneur en calcium de la solution du sol de l'ordre de 150 mg/l, la perte annuelle est de 225 kg/ha.

 

Le calcium et la plante

Le calcium est un élément nutritif indispensable aux végétaux, il est prélevé sous forme du cation Ca²⁺ par les racines. Ses fonctions principales sont de :

• participer à la constitution des parois cellulaires des plantes en les rigidifiant
• activer différentes enzymes dont la nitrate réductase assurant la réduction du nitrate en ammonium dans les feuilles
• favoriser la croissance des jeunes racines en synergie avec les autres éléments

Contrairement au potassium, le calcium est moins mobile dans la plante. Son transfert vers des organes de réserve ou des zones de croissance peut être trop lent et induire des symptômes de carencecarenceDéfinition: Absence, présence insuffisante ou défaut d’assimilabilité d’un élément indispensable à la vie végétale. On distingue habituellement : carence vraie et carence conditionnée ou induite....
localisés. Pour pallier ce défaut nutritionnel, une fertilisation foliaire à base de calcium soluble est parfois nécessaire.

Les exportations par les récoltes varient beaucoup avec les espèces cultivées et les rendements. Elles sont généralement plus faibles que les pertes par lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
(sauf pour certaines cultures comme la luzerne), voire très réduites s'il y a enfouissement des résidus de récolte.

  

Le cycle du magnésium (Mg)

Le magnésium dans le sol

Dans le sol, le magnésium se rencontre sous 3 états :

1. Minéraux silicatés, argileux et carbonatés
2. Adsorbé sur les particules argileuses et organiques (Capacité d'Echange Cationique)
3. En solution dans le sol

Ces états sont très inégalement représentés puisque leur ratio s'établit à 1000 / 20 /1

La teneur totale des sols en magnésium est habituellement de l'ordre de 0,2 à 0,8 %, soit 10 à 40 tonnes par hectare dans la couche labourée. Les 2/3 environs se trouvent dans la fraction argileuse.

A la différence du calcium, les composés carbonatés du magnésium ne se trouvent pas en concentration suffisante pour modifier le fonctionnement du sol.

La biodisponibilitébiodisponibilitéDéfinition: Caractéristique d’une espèce chimique présente dans le sol lui conférant la possibilité d’être absorbée par une culture....
du magnésium pour la plante s'établit à partir de l'interprétation des teneurs en cations échangeables :
- le rapport K₂O éch. / MgO éch. (exprimés en oxydes),
  doit être compris entre 2 et 3
- le rapport MgO éch x 100 / CEC (exprimés en cmole/kg),
  ou taux de saturation en magnésium, doit être supérieur à 5.

Dans les sols très acides, en présence d'aluminium soluble, le magnésium peut être insolubilisé par précipitation avec des composés de l'aluminium. Il est libéré dès que le pHpHDéfinition: Notation qui rend compte de la concentration en ions H+ du milieu et désigne ainsi le caractère très acide (pH 4 à 5,5), acide (5,5 à 6,8), neutre (6,8 à 7,2) ou alcalin (supérieur à 7,2) d’un sol....
_eau remonte, suite à un chaulagechaulageDéfinition: Désigne l’apport d’amendements minéraux basiques, calciques ou calcomagnésiens au sol afin d’améliorer ses propriétés physico-chimiques (pH, structure, Ca et Mg)....
par exemple.

Les pertes du sol en magnésium sont principalement dues aux exportations des cultures, au lessivage, au ruissellement et à l'érosion. C'est un élément plus mobile que le potassium dans le sol.

Les pertes par lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
sont très variables suivant la nature du sol et la quantité de magnésium biodisponible. Des mesures effectuées en lysimètres ont mis en évidence, dans les sols sableux des Landes et dans les argilo-calcaires du Massif Central, des pertes pouvant atteindre 75 à 100 kg MgO / ha / an mais par ailleurs inférieures à 4 kg MgO / ha / an dans les sols de craie de Champagne.

 

Cycle du magnésium en agriculture

 

 

Le magnésium et la plante

Le magnésium est un élément absorbé par les racines des plantes sous la forme de l'ion Mg²⁺

Le magnésium est un élément qui joue un important rôle lié à la production d'énergie dans les plantes.
C'est un composant avec l'azote de la chlorophyllechlorophylleDéfinition: La chlorophylle est le pigment photosynthétique le plus commun du règne végétal ; il est présent chez tous les végétaux aquatiques et terrestres. Ce pigment, situé dans les chloroplastes des cellules végétales, intervient dans la photosynthèse pour intercepter l'énergie lumineuse, première étape dans la conversion de cette énergie en énergie chimique....
, une protéine complexe composée d'un noyau tétra-pyrollique avec un atome de magnésium en son centre

Le magnésium est aussi un activateur des enzymes du métabolismemétabolismeDéfinition: Ensemble des réactions chimiques de transformation de matière et d'énergie, catalysées par des enzymes, qui s'accomplissent dans toutes les cellules d'un organisme vivant, animal ou végétal, et comprenant des réactions de synthèse (anabolisme) et des réactions de dégradation (catabolisme)....
des graisses et des glucides. Il intervient également dans la translocation et la synthèse de protéines.

La nutrition des plantes : le rôle du magnésium dans les plantes     ▶ À lire aussi

 

Solde du bilan

Le bilan Apports – Exportations ne tient pas compte des pertes par lixiviationlixiviationDéfinition: Processus au cours duquel l'eau de ruissellement passe au travers des pores du sol (percolation) en entraînant par dissolution certains sels, ions ou substances solubles....
, érosion et ruissellement qui peuvent être importantes pour le magnésium comme nous l'avons vu. Le solde du bilan doit être positif pour couvrir les pertes annuelles et maintenir en moyenne l'état de fertilité des sols en magnésium.

 

Solde du bilan MgO en France

Source UNIFA - Les cycles – Bilan régionaux de fertilisation en France 1988-2010

 

Les soldes sont faibles au regard des pertes possibles de magnésium. Ils représentent des valeurs moyennes qui cachent des disparités très importantes au sein des grandes régions, entre exploitations et même entre parcelles.