Le pH
Le pH est un parametre qui permet de désigner le caractère acide, neutre ou basique d’une solution aqueuse. La plupart des espèces cultivées se révèlent être tolérantes par rapport à de grandes variations du pH. Cependant, la plage optimale se situe entre 4.9 et 6,5 (soit une fourchette de près de 2 unités pH).
La connaissance de cette zone optimum ne présente pas qu’un intérêt physiologique : le maintient du pH des solutions nutritives entre 4,9 et 6,5 permet d’éviter les risques de précipitation des phosphates et sulfates avec le calcium et aussi avec certains oligoéléments .
Source : Martinez
Compte tenu des variations qu’induisent normalement les racines, il n’y a en général pas lieu de corriger le pH de la solution nutritive des systèmes recyclés au cours de la culture. Cette affirmation peut paraître contradictoire ,voir fausse avec l’importance qui est souvent accordée au facteur pH lors de la production de végétaux en culture hors sol. Cette confusion résulte de l’influence de ce paramètre dans certaines pratiques liées aux cultures hors sol :
source :Martinez
Cependant, le contrôle régulier de la conductivité électrique des solutions nutritives est très utile en culture hors sol. Il permet d’évaluer la concentration globale de la solution avant de la fournir aux racine, et surtout d’estimer la consommation des plantes, à partir de mesures effectuées dans les percolats.
En général, une concentration de 20 meq/l de cations et de 20 meq/l d’anions satisfait sans aucun problème l’alimentation hydrique et minérale de la plupart des végétaux. Il faut noter que la réaction des plantes à la salinité varie avec l’espèce, mais évolue aussi en fonction de l’âge et des conditions climatiques.
Alimentation en azote
Dans les solutions nutritives, l’azote peut être apporté sous deux formes :
Au début des cultures hors sol, et pendant près d’un siècle, les formulations utilisaient du sulfate ferreux. Mais, dès qu’il est introduit en milieu liquide, ce sel est oxydé et, dans un délai maximum de 48 heures, les ions ferreux précipitent sous forme d’hydroxyde. Le fer est alors entièrement insolubilisé et donc inutilisable par les racines. Ce problème de stabilité a été résolu par l’utilisation de molécules organiques de synthèse : les chélates
Caractérisés par une très grande affinité pour les ions métalliques, les chélates métalliques sont dotés d’une très grande stabilité en milieu aqueux, et ne libèrent en solution que de très faibles quantités de fer dit libre. L’alimentation en fer des cultures hors sol se fait par le mécanisme suivant : les racines puisent dans la solution nutritive le fer libre avant qu’il ne soit rétrogradé en hydroxyde insoluble. L’équilibre du chélate de fer avec ses constituants se déplace alors vers la libération du fer qui est très lentement relâché dans la solution au fur et à mesure des besoins de la plante.
Source : Martinez
Les deux agents chélatants les plus fréquemment employés sont l’EDTA et l’EDDHA. Pour une alimentation en fer convenable, les apports doivent se situer entre 5 et 15 mg de fer métal par litre de solution nutritive.
Disponibilité des ions
L’utilisation des solutions nutritives devrait se traduire par la mise à disposition des racines de tous les éléments minéraux sous forme d’ions libres directement assimilables. En réalité, les phénomènes chimiques qui se produisent dans ce milieu aqueux sont beaucoup plus complexes. Les ions, issus de la dissociation des sels dans l’eau, ne se comportent pas de manière totalement indépendante les uns des autres. Ils peuvent se recombiner entre eux pour donner de nouvelles entités chimiques chargées ou neutres, plus ou moins solubles. De plus, même les ions libres peuvent ne pas apparaître totalement disponibles pour les racines en fonction de leur activité ionique. Ainsi, la quantité d’éléments minéraux sous forme de sels ne correspond pas exactement à la quantité d’ions réellement disponible pour le système racinaire. Les applications pratiques de ces considérations théoriques sont les suivantes :
– Risques de complexation et de précipitation liés à la présence simultanée du cation Ca2+ et des anions SO42- et H2PO4-. Pour les solutions nutritives fournies aux végétaux, les dilutions utilisées limitent, en général, ces risques. Par contre, dans la pratique, les solutions nutritives sont préparées à partir de solutions beaucoup plus concentrées : les solutions mères. En augmentant les concentrations, on accroît le risque de précipitation. C’est la raison pour laquelle il est impossible de mélanger tous ces ions dans une même solution mère. Il est indispensable de les séparer en apportant d’un côté le calcium et de l’autre les sulfates et les phosphates.
– La conséquence la plus importante concerne le principe même des formulations. Dans la plupart d’entre elles, la concentration en calcium est plus élevée que celle du potassium (alors que ces proportions sont souvent inversées dans le végétal). Les fondements de cette pratique empirique sont justifiés par la prise en compte des activités ioniques. Par exemple, si l’on veut mettre à la disposition des racines des quantités équivalentes d’ions calcium et potassium, il faudra introduire dans la solution nutritive une concentration supérieure d’ions calcium par rapport aux ions potassium.
La connaissance de cette zone optimum ne présente pas qu’un intérêt physiologique : le maintient du pH des solutions nutritives entre 4,9 et 6,5 permet d’éviter les risques de précipitation des phosphates et sulfates avec le calcium et aussi avec certains oligoéléments .
Source : Martinez
Compte tenu des variations qu’induisent normalement les racines, il n’y a en général pas lieu de corriger le pH de la solution nutritive des systèmes recyclés au cours de la culture. Cette affirmation peut paraître contradictoire ,voir fausse avec l’importance qui est souvent accordée au facteur pH lors de la production de végétaux en culture hors sol. Cette confusion résulte de l’influence de ce paramètre dans certaines pratiques liées aux cultures hors sol :
- Correction de l’eau d’irrigation : lors de la fabrication de la solution nutritive, il est souvent nécessaire de corriger le pH de l’eau d’irrigation quand ce dernier est supérieur à 5,8. Cette opération s’effectue généralement par un apport d’acide nitrique.
- Neutralisation des substrats : l’utilisation de substrats particulièrement acides (tourbe, écorce de pin) nécessite une neutralisation avant emploi. Cette correction est obtenue par addition de chaux ou de carbonate de calcium.
- la concentration totale en ions doit être suffisamment élevée pour éviter soit de changer la solution nutritive trop souvent (aquiculture), soit de la compléter trop fréquemment (NFT), soit de fournir des volumes trop importants (percolation).
- inversement, la teneur globale en ions (force ionique) ne doit pas être trop élevée, car on risque d’atteindre des valeurs limitantes, voire toxiques pour les racines des végétaux par augmentation de la pression osmotique du milieu.
- enfin, il faut si possible conserver en permanence un rapport équilibré entre la consommation en eau et celle des ions par la racine. Comme ces phénomènes d’absorption varient en permanence, la concentration de chacun des ions doit être suffisamment élevée pour répondre aux besoins de la plante. En effet, dans une culture hydroponique, il n’y a pas de pool de réserve comme c’est le cas, en sol, par l’intermédiaire du complexe argilo-humique.
- globale, car la conductivité électrique ne fournit aucun renseignement sur les ions présents dans la solution
- imprécise, puisque la réponse de ce paramètre varie avec la nature de l’ion dissous.
source :Martinez
Cependant, le contrôle régulier de la conductivité électrique des solutions nutritives est très utile en culture hors sol. Il permet d’évaluer la concentration globale de la solution avant de la fournir aux racine, et surtout d’estimer la consommation des plantes, à partir de mesures effectuées dans les percolats.
En général, une concentration de 20 meq/l de cations et de 20 meq/l d’anions satisfait sans aucun problème l’alimentation hydrique et minérale de la plupart des végétaux. Il faut noter que la réaction des plantes à la salinité varie avec l’espèce, mais évolue aussi en fonction de l’âge et des conditions climatiques.
Alimentation en azote
Dans les solutions nutritives, l’azote peut être apporté sous deux formes :
- l’anion nitrate NO3–
- le cation ammonium NH4+
Contraintes chimiques
Phosphates La présence d’ions phosphates joue un rôle fondamental dans la stabilité du pH des solutions nutritives. En effet, l’équilibre entre H2PO4– et HPO42- constitue un système tampon. Son influence se traduit par une limitation de la variation du pH. Si les solutions nutritives ne contenaient pas de phosphates, elles auraient un pH beaucoup moins stable et subiraient donc des variations beaucoup plus fortes lors de l’absorption des éléments minéraux par les racines des plantes. Alimentation en Fer La deuxième contrainte chimique concerne l’apport d’un oligoélément, le fer. Cet élément se présente sous deux degrés d’oxydation, le fer ferreux et le fer ferrique. Seuls les sels ferreux sont solubles, et c’est sous cette forme que le fer est absorbé par les racines des végétaux. Or, en milieu aqueux, les ions ferreux ont tendance à s’oxyder rapidement pour donner du fer ferrique qui précipite sous forme d’hydroxyde (la rouille) :
Au début des cultures hors sol, et pendant près d’un siècle, les formulations utilisaient du sulfate ferreux. Mais, dès qu’il est introduit en milieu liquide, ce sel est oxydé et, dans un délai maximum de 48 heures, les ions ferreux précipitent sous forme d’hydroxyde. Le fer est alors entièrement insolubilisé et donc inutilisable par les racines. Ce problème de stabilité a été résolu par l’utilisation de molécules organiques de synthèse : les chélates
Caractérisés par une très grande affinité pour les ions métalliques, les chélates métalliques sont dotés d’une très grande stabilité en milieu aqueux, et ne libèrent en solution que de très faibles quantités de fer dit libre. L’alimentation en fer des cultures hors sol se fait par le mécanisme suivant : les racines puisent dans la solution nutritive le fer libre avant qu’il ne soit rétrogradé en hydroxyde insoluble. L’équilibre du chélate de fer avec ses constituants se déplace alors vers la libération du fer qui est très lentement relâché dans la solution au fur et à mesure des besoins de la plante.
Source : Martinez
Les deux agents chélatants les plus fréquemment employés sont l’EDTA et l’EDDHA. Pour une alimentation en fer convenable, les apports doivent se situer entre 5 et 15 mg de fer métal par litre de solution nutritive.
Disponibilité des ions
L’utilisation des solutions nutritives devrait se traduire par la mise à disposition des racines de tous les éléments minéraux sous forme d’ions libres directement assimilables. En réalité, les phénomènes chimiques qui se produisent dans ce milieu aqueux sont beaucoup plus complexes. Les ions, issus de la dissociation des sels dans l’eau, ne se comportent pas de manière totalement indépendante les uns des autres. Ils peuvent se recombiner entre eux pour donner de nouvelles entités chimiques chargées ou neutres, plus ou moins solubles. De plus, même les ions libres peuvent ne pas apparaître totalement disponibles pour les racines en fonction de leur activité ionique. Ainsi, la quantité d’éléments minéraux sous forme de sels ne correspond pas exactement à la quantité d’ions réellement disponible pour le système racinaire. Les applications pratiques de ces considérations théoriques sont les suivantes :
– Risques de complexation et de précipitation liés à la présence simultanée du cation Ca2+ et des anions SO42- et H2PO4-. Pour les solutions nutritives fournies aux végétaux, les dilutions utilisées limitent, en général, ces risques. Par contre, dans la pratique, les solutions nutritives sont préparées à partir de solutions beaucoup plus concentrées : les solutions mères. En augmentant les concentrations, on accroît le risque de précipitation. C’est la raison pour laquelle il est impossible de mélanger tous ces ions dans une même solution mère. Il est indispensable de les séparer en apportant d’un côté le calcium et de l’autre les sulfates et les phosphates.
– La conséquence la plus importante concerne le principe même des formulations. Dans la plupart d’entre elles, la concentration en calcium est plus élevée que celle du potassium (alors que ces proportions sont souvent inversées dans le végétal). Les fondements de cette pratique empirique sont justifiés par la prise en compte des activités ioniques. Par exemple, si l’on veut mettre à la disposition des racines des quantités équivalentes d’ions calcium et potassium, il faudra introduire dans la solution nutritive une concentration supérieure d’ions calcium par rapport aux ions potassium.