Physiologie végétale : Nutrition PDF

Physiologie végétale : Nutrition Chapitre 1: L’eau et les plantes Chapitre 2: L’absorption minérale Chapitre 3: La photosynthèse  Chapitre 1 L ’EAU ET LES PLANTES  L ’EAU ET LES PLANTES 1/ Quelques notions de base 2/ L'eau dans le sol 3/ L'eau dans la plante: absorption, tran...

Physiologie végétale : Nutrition Chapitre 1: L’eau et les plantes Chapitre 2: L’absorption minérale Chapitre 3: La photosynthèse  Chapitre 1 L ’EAU ET LES PLANTES  L ’EAU ET LES PLANTES 1/ Quelques notions de base 2/ L'eau dans le sol 3/ L'eau dans la plante: absorption, transport et pertes 1/ Quelques notions de base... La cellule végétale  L'eau est indispensable à la vie - Pour le maintien de la pression de turgescence qui contribue au port des plantes, aux mouvements d’organes (feuilles, étamines) et aux déformations de cellules (stomates) - Pour la croissance des cellules - Pour le transport des substances nutritives, des déchets et des hormones dans la plante Equilibre hydrique et osmose Etat osmotique visible Cellules flasques Cellules plasmolysées,  2/ L’eau dans le sol Le sol est structuré et complexe il contient : A- Des particules solides B- Des colloïdes (suspension d'une ou plusieurs substances, dispersées régulièrement dans une autre substance, formant un système à deux phases séparées C- Une phase liquide D- Une phase gazeuse Structure du sol  A. Les particules solides du sol Ce sont principalement des débris de la roche mère Leur diamètre moyen définit la texture du sol ou composition granulométrique Elles jouent un rôle dans la compacité et la porosité du sol Elles permettent ou non la pénétration des racines Elles permettent ou non la circulation de l’air ou de l’eau Graviers et pierres d >2mm Sables grossiers d = 0,2 à 2 mm Sables fins d = 0,05 à 0,2 mm Limons grossiers d = 20 à 50 mm Limons fins d = 2 à 20 mm Fraction fine d < 2 mm  B. Les colloïdes du sol Ce sont des macromolécules très hydrophiles - minérales : argiles, hydrates de Fer ou d’Aluminium... - organiques : humus - Notion de dispersion (molécules chargées qui se repoussent) - Notion de floculation (molécules neutres qui s’agglomèrent) C et D. Les phases liquides et gazeuses du sol Eau ou solution du sol (molécules dissoutes) milieu accessible aux racines Atmosphère interne du sol formée de bulles  L’eau est liée aux constituants du sol par plusieurs forces Forces osmotiques: force de rétention due à la présence d’ions dans le sol 1 à 10 MPa ( bord de mer 1 à 2 MPa) Forces matricielles Force d’imbibition due à la présence des colloïdes (force élevée dans le cas de sol argileux) Force de capillarité (eau retenue dans les interstices fins) La force d’imbibition est la plus importante  Notion de potentiel hydrique humidité pot. hyd. (%) C’est le potentiel chimique de l’eau ou enthalpie libre de l’eau dans le système Egal en valeur absolue à l’énergie qu’il faut fournir pour libérer 1 mole d ’eau Plus le potentiel est faible plus la liaison entre l’eau et le sol est forte Les composantes du potentiel hydrique sont le potentiel osmotique et le potentiel matriciel  Quelques définitions Capacité au champ: Volume d’eau maximal que le sol peut retenir Perméabilité k d’un sol: Définie par la vitesse d’infiltration de l’eau Q = k.s. H/h Q: débit s: section de la colonne de sol H: hauteur de la colonne d'eau h: hauteur de la colonne de sol Texture du sol et perméabilité  3/ L’eau dans la plante A. Absorption B. Transport C. Pertes  A. Absorption de l’eau Elle se fait par les racines et/ou les tissus aériens huile eau La plantule de La plantule de La plantule de radis vit radis se fane radis vit Absorption de l’eau par les poils absorbants H2O K+K+ K+ K+ + + K K Poil absorbant Architecture de la racine La zone subéreuse partie la plus âgée de la racine; elle porte les racines secondaires ou radicelles. La zone pilifère: émet des poils absorbants. La zone d'accroissement: située derrière la coiffe, La coiffe: termine et protège la racine. C'est elle qui permet la pénétration dans le sol.  L’absorption est fonction de l’activité de la plante - La transpiration crée un appel (force de tension qui permet l’absorption de l’eau) - L’état des racines est important,elles doivent être aérées - La température du sol a un effet T20 néfaste  Absorption de l’eau atmosphérique Brouillard et rosée ( 0,22 mm / nuit à Montpellier) Absorption via les feuilles en condition de déficit important Source unique pour les épiphytes (orchidées)  Absorption de l’eau : Cas particuliers - Absorption possible via les mycorhizes formés par les mycéliums de champignon symbiotiques - Les plantes aquatiques absorbent par toute leur surface  Les mécanismes de l’absorption de l’eau Phénomène dépendant du potentiel hydrique de la plante, de son métabolisme ainsi que du sol C‘est une véritable fonction physiologique L'entrée d’eau résulte d’une hypertonicité de la vacuole des poils absorbants / sol Epictèse (régulation de l’hypertonie via absorption de sels)  Epictèse Propriété des cellules d'absorber un surplus de substances, en contradiction avec les lois de l'osmose, moyennant une certaine dépense d'énergie. Entré massive Equilibre d'eau  C’est en contrôlant la quantité d’ions dans les vacuoles des poils absorbants que la plante va contrôler son absorption en eau  Les teneurs en eau chez les végétaux matière fraîche / sèche Feuille de pommier 150 % Blé 300 % Chou 600 % Tomate 700 % Graines 10 % Tronc 100 % 95 % dans la vacuole  Notion de point de flétrissement C’est l'humidité du sol en dessous de laquelle la plante se fane irréversiblement, la plante ne peut plus puiser l’eau du sol Dans nos région pF = 4,2 soit une succion de 16 bar Variation en fonction des espèces et du sol  Notion de réserve utilisable Capacité au champ=Volume d’eau maximal que le sol peut retenir Capacité au champ - pF = réserve utilisable Exemple d’un limon argileux Un pied de tomate aura à sa disposition 27,4 -15,3 = 12% soit 120 gr d'eau/ kg de terre sèche de réserve utilisable Capacité au champ et point de flétrissement B. Transport de l’eau dans la plante Dans la racine Trajets de l ’eau Les plasmodesmes er, desmotubule du RE pc, paroi cellulaire ; pl, membrane plasmique  Les aquaporines Canaux hydriques Protéines du TPL (TIP), RE ou PLM (PIP) de 30 kd qui possèdent 6 domaines transmembranaires et forment un canal de 0,3 à 0,4 mm de diam Site conservé NPA (Asn Pro Ala) Lumière bleu, l'ABA, et les Gibb augmentent la transcription des aquaporines Régulation par phosphorylation, présence de Calcium etc Les aquaporines chez Arabidopsis Novel Regulation of Aquaporins during Osmotic Stress Rosario Vera-Estrella*, Bronwyn J. Barkla, Hans J. Bohnert, and Omar Pantoja Variation du potentiel hydrique dans la racine 0 -1 -2 potentiel hydrique -3 -4 Vaisseaux conducteurs endoderme cadre de caspary poil absorbant cortex épiderme  Transport par les vaisseaux conducteurs (Xylème) Dicotylédones Monocotylédones Mesure vitesse transport via sondes thermoélectriques, 1 échauffe, 1 mesure l’échauffement 1-6 m/h en moyenne, maximum 100 m/h vitesse plus faible en atmosphère saturée d’eau ou à l’obscurité  Les mécanismes impliqués dans le transit de la sève brute - Gravité (freine le flux de sève brute) - Capillarité (encre et buvard) - Transpiration (principal moteur) exp. Dixon si la transpiration > poussée radiculaire eau sous tension si < sous pression - Poussée radiculaire (importante au printemps) Mesure via dendrographie (mesure taille tronc) ou manomètre max. fin de matinée (poussée radiculaire dans la nuit) Mesure vitesse transport via sondes thermoélectriques, 1 échauffe, 1 mesure l’échauffement 1-6 m/h en moyenne, maximum 100 m/h vitesse plus faible en atmosphère saturée d’eau ou à l’obscurité  Le transit de l'eau dans la plante Importance de la poussée radiculaire Erable à sucre 1 bar (10 m) Vigne 1,25 bar Bouleau 2 à 2,5 bar Marronnier 9 bar La poussée radiculaire nécessite que les racines soient en bonnes conditions, elle est inhibée par De faibles température Notion de périodicité journalière (max en fin de matinée) Force à ajouter à l’appel des tissus aériens (pertes en eau) C. Les pertes en eau ou la transpiration Localisation de la transpiration  Porométre de Darwin et Pertz Nombre de Transpiration stomates mg/24hrs Dalhia face > 22 500 face < 30 600 Tilleul face > 0 200 face < 60 490 Lierre face > 0 0 1 face < 80 180  Périodicité journalière A, journée d’été chaude et pluvieuse B, journée d’été chaude et sèche C, journée d’été très sèche D, journée d’automne froide et pluvieuse Transpiration maximale lorsqu’il fait chaud et humide  Mécanisme d’ouverture et de fermeture des stomates Importance du potassium Bilan de l’eau Bilan hydrique du sol en France L’evapotranspiration L’evapotranspiration