Chap 5 phys - Absorption des éléments minéraux dans le sol

Question 1

Quelles sont les principales sources d’approvisionnement du sol?

Answer 1

Réserve du sol
Restitution organique
Apport atmosphérique
Engrais

Question 2

Qu’est-ce qui constitue la réserve insoluble? Comment se forment les complexes
d’altération?

Answer 2

Élément minéraux non-disponible, minéraux complexe dans la roche-mère
Roche-mère: minéraux peu à peu transformé en complexe d’altération par changement de température
Complexe d’altération: minéraux non absorbable directement par les plantes: solubilisation nécessaire (eau acidifié, ou sécrétion H+ des racines)
Solubilisation complexe d’altération: ex calcaire actif solubilisé sous forme de bicarbonate de calcium / phosphate tricalcique solubilisé en phosphate dicalcique et monocalcique

Question 3

Que retrouve-t-on dans la réserve échangeable? Qu’est-ce qu’un CAH? Pourquoi sont-ils
chargés négativement?

Answer 3

Éléments minéraux disponible aux plantes sous forme du complexe argilo-humide (CAH)
Argile + composé organique (acide humique), charge négative attirent et retiennent l’eau et les cation, échange et interaction possible

Question 4

Comment se constitue la réserve de cations? Pourquoi est-ce important? Comment se fait
l’échange cationique et quel est son rôle?

Answer 4

Importance de la fixation des cations: réserve de cation, diminue le lessivage, floculation des colloides (forme agrégat + gros donc aération du sol)
Rétention en fonction de la charge et le volume hydraté
Échange d’ions sur les CAH: cas particulier de diffusion, plus les particules sont fine plus la surface d’absorption est grande plus la capacité d’échange est grande
Échange de cation: les cation deviennte disponible pour l’absorption, sur les CAH surtout des cation divalent. Échange par acidification: accumulation de H+ déplace les autres cations (qui vient de racine ou dégradation CO2)/ par action de masse: cations en plus grand nombre remplacent les cations moins adsorbé

Question 5

Quel est l’importance du lessivage? Quels éléments minéraux sont particulièrement
concernés?

Answer 5

Échange d’anion: faible capacité d’échange d’anion car les colloides négatif les repoussent: Lessivage important, NO3 mobile, PO4 (3-) se lient aux particule contenent du Fe ou Al échange de OH avec le phosphate qui devient fortement lié, SO4(2-) forment avec le Ca du gypse peu soluble mais assez pour fournir du slfate aux plantes

Question 6

Quelle est l’importance de la solution du sol comme source d’approvisionnement?

Answer 6

Contient cation et anion
lessivage  possible
disponibilité variable selon le type (acidité) du sol
-pH < 3 tourbière acides
-pH 5 sol silicieux
-pH 8 sol calcaire
-pH < 9.5 sol salé
la plus part des plante vivent à pH 6.5-7.5

Question 7

D’où provient la matière organique du sol? Comment se fait sa minéralisation?

Answer 7

Provient de la décomposition de:
-matière animal: excrément, cadavre, lisier, fumier
-matière végétal: litière, résidu de culture, engrais vert, compost
Minéralisation de la matière organique: microorganisme du sol: dégradation et transformation en substance minérale
-dégradation cellulose et protéine
-humification: les fragments des chaîne organiques initiale sont remanié pour former les complexe argilo-humique

Question 8

Pourquoi doit-on généralement ajouter des engrais lors de la culture des plantes en
champ? Quels sont les types d’engrais utilisés?

Answer 8

Engrais minéraux: généralement fait en industrie, peuvent contenir plusieurs éléments essentiels, peuvent contenir un seul élément essentiel, certain corrige les carences en microélément
Environ la moitié des engrais ajouté est lessivé, causant la pollution des cours d’eau et nappe phréatique
Engrais organique: issu de résidus animaux ou végétaux, minéralisation initiale requise, peuvent modifier la structure du sol

Question 9

Quels sont les différents apports d’azote atmosphérique au sol? Quel est la contribution de
chaque type?

Answer 9

Fixation de l’azote:
-fixation biologique: 90% bactérie (symbiose ou non)
-fixation par la foudre : 8% H2O transformé en redicaux libres actif réasgissant avec N2 en NO et NO2 avec la pluie devient HNO3
-fixation photochimique: 2% photolyse d’azote gazeux libère un O2 qui recombine avec O2 en O3 , oxydation en HNO3
la polution industrielle de l’air peut être un apport d’élément minéraux non négligeable apporté au sol par la pluie

Question 10

Quels facteurs affectent la disponibilité des éléments minéraux dans le sol? Pourquoi?

Answer 10

Eau: métabolisme, érosion, solubilisation, transport des minéraux
Oxygène: croissance des racine, respiration, métabolisme
Température: érosion, métabolisme: si la température augmente le métabolisme augmente
pH
Interaction ionique:
-synergisme: effet de A amplifié par effet B, certain ion favorise l’absorption d’autres ions
-antagonisme: effet de A atténue celui de B, l’ajout de cation d’une espèce tend à diminuer l’absorption des autres cation, certain ions en excès empêche l’absorption d’autre ions

Question 11

Comment le pH affecte la disponibilité des éléments minéraux? Connaître l’exemple
particulier des phosphates.

Answer 11

Solubilité et disponibilité des ions
Sol acide:
-acidification par solubilisation du CO2 dans l’eau ou par exsortion de H+ par les racines
-altère la roche-mère, enrichit les sols, augment solubilité descarbonates, sulfates, phosphate qui sont alors absorbés, si trop acide lessivage
Sol alcalin:
-pH >8 précipitation de phosphate et carbonate de calcium= composé insoluble
-pH >6 insolubilsation du fer= formation d’hydroxyde insoluble utilisation de chélateurs en prévention
Phosphore:
-pH<5 formation de complexe insoluble du phosphate avec ion Al 3+ ou Fe2+= FePO4 et AlPO4
-pH7 (+ chaux Ca(OH)2) échange d’anion (OH-) sel soluble formé Ca(H2PO4)2 et CaHPO4
-pH optimal 5.5-7
-pH >8 trop alcalin Ca(PO4)2 formé, insoluble

vers 3 fixé par Fe, vers 4-5 fixé par Al, vers 8 fixé par Ca

Question 12

Qu’est-ce qu’un chélateur?
– Quelle est sa fonction? Quand est-il efficace?
– Quelle est la structure des différents types de chélateurs? Leur origine?

Answer 12

Permet la protection d’un ion métallique de la sollicitation des anions extérieurs , empêchant certain échange ionique et leur précipitation
Chélat: complexe organométallique stable où le métal électropositif est inséré dans le chélateur et fixé à des ions électronégatifs (N, O)
Un bon chélateur: résiste à l’attaque microbienne, chélation stable avec les micro-éléments mais pas avec les autres ions
Différent types de chélateur:
-Acide humique
-Substance excrété par les racines (acide caféique)
-Substance excrété par les racine des graminées: Phytosidérophore

Question 13

Quels sont les différents types de chélateurs impliqués dans l’absorption du fer? Quel est le mécanisme impliqué dans chaque cas?

Answer 13

Chélation du fer chez dicotylédones et monocotylédones:
-Carence en fer-> sécrétion de proton H+ dans la rhizosphère (acidifie sol; augmente disponibilité du fer)
-Libération de chélateur du fer (a. caféique, a. citrique, a. malique)
-Chélation ions fer; relâché au contact de la racine
-Réduction du Fe3+ en Fe2+ par une réductase membranaire
-Absorption par un transporteur spécifique et relâchement du chélateur
Chez les graminées:
-Carence en fer-> sécrétion de proton H+ dans la rhizosphère (acidifie sol; augmente disponibilité du fer)
-Production et libération de phytosidérophore (a.a. négatif non-protéique, libéré par un transporteur membranaire)
-Chélation du Fe3+ par les phytosidérophores
-Réabsorption par les racines du complexe Fe3+&phytosidérophore par un transporteur spécifique
-Libération du Fe
-Phytosidérophore recyclé

Question 14

Que sont les mycorhizes? Quelle est leur importance? Leur rôle?

Answer 14

Champignon associé aux racines pour faciliter l’acquisition d’eau et de minéraux-symbiose ( filament fin=hyphe composant le mycélium)
Augmente la surface d’absorption dans le sol
Très répandues 83% dicotylédone, 79% monocotylédone, 100% gymnosperme
Rare ou absent chez:
-crucifère, chénopodiacée, protéacé, plante aquatique
-sol sec, mal drainé ou salé
-sol très fertile ou peu fertile
-condition hydroponique
-jeune racine

Question 15

Quels sont les organismes du sol? Quel est l’effet du pH?

Answer 15

Vers, insecte, animaux, fouisseur ; aération du sol
Bactérie, algue: fixation azote, nutrition azoté, minéralisation de la matière organique
Champignon
Racine
Sol acide: Champignon favorisé
Sol alcalin: bactérie favorisé
sol très acide nuit à l’humidification, à la structure du sol, à la nitrification
sol un peu moins acide: mauvaise floculation
Condition favorable: pH 5-8

Question 16

Pouvoir décrire et distinguer les ectomycorhizes et les mycorhizes à vésicules et arbuscules.

Answer 16

Ectomycorhize: environ 5% des végétaux, seulement arbre, permet hydrolyse du phosphate organique
-Organisation:
–Gaine de mycélium arrangé en manteau autour de racine= manchon mycorhizien (pénètre en partie entre les cellules du cortex sans franchir la paroi= réseau de Hartig)
–Mycélium s’étend dans la rhizosphère
Endomycorhize à vésicule et arbuscule: les plus répandu chez les angiosperme herbacé, absorption du phosphore, zinc, cuivre
-organisation:
–Mycélium moins dense
-Croît entre et dans les cellules du cortex des racines
-Entré des hyphes par l’épiderme et poils absorbant
-Formation de vésicules(réserve) et arbuscules(échange)
-10% de la masse totale des racines

Question 17

Quels mécanismes permettent l’absorption des éléments minéraux par les racines? Est-ce un mécanisme passif et/ou actif? Pourquoi?

Answer 17

Des poils absorbant vers le xylème, sélectivité d’absorption pour certain ions, Absorption dans la cellule peut se faire par:
-Transport passif (diffusion): dans le sens d’un gradient de potentiel électrochimique décroissant (diffusion simple ou facilité)
-Transport actif: dans le sens des potentiels électrochimiques croissant donc contre le gradient de diffusion
Potentiel électrochimique:
-Dépend de la charge et concentration ionique; plus élevé dans la vacuole que le cytosol ( vacuole 5.5 +, cytosol 7.2 -), plus élevé dans apoplasme que cytosol (apoplasme 5.5 +)
De façon générale:
-Cation diffusent passivement de apoplasme vers le cytosol et de la vacuole vers le cytosol
-Anion diffuse passivement du cytosol à la vacuole et du cytosol vers l’apoplasme
Si contre le gradient: besoin de transport actif
Transport actif:
-Besoin ATP
-Pompe ionique
-Pompe à proton (Na+, Ca2+) sur le plasmalemme vers l’apoplasme, sur le tonoplasme vers la vacuole
-Pompe à anions (NO3-, H2PO4-) besoin de créer un potentiel électro-négatif pour l’entré dans le cytosol

Question 18

Comment se fait le transport dans les racines?

Answer 18

Racine: Très développé, intégrité du plasmalemme essentielle, absorption variable selon âge (méristème forte absorption k+, NO3- H2PO4-/ sénescence:forte absorption Ca2+), en croissance continue, pour augmenter la zone de prélèvement
Transport radial: de la solution du sol vers le xylème,
-voie apoplastique: parois et espace intercellulaire, paroi traversé par diffusion, certain élément sont retenu mais échangé par la suite, changement de voie avant ou à l’endoderme où les ions rejoignent le symplasme
-voie symplastique: traverse de cellule en cellule via les plasmodesme, mouvement des éléments minéraux la plupart des ions par diffusion et les autres par transport actif
Transport vertical: transport des racine vers la tige et partie aérienne, activé par la transpiration, via le phloème pour certain élément (K, P), dans la feuille les ions suivent l’eau dans apoplasme, entré des cellules par diffusion et transport actif, transport dans le reste de la feuille via le symplasme

Question 19

Qu’est-ce que le chargement du xylème?

Answer 19

Passage du symplasme à l’apoplasme
a/n des cellules du parenchyme de la stèle ou du xylème sortie par transport actif (métabolisme requis, présence de pompes, accumulation contre le gradient de concentration mais diffusion propable pour certain ions)
endoderme agirait comme barrière pour empêcher le retour des ions vers le cortex

Question 20

Quelles sont les autres sources (que le sol) d’éléments minéraux?

Answer 20

Air: poussière, embrun marin, pollution atmosphérique: oxyde d’azote, anhydride sulfureux
Absorption de gaz par les stomates: émission de gaz par des plantes absorbé par les autres plantes, minéraux sous forme de gaz qui peut être toxique à forte concentration
Absorption de soluté par les feuilles: pulvérisation des minéraux sur les feuilles, parfois peu efficace mais nécessaire dans certains cas, avantageuse lorsque disponibilité réduite dans le sol de certain minéraux, métabolisme racinaire réduit, pour augmenter le contenu protéique des graines de céréales ou le calcium des fruits.

Question 21

Dans quels cas l’absorption foliaire des éléments minéraux peut être avantageuse? Comment se fait-elle?

Answer 21

Structure et fonction de la cuticule: couche de cire et de cutine hydrophobe, protège les pertes d’eau et de minéraux, échangeur de cation, un gradient de charge de la cuticule vers la paroi peut favoriser la pénétration des ions
Rôle des facteurs externes et internes sur l’absorption foliaire: efficacité varie selon épaisseur de la cuticule, perméabilité cellulaire, physiologie de la plante
Destinée des ions absorbés: passage de l’apoplasme au symplasme, donc transport actif requis, paroi puis plamalemme rétention assez importante de Ca2+ Na+ dans la paroi, passage facile du K+, Cl-, NO3-, H2PO4-, passage du plasmalemme diffusion et transport actif , de cellules en cellules via symplasme
certain ion peuvent ressortir d’où les pertes observés dans le bilan de l’absorption