Le cycle des nutriments du sol

Le cycle des nutriments du sol désigne le mouvement des éléments nutritifs essentiels aux plantes entre les compartiments minéral, organique, échangeable et en solution, par le biais de l'altération, de la transformation biologique, de la sorption, de l'assimilation et des pertes.

Definition

Le cycle des nutriments du sol est l'ensemble des processus biologiques, chimiques et physiques qui transfèrent les éléments nutritifs des plantes entre les compartiments minéral, organique, adsorbé et dissous du sol, ainsi qu'entre le sol, les plantes et l'environnement au sens large.

Scope

Ce sujet aborde les éléments nutritifs essentiels aux plantes et leurs cycles dans le sol, en particulier l'azote, le phosphore, le potassium et le soufre, les processus de minéralisation, de fixation, de sorption et d'assimilation qui régissent leur disponibilité, ainsi que les voies de perte des nutriments. Il établit un lien entre la chimie et la biologie du sol et l'approvisionnement en nutriments qui détermine la fertilité.

Core questions

• Quels sont les nutriments essentiels et sous quelles formes les plantes les absorbent-elles ?
• Comment la minéralisation et l'immobilisation contrôlent-elles la disponibilité des nutriments ?
• Comment la sorption et la fixation limitent-elles la disponibilité du phosphore et du potassium ?
• Par quelles voies les nutriments sont-ils perdus du sol ?

Key concepts

• Macronutriments et micronutriments essentiels
• Minéralisation et immobilisation
• Le cycle de l'azote dans le sol
• Sorption et fixation du phosphore
• Fixation et libération du potassium
• Voies de perte des nutriments

Key theories

Compartiments et transformations des nutriments

Chaque nutriment circule entre les compartiments minéral, organique, échangeable et en solution par l'altération, la minéralisation, la sorption et l'assimilation ; la disponibilité à un moment donné reflète l'équilibre de ces transformations plutôt que le contenu total.

Cycle de l'azote dans le sol

L'azote du sol se déplace par fixation, minéralisation en ammonium, nitrification en nitrate, assimilation par les plantes et les microbes, et pertes par lixiviation, dénitrification et volatilisation, faisant de l'azote le nutriment le plus dynamique et le plus sensible à la gestion.

Mechanisms

Les nutriments contenus dans les minéraux et la matière organique deviennent disponibles à mesure que l'altération et la décomposition microbienne les libèrent dans la solution du sol et les sites d'échange, d'où les racines les absorbent. L'azote est transformé par les microbes via la minéralisation, la nitrification et la dénitrification ; le phosphore est fortement sorbé et précipité, ce qui limite sa solubilité ; le potassium est retenu sur et dans les argiles. Les pertes se produisent par lixiviation d'ions solubles tels que le nitrate, par pertes gazeuses d'azote, et par exportation lors de la récolte et par érosion.

Clinical relevance

La compréhension du cycle des nutriments est fondamentale pour la gestion des engrais et des amendements organiques : elle explique pourquoi la disponibilité et la mobilité des nutriments varient, comment adapter l'apport aux besoins des cultures, et comment minimiser les pertes qui gaspillent les intrants et polluent l'eau, favorisant ainsi à la fois la productivité et la protection de l'environnement.

History

La théorie minérale de la nutrition des plantes de Liebig au XIXe siècle a établi que la croissance des cultures dépend d'un apport en nutriments minéraux, et la loi du minimum selon laquelle le rendement est limité par le nutriment le plus rare. La science du sol du XXe siècle a détaillé les cycles des nutriments individuels, en particulier l'azote et le phosphore, servant de base à la gestion moderne des nutriments.

Key figures

• Justus von Liebig
• Nyle C. Brady
• Ray R. Weil

Seminal works

• brady2016
• sparks2003

Frequently asked questions

Pourquoi l'azote est-il le nutriment le plus souvent limitant et le plus facilement perdu ?

L'azote est nécessaire en grandes quantités et circule sous des formes très mobiles et gazeuses ; le nitrate est facilement lixivié par l'eau de drainage et l'azote peut être perdu sous forme gazeuse par dénitrification et volatilisation de l'ammoniac, il est donc à la fois fréquemment déficient et difficile à retenir.

Pourquoi un sol peut-il être riche en un nutriment et les plantes en manquer ?

La teneur totale en nutriments n'est pas synonyme de disponibilité ; le phosphore et le potassium, par exemple, peuvent être abondants mais largement piégés dans les minéraux ou fortement sorbés, de sorte que seule la petite fraction présente dans la solution du sol et sur les sites d'échange est facilement assimilée par les plantes.