Wilhelm KNOP, chimiste agricole allemand, a déterminé, en 1861, les besoins nutritifs précis des plantes vertes nécessaires à leur croissance. Il s’agissait de 4 éléments correspondants aux lettres de son patronyme, d'où l'acronyme " NPK ".
Les éléments répondants à ces critères sont les suivants :
Les éléments minéraux sont généralement classés en macro-éléments dont la plante a besoin en forte quantité et en micro-éléments . Ces derniers sont appelés oligo-éléments en France (Bertrand, 1903) et autrefois éléments-traces. Cette approche quantitative n’a pas de sens physiologique, pour la plante, c’est toujours l’élément déficient qui aura le plus d’importance.
Cela explique pourquoi la classification en élément mineur ou majeur n’est plus utilisée. Par ailleurs, ces besoins vont varier considérablement d’une espèce à l’autre et la frontière entre macro-éléments et micro-éléments n’est pas d’une grande évidence (Y. COIC et M. COPPENET 1989). Ainsi, dans l’exemple du tableau ci-dessous, les écarts des besoins relatifs entre le fer et le molybdène sont plus élevés qu’entre le phosphore et le fer.
Macro-éléments |
Azote | N | 100 - 300 kg/ha | |
Potassium | K | 100 - 400 kg/ha | ||
Calcium | Ca | 40 - 200 kg/ha | ||
Phosphore | P | 20 - 50 kg/ha | ||
Souffre | S | 10 - 40 kg/ha | ||
Magnésium | Mg | 10 - 30 kg/ha | ||
Micro-éléments |
Fer | Fe | 1000 - 2000 g/ha | |
Manganèse | Mn | 150 - 700 g/ha | ||
Zinc | Zn | 100 - 300 g/ha | ||
Bore | B | 80 - 200 g/ha | ||
Cuivre | Cu | 25 - 100 g/ha | ||
Molybdène | Mo | 5 - 20 g/ha |
Le physiologiste préfère des classements basés sur le comportement biochimique et physiologique de l’élément minéral, plus adapté à une vision dynamique de la nutrition.
J.NICHOLAS (1961) raisonne sur les notions d’élément fonctionnel ou physiologique. C’est ce que propose également K. MENGEL et E.A. KIRKBY (1987) dans le tableau ci-dessous en regroupant par fonctions biochimiques.
Groupe | Prélèvement | Fonction biochimique | ||
---|---|---|---|---|
1 |
Carbone | C |
Sous forme de CO2 , HCO3- , H2O , O2 , NO3- , NH4+ , N2 , SO42- , SO2 . Les ions à partir de la solution du sol, les gaz de l'atmosphère.
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- Principaux constituants de la matière organique. - Implication dans le processus enzymatique. - Assimilation par oxydo-réduction. |
Hydrogène | H | |||
Oxygène | O | |||
Azote | N | |||
Souffre | S | |||
2 |
Phosphore | P | Sous forme de phosphate, acide borique ou borates et silicates, à partir de la solution du sol. |
- Estérification avec des groupes alcool. - Les esters de phosphate sont impliqués dans les réactions de transfert énergétiques. |
Bore | B | |||
Silicium | SI | |||
3 |
Potassium | K | Sous forme d'ions à partir de la solution du sol. |
- Fonctions non spécifiques sur le potentiel osmotique. - Réactions plus spécifiques sur les activations enzymatiques. - Montages réactionnels. - Balance anioniques. - Contrôle de la perméabilité membranaire et des potentiels électriques.
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Sodium | Na | |||
Magnésium | Mg | |||
Calcium | Ca | |||
Manganèse | Mn | |||
Chlore | Cl | |||
4 |
Fer | Fe |
Sous forme d'ions ou de chélates à partir de la solution du sol.
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- Majoritairement présents sous forme chélatée dans les groupes prosthétiques (non protéiques). - Ils permettent le transport d'électron par changement de valence. |
Cuivre | Cu | |||
Zinc | Zn | |||
Molybdène | Mo |