L'alimentation des plantes est une question fondamentale de l'agriculture, donc l'établissement des particularités de ce que mangent les plantes est l'une des tâches les plus importantes de la science agricole biologique.
Depuis 120 ans, des opinions extrêmement opposées se sont alternativement imposées sur la question de l'alimentation des plantes. La théorie de l'humus de Thaer dans les années 1830 a été remplacée par la théorie de l'alimentation minérale des plantes de Liebig-Boussingault, rejetant toute possibilité d'apport de composés organiques aux plantes.
La pratique de l'agriculture a montré l'importance cruciale des engrais organiques, et l'influence des engrais minéraux était la plus forte lorsqu'ils étaient appliqués conjointement avec des organiques ou sur un sol cultivé, bien enrichi par eux.
L'importance des engrais organiques a encore augmenté avec l'utilisation généralisée des mélanges organo-minéraux, des composts de fumier et du développement de la théorie biologique de l'alimentation des plantes par le sol.
Alimentation des plantes par des composés organiques
Les plantes supérieures vertes peuvent se nourrir de composés organiques azotés et non azotés prêts à l'emploi, mais cet alimentation est inférieure à la normale - l'alimentation par la lumière. Le sucre et le mannite peuvent être des sources de carbone pour les plantes vertes. Les amidons et les acides aminés sont bien absorbés par eux, et selon certains auteurs, même sans débranchement préalable d'ammoniac.
En présence d'énergie solaire, la plante préfère l'alimentation par photosynthèse, et la fourniture de composés organiques prêts à l'emploi ne peut pas affaiblir le processus de photosynthèse. L'utilisation de l'alimentation artificielle par des composés organiques prêts à l'emploi a donné des résultats plus positifs pour les algues que pour les plantes supérieures. Les formes les plus favorables d'alimentation organique pour les algues, comme pour les plantes supérieures, sont les sucres et les alcools polyatiques proches d'eux. Cependant, les algues inférieures sont moins exigeantes que les plantes supérieures, car elles peuvent puiser la nourriture nécessaire à partir d'acides aminés, d'acides gras, d'acides oxaliques et même de l'urée, du guanidine, du créatine et d'autres substances. Ainsi, les algues inférieures occupent une position intermédiaire entre les plantes supérieures et les organismes sans chlorophylle.
Des expériences soigneusement menées avec des cultures stériles ont permis aux scientifiques de déterminer que les plantes utilisaient très bien l'asparagine. Depuis lors, pendant une longue période, seules quelques études ont indiqué que les acides aminés étaient une meilleure source d'azote que les sels de nitrate et d'ammoniac.
Alimentation phosphatée des plantes
En ce qui concerne le phosphore, les seules sources d'alimentation en phosphore pour les organismes végétaux sont les dérivés du plus haut oxyde salifiable P₂O₅, à savoir : les sels d'acide phosphorique, d'acide pyrophosphorique et les composés organiques de phosphore contenant ce dernier sous forme de groupes de ce degré d'oxydation.
Différents composés organiques, une grande partie desquels peuvent se former dans le sol comme produits intermédiaires de décomposition, tels que la créatine, l'arginine, l'histidine, le guanidine, la xanthine, l'hypoxanthine et l'acide nucléique, peuvent être absorbés par les plantes à la place des nitrates et de l'ammoniac, des sucres - en tant que source de carbone, la lécithine, la cystine - en tant que sources de phosphore et de soufre.
Cependant, ce mode d'alimentation des plantes est subordonné en termes d'importance et peut avoir une importance significative pour la culture des organismes sans chlorophylle, comme les champignons.
L'absorption des formes organiques de phosphore précède son débranchement à l'aide des enzymes phosphatases sécrétées par les racines. Les exsudats racinaires sont absorbés par le sol, et le retrait des exsudats organiques de la surface des racines a favorisé une meilleure absorption du phosphore par les plantes de maïs.
Des expériences en conditions stériles ont démontré la possibilité d'absorption du maïs d'asparagine et de certains acides aminés, ainsi que la disponibilité de l'azote, de l'asparagine et du phosphore de l'acide phytique pour le maïs et le pois. Un grand nombre d'études ont été publiées dans ce domaine, en particulier ces dernières années, avec l'introduction de la méthode des atomes marqués dans les laboratoires scientifiques.
Gosh et Burris, en utilisant l'azote lourd (N¹⁵), ont trouvé que les levures de trèfle et de tomate en conditions stériles absorbaient partiellement les acides aminés, tandis que le tabac ne manifestait pas ces propriétés. Dans les cultures aquatiques, les plantes absorbent et transportent par les racines jusqu'à la partie aérienne (jusqu'aux feuilles incluses) une série de composés organiques complexes, tels que les antibiotiques (pénicilline, etc.). L'expérience avec des cultures stériles de sarrasin a montré que la méthionine marquée au soufre (S³⁵) et la vitamine B₁ étaient absorbées par les racines et utilisées par les plantes. Cependant, en expérimentant également en conditions stériles, on a conclu que le maïs ne peut pas se développer de manière satisfaisante si sa source d'alimentation en azote est uniquement des acides aminés, y compris l'alanine, qui est le plus facilement synthétisé dans les racines à partir d'acide pyruvique et d'ammoniac. Dans ces mêmes expériences, le maïs en conditions stériles absorbait bien le composé phosphore-organique - le calcium glycérophosphate.
Apport de substances organiques par les racines et les feuilles
Les plantes, comme les micro-organismes, sécrètent les mêmes enzymes dans le sol. Par exemple, le soja absorbe des phosphates de sucre non décomposés, et cela se produit non pas lorsque la plante n'a pas le choix, mais en présence de sels minéraux d'acide phosphorique et, par conséquent, n'est pas "forcé" (grâce à l'utilisation de phosphore marqué P³², les composés organiques et minéraux d'acide phosphorique entrés dans les racines ont été reconnus).
Le glucose et le fructose, marqués au carbone lourd (C¹⁴), ont été détectés dans les racines seulement 15 minutes après l'ajout de ces sucres à la solution nutritive. L'apport au tournesol de sels d'acide éthylènediaminetétraacétique, qui favorise le transport du fer dans la plante. L'apport par les racines des pousses de blé et le transport vers ses feuilles de l'antibiotique griséeofulvine, qui a été établi à l'exemple d'autres antibiotiques.
Sur le dégagement du sol de certaines substances organiques volatiles, qui sont partiellement absorbées par les racines et améliorent leur développement. L'effet positif de l'ajout de petites quantités de pectine dans les cultures de sable de tomates. Cela s'explique par la participation de ce dernier à l'alimentation des micro-organismes, qui sécrètent la thiamine (vitamine B₁) nécessaire aux plantes.
Ces dernières années, de nouvelles données ont été obtenues sur l'apport direct de substances organiques de l'extérieur au corps de la plante par les feuilles et les racines. C'est notamment sur cette base que sont utilisés les appelés pesticides systémiques, c'est-à-dire les pesticides absorbés par la plante et conférant une action toxique à toutes les parties de la plante par rapport aux insectes nuisibles. Parmi ces pesticides systémiques figurent certains composés phosphororganiques.
L'utilisation des substances organiques par les plantes est la base de l'utilisation des herbicides sélectifs et des activateurs de croissance, y compris l'acide gibbérellique.
Les substances physiologiquement actives introduites de l'extérieur, telles que l'acide alpha-naphtylacétique, le potassium thiocyanate, etc., sont incorporées dans le métabolisme général des plantes et se déplacent avec le courant ascendant et descendant, s'accumulant dans les organes les plus jeunes en croissance. Dans ce cas, la détoxification de certains composés organiques synthétiques - éthanol, éthylène chlorhydrine, ammonium thiocyanate, thiourea et de nombreux autres - se produit dans les plantes.
La meilleure forme d'engrais azoté pour l'alimentation foliaire des plantes est l'urée. Dans les cultures aquatiques, les plantes absorbent l'acide phytique et la lécithine.
Influence des composés organiques de phosphore sur le rendement
Dans les expériences avec du maïs en conditions de cultures stériles, le glycérophosphate, la lécithine, l'acide ribonucléique, l'acide phytique et le phosphore minéral ont été utilisés comme sources de phosphore. Dans ces expériences, le glycérophosphate s'est avéré être une source de phosphore tout à fait adéquate pour les plantes, ne cédant pas au phosphore minéral facilement accessible et, dans certains cas, le surpassant même.
Dans les expériences végétales que nous avons menées en cultures de sable avec de la betterave à sucre, des composés organiques tels que l'acide phytique et le calcium glycérophosphate ont été utilisés comme sources de phosphore. Ils ont été bien absorbés par les plantes. L'engrais micro-élémentaire de potasse humate a considérablement augmenté l'efficacité de ces composés de phosphore, comme le montrent les données du tableau 6.
| Plan d'expérience | Poids de la racine (g) | Teneur en sucre (%) |
|---|---|---|
| Phosphore sous forme d'acide phytique | 262 | 18,8 |
| Même chose, avec ajout de potasse humate | 285 | 19,6 |
| Phosphore sous forme de calcium glycérophosphate | 293 | 18,9 |
| Même chose, avec potasse humate | 334 | 18,6 |
Les données de l'expérience végétale avec le trèfle, présentées dans le tableau 7, montrent que le phosphore a été utilisé par le trèfle à partir de l'acide phytique et du calcium glycérophosphate, et que le préparat de potasse humate a favorisé une meilleure absorption du phosphore par les plantes.
| Plan d'expérience | Poids de la masse aérienne du trèfle (g) |
|---|---|
| Mélange nutritif, où le phosphore est sous forme de potassium phosphaté | 61,0 |
| Même chose, mais le phosphore sous forme d'acide phytique | 34,4 |
| Même chose, mais le phosphore sous forme de potassium glycérophosphate | 64,6 |
| Même chose, mais le phosphore sous forme d'acide phytique mélangé à la potasse humate | 46,2 |
| Même chose, mais le phosphore sous forme de calcium glycérophosphate mélangé à la potasse humate | 68,0 |
Utilisation des composés organiques par les plantes
Pour établir la possibilité d'utilisation des composés organiques contenant du carbone marqué par les plantes, nous avons utilisé l'acide aminé - la tyrosine dans nos recherches. Deux jours après l'injection dans la racine, le degré d'inclusion de celle-ci dans les tissus des feuilles de la betterave à sucre a été déterminé. Les résultats des tests ont montré un mouvement rapide du carbone de la tyrosine et une répartition presque uniforme de celui-ci dans les feuilles jeunes et vieilles, ainsi qu'une grande quantité de celui-ci dans les protéines constitutionnelles, ce qui témoigne de l'importance des acides aminés dans l'alimentation des plantes.
Conclusions
Sur la base de tout ce qui a été dit ci-dessus, on peut conclure que, en plus des substances minérales, les plantes utilisent également des composés organiques. Cela est confirmé tant par l'apport rapide des substances organiques par les feuilles et les racines que par leur inclusion active dans le métabolisme des organismes végétaux.
