TPE engrais

                  TPE de 1ère S sur les engrais
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Pour fructifier, une plante a besoin d’eau et d’éléments nutritifs avec lesquels, grâce à la photosynthèse, elle fabrique sa matière organique. Ses besoins nutritifs principaux sont l’azote, le phosphore et le potassium ; mais la plante a également besoin, en plus petites quantités, de magnésium, de soufre, de calcium, et d'oligo-éléments (fer, manganèse, zinc, cuivre…).

Qu'est ce qu'un engrais ?

Un engrais est un produit minéral ou organique incorporé dans le sol afin d’en maintenir la fertilité et apporter aux plantes des compléments d’éléments nutritifs dans le but de favoriser leur croissance. Dans un agrosystème, on cherche à augmenter le rendement et la qualité des cultures (voir partie De l'écosystème à l'agrosystème). Les engrais sont le plus souvent épandus sur le sol. Ils peuvent également être enfouis, mais aussi, plus rarement, diffusés par voie foliaire pour les engrais solubles (pulvérisation pour une absorption par les feuilles des plantes).

Ne pas confondre engrais et amendements :

 

Un amendement est un produit destiné à améliorer la fertilité du sol, sa qualité (par exemple son acidité (pH)), sa structure pour qu'il soit plus à même d’accueillir des cultures. 
En règle générale on parle d'amendement quand l’effort de fertilisation est apporté au sol et d'engrais quand il est destiné aux plantes. Cependant la frontière entre les deux différents produits est très étroite, certains entrent dans ces deux "catégories".

 

Exemple d'amendement : pour un sol argileux, des apports en sable, en fumier et en compost rendent la terre plus facile à travailler, plus drainante et mieux aérée et de ce fait plus propice au développement des plantes.

De quoi est-il constitué ?

Sur l’étiquette d’un emballage d'engrais on peut souvent voir les trois lettres N, P et K - signifiant respectivement azote, phosphore et potassium - suivies de trois chiffres (ex : 6 - 5 - 5) exprimant leur proportion en pourcentage dans la composition de l’engrais. Ce sont en effet les trois éléments majeurs dont la plante a besoin pour se développer. On parle d’engrais ternaires, complets, ou NPK si les trois sont associés et d’engrais binaires si il n’y a que deux éléments nutritifs majeurs (par exemple NP ou KN).

Un engrais est dit composé quand il contient au moins 2 de ces éléments nutritifs ; l’engrais est dit simple quand il n'en contient qu’un seul.

Ces trois éléments n’ont pas le même rôle :
 

  • L’azote (N) est le principal acteur de la photosynthèse ; c’est l’élément de base de la plante et sa présence est essentielle au bon développement de celle-ci. Il est présent naturellement dans le sol sous plusieurs formes, dont les ions nitrates (NO3-), seule forme assimilable par les plantes. L'azote agit essentiellement sur les tiges et feuillages.

 

  • Le phosphore (P) renforce la résistance des plantes. Il agit en grande partie sur les racines, dont il assure le bon développement. Il favorise aussi la fécondation, donc la floraison, la reproduction ainsi que la fructification.

 

  • Le potassium (K) accroît la résistance aux maladies. Il favorise le développement des fleurs et fruits ainsi que la rigidité des tiges. De plus, il améliore la saveur et la coloration des fruits.

 

Il est cependant nécessaire d’apporter d’autres éléments, en plus faibles quantités ; on parle d'éléments secondaires. Ils jouent un rôle moins visible mais restent tout autant utiles :

 

  • Le magnésium (Mg) : c’est le principal constituant de la chlorophylle ; il agit sur la coloration et la maturation des fruits, et favorise l'absorption du phosphore, de l'azote et du soufre. 

 

  • Le soufre (S) : il entre dans la composition des protéines, enzymes et vitamines. Il intervient dans la formation de la chlorophylle, favorise le transport du potassium, du calcium ainsi que du magnésium.

 

  • Le calcium (Ca) : il intervient au niveau de la composition des cellules, mais sert aussi au développement racinaire, ainsi qu'à la maturation des fruits et des graines. 

 

Outre les éléments nutritifs majeurs et ceux secondaires, les oligo-éléments sont essentiels à la plante, même si en quantités encore plus faibles. Ce sont le fer, le zinc, le cuivre, le manganèse, le chlore…

Différents types d'engrais

Il existe 3 différents types d’engrais :  les engrais minéraux, les engrais organiques et un mélange des deux, les engrais organo-minéraux.

Les engrais minéraux sont les plus utilisés. Ils sont produits principalement par l’industrie chimique, mais aussi, plus rarement, extraits de gisements naturels (gisements de potasse ou de phosphate par exemple). La plupart du temps, ce sont des engrais ternaires : ils contiennent les 3 composants principaux N, P et K. Ces engrais sont souvent des engrais azotés (avec une quantité d'azote majoritaire).  Les engrais minéraux ont un effet direct sur la plante, ils agissent à court terme.

Les engrais organiques sont, comme leur nom l'indique, produits à partir de matière organique (la matière produite par les vivants). Ils sont principalement issus d'origine animale et végétale mais peuvent parfois être synthétisés, comme l'urée.

 

Lorsqu'ils sont d'origine animale, ils proviennent soit des déjections (bouses, fientes, lisiers..., parfois considérées comme des engrais organiques végétaux), dont la composition diffère selon les animaux, soit de décompositions liées à la mort d'animaux (généralement des déchets d'abattoir : sang desséché, déchets de poisson, ...).

 

Lorsqu'ils sont d'origine végétale, comme le compost, les cendres de cheminées ou autres déchets ou résidus "verts", ils agissent plus lentement que les engrais minéraux et animaux. Ils sont ainsi dits engrais "de fond" : ils libèrent leurs nutriments dans le sol de façon progressive. Ils compensent l'appauvrissement de la terre dû aux cultures précédentes, et la préparent pour les cultures futures (ils sont souvent également des amendements), par opposition aux engrais d'entretien qui agissent rapidement seulement pendant la croissance de la plante ou pour apporter rapidement des nutriments afin de combler une carence. Certaines algues ou plantes comme le purin d'ortie sont produites pour leur décomposition, puis sont utilisées comme engrais.

Les engrais, axe majeur des agrosystèmes

Dans le cadre d’un agrosystème, toute la matière étant exportée, le sol s’appauvrit rapidement en ressources. Il devient donc nécessaire, pour continuer à produire avec un rendement optimal d’utiliser des intrants, notamment des engrais pour reconstituer les réserves du sol.

Cependant, les besoins varient en fonction de la plante et de l’état du sol. En effet, une absorption trop importante d'engrais serait nocive pour la plante et l’environnement, diminuant ainsi fortement le rendement, et entraînant une perte économique pour l’agriculteur.