Définition du terme “substrat”

Botanique : En horticulture, support ou base sur lequel peuvent se développer les végétaux. Ce peut être aussi bien des sédiments, de la vase, des roches… que des granulats spécifiques à un bassin biologique.

Définition selon Futura Sciences du terme “substrat”

Le sol, un milieu complexe

Composition du sol

Le sol est composé de divers éléments :

• gazeux (air)
• liquides (eau)
• minéraux (sable, limon, argile, chimique)
• organiques (micro-organisme et microflore)

Le sol pour l’agriculteur

Pour cultiver son sol, un agriculteur évalue d’abord la texture. C’est la capacité du sol à s’agglomérer et à se comporter face aux conditions climatiques de sécheresse et de gel pour permettre une bonne circulation de l’eau.

Puis il analyse sa capacité à retenir les éléments minéraux pour les mettre à disposition de la plante.

Le sol pour la culture des arbres bonsaï

Dans le cas de nos arbres en pot, la texture n’est pas une caractéristique essentielle à considérer puisque la maîtrise de l’irrigation est un préalable à la culture en pot.

Nous recherchons essentiellement un substrat durable, drainant et qui tient le gel.

Ce point est très important, car une bonne aération du substrat et un bon drainage améliorent considérablement l’état sanitaire global du substrat et évite les champignons pathogènes qui provoquent la pourriture des racines.

Il est bien entendu nécessaire de maîtriser l’apport nutritionnel pour le bon développement des arbres. La capacité du substrat à retenir ou non ces éléments est un élément essentiel pour cultiver des arbres en bonne santé sur le long terme.

Nous aborderons les aspects biologiques et chimiques dans la Fiche Pratique sur la Fertilisation et nous nous attacherons à l’aspect physique et minéral solide des substrats dans celle-ci.

Substrats : aspects physique et minéral solide

La durabilité du substrat

Sa capacité de rétention d’eau

Une partie de l’eau peut être trop fortement retenue par les particules du sol et de ce fait être inaccessible aux racines malgré sa présence. C’est la notion de point de flétrissement, humidité du substrat en dessous de laquelle les feuilles se fanent chez les feuillus notamment par contre sur les conifères, c’est très peu visible. De plus, ces forces augmentent lorsque le substrat se dessèche. Plus le pourcentage d’éléments fins augmente, plus le point de flétrissement s’élève.

La capacité du substrat à retenir l’eau peut être bienfaitrice ou au contraire néfaste. Dans une région humide (+800 mm d’eau par an) choisir un substrat drainant et ayant très peu de rétention et dans une région sèche (- 600 mm d’eau par an) choisir un substrat présentant des caractéristiques de rétention plus importante. Il faut néanmoins aussi vérifier la répartition des pluies si on veut être très précis. Sachant qu’il reste toujours plus commode d’arroser que d’évacuer l’eau des pots, un mauvais drainage peut générer des pourritures de racines, et l’infestation de larves de tipules (moustiques “cousins”).

La porosité du substrat

C’est plus précisément la microporosité dont on parle, ce sont les cavités dans les grains de substrat, une bonne porosité se situe à 50 – 60 % et elle permet un rempotage simple et surtout sans stress pour l’arbre. Elle participe au drainage et capte l’air qui circule dans le sol avec les alternances d’arrosage, sécheresse. Ce qui permet d’optimiser au maximum le développement des radicelles, qui peuvent même sur certains substrats pénétrer dans celui-ci (pouzzolane). Lorsque le substrat est fortement colonisé par les radicelles, au rempotage elles sont arrachées ou laissées, c’est selon. Cette opération n’engendre aucun effet négatif sur la reprise après rempotage.

Le pH, ou Potentiel Hydrogène

pH et acidité du sol

Le pH neutre est d’ordinaire compris entre 6 et 6,5. En dessous, on risque un blocage par l’aluminium. Au-dessus, on risque des carences en manganèse, en bore, en zinc selon l’espèce. Ce paramètre a de nombreuses incidences sur les propriétés du sol tant sur le plan physique par la stabilité des liaisons argile/humus que sur le plan biologique par la vie microbienne et l’assimilabilité des éléments minéraux. Le pH (pour potentiel ion hydrogène eau) est utile pour choisir les produits d’amendement basique.

Le pH est un indicateur extrêmement pertinent, mais il est soumis à variation selon les saisons, l’humidité du sol, des apports d’amendement ou engrais. Les variations saisonnières climatiques : en été le pH eau est inférieur à la valeur hivernale de 0,1 à 0,5 point. Le pH Kcl est parfois mesuré par certains laboratoires (toujours inférieur de 0,5 à 1 point). Il est moins sensible aux variations saisonnières que le pH eau.

Le pH des substrats est variable, selon leur composition. La valeur optimale du substrat pour la culture des arbres se situe entre pH 4,5 et 7,5 selon les espèces (voir notre tableau caractéristique des substrats et pH par espèce). Il est nécessaire de faire varier la valeur du pH (à l’aide de compost acide, de compost alcalin ou de carbonate de calcium).

Mais le pH ne représente pas une caractéristique stable du substrat, il varie (avec les saisons, à cause de la culture). Il est donc préférable d’en contrôler la valeur pendant toute la durée de la culture, afin d’éviter les variations trop fréquentes qui induiraient une mauvaise assimilation des éléments nutritifs.

Le substrat et la solution nutritive peuvent établir des relations d’échange de différentes natures. Ils peuvent échanger les ions (via le complexe absorbant). Les substrats eux-mêmes peuvent éprouver l’action dissolvante de la solution nutritive. Cette action est renforcée en condition de faible pH : une racine active excrète des protons dans le milieu et acidifie donc le substrat à proximité. Cette chute de pH favorise l’absorption du phosphate et des oligoéléments par la plante.

Ces échanges peuvent être responsables soit de l’acidification de la solution, soit de l’augmentation de son pH. La teneur en certains ions peut atteindre une valeur telle que le seuil de tolérance de la plante soit dépassé (calcium, cuivre). La précipitation de certains ions (calcium, phosphates, sulfates) les rend alors indisponibles pour la plante.

Le substrat possède quant à lui, grâce à ses capacités d’échange d’ions, une meilleure aptitude à s’opposer aux variations de pH. Ce pouvoir tampon est lié à la présence des colloïdes dans le substrat.

Hormis ces actions réciproques de dissolution avec la solution nutritive, le substrat peut également être attaqué et se dégrader.

La Capacité d’Échange Cationique, ou C.E.C.

Les substrats peuvent comporter des matériaux appelés substances colloïdales (argile, humus). Ces colloïdes ont la capacité de fixer certains cations (calcium, magnésium, potassium, sodium, proton…) provenant de la solution du sol ou de la solution nutritive grâce à la présence de charges négatives à leur surface. Certains anions peuvent également être retenus via des cations bivalents ou trivalents, mais l’immense majorité reste en solution. Dans les substrats à bonsaï, les argiles peuvent être substituées par des roches ayant une C.E.C. très élevée comme les zéolithes. Seul l’Akadama est une argile.

La C.E.C. est la quantité d’ions que peut fixer une quantité de substrat ou de sols. Elle est stable, car elle dépend de la nature et de la quantité de colloïdes présents dans le substrat. Les substrats sont caractérisés par leur pouvoir absorbant, exprimé par sa capacité d’échange cationique, par les macro et oligoéléments qu’ils contiennent et par leur pH.

La C.E.C. d’un sol est une mesure du nombre total de cations échangeables, du sol. La C.E.C. exprime également la capacité d’un sol à résister aux changements de pH (capacité tampon) et est fortement reliée à sa composition (sol minéral à C.E.C. généralement faible ou sol organique à C.E.C. généralement élevée). La somme des bases échangeables est la somme des cations basiques (Ca2+, Mg2+, K+ et Na+) susceptibles d’être fixés sur des sites négatifs dans un sol. Plus cette somme est élevée, plus le sol contient des cations basiques, ce qui ne veut pas dire qu’il devient plus basique. L’unité est le milliéquivalent par 100 grammes (mEq/100 g) de sol.

Connaître la valeur de la C.E.C. est indispensable à une interprétation rigoureuse des teneurs en éléments cationiques échangeables (K, Ca, Mg, Na). La répartition des différents cations sur la C.E.C. et le taux de saturation (somme des cations échangeables par C.E.C.) fournit de précieuses indications sur le fonctionnement du sol.

Elle est indispensable aux calculs des doses d’amendements basiques pour les chaulages de correction des sols acides. Le niveau de la C.E.C. oriente également les choix stratégiques en termes de fertilisation potassique et magnésienne (calcul des doses et fréquences d’apports).

Le rapport C/N

Le rapport C/N est un paramètre critique utilisé pour évaluer la proportion relative de carbone (C) et d’azote (N) dans la matière organique. Il joue un rôle crucial dans le processus de décomposition, car il affecte directement l’activité des organismes décomposeurs comme les bactéries et les champignons.

Lorsque les matières organiques telles que les feuilles, les déchets alimentaires et animaux ou les résidus de cultures se décomposent, les micro-organismes les décomposent en formes plus simples. Au cours de ce processus, les micro-organismes ont besoin à la fois de carbone et d’azote comme sources d’énergie et de nutriments. Le rapport C/N détermine la disponibilité de ces éléments essentiels.

Un rapport C/N équilibré d’environ 30/1 est considéré comme idéal pour la décomposition. Cela signifie que pour 30 unités de carbone, il devrait y avoir environ 1 unité d’azote. Dans ce rapport, les micro-organismes peuvent décomposer efficacement la matière organique, la convertissant en humus, qui enrichit le sol et favorise la croissance des plantes..

Electroconductivité (EC)

L’EC (conductivité électrique) des sols agricoles fait référence à la mesure de la capacité du sol à conduire le courant électrique. Il fournit des informations sur la teneur en sel et la fertilité globale du sol. La valeur EC indique la concentration de sels dissous dans la solution du sol.

La ​​mesure de l’EC du sol est généralement effectuée à l’aide d’un appareil appelé ECmètre ou conductimètre. Le compteur mesure la conductivité électrique entre deux électrodes insérées dans le sol. La lecture est généralement fournie en déciSiemens par mètre (dS/m) ou en milliSiemens par mètre (mS/m).

L’EC du sol idéal pour une meilleure croissance des cultures varie en fonction de la culture spécifique et des conditions environnementales. Cependant, en général, une EC du sol faible à modérée est considérée comme idéale. La plupart des cultures prospèrent dans des sols avec des valeurs d’EC allant de 0,5 à 3,0 dS/m. Des niveaux d’EC extrêmement bas peuvent indiquer des carences en éléments nutritifs, tandis que des niveaux d’EC élevés peuvent affecter négativement la croissance et le rendement des cultures.

Effet de l’EC du sol sur la fertilité et la croissance des cultures :

Disponibilité des nutriments : des niveaux élevés d’EC peuvent entraîner une augmentation de la salinité, ce qui peut interférer avec l’absorption des nutriments essentiels par les racines. Cela peut entraîner des déséquilibres et des carences en éléments nutritifs.

Structure du sol : une salinité excessive peut entraîner la liaison des particules de sol, entraînant un compactage du sol et une réduction de l’infiltration de l’eau. Cela affecte la pénétration des racines et limite l’accès à l’eau et aux nutriments.

Stress osmotique : des niveaux élevés d’EC créent un déséquilibre osmotique entre la solution du sol et les racines, provoquant l’évacuation de l’eau hors des arbres. Cela entraîne un stress hydrique..