Substrat - Agronomie

Le sol est un milieu complexe

Il est composé par

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

Pour cultiver son sol un agriculteur évalue d’abord la texture, qui est la capacité de son sol a s’agglomérer et à se comporter face aux conditions climatiques de sécheresse et de gel pour permettre une bonne circulation de l’eau dans ce sol et sa capacité a retenir les éléments minéraux pour les mettre a disposition de la plante.

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, donc nous recherchons essentiellement un substrat durable qui tient le gel et drainant. Ce point est très important car une bonne aération du substrat et un bon drainage améliore 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 a retenir ou non ces éléments est une élément essentiel pour cultiver des arbres en bonne santé et sur le long terme.

Nous aborderons les aspects biologiques et chimiques dans le volet fertilisation et nous nous attacherons à l’aspect physique et minérale solide des substrats sur cette page.

La durabilité,

C’est le temps que met le substrat a se dégrader par l’action du climat (gel, dégel, pluie, sécheresse). Mais aussi la culture, notamment les apport en engrais, la forme de ces engrais, les amendements, etc… Elle détermine fondamentalement la fréquence des rempotages. Cette qualité est donc fondamentale quand au choix des matériaux de base pour élaborer ce substrat. Diminuer les rempotages est un gage de survie de l’arbre dans sa phase adulte. Et de développement supplémentaire pour l’arbre, dans sa phase juvénile.

 

La capacité de rétention d’eau,

L’eau réellement utilisable par la plante constitue la disponibilité en eau. L’eau qui arrive dans le substrat est liés à la pesanteur (la percolation ou drainage) ou non (mouvements liés aux différences d’humidité entre les points du substrat). La vitesse de percolation (c’est à dire la perméabilité) dépend de la texture et de la structure. Plus les constituants sont de taille homogène et de forme arrondie, plus le substrat est perméable. Plus les éléments sont de taille différente et imbriqués les uns dans les autres, plus il est imperméable.

Il est essentiel de caractériser la quantité d’eau retenue par le substrat. Cette eau ne s’écoule pas du fait de sa rétention dans les cavités du sol grâce à des forces de tension superficielle. L’eau s’accumule par gravité en bas du pot, qui est donc plus humide que le haut. Ce sont les substrats avec des éléments fins qui ont la meilleure capacité de rétention en eau. Mais il faut tenir compte du fait que le substrat peut ne pas restituer à la plante la totalité de l’eau mise en réserve.

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 fane 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 a retenir l’eau peut être bienfaitrice ou au contraire néfaste. Dans une région humide (+ 800 mm d’eau/an) choisir un substrat drainant et ayant très peu de rétention et dans une région sèche (- 600 mm d’eau/an) choisir un substrat ayant des caractéristiques de rétention plus importante. Il faut néanmoins aussi vérifier la répartition des pluies si ont veut être très précis. Sachant qu’il reste toujours plus simple 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

c’est plus précisément la micro-porosité dont ont parle, ce sont les cavitées 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 substrat pénétrer dans celui-ci (pouzzolane). Lorsque le substrat est fortement colonisé par les radicelles, au rempotage elles sont arrachées, ou laissée selon. Cette opération n’a aucun effet négatif sur la reprise après rempotage.

Le pH (Potentiel Hydrogène)

Le potentiel hydrogène est une mesure de l’activité chimique des ions hydrogène H+ en solution. Cette caractéristique est déterminante pour certains plantes qui se plaisent en sol basique (calcaire) d’autre au contraire en sol plus acide (tourbe).

pH et acidité du sol

Le pH neutre est en général est 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 faire le choix des produits d’amendement basique. 

Le pH est un indicateur très 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 shéma ci-contre permet aussi de voir l’assimilation des éléments minéraux selon ce même pH pour un arbre cultivé a pH neutre.

Le pH des substrats est variable, selon leur composition. La valeur idéale 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 varié la valeur du pH (à l’aide de compost acide, de compost alcalin ou de carbonate de calcium).

Mais le pH n’est 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 subir 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’Echange Cationique, 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 la grande majorité reste en solution. Dans les substrats à bonsaï les argiles peuvent être substituer par des roches ayant une C.E.C très élevé 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 sol. 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 (C.E.C), 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 CEC 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 CEC généralement faible ou sol organique à CEC souvent 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 CEC est indispensable à une bonne interprétation des teneurs en éléments cationiques échangeables (K, Ca, Mg, Na). La répartition des différents cations sur la CEC et le taux de saturation (somme des cations échangeables/CEC) donne 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 CEC oriente également les choix stratégiques en terme de fertilisation potassique et magnésienne (calcul des doses et fréquences d’apports).