Propriétés physiques des substrats

Définition : Tout produit destiné à servir de milieu de culture à certains végétaux ou dont la mise en œuvre aboutit à la formation de milieux possédant une porosité telle qu’ils sont capables à la fois d’ancrer les organes absorbants des plantes et de leur permettre d’être en contact avec les solutions nécessaires à leur croissance.

Propriétés physiques des substrats

Quelques définitions

• Porosité : volume des vides occupé soit par de l’air, soit par de l’eau.

Ordres de grandeur : 80 à 95 %

                                Perlite : 96.5 %

                                Tourbe blonde : 92 à 95 %

                                Tourbe brune ou noire : 80 à 90 %

                                Terre agricole : 40 à 50 %

• Masse Volumique apparente sèche ou densité apparente sèche : masse de l’unité de volume à l’état sec. Ordres de grandeur : 0.08 à 0.3 / 0.4 kg/l

N.B.: Plus la densité apparente sèche est faible, plus la porosité est forte et inversement.

• pF : unité qui traduit la force avec laquelle le substrat retient l’eau face au potentiel racinaire d’extraction d’une plante. Il est égal au logarithme de la pression correspondante.

Au laboratoire

On sait reproduire l’équivalent d’une succion racinaire en exerçant une dépression qui assèche progressivement le substrat, par le biais d’une colonne d’eau de dimensions normalisées. Cette dépression est mesurée en cm de hauteur d’eau et traduite en une unité particulière : le pF ou potentiel hydrique.

Quelques pF remarquables

• pF 1 : capacité maximale de rétention en eau du substrat.

• pF 2 : eau retenue à la limite de ce qui peut être extrait facilement par les racines de la plupart des plantes horticoles courantes. A ce stade le végétal se fane rapidement.

• pF 1.7 : pF souvent retenu comme la limite de l’eau facilement utilisable par la plante.

• pF 2.3 à 3.0 : capacité au champ. La valeur de pF est variable selon la texture du sol.

• pF 4.2 : point de flétrissement permanent pour la plupart des plantes cultivées sur sol.

N.B. : La disponibilité en eau est l’eau retenue entre pF 1 et pF 2.0 (soit environ 30 % pour les tourbes blondes et 25 % pour les tourbes brunes).

Exemple de Courbe de pF

A noter :

Caractéristiques d’un substrat considéré comme satisfaisant :         Densité sèche : 0,1 à 0,3         Porosité totale : > 88         Capacité de rétention en air à pF1 (% du volume) : 20 à 30         Capacité de rétention en eau à pF1 (% du volume) : 55 à 70

Choisir son Substrat

Devant l’abondance de l’offre de substrats, le producteur hors-sol est le plus souvent désarmé pour réaliser son choix. Les critères subjectifs et économiques sont souvent de mise. Il n’existe généralement pas de mauvais substrat. Il est plus fréquent de rencontrer de mauvaises utilisations.

• Approche globale

Le choix d’un substrat nécessite de prendre au préalable en compte les exigences des cultures, les contraintes d’irrigation, de fertilisation et de technicité de l’entreprise. En fonction de ces renseignements, il sera possible de réaliser une sélection basée sur les caractéristiques propres des substrats. Parmi celles-ci, les caractéristiques physiques tiennent une place particulière. Le substrat est le lieu de développement du système racinaire. Il est primordial que les conditions nécessaires à son bon fonctionnement métabolique soient réunies. Ainsi, l’aptitude au renouvellement du milieu en oxygène, sa capacité à assurer une alimentation hydrique (et la conséquence sur le pilotage de l’irrigation) sont autant de facteurs qu’il importe de connaître au mieux. Malheureusement les utilisateurs s’attachent le plus souvent à la seule fertilisation de leurs supports de culture en oubliant de s’intéresser à leurs caractéristiques physiques. Elles peuvent être obtenues auprès du fournisseur (Norme AFNOR / Etiquetage). Vous pouvez également les obtenir en faisant analyser le produit au Laboratoire.

• Analyses physiques au laboratoire

Le passage en revue des déterminations réalisées au LCA est l’occasion de traiter quelques cas de figure et leurs conséquences possibles sur la conduite des cultures.

Analyse de la porosité :

Elle correspond à la mesure des vides d’un substrat. La porosité est occupée par deux fluides : l’air (essentiel à la respiration racinaire) et l’eau (qui assure la fourniture pour l’alimentation hydrique). A un litre de substrat correspond une porosité en volume. L’ordre de grandeur de cette porosité est de 80 à 95 % pour les substrats horticoles. Du fait des possibilités de tassement des substrats, on parle de porosité « apparente », qui est proche de la porosité réelle.

La densité apparente sèche :

Elle correspond à la masse de l’unité de volume à l’état sec (poids d’un litre de substrat sec). Elle varie habituellement entre 0.008 et 0.4 kg/L. Plus la densité apparente sèche est faible, plus la porosité est forte (plus le substrat contient des vides susceptibles de contenir de l’eau et/ou de l’air), et inversement. Afin de privilégier le volume de substrat exploré par les racines de la plante, on a tout intérêt à travailler avec un terreau léger (faible densité apparente = porosité élevée). Pour les plantes sensibles à l’asphyxie, comme le Poinsettia par exemple, on privilégiera un substrat bien aéré permettant un bon renouvellement de la phase gazeuse. Mais attention : il faut alors pouvoir bien maîtriser l’irrigation !

L’eau et l’air retenus à pF1.0 :

Les plantes ont la faculté d’extraire l’eau présente dans le support de culture grâce à leurs racines. Toutefois, moins il y a d’eau dans le support, plus la force de succion exercée par les racines doit être importante et plus l’eau est difficile à extraire pour la plante. Les laboratoires savent reproduire ce phénomène de succion. C’est la notion de potentiel hydrique (pF : potentiel of Free energy). La mesure de l’humidité à pF1, correspond à la capacité en bac qui équivaut environ à la capacité maximale de rétention en eau par le substrat. Il est nécessaire de mettre en rapport cette capacité de rétention en eau avec le contenant : c’est une mesure moyenne. En effet, dans un pot, un substrat est toujours plus humide en bas du pot qu’en haut. Un autre problème se pose alors : à la capacité en bac, quelle place reste-t-il pour l’air dans la porosité totale du substrat ? Au maximum d’eau retenue par un substrat correspond un minimum d’air : en reste-t-il assez pour assurer une respiration racinaire optimale ? A pF1, le maximum acceptable pour un substrat est une humidité de 80 à 85 %. Cela correspond alors au seuil minimum acceptable de capacité en air qui est de 15 à 20 %. Généralement, on considère qu’un substrat aéré présente une capacité en air à pF1 supérieure à 15 à 20 %. La difficulté consiste à trouver le bon équilibre air/eau connaissant la sensibilité plus ou moins marquée de la plante à l’asphyxie racinaire. Dans le cadre de la culture de plantes sensibles ou de production de jeunes plants, des substrats à teneur en air à pF1 élevée sont souhaitables.

La disponibilité en eau :

Intéressante, mais encore faut-il que l’eau retenue soit disponible pour les racines. Plus les fibres du terreau sont fines, plus l’eau est retenue. Comme il a déjà été précisé auparavant, moins il y a d’eau dans un substrat, plus les racines extraient l’eau difficilement et plus la succion qu’elles doivent exercer est forte. Si la mesure de l’humidité à pF1 correspond environ à la capacité en bac, la mesure de l’humidité à pF2 permet de doser la quantité d’eau présente non accessible aux racines. Elle correspond à la force maximale de succion pouvant être exercée par les racines. La disponibilité en eau correspond alors en la différence DE = humidité à pF1 – humidité à pF2 (en mL/L ou en % volumique).