Résumé
Le magnésium est un constituant de la chlorophylle. Il intervient également dans le métabolisme du phosphore. Une carence affecte rarement le rendement mais peutréduire la qualité nutritionnelle des cultures.
L’échange cationique est le seul moyen de retenir le magnésium contre les pertes dans le sol.
La fertilisation en magnésium dans les sols naturellement pauvres en magnésium nécessite un amendement inorganique. C’est particulièrement difficile si le calcium et le potassium sont tous deux élevés.
Tableau 24. Engrais pour fournir du magnésium énumère la teneur en magnésium des engrais typiques.
Le magnésium dans la plante
Le magnésium met le vert dans les plantes vertes. C’est le seul métal qui est un constituant de la chlorophylle. La chlorophylle est identique à l’hémoglobine du sang, sauf que la chlorophylle contient du magnésium au lieu du fer. Il n’est pas excessif d’affirmer qu’un manque de magnésium produit des plantes anémiques.
Seulement 20 % environ du magnésium des plantes, cependant, se trouve dans la chlorophylle. Le reste fonctionne comme un régulateur pour divers processus métaboliques. Le magnésium est nécessaire dans toute opération impliquant du phosphore ; une carence apparente en phosphore peut parfois être tempérée par un engrais au magnésium. En outre, le magnésium influence le métabolisme de l’azote et joue un rôle important dans l’assimilation du dioxyde de carbone pendant la photosynthèse.
Le magnésium et le soufre sont les plus négligés des éléments nutritifs majeurs, le soufre sans doute parce que jusqu’à récemment les engrais en contenaient suffisamment pour satisfaire les besoins des plantes. Dans le cas du magnésium, seule une carence grave semble affecter les rendements, à moins que le phosphore soit également faible.
Ceci masque toutefois l’effet du magnésium sur la valeur nutritionnelle des cultures. Comme le soufre, certains acides aminés contiennent du magnésium ; une carence se traduira par un apport insuffisant de véritables protéines nécessitant ces acides aminés et par un pool élargi de trois acides aminés. Les protéines manquantes réduisent la qualité des produits destinés à la consommation animale et humaine.
Une relation antagoniste existe entre le calcium, le magnésium et le potassium : tous trois sont des cations, et l’absorption totale des cations par les racines des plantes est limitée. Les plantes, cependant, ont une préférence intrinsèque pour le potassium, dont l’apport dans le sol est généralement suffisant ou excessif ; et le calcium est le composant prédominant de la chaux. Le magnésium est rarement mis en avant dans un amendement du sol, et il finit souvent par manquer.
Il n’y a pas de symptômes caractéristiques d’une légère carence en magnésium – une carence modérée peut entraîner un jaunissement des feuilles entre les nervures – peut-être seulement une prise de conscience que la plante ne fonctionne pas ou ne produit pas bien. En raison de la réduction de l’assimilation du dioxyde de carbone, la croissance est ralentie et les fruits mûrs manquent de douceur. Une carence retarde le métabolisme du phosphore et la production de protéines.
Le magnésium dans le sol
Le magnésium se comporte un peu comme le calcium dans le sol. Les deux sont facilement lessivés dans les zones humides. La conservation de l’un ou l’autre dépend des propriétés d’échange cationique du sol.
L’âge du sol et les conditions climatiques influencent la capacité d’échange cationique et la présence de magnésium. L’âge du sol et les conditions météorologiques influencent la capacité d’échange cationique et la présence de magnésium. En raison de la présence d’argiles particulières dans de nombreux sols jeunes non altérés de l’Ouest, la capacité d’échange est généralement élevée. En outre, ces sols sont également riches en magnésium. Tous les sols de l’ouest ne sont pas ainsi bénis, mais beaucoup d’entre eux sont des réserves naturelles de cations et très bien remplis.
Les sols plus anciens et altérés des zones humides de l’est et du sud,cependant, sont moins favorisés. A l’exception de certains sols (enPennsylvanie par exemple), les vieux sols sont particulièrement lessivés en magnésium, et les argiles contribuent mal à la capacité d’échange cationique.La matière organique a une influence prédominante dans la détermination de la capacité d’échange. De plus, le lessivage a laissé ces sols acides, et le réservoir d’échange est donc rempli principalement d’ions acides non nutritifs.
Equilibre du magnésium
La discussion suivante n’est pertinente que lorsque le magnésium est faible dans le sol. L’équilibre cationique n’est pas critique lorsque le magnésium est modéré à élevé, à moins qu’il ne commence à approcher des niveaux de l’ordre de 70% du réservoir cationique. Et lorsque cette situation extrême existe, je n’ai aucune aide à offrir.
Presque tous les sols des zones humides doivent être chaulés périodiquement. La question se pose alors de savoir quel type de chaux est approprié. Il est raisonnable de supposer qu’un équilibre doit exister entre les nutriments (calcium, magnésium et potassium).
Nous savons qu’un excès de potassium peut entraîner une carence en magnésium et parfois une carence en calcium. Un excès decalcium a été responsable de carences en magnésium et enpotassium. Des expériences ont permis de conclure que, pour de nombreuses cultures, le sol doit contenir au moins autant d’ions magnésium que d’ions potassium1.
Récemment, un critère d’équilibre cationique a été adopté par plusieurs laboratoires d’analyse des sols. Selon ce critère, 60-70% du réservoir du sol devrait être rempli de calcium, 10-15% de magnésium, 2-5% de potassium et le reste d’ions acides. Au cours des dernières années, cependant, l’hypothèse de l’équilibre cationique a été remise en question, et des expériences ont montré que les rendements sont sensiblement indépendants de ces directives ou de toute autre directive similaire basée sur le pourcentage d’ions dans le réservoir cationique. Une controverse subsiste sur cette question.
Un problème est que les expériences utilisées pour tester ce critère sont mises en place de façon à ce que tous les autres nutriments soient bien fournis. Cela masque la relation entre le phosphore et le magnésium, parce que le magnésium a moins d’importance si le phosphore est élevé.
En outre, les tests basés sur le rendement seul est un biais supplémentaire contre le magnésium, qui est plus important pour déterminer la qualité d’une récolte plutôt que sa quantité2.
Le concept d’une distribution appropriée des nutriments qui composent le réservoir de cations a deux utilisations. L’une est de déterminer la quantité de chaux nécessaire pour élever le pH à un point désiré, et l’autre est de fixer un niveau minimum pour le magnésium. À titre indicatif, les données suivantes peuvent constituer un guide utile : En termes de livres/acre, le sol devrait contenir au moins un dixième de magnésium par rapport au calcium, et au moins 60% de magnésium par rapport au potassium 3.
Une ligne directrice pour fixer des niveaux minimums de potassium devrait tenir compte de la nécessité d’équilibrer l’azote, mais pas au point de submerger le magnésium ou le calcium.Le bon équilibre azote/potassium est déterminé par les besoins de la culture ; tableaux3. Estimation des besoins en engrais – Grandes cultures – 5. Les tableaux3. Estimation des besoins en engrais – Grandes cultures – 5. Besoins moyens en éléments nutritifs pour les légumes peuvent être utiles à cette fin.
Dans la pratique, un conflit entre l’équilibre de l’azote et le fait de ne pas surcharger le magnésium ne devrait se produire qu’avec un sol appauvri, altéré et possédant une faible teneur en matières organiques ; un tel sol a une faible capacité d’échange de cations et peu de capacité à stocker le magnésium. Afin de préserver le bon équilibre magnésium/potassium dans ce cas, le potassium et par conséquent l’azote doivent être limités, ce qui affecte bien sûr le rendement. Cependant, le tableau 2. Effets d’un désordre nutritionnel sur la qualité des cultures présente des exemples où une forte fertilisation avec des engrais potassiques sans tenir compte de la nécessité d’équilibrer le magnésium et le calcium affecte l’apparence des cultures de fruits et de légumes.
Une des raisons pour lesquelles la relation entre le calcium, le magnésium et le potassium peut être si lâche est que, dans une large gamme de valeurs, un excès de magnésium n’est pas un souci.Certains sols en Californie ont assez de magnésium pour remplir 40% de la réserve de cations et pourtant produire des rendements élevés. A l’inverse, les sols contenant 70% de magnésium ne peuvent pas produire de cultures, mais cela laisse encore de la place pour la variation.
Engrais au magnésium
Tableau 24. Engrais pour fournir du magnésium énumère la teneur en magnésium des matières organiques typiques et des principaux engrais.
La plupart des résidus organiques ont une quantité faible mais significative de magnésium. Environ 20 à 30 livres de magnésium/acre peuvent être fournies par du fumier de volaille frais épandu à un taux de 5 tonnes/acre et les autres fumiers à 10 tonnes/acre, ou un paillis de foin fait de balles divisées en couches d’un pouce4.Cette quantité est suffisante pour fournir à la plupart des cultures suffisamment de magnésium, bien qu’une partie du magnésium soit susceptible d’être perdue par lessivage.Le compost est une excellente source de magnésium, mais on ne dispose pas de suffisamment d’informations pour indiquer les quantités typiques.
Ces résidus, cependant, ajouteraient une quantité beaucoup plus importante de potassium que de magnésium. Par exemple, le tableau 24. Engrais pour fournir du magnésium suggère une application de 10 tonnes/acre de fumier non avicole pour environ 25 livres de magnésium. Cependant, le tableau 9. Nutrient Content of Manure montre que le fumier non avicole peut contenir environ 10 lb de potasse par tonne ; ainsi, un taux de 10 tonnes/acre ajoutera 100 lb de potasse, soit quatre fois plus de potassium que de magnésium. De même, un paillis de foin ajoutera plus de dix fois plus de potassium que de magnésium.
Le tourteau de soja (et probablement le tourteau de coton et les résidus de tourteaux de graines) est une bonne source de magnésium, mais il est susceptible de contenir environ quatre fois plus de potassium que de magnésium. Seul le fumier de volaille semble avoir un équilibre raisonnable, fournissant un peu moins de deux fois plus de potassium que de magnésium.
La plupart des résidus organiques sont de meilleures sources de magnésium que de calcium, mais ils ne constituent pas un engrais idéal pour le magnésium. Si un sol a un faible rapport entre le magnésium et le potassium, la plupart des résidus organiques n’amélioreront pas ce rapport et ils peuvent même l’aggraver.
Les deux engrais inorganiques les plus courants pour le magnésium sont le calcaire dolomitique et le sulfate de magnésie potassique.Le calcaire dolomitique est le moins cher des engrais inorganiques pour le magnésium et c’est le choix logique pour les sols acides. Mais le sulfate de magnésie potassique est utile si le potassium est également faible.
Souvent, cependant, en raison peut-être d’une erreur dans l’utilisation des engrais, un sol peut être élevé à la fois en calcium et en potassium, auquel cas aucun de ces amendements n’est approprié. Les deux alternatives sont les sels de soude et la magnésie, tous deux solubles. Ni l’un ni l’autre ne sont satisfaisants, pour des raisons qui seront exposées plus loin, et ils sont tous deux habituellement utilisés en petites quantités, peut-être suffisantes pour remédier temporairement à une carence en magnésium, mais pas assez pour augmenter la réserve du sol. Il est préférable de ne les utiliser qu’en cas d’urgence ou après un essai pour déterminer leur efficacité.
Les sels d’Epsom sont un minéral naturel, bien qu’ils soient également synthétisés. La magnésie est généralement fabriquée en chauffant la magnésite, un carbonate de magnésium naturel, pour en chasser le dioxyde de carbone, un processus similaire à celui utilisé pour la production de chaux vive à partir de calcaire. La magnésie est un constituant courant des engrais commerciaux enrichis en magnésium.
Les sels d’Epsom sont chers et peu pratiques à épandre en grandes quantités ; des quantités de l’ordre de 150-200 livres/acre sont courantes, mais cela ne fournit qu’une petite quantité de magnésium. Une alternative est d’appliquer les sels d’epsom en pulvérisation foliaire plusieurs fois au cours de la saison, à un taux d’environ 10 – 15 lbs/100 gallons d’eau, en saturant les plantes .
La magnésie est moins chère à ajouter en plus grandes quantités, mais elle augmentera le pH. L’épandage de magnésie pourrait être faisable en petites quantités où une légère augmentation du pH est tolérable. Le taux d’application maximal admissible varie selon les sols, car il dépend de l’élévation admissible du pH et de la capacité d’échange cationique.La valeur de chaulage de la magnésie est calculée à l’annexe C. Engrais acides et basiques – magnésie. Un autre inconvénient de la magnésie est qu’elle est un agent déshydratant et pourrait affecter la vie du sol.
En résumé, fournir suffisamment de magnésium tout en maintenant un bon équilibre avec le calcium et le potassium estdifficile dans les sols carencés en magnésium et à faible teneur en matières organiques. Cela nécessite une planification suffisante.
1 c’est-à-dire le nombre total en solution et dans le réservoir d’échange cationique
2 Cet argument dépend d’une définition de la qualité pour inclure non seulement l’apparence des produits mais aussi la valeur nutritionnelle.
3 Ces suggestions reposent sur le raisonnement suivant : Le facteur de conversion entre les livres d’un nutriment et le nombre d’atomes, ou ions, varie selon le nutriment. Ainsi, un rapport magnésium/calcium de 10/100 en termes de livres/acre est équivalent à un rapport de 10/60 en termes d’ions/acre. Ce rapport idéalisé de 10/60 est une extrapolation du critère précédent (10 % de magnésium et 60 % de calcium). De même, un rapport magnésium/potassium de 60/100 en termes de livres/acre est équivalent à un rapport de 1 en termes d’ions/acre. Comme indiqué précédemment, la relation entre le magnésium et le potassium a une base expérimentale pour certaines cultures.
Le terme ions/acre n’est pas une unité de mesure standard. La mesure habituelle en science du sol est le milliéquivalent/100 grammes de sol, abrégé en meq/100 g (bien que cette unité soit maintenant remplacée dans certaines revues techniques). Les cations échangeables et la capacité d’échange cationique sont exprimés dans cette unité. La conversion entre lb/acre et meq/100 g est donnée par la formule (lb/A) = F * (meq/100 g), où F = 20 * (FW)/(V) (FW est le poids de la formule et V est la valence de l’ion). Le rapport magnésium/calcium idéalisé indiqué ci-dessus est le même dans les deux cas, mais un rapport magnésium/potassium de 1/1 en termes d’ions/acre est de 2/1 en termes de meq/100 g.
4 En supposant que la taille d’une balle est de 11 par 18 par 30 pouces et qu’elle pèse 35 livres, nous trouverions qu’une balle divisée en couches d’un pouce occupera un espace d’environ 56 pieds carrés. Ainsi, 774 balles seraient nécessaires pour couvrir un acre, et le poids total des balles serait d’environ 13-1/2 tonnes. Si chaque tonne fournit deux livres de magnésium, le paillis ajouterait environ 27 livres de magnésium/acre.