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N° d'ordre: 293 THESE présentée pour obtenir ;[5 &''3;r-N PT ooS 1+? Rt? LE TITRE DE DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE SPECIALITE: Traitements des matières premières végétales par Mlle Anne BERNADAC CONTRIBUTION A L'ETUDE DE LA SELECTIVITE DE L'ABSORPTION DES MACROELEMENTS PAR LE SORGHO (SORGHUM DOCHNA F.) Soutenue le 8 décembre 1989 devant le jury composé de: M. MORARD P. Président MM. ANDRE L. BERTONI G. MAERTENS C. Membres MENGEL K. VALLES V.

  • formation en nutrition minérale

  • travail de thèse

  • faire parti du jury

  • traitements des matières premières végétales

  • donne des milieux nutritifs


Publié le : vendredi 1 décembre 1989
Lecture(s) : 76
Source : ethesis.inp-toulouse.fr
Nombre de pages : 222
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éTîRe De DOCÉr De LNUT ATîOal POLYTeCIQé De TOOue
SPECIaLITE Tràitements des màtières premières végétàes
pàr
le ĀeZ^AˆèÀ~
ÇÔtrIButIÔ Ā LÉtUDÉ DÉ LĀ sÉLÉÇVItÉ DÉ LĀBsÔrTIÔ DÉs àÇrÔÉLÉmÉts R LÉ sÔrghÔ (ŚôÛ dôçÀ F)
Soutenue edécembre99devànt e jury composé de
M. MORaRD P Président MM ANDREz BERTONI G MAERTENS C Membres MENGELw VaLLES V
X Íéŝ åšéÑüŝ
RÉÉRğÉ
Je dois mâ formâtion en nutrition minérâle À Mr le rofesseur MÔRAR. e lui suis reconnâissânte de lâ fâon dont il â dirigé ce trâvâil âyânt toujours témoîgné À mon égârd confiânce et disponibilité. uil touve îcî lâssurânce de mâ profonde grâtitude
Je remercie vivement Mr ARÉ, rofesseur de édologie À  ÉŝA, Mr MAÉRÉŝ iecteur de Recherches À lIRA et Mr MÉÉ rofesseur de nutritîon minérâe de l¨niversité de IÉŝŝÉ dâvoir bien voulu être es âpporteurs de ce tâvâil et de pârĪiciper âu juy de thèse
ue Mr ALLÉŝ Mâŏtre de Conférences À l ÉŝA rouve îci expression de mâ reconnâissânce pour âvoir suîvî mon tâvâil de thèse et pour sâ présence âu jury.
Je remercie vivement Mr ÉRÔMâŏtre de ConférencesàlÉŝA, pour son âide âu moment de lâ rédâctîon et pour ses remârques quî ont contribué À enrichir ce mânuscrît Je le remercie égâement pour âvoir bien voulu fâîre pâi du `u
Je remercie Mle ÉRRIÉR et Mr ÉLMAŝ de l IRA de ersâilles quî ont efectué les obseâtions âu mîcroscope électronîque et À lâ microsonde.
JâssocîeàAÉ, Mrmes remerciements le personnel du lâborâtore, Mr CÔÛRA et Mme Ł âînsî que es étudiânts, en pâi·ęlier mes âmîs Lâurence ÉŝAAC, Mâritch ¨IRÉŝŝÉ et JeânMârc LLÔRÉŝ pour leur soutîen
Énfin que ceux quî ont pu mâider âu cours de ces ânnées de thèse, Râymond eânChârles Clâîre et Lôuş recoivent le témoinâge de mon âffection.
3
SOMMAiRE
RÉMÉRCIÉMÉŝ .......................................................................................................................................... 2
ŝÔMMAIRÉ 3 
IRÔ¨CIÔ ............................................................................................................................................. 
C£AIRÉ 1 .  ..  ................................      
C£AIRÉ 2................................................................................................................................................ 2
C£AIRÉ 3 .................................................................................................................................................. 8
C£AIRÉ .................................................................................................................................................. 68
C£AIRÉ  ................................................................................................................................................ 100
C£AIRÉ 6................................................................................................................................................  1 0
CÔCL¨ŝIÔŝ ÉÉRALÉŝ.................................................................................................................... 1 28
RÉÉRÉCÉŝ ILÔRA£I¨Éŝ ........................................................................................................... ð 33
ALÉ Éŝ MAÉRÉŝ................................................................................................................................ 
LIŝÉ Éŝ ¨RÉŝ .................................................................................................................................... 10
LIŝÉ Éŝ ALÉA¨X................................................................................................................................. 13
LIŝÉ Éŝ ILL¨ŝRAIÔŝ ........................................................................................................................ 1
LIŝÉ Éŝ A¸Éŝ ................................................................................................................................. 16
AÉXÉŝ .................................................................................................................................................... 17
4
ïNRODUcïON
Lâ physologe de lâ NuttoN mNéâle sâpplqueàdéce etàexpque â
eâtoN solplâNte ou eNcoe âcNe•mleu Nuttf
âNs ce but es études eNtepses su ce sujet oNt coNdutàsmplfe e système
Cest âNs que les cultues hossol soNt uN out péceux câ elles pemeteNt démNe
les fâcteus popes âu sol. LutlsâtoN des solutoNs Nuttves doNNe des mleux Nuttfs
doNt oN chost lâ compostoN et que loN peut coNtle fâclemeNt.
dâNs
âNs ce tâvâl dâNs le but de meux cââctése les fâcteus qu NteĭeNNeNt
elâtoN
plâNtemlleu
Nuttf
Nous
âvoNs
Ntégé
des
NotoNs
de
themodyNâmque des solutoNs. Ces NotoNs oNt été âpplquées âux soluoNs NutŜtves
pou meux coNNâte létât chmque des élémeNts Nuttfs dâNs ces solutoNs.
Cette âppoche Nous pemettâ de vo eN quo lâ pse eN compte de Nouveâux
pââmètes tels lâctvté des oNs eN solutoN modfe lâ vsoN que loN â des eâtoNs
plâNtemleu Nuttf et plus pâculèemeNt de lâ sélectvté de lâbsoptoN âcNâe.
5
cHAPiRE
EUDE BiBliOGRAPHïQUE
ous énoncerons dâns un pemier temps les principâles popriétés cHimiques des
solutions âqueuses. ous exposeons ensuite les connâissânces âctuelles sur les relâtions
plântemilieu nutritif en montrânt comment lâ cHimie des solutions peut inteenir
DONNEES tHERMODYNAMIQÛES
ous présentons ici les principâles relâtons de â tHemodynâmique des solutœons
et plus pâticulièrement les notions de potentiels cHimiques et dnterâctions œonœques
dâns un milieu âqueux.
pourrâ
Les principes fondâmentâux de lâ tHermodynâmique ne seront pâs âppeés Ôn
trouve
ces
données
dâns
es
ouvrâges
de ŝÛMM
et
MÔRA
19 81ì
ÛÉÉIM  1 98 et CKÔWIC 1 979. CeuxÒci âinsi que les tHèses de R 1 97ì
et ÉRRÉ  1 982 ont seäĭîs de bâseàcet exposé
A  ÔÉIÉL CIMIÛÉTACIIÉÐ
ó
âns des conditions de tempérâture et de pression constântes lâ fonction d étât
cârâctérisânt un système est lentHâlpie libre  (ou énergie libre de ŝìÐ LentHâlpie
Æibre dun systèmeàtempérâture et pression constântes â tendânceàdiminuer et étât
d équilibre du système correspond âlors âu minimum de Ð
Il est utie de connâitre lâ vâriâtion de  lorsque vâre e nombre de moles n du constituântdâns le systèmeĆ Ôn est âmenéàconsiderer lentHâlpie Æibre molâire
pâĄielle
”rG  I Ýn Tän I ¾
oÙ n désigne les nombres de moles des âutes composéset  repésentânt Æâ j tempérâture et lâ pression contântesĆ
de i. Ilest lénergie libre molâire pârtielle du constituânt i ou cârâctérise létât dun composé donné i dâns une pHâse donnée et dâns des condtions
déterminéesĆ
Léquâtion de IŝÛÉM exprime lâ condition déquilibre du systèmeľG
minimumì pour les potentiels cHimquesÐ A tempérâture etàpress\on constântes đ
DG É¿¡n™    
Cette équâton nest vâlâble que lorsque seul le potentiel cHimique nteĭient. ŝil
existe un âutre potentiel d pâr exempleàlexistence dun cHâmp éectriqueì lâ
vâriâtion de lentHâlpe libre est âlors lâ somme des différents potentiels
7
Le potentie cHimique dun constiuântet son dâns une soution sontâctivité â l reliés pâr expression suivânte Ž
�=�RLná +Ž
�=potentie cHimique stândârd
R ¢ constânte des gâZ pârfâits
tempérâture
Lâctivité mesure énergie dun constiuân et cest cette grândeur intensive qui
détermine les écHânges ou cHângements détât du composé Ž réâctons cHimiques
cHângement de pHâse...
Cee relâtion â été étâblie pâr ânâlogie âvec cee concernânt les gâZ ous
ferons donc un râppel sur le câs des gâZ pââits our les gâZ pârâits lâ vâriâtion
d entHâpie libre
 á tempérâure constânte et pour un système fermé ne dépend
que de lâ pression.
pÇ =jD„ nRLÐ
et lâ vârâtion de potentiel cHmique pour un gâZ pâfâit est:
RTLn ô Ė
âns le câs dun gâZ pârfâi lâ vârâtion de potentiel cHmique est donc directement
proporionnel âu logâritHme de â pression. âns lâ prâtique tous les gâZ ne suivent pâs
cette loi surtout âux fores pressons. Ôn introduit âlors â fugâcité comme presson
déâle cestádre â presson qu âurâit e gâZ réel sil étâit pârfâit fg. 1
 pression du gâZ âtmospHère f=fugâcité du gâZ âtmospHère coeficient de fugâcité du gâZ
fcïé 
GaZ PaRFaIT =P
,:GaZRÉLS = AP
eŝ ŝïon pree P
igure 1  ugacité des gaÍ pafaits et des gaÍ réels RI 1 95)
peut alors généraliser la reation entre le potentiel chimique et la pression pou ous
es gaÍ.
ä  ARTln ¸ ® ™
�ùest le potentiel chimique
atmosphère et?
f =
du composéàlétat standard ugac}téĕÜde une
� = ‱³RTLn +
est sans dimension
Cette relaton a été généralisée pour tous les composés. ŝI par dénitonĵ activté alécrie on peut = A
� �O+RTlná
9
actiVité est reliée À la molallté concentation exprimée en mole/g deauë par la
relation đ
a =m
a = actVité
 coecßent dactiVité
m ¢ molalité
ar analogie aVec les gaZ paaits et réels, on peut parler de solution idéale et
non idéa™e Le comportement non ödéal dune so™ution est dŊ aux interactons au sen de
cellci, interactions ioniques dune part et également interactions ionsolVant ar contre
plus
une solution
est diluée,
cestÀdire
moins elle subit
dinteractions,
plus
son
comportement se rapproche de Idéalité Le coeicient représente léca À ldéalité de
la solution et tend Vers 1 lorsque la solution est diluée
LactiVité dun constßtuant est la concentation théorique que deVrait aVoir ce
constituant si lon Voulait décrire es propriétés hermodynamiques dans un système déa
Il aut noter que : À létat standard a ¢ 1
lactiVité est un nombre sans dimension
ans la pratique lactiVité est la grandeur employée dans es études des
mécanismes physicochimiques régissant e comporement des systèmes natures
  IÉRACIÔŝ AÛ ŝÉI ÛÉ ŝÔLÛIÔ AÛÉÛŝÉ
lusieurs ypes d Interactions peuVent être décrits Én princpe, le coecient dactVité
deVrait es prendre en considération Ôn peut distinguer 
 les Interactions Coulombiennes, de type elecāostatique attraction entre ons de
charge opposée et répulsion entre ons de même chargeë qui sont des nteāactonsà
longue distance ans les solutions di™uées, ce sont celles qui jouent majoritaement lles
sont prises en compte dans la oi de ÉYÉÛCKÉ pour le calcul des coeicients
dactiVité
1
 des interactions À coute distance de ype orces de an der Waals Éles peuvent
ête négligées pou es solutions de aibes concentrations
 enïn il aut pende en compte les interactions des À lhydratation des ions en
solution Les ions céent dans leur voisinage une densité de charge dautant plus
Importante que lion est petït et chargé Il en résue une réorganisation des moécules
deau au contac des Ions e aon À simplier on peut distinguer deux niveaux
dinteractions des au solvant une part au voisinage proche de lion existe une
coquille hydratée constiuée de molécules deau liées À Ion et qui se dépacent avec
lui Ceci est caracéisé par le nombre d hydratation primaire ÔCKRIŝ et RÉY ð 97Öë
Ce phénomène est prïs en compte de manièe indiecte par le terme aʼn de la eation
de ÉYÉ½CKÉL permetant le calcul des oecients dactivté Il aut noter que cet
état d hydraation es À pendre en compte même pou les solutions diuées aure
paŞ dans le cas de soutions pus concentées l inluence des ions su le solvant devent
plus importante et va audelÀ de la coquille hydratée Les propriétés du sovant sont
alors modiées sa constante diélectique pa exemple peut être modiiéeCe dernier
phénomène est diicile À mettre en évidence aussi bien du point de vue héorique que
du point de vue expérimenta CÔWAY,  979ëCe demie ype dnteraction nest pas
pris en compte dans e modèle de calcul des activités
I  reĀtîONS eNtre ÛN VeGetA et SON MîLIeÛ NÛtrItIf
Les relations entre une plante et son miieu nutriti peuvent être considérées À
plusieurs niveaux Leur approche peut ête ondamentale et de nombreuses théoāies su
les mécanismes dabsorption ont été éabrées dans ce cas seus les problèmes liés À
la physiologie végéale sont pris en considération
Ôn peu avoir une approche plus globale et plus agronomique en étudiant a
composition du végétal par rappor À son milieu nutrïti so u milieu artiiceë ¤ sagit À
de nutrition minérale dans un sens plus global dont lapplication est généralement une
amélioration de la eāilisation
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