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Comment la structure d'un substrat influence la porosité à l'air

Jeudi 7 septembre 2023 | Jose Chen Lopez

Dans cet article, nous allons voir comment la structure et la taille des particules d'un substrat affecte sa porosité à l'air. 

Un substrat a quatre fonctions :

• Il fournit un support aux racines;
• Il sert de réservoir d'eau;
• Il sert de site d'échange pour les nutriments;
• Il favorise l'échange gazeux entre la rhizosphère autour des racines et l'atmosphère.

La porosité à l'air, qu'est-ce que c'est?

Les racines ont besoin d'oxygène pour la respiration. La quantité d'air requise dans le substrat dépendra surtout de sa porosité totale. La porosité totale est le pourcentage du volume total du substrat qui n'est pas occupé par des solides; elle se compose d'air et d'eau. 

La porosité à l'air est le pourcentage d'air contenu dans un volume de substrat fixe après la saturation du substrat avec de l'eau et le drainage de l'eau libre. Plus la porosité à l'air est élevée, plus les racines peuvent absorber d'oxygène. 

Il est important de mentionner que certaines composantes de substrats, comme la perlite, ont des pores fermés. Par conséquent, même lorsque le substrat est complètement saturé, il reste des poches d'air emprisonnées dans la composante et qui ne peuvent être utilisées par les racines.

Structure physique des composantes

Un bon substrat doit avoir une proportion adéquate de particules grossières et fines. Les particules de substrats grossières, comme la perlite grossière, l'écorce, la tourbe fibreuse, le coco en morceaux, etc., créent des macropores; ces types de pores libèrent l'eau rapidement, réduisent la capacité de rétention de l'eau et augmentent la porosité à l'air. 

Les micropores, créés par des particules de substrats fines, comme la tourbe fine, le compost, la poussière de coco, etc., retiennent l'eau, augmentent la capacité de rétention de l'eau et diminuent la porosité à l'air. 

Un substrat qui ne contient que des composantes grossières a beaucoup de macropores, donc la porosité à l'air est élevée et la capacité de rétention de l'eau est faible.
À l'inverse, un substrat ne contenant que des composantes fines a beaucoup de micropores, donc il a une faible porosité à l'air mais sa capacité de rétention de l'eau est élevée (Figure 1). 

Par conséquent, un substrat ayant une bonne proportion de particules grossières et fines peut avoir une capacité de rétention de l'eau élevée, mais celle-ci peut être libérée suivant le taux de succion des racines; cela crée une porosité à l'air adéquate lorsque le substrat sèche graduellement entre les arrosages.

Figure 1. Influence de la taille des particules dans un même contenant. Source : Premier Tech Horticulture

Certains producteurs pensent qu'en ajoutant des particules fines à un substrat grossier, le mélange final aura une grande capacité de rétention de l'eau. En fait, la capacité de rétention de l'eau va augmenter mais la plupart de l'eau dans le substrat sera retenue par les petites particules; les racines devront utiliser plus d'énergie pour l'obtenir ou elle sera tout simplement impossible à absorber. De plus, le taux de drainage et la porosité à l'air diminueront et le temps de séchage augmentera.

Différents substrats, différentes porosités à l'air

Un substrat grossier est utilisé pour la production en contenants tandis qu'un substrat fin est utilisé pour la germination des semences. La taille des particules influence la capillarité du substrat, la longueur sur laquelle l'eau peut monter dans un substrat. 

La longueur des capillaires dans un substrat grossier sera courte, donc aura une plus faible capacité à absorber l'eau, tandis que les capillaires créés par les petites particules seront longs et peuvent absorber l'eau sur une plus grande distance dans le substrat.

Production en contenants

Par conséquent, pour la production en contenants, un mélange grossier donnera une bonne proportion d'air, d'eau et de solides puisqu'après la saturation, la majeure partie de l'eau se drainera par les nombreux macropores et une partie de l'eau sera retenue par les micropores.

Substrats de germination

Pour les substrats de germination, les cellules d'un plateau sont petites; ainsi, des composantes plus fines doivent être utilisées, créant de nombreux micropores et une porosité à l'air limitée. Toutefois, alors que les racines absorbent la petite réserve d'eau dans la cellule, celle-ci est remplacée par de l'air, ce qui fournit la porosité à l'air requise. 

La taille du plateau de cellules utilisé pour la germination des semences dépendra de la taille des plantes cultivées une fois à maturité.

Production de tomates et de grosses plantes

Les plantes comme les tomates devraient être démarrées dans des plateaux dont les cellules sont suffisamment grandes pour que les jeunes plantules croissent rapidement. Si la taille des cellules d'un plateau est trop petite, la gestion des arrosages devient plus complexe car il faut doser avec beaucoup de précision.

Par conséquent, pour les jeunes plants de tomates, il est recommandé d'utiliser des plateaux dont les cellules font au moins entre ¾ et 1 pouce (2-2,5 cm) de diamètre.

En conclusion, la porosité à l'air d'un substrat dépendra de la capillarité, laquelle est liée à la taille des particules du substrat. La porosité à l'air augmentera en ajoutant des particules grossières à un substrat. 

La porosité à l'air diminue lorsque des particules fines remplissent les macropores créés par les particules grossières. Choisir le bon substrat et les bonnes composantes est essentiel lorsqu'il est question de donner aux cultures la meilleure porosité à l'air possible.

Pour toute question, communiquez avec votre représentante du Service horticole de Premier Tech:

Susan Parent Spécialiste horticole Est du Canada et Nord-Est des États-Unis