Le but à atteindre dans l’arrosage et la nutrition des plantes est de donner le bon engrais, celui qui apporte macro- et micro-éléments dans les bonnes proportions, sans excès ni carence, en tenant compte de l’alcalinité et des éléments déjà contenus dans l’eau d’arrosage.

L'engrais doit surtout être choisi en fonction du pH à atteindre ou à maintenir dans le substrat.

Compte tenu de l’eau de départ et du résultat à obtenir, les engrais sont classés en engrais acides, neutres ou basiques selon leur réactivité vis-à-vis du substrat.

pH de la solution et pH final du substrat

Le pH de la solution d’engrais reflète le rapport entre ions acides H⁺ (ou protons) et les ions basiques hydroxydes OH^-. Il est mesuré avec un pHmètre. Son acidité doit être telle qu’elle soit inoffensive pour les orchidées mais suffisamment active pour conserver la solubilité des sels le temps que les racines les absorbent et avant que le substrat ne les piège ou ne les rende indisponibles. Sauf à utiliser les produits chimiques purs, les solutions d’engrais complexes sont naturellement tamponnées à un pH ne nécessitant généralement pas de correction importante.

Dans le substrat, les composants de la solution d’engrais vont entraîner des réactions chimiques qui vont modifier le pH du substrat, essentiellement sous l’action de la fraction azotée.

L'azote est utilisé sous trois formes dans les engrais : les nitrates (ou azote nitrique, NO₃^-), l’azote ammoniacal (ou ammonium, à différencier de l’ion ammonium, NH₄⁺) et l’urée CO(NH₂)₂. Pour être assimilée, l’urée est d’abord transformée en azote ammoniacal par une réaction chimique qui provoque une acidification du milieu.

Les nitrates n’auront pas d’incidence sur le milieu tant qu’ils ne seront pas consommés. Leur assimilation, par les plantes ou les bactéries, ne fera augmenter le pH que légèrement par échange d’ions OH^- ou HCO₃^- rapidement neutralisés par des sels de calcium ou de magnésium. Dans ces conditions, le contrôle et le maintien du pH du substrat est aisé. Les rinçages peuvent être suffisants.

L’absorption de NH₄⁺ se fait en contrepartie de la libération d’ions H⁺ pour maintenir l’équilibre des charges électriques dans le milieu, donc une acidification. Mais intervient aussi une importante réaction chimique appelée nitrification par les bactéries du substrat.

De nombreuses bactéries vivant dans le substrat transforment l’azote ammoniacal en nitrate. (NH₄⁺ + 2 O₂ ? 2 H⁺ + NO₃^- + H₂O). La nitrification dégage des ions H⁺ qui vont acidifier le substrat et faire descendre le pH.

L’usage de l’urée aura le même effet d’acidification d’autant plus prononcé que sa première transformation en azote ammoniacal est une aussi réaction acide.

Dans ces 2 cas, le pouvoir tampon du substrat ne sera pas suffisant pour empêcher l’acidité de s’accroître. Le contrôle et le maintien du pH seront plus délicats et les rinçages devront être plus conséquents (mais avec pour corollaire, des risques de carence des autres éléments).

Le principal problème est dû au fait que les relations entre l’azote et le milieu ne sont pas constantes. Mais il est certain que l’administration d’azote ammoniacal fera baisser le pH indépendamment de la taille des plantes, car cela dépend d’une réaction, la nitrification, liée à l’activité biologique des bactéries du substrat. Certes, la nitrification est inhibée par un pH inférieur à 5.5, une température inférieure à 15° ou encore par manque d’oxygène, mais ces conditions ne sont pas à rechercher car les orchidées ont justement besoin d’une acidité légère, d’air et d’une bonne température.

L’application d’engrais doit donc prendre en compte la nécessité d’une consommation par le substrat d’une partie des éléments apportés.

L’alcalinité de l’eau intervient aussi dans les réactions de l’engrais.

En fait on règle le problème du pH du substrat en choisissant la proportion d’azote ammoniacal de façon à contrebalancer l’alcalinité totale de l’eau et du milieu de culture.

Ainsi utiliser un engrais riche en azote ammoniacal (type 28-14-14) avec une eau de faible alcalinité (eau osmosée ou eau de pluie) risque d’abaisser le pH dangereusement si le substrat est peu réactif ou à faible effet tampon (cas des substrats contenant du polystyrène, de l’argile expansée, du polyuréthane, de la vermiculite, … courants pour les orchidées).

A l’inverse, utiliser un engrais ne contenant que du nitrate (NO₃^-) et pauvre en ammonium (NH₄⁺) dans une eau très dure (ou plutôt à l'alcalinité totale élevée) va augmenter le pH.

Il est important de noter que les deux paramètres qui interviennent dans le pH du substrat, l’alcalinité de l’eau et la quantité d’azote ammoniacal ne peuvent pas être mesurées avec un pH-mètre.

L’alcalinité de l’eau est mesurée en laboratoire ou avec des tests d’aquariophilie.

Le pourcentage d’azote ammoniacal sera calculé à partir des indications de l’emballage.

Les macro-éléments

La deuxième notion concerne l’effet d’une solution d’engrais sur la concentration en éléments nourriciers.

Un engrais complet apporte plusieurs macro-éléments (absorbés en grande quantité) : azote N, phosphore P, potassium K, calcium Ca, et soufre S. Les engrais composés solubles sont fabriqués à partir d’un nombre restreint de sels.

Par exemple, le phosphate d’ammonium, engrais binaire, va se scinder en deux en présence d’eau : l’azote ammoniacal va fournir l’azote N et le phosphate le phosphore P. Le nitrate de potassium libérera de la potasse et du nitrate.

A cause d’un nombre restreint de sels disponibles, et de la forte réactivité de certains produits employés, le pourcentage de macro-éléments va directement influer sur le pourcentage d’azote ammoniacal et nitrique.

Les engrais riches en calcium seront riches en nitrate parce que le nitrate de calcium est un des rares sels de calcium soluble dans l’eau utilisable en horticulture. Les autres sels de calcium sont soit nocifs, soit insolubles.

Les engrais riches en phosphore seront très souvent riches en azote ammoniacal parce que les principaux sels sont les phosphates d’ammonium faciles et peu coûteux à produire. De plus, ils ont l’avantage d’avoir un léger effet tampon et d’apporter une fraction azotée.

Certains engrais ne peuvent être mélangés les uns aux autres :

Les engrais contenant un sulfate, comme le sulfate de magnésium, ne peuvent être utilisés en solution concentrée avec du nitrate de calcium parce qu’il se forme alors du sulfate de calcium (gypse) qui est insoluble et va précipiter.

Le nitrate de calcium et le monophosphate d’ammonium vont réagir et former du phosphate de calcium insoluble.

Ne pas oublier que l’eau de ville transporte certains sels qu’il faudrait inclure dans le bilan.

Il est donc impératif de bien lire les emballages et de ne pas mélanger les divers produits chimiques. Au mieux, ils seraient moins actifs, au pire, ils deviendraient dangereux, voire toxiques. Mieux vaut les utiliser en alternance plutôt qu’en mélange non maîtrisé.

Si les réactions sont vives en solutions concentrées, elles subsistent en solutions diluées, ce qui explique que les cations comme le calcium, le magnésium, le fer … du substrat finiront toujours par piéger les sulfates ou phosphates des engrais et que les solutions préparées longtemps avant leur utilisation n’ont pas les effets attendus.

Les micro-éléments

Les principaux micro-éléments nécessaires pour les plantes sont le fer Fe, le manganèse Mn, le zinc Zn et le cuivre Cu.

Dans un substrat inerte pour orchidées (comme les tourbes, les dérivés de l'écorce de coco ou la laine de roche), ces micro-éléments sont pratiquement absents et il est nécessaire de les apporter surtout si l’eau d’arrosage est l’eau de pluie ou osmosée.

Ces micro-éléments peuvent être fournis sous la forme de sels libres (tous les micro-éléments) ou sous forme de sels chélatés (en particulier le fer, le manganèse, le zinc et le cuivre).

Le sulfate de fer va se scinder en un ion sulfate (SO₄^2-) et un ion fer (Fe) très réactif.

Les chélates sont des molécules organiques qui enveloppent l’ion, l’empêchent de réagir avec d’autres sels mais le laissent disponible pour la plante.

Trois agents chélateurs seulement sont utilisés en agriculture EDTA, EDTPA et EDDHA. Ces sigles identifient la structure de la molécule organique. La plus courante est l’EDTA.

Le bore est essentiel aux plantes mais la frontière entre la concentration adéquate et l’excès est très petite. Une concentration de 1,0 ppm est considérée comme satisfaisante.

La seule possibilité face à un excès de bore est de maintenir un pH supérieur à 6 et d’utiliser des engrais alcalinisés par du calcium.

Néanmoins, on peut aussi jouer sur l’augmentation des besoins en bore liés à certains éclairages artificiels.

Attention le bore n’est pas éliminé par l’osmose inverse.

Comment lire une étiquette d’engrais

L’affichage de tous les engrais contiennent obligatoirement trois chiffres représentant le pourcentage en azote, phosphore et potassium (la fameuse composition N-P-K).

Pour l’azote, le chiffre correspond au pourcentage des trois formes (NO₃^-/NH₄⁺/urée), mais la répartition quantitative des trois est rarement mentionnée.

Pour des raisons historiques, le pourcentage du phosphore concerne en fait le phosphate P₂O₅ et pour le potassium l’oxyde de potassium K₂O. Pour avoir le pourcentage réel de phosphore il faut multiplier le chiffre donné par 0,43 et pour le potassium par 0,83.

Les micro-éléments sont mentionnés sur l’étiquette en pourcentage, mg/l, ppm ou Eq/l.

Composition et composants de quelques engrais :

La composition de la solution d’engrais s’obtient par simple règle de trois. Ex. : 0.5 g de 20/10/20 dans 2 litres donne une solution titrant 50 mg/l d’azote (25 de P2O5 et50 de K20) pour une conductivité de 325 µS.

Les engrais retard

Ce sont des engrais solubles enrobés dans une résine ou un plastique qui retardent leur dissolution. La plupart sont riches en nitrate d’ammonium et n’ont pas de calcium.

La quantité d’engrais libérée ne dépend pas de la conductivité ni du pH de l’eau utilisée, mais uniquement de la température ambiante.

Utiliser un engrais retard qui a été stocké trop longtemps ou au chaud provoquera un relargage massif au premier arrosage. L’enrobage, endommagé, ne retiendra plus les éléments actifs dans la capsule. De même, en été, il est plus actif qu’en saison froide.