Calculer une solution nutritive : déterminer les milligrammes par litre à partir de l’étiquette et de l’eau d’arrosage

Une solution nutritive, c’est l’eau d’arrosage une fois l’engrais dissous dedans. Calculer une solution nutritive revient à déterminer, pour chaque élément nutritif, combien de milligrammes s’en trouvent dans un litre, autrement dit combien de millièmes de gramme, noté mg/L. Deux sources se rejoignent dans le résultat : l’engrais, dont la teneur figure sur l’étiquette, et l’eau, qui apporte déjà quelque chose d’elle-même. Seule la comparaison avec des plages cibles montre si le résultat convient, et ces plages ont été mesurées dans des essais portant sur une ou deux variétés par étude.

Une seule ligne de l’étiquette montre à quel point l’erreur est facile. Le soufre y figure sous forme de trioxyde de soufre, SO₃, un composé de soufre et d’oxygène dont un peu plus de 40 % seulement du poids revient au soufre. Qui saisit le chiffre de l’étiquette comme du soufre calcule donc avec deux fois et demie ce qu’il y a réellement dans la bouteille.

De l’étiquette aux milligrammes

Les étiquettes d’engrais de l’UE expriment le phosphore, le potassium, le calcium, le magnésium et le soufre sous forme d’oxydes, c’est-à-dire de composés avec l’oxygène : P₂O₅, K₂O, CaO, MgO et SO₃. On peut se le représenter comme un poids emballage compris, l’oxygène étant l’emballage. Seul le contenu compte pour le calcul, et des facteurs fixes tirés des masses atomiques permettent de l’obtenir : P₂O₅ multiplié par 0,4364 donne le phosphore, K₂O par 0,8302 le potassium, CaO par 0,7147 le calcium, MgO par 0,6030 le magnésium et SO₃ par 0,4005 le soufre. Une étiquette affichant 10 % de P₂O₅ correspond donc, par le calcul, à 4,36 % de phosphore. L’azote figure sur l’étiquette sous forme d’élément, détaillé selon les formes sous lesquelles il est présent.

Les engrais liquides ajoutent un deuxième piège. Leur teneur peut être déclarée en pourcentage massique ou en pourcentage volumique, c’est-à-dire rapportée au poids ou à l’espace qu’occupe le liquide. Seul le pourcentage massique fait entrer la densité dans le calcul, le poids d’un millilitre : un engrais à 3 % d’azote et d’une densité de 1,2 g/ml apporte, à 2 ml par litre d’eau d’arrosage, 72 mg/L d’azote par le calcul si les 3 % sont massiques, et 60 mg/L s’ils sont volumiques, soit un écart d’un sixième. Pour les sels fertilisants solides, la teneur dépend en outre de la forme commerciale : le sel d’Epsom contient 9,9 % de magnésium, la kiésérite, un sulfate de magnésium qui retient moins d’eau de cristallisation, 17,6 %. La fiche technique du produit indique sa forme.

Ce qu’apporte l’eau d’arrosage

Ce qui est déjà dissous dans l’eau fait partie de la solution nutritive et se retranche de la quantité visée, y compris le nitrate, l’une des formes de l’azote. Les distributeurs d’eau indiquent le nitrate en tant qu’ion entier, alors que les plages cibles désignent l’azote qu’il contient : 40 mg/L de nitrate dans l’eau du robinet représentent par le calcul 9,0 mg/L d’azote, environ 6 % des 160 mg/L qu’un des essais sur l’azote a trouvés optimaux. La limite allemande de 50 mg/L pour l’eau potable se rapporte elle aussi au nitrate ; exprimée en azote, elle vaut 11,3 mg/L. Le sodium et le chlorure limitent l’aptitude de l’eau. On les mesure en millimoles par litre, une quantité qui compte le nombre de particules : sous 1,5 mmol/L, soit 34,5 mg/L de sodium ou 53,2 mg/L de chlorure, l’eau est considérée comme adaptée à toutes les cultures sous serre, et jusqu’à 2,5 mmol/L encore aux cultures dont la solution n’est pas recyclée.

La dureté de l’eau découle du calcium et du magnésium : un degré de dureté allemand, 1 °dH, correspond à 7,15 mg/L de calcium ou à 4,33 mg/L de magnésium. Pour l’acidification, c’est une autre valeur qui compte, la capacité acide KS4,3. Elle indique combien d’acide un litre d’eau absorbe avant d’atteindre un pH de 4,3, et mesure ainsi surtout l’hydrogénocarbonate, la substance de l’eau qui amortit l’acide ajouté. Une formule pratique répandue pose l’hydrogénocarbonate égal à KS4,3 moins 0,05 mmol/L ; 1 mmol/L d’hydrogénocarbonate correspond à 2,804 °dH de dureté carbonatée. En culture sur substrat, l’hydrogénocarbonate est neutralisé à l’acide jusqu’à ce qu’il en reste 0,5 à 0,75 mmol/L, et la quantité d’acide se règle sur l’hydrogénocarbonate lui-même. L’acide apporte au passage un nutriment qui lui est propre : par millimole d’hydrogénocarbonate neutralisé, l’acide nitrique fournit 14,01 mg d’azote sous forme de nitrate, l’acide phosphorique 30,97 mg de phosphore et l’acide sulfurique 16,03 mg de soufre. Si l’on acidifie une eau à 2 mmol/L d’hydrogénocarbonate jusqu’à 0,5 mmol/L, l’acide phosphorique apporte ainsi, par le calcul, environ 46 mg/L de phosphore, plus que toute la plage de 11 à 25 mg/L au-delà de laquelle le phosphore n’apportait plus rien en tourbe. Qui mélange l’eau du robinet avec de l’eau de pluie ou de l’eau osmosée, c’est-à-dire une eau dont une membrane a retiré la plus grande partie des sels, abaisse toutes ces valeurs dans la proportion du mélange.

Calculateur d'engrais Bunkerlinge

Le calculateur indique combien de milligrammes de chaque nutriment un mélange d'engrais du commerce apporte par litre d'eau d'arrosage, tient compte de l'eau d'arrosage et place le résultat à côté des plages issues des études sur le cannabis.

Sur quoi les plages cibles ont été mesurées

Les valeurs cibles du calculateur d’engrais s’appliquent à ce que l’on prépare : la solution dans l’arrosoir, dans le réservoir ou au goutteur. Ce qui se trouve ensuite dans le pot ou le réservoir peut être très différent. Ce que la plante n’absorbe pas reste dans le pot jusqu’à ce qu’il s’écoule par le fond avec l’eau d’arrosage. Cet écoulement s’appelle le drainage, et moins il en sort, plus le sel s’accumule dans le pot.

Deux essais montrent jusqu’où cela peut aller. En tourbe, avec 15 % de l’eau d’arrosage qui s’écoulait par le fond, l’apport de phosphore a été triplé, et le phosphore du drainage a été multiplié par douze. Dans une culture hydroponique fermée, la solution consommée était seulement complétée. L’appoint apportait 90 mg/L de phosphore, mais le réservoir en contenait environ 300 mg/L, plus du triple. Qui prépare sa solution exactement à la valeur cible puis arrose si juste que presque rien ne s’écoule, ou se contente de compléter le réservoir, peut donc avoir à la racine un multiple de ce qu’affiche le calculateur.

Les plages elles-mêmes proviennent d’essais en pot ou en seau avec une ou deux variétés par étude. Les plantes poussaient en perlite, une roche volcanique expansée à la chaleur qui ne retient presque pas de nutriments, en mélanges de tourbe ou en hydroponie, où les racines baignent dans la solution. Le potassium montre à quel point deux variétés peuvent différer : dans un essai avec deux variétés, l’une poussait le mieux à 175 mg/L, l’autre ne poussait pas mieux au-delà de 60 mg/L, même quand elle en recevait davantage. Qu’une autre variété ressemble à l’une, à l’autre ou à aucune des deux n’a pas été étudié pour le cannabis. Les plages sont donc un point de départ à vérifier sur la plante elle-même, par exemple par une analyse foliaire comme celle décrite plus bas.

L’azote : quantité et forme

En phase végétative, la croissance avant la floraison, 160 mg/L d’azote étaient optimaux dans un essai en perlite avec une variété ; à 240 mg/L, la croissance des racines était déjà freinée, et aucune mesure n’a été faite entre ces deux niveaux. Une étude en hydroponie avec une autre variété recommande 160 à 200 mg/L. En floraison, le rendement a atteint un plateau autour de 160 mg/L dans deux essais sur substrat : une variété CBD a donné 16,1 g de fleurs sèches par plante à 80 mg/L, 22,6 g à 160 et 26,3 g à 240 mg/L, mais le rendement en CBD par plante était statistiquement identique à 160 et à 240 mg/L. Un modèle en hydroponie situe son optimum à 194 mg/L. Davantage d’azote a fait baisser dans les deux essais sur substrat la concentration en cannabinoïdes, les principes actifs comme le THC et le CBD, et dans un essai à racines brumisées, la teneur en THC de deux variétés a reculé de 9,5 % avec 250 au lieu de 150 ppm ; dans le modèle hydroponique, l’azote n’avait aucun effet sur eux. Qui fertilise pour la teneur plutôt que pour le rendement reste donc en bas de la plage.

Les plantes absorbent l’azote sous forme de nitrate et d’ammonium, deux ions différents. Dans un essai en perlite avec une variété, à 200 mg/L d’azote constants, le nitrate pur a donné le meilleur résultat : 10 % d’ammonium dans l’azote total coûtaient déjà 35 % du rendement en fleurs, 50 % en coûtaient 46 %, et à 100 % il restait 3 % du rendement. Les auteurs jugent acceptable jusqu’à 30 % d’ammonium et déconseillent davantage ; ces 30 % sont donc donnés comme limite supérieure. Une étude contraire, qui a trouvé de meilleures valeurs de cannabinoïdes à 40 % d’ammonium, repose sur trois plantes par niveau et une statistique peu claire. L’urée, un composé azoté qui se transforme d’abord en ammonium dans la zone racinaire, n’a été utilisée dans aucune des études sur le cannabis consultées.

Phosphore, potassium, magnésium et les autres éléments

Pour le phosphore en floraison, les résultats dépendent du système, et on ne peut pas en faire la moyenne en une seule valeur. En perlite avec environ 30 % de drainage, le plateau de rendement se situait entre 30 et 90 mg/L ; 90 mg/L n’était que le niveau le plus élevé testé. En tourbe, le phosphore au-delà de 11 à 25 mg/L n’a apporté ni rendement ni cannabinoïdes supplémentaires. En hydroponie, deux études se contredisent : dans une installation fermée, 15 mg/L suffisaient, alors que dans des seaux dont la solution était changée chaque semaine un modèle a placé l’optimum de rendement vers 59 mg/L. Pour la phase végétative, aucun essai sur substrat n’a été consulté. Le potassium était sans effet sur le rendement en floraison entre 60 et 175 mg/L, mais les formes acides des cannabinoïdes et les terpènes, les composés aromatiques de la plante, baissaient quand le potassium augmentait, et 240 mg/L ont nui à l’une des deux variétés ; les auteurs proposent 60 mg/L. Le magnésium avait son optimum en floraison à 35 mg/L chez une variété de type drogue en perlite, tandis que deux variétés de chanvre CBD en tourbe et perlite poussaient le mieux à 50 à 75 mg/L.

Pour le calcium, le soufre, le bore, le cuivre, le fer, le manganèse et le molybdène, aucune des études sur le cannabis consultées n’a testé de concentrations graduées. Ce que les essais en contenaient dans la solution venait d’une solution de base constante, dans l’un des essais sur l’azote 44,9 mg/L de calcium et 88,8 mg/L de soufre par le calcul. Que ces éléments soient nécessaires, les essais d’omission le montrent, où un élément manquait à chaque fois : sans soufre, le rendement en fleurs d’une variété en hydroponie a baissé de 34 % ; sans calcium, les teneurs en cannabinoïdes étaient les plus basses, même si la solution sans calcium était aussi la plus riche en sodium ; et chez de jeunes plants de chanvre sans bore ou sans cuivre, la masse sèche a reculé de 28 % et de 45 %. Un tel essai ne dit pas quelle quantité est optimale. Pour le zinc, 0,35 mg/L était optimal en floraison, dans une étude. Reste le contrôle par la feuille : de 6119 échantillons de chanvre proviennent des plages pour la teneur des tissus, pour le bore environ 30 à 90 ppm, et une analyse foliaire montre ce que la plante a absorbé, alors que le calcul dit seulement ce qui lui a été proposé.