Vers une mesure non destructive de la teneur en phosphore des feuilles

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Vers une mesure non destructive de la teneur en phosphore des feuilles

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Source : Thermo fisher scientific

Les techniques de mesure non destructives sont en évolution constante. Le spectromètre de fluorescence a rayon X portable (X-ray fluorescence spectrometry)  de la société Thermo fisher scientific (Model XLt3, Thermo Scientific, Niton, Billerica, MA, USA) est utilisé dans le domaine de l’industrie, des mines, du recyclage, etc. pour détecter la présence de certaines éléments tels que Al, P, Mg, etc.). Le principe physique de ce capteur non destructif est basé sur l’émission de rayons X. Lorsque les éléments excités par ce rayon X présentent un nombre d’atomes élevé, une fluorescence de longueur d’onde faible et de haute énergie est réémise et captée, à l’inverse, lorsque les éléments excités ont un nombre d’atomes faible  (Na, Mg, Al, P, S, K, etc.) une fluorescence avec des longueurs d’onde longue de faible énergie est observée. Cette technologie offre donc des possibilités intéressantes pour estimer le présence d’éléments déterminant comme le Phosphore in situ dans les plantes. C’est cette possibilité qu’a expérimenté un chercheur de l’USDA pour estimer la teneur en phosphore dans des feuilles de maïs (Dao, 2016). Les résultats obtenus montrent qu’il est possible d’estimer la teneur en Phosphore des feuilles (à un stade donné et moyennant une correction du signal). Ce résultat ouvre des perspectives intéressantes pour l’agriculture puisque jusqu’à maintenant seul le statut azoté des cultures pouvait être estimé de manière non destructive. Au-delà des plantes, cette technologie peut s’avérer intéressante pour mesurer le phosphore dans le sol et les amendements organiques de toute sorte.

résumé : Manure-amended soils have shown a high degree of temporal and geographic variability in labile phosphorus (P). Real time information and practical ways for determining foliar composition are needed to obtain direct evidence of plant uptake, and the supplying capacity of the soil. Field and laboratory experiments were conducted to determine leaf water content effects on spectral characteristics of corn (Zea mays) uppermost leaves when grown in mineral P fertilizers- (0–250 mg P kg−1) or manure-amended soils (0, 15, and 30 kg P ha−1). In situ X-ray fluorescence scans of fresh green leaves yielded foliar P concentrations that paralleled those obtained using oven-dried harvested leaf samples. Leaf structure and size of seedlings can cause significant variations in leaf-to-spectrometer contact, inter-element interference, and leaf water content and its attenuating effects on the yield of weak fluorescence radiation of low Z-elements (<19). Intensities of scattered radiation associated with the X-ray tube anode were significantly correlated with leaf water content (θw), which was used to (i) assess crop water status and (ii) normalize fluorescence intensities of P to a common basis. The θw − P reduced concentration relationship was best-described by a sigmoidal function y=0.12+0.94/(1+exp(-(θw-0.37)/-0.17)) with r2 = 0.938 and RMSE = 0.02. Therefore, we proposed its use to obtain P concentration on a dry weight basis and unbiased estimates of crop P status. The in situ fluorescence sensing system presents a new paradigm in nutrient management to insure the sustainability of agroecosystems and development of field-specific nutrient management practices.

Référence : Dao, T. H. (2016). Instantaneous accounting for leaf water in X-ray fluorescence spectra of corn grown in manure-and fertilizer-amended soils.Computers and Electronics in Agriculture, 129, 84-90.