Le tournesol, ou grand soleil, est une grande plante annuelle, appartenant à la famille des Astéracées (Composées), dont les fleurs sont groupées en capitules de grandes dimensions. Cette plante est très cultivée pour ses graines riches en huile (environ 40 % de leur composition) alimentaire de bonne qualité. Le tournesol est, avec le colza et l'olivier, l'une des trois sources principales d'huile alimentaire en Europe.
Le mot « tournesol » est emprunté à l'italien girasole, « qui tourne avec le soleil ». Son nom scientifique est Helianthus annuus L. Il existe de nombreux noms ou expressions vernaculaires pour le désigner : grand-soleil, soleil des jardins, soleil commun, graine à perroquet, hélianthe…
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C'est une grande plante annuelle, à tige très forte et peu ramifiée, pouvant atteindre jusqu'à 4 m de hauteur. Les feuilles simples, ovales, alternes, sauf à la base où elles sont parfois opposées, ont un pétiole plus ou moins long et sont rudes au toucher. Les capitules, réceptacles floraux charnus, qui ont tendance à se renverser après la floraison, peuvent atteindre 30 cm de largeur.
Ils sont entourés d'un involucre à bractées ovales avec un sommet pointu. Les fleurs extérieures ligulées disposées sur un seul rang, sont généralement jaunes. Les fleurs centrales en tube sont jaune pâle ou rouge foncé chez les variétés anthocyanées. Les fruits sont des akènes surmontés par deux écailles en arête. La racine principale est pivotante.
La disposition des fleurs centrales (ou fleurons), ou des graines, sur le réceptacle dessine des spirales répondant aux règles de la phyllotaxie et tournant soit dans le sens des aiguilles d'une montre, soit en sens inverse. Les nombres de fleurons de chaque type de spirale sont constants et sont des nombres successifs de la suite de Fibonacci, par exemple 34/55 ou 55/89.
Le tournesol est sujet à l'héliotropisme avant la floraison. Ce phénomène agit sur la croissance de la tige en fonction de l'éclairement. Il permet aux feuilles de garder tout au long de la journée une exposition optimale au soleil. Au début de la floraison, la fleur pointe définitivement dans la direction Est/Sud-Est.
C'est le symbole de plusieurs cultures, notamment des amerindiens (apaches) d'Amérique du Nord.
C'est une plante originaire de l'Ouest de l'Amérique du Nord : est du Canada et des États-Unis, centre et sud des États-Unis, nord du Mexique. Cultivée à l'origine par les Amérindiens, elle fut importée en Europe par les Espagnols au XVIe siècle. Sa culture se développa particulièrement en Russie. Elle est aujourd'hui largement répandue par la culture dans tous les continents.
Le genre Helianthus comprend une cinquantaine d'espèces, toutes originaires d'Amérique du Nord, dont le topinambour (Helianthus tuberosus L.)
L'huile est extraite des graines, dont la teneur dans les variétés améliorées varie de 45 à 50 %. L'huile de tournesol est appréciée pour son équilibre en acides gras : elle contient 12 % seulement d'acides gras saturés et beaucoup d'acides gras mono ou poly-insaturés, acide oléique, acide palmitique et surtout acide linoléique, qui est un acide gras essentiel. D'après les nutritionnistes, cette huile a d'excellentes qualités diététiques, par exemple pour combattre le diabète. C'est également une bonne source de vitamine E. L'huile de tournesol entre dans la composition des margarines. Elle sert aussi à la fabrication de savon et de cierges parfois même pour les alimentations de chiens! On l'utilise souvent pour mettre comme huile dans les pates, ou d'autre aliments...
On consomme aussi les graines torréfiées.
La plante entière récoltée avant maturité est utilisée comme fourrage. De plus, les résidus de trituration, appelés tourteaux, sont riches en protéines, dont un acide aminé très recherché dans l'alimentation du bétail, la méthionine. Les graines entières sont appréciées pour nourrir les perroquets et autres oiseaux de volière.
C'est aussi une plante mellifère, mais elle a l'inconvénient de fleurir tard en saison.
Elle est également cultivée comme plante ornementale pour ses capitules spectaculaires. Il en existe plusieurs cultivars, notamment 'Nanus flore pleno', de 60 à 80 cm de haut seulement et à fleurs doubles jaune orangé.
L'huile de tournesol, comme l'huile de colza, peut être utilisée directement comme agrocarburant dans les moteurs diesel, ou après estérification en ester méthylique. Au delà de 30 % d'HVP (huile végétale pure), il convient toutefois de faire certains réglages (pression d'injection) et éventuelles modifications (préchauffage). Les expérimentations à 100 % d'HVP sur les poids lourds fonctionnent généralement avec un système de démarrage au gazoil. L'huile pure, contrairement aux diesters, ne nécessite aucun procédé industriel de fabrication. Une simple presse suffit. Le tournesol est la plante qui offre le meilleur rendement (six fois supérieur au gazoil). C'est aussi la plus écologique. Pas de rejet de soufre, 25 % d'émission de dérivés azotés en moins, trois fois moins de CO2 rejeté à la combustion… Politiquement, l'application de la TIPP aux HVP, votée fin 2006 par le parlement, rend l'HVP de tournesol plus chère que le gasoil, plombant ainsi les expérimentations en cours comme celle de Villeneuve-sur-Lot (Lot-et-Garonne), en contradiction avec les directives européennes prônant une fiscalité attractive pour les bio-carburants. Toutefois, les agriculteurs peuvent produire de l'HVP et l'utiliser à leurs fins personnelles sans avoir à payer de taxe, ce qui laisse craindre le développement de réseaux pirates de distribution.
Pour pousser, le tournesol a des besoins thermiques très importants pour une plante originaire des régions tempérées ; capable de se contenter de peu d'eau, il souffre cependant en cas de sécheresse en culture non irriguée ; cela explique que sa zone de culture soit notamment en Europe méridionale. Il a également besoin d'azote et de potassium. C'est une plante à cycle de culture court ; elle se sème vers avril/mai et se récolte vers septembre, et n'épuise pas le sol.
Le développement de la culture du tournesol en France, comme celle du colza, à partir des années 1970 est dû au besoin d'indépendance de la communauté européenne face au monopole des États-Unis en matière d’oléagineux. La mise au point de nouvelles variétés (par croisement et sélection), notamment d'hybrides résistants au mildiou, a contribué au développement de la culture du tournesol au cours des vingt dernières années, notamment en France. Aujourd'hui, il est cultivé dans le Sud-Ouest, dans le Centre et en Côte-d'Or.
Outre les oiseaux très friands de ses graines, notamment le moineau domestique, le verdier et la linotte, ainsi que la mésange, les autres ravageurs notables sont la limace grise, la tipule des prairies (Tipula paludosa) et le thrips du tabac (Thrips tabaci) qui attaquent les jeunes plants, et le puceron vert du prunier (Brachycaudus helichrysi) qui attaque les feuilles.
Les principales maladies rencontrées sont la pourriture blanche (Sclérotiniose), le mildiou du tournesol (Plasmopara helianthi), apparu en 1978, l'alternariose (Alternaria helianthi), la verticilliose (Verticillium dahliae), ainsi que le phomopsis, (Phomopsis helianthi), champignon apparu en France en 1984.
Il est également très attaqué par une plante parasite, l'orobanche, dans les pays du Sud (Espagne, Turquie).
La face supérieure des feuilles du jeune plant de tournesol suivent le soleil tout au long de la journée :
en début de matinée, les jeunes tournesols sont tournés vers l'est ;
durant la journée, ils suivent le soleil ;
en fin d'après-midi, ils regardent vers l'ouest.
L'intérêt fonctionnel du phototropisme est de permettre aux plantes d'accéder au meilleur ensoleillement possible pour assurer la photosynthèse.
À partir de la floraison, sauf de rare exceptions, la fleur se fixe face au soleil levant et le mouvement s'arrête.
Quand le tournesol est jeune, il pousse très vite au cours de la journée. Au fur et à mesure de sa croissance, il se tourne vers le soleil.
Le côté à l'ombre poussant plus vite que le côté qui reçoit la lumière, sa tige se courbe en fonction du mouvement du soleil, donnant l'impression que la fleur suit le soleil. Cela est lié à l'auxine contenue dans la région apicale de la plante. Cette hormone, responsable de l'élongation cellulaire chez le végétal, migre vers le côté opposé à celui exposé au soleil. Les cellules sont donc plus grandes du côté ombragé que du côté ensoleillé, la tige va donc se courber vers le soleil, donnant l'impression que la plante s'oriente vers le soleil.
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