Sujet commentaire rédigé – partie 1 BAC 2012 ES L anticipé de sciences

thème commun PC et SVT : Nourrir l’humanité

 

Commentaire rédigé

Présenter un ensemble d’arguments en faveur de l’agroforesterie comme exemple de pratique agricole respectant la qualité du sol et de l’eau.

Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et sur vos connaissances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans les différents champs disciplinaires).

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Corrigé commentaire rédigé BAC 2016 ES L sciences – partie 1 

Arguments liés aux documents :

Doc.1 :  

Développer des terres agricoles revient à défricher. Le remembrement, avec son souci d’amortir l’usage de grosses machines destinées à des champs étendus, a signé le glas des haies qui les bordaient antan. Or, l’agriculture et l’élevage intensif ont montré leur limites, avec une stagnation des rendements, et des dégâts, eux assez durables, à l’environnement.

La continuité du cycle de l’eau fait que des lessivages intempestifs d’engrais azotés en excès, via des ruissellements et des infiltrations, accumulent des nitrates dans la nappe phréatique.

Les sols, surexploités en continu, limitent les rendements.

Le mode de culture intensive favorise la monocuture, et un appauvrissement sensible de la biodiversité. Les ravageurs des cultures s’avèrent aussi de plus en plus résistants aux pesticides destinés à lutter contre eux.

De même, les  »mauvaises herbes » arrivent à survivre, même en présence d’herbicides systémiques.

L’adjonction d’arbustes, devenant avec un peu de patience des arbres (d’où des expérimentations sur plusieurs décennies) augmente le rendement de l’écosystème global, davantage que pour chacun pris isolément.

Doc.2 : 

Comparons les échanges pour une parcelle mixte par rapport à la parcelle isolée :

   Critère comparatif

   Parcelle mixte  

Conséquences sur

parcelle mixte

       Parcelle nue

Décomposition de la roche-mère en ions minéraux créant la fraction minérale du sol

Arbre feuillu à feuilles caduques

 en région tempérée.

Chute de feuilles, avec création

ultérieure d’une litière puis

d’un humus.

Source de matière organique

durable dégradée lentement.

Nombreux décomposeurs

capables de minéraliser

 progressivement la matière

organique en éléments minéraux

 

Forte minéralisation à partir de

la matière organique abondante

Insuffisance de matière

organique à éventuellement

 compenser par des

amendements (fumier,…)

 

 

 

 

Faible minéralisation imposant

une compensation par

l’épandage d’engrais (intrants).

Absorption minérale par les

végétaux

Réseau de nombreux êtres

vivants

Meilleure redistribution des

minéraux aux racines.

 

Compétition pour les ions

minéraux générant une moindre croissance.

Equilibre minéral du sol

Apports permanents par

biomasse végétale

C.A.H équilibré sans apports extérieurs (anions et cations)

Exportation d’ions minéraux avec la récolte de la culture -> épandage compensateur d’engrais.

 

Doc.3a :  La haie, un filtreur des nitrates du sol.

En quoi une haie peut-elle changer les intrants d’un champ ?

Si l’on prend un champ en pente, cela permet des dosages comparatifs en amont et en aval pour un ion minéral donné.

Ici, on constate de forts excès de nitrates (NO3) autour des racines des plantes du champ.

La présence de la haie diminue d’environ cent fois la teneur en nitrates du sol.

Cela montre que les racines intercalées au voisinage de la culture ont permis un remarquable épongeage des excédents de nitrates résultant de la décomposition des engrais (avec notamment des nitrates comme source d’azote).

Cela peut s’expliquer par la très grande étendue du réseau racinaire, 25 m linéaires ici, soit l’écartement des inter-rangs, donc en connexion partout avec l’ensemble du réseau racinaire du champ de blé.

 

Doc.3b :  le complexe argilo-humique (C.A.H.) équilibré grâce à la haie , un piégeur des nitrates en excès.

Après versement des colorants sur des échantillons comparables de sols, on constate que le filtrat d’éosine a la couleur de départ. Alors que l’autre est translucide, ce qui prouve que les particules de colorant ont été arrêtées par le sol.

La base des mottes de terre est un ensemble de particules insolubles, associations d’argile et d’humus électronégatifs (d).

Ces charges permettent donc l’accrochage de cations électropositifs (d+) :

complexe argilo-humique

 

 

 

Ces cations vont donc pouvoir à leur tour, sur une couronne plus extérieure,  ancrer des anions, notamment les nitrates (NO3)

Or l’éosine est considéré comme un colorant électronégatif ; et le bleu de méthylène comme électro-positif. L’expérience montre donc que les cations ont été piégés par les particules électro-négatives du sol.

 

Par analogie, on doit supposer que c’est aussi le cas pour les nitrates (NO3) : seuls quelques ions peuvent s’accrocher au C.A.H. Mais en cas d’excès, ceux-ci sont solubilisables. Donc un sol équilibré correspond à un C.A.H. jouant un rôle de stokage/échanges des nitrates agricoles en dose raisonnable.

La haie-tampon entre les rangs de culture constitue donc un facteur de stabiité du C.A.H, et donc un pool de fixation/utilisation des nitrates.

 

  Corrigé commentaire rédigé BAC 2012 ES L sciences

L’agroforesterie a le mérite de mixer une plantation arborée avec, soit un champ de culture, soit un pré d’engraissement pour l’élevage.

En quoi cette mixité peut-elle être un modèle d’agriculture durable ?

   Une comparaison des parcelles (cf tableau ci-dessus) milite nettement en faveur de l’adjonction d’arbustes en lisière de champs. L’agrosystème est bien un écosystème, avec de nombreuses interférences entre biotope, conditions météorologiques et biocœnose. Ainsi, la présence proche d’un couvert végétal aérien génère de l’ombre, laquelle est fixatrice d’humidité et limite le vent désséchant ; la frondaison et le tronc servent de refuge à de nombreux êtres vivants (lichens, insectes,…), donc augmente la biodiversité.

    Un hectare d’agroforesterie produit autant de bois et de produits agricoles que 0,8 ha d’agriculture et 0,6 ha de forêt. Ici, le noyer sera valorisable pour son bois (ébénisterie, placages, packaging ; avec 150 noyers à l’ha, représente 120 K€), ses fruits (brou de teinturerie, noix à huile entre 25 et 70 ans), ses feuilles (pharmacie). Comme pour toute biomasse végétale, l’arbre est un fixateur durable du carbone instantané. Les racines profondes limiteront l’érosion du sol.

   Les arbres restituent de la matière organique, via les feuilles tombant au sol, et la décomposition des racines : 40 % de la biomasse d’un arbre retourne au sol chaque année.

    C’est donc un progrès sur un agrosystème à céréales, comme en témoigne l’association séculaire de la vigne et des noyers en Alsace.

En cas d’excès d’épandage d’engrais azotés (la dose optimale n’est que de ≈ 160 kg à l’hectare pour une récolte de 80 quintaux ; la moitié est considérée comme perdue pour la plante), l’arbre limite le lessivage, puis le ruissellement et l’infitration des anions, notamment les nitrates solubles, qui se concentrent dans la nappe phréatique. Avec 50 arbres plantés à l’hectare, on fixe deux fois mieux l’azote de la parcelle. Or celle-ci est la source (!) d’approvisionnement pour notre eau de boisson (limite légale de potabilité : 50 mg.L-1).

   Pareillement, la très forte capacité d’absorption /stockage des racines permet

   un lagunage par des roselières : les eaux usées barbottant autour des racines sont fortement appauvries, donc épurées.

   Des arbustes (févier faux acacia, aulne, éléagnus,…) hébergent aussi autour de leurs racines des bactéries restituant naturellement l’azote qu’elles ont pu extraire du diazote gazeux atmosphérique. On tente de les associer à diverses cultures.

 

agroforesterie

agroforesterie

 

    Une autre approche est certainement liée à un moindre usage de pesticides : l’interdiction très récente des imidacloprides, des insecticides avérés tueurs d’auxiliaires de culture, est une saine mesure : elle devrait préserver notamment des hyménoptères pollinisateurs. Rappelons qu’on considère qu’entre les espèces sauvages et les butineuses des apiculteurs, ils assurent le tiers au moins de la pollinisation de nos fruits et légumes. L’utilisation d’hyperprédateurs en lutte raisonnée (comme des larves de chrysopes, certains acariens, se nourrissant d’insectes grignoteurs de récoltes ..) peut mieux s’implanter avec cette végétation locale.

    Moins de chimie, et de la biomasse végétale à proximité, c’est aussi encourager  les vers de terre, les quatre cinquièmes de la biomasse d’un sol ! (jusqu’à 4 millions par hectare, soit 1000 tonnes remuées annuellement !). On a repéré en 2013 l’invasion de vers plats néo-zélandais invasifs en Bretagne par une baisse soudaine de rendements maraîchers ; en effet, ces vers sont des prédateurs de nos vers lombrics autochtones, fertilisants directs (galeries aérées, favorisant des réseaux racinaires performants) et indirects (passage dans leur tube digestif solubilisant des minéraux).

 

Dans notre exemple, les arbres peuvent aussi servir de perchoirs à des rapaces, comme l’avaient prouvé les haies autrefois ; or une chouette est friande de rongeurs ravageurs de cultures. Un arbuste devenant arbre perd ses poils absorbants. Ils sont compensés par des associations entre les racines de l’arbre et des filaments de champignons entourées en manchon d’un réseau très dense (mycorhizes), ce qui accroit considérablement la capacité d’absorption racinaire du jeune noyer, et solubilise certaines formes de minéraux (phosphorées, magnésiques et potassiques notamment), disponibles pour les racines de la plante adjacente.

   Envisager de passer de la monoculture à la cohabitation de deux espèces dans le même champ peut s’avérer rentable : ainsi, des cultures de fèves limitent le parasitage d’attaques cryptogamiques de moisissures de céréales.

   Pour des talus ou des prairies, il s’est avéré qu’une fauche incomplète décalée, par ex., est un réel progrès pour la biodiversité (ne serait-ce qu’en créant des  »corridors écologiques », passerelles dans un paysage urbanisé déstructuré autour) et la durabilité du milieu.

   Certains envisagent aussi l’abandon des labours. Utiliser la biomasse est sûrement aussi une voie d’avenir ; ainsi, valoriser les résidus de taille compostés et réenfouis a déjà été tenté avec succès, par ex. avec des alternances de cultures avec des inter-rangs de vigne, ou des Gliricidia avec du maïs).

   Toutes ces évolutions, notamment l’agroforesterie, prônant davantage le développement durable, sont donc à encourager.

 

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