Agrosystèmes et développement durable — Exercices

Q1 — Biotiques / abiotiques \(Composantes biotiques (êtres vivants) :\) \(plants de maïs, vers de terre, agriculteur, renard, pucerons, champignons décomposeurs. — Composantes abiotiques (milieu physico-chimique naturel) : eau d'irrigation, lumière solaire, azote atmosphérique. — Les engrais NPK, le tracteur et l'herbicide sont des éléments artificiels introduits par l'Homme (intrants), distincts des composantes naturelles.\)

Q2 — Intrants artificiels \(Éléments ajoutés volontairement par l'Homme pour augmenter ou maintenir la production :\) \(eau d'irrigation, engrais NPK, herbicide, tracteur (et l'énergie fossile qu'il consomme). L'agriculteur est le gestionnaire du système.\)

Q3 — Pourquoi des engrais ? \(Dans un écosystème naturel, la matière organique morte est décomposée sur place par les décomposeurs → les minéraux (N, P, K) retournent au sol : le recyclage est bouclé, aucun apport extérieur n'est nécessaire. Dans l'agrosystème, la récolte exporte la biomasse hors du champ :\) \(les minéraux ne sont pas restitués au sol. Sans engrais, le sol s'appauvrit d'année en année et les rendements chutent. Les engrais compensent ces exportations minérales.\)

Q1 — Biodiversité \(Prairie naturelle : nombreuses espèces végétales (graminées, dicotylédones, mousses), faune variée (insectes, mammifères, oiseaux, microfaune du sol) → biodiversité élevée. Champ de colza :\) \(une seule espèce cultivée domine (monoculture). Les adventices sont détruites par les herbicides, les insectes non cibles par les insecticides. La biodiversité est très réduite.\)

Q2 — Recyclage des nutriments \(Le recyclage est naturellement assuré dans la prairie naturelle :\) \(les végétaux morts, les déjections et les cadavres sont dégradés par les décomposeurs (bactéries, champignons, vers de terre) directement sur place, restituant les minéraux au sol. Dans le champ de colza, la récolte exporte la biomasse : le recyclage est rompu et les minéraux ne sont pas restitués.\)

Q3 — Bilan minéral \(La récolte du colza emporte avec elle l'azote, le phosphore et le potassium contenus dans les graines (et la paille si elle est aussi exportée) :\) \(le sol perd des minéraux à chaque récolte. Sans apport d'engrais, les teneurs en éléments nutritifs diminuent et les rendements baissent progressivement (appauvrissement du sol).\)

Q1 — Origine des nitrates \(Les engrais azotés apportés en excès ou au mauvais moment ne sont pas entièrement absorbés par les plantes. Les nitrates, très solubles, ne sont pas retenus par le complexe argilo-humique :\) \(ils sont entraînés par les eaux de pluie à travers le sol (phénomène de lessivage) jusqu'aux nappes phréatiques et aux cours d'eau. L'élevage intensif (lisier, fumier mal stocké) constitue une source supplémentaire.\)

Q2 — Mécanisme d'eutrophisation \(① Apport massif de nitrates (et de phosphates) dans le cours d'eau. ② Prolifération explosive d'algues et de cyanobactéries en surface (bloom algal) qui bloque la pénétration de la lumière. ③ Mort en masse de ces algues → dégradation par les bactéries aérobies →\) \(consommation intense de l'oxygène dissous (hypoxie, puis anoxie). ④ Les organismes aquatiques (poissons, invertébrés, végétaux immergés) ne disposent plus d'assez d'O₂ et meurent. Le milieu devient désertique.\)

Q3 — Pratiques réductrices \(Deux pratiques parmi les suivantes :\) \(① Raisonner les apports d'engrais (fertilisation de précision) : apporter la bonne dose au bon moment en fonction des analyses de sol et des besoins de la culture → réduction du lessivage. ② Implanter des bandes enherbées ou des haies en bordure des champs : ces zones tampon absorbent les nitrates avant qu'ils atteignent les cours d'eau. ③ Pratiquer la rotation des cultures avec des légumineuses (trèfle, luzerne, pois) : leur symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote réduit le besoin en engrais azotés de synthèse.\)

Q1 — Coût en intrants par tonne \(Système A : 600 ÷ 8 = 75 €/t. Système B : 200 ÷ 5 =\) \(40 €/t. Malgré un rendement inférieur, le système B est moins coûteux en intrants par tonne de blé produite.\)

Q2 — Le rendement suffit-il à juger la durabilité ? \(Le système A présente le meilleur rendement brut (8 t/ha contre 5 t/ha). Mais cette comparaison est insuffisante :\) \(la durabilité exige de prendre en compte les impacts environnementaux (pollution des eaux, appauvrissement des sols, perte de biodiversité), le coût énergétique des intrants, la santé des sols à long terme et les dimensions économique et sociale. Un rendement élevé aujourd'hui peut masquer une dégradation irréversible des ressources pour demain.\)

Q3 — Avantages environnementaux du système B \(Deux avantages parmi :\) \(① Moins d'engrais et de pesticides → moindre pollution des eaux et des sols, réduction du risque d'eutrophisation. ② Les haies bocagères et la rotation des cultures favorisent la biodiversité (insectes pollinisateurs, oiseaux, microfaune du sol). ③ La matière organique restituée au sol (compost, résidus de cultures) améliore sa structure et limite l'érosion.\)

Q1 — Fragilité de la monoculture \(La monoculture (même espèce sur toute la surface, année après année) présente deux vulnérabilités majeures :\) \(① Biologique : l'absence de diversité végétale et animale réduit la résilience. Un pathogène ou un ravageur spécialisé peut détruire la totalité de la récolte (ex. : mildiou, chrysomèle du maïs). ② Agronomique : la même plante puise chaque année les mêmes minéraux dans le sol, accélérant l'appauvrissement ; les mêmes pesticides utilisés de façon répétée favorisent l'apparition de résistances chez les ravageurs et les mauvaises herbes.\)

Q2 — Plan en trois mesures (un pilier chacune) \(Exemples de mesures acceptables :\) \(① Pilier environnemental — Instaurer une rotation triennale maïs / blé / légumineuse : la légumineuse fixe l'azote atmosphérique (réduction des engrais azotés), la rotation rompt les cycles des ravageurs et des maladies spécifiques au maïs, et diversifie la biodiversité du sol. ② Pilier économique — Adopter l'agriculture de précision (modulation des intrants par parcelle grâce à des capteurs ou des images satellitaires) : on n'apporte les engrais et les pesticides qu'aux zones qui en ont réellement besoin, réduisant les coûts et les pertes environnementales. ③ Pilier social — Rejoindre une coopérative ou un circuit court local : cela garantit un débouché stable à prix rémunérateur, réduit la dépendance aux marchés mondiaux volatils et renforce le lien entre l'agriculteur et les consommateurs du territoire.\)

Q3 — Compromis inévitables \(Ces améliorations ne sont pas sans contraintes :\) \(la rotation et la conversion biologique réduisent souvent le rendement à court terme (période de transition de 2 à 5 ans économiquement difficile). L'agriculture de précision nécessite un investissement matériel et numérique important. Rejoindre un circuit court demande du temps et de la logistique supplémentaires. Il existe donc des arbitrages réels entre les trois piliers : améliorer l'impact environnemental peut réduire temporairement la rentabilité, et vice versa. La durabilité n'est pas un état idéal statique mais un équilibre dynamique à construire selon les contraintes locales, les marchés et les politiques agricoles (PAC, aides à la conversion bio).\)