Fonctionnement et gestion durable des agrosystèmes
En Beauce, à perte de vue, il n'y a presque que du blé. Dans la forêt de Fontainebleau, au contraire, des dizaines d'espèces se mêlent. Pourquoi l'agriculteur doit-il épandre de l'engrais sur son champ alors que personne n'en apporte jamais à la forêt ? Et peut-on produire beaucoup sans abîmer le sol ?
Qu'est-ce qu'un agrosystème ?
Un agrosystème est un écosystème géré par l'être humain pour produire de la biomasse (céréales, légumes, viande, lait…) dont une grande partie sera exportée hors de la parcelle.
On distingue plusieurs types d'agriculture. L'agriculture vivrière nourrit surtout la famille ou le village. L'agriculture extensive utilise peu d'intrants sur de grandes surfaces (élevage en montagne, par exemple). L'agriculture intensive cherche un rendement élevé grâce à beaucoup d'intrants (blé en Beauce).
Définir : agrosystème, intrant, rendement agricole. Citer trois exemples d'intrants.
Définir : agrosystème, intrant, rendement agricole. Citer trois exemples d'intrants.
Citer deux différences entre un écosystème forestier naturel et un agrosystème de culture de blé.
Citer deux différences entre un écosystème forestier naturel et un agrosystème de culture de blé.
Calculer et comparer des rendements
Le rendement se calcule en divisant la production par la surface :
$$\text{rendement} = \frac{\text{masse récoltée}}{\text{surface}}$$On l'exprime souvent en $\text{t·ha}^{-1}$ ou en quintaux par hectare, avec $1\ \text{t} = 10$ quintaux. Pourquoi diviser par la surface ? Pour pouvoir comparer des parcelles de tailles différentes.
Une parcelle de 5 ha produit 40 t de blé. Calculer le rendement en t·ha⁻¹ puis en quintaux par hectare (1 t = 10 quintaux).
Une parcelle de 5 ha produit 40 t de blé. Calculer le rendement en t·ha⁻¹ puis en quintaux par hectare (1 t = 10 quintaux).
Un agriculteur de la Beauce apporte 180 kg d'azote par hectare et obtient 8,5 t·ha⁻¹ de blé. Sans engrais, le rendement serait de 4,0 t·ha⁻¹. a) Calculer le gain de…
Un agriculteur de la Beauce apporte 180 kg d'azote par hectare et obtient 8,5 t·ha⁻¹ de blé. Sans engrais, le rendement serait de 4,0 t·ha⁻¹.
- a) Calculer le gain de rendement dû à l'engrais.
- b) Calculer la masse de blé supplémentaire par kg d'azote apporté.
- c) Citer deux conséquences environnementales possibles d'un excès d'engrais azoté.
Matière, énergie et rendement écologique
Dans une forêt, les minéraux absorbés par les arbres retournent au sol quand les feuilles et les arbres morts sont décomposés par les décomposeurs : le cycle est fermé. Dans un agrosystème, la récolte quitte la parcelle : les minéraux exportés ne reviennent pas. Le bilan minéral est alors généralement négatif :
$$\text{bilan} = \text{minéraux apportés} - \text{minéraux exportés}$$Si le bilan est négatif, la fertilité diminue, sauf si l'agriculteur compense avec des engrais (le bilan peut alors devenir nul, voire positif). Voilà pourquoi la forêt n'en a pas besoin et le champ si.
Le rendement écologique est un autre concept : c'est la part de biomasse qui passe d'un niveau trophique au suivant. Elle est faible (environ 10 %) car une grande partie est perdue : respiration, chaleur, déchets non consommés.
Pour produire 1 kg de viande de bœuf, il faut en moyenne 10 kg de matière sèche végétale. Un pré produit 8 000 kg de matière sèche végétale par hectare et par an. a)…
Pour produire 1 kg de viande de bœuf, il faut en moyenne 10 kg de matière sèche végétale. Un pré produit 8 000 kg de matière sèche végétale par hectare et par an.
- a) Calculer la masse de viande potentiellement produite par hectare.
- b) Expliquer, à l'aide d'une chaîne alimentaire, pourquoi le rendement écologique diminue à chaque niveau trophique.
Un agrosystème exporte la totalité de sa biomasse aérienne à la récolte. Il reçoit 0,10 t de minéraux issus de la décomposition des résidus (racines restées dans le…
Un agrosystème exporte la totalité de sa biomasse aérienne à la récolte. Il reçoit 0,10 t de minéraux issus de la décomposition des résidus (racines restées dans le sol), les autres apports étant négligés, et exporte 0,35 t de minéraux par hectare et par an.
- a) Établir le bilan minéral annuel.
- b) Prévoir l'évolution de la fertilité sans intervention.
- c) Comparer avec un écosystème forestier où les minéraux sont recyclés et justifier la nécessité des intrants.
Impacts et gestion durable
Les intrants augmentent le rendement, mais leur excès a des conséquences :
-
engrais azotés en excès : les nitrates sont lessivés vers les nappes et les rivières, ce qui provoque l'eutrophisation (algues vertes en Bretagne) ;
-
produits phytosanitaires : pollution des sols et des eaux, disparition d'insectes utiles comme les pollinisateurs ;
-
monoculture et labour intensif : baisse de la matière organique, tassement, érosion du sol, perte de biodiversité.
Une gestion durable (agroécologie) cherche à produire tout en préservant le sol, l'eau et la biodiversité. Quelques pratiques :
| Pratique | Effet |
|---|---|
| Rotation des cultures | rompt les cycles de parasites, varie les besoins en minéraux |
| Légumineuses (pois, luzerne) | fixent l'azote de l'air, moins d'engrais |
| Couvert végétal en hiver | protège le sol de l'érosion, apporte de la matière organique |
| Haies et bandes fleuries | abritent des auxiliaires (coccinelles), freinent le ruissellement |
| Lutte biologique | un prédateur naturel remplace le pesticide |
| Travail du sol réduit | préserve la vie du sol et sa structure |
Pour comparer deux systèmes (conventionnel et biologique), on utilise plusieurs critères : rendement, quantité d'intrants par tonne produite, qualité de l'eau, biodiversité et surface nécessaire. L'agriculture biologique donne souvent un rendement plus faible (donc plus de surface pour la même production) mais moins d'intrants de synthèse et une biodiversité plus riche. Aucun système n'est parfait : un bon argumentaire est équilibré et s'appuie sur des chiffres.
Un agriculteur remplace des traitements insecticides systématiques par l'installation de haies et de bandes fleuries abritant des coccinelles prédatrices de pucerons. a)…
Un agriculteur remplace des traitements insecticides systématiques par l'installation de haies et de bandes fleuries abritant des coccinelles prédatrices de pucerons.
- a) Nommer ce type de lutte.
- b) Indiquer deux avantages pour l'agrosystème.
- c) Indiquer une limite possible.
Sur 10 ans, une exploitation en monoculture de maïs montre un rendement stable à 11 t·ha⁻¹ mais une consommation d'engrais passée de 150 à 220 kg·ha⁻¹ N et une teneur en…
Sur 10 ans, une exploitation en monoculture de maïs montre un rendement stable à 11 t·ha⁻¹ mais une consommation d'engrais passée de 150 à 220 kg·ha⁻¹ N et une teneur en matière organique du sol passée de 2,4 % à 1,7 %.
- a) Calculer la variation relative de l'apport d'engrais et de la teneur en matière organique.
- b) Interpréter ces données du point de vue de la durabilité.
- c) Proposer trois pratiques agroécologiques et expliquer leur effet sur le sol.
On compare une culture conventionnelle (rendement 7,5 t·ha⁻¹, 3 traitements phytosanitaires, 160 kg N·ha⁻¹) et une culture en agriculture biologique (rendement 5,0…
On compare une culture conventionnelle (rendement 7,5 t·ha⁻¹, 3 traitements phytosanitaires, 160 kg N·ha⁻¹) et une culture en agriculture biologique (rendement 5,0 t·ha⁻¹, aucun traitement de synthèse, 60 kg N·ha⁻¹ organique) du blé.
- a) Calculer le rendement relatif de la culture biologique.
- b) Calculer la quantité d'azote apportée par tonne de blé dans chaque cas.
- c) Discuter, avec un argumentaire équilibré, de la durabilité de chaque système (rendement, biodiversité, qualité de l'eau, surface nécessaire).
Pour revenir à la question du début : l'agriculteur de Beauce épand de l'engrais parce que sa récolte exporte les minéraux que la forêt recycle. Produire beaucoup sans abîmer le sol suppose de limiter les pertes et les excès, grâce à des pratiques agroécologiques.