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France métropolitaine • Juin 2016
Nourrir l'humanité • 8 points
Culture agroforestière
ph © Christian Dupraz – INRA (Institut national de la recherche agronomique)L'agroforesterie consiste à associer, sur une même parcelle, une culture (ou une prairie pour l'élevage) avec une plantation d'arbres en croissance (voir illustration ci-contre).
On cherche à comprendre en quoi l'agroforesterie est un exemple d'agriculture durable.
Document 1 L'agroforesterie : une première réponse à certaines difficultés actuelles
Jusqu'au milieu du xxe siècle, le paysage agricole européen se présentait sous forme de bocage : les parcelles cultivées étaient morcelées et bordées de haies ou de lignes d'arbres.
L'essor de la mécanisation et de l'industrie chimique a alors conduit à un arrachage massif des arbres de manière à pouvoir travailler de plus grandes parcelles.
On constate cependant à l'heure actuelle une stagnation des rendements, une régression de la biodiversité, une résistance croissante des ravageurs et des mauvaises herbes ainsi que, parfois, une pollution des nappes phréatiques par les ions nitrate 
.
Pour proposer des solutions aux problèmes rencontrés, des chercheurs de l'INRA ont mené plusieurs expérimentations de systèmes agroforestiers, dont une association blé-noyers, pendant plus de trente ans. Ils ont alors montré que pour des parcelles de même superficie, le rendement d'une parcelle agroforestière est globalement supérieur à celui cumulé d'une culture simple et d'une forêt isolée.
Document 2 Quelques échanges de matière dans une parcelle agroforestière et dans une parcelle sans haie d'arbres
Document 3 Les ions nitrate dans le sol
a. Concentrations en ions nitrate à proximité d'une haie (coupe verticale d'un sol) pour un apport d'engrais identique de chaque côté de la haie
Pour un système agroforestier blé-noyers, la distance entre deux rangées d'arbres est d'environ 25 m.
D'après agro-transfert-bretagne.univ-rennes1.fr
b. Rôle du complexe argilo-humique
L'altération de la roche-mère et la décomposition de la matière organique dans le sol conduisent à la formation d'un agrégat, le complexe argilo-humique (CAH). Celui-ci joue un rôle important lors de l'échange de matière entre le sol et les végétaux.
Protocole de mise en évidence du rôle du CAH :
On prélève deux échantillons d'un même sol. Sur l'échantillon 1, on verse une solution d'éosine sur l'échantillon 2, on verse une solution de bleu de méthylène. La couleur de chacune de ces solutions colorées est due à une espèce ionique.
| Propriétés des colorants et observation des tests réalisés sur le sol | |||
| Charge électrique de l'espèce ionique colorée | Couleur de la solution | Observation | |
| Éosine | Négative | Orange | Filtrat 1 : orange |
| Bleu de méthylène | Positive | Bleu | Filtrat 2 : incolore |
▶ Présentez 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).
Les clés du sujet
Interpréter la question
Il s'agit de développer une argumentation en faveur de la pratique agricole présentée dans le document 1, l'agroforesterie, et de démontrer qu'il s'agit d'une agriculture se plaçant dans la lignée du développement durable.
Comprendre les documents
Le document 1 brosse le portrait de l'agroforesterie tout en exposant les défauts de l'agriculture intensive pratiquée de nos jours il est à utiliser pour énoncer la problématique.
Le document 2 vous permet de comprendre le rôle des arbres dans l'enrichissement du sol de culture en nutriments minéraux.
Le document 3b donne une information expérimentale sur le complexe argilo-humique, son rôle et son comportement vis-à-vis des ions (les minéraux). Vous devez utiliser ce document en éclairage du document 3a, qui présente une étude sur les ions nitrate, principaux pollueurs des nappes phréatiques.
La première partie de ce document 3a, quant à elle, n'est pas facile à analyser. Prenez le temps de bien observer la répartition des ions nitrate au niveau des racines de noyer dans le sol. Vous devez en déduire des arguments en faveur de la présence des arbres en vue de limiter les impacts polluants liés à l'agriculture intensive.
Organiser la réponse
Ce sujet est composé de beaucoup de documents très riches dont il faut saisir des informations. Utilisez-les dans l'ordre dans lequel ils sont donnés, et appuyez-vous sur vos connaissances sur la croissance végétale et la physique du sol pour en tirer des arguments scientifiques solides en faveur de l'agroforesterie : d'abord sur la thématique de l'obtention de rendements élevés (partie économique) puis sur la thématique de la limitation des pollutions (partie développement durable). Il n'est pas nécessaire de citer chaque document mais tous sont utiles pour votre argumentation.
Corrigé
Après plus d'un demi-siècle d'agriculture intensive rendant les sols pauvres en nutriments et polluant les nappes phréatiques, une nouvelle solution se profile à l'horizon : l'agroforesterie, une culture associée à une plantation d'arbres sur une même parcelle. En quoi cette pratique respecte-t-elle les qualités des sols et de l'eau, et pourquoi est-ce un exemple d'agriculture durable ?
Depuis la disparition des bocages, parcelles entourées d'arbres et de haies, à la faveur de vastes terrains plus adaptés à la mécanisation de l'agriculture, nous constatons une stagnation des rendements, une régression de biodiversité, une pollution des eaux souterraines par des nitrate et d'autres problèmes liés aux ravageurs et au développement de mauvaises herbes résistantes aux herbicides. Une solution apportée par des chercheurs de l'INRA est d'associer la culture du blé à la plantation de noyers.
1er argument : un meilleur rendement
En effet, les observations effectuées pendant plus de trente ans démontrent que, sur une parcelle agroforestière, les racines des arbres dégradent la roche-mère, produisant des minéraux qui s'associent à ceux issus du recyclage de la matière organique tombée au sol (feuilles et branches) et à ceux présents dans les engrais. Ces minéraux constituent les nutriments (N, azote, P, phosphore, K, potassium) nécessaires à la croissance de la plante et des arbres cultivés, les végétaux n'utilisant en effet que les matières minérales (eau et ions) pour produire leur matière. Ceci permet d'obtenir un meilleur rendement pour une culture agroforestière par rapport à une culture simple, et une moindre nécessité d'apport d'engrais puisque l'arbre contribue naturellement à fabriquer des nutriments.
2e argument : une moindre pollution
Le CAH, agrégat composé de minéraux argileux, provenant de l'altération de la roche mère, et d'humus (matières organiques en décomposition), est présent en bien plus grande quantité dans un sol où se pratique l'agroforesterie.
Dans l'expérience 3b, on observe que le CAH retient les ions positifs (le bleu de méthylène se décolore) mais pas les ions négatifs (l'éosine reste orange), il est donc chargé négativement. Ainsi, les ions positifs apportés en excès par les engrais (K+, H+, Ca2+, etc.) facilement retenus par un sol riche en CAH, restent disponibles pour les cultures et ne polluent pas les eaux. Néanmoins, les ions chargés négativement comme les ions nitrate 
, apportés en grand nombre par les engrais (car particulièrement indispensables à la croissance végétale), sont moins bien retenus par le CAH comme le montre cette expérience.
Les pluies emportent ensuite les ions nitrate par lessivage vers les nappes phréatiques. Donc, même un sol riche en CAH et un épandage raisonné ne peuvent empêcher la pollution de ces eaux. Pourtant, le document 3a nous montre que la concentration des ions nitrate est très faible sur 2 mètres de profondeur autour des noyers d'une parcelle agroforestière : elle est inférieure à 0,1 mg · L–1. En effet, le réseau racinaire de ces arbres absorbe les nitrates des engrais jusqu'à environ 12 m autour d'eux, ce qui contribue à la préservation de l'environnement. Ces ions destinés aux cultures restent néanmoins disponibles en surface et accessibles pour les racines peu profondes de la plante cultivée.
Conclusion
Ces arguments en faveur de l'agriculture agroforestière nous démontrent qu'une telle pratique participera, dans le futur, à une évolution vers une agriculture qui respecte la qualité des sols et de l'eau tout en permettant le maintien des rendements, voire leur augmentation par apport de nutriments naturels. Ainsi, la révolution agricole passera sans doute par la plantation des arbres, qui aideront à une agriculture durable.