Les cultures hors-sol

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : Vers une agriculture durable
Type : Partie 1 | Année : 2013 | Académie : Amérique du Nord
 
Unit 1 - | Corpus Sujets - 1 Sujet
 
Les cultures hors-sol
 
 

Nourrir l’humanité

Corrigé

12

Thèmes communs

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Amérique du Nord • Juin 2013

Nourrir l’humanité • 8 points

Le 30 octobre 2011, le cap des sept milliards d’êtres humains a été franchi sur la planète. Subvenir aux besoins alimentaires de ces milliards d’êtres humains, tout en respectant l’environnement, est l’un des enjeux actuels majeurs. Les fermes hors-sol peuvent-elles répondre à cette problématique ?

Document 1

Les sols en danger

Par ses activités, l’Homme modifie la structure des sols indispensables à l’agriculture. Le tableau suivant présente quelques conséquences des activités humaines sur les sols agricoles.

 

Activités humaines

Conséquences

Urbanisation

Perte annuelle de 60 000 hectares de sol sous le béton

Surpâturage Labours trop ­profonds

Altération des complexes argilo-humiques du sol et donc accentuation de l’érosion des sols pour :

45 % des sols en Europe,

25 % des sols en France.

 

Selon l’institut national de la recherche agronomique (INRA), la vitesse de formation d’un sol est de 0,02 à 0,1 mm par an alors que l’érosion moyenne exporte 1 mm de sol en un an. La résistance et la structure « d’éponge » du sol dépendent du complexe argilo-humique.

Document 2

Les fermes sur les toits au Québec

Ces fermes hors-sol imaginées au Québec sont des serres placées sur les toits de bâtiments industriels, qui permettent la culture hors-sol de fruits et légumes avec une utilisation optimale de l’eau et de l’énergie.

Depuis 2011, une première serre d’environ 3 000 m2 approvisionne localement 2 000 personnes en fruits et légumes chaque semaine.

Les serres de ces fermes hors-sol sont capables de recréer des conditions de température et de lumière propices à la culture de chaque espèce cultivée. Elles utilisent l’eau de pluie en goutte-à-goutte, et utilisent des insectes, comme la coccinelle, pour lutter contre d’autres insectes. Ces fermes d’un nouveau genre proposent des fruits et légumes cultivés sans herbicide, sans fongicide et sans pesticide.


 

 
Document 3

Les cultures hors-sol

Présentation

Les cultures hors-sol ou sans sol se définissent comme des cultures de végétaux effectuant leur cycle complet de production sans que leur système racinaire soit en contact avec leur environnement naturel : le sol. Dans la plupart des systèmes hors-sol, les racines des végétaux se développent sur un support solide (ou substrat généralement inerte). L’alimentation est assurée par un arrosage au goutte-à-goutte avec une solution nutritive qui apporte l’eau, l’oxygène dissous, et les éléments minéraux indispensables. Cette solution nutritive correspond à de l’eau enrichie par des engrais solubles qui respectent les besoins spécifiques des végétaux. Lorsque la plante a puisé dans cette solution nutritive ce dont elle a besoin, il reste la solution de drainage.

Exemple d’organisation d’une culture hors-sol


 

Commentaires de l’INRA

Les cultures hors-sol permettent la maîtrise de plusieurs facteurs du milieu et une forte productivité. Leur récent développement s’accompagne malheureusement de rejet important de solution de drainage dans les cours d’eau ou les nappes souterraines. Pour limiter ce problème tout en gardant les avantages de la culture hors-sol, il est recommandé d’estimer le plus précisément possible les besoins hydriques et minéraux de la plante et de recycler la solution de drainage.

D’après le site de l’INRA, http://www.inra.fr

> Responsable d’un site Internet présentant les initiatives en faveur du développement durable, vous rédigez un article ayant pour titre : « Les fermes hors-sol, une réponse possible aux besoins alimentaires de milliards d’êtres humains, tout en respectant l’environnement ».

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

Interpréter la question

Vous devez démontrer les avantages des cultures hors-sol par rapport aux cultures traditionnelles qui polluent les sols (nitrates/pesticides) et détruisent leur structure (érosion des sols). Il va donc falloir démontrer qu’elles permettent d’obtenir de bons rendements tout en évitant les atteintes à l’environnement présentées dans les documents.

Comprendre les documents

  • Document 1 : il permet de démontrer que les activités humaines entraînent la perte des surfaces cultivables. Vous devez traiter de la question de l’érosion des sols (chiffres) tout en y injectant quelques connaissances sur la structure des sols (complexe argilo-humique).
  • Document 2 : il présente un cas particulier de fermes hors-sol, « biologiques », au Québec. Il faut saisir les informations relatives à leurs avantages en termes d’économies d’espace, d’eau et d’énergie, de pollution (remplacement des intrants traditionnels par des méthodes non polluantes) ; il ne faut pas non plus oublier de parler de leur rendement.
  • Document 3 : il s’agit du cas général, qui permet de définir précisément une culture hors-sol, avec ses avantages (pas de destruction du support, contrôle efficace des conditions nécessaires à la croissance des plantes) et ses contraintes (pollution).

Organiser la réponse

Il est important de rédiger votre réponse sous la forme d’un article et de commencer par le titre proposé, même si celui-ci est un peu long.

Nous vous conseillons de commencer par l’analyse du document 1 (constat : les surfaces cultivables diminuent, alors que la population mondiale augmente). Ensuite, poursuivre à l’aide du document 3 en présentant le principe général des fermes hors-sol qui permet de répondre à certaines critiques faites à l’agriculture traditionnelle, mais présente aussi leurs inconvénients en termes de pollution. Terminer enfin cette démonstration à l’aide du document 2 qui présente une alternative originale, répondant aux critiques sur le hors-sol traditionnel.

Corrigé

Les fermes hors-sol, une réponse possible aux besoins alimentaires de milliards d’êtres humains, tout en respectant l’environnement

Le 30 octobre 2011, le cap des 7 milliards d’êtres humains a été franchi. En 2020, la population mondiale comptera 9 milliards d’individus. Mais les experts sont unanimes, nos méthodes d’agriculture sont actuellement incapables de proposer une réponse satisfaisante à la nécessaire augmentation de la production agricole. Ces dernières années, l’agriculture, par ses labours profonds et l’élevage, par le surpâturage, ont entraîné une destruction des sols qui se traduit par leur érosion : 45 % des sols en Europe, dont 25 % en France, sont concernés. Concrètement, cela signifie que les sols se détruisent dix fois plus vite qu’ils ne se reconstituent : l’érosion exporte 1 mm de sol en un an quand, pendant cette période, seulement 0,002 à 0,1 mm de sol se forme. Le complexe argilo-humique des sols est un système fragile : il fixe les ions dans le sol et constitue un réservoir pour les plantes. Mais l’humus renouvelé par les êtres vivants du sol est détruit par les pesticides et le labour. Ainsi, le labour fait remonter à la surface des organismes qui ne peuvent y vivre et, par conséquent, meurent. La structure grumeleuse des sols est détruite, la terre se tasse, les vers de terre ne peuvent plus y vivre, l’eau ne pénètre plus et lessive la terre, l’entraînant avec elle, d’où ces chiffres inquiétants sur l’érosion des sols. Seuls les intrants (engrais) confèrent encore une fertilité artificielle à nos sols dégradés, mais pour combien de pollutions !

Ce phénomène est d’autant plus préoccupant que nos sols disparaissent sous le béton de l’urbanisation galopante.

Puisque nos cultures traditionnelles ressemblent à des systèmes artificiels, pourquoi alors ne pas privilégier la vraie culture hors-sol, qui a le mérite d’assurer un contrôle optimal des paramètres (luminosité, température, humidité, irrigation) nécessaires à la productivité végétale ? Dans ces systèmes, les végétaux se développent sur un support solide et sont alimentés goutte à goutte avec une solution nutritive adaptée à la variété cultivée : cela limite les pertes d’engrais et d’eau et assure des rendements optimaux. D’ailleurs, les agriculteurs ne s’y trompent pas et ce type de culture a fortement augmenté au cours des dernières décennies.

Mais si les cultures hors-sol permettent de maintenir des rendements élevés d’année en année, elles polluent, elles aussi : les engrais et les pesticides qui restent dans la solution de drainage sont évacués dans la nature, contribuant à polluer les eaux de surface et les nappes phréatiques.

Il s’agit alors d’innover, par exemple en créant des systèmes pour recycler les eaux de drainages ou, comme l’ont fait d’ingénieux agriculteurs au Québec, d’associer urbanisme, agriculture biologique et hors-sol.

Dans ces fermes québécoises d’un nouveau genre, nul besoin d’étendre les surfaces cultivées : les cultures de fruits et de légumes se font sur les toits des bâtiments industriels… Comme pour les autres cultures hors-sols, les conditions optimales sont réunies mais, en plus, la pollution est très réduite : les pesticides sont remplacés par des systèmes de lutte biologique (introduction d’espèces prédatrices des ravageurs de cultures, comme la coccinelle). Et ça marche ! À titre d’exemple, une ferme de 3 000 m2 fournit chaque semaine des fruits et légumes à quelques 2 000 personnes. Ces productions locales ont un impact carbone bas (ni tracteur, ni pesticide, ni transport).

Des solutions plus respectueuses de notre environnement que les cultures conventionnelles existent donc. Je conclurais en insistant sur le fait que nous seuls, en choisissant de consommer ces produits, pouvons leur offrir les débouchés nécessaires à leur développement.

Thomas Tapero du site terravivre.net