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Les sols et les pratiques culturales

Nourrir l’humanité

Corrigé

Thèmes communs

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Sujet inédit

Nourrir l’humanité • 8 points

Document 1

Le complexe argilo-humique CAH

La colonisation progressive du sol par les organismes vivants (lichens, bactéries, champignons, végétaux et animaux) conduit à son enrichissement en matière organique : les restes biologiques sont dégradés et en partie minéralisés. C’est ainsi que se forme la matière brune de la terre que l’on appelle humus.

L’humus se mélange avec les argiles, formant le « complexe argilo-humique » : chargées négativement, les particules de ce complexe contribuent beaucoup à la fertilité et à la stabilité du sol.

Différentes expériences permettent de mettre en évidence le rôle de l’humus.

D’après SVT 2^de, Bordas.

Document 2

Des expériences pour montrer le rôle de l’humus

Expérience 1

À partir de la même terre de jardin riche en humus, préparer deux échantillons de même volume.
Détruire l’humus de l’un des échantillons en utilisant de l’eau oxygénée.
Placer les deux échantillons dans un entonnoir, au-dessus d’une éprouvette graduée.
Verser la même quantité d’eau sur les deux échantillons.

Expérience 2

On verse lentement sur une terre riche en humus soit une solution diluée d’éosine (qui doit sa couleur rouge à des ions négatifs), soit une solution diluée de bleu de méthylène (qui doit sa couleur bleue à des ions positifs).

Résultat de l’expérience 2

D’après SVT 2^de, Bordas.

Document 3

Pratiques culturales et érosion des sols

Une expérimentation a été menée durant 4 ans1 sur une parcelle de vigne dont les rangs sont plantés dans le sens de la légère pente (5 %). L’objectif était de comparer l’intensité de l’érosion provoquée par les pluies selon quatre modalités de gestion du sol des inter-rangs. Un dispositif permet de récupérer l’eau de ruissellement en bout de rang, ainsi que la terre qu’elle transporte.

Pratique culturale	A	B	C	D
Ruissellement moyen (en pourcentage des précipitations annuelles)	35	20	12	17
Érosion hydrique moyenne (en tonnes de terre par hectare et par an)	7	3	2	1

A : désherbage chimique total.

B : enherbement limité par un herbicide.

C : enherbement limité par un travail du sol superficiel.

D : enherbement obtenu par semis.

D’après SVT 2^de Bordas.

1. Chambre d’Agriculture de l’Hérault et INRA de Montpellier.

Document 4

À propos du rôle de la faune du sol et des pesticides

Indispensables au bon fonctionnement des sols ? « Certainement », répond cette spécialiste du ver de terre. Car ils fouissent, ils forment des galeries, et augmentent la porosité du sol. Ils produisent des fèces ou turricules. […]. Un précieux mélange minéral et organique qui, à la surface du sol, augmente sa rugosité. C’est donc tout bénéfice pour éviter l’érosion. Entraînant la matière organique dans le substrat, les lombrics interviennent également sur les caractéristiques chimiques du sol. « Ils augmentent la biodisponibilité en azote, phosphore et souffre, et les éléments échangeables comme le potassium, le calcium, le sodium, le soufre, et permettent le développement des racines dans leurs galeries. » […] Leur impact sur l’environnement est fondamental. […] Les lombrics sont donc de précieux bio-indicateurs qu’il faut veiller à préserver dans ses sols. Mais comment ? En évitant leur dégradation liée aux usages. Concernant l’agriculture ? Certains herbicides ont un effet très négatif. Ainsi, le 2,4 D est fatal aux lombriciens alors que le glyphosate atteint leur capacité de reproduction.

D’après http://www.terragricoles-de-bretagne.com/

QUESTION 1 (PC)

> 1. À l’aide du document 1 mis en relation avec vos connaissances, expliquez le rôle de l’ion calcium dans la formation du complexe argilo-humique, puis celui du CAH dans le sol et sa manière d’agir. Expliquez, pour finir, le rôle des ions H⁺.

> 2. En utilisant les informations du document 2, expliquez le rôle de l’humus dans le CAH du sol.

QUESTION 2 (SVT)

> 1. Exploitez les données du document 3 afin d’identifier les pratiques culturales qui protègent au mieux le sol et optimisent l’infiltration d’eau.

> 2. À l’aide des données des documents 1 et 4, complétez vos observations : comment ces pratiques culturales évitent-elles l’érosion des sols ?

Question 1 (PC)

Les deux questions en physique font appel à vos connaissances sur les ions ainsi que votre capacité de saisir l’information dans les documents proposés.

Le document 1 vous donne les informations nécessaires sur la structure du CAH. Le schéma de ce document vous donne tous les éléments nécessaires pour répondre à la question 1. Le rôle des ions H⁺ étant une connaissance du cours.
Le document 2 décrit une expérience dont les conclusions répondent à la deuxième question de physique-chimie.

>  1. Séparez la réponse en plusieurs parties et faites si nécessaire un schéma du CAH simplifié.

>  2. Basez-vous sur les constatations de l’expérience pour en tirer les conclusions nécessaires qui mèneront à la réponse.

Question 2 (SVT)

Les questions de SVT consistent essentiellement à exploiter les documents 3 et 4.

Le document 3 décrit l’effet de différentes pratiques culturales sur l’érosion du sol et sur le ruissellement de l’eau.
Le document 4, associé au document 1, concerne l’importance des êtres vivants du sol et en particulier de la faune, pour un bon maintien du sol.

>  1. Exploitez rigoureusement le document 3 en ajoutant des explications sur l’érosion hydrique et le ruissellement (données de cours acquises pendant l’année).

>  2. Il faut comprendre que la faune du sol est indispensable au maintien d’un sol de bonne qualité (lutte contre l’érosion notamment), et que les pesticides sont néfastes pour cette faune.

Corrigé

QUESTION 1 (PC)

> 1. La réponse à cette question se fait en trois parties.

Rôle de l’ion Ca²⁺ dans le CAH

Les ions calcium sont chargés positivement, ce sont des cations. Ces cations se placent entre le noyau constitué d’argile, et l’humus, tous deux chargés négativement et ne pouvant pas être liés sans l’intermédiaire de cet ion. De cette façon, l’ion calcium a pour rôle de lier l’humus et l’argile pour former le CAH.

Rôle du CAH dans le sol

Le CAH offre une surface chargée négativement aux différents éléments du sol. Les cations contenus dans l’eau du sol étant chargés positivement, sont attirés par le CAH et se fixent sur cette surface de charge négative. Plus tard, des ions négatifs se fixent à leur tour sur les cations retenus par le CAH. Le rôle du CAH consiste en une mise en réserve des ions et en une nutrition régulière des racines des plantes.

Rôle de H⁺

Les ions H⁺ sont responsables de l’acidité du sol. Plus un sol contient d’ions H⁺, plus il est acide et son pH bas.

> 2. L’humus du sol a deux rôles principaux :

d’après l’expérience 1, l’humus retient l’eau du sol nécessaire au développement des plantes et contenant des ions dissous ;
d’après l’expérience 2 du document 2 où l’humus retient les cations de la solution de bleu de méthylène, l’humus permet la fixation des ions positifs. En effet, chargé négativement, il retient les cations du sol, eux aussi indispensables à la nutrition des plantes.

QUESTION 2 (SVT)

> 1. Le document 3 donne les résultats d’une expérimentation menée d’une part, sur l’influence de différentes pratiques culturales et d’autre part, sur l’érosion hydrique d’un sol et le ruissellement.

On constate que l’érosion hydrique, c’est-à-dire le décapage du sol par l’eau qui s’écoule, est maximale pour un sol avec désherbage chimique total
(7 t/ha/an), elle diminue quand l’enherbement est simplement limité par un herbicide (3 t/ha/an), puis est encore moins forte pour un enherbement limité par un travail du sol superficiel ou obtenu par semis (2 et 1 t/ha/an).

De même le ruissellement, c’est-à-dire l’écoulement d’eau qui ne mène pas à une entrée d’eau dans le sol par infiltration, est maximal pour un sol traité par désherbage chimique total (35 %), puis diminue pour devenir minimal quand l’enherbement est simplement limité par un travail superficiel du sol (12 %).

Ainsi, les meilleures pratiques culturales sont :

l’enherbement limité par un travail du sol superficiel, qui protège au mieux du ruissellement et donc évite la perte d’eau de pluie, qui s’infiltre mieux ;
l’enherbement obtenu par semis, qui protège au mieux de l’érosion hydrique du sol.

> 2. Le document 1 indique que les êtres vivants du sol, animaux, champignons et végétaux, sont indispensables pour la fabrication de l’humus, qui permet notamment une bonne rétention d’eau et d’ions positifs par les sols.

Le document 3 précise que les lombrics notamment, ont un rôle indispensable dans le maintien d’un sol de bonne qualité, en augmentant la porosité, la rugosité, et la biodisponibilité en certains éléments.

Ainsi, la présence notamment de la faune du sol est indispensable à son maintien.

Or, le document 3 indique aussi que certains herbicides, comme le glyphosate, altèrent le bon fonctionnement des lombrics, voire les tuent.

On comprend ainsi pourquoi les pratiques culturales comme le désherbage chimique total altèrent le sol, indirectement en détruisant la faune du sol.

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