Agrosystèmes : vers une gestion durable

Impacts des agrosystèmes sur les sols, les eaux, l’air et la biodiversité selon les modèles agricoles ; engrais azotés, lessivage et eutrophisation ; pesticides, espèces non visées et résistances ; lutte biologique, rotation, variétés résistantes ; fertilisation raisonnée, légumineuses et couverts ; démarche scientifique, agroécologie, agriculture biologique et choix de consommation.

À propos de cette page

Six problèmes à partir de documents : des poissons morts dans un étang, des trichogrammes contre la pyrale, le pois comme précédent du blé, une moutarde piège à nitrates, le bilan énergétique d’un blé conventionnel ou biologique et un vulpin devenu résistant à un herbicide.

6 problèmes, du plus simple au plus difficile. Écris tes réponses, puis « Vérifier ».

Résoudre un problème : la méthode

Je lis chaque document : ce qui est mesuré, l’unité, la période, et ce qui change d’une parcelle à l’autre (un seul facteur ?).
Je repère la référence : la parcelle témoin, le sol nu, la situation de départ.
Je calcule : variation en % par rapport à la référence ; rapport de deux valeurs ; quantité par hectare ou par tonne ; concentration (masse ÷ volume d’eau).
J’explique avec le cours : lessivage, eutrophisation, espèces non visées, sélection, auxiliaire, rotation, fixation de l’azote.
Je juge la pratique sur plusieurs critères (production, pollution, énergie, surface, travail) et j’en donne une limite.

Problème 1 · Des poissons morts dans un étang★★★Facile

Document 1 — Le bassin de l’étang. L’étang reçoit les eaux de ruissellement et de drainage de parcelles cultivées, qui reçoivent leur engrais à la fin de l’hiver.

Document 2 — Des mesures dans l’étang au cours de l’année.

Mesure	mars	mai	juillet
nitrates dans l’eau (mg/L)	38	29	9
chlorophylle des algues en suspension (µg/L)	7	44	97
dioxygène dissous près du fond (mg/L)	11,3	6,4	1,2
poissons morts observés	non	non	oui

Document 3 — Au fond de l’étang. Les algues mortes tombent au fond, où des bactéries les décomposent en respirant.

1. De mars à juillet, la chlorophylle des algues est multipliée par (au dixième).
97 ÷ 7 ≈ 13,9 : les algues prolifèrent.
2. Baisse relative du dioxygène du fond entre mars et juillet : % (au dixième).
(11,3 − 1,2) ÷ 11,3 × 100 ≈ 89,4 %.
3. Les nitrates de l’eau diminuent au printemps, car ils sont absorbés par les .
Par les algues, qui s’en nourrissent et prolifèrent.
4. D’après le document 3, le dioxygène du fond est consommé par la des bactéries décomposeuses.
Par leur respiration : plus il y a d’algues mortes à décomposer, plus le dioxygène baisse.
5. En juillet, les nitrates sont à leur valeur la plus : ils ne peuvent pas avoir empoisonné les poissons.
La plus faible (9 mg/L) : les poissons sont morts asphyxiés, quand le dioxygène est au plus bas (1,2 mg/L).
6. Les nitrates n’ont pas tué les poissons directement : ils en sont une cause .
Une cause indirecte : ils ont nourri les algues dont la décomposition a épuisé le dioxygène (eutrophisation). Pour la limiter : fertilisation raisonnée, couverts pièges à nitrates, bandes enherbées ou haies entre les champs et l’étang.

Problème 2 · Trichogrammes ou insecticide contre la pyrale★★★Facile

Document 1 — Un ravageur et son auxiliaire. La pyrale du maïs est un papillon dont les chenilles creusent des galeries dans les tiges. Les trichogrammes sont de minuscules guêpes qui pondent dans les œufs de la pyrale : les œufs parasités ne donnent pas de chenilles.

Document 2 — Un essai sur trois parcelles voisines, semées avec la même variété.

Parcelle	pieds de maïs attaqués (%)	coccinelles pour 100 pieds
témoin, sans traitement	41	24
trichogrammes lâchés	13	23
insecticide de synthèse	8	5

Document 3 — Les coccinelles sont des prédatrices de pucerons.

1. Baisse relative des pieds attaqués avec les trichogrammes : % (au dixième).
Référence : le témoin. (41 − 13) ÷ 41 × 100 ≈ 68,3 %.
2. Baisse relative des pieds attaqués avec l’insecticide : % (au dixième).
(41 − 8) ÷ 41 × 100 ≈ 80,5 % : l’insecticide est plus efficace contre la pyrale.
3. Pour 100 pieds, l’insecticide a fait disparaître coccinelles par rapport au témoin.
24 − 5 = 19 coccinelles, soit environ 79 % de moins.
4. Les coccinelles sont fois plus nombreuses avec les trichogrammes qu’avec l’insecticide (au dixième).
23 ÷ 5 = 4,6 : les trichogrammes ne s’attaquent qu’à la pyrale, presque autant de coccinelles que dans le témoin (24).
5. Mangeuses de pucerons, les coccinelles sont des de l’agriculteur.
Des auxiliaires : les détruire expose à des pullulations de pucerons. La lutte biologique peut donc être préférée malgré une efficacité plus faible, d’autant qu’elle évite la pollution des eaux et la sélection de pyrales résistantes.
6. Sans la parcelle témoin, on ne saurait pas si une faible attaque vient du traitement ou d’une année peu favorable à la .
À la pyrale : le témoin, la même année, permet d’attribuer l’effet au seul traitement.

Problème 3 · Le pois, un précédent qui économise l’azote★★★Moyen

Document 1 — Blé selon la culture précédente (même exploitation, même année, doses d’engrais ajustées par un bilan).

Culture précédente	engrais azoté apporté au blé (kg N/ha)	rendement du blé (t/ha)
blé	190	6,9
pois protéagineux	150	7,4

Document 2 — Des pois sans azote minéral. Des pois poussent six semaines sur un sable lavé, arrosés d’une solution nutritive sans azote. Lot A : sable contenant des bactéries Rhizobium ; les racines portent des nodosités, les plants sont verts et atteignent 4,7 g de matière sèche. Lot B : sable stérilisé ; aucune nodosité, plants jaunes et chétifs, 0,9 g de matière sèche.

Document 3 — Deux observations. Les racines et les feuilles de pois laissées au sol, riches en azote, se décomposent en quelques mois. Le piétin-échaudage est une maladie due à un champignon du sol qui attaque les racines du blé et se conserve sur les résidus des céréales de l’année précédente.

1. Engrais économisé grâce au précédent pois : kg N/ha.
190 − 150 = 40 kg N/ha.
2. Soit, par rapport à la dose après un blé : % (au dixième).
40 ÷ 190 × 100 ≈ 21,1 %.
3. Gain de rendement du blé après un pois : % (au dixième).
7,4 − 6,9 = 0,5 t/ha ; 0,5 ÷ 6,9 × 100 ≈ 7,2 % : plus de récolte avec moins d’engrais.
4. Avec les bactéries, la matière sèche d’un plant est multipliée par (au dixième).
4,7 ÷ 0,9 ≈ 5,2. Les lots ne diffèrent que par les bactéries ; le lot B jaunit, signe d’un manque de chlorophylle, une molécule azotée.
5. Sans azote minéral, la seule source d’azote du lot A est le diazote de l’.
De l’air (N₂, près des quatre cinquièmes de l’atmosphère), fixé par les bactéries des nodosités : c’est une symbiose. Les résidus de pois, minéralisés, nourrissent ensuite le blé.
6. Le champignon du piétin ne trouve pas de céréale l’année du pois : la rotation rompt le de la maladie.
Le cycle de la maladie, ce qui peut expliquer le meilleur rendement. Introduire une légumineuse réduit les engrais de synthèse et les maladies : une pratique de gestion durable fondée sur un processus biologique.

Problème 4 · Couvrir le sol en hiver : une moutarde CIPAN★★★Moyen

Document 1 — Des lysimètres (bacs qui recueillent l’eau ayant traversé le sol), d’octobre à février, après une récolte de blé en juillet.

Parcelle	azote nitrique lessivé (kg N/ha)	nitrates de l’eau drainée (mg/L)
sol nu	52	78
moutarde semée fin août	14	23

Document 2 — L’eau au fil de l’année. D’octobre à mars, les pluies dépassent l’eau évaporée par le sol et transpirée par la végétation : l’excédent traverse le sol vers la nappe. Après la récolte d’été, le sol contient des nitrates non utilisés, et la décomposition des résidus en libère encore à l’automne.

Document 3 — Le devenir de la moutarde. Détruite et enfouie en février, elle contient alors 45 kg N/ha ; environ 60 % de cet azote est libéré sous forme minérale au printemps et en été suivants.

1. Baisse relative de l’azote lessivé grâce à la moutarde : % (au dixième).
Référence : le sol nu. (52 − 14) ÷ 52 × 100 ≈ 73,1 %.
2. L’eau drainée sous sol nu dépasse la limite de qualité de l’eau potable de mg/L.
78 − 50 = 28 mg/L ; sous moutarde (23 mg/L), elle reste en dessous.
3. L’eau drainée sous moutarde est fois moins concentrée en nitrates (au dixième).
78 ÷ 23 ≈ 3,4.
4. Le lessivage a lieu d’octobre à février, quand la pluie dépasse l’.
L’évapotranspiration : l’eau en excès traverse un sol qui contient encore des nitrates.
5. Azote rendu à la culture suivante par la moutarde enfouie : kg N/ha.
45 × 60 ÷ 100 = 27 kg N/ha : autant d’engrais en moins ; l’azote piégé en hiver est recyclé.
6. Dans la moutarde, l’azote est stocké sous forme , qui n’est pas lessivable.
Sous forme organique (dans sa biomasse). Limite de la pratique : un semis de plus, un coût et une levée qui dépend des pluies de fin d’été.

Problème 5 · Blé conventionnel ou biologique : le bilan énergétique★★★Difficile

Document 1 — Bilan énergétique simplifié de deux cultures de blé (données simplifiées, par hectare et par an).

	blé conventionnel	blé biologique
rendement (t/ha)	7,8	4,3
énergie contenue dans la récolte (GJ/ha)	113	62
énergie fossile consommée (GJ/ha)	17,5	6,1
dont fabrication des engrais azotés (GJ/ha)	9,8	0

Document 2 — La fertilisation en bio repose sur des engrais organiques et sur des légumineuses dans la rotation. La synthèse industrielle des engrais azotés transforme le diazote de l’air à partir de gaz naturel, à haute température et sous haute pression.

1. Rapport énergie récoltée ÷ énergie fossile, conventionnel : (au dixième).
113 ÷ 17,5 ≈ 6,5.
2. Même rapport, biologique : (au dixième).
62 ÷ 6,1 ≈ 10,2 : le bio rend plus d’énergie par unité d’énergie fossile.
3. Part de l’énergie fossile du conventionnel due aux engrais azotés : %.
9,8 ÷ 17,5 × 100 = 56 % : la synthèse des engrais consomme beaucoup de gaz naturel.
4. Surface en bio pour récolter autant qu’un hectare conventionnel : ha (au centième).
7,8 ÷ 4,3 ≈ 1,81 ha, soit environ 81 % de surface en plus.
5. Énergie fossile pour produire 100 t de blé conventionnel, à l’unité : GJ.
100 ÷ 7,8 ≈ 12,82 ha ; 100 ÷ 7,8 × 17,5 ≈ 224 GJ.
6. Énergie fossile pour 100 t de blé biologique, à l’unité : GJ.
100 ÷ 4,3 × 6,1 ≈ 142 GJ : moins d’énergie fossile pour la même production, mais presque deux fois plus de surface. Le bio n’est donc pas durable « en tout point » : il faut juger sur plusieurs critères (énergie, surface, pollution, revenu).

Problème 6 · Le vulpin qui ne meurt plus★★★Difficile

Document 1 — Une adventice. Le vulpin est une graminée sauvage qui lève à l’automne, en même temps que le blé, et le concurrence. Ses graines restent quelques années dans le sol.

Document 2 — Survie du vulpin à un herbicide (données imaginées). Chaque année, des graines de vulpin sont récoltées dans deux parcelles ; les plantules sont traitées au laboratoire avec l’herbicide employé dans la parcelle A.

Parcelle	pratiques	plantules survivantes en 2019 (%)	en 2025 (%)
A	blé d’hiver chaque année, même herbicide chaque année	3	62
B	rotation blé d’hiver – colza – tournesol semé au printemps, herbicides alternés, désherbage mécanique avant le tournesol	3	9

Document 3 — Une levée d’automne. Le vulpin lève surtout à l’automne : avant un semis de printemps, les plantules levées peuvent être détruites par un passage d’outil.

1. Parcelle A : la part de plantules survivantes est multipliée par (au dixième).
62 ÷ 3 ≈ 20,7.
2. Parcelle B : elle est multipliée par .
9 ÷ 3 = 3.
3. Sur 400 plantules de vulpin par m² traitées, il en survit par m² dans la parcelle A en 2025.
400 × 62 ÷ 100 = 248 par m².
4. Et par m² dans la parcelle B.
400 × 9 ÷ 100 = 36 par m².
5. Dans la parcelle A, chaque traitement élimine les sensibles ; les vulpins résistants survivent et produisent des .
Des graines, qui portent la résistance : c’est une sélection naturelle répétée chaque année par le même produit.
6. Les parcelles A et B diffèrent par la rotation, les herbicides et le désherbage : on ne peut pas dire laquelle de ces pratiques freine le plus la résistance, car l’essai ne fait pas varier un seul .
Un seul facteur : rotation, alternance des herbicides et désherbage mécanique avant le tournesol changent ensemble. Ensemble, ils diversifient la pression sur le vulpin et la résistance progresse beaucoup moins ; pour savoir quelle pratique agit le plus, il faudrait des parcelles qui ne diffèrent que par une seule, et des répétitions.

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