Vers une agriculture durable

Correction Chapitre 3

Etude d'un agrosystème

Un agrosystème est un écosystème modifié ou créé par l’Homme pour subvenir à ses besoins. Il a pour but de produire des quantités importantes d’un certain type de végétal ou animal. Les plantes sélectionnées ont une productivité remarquable. Celles-ci nécessitent un prélèvement important de minéraux dans le sol. Or ceux-ci, après être devenue des constituants de la plante, sont exportés en dehors du système. La restitution naturelle de ces éléments dans le sol est très faible et provoque un appauvrissement du sol en minéraux. La matière et l’énergie créées ne sont donc pas recyclées, l’agrosystème est donc en déséquilibre et nécessite l'intervention de l'Homme pour rétablir l'équilibre.

Activité 7 : Empreinte écologique

Population Empreinte écologique (en équivalent planète)

Américain 6.81 Chinois 0.55 Africain 0.45

Européen 3.4

Actuellement notre mode de consommation dépasse les capacités de production de la planète, notre empreinte écologique ne s'inscrit pas dans une perspective de développement durable. A notre échelle, une modification de notre type d'alimentation, une limitation du gâchis alimentaire, une utilisation des produits locaux peuvent diminuer notre impact sur la nature. L'utilisation des transports en commun, le covoiturage, l'achat d'une voiture récente, mais aussi l'utilisation des sources d'énergie renouvelable (panneaux solaire, éolienne…) sont également des moyens de limiter notre empreinte écologique

Activité 7 : Empreinte écologique La consommation de viande ou d'un produit végétal n'a pas le même impact sur l'environnement.

Impact sur l'environnement

Consommation de viande

Consommation de produit végétal

Surfaces utilisées 70 % des surfaces agricoles, soit 30 % de la surface de la planète

30 % des surfaces agricoles.

Surfaces de sol nécessaires pour produire un kilo d'aliments

Entre 44 et 323 𝑚𝑚2 Entre 6 et 17 𝑚𝑚2

Besoins en eau nécessaires pour produire un kilo d'aliments

Entre 3300 et 15 500 litres Entre 700 et 1800 litres.

Emission de 𝐶𝐶𝐶𝐶2 pour produire un kilo d'aliments Entre 1206 et 26879 g Entre 117 et 733 g

On remarque que consommer de la viande utilise beaucoup plus de surface agricole et d'eau et rejette davantage de 𝐶𝐶𝐶𝐶2 que la consommation d'un produit végétal. De plus, toutes les activités humaines liées à la production d'aliments ( fabrication des engrais, fonctionnement des engins agricoles, transports…) rejettent du 𝐶𝐶𝐶𝐶2 à l'origine d'un dérèglement climatique.

L'apport des minéraux

Dans un écosystème, le renouvellement des minéraux dans les sols est toujours assuré car les végétaux meurent sur place, là où ils ont puisé les ressources. Mais dans un agrosystème, on les récolte avant qu'ils puissent rendre au sol les substances nécessaires pour recommencer une nouvelle culture. L'agriculteur compense ce manque en épandant de l'engrais.

Les éléments fertilisants apportés par l'engrais sont l'azote (N ), le phosphore (P ) et le potassium (K ). La quantité d'engrais a utiliser pour apporter la bonne dose de minéraux au sol dépend du type de culture. Il existe toutefois une dose optimale qui permet d'obtenir un bon rendement sans en utiliser à outrance.

La protection des cultures

Différents éléments perturbent la croissance d’une plante et diminuent sa productivité : les ravageurs (oiseaux, insectes, rongeurs etc.) qui s’en nourrissent, les micro-organismes (les champignons, les virus ou les bactéries) qui infectent la culture, les adventices (mauvaises herbes) qui puisent eau et sels minéraux dont la culture a besoin. Le terme pesticide est utilisé au sens large pour désigner des molécules toxiques utilisées à grande échelle pour se débarrasser des êtres vivants nuisibles cités précédemment. Dans tous les cas, l‘utilisation des pesticides permet une augmentation importante des rendements.

Sélection génétique et croisement

Principe Intérêts Inconvénients

On sélectionne des individus possédant chacun des caractères intéressants que l’on souhaite voir réunis dans un seul individu. Pour cela, on croise les 2 plantes et la première génération (F1) possède ces caractéristiques intéressantes.

Amélioration des rendements grâce à la vigueur hybride

- Baisse de la biodiversité - Sensibilité des hybrides aux aléas (parasites, sécheresse…) - Nécessite des engrais et des produits phytosanitaires importants - Le croisement des hybrides ne donne pas une population homogène, donc l’agriculteur doit à présent acheter chaque année ses semences.

Modification du programme génétique : les OGM

Principe Intérêts Inconvénients

On modifie par transgénèse le génome d’un organisme, en ajoutant un gène qui permet d’augmenter la production de certaines molécules, ou au contraire d’inhiber leur production

- Rendre résistante une plante à des herbicides, à la sécheresse ou à des parasites - Augmenter la production de certaines vitamines pour lutter contre les carences (Vitamine A par le riz « doré ») - Limiter la production de certaines toxines par des aliments consommés (manioc) - limiter la pollution des eaux par les déjections animales

- Nécessité d’associer à la plante transgénique résistante à un herbicide l’herbicide associé. - Risque de voir se répandre dans l’environnement un gène de résistance à un herbicide et donc difficulté à se débarrasser des plantes adventices - Cout important des semences - Limite la biodiversité - Risques méconnus pour la santé humaine.

Bouturage et clonage

Principe Intérêts Inconvénients

- Le bouturage consiste à prélever des fragments d’une plante contenant un bourgeon et une feuille, puis à les repiquer pour obtenir de nouvelles plantes identiques à la première - Le clonage consiste à introduire une cellule somatique de l’animal A que l‘on souhaite cloner dans un ovocyte énucléé. L’embryon qui en résulte est introduit chez un receveur qui donnera naissance au clone de l’animal A.

Permet d’obtenir de nombreux organismes ayant tous les mêmes caractéristiques intéressantes que l’organisme dont ils sont issus.

- Perte de biodiversité par homogénéisation des individus. - Technique du clonage difficile et donc peu fiable (5% de réussite)

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides Débat : Les marées vertes en Bretagne - groupe des scientifiques

Surface couverte par les algues vertes en hectares

Le rond le plus gros représente une surface de 400 ha

Flux de nitrates arrivant à la mer en kg/ha/an

la flèche rouge représente un flux compris entre 45 et 97

Le développement des algues est corrélé à une source de nourriture abondante, dans ce cas, ce sont les nitrates qui joue le rôle du facteur décisif. Or, la quantité d'algues ne dépend pas uniquement des flux de nitrates, c'est pourquoi des zones ou les flux sont importants ne possèdent pas forcément une surface couverte importante. En effet, la géographie doit également être propice au développement des algues, c'est le cas dans des baies ou le renouvellement de l'eau par les courants est faible. De plus, les algues ne se développent principalement qu'en été car il leur faut également une lumière importante.

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides Débat : Les marées vertes en Bretagne - groupe des scientifiques

Depuis plusieurs années, on assiste à une prolifération d’algues dans les rivières de Bretagne et dans les baies où la configuration ne permet pas un effet de brassage suffisant: l’eau verdit et sa transparence diminue, c’est l’eutrophisation. Ces végétaux, en mourant, vont constituer un apport nutritif pour les bactéries qui se multiplient et consomment le dioxygène dissous dans l’eau, conduisant à l’asphyxie de nombreux animaux aquatiques qui finissent par disparaître.

De plus, la décomposition dans le milieu des algues produit un gaz toxique acide (H2S) qui est à l'origine de différents accidents mortels (mort d'un cheval, de sangliers et d'homme)

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides Débat : Les marées vertes en Bretagne - groupe des écologistes

Surface couverte par les algues vertes en hectares

Le rond le plus gros représente une surface de 400 ha

Flux de nitrates arrivant à la mer en kg/ha/an

la flèche rouge représente un flux compris entre 45 et 97

On observe bien une corrélation entre la disposition géographique associée aux flux de nitrates et la surface couverte par les algues.

Quelle est l'origine de ces flux de nitrates ?

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides Débat : Les marées vertes en Bretagne - groupe des écologistes

Les nitrates et les phosphates proviennent, entre autres, des engrais répandus sur les cultures. L’excès n’est pas absorbé par les plantes et est entrainé par les eaux de ruissellement jusqu’aux rivières ou les eaux d’infiltration jusqu’aux nappes souterraines. Celles-ci rejoignent la mer. De plus, il semble y avoir une corrélation entre les zones où l’on observe une prolifération des algues vertes et les zones à forte concentration en élevage porcin. L’explosion de la concentration en nitrates dans ces zones s’expliquent par le fait que l’urine et les excréments de ces animaux sont très riches en nitrates, on peut supposer aisément que ces derniers sont entraînés vers la mer lors des nombreuses pluies qui arrosent la Bretagne.

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides Débat : Les marées vertes en Bretagne - groupe des écologistes Des solutions existent pour limiter ces flux de nitrates : • L'élevage sur paille. Parmi les avantages liés à cette pratique, le CGDD souligne la réduction des rejets azotés mais aussi les bénéfices agronomiques et le bien-être animal. • Compostage Aujourd’hui, la proportion d’algues qui est compostée a augmenté avec l’ouverture, en juillet dernier, du centre de traitement de Launay-Lantic (Côtes d’Armor) qui peut traiter 20 000 tonnes en cinq mois. Le compostage permet une utilisation des algues plus étalée dans le temps que l’épandage. • Biogaz et électricité La méthanisation des algues vertes de façon à faire du biogaz et éventuellement de l’électricité est théoriquement possible. Toutefois, elle se heurte à un problème de taille : la forte teneur des algues vertes en soufre (jusqu’à 5 % du poids sec de l’algue, soit dix fois plus qu’un déchet vert ordinaire) et son faible taux de carbone. • Alimentation animale Côté nutrition animale, là aussi les algues vertes ont trouvé des applications intéressantes. Constitué d’un mélange d’argile extrêmement fine et de sucres (des polysaccharides) extraits des algues vertes, ce produit appelé Amadéite et faisant l’objet d’un brevet, agit pour piéger les toxines bactériennes. • Cosmétique En cosmétologie également, les algues vertes ont une certaine utilité. Dans leur paroi, elles renferment des sucres solubles appelés ulvanes qui représentent 8 à 29 % de la matière sèche. Or ces ulvanes ont des propriétés texturantes (pour faire des gélifiants et des épaississants) et chimiques particulières du fait de la présence de groupes d’atomes rares.

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides Débat : Les marées vertes en Bretagne - groupe des éleveurs

La comparaison de ces deux cartes montre bien une corrélation entre la pollution de l'eau souterraine et la localisation des élevages porcins.

Néanmoins, les éleveurs et agriculteurs en sont conscients. C'est pourquoi, de nombreux efforts ont été entrepris dans la profession.

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides Débat : Les marées vertes en Bretagne - groupe des éleveurs

La comparaison de ces deux cartes montre une réduction dans certains cantons de la production en azote entre les années 2000 et 2009. C'est un progrès, même si il reste encore de gros efforts

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides Débat : Les marées vertes en Bretagne - groupe des éleveurs

Des investissements ont été réalisés pour l'environnement : Une fertilisation raisonnée : le lisier est apporté en fonction des

besoins réels des plantes cultivées. Une évolution des pratiques culturales : les agriculteurs plantent

des bandes enherbées le long des cours d’eau (25 000 ha aujourd’hui en Bretagne) et couvrent les sols en hiver pour piéger les nitrates.

Une évolution de l'alimentation des animaux : une alimentation adaptée aux besoins des animaux permet de diminuer les rejets moyens des animaux en azote et en phosphore, respectivement de 15% et 25% par rapport à une alimentation « standard ».

Le traitement du lisier : En Bretagne, depuis une quinzaine d’années, environ 450 stations de traitement de lisier de porc ont été réalisées grâce à l’engagement de plus de 600 éleveurs (source UGPVB*). Ces stations permettent de transformer le lisier, qui est ensuite exporté dans des régions déficitaires en engrais naturel

Livre page 92 document 2 Quelles sont les conséquences possibles sur la santé d’un excès de nitrates ?

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides

L’excès de nitrates à différentes conséquences. Il peut dans certains cas provoquer la formation d’un composé réagissant avec l’hémoglobine, empêchant alors le transport de l’oxygène par le sang. Il peut aussi être à l’origine d’une quarantaine de cancers

Les conséquences de l’utilisation d’engrais et de pesticides

Si les pesticides sont ingérés par des animaux, ceux-ci sont stockés dans les graisses. Chez les prédateurs successifs, à chaque niveau de la chaîne alimentaire, la quantité de pesticides accumulés augmente, c'est le phénomène de bioconcentration. L’utilisation du DDT (pesticide) dans l’agriculture américaine a des conséquences inattendues sur les populations d’Inuit vivant dans le grand Nord canadien. On a remarqué que le lait maternel des femmes Inuits est très riche en DDT, or celles-ci consomment de la viande, de la peau et de la graisse des mammifères et des poissons.

Des pratiques agricoles pour une agriculture durable

Différentes pratiques sont à modifier ou bien à développer. • L’utilisation du labour à de nombreux inconvénients : il perturbe les organismes

du sol et bouleverse sa structure. Or la faune du sol joue un rôle important dans son aération et dans la dégradation de la matière organique en matière minérale assimilable par les végétaux. Un labour léger est donc préférable pour permettre une exploitation pérenne du sol.

• Certaines plantes peuvent concurrencer les adventices (plantes concurrentes) et piéger les nitrates, limitant ainsi le lessivage vers les nappes d’eau.

• L’utilisation du trèfle qui fixe l’azote de l’air pour le transformer en azote utilisable par la plante permet de limiter l’utilisation d’engrais.

• Les haies autour des cultures permettent la croissance d’insectes qui se nourrissent des ravageurs des cultures.