PARTIE 1 (8 points) - NOURRIR L'HUMANITÉ

La présence d'ions nitrate (N0₃^-) en excès dans les eaux de surface et les nappes phréatiques pose des problèmes sanitaires et environnementaux.C'est un enjeu de santé publique car l'eau de boisson doit répondre à des normes de potabilité. Le contrôle de la concentration en ions nitrate est également un enjeu de protection de l'environnement car une trop grande teneur des eaux de surface conduit à une surproduction d'espèces végétales aquatiques et, à terme, à la destruction de nombreuses espèces vivantes. Les ions nitrate proviennent de la fertilisation azotée des agrosystèmes, et aussi de la minéralisation naturelle des matières organiques du sol.
Ayant été pendant longtemps incités à utiliser les engrais azotés pour accroître les rendements agricoles, les agriculteurs se voient aujourd'hui imposer des mesures pour lutter contre la pollution azotée.

Document 1 : Document d'information édité par une chambre d'agriculture

SAU : surface agricole utile
Zone vulnérable : Les zones géographiques dans lesquelles la concentration des eaux en ions nitrate est comprise entre 40 et 50 mg/L avec une tendance à la hausse sont jugées menacées par la pollution et qualifiées de zones vulnérables.

D'après : http://cda-vosges.fr

Qu'est - ce qu'une CiPAN ?
Il s'agit d'une « Culture Intermédiaire Piège à Nitrates » (ray-grass, phacélie, moutarde blanche, ... ), implantée dans le but de prélever et de stocker les nitrates se trouvant dans le sol lorsque celui-ci n'est pas occupé par la culture principale (blé, maïs, ...).
L'implantation de la CIPAN permet ainsi de retenir temporairement l'azote dans la biomasse végétale. Cette biomasse va ensuite être minéralisée et remettre une partie de l'azote prélevé à disposition de la culture suivante.
La CIPAN doit être implantée au plus tard au 1 er septembre, et maintenue au moins jusqu'au 1er novembre.

Document 2 :
Le sol est un milieu complexe composé de matières minérales et organiques, d'air et d'eau. Les argiles (matières minérales) s'associent à la matière organique du sol (l'humus) pour former le complexe argilo-humique (CAH). La structure en feuillets des argiles confère au complexe une charge négative. Une partie des cations en solution dans le sol (Ca2+, K+, H+, Na+, ... ) peuvent alors s'y fixer. Le complexe argilo-humique est ainsi un véritable réservoir d'éléments nutritifs pour la culture.

Document 3 :

COMMENTAIRE RÉDIGÉ :
Monsieur X est agriculteur dans les Vosges, dans la région de Neufchâteau qui est classée « zone vulnérable ».

Expliquez à Monsieur X les intérêts de cette obligation d'implanter une CIPAN avant la culture de printemps.

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

Corrigé personnel (forme non respectée, on est tellement loin de l'enseignement scientifique.... mon corrigé est fourni sous réserves.... je fais ce que je peux : je suis professeur de sciences naturelles...)

Les nitrates du sol sont facilement lessivés. La commune de Neufchâteau dans les Voges est classée dans les zones vulnérables du fait de la quantité de nitrates dans ses eaux qui comprise entre 40 et 50 mg/L. Du fait de sa pluviométrie importante et assez régulière tout au long de l'année le lessivage est facilité : les précipitations les moins fortes (<15 mm) sont réparties sur 4 mois de janvier à avril alors que tous les autres mois atteignent au moins 20 mm (à l'exception d'août qui atteint 15 mm en moyenne). Les nitrates lessivés sont perdus pour les cultures, ce qui implique la nécessité, afin de maintenir des productions économiquement rentables, d'apporter des engrais azotés, pratique qui, à son tour, augmente le lessivage des nitrates et donc la pollution des nappes. Il ne faut pas oublier que plus de 50% des nitrates apportés par les engrais, même à libération retardée, sont perdus et lessivés ou infiltrés (voir sujet1 annales zéro). Les chiffres de 60 mg/kg de résidus azotés dans le sol sont donnés pour un apport d'engrais de 125 kg/ha (sujet Emirats arabes 2012).

Ce qui permet, notamment, de retenir les nitrates dans le sol, c'est le complexe argilo-humique. En effet, si l'anion NO₃^- ne peut se fixer au complexe de charge négative, les ions ammonium (NH₄⁺) le peuvent et sont utilisés par les végétaux. Pour augmenter la quantité de complexe argilo-humique dans un sol on peut apporter des fumures qui en ajoutant des acides organiques, permettent, dans certains cas, de former davantage de CAH. Ainsi, une culture intermédiaire qui n'est pas récoltée et exportée, mais au contraire enfouie dans le sol apporte cette matière organique favorisant la formation de CAH.

Un CIPAN est (doc1) est une culture intermédiaire implantée réglementairement (du 1er septembre au 1er novembre au minimum) de façon à limiter le ruissellement (par comparaison avec des terres en jachère ou labourées et gardées sans couverture végétale) et le lessivage des nitrates (en les "piégeant" en quelque sorte dans la culture puisque les nitrates servant à l'édification de la plante ne sont pas lessivés !!!). Il n'en reste pas moins que si l'on récolte la culture intermédiaire il y a un épuisement du sol. Il ne doit pas y avoir d'exportation.