PARTIE I  (8 points) - NOURRIR L’HUMANITÉ
 
Les pratiques culturales doivent de plus en plus prendre en compte la rentabilité mais aussi la préservation de l’environnement, notamment lorsqu’il s’agit de stopper l’augmentation des teneurs en ions nitrate (NO^3-) du milieu aquatique et par là-même de garantir la potabilité des eaux. Des recherches agronomiques ont été menées afin de réduire la quantité d’engrais de type ammonitrate (NH₄NO₃) utilisée, mais aussi de déterminer finement le moment où ces derniers doivent être fournis à la plante.
 
Document 1 : Quantité totale d’azote absorbée par le maïs en unité.ha^-1 en fonction du temps

D’après : www.manche.chambagri.fr et www.cda-vosges.fr

 
Document 2 : Rendement de la culture de maïs en quintal.ha^-1en fonction de l’apport d’engrais azoté en kg.ha^-1.

D’après : www.yara.fr

 
Document 3 : Schéma de l’absorption d’azote par un plant de maïs

 
COMMENTAIRE RÉDIGÉ :
La directive européenne dite Nitrates a pour objectif de réduire la pollution des eaux par les ions nitrate d’origine agricole et cette réglementation précise entre autre : « en cas d’apport d’engrais azoté d’une dose supérieure à 60 unités d’azote par hectare, si un apport est réalisé avant la levée de culture, le fractionnement est obligatoire et un apport d’engrais doit être réalisé après la levée de la culture. »
1 unité d’azote par hectare = 1 kilogramme d’azote par hectare
Expliquez sur quoi est fondée cette réglementation tout en montrant de quelle manière l’agriculteur peut optimiser cet apport d’engrais pour la rentabilité de sa production.
Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et vos connaissances (qui intègrent, entre autres, les connaissances acquises dans les différents champs disciplinaires).

Éléments de correction (sous réserves étant donné le type de sujet qui est plus technique que biologique et pour lequel les documents sont un peu insuffisants:
L'indication pratique contenue dans la directive dite "Nitrates"  montre tout d'abord un seuil à partir duquel le fractionnement de l'apport d'engrais est obligatoire : 60 unités d'engrais par ha = 60 kg/ha. Ce seuil ne semble être justifié par aucun document, sauf si l'on considère que dans le document 2, le rendement augmente presque proportionnellement à l'apport d'azote jusqu'à environ 60 kg/ha (pente constante puis décroissante). Mais la pente de la courbe reste très élevée jusqu'à des apports de 140 kg/ha... Pour une valeur de 195 kg/ha le maximum est atteint et des doses plus élevées provoquent au contraire une diminution du rendement (pente négative).
On aurait du disposer d'une courbe de rendement avec différents types de fractionnement des apports.
Il est cependant évident qu'un apport brutal et trop important d'engrais (document 3) en saturant le complexe argilo-humique, ne permet pas d'optimiser l'absorption des éléments minéraux par la plante et conduit au contraire à un fort gaspillage des cations qui sont lessivés et qui peuvent provoquer des pollutions aquatiques (nappes phréatiques ou cours d'eau...), voir jusqu'à la mer (algues vertes...).
La question de l'étape végétative opportune pour l'apport d'engrais est très nettement éclairée par le document 1. On voit en effet que jusqu'au stade 6 feuilles l'absoption de nitrates est très faible. Il paraît en effet judicieux de faire coïncider l'apport d'engrais avec le moment où le végétal en a besoin et est capable de l'absorber, soit entre le stade 6 feuilles et la floraison. Apporté trop tôt l'engrais est lessivé; appotrté trop tard il n'est pas absorbé non plus et ne permet pas d'augmenter les rendements.

Complément:
(voir le cycle de l'azote sur Wikipédia: http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_de_l'azote).  Chez les êtres vivants l'azote organique est sous la forme de groupe amine dans les acides aminés des protéines. L'homme et les mammifères rejettent de l'urée (O=C(NH₃)₂) qui est rapidement dégradée en ammoniaque (NH₃ aqueux). Les êtres vivants peuvent assimiler différentes sortes d'azote : N2 directement pour certaines bactéries (dont les bactéries associées aux nodosités de certaines plantes), NH₄⁺, NO₂^-, NO₃^-.