Proposition pour LES SEANCES 1 ET 2 - Académie de Nancy-Metz

Fiche de présentation
|THEME du programme : Nourrir |Sous-thème : vers une agriculture |
|l'humanité |durable au niveau de la planète | |Qualité des sols |
Type d'activité . Activités documentaires
. Activité expérimentale Conditions de mise en ?uvre
Contexte et organisation . Durée : 1h30 Pré-requis : . Formules de quelques ions
. Quelques éléments sur la notion de titrage d'une espèce chimique
|Notions et contenus |Compétences attendues |
| | |
|Qualité des sols et de l'eau |Exploiter des documents et mettre en |
|Le sol : milieu d'échanges de |?uvre un protocole pour comprendre |
|matière. |les interactions entre le sol et une |
|Engrais et produits phytosanitaires ;|solution ionique en termes d'échanges|
|composition chimique. |d'ions. |
| |Mettre en ?uvre un protocole |
| |expérimental pour doser par |
| |comparaison une espèce présente dans |
| |un engrais ou dans un produit |
| |phytosanitaire. |
Compétences transversales . Rechercher, extraire, organiser des informations utiles
. Mobiliser ses connaissances
. Raisonner, argumenter, démontrer
. Travailler en équipe
|Mots clés de recherche : engrais, éléments chimiques, ions, titrage, |
|composition chimique. | |Provenance : Académie de Nancy-Metz |
|Adresse du site académique : http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/physique |
QUALITE DES SOLS 1- LE SOL : MILIEU D'ECHANGES DE MATIERE Activité documentaire : Pour vivre et se développer, les plantes ont besoin d'eau, de près de 20
éléments nutritifs qu'elles trouvent sous forme minérale dans le sol, ou
aussi apportés par l'air et d'énergie solaire. Un végétal peut être composé
jusqu'à 90% d'eau et 10% de matière sèche, la matière sèche contenant tous
les autres éléments indispensables à la plante. [pic] Parmi les éléments nécessaires, on trouve l'élément carbone, oxygène,
hydrogène provenant du dioxyde de carbone de l'air et dans l'eau. Les
autres éléments tels que l'azote, le phosphore, le potassium et en moindre
quantité le calcium, le soufre, le magnésium ainsi que les oligo-éléments
(éléments comme le cuivre, le fer, le manganèse..... nécessaires à la
plante mais en très faibles quantités) sont fournis aux végétaux par le
sol. Pour être assimilés par les plantes, ces éléments doivent être, pour la
plupart, contenus dans des ions. Ces ions sont en équilibre avec un
complexe appelé « complexe argilo-humique » noté CAH qui joue alors le rôle
de réservoir à ions. Ce complexe, présent dans le sol, sous forme solide
est un mélange de minéraux argileux et d'humus (couche supérieure du sol
créée et entretenue par la décomposition de la matière organique,
essentiellement par l'action combinée des animaux, des bactéries et des
champignons du sol). Au fur et à mesure de la croissance de la plante, ces ions vont être
utilisés, il y a donc un appauvrissement du sol en éléments nutritifs. Il
est alors nécessaire de fertiliser le sol. Composition de la matière végétale sèche.
|élément |C |O |H |N |K |Ca |P |Mg |S |
|% (masse |42 |44 |6 |2 |2,5 |1,3 |0,4 |0,4 |0,4 |
|) | | | | | | | | | |
Questions : 1- Quels sont les trois éléments qui composent l'essentiel de la matière
sèche de la plante ? (indiquez nom et symbole). Où la plante trouve-t-
elle ces éléments ?
2- Où trouve-t-elle les autres éléments ?
3- On distingue macroéléments et oligo-éléments concernant les autres
éléments nécessaires à la plante, à votre avis, qu'est-ce qui distinguent
ces deux termes ?
4- Sous quelle forme ces éléments peuvent-ils être assimilés par les
plantes ?
5- Pourquoi le complexe argilo-humique peut-il être qualifié de
« réservoir » ? Pourquoi peut-il « retenir » les éléments chimiques ?
6- Par rapport à sa charge (et à l'aide du schéma donné), retient-il tous
les types d'ions ?
7- Complétez le tableau suivant (à l'aide des informations données et de
vos connaissances) :
| |Nom de l'élément |Symbole de |Forme |
| | |L'élément |(nom et formule) |
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|Macroéléments | | | |
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|Oligoéléments | | | |
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8- L'assimilation de tous ces éléments se fait sous forme de réactions
chimiques. Certaines nécessitent un apport d'énergie. Comment cette
énergie est-elle fournie ?
2- LA FERTILISATION DES SOLS Activité documentaire : L'appauvrissement du sol en éléments nutritifs au fur et à mesure de
la croissance d'une plante nécessite de fertiliser le sol
régulièrement.
Les Egyptiens, durant des milliers d'années ont utilisés les riches
limons apportés par le Nil, des poissons enterrés sous le maïs en
Amérique du Nord, ou encore des excréments humains et animaux ont été
utilisés pour enrichir et entretenir les sols. Puis avec l'essor de
l'industrie chimique, charbonnière et pétrolière au 19e siècle, sont
apparus les engrais chimiques.
Les engrais doivent apporter, en justes proportions :
- Des éléments de base : azote, phosphore, potassium ; on parle alors
des engrais de type NPK si les trois sont associés.
- Des éléments secondaires comme le calcium, soufre, magnésium ;
- Des oligo-éléments tels que le fer, le manganèse, le cuivre, le
zinc, le sodium...
Les éléments secondaires se trouvent habituellement en quantité
suffisante dans le sol, et ne devraient être ajoutés qu'en cas de
carence, la plupart devenant toxiques, à faible dose, au-delà d'un
seuil variant selon les éléments.
Les plantes ont besoin de quantités relativement importantes des
éléments de base, les macroéléments. L'azote, le phosphore et le
potassium sont donc les éléments qu'il faut ajouter le plus souvent
aux sols pauvres ou épuisés par des récoltes intensives.
- L'azote contribue au développement végétatif de toutes les parties
aériennes de la plante, il est à distribuer au printemps, lors de
la pousse de la végétation mais sans excès car cela se ferait au
détriment du développement des fleurs et des fruits.
- Le phosphore renforce la résistance des plantes et contribue au
développement des racines. En excès, il est un facteur
d'eutrophisation de l'eau.
- Le potassium contribue à favoriser la floraison et le développement
des fruits.
Le trio « NPK » constitue la base de la plupart des engrais chimiques.
L'azote est le plus important d'entre eux mais c'est celui aussi qui
pose le plus de problèmes à cause du phénomène de lessivage, lié à la
forte solubilité des nitrates dans l'eau.
On distingue les engrais organiques d'origine animale ou végétale des
engrais minéraux.
Les engrais organiques d'origine animal sont surtout des déchets
industriels tels que les déchets d'abattoirs (sang desséché, déchets
de poissons), boues d'épuration des eaux. Ils sont intéressants pour
leur apport en azote à la décomposition relativement lente, et pour
leur action favorisant la multiplication rapide de la microflore du
sol mais n'enrichissent guère le sol en humus stable.
Les engrais organique d'origine végétal sont des résidus verts,
compostés ou pas, ou encore des plantes cultivées spécialement comme
engrais (algues par exemple). Ce sont aussi des sous produits de
l'élevage tels que les fumiers.
Les engrais minéraux sont produits par l'industrie chimique ou par
l'exploitation de gisements naturels de phosphate et de potasse. Ces
engrais apportent les éléments de base sous forme d'ions :
V Les engrais azotés sont apportés sous forme d'ions nitrate NO3-
ou d'ions ammonium NH4+ ;
V Le phosphore est apporté sous forme d'ions phosphate PO43- ;
V Le potassium apporté sous forme d'ions potassium K+. Les engrais doivent être utilisés avec précaution et sans excès.
L'utilisation excessive entraîne des conséquences sanitaires et
environnementales. Le risque sanitaire le plus connu est celui relatif
à la consommation d