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1 QUALITE DES SOLS Lorsqu on évoque l agriculture, on pense aux sols et à l eau qui permet de les irriguer. C est pourquoi nous sommes en droit de nous demander : Comment qualifier un sol? Comment améliorer ses qualités? Pour cela, dans un premier temps, nous présenterons la constitution d un sol et tenterons d identifier les différents échanges qui peuvent s y produire en précisant leur importance par rapport aux qualités du sol. Puis, dans un second temps, nous essayerons de voir comment l Homme peut améliorer la qualité d un sol en utilisant des produits extérieurs (engrais, produits phytosanitaires). I. Constitution d un sol. 1. Structure. Le sol est constitué de : * * * Rq : * L humus correspondant à la matière organique du sol est formé par des éléments C, H, O et N. * Riche en cavités (= pores), la terre est dite poreuse. 2. Le complexe argilo-humique : CAH. Dans la phase solide, la matière minérale est liée à la matière organique : les argiles s associent à l humus. On parle de.. En agriculture, il est important de connaître la composition ainsi que les caractéristiques du sol afin de pouvoir apporter les constituants nécessaires aux cultures. Document 1a : Modélisation du Complexe Argilo-Humique (CAH) Les ions susceptibles d être échangés entre la solution du sol et le CAH sont ceux qui sont fixés à la périphérie. Document 1b : Le sol est une réserve de substances nutritives qui proviennent de l altération de la roche mère, de la décomposition de matière organiques et de l atmosphère. Les racines puisent dans la solution du sol les éléments majeurs (Ca, N, P, K, Mg) et les oligo-éléments, la composition de la solution mère étant régulée par le complexe argilo-humique (CAH) du sol. C est en effet le CAH du sol, dont l importance varie en fonction des teneurs en argile et en matières organiques, qui va permettre la mise en réserve ou la libération des éléments nutritifs pour les racines. Tous les raisonnements d apports éventuels d éléments nutritifs doivent donc être raisonnés en fonction des besoins de la culture bien sûr, mais aussi en fonction de la taille du CAH du sol [ ] Extrait d une fiche de l Institut Technique de l Agriculture Biologique M.Meyniel 1/6

2 1. D après les documents, indiquer le rôle du complexe argilo-humique. Préciser comment ce rôle est rempli en discutant des charges électriques et indiquer le nom des éléments chimiques cités en exemple. Document 2 : Expériences Placer 50 g de la même terre dans deux entonnoirs munis de papier filtre. Verser lentement 20 ml de solution diluée d éosine dans le premier entonnoir. La coloration de cette solution est due à un anion, ion de charge négative. Verser lentement 20 ml de bleu de méthylène dans le second entonnoir. La coloration de cette solution est due à un cation, ion de charge positive. 2. Ces expériences permettent-elles de confirmer les conclusions précédentes sur le rôle du CAH? Justifier votre réponse en partant de vos observations et indiquer le devenir des différents ions dans le sol. Rq : * Les cations calcium Ca 2+ assurent la stabilité du CAH. M.Meyniel 2/6

3 II. Importance de la solution du sol. 1. Nutrition des plantes. Les végétaux se nourrissent essentiellement de carbone C, hydrogène H, oxygène O et azote N. Mais ils ont aussi besoin d autres éléments minéraux indispensables pour croître : calcium Ca, potassium K, phosphore P, magnésium Mg et le sodium Na. Pour répondre à ses besoins, une plante absorbe : * * : - - (apport en azote, potassium, phosphore, calcium, magnésium ) Document 3a : racine agrégat poil de la racine solution ionique du sol Document 3b : Les pluies acides sont dues à la présence dans l atmosphère de polluants libérés par des phénomènes naturels (éruption volcanique) et certaines activités humaines (industrie). Elles entraînent la formation dans le sol d ions aluminium Al 3+, toxiques en grande quantité, qui se fixent préférentiellement sur le complexe argilo-humique. Les pluies acides appauvrissent ainsi le sol en minéraux. Les effets des pluies acides sont plus importants si le sol est pauvre en agrégats : le sol est moins poreux, l eau y est moins retenue. L eau s infiltre plus rapidement dans les couches souterraines en entraînant avec elle les ions de la solution du sol. Le sol menacé par les pluies acides 3. Justifier pourquoi la conjugaison des pluies acides et d un sol pauvre en complexes argilo-humiques entraîne une diminution de minéraux disponibles pour les végétaux M.Meyniel 3/6

4 Solution ionique du sol Complexe argilo-humique NO 3 - Racines du végétal HPO 4 Le sol constitue un véritable milieu d échanges de matière: la solution du sol conserve les anions et cède des cations au CAH de charge négative, au niveau des racines, la plante absorbe les anions et les cations de la solution du sol selon ses besoins. Conclusion : Quel est le critère de qualité d un sol? Via quel intermédiaire ce font les échanges de matières dans le sol? Rq : * Les plantes puisent dans la solution du sol les éléments qui leur sont indispensables sous forme d ions pour produire de la matière organique : - l azote N, sous forme d ions nitrate (NO 3 -) surtout, - le potassium K, sous forme d ions potassium (K + ), - le phosphore, sous forme d ions phosphate hydrogénés (HPO - 4 et H 2 PO 4 2-). M.Meyniel 4/6

5 2. Engrais et produits phytosanitaires. Les caractéristiques d un sol étant connu, pour améliorer les rendements et la productivité agricole (afin de nourrir toute la planète), l agriculteur utilise deux types de produits (naturels ou de synthèse). 4. Etablir un lien entre le rôle d un engrais et sa composition chimique en précisant les trois principaux éléments chimiques apportés par un engrais NPK, document 4a. Document 4a : Document 4b : 5. A quelle classe de produits appartient cette bouillie bordelaise, document 4b? Préciser la définition de cette classe. Document 5 : L apparition de taches brunes ou d un jaunissement des feuilles sur les rosiers et autres arbres fruitiers peut être due à la chlorose. Cette pathologie due à un manque de chlorophylle, espèce chimique permettant la photosynthèse et responsable de la couleur verte des feuilles. Elle peut avoir plusieurs origines, mais la cause la plus courante est un manque de fer (élément chimique participant à la synthèse de la chlorophylle), ce qui peut se traiter. 6. a. Justifier la couleur des feuilles atteintes de chlorose et justifier l utilisation d un engrais ou d un produit phytosanitaire pour y remédier. b. Pourquoi faut-il doser précisément la quantité de produit utilisée? Rq : * La composition, qui diffère d un produits à l autre, peut être déterminée par dosage par comparaison. Documents 6 : Dosage par comparaison M.Meyniel 5/6

6 Le dosage par comparaison permet de déterminer la masse ou la quantité d une espèce en solution en comparant le volume obtenu à ceux obtenus avec des solutions de référence mesurées préalablement. Avec ces mesures préalables, on peut de tracer une courbe d étalonnage permettant de remonter à la valeur recherchée. L étiquette d un produit phytosanitaire indique que 100 g de ce produit contient 5,0 g d ions fer II Fe 2+. Nous allons vérifier cette information, à l aide d un dosage par comparaison. Remplir une burette avec une solution de permanganate de potassium. Disposer le bécher contenant 20 ml d une solution contenant 0,5 g d engrais à doser sur l agitateur magnétique. Verser la solution contenue dans la burette 0,5 ml par 0,5 ml. Arrêter dès que le contenu du bécher change de couleur, toute l espèce dosée a été consommer, et noter le volume V de solution de permanganate de potassium introduit. Burette graduée Solution de permanganate de potassium Solution d engrais à doser Agitateur magnétique m Fe 2+ (mg) V (ml) 7. a. Pourquoi arrête-t-on de verser la solution de permanganate de potassium lorsque la coloration violette persiste dans le bécher? b. A l aide du graphique ci-contre, déterminer la masse m d ions fer II Fe 2+ contenue dans 0,5 g de l engrais. c. Compte tenu des imprécisions expérimentales, l indication précisée sur l étiquette est-elle vérifiée? Conclusion : La qualité d un sol se caractérise d après la présence de complexes argilo-humiques et de sa solution ionique. Cette dernière revêt un rôle essentiel puisqu elles assurent les échanges de matière se produisant dans le sol. Et il en va de même pour nous! L eau est tout aussi essentielle pour le sol que pour nous comme nous le verrons dans le prochain chapitre en étudiant les qualités des eaux de consommation et leur obtention. Compétences exigibles - Exploiter des documents et mettre en œuvre un protocole pour comprendre les interactions entre le sol et une solution ionique en termes d échanges d ions. - Mettre en œuvre un protocole expérimental pour doser par comparaison une espèce présente dans un engrais ou dans un produit phytosanitaire. M.Meyniel 6/6

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