3 ème partie: Nourrir l humanité
NLH1: Le sol et l eau.
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I. Etude du sol 1. Constitution générale Le sol est un élément très important sur Terre, et regorgeant de complexité. Toutefois, on peut considérer que le sol est constitué de trois grands composants : Les êtres vivants (champignons, bactéries, vers de terres, etc) qui forment plus 80% de la biomasse terrestre. (la masse des vers de terres est plus importantes que celle tous les animaux réunis!!) L humus, matière souple issue de la décomposition de déchets organiques par les bactéries. L argile, matière minérale fabriquée par les racines et par des microbes. Ces deux derniers constituants s associent pour former le complexe argilohumique (CAH). Celui-ci a une structure poreuse permettant la circulation de l eau et de l air à l intérieur.
2. Le sol : un milieu d échanges de matière Activité : Extrait de wikipedia Le complexe argilo-humique a la propriété d'être fortement adsorbant, ce qui lui permet de fixer de nombreux minéraux ; cette liaison «argile + éléments minéraux + humus» s'appelle la «complexolyse». C'est un des nombreux phénomènes qui participent à la pédogenèse. La profondeur et l'importance de ce phénomène varient selon le climat, le ph du sol et la qualité des argiles et des humus en présence. Les propriétés adsorbantes de ces complexes sont agronomiquement intéressantes et même vitales, car seuls ces complexes sont capables de fixer dans le sol des cations qui sont des nutriments pour les plantes, qui seraient sans cela mobiles dans le sol, voire dans l'air ou la pluie : Mg 2+, Ca 2+, K +, protons H + qui peuvent alors attirer des anions ou groupements anioniques : phosphate PO 4 3-. Si le groupement ionique est composé d'ions calcium (Ca 2+ ), il prendra le nom de pont calcique. Cette même propriété a une grande valeur du point de vue écotoxicologique ; ces complexes peuvent en effet fixer, c'est-à-dire provisoirement "inerter" des cations toxiques (métaux lourds, autres métaux toxiques ou radionucléides,...), qui ne sont alors plus solubles dans l'eau ou dans l'air et qui sont de la sorte moins biodisponibles pour la flore. Le complexe argilo-humique est mieux hydraté que ne pourraient l'être les micelles d'argile ou humiques, au bénéfice de la faune et microflore du sol qui produisent ce complexe (et au bénéfice de l'agriculture). Une hydratation minimale est d'ailleurs nécessaire à la stabilité de ce complexe (la désertification s'accompagne de la destruction de ces complexes).
Voc : la pédogénèse, (du grec pedon, sol, et de genèse) est l'ensemble des processus physiques, chimique et biologiques qui, en interaction les uns avec les autres, aboutissent à la formation, la transformation ou la différenciation des sols. 1) Le complexe argilo-humique est-il chargé électriquement? 2) Qu est ce qu un cation? 3) Comment les cations sont-ils retenus dans le sol? 4) Pourquoi est-ce intéressant pour l agriculture? 5) Pourquoi le CAH peut-il aider à contrer la pollution de l environnement? 6) Faire un schéma du complexe argilo-humique avec l aide du professeur.
complexe argilo-humique :
3. Engrais et produits phytosanitaires La terre transforme en permanence des éléments minéraux en substances nutritives pour les végétaux. Pour se développer, une plante a besoin de différents éléments chimiques. (voir activité n 2) L'azote N : C'est l'élément principal de toute l'alimentation des plantes. Il permet aux tiges de se développer, aux feuilles de pousser. Le phosphore P: C est le "système nerveux" des plantes qui assure une bonne formation des racines, des tiges et des fruits. Le potassium K : Il renforce la résistance de la plante aux maladies mais son action est surtout efficace pour renforcer la rigidité des tiges. Pour les fruits, il favorise l'accumulation des sucres et donne ainsi du goût. Les oligo-éléments (Cu, Fe, Mn, Zn ) : Ce sont des éléments présents en très faible quantité mais indispensables au développement des végétaux. On peut citer, par exemple, le cuivre, le fer, le zinc Sans ces oligoéléments la plante meurt.
Questions: 1) Beaucoup d engrais sont de types NPK. Justifier cette appellation. 2) Quelle est la différence entre un engrais et un produit phytosanitaire? 3) Expliquer pourquoi le sulfate de fer, après avoir éliminé la mousse, favorise sa réapparition.
II. Etude de l eau 1. Généralités L eau est une molécule possède de remarquables propriétés en tant que solvant, ce qui en fait une molécule essentielle à la vie. L eau n existe jamais totalement pure. Elle contient toujours des ions en plus ou moins grande quantité. Exemple : le ph est en réalité une mesure de la concentration d ion oxonium H + dans une solution! ph = 1 => beaucoup d ions H + ph = 14 => très peu d ions H +
Caractéristiques T fusion 0 C T ébullition 100 C densité 1,0 Masse molaire eau 18 g mol -1
2. Eau de source, eau minérale ou eau du robinet? Les eaux destinées à la consommation humaine répondent à diverses appellations : Eau du robinet : répond aux critères règlementaires stricts de l'eau potable. Eau de source : eau d'origine souterraine ayant bénéficié d'une protection contre la pollution, et n'ayant subi ni traitement chimique, ni adjonction. Elle doit donc être naturellement conforme (Elle doit satisfaire tous les critères de potabilité).
Eau minérale naturelle : eau d'origine souterraine, protégée de toute pollution humaine. Ses caractéristiques chimiques stables dans le temps lui confèrent des propriétés favorables à la santé. Néanmoins cette eau n'est généralement pas potable au sens règlementaire car elle contient des substances minérales en quantités trop importantes pour pouvoir servir de boisson exclusive. Les eaux minérales font donc l'objet d'autorisations spécifiques, après analyse de leurs effets thérapeutiques.