La couleur bleue d'une solution de bleu de méthylène est due à des cations (ions +) présents en solution.

Partie 2 : Nourrir l’Humanité

NOTIONS ET CONTENUS COMPÉTENCES EXIGIBLES

Qualité des sols et de l’eau

Le sol : milieu d’échanges de matière.

Engrais et produits phytosanitaires ; composition chimique.

Exploiter des documents et mettre en oeuvre 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.

Documentn°1 :

Le sol est un milieu complexe composé de quatre types d'éléments: gazeux (air), liquides (eau), minéraux et organiques. Parmi les différents éléments minéraux en présence, les argiles s'associent à la matière organique du sol (l'humus) pour former, sous l'action stabilisatrice du calcium, le complexe argilo-humique. La structure en feuillet des argiles confère au complexe une puissante charge négative. Une certaine quantité de cations libres de la solution du sol peuvent alors s'y fixer (Ca²+, K+, H+, etc.). Le complexe argilo-humique est ainsi un véritable réservoir d'éléments nutritifs pour la culture.

Caractérisé par André Gros* comme étant un "essaim d'abeilles", il échange en permanence des ions avec la solution du sol environnante. Les mécanismes qui régissent ces mises en réserve ou libérations des éléments nutritifs peuvent être biologiques (action des micros organismes du sol) ou chimiques.

*auteurr d'un ouvrage nommé « Engrais: guide pratique de la fertilisation ».

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Document n°4 : Schéma de la composition du sol

Document n°3 : Le complexe argilo-humique Document n°2 : Composition moyenne d’un sol en volume

Questions :

1/ Quels sont les constituants essentiels d’un sol ?

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2/ Quelle est l’origine de l’humus ?

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3/ Quel est le rôle du complexe argilo-humique ? Quelle charge électrique porte-t-il ?

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4/ Comment peut-il assurer son rôle ?

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5/ Rappelle la définition d’un ion puis d’un cation et d’un anion

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Pour se développer une plante a besoin d’une « terre riche ». Que signifie ce terme ?

Données :

La couleur bleue d'une solution de bleu de méthylène est due à des cations (ions +) présents en solution.

La couleur orange d'une solution d'éosine est due à des anions (ion -) présents en solution.

Dans 2 entonnoirs, placer un morceau de coton, puis de la terre et à nouveau un morceau de coton.

Humidifier le tout avec de l’eau distillée.

Verser une solution de bleu de méthylène dans le premier entonnoir et une solution d’éosine dans le deuxième entonnoir. Récupèrer le filtrat dans un bécher

Observations : Noter la couleur des filtrats

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Interprétation :

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Filtrat B Eosine

Coton Terre

Filtrat A Bleu de méthylène

Coton Terre

Schématisation :

Conclusion :

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Animation : « Mise en réserve des éléments nutritifs sur le complexe, bien gérer l’acidité du sol » et « Libération des éléments nutritifs dans la solution du sol » sur le dossier de la classe.

1/ Pourquoi apporte-t-on l’élément chimique potassium K sur les cultures ? Sous quelle forme est-il apporté ?

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2/ Pourquoi les cations peuvent-ils être stockés par la terre ?

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3/ Quel est l’effet d’un épandage de chlorure de potassium KCl sur le CAH ?

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4/ Que deviennent les ions présents dans la Terre lorsqu’ils ne sont pas adsorbés par celle-ci ?

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5/ Quel inconvénient présente un sol acide ?

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6/ Que signifie une « terre riche » ?

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Documentn°1 : Les éléments nutritifs de la plante

La terre de nos jardins transforme en permanence des éléments minéraux en substances nutritives pour les végétaux. Pour se développer, une plante a besoin de différents éléments chimiques.

 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 : Ce sont des éléments présents en très faible quantité mais indispensables au développement des végétaux. On peut citer, par exemple, le cuivre Cu, le fer Fe, le zinc Zn … Sans ces oligoéléments la plante meurt.

Si la terre n’est pas assez riche de ces éléments, beaucoup de plantes et même l’herbe disparaissent au profit de

« mauvaises herbes » ou de mousses. Les engrais apportent les nutriments nécessaires au bon développement des plantes. Au contraire, les produits phytosanitaires protègent les végétaux des parasites et des maladies qui limitent leur croissance. Par exemple, les produits anti-mousse éliminent les mousses, qui, lorsqu’elles sont trop nombreuses, empêchent les plantes de se développer. Cependant, il faut être vigilant quant à leur utilisation car ceux-ci contiennent du sulfate de fer (II) qui détruit très rapidement la mousse mais qui renforce parallèlement l'acidité du sol et rend donc le terrain encore plus propice à l'apparition de mousse !

Documentn°2 : Une autre pratique

Une petite minorité d’agriculteurs a abandonné l’utilisation d’engrais pour les mauvaises herbes qu’ils laissent pousser dans leurs champs. Cela a plusieurs avantages :

 Les mauvaises herbes se nourrissent généralement dans les couches profondes du sol et ainsi ramènent à la surface les éléments nutritifs qui ont été emportés par l’eau, ce qui peut résoudre en partie les problèmes de pollution par les nitrates. En effet, certaines « mauvaises » herbes, grâce à leur système racinaire, prélèvent les nitrates qui n’auraient pas été absorbés par la culture.

 Les «mauvaises» herbes ouvrent aussi la terre et facilitent le passage aux racines généralement plus faibles des plantes cultivées qui peuvent alors pénétrer plus en avant dans le sol. On obtient alors un sol aéré qui permet une bonne circulation de l’air et de l’eau.

 Les racines des «mauvaises» herbes augmentent la quantité de matière organique dans le sol, et quand elles meurent, elles refertilisent le sol. On pourrait presque parler de microfumier.

1/ Beaucoup d’engrais sont de types NPK. Justifier cette appellation.

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2/ Quelle est la différence entre un engrais et un produit phytosanitaire ?

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3/ Expliquer pourquoi le sulfate de fer, après avoir éliminé la mousse, favorise sa réapparition.

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4/ Cite trois avantages à laisser pousser des mauvaises herbes

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Commentaire rédigé : (12 lignes)

Le sol fournit aux plantes l’eau et les sels minéraux nécessaires à son développement. Situé au contact de la roche, l’atmosphère et les êtres vivants, le sol est un milieu d’échange de matière. Justifier en quoi le sol est un milieu d’échange de matière.

Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et en expliquant :

 Pourquoi le CAH constitue un réservoir de cations dans le sol ?

 Pourquoi la multiplication des pluies acides entraine une diminution de la fertilité du sol ?

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