Chapitre 10 — Structure et fonctionnement des agrosystèmes · Thème 2.B :
Agrosystèmes et développement durable · Leçon 2.1
Sur un champ de blé de Beauce ou dans une porcherie bretonne, rien n’est laissé au hasard :
chaque année, l’agriculteur apporte des engrais pour nourrir ses cultures et
des produits phytosanitaires pour les protéger. Ces apports extérieurs, appelés
intrants, sont indispensables pour compenser ce que la récolte emporte hors du
champ. Mais ils ne restent pas toujours où on les met : nitrates dans les nappes phréatiques,
marées vertes sur les plages du Finistère, effondrement des insectes pollinisateurs… Comprendre
les intrants, c’est comprendre l’un des principaux défis du modèle agricole moderne.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Définir un intrant agricole et distinguer engrais et produits phytosanitaires.
- Différencier engrais minéraux de synthèse et engrais organiques.
- Expliquer le principe du procédé Haber-Bosch et son coût énergétique.
- Identifier les grandes familles de pesticides et leurs cibles.
- Décrire les principales conséquences environnementales des intrants.
- Analyser le cas des marées vertes bretonnes comme argument scientifique.
🧭 Plan de la leçon
- Qu’est-ce qu’un intrant agricole ? Définition et logique.
- Les engrais : nourrir les cultures (N-P-K, Haber-Bosch, engrais organiques).
- Les produits phytosanitaires : protéger les cultures (herbicides, fongicides, insecticides).
- Les conséquences environnementales des intrants.
- Argument scientifique : les marées vertes de Bretagne.
1. Qu’est-ce qu’un intrant agricole ?
Un intrant est tout apport extérieur nécessaire au fonctionnement d’un
agrosystème. Dans un écosystème naturel, la matière tourne en boucle : les végétaux morts
et les déjections des animaux retournent au sol où ils sont recyclés par les décomposeurs. Dans
un agrosystème, la récolte exporte chaque année une grande partie de la matière
produite : les grains de blé partent à la minoterie, les betteraves à la sucrerie, le lait à la
laiterie. Les éléments minéraux (azote, phosphore, potassium…) contenus dans ces récoltes
quittent définitivement la parcelle.
Pour éviter l’appauvrissement progressif du sol, l’agriculteur doit compenser cette
exportation par des apports extérieurs. Les intrants se répartissent en deux grandes
familles complémentaires :
- Les engrais, qui compensent l’exportation de nutriments.
- Les produits phytosanitaires (ou pesticides), qui
protègent les cultures contre les organismes ravageurs.
À ces deux familles principales s’ajoutent l’eau d’irrigation, les
semences sélectionnées, l’énergie fossile (carburant des
tracteurs) et les amendements (calcaire pour corriger le pH). Tous
ces apports sont autant de flux entrants qui distinguent l’agrosystème d’un écosystème naturel.
2. Les engrais : nourrir les cultures
Les engrais apportent au sol les éléments minéraux indispensables à la
croissance des plantes. On distingue trois éléments majeurs, résumés par le
sigle N-P-K qui figure sur tous les sacs commerciaux.
| Symbole | Élément | Rôle dans la plante |
|---|---|---|
| N | Azote | Croissance des feuilles, synthèse des protéines et de la chlorophylle |
| P | Phosphore | Développement racinaire, floraison, transfert d’énergie (ATP) |
| K | Potassium | Résistance aux maladies, régulation de l’eau, qualité des fruits |
On distingue deux grandes catégories d’engrais :
(A) Les engrais minéraux de synthèse. Ils sont produits industriellement :
ammonitrate (NH₄NO₃), urée, phosphate diammonique
(DAP), sulfate de potassium. L’azote de synthèse est fabriqué par le
procédé Haber-Bosch, mis au point par Fritz Haber et Carl Bosch au début du
XXe siècle (Nobel de chimie 1918). Ce procédé fixe le diazote de l’air (N₂) sous
forme d’ammoniac (NH₃) grâce à du méthane, à haute pression et haute température :
N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃
Ce procédé consomme énormément d’énergie fossile (~1 % de l’énergie mondiale) ! Il
a néanmoins révolutionné l’agriculture : sans lui, il serait impossible de nourrir les 8 milliards
d’humains actuels.
(B) Les engrais organiques. Ils proviennent du monde vivant :
fumier (paille + déjections bovines), lisier (déjections
liquides porcines ou bovines), compost, engrais verts (légumineuses
semées puis enfouies) et digestats de méthanisation. Ils enrichissent le sol
en matière organique et améliorent sa structure, mais leur composition N-P-K est moins précise.
En France, l’agriculture utilise chaque année environ 2 millions de tonnes
d’azote et 1 million de tonnes de phosphore (source : Ministère
de l’Agriculture).
3. Les produits phytosanitaires : protéger les cultures
Les produits phytosanitaires (aussi appelés pesticides) sont
des molécules destinées à détruire ou repousser les organismes nuisibles aux cultures. On les
classe selon leur cible :
| Famille | Cible | Exemple(s) |
|---|---|---|
| Herbicides | Plantes concurrentes (« mauvaises herbes ») | Glyphosate (controversé), dicamba, 2,4-D |
| Fongicides | Champignons pathogènes | Bouillie bordelaise (contre le mildiou de la vigne), triazoles (contre l’oïdium) |
| Insecticides | Insectes ravageurs | Néonicotinoïdes (interdits en France depuis 2018 en usage extérieur), pyréthrinoïdes |
| Régulateurs de croissance | Croissance des plantes | Chlormequat (raccourcit la tige du blé) |
Il ne faut pas confondre la matière active (la molécule qui agit) et la
formulation commerciale (le produit vendu, qui contient la matière active
additionnée de solvants, tensioactifs, adjuvants). Un même herbicide comme le glyphosate se
retrouve dans des dizaines de formulations différentes selon le fabricant.
Le DDT (dichlorodiphényltrichloroéthane) était l’insecticide vedette des
années 1950-60. Il a permis d’éradiquer le paludisme dans de nombreuses régions du monde…
avant qu’on découvre qu’il s’accumule dans les chaînes alimentaires et empoisonne les rapaces
(fragilisation des coquilles d’œufs des aigles pêcheurs et des faucons). En 1962, la biologiste
américaine Rachel Carson publie Silent Spring (« Printemps silencieux »),
livre fondateur de l’écologie moderne. Le DDT sera interdit aux États-Unis en 1972, en France
en 1971. Aujourd’hui, la France consomme environ 65 000 tonnes de matières
actives phytosanitaires par an (plan Écophyto 2018+, avec un objectif de
réduction de 50 %).
4. Les conséquences environnementales des intrants
Utilisés en excès ou au mauvais moment, les intrants ne restent pas où ils sont censés agir.
Ils entraînent plusieurs types de pollutions diffuses :
- Eutrophisation : l’excès d’azote et de phosphore ruisselle vers les cours
d’eau et provoque une explosion des algues (marées vertes des baies bretonnes, zones mortes du
Golfe du Mexique et de la mer Baltique). - Pollution des nappes phréatiques : les nitrates (NO₃⁻) percolent à travers
le sol et contaminent l’eau potable. Dans certaines zones vulnérables, les concentrations
dépassent les 50 mg/L autorisés par la réglementation européenne. - Effondrement des insectes pollinisateurs : une étude allemande publiée en
2017 a mesuré une chute de 76 % de la biomasse des insectes volants en
27 ans dans les réserves naturelles allemandes — les néonicotinoïdes sont fortement
suspectés. - Perturbation endocrinienne chez la faune sauvage et l’humain (certains
pesticides imitent les hormones). - Résistance des ravageurs : à force d’utiliser toujours les mêmes molécules,
on sélectionne les individus résistants — il faut alors des doses toujours plus fortes.
5. Argument scientifique : les marées vertes de Bretagne
Comment les scientifiques ont-ils prouvé le lien entre l’agriculture intensive bretonne et les
marées vertes qui envahissent chaque été les plages du Finistère et des Côtes-d’Armor ?
Question de départ : L’agriculture intensive bretonne (élevage porcin
et bovin, cultures de maïs) est-elle responsable des marées vertes qui envahissent chaque été
les plages bretonnes et posent un problème sanitaire (dégagement de H₂S toxique lors de la
décomposition des algues) ?
Protocole : Les Agences de l’Eau Loire-Bretagne et l’Ifremer réalisent
depuis les années 1980 des mesures régulières des concentrations en nitrates
(NO₃⁻) dans les eaux de surface et souterraines des bassins-versants bretons. Ces
données sont mises en relation avec la densité d’animaux d’élevage par hectare et avec les
quantités d’engrais azotés épandus par département. Des analyses isotopiques de
l’azote permettent de distinguer l’azote d’origine synthétique de l’azote d’origine
organique (lisier). Parallèlement, la biomasse d’ulves (Ulva armoricana) échouées
sur les plages est mesurée par la préfecture.
Résultats observés : Dans les zones d’élevage intensif, les
concentrations en nitrates atteignent 5 à 10 fois les normes sanitaires (jusqu’à
100 mg/L en pointe). Il existe une corrélation linéaire entre la
densité d’animaux par hectare et le taux de nitrates dans les cours d’eau. L’ulve prolifère
dès que la concentration en nitrates dépasse 5 mg/L. Les signatures
isotopiques révèlent une dominance de l’azote d’origine agricole.
Conclusion : Le lien causal entre pratiques agricoles intensives et
marées vertes est quantifié et démontré. Cette découverte a débouché sur des
plans successifs de reconquête de la qualité de l’eau depuis 1994 (directive Nitrates, Plan
Algues Vertes). Les progrès restent partiels : une véritable amélioration exige une transformation
profonde du modèle agricole breton (moins d’élevage, davantage de couverts végétaux hivernaux,
conversion à l’agroécologie).
Version courte, réutilisable en devoir surveillé (moins de 100 mots) :
« Un intrant est tout apport extérieur nécessaire au fonctionnement d’un agrosystème.
On distingue les engrais (minéraux N-P-K de synthèse issus du procédé Haber-Bosch, ou organiques
comme le fumier et le lisier) qui compensent l’exportation de nutriments par la récolte, et les
produits phytosanitaires (herbicides, fongicides, insecticides) qui protègent les cultures.
Utilisés en excès, ils polluent les eaux (nitrates, eutrophisation, marées vertes de Bretagne),
contaminent les nappes phréatiques et déciment les insectes pollinisateurs (-76 % en 27 ans
en Allemagne). »
🧠 À retenir absolument
- Intrant = tout apport extérieur nécessaire au fonctionnement d’un agrosystème.
- Deux familles principales : engrais (N-P-K) et pesticides
(herbicides, fongicides, insecticides). - Haber-Bosch (1918) : fixe N₂ en NH₃ à partir de méthane, très énergivore.
- Impacts : eutrophisation, pollution des nappes, effondrement des insectes
pollinisateurs, résistance des ravageurs. - Marées vertes bretonnes : lien causal démontré entre élevage intensif,
nitrates et prolifération d’Ulva armoricana.
❓ Questions fréquentes
Peut-on cultiver sans aucun intrant ?
Difficilement en agriculture productive. L’agriculture biologique utilise elle aussi des
intrants (fumier, compost, bouillie bordelaise, purin d’ortie, insecticides naturels comme le
spinosad ou la pyréthrine), mais dans des cadres réglementés. La permaculture
cherche à minimiser tous les intrants en s’inspirant du fonctionnement des écosystèmes naturels.
Le glyphosate est-il cancérigène ?
Le CIRC (Centre International de Recherche sur le Cancer, OMS) l’a classé
« cancérigène probable » en 2015. L’EFSA (Autorité européenne de sécurité
des aliments) et l’ANSES française estiment qu’il n’est pas classable comme
cancérigène aux doses d’exposition alimentaire. Le débat scientifique et politique reste vif ;
son autorisation dans l’Union européenne a été renouvelée en 2023 pour dix ans.
Pourquoi appelle-t-on les nitrates « pollution diffuse » ?
Contrairement à une pollution ponctuelle (rejet d’une usine dans une rivière, localisable
et sanctionnable), la pollution par les nitrates provient de milliers de parcelles
réparties sur tout un bassin-versant. Impossible de désigner un responsable unique, ce qui rend
la lutte réglementaire et technique beaucoup plus complexe.
Le procédé Haber-Bosch a-t-il vraiment changé l’histoire ?
Oui, radicalement. Avant 1913, l’azote agricole venait uniquement du guano (fientes
d’oiseaux du Pérou) et des légumineuses. Haber-Bosch a permis de multiplier par 5 les
rendements et de nourrir des milliards d’humains supplémentaires. On estime que la
moitié de l’azote présent dans nos protéines corporelles a été fixée industriellement
par ce procédé.
Que sont les néonicotinoïdes et pourquoi les a-t-on interdits ?
Ce sont des insecticides systémiques (absorbés par la plante) apparus dans les années 1990.
Extrêmement efficaces, ils sont aussi toxiques pour les abeilles et les pollinisateurs, même
à très faible dose. La France les a interdits en usage extérieur en 2018, l’Union européenne
en 2018-2020 pour les principaux (imidaclopride, clothianidine, thiaméthoxame). Des dérogations
ont existé pour la betterave sucrière (jusqu’en 2023).
🚀 Pour aller plus loin
Tu veux comprendre les rendements agricoles et écologiques ou revenir sur la structure
d’un agrosystème ?
- Leçon 2.2 — Rendement agricole et rendement écologique
- Leçon 1.1 — Écosystème et agrosystème : quelle différence ?
- Leçon 1.2 — Les modèles agricoles : de la vivrière à l’intensive
Sources scientifiques : INRAE, Dossier Écophyto ;
Ifremer, Suivi des marées vertes en Bretagne ; Agences de l’Eau Loire-Bretagne,
Rapports Nitrates ; Ministère de l’Agriculture, Chiffres clés de l’agriculture ;
Hallmann et al., PLOS ONE (2017), More than 75 percent decline over 27 years
in total flying insect biomass ; ANSES, Évaluation du glyphosate.
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.