Exercices de SVT : Les agrosystèmes

Un agriculteur cultive une parcelle de blé de $1$ hectare. Pour obtenir un rendement de $8$ tonnes de grains par hectare, la culture prélève au total $200$ kg d'azote ($N$) dans le sol. Lors de la récolte, les grains sont exportés, ce qui représente une sortie de $150$ kg d'azote ($N$) du système. Pour compenser ces pertes, l'agriculteur apporte $100$ kg d'azote ($N$) sous forme d'engrais minéral ($NO_3^-$). Identifiez les flux d'entrée et de sortie et expliquez pourquoi ce système est dit « ouvert ».

Un agrosystème de blé occupe une surface de $1 \text{ ha}$ ($10^4 \text{ m}^2$). Au cours de la saison de culture, le rayonnement solaire global reçu sur cette surface est de $1,5 \times 10^{11} \text{ kJ}$. La biomasse végétale sèche produite et récoltée est de $8,0 \times 10^3 \text{ kg}$. Sachant que l'énergie contenue dans $1 \text{ kg}$ de matière organique sèche est en moyenne de $18 \times 10^3 \text{ kJ}$, calculez le rendement photosynthétique ($R_p$) de cet agrosystème. Exprimez le résultat sous forme d'un pourcentage.

Un agrosystème céréalier de $1$ hectare reçoit un rayonnement solaire utile à la photosynthèse de $E_{solaire} = 8,0 imes 10^{10} J$. L'activité humaine nécessite des intrants énergétiques (engrais azotés, mécanisation) de $E_{intrants} = 1,5 imes 10^{10} J$. La biomasse récoltée sous forme de grains représente une énergie de $E_{recolte} = 4,0 imes 10^{9} J$.

1. Calculez l'efficience énergétique globale de cet agrosystème, définie par le rapport entre l'énergie valorisée par l'homme ($E_{recolte}$) et la somme des énergies mobilisées ($E_{solaire} + E_{intrants}$).

2. Pourquoi la production nette de biomasse récoltée est-elle toujours inférieure à la production primaire brute de l'agrosystème ? Argumentez en utilisant les lois de la thermodynamique appliquées au vivant.