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Cycle de l’azote – fixation, nitrification, dénitrification et eutrophisation

BiologieÉcologie et environnement17–18 ans

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Un modèle à compartiments du cycle de l’azote dans le sol d’une prairie pâturée : fixation du N₂ par Rhizobium dans les nodosités des légumineuses, bactéries libres, éclairs et engrais du procédé Haber ; absorption, consommation, mort et excrétion ; ammonification, nitrification (Nitrosomonas, Nitrobacter), dénitrification et lessivage. Modifiez l’aération du sol, inondez-le, ajoutez de l’engrais, semez des légumineuses ou labourez, et observez la réponse de chaque réservoir et de chaque flux (kg/ha/an) ; suivez un atome d’azote dans le cycle et voyez le nitrate et le phosphate lessivés eutrophiser un lac. Un volet phosphore montre le P passant des roches à l’ADN et à l’ATP puis aux sédiments.

Leçon : Cycles biogéochimiques : cycles de l’azote et du phosphore

Ce qu’elle montre

L’air contient 78 % d’azote, mais les plantes et les animaux ne peuvent pas utiliser le N₂ directement. L’azote n’entre dans le vivant qu’après avoir été fixé par des bactéries, par les éclairs ou par le procédé Haber. Les plantes absorbent les ions ammonium et nitrate pour fabriquer acides aminés, protéines et acides nucléiques, les animaux obtiennent l’azote en se nourrissant, et les décomposeurs le rendent au sol sous forme d’ammonium. Les bactéries nitrifiantes ont besoin de dioxygène, alors que les bactéries dénitrifiantes des sols engorgés renvoient l’azote dans l’air. Le nitrate et le phosphate en excès entraînés vers les lacs provoquent des efflorescences d’algues et un manque de dioxygène.

Mode d’emploi

Appuyez sur Lancer et déplacez Aération du sol, réglez Sol engorgé, Engrais azoté et Légumineuses, ou appuyez sur Labourer. L’épaisseur des flèches et le tableau des flux donnent chaque processus en kg N/ha par an. Appuyez sur Suivre un atome de N puis sur Étape suivante pour suivre un atome. Utilisez Graphique pour le sol, le vivant ou le lac, et passez Cycle sur Phosphore.

Paramètres modifiables

  • Cycle Azote, Phosphore
  • Aération du sol 0–100 %
  • Sol engorgé d’eau Non, Oui
  • Engrais azoté 0–300 kg N/ha/an
  • Légumineuses Non, Oui (trèfle semé avec l’herbe)

Questions à explorer

  1. Pourquoi un sol qui reste engorgé perd-il de l’azote, et quelles bactéries en sont responsables ?
  2. Pourquoi les légumineuses enrichissent-elles le sol en azote, et pourquoi en fixent-elles moins avec beaucoup d’engrais ?
  3. Comment un usage intensif d’engrais modifie-t-il le lac en aval, et pourquoi les poissons peuvent-ils mourir ?

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