Un hectare de blé reçoit une quantité d'énergie lumineuse voisine de 38 000 GJ par hectare et par an. Cela permet de produire environ 7 tonnes de blé par an et par hectare, ce qui représente environ 107 GJ par hectare et par an.
Quel est le rendement écologique de ce système ?
Pour calculer un rendement écologique, on utilise la formule suivante :
100\times\dfrac{\text{Énergie sortant du système}}{\text{Énergie entrant dans le système}}
Ici on a donc :
100\times\dfrac{107}{\text{380 000}}\approx0{,}28 \text{ \%}
Le rendement écologique de ce système est donc d'environ 0,28 %.
Un agriculteur cultive des pommes de terre sur une surface de 4 hectares. Après récolte, il fait estimer la valeur énergétique de l'ensemble de cette production. Celle-ci est de 172 GJ par an, pour l'ensemble de ses champs.
La quantité de lumière reçue sur cette surface (qui a permis la photosynthèse et donc la fabrication de l'amidon stocké dans les pommes de terre récoltées) est de 38 000 GJ par hectare et par an.
Quel est le rendement écologique de cette culture ?
Dans un premier temps, il faut convertir la quantité d'énergie récoltée (les pommes de terre) à l'unité GJ/an/ha. Pour cela, il faut diviser la quantité de pommes de terre en GJ par la surface en hectare. On obtient :
\dfrac{172}{4}=43\text{ GJ/an/ha}
Pour calculer un rendement écologique, on utilise la formule suivante :
100\times\dfrac{\text{Énergie sortant du système}}{\text{Énergie entrant dans le système}}
Ici, on a donc :
100\times\dfrac{43}{\text{38 000}}\approx0{,}11 \text{ \%}
Le rendement écologique de cette culture est donc d'environ 0,11 %.
Deux agriculteurs comparent le rendement énergétique de leurs productions :
- Le premier agriculteur cultive des tomates, sur une surface de 5 hectares. Sa récolte représente une énergie totale de 55 GJ.
- Le deuxième agriculteur cultive des laitues et sa culture a un rendement écologique de 0,023 %.
On estime qu'un hectare de terre agricole dans la région où ces cultures sont effectuées reçoit en moyenne 35 000 GJ/an d'énergie solaire.
Quelle culture a le plus fort rendement écologique ?
On sait que le rendement écologique de la production de laitues est de 0,023 %. Pour faire la comparaison entre les deux cultures, il faut déterminer le rendement écologique de la production de tomates.
Dans un premier temps, on va chercher la production de tomates par hectare en divisant la valeur énergétique de ce qui a été produit en une année par la surface cultivée. On obtient :
\dfrac{55}{5}=11\text{ GJ/ha}
On sait que la quantité d'énergie lumineuse reçue est de 35 000 GJ/an/ha.
Pour calculer un rendement écologique, on utilise la formule suivante :
100\times\dfrac{\text{Énergie sortant du système}}{\text{Énergie entrant dans le système}}
Ici, on a donc :
100\times\dfrac{11}{\text{35 000}}\approx0{,}031 \text{ \%}
Le rendement écologique de la culture de la tomate est donc le plus fort, avec 0,031 %.
Un producteur de maïs a récolté 256,8 tonnes de tournesol sur une parcelle de 107 hectares. Des études menées en laboratoire ont montré que chaque kilogramme de tournesol produit équivaut à 26,25 MJ. Par ailleurs, l'ensoleillement des terres cultivées permet de recevoir une énergie lumineuse de 36 000 GJ par an et par hectare.
Quel est le rendement écologique de la production de tournesol ?
Pour calculer le rendement écologique de cette culture, il faut déterminer, à l'aide des données, la quantité d'énergie reçue (énergie lumineuse, en GJ par an et par hectare) et la quantité d'énergie produite (matière organique, en GJ par an et par hectare de terre cultivée).
Il faut d'abord calculer l'énergie sortant du système, ou l'énergie produite.
On va donc déterminer la masse de tournesol produite par hectare.
On a :
\dfrac{256{,}8}{107}=2{,}4 \text{ tonnes/ha}=\text{2 400 kg/ha}
Puis on calcule l'équivalent en production d'énergie par hectare, sachant qu'un kilo de tournesol équivaut à 26,25 MJ. C'est l'énergie sortant du système.
On obtient :
\text{2 400}\times26{,}25=\text{62 880 MJ/an/ha}=62{,}88\text{ GJ/an/ha}
On connaît l'énergie entrant dans le système, elle est de 36 000 GJ/ha/an.
Pour calculer un rendement écologique, on utilise la formule suivante :
100\times\dfrac{\text{Énergie sortant du système}}{\text{Énergie entrant dans le système}}
Ici, on a donc :
100\times\dfrac{62{,}88}{\text{36 000}}\approx0{,}17 \text{ \%}
Le rendement écologique de la production de tournesol est donc d'environ 0,17 %.
Un agriculteur possède des terres de 9 hectares en fond de vallée qui ne sont pas soumises à un éclairement maximal. L'énergie solaire y est estimée à 30 000 GJ par an et par hectare. L'agriculteur souhaite privilégier la culture de plantes ayant un haut rendement écologique, afin de profiter au maximum du faible ensoleillement de ses terres. Il hésite entre le maïs et le blé. Il fait des recherches dans des revues spécialisées et demande également conseil à d'autres agriculteurs. Les renseignements qu'il a obtenus sont résumés dans le tableau suivant :
| Type de culture | Surface cultivée (en hectares) | Masse total de matière produite (en tonnes) | Valeur énergétique de la production (en GJ/tonne) |
| Maïs | 4 | 44 | 4,5 |
| Blé | 9 | 63 | 15,3 |
Quelle plante a le meilleur rendement écologique ?
Dans un premier temps, on va déterminer l'énergie qui a été produite dans les deux cultures. Pour cela, il faut diviser la quantité totale produite par la surface utilisée. On l'exprime dans la même unité que l'énergie reçue, soit en GJ/an/ha.
On calcule d'abord l'énergie produite dans la culture de maïs :
\dfrac{44}{4}=11\text{ tonnes/ha/an}
On calcule ensuite l'énergie produite dans la culture de blé :
\dfrac{63}{9}=7\text{ tonnes/ha/an}
Puis, on multiplie la production de matière par hectare et par an par la valeur d'une tonne de cette matière.
Pour le maïs, on obtient :
11\times4{,}5=49{,}5\text{ GJ/an/ha}
Pour le blé, on obtient :
7\times15{,}3=107\text{ GJ/an/ha}
Pour calculer un rendement écologique, on utilise la formule suivante :
100\times\dfrac{\text{Énergie sortant du système}}{\text{Énergie entrant dans le système}}
Pour le maïs, on obtient :
100\times\dfrac{49{,}5}{\text{30 000}}\approx0{,}16 \text{ \%}
Pour le blé, on obtient :
100\times\dfrac{107}{\text{30 000}}\approx0{,}36\text{ \%}
Le rendement écologique de la culture du blé est donc le plus intéressant, avec 0,36 %.