1 : Université de Toulouse – INPT-École d’ingénieurs de Purpan, UMR 1248 AGIR, 75, voie du TOEC BP 57611, 31076 Toulouse, France, lionel.alletto@purpan.fr
2 : INRA, Institut National de la Recherche Agronomique, UMR 1091 EGC, 78850 Thiverval-Grignon, France, pierre.benoit@grignon.inra.fr
3 : Chambre régionale d’agriculture de Midi-Pyrénées, BP 22107, 31321 Castanet-Tolosan, France, christian.longueval@mp.chambagri.fr
Introduction
Les techniques de conservation des sols sont encouragées pour accroître la durabilité des systèmes de culture et réduire les impacts environnementaux négatifs des activités agricoles. Par l’accumulation de résidus de culture en surface du sol, ces techniques conduisent à une redistribution des matières organiques dans les sols avec une concentration plus élevée à la surface (Shelton et al., 1998). Ces changements dans la localisation des matières organiques ont des effets importants sur les propriétés physiques, chimiques et biologiques des sols lesquelles conditionnement fortement le comportement des pesticides (Alletto et al., 2010). Une meilleure caractérisation des effets des techniques de conservation sur le devenir des pesticides est nécessaire afin de mieux cerner leurs impacts environnementaux.
Le S-métolachlore (SMOC) est un herbicide sélectif de la famille des chloroacétamides utilisé en pré et post-levée pour le contrôle des adventices dans diverses cultures telles que le maïs, le sorgho, le tournesol, le soja. Avec une demi-vie de dégradation d’environ 26 jours (Kollman et Segawa, 2000), il est considéré comme modérément persistant dans les sols. Sa rétention sur la fraction solide du sol est faible (coefficient d’adsorption, Kd ≈ 2,8 L kg-1)
(Weber et al., 2004) et sa solubilité dans l’eau est élevée (530 mg L-1) (Kidd et James, 1991).
Compte-tenu de ces propriétés, le SMOC présente un fort potentiel de contamination des eaux superficielles et souterraines et est fréquemment détecté dans les échantillons d’eau collectés dans les réseaux de suivis environnementaux (Ritter, 1990 ; Laabs et al., 2000 ; IFEN, 2007).
Les objectifs de cette étude sont d’évaluer la rétention et la minéralisation du SMOC dans des échantillons de sol prélevés à 0-5 cm et 5-10 cm de profondeur sur 53 parcelles agricoles cultivées en techniques de conservation.
Matériels et méthodes
Les échantillons de sol pour cette étude en laboratoire ont été collectés dans les lits de semence (à 0-5 et 5-10 cm de profondeur) de 51 parcelles conduites en techniques de conservation avec soit un travail profond (DT) (> 10 cm), un travail superficiel (RT) (≤ 10cm) ou du semis direct (NT). Ces échantillons étaient répartis dans trois classes de texture : limono-argileux, sablo-limono-argileux et argilo-limoneux. La rétention du SMOC (Kd) a été mesurée en batch pour chaque échantillon. Pour le suivi de la minéralisation, les incubations ont été réalisées à pF 2,5 (capacité au champ) et 25°C dans l’obscurité durant 113 jours. Résultats et discussion
Les valeurs des coefficients d’adsorption (Kd) varient de 0,8 à 8,7 L kg-1 avec une
moyenne arithmétique de 3,0 L kg-1 et un coefficient de variation de 44 %. La rétention est
corrélée positivement à la teneur en carbone organique (Corg) (ρ = 0,74, P<0,0001). Les valeurs les plus élevées ont été obtenues dans la partie supérieure (0-5 cm) des lits de semence (moyenne de 3,6 L kg-1) par rapport à la couche entre 5-10 cm de profondeur
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échantillons prélevés à 0-5 cm de profondeur met en évidence une différence significative entre les parcelles ayant été semées avec un couvert végétal en interculture (valeurs les plus élevées) et celles maintenues en sol nu (valeurs les plus faibles) (P<0.05), et ce malgré aucune différence dans les teneurs en carbone entre ces deux types de gestion de l’interculture.
Table 1. Coefficients de corrélation de Pearson entre des propriétés du sol choisies, les coefficients d’adsorption (Kd, Koc) et la minéralisation cumulée du SMOC après 113 jours.
Variables pH Corg BM† N C/N CEC Sable Limon Argile K
d KOC 14CO 2 après 113j Corg -0,26 MB 0,43 0,34 N NS‡ 0,34 0,33 C/N NS NS NS NS CEC 0,56 NS NS 0,36 0,36 Sable NS NS NS -0,32 NS -0,29 Limon -0,55 NS -0,24 NS -0,29 -0,70 -0,41 Argile 0,48 NS 0,30 0,41 0,25 0,93 -0,46 -0,62 Kd -0,42 0,74 NS 0,38 NS NS NS NS NS KOC -0,39 NS NS 0,21 NS NS NS 0,20 -0,14 0,76 14CO 2 après 113j 0,58 -0,34 0,32 NS NS 0,23 NS NS 0,23 -0,49 -0,43 BM/Kd 0,67 -0,24 0,66 NS NS 0,25 NS -0,33 0,24 -0,55 -0,66 0,66 †
Biomasse microbienne totale ‡
Non significatif (P = 0,01)
La minéralisation cumulée du SMOC après 113 jours est fortement variable entre les échantillons et varie de 0,8 à 28,3 % de la dose appliquée. Elle est positivement corrélée au pH du sol (ρ = 0,58, P<0,0001) et avec la biomasse microbienne totale (ρ = 0,32, P<0,01). La minéralisation est négativement corrélée avec la teneur en carbone organique (ρ = -0,34,
P<0,01) et le coefficient d’adsorption (ρ = -0,49, P<0,001), ce qui illustre la compétition entre
les phénomènes de rétention et de dégradation. Afin de prendre en compte cette biodisponibilité plus faible lorsque la rétention est élevée, la biomasse microbienne totale de chaque échantillon a été divisée par le coefficient d’adsorption mesuré. Le calcul de ce ratio améliore assez nettement le niveau de corrélation avec la minéralisation de l’herbicide (ρ = 0,66, P<0,00001), comparativement à la seule prise en compte de la biomasse microbienne de l’échantillon.
Références
Alletto, L., Coquet, Y., Benoit, P., Heddadj, D., Barriuso, E., 2010. Tillage management effects on pesticide fate in soil. A review. Agron. Sustain. Dev. 30, 367-400
Institut Français de l'Environnement. 2007. Les pesticides dans les eaux - données 2005. (Les Dossiers de l'IFEN n°9).Institut Français de l'Environnement, Paris, France.
Kidd, H., James, D. R., 1991. Eds. The Agrochemicals Handbook, Third Edition. Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, 10-2
Kollman, W., Segawa, R., 2000. Pest Chemistry Database. Environmental Hazards Assessment Program. California Department of Pesticide Regulation. Sacramento, CA
Laabs, V., Amelung, W., Pinto, A.A., Altstaedt, A., Zech, W., 2000. Leaching and degradation of corn and soybean pesticides in an Oxisol of the Brazilian Cerrados. Chemosphere 41, 1441-1449
Ritter, W.F., 1990. Pesticide contamination of groundwater – a review. J. Environ. Sci. Health B. 25, 1-29
Shelton, D.R., Sadeghi, A.M., Isensee, A.R., 1998. Effect of tillage on atrazine bioavailability. Soil Sci. 163, 891- 896
Weber, J.B., Wilkerson, G.G., Reinhardt, C.F., 2004. Calculating pesticide sorption coefficients (Kd) using selected soil proerties. Chemosphere 55, 157-166
Remerciements : Les auteurs remercient Syngenta Agro pour la fourniture de l’herbicide radiomarqué. Ce projet
a été financé dans le cadre du programme CASDAR 8102 coordonné par la Chambre régionale d’agriculture de Midi-Pyrénées.