Concentrations et prélèvements du Pb par les organes du saule

Le Tableau 4.7 rapporte l’effet de l’ajout de doses croissantes de H2SO4 (H0 à H4) aux sols

initialement traités avec du S0 (traitements S0 à S4) sur les concentrations du Pb dans les parties de la plante. Le Pb a été trouvé dans toutes les parties de la plante, en accord avec les résultats de Terebova et al. (2017) utilisant le Salix schwerinii E. Wolf (Finlande) comme phytoremédiante de sites riches en métaux dans une zone minière au nord-ouest de la Russie.

Tableau 4.7 : Concentrations du plomb dans les organes du saule.

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Les concentrations du Pb dans les feuilles ([Pb]feuilles) de la 6e récolte ont varié de <1 mg/kg

(en-deçà de la limite de détection) pour le témoin (H0) et de 7,8 à 28,8 mg/kg pour les traitements H1 à H4. Les valeurs de [Pb]feuilles de la plus forte dose de H2SO4 sont 28 à 29

fois supérieures à celles du témoin (Figure 4.14). Ces concentrations sont dans l’intervalle de concentrations (6,15 à 45,4 mg/kg) retrouvées dans les feuilles de saule (Salix viminalis) cultivé dans deux sols contaminés artificiellement par le Cd et le Pb (Stanislawska-Glubiak et al., 2012).

Figure 4.14: Teneurs moyennes du Pb dans les feuilles de la plante (6e _{récolte), en fonction de}

doses de H2SO4 (H0 à H4) ajoutées aux sols initialement fertilisés avec du S0 (S0 à S4) après la

6e _{récolte. H0, H1, H2, H3, H4 =0 mM; 16,2 mM; 32,4 mM; 64,8 mM; 129,6 mM H} 2SO4,

respectivement.

Les résultats de l’analyse de variance à un facteur révèlent un effet hautement significatif (valeur de F = 399; P ≤ 0,001) sur les valeurs de [Pb]feuilles. L’augmentation de la teneur de

Pb dans les feuilles de la plante de la 6e _{récolte s’expliquerait par la variation de l’acidité}

du sol. En effet, les valeurs de pH7 des sols cultivés sont négativement corrélées avec les

valeurs de [Pb]feuilles (r = -0,990; P˂0,001).

Les concentrations du Pb dans les trois organes de la plante à la 7e récolte (Figure 4.15) (doses de H2SO4 ajoutées aux sols avant la 7e récolte: H0 = 0 mM; H1 = 64,2 mM; H2 =

128,4 mM; H3 = 256,8 mM; H4 = 513,6 mM) ont varié : (i) de <1 mg/kg (en-deçà de la limite de détection) pour le témoin (H0) et entre 11 et 36,8 mg/kg pour H1 à H4 pour les

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feuilles; (ii) de 5,2 à 8,5 mg/kg pour H0 et entre 12,2 et 22,7 mg/kg pour H1 à H4 pour les tiges; (iii) de 52,0 à 72,2 mg/kg pour H0 et entre 101,5 et 410,0 mg/kg pour H1 à H4 pour la biomasse racinaire.

Figure 4.15: Teneurs moyennes du Pb dans les organes du saule (7e _{récolte), en fonction de}

doses de H2SO4 (H0 à H4) ajoutées aux sols initialement fertilisés avec du S0 (S0 à S4) après la

6e _{récolte. H0, H1, H2, H3, H4 =0 mM; 16,2 mM; 32,4 mM; 64,8 mM; 129,6 mM H} 2SO4,

respectivement

Les valeurs moyennes des concentrations du Pb dans les parties de la plante pour les traitements H1 à H4 sont 12,4 à 34.3 fois supérieures à celles du témoin pour les feuilles, 2,1 à 3,2 fois supérieures à celles du témoin pour les tiges et 1,9 à 5,9 fois supérieures à celles du témoin pour les racines de la 7e _{récolte du saule. Ces augmentations (feuilles et}

racines) sont hautement significatives au seuil de 0,1%.

Les résultats de l’analyse de variance (valeur de F du modèle d’ANOVA à un seul facteur) indiquent un effet très hautement significatif (P˂0,001) des doses de H2SO4 sur les

concentrations du Pb dans les feuilles (F = 269), les tiges (F = 44) et les racines (F = 128) de la 7e récolte du saule. Ces résultats démontrent la capacité du saule à absorber et à accumuler de quantités considérables de Pb lorsqu’il est soumis à un environnement

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terrestre acide. Il a été rapporté que la tolérance du saule aux métaux lourds est dépendante entre autres de la variété de saule. Par exemple, Salix miyabeana (Sx64 ou Sx61) a été trouvé tolérant aux conditions de sol acides (valeurs du pH basses) (Mosseler et al., 2014) et salines (Hangs et al., 2011; Mirck et Volk, 2010) et aux concentrations élevées de certains métaux lourds dont le Pb dans le milieu de culture (Harada et al., 2011; Zhivotosky et al., 2011).

En considérant les données des traitements H1 à H3 de la 7e récolte, les valeurs moyennes des concentrations de Pb dans les biomasses de la plante (sur base sèche) ont suivi l’ordre suivant : racines (122,5 à 206,2 mg/kg) > tiges (17,3 mg/kg) > feuilles (16,1 mg/kg) (Figure 4.15). En revanche, en considérant les données du traitement S4H4 de la 7e récolte, les valeurs moyennes des concentrations de Pb dans les biomasses de la plante (sur base sèche) ont suivi l’ordre suivant : racines (383,6 mg/kg) > feuilles (34,3 mg/kg) > tiges (22,4 mg/kg) (Tableau 4.7), confirmant le fait que le Pb s’accumule en grande quantité dans les racines (Figure 4.16), ce qui est en accord avec les résultats de plusieurs études (Zhivotosky et al., 2011; Vondraekova et al., 2016).

Figure 4.16 : : Proportion du Pb dans les organes du saule à la 7e _{récolte des feuilles. Les sols}

ont reçu les doses les plus élevées en S0 _{(50 g avant la culture du saule) et en H}

2SO4 (ajout de

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Dans une étude conduite en serre à long terme (4 ans) portant sur l’effet d’amendements de sol (chaux, dolomite, phosphate naturel, superphosphate, poudre d’os et de viande) sur l’atténuation des effets délétères de métaux lourds (Cd, Pb, Zn) sur la croissance du saule (Salix x smithiana Wild), Vondraekova et al. (2016) ont trouvé que les racines du saule accumulaient de fortes concentrations de Pb (392 à 1065 mg/kg). Ils ont conclu que le saule est une plante accumulatrice de métaux.

Dans ce contexte, le saule pourrait également stabiliser le Pb dans le sol calcaire grâce à la capacité de ses racines à accumuler de quantités élevées de Pb. L’augmentation de la concentration du Pb dans les racines de la plante renforce sa tolérance à l’égard du Pb (Burzynski et Klobus (2004). Le transfert peu élevé des métaux lourds vers les parties aériennes est considéré comme une statégie adoptée par la plante pour protéger les paramètres de la photosynthèse (Burzynski et Klobus, 2004). Toutefois, les concentrations de Pb enregistrées dans les parties de la plante issu du traitement H4 sont très élevées, ayant causé une toxicité chez la plante avec diminution considérable de la production de feuilles (section 4.2.2).

Ces résultats sont en accord avec ceux de Stanislawska et al. (2012) qui ont trouvé que les concentrations du Pb dans les racines étaient supérieures à celles du Pb dans les feuilles et les tiges du saule (Salix Viminalis) cultivé dans deux sols contaminés artificiellement par le Pb et le Cd. Ils ont trouvé que les racines du saule contenaient 10 fois plus de Pb que les tiges, et 5 fois plus de Pb que les feuilles. Également, ils ont trouvé que la production de parties aériennes du saule était négativement affectée par les concentrations élevées de Pb. Il a été rapporté qu’une concentration excessive d’un métal lourd dans la plante induit, entre autres, des changements dans les activités enzymatiques, et altèrent divers processus physiologiques dans la plante (Chugh et Sawhney, 1999; Landberg et Greger, 2002) dont la réduction de la teneur en chlorophylle et en acides organiques des feuilles (Monni et al., 2001) et la baisse du rendement en feuilles du saule.

Il existe une relation très hautement significative (P≤0,001) entre les doses de H2SO4

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([Pb]tiges) et des racines ([Pb]racines) de la 7e récolte du saule (Figure 4.17). L’augmentation

de la teneur de Pb dans la plante, qui est significative au seuil de 0,01%, s’expliquerait par la variation du pH du sol (Figure 4.1). En effet, les valeurs du pH des échantillons de sol sont négativement corrélées avec les valeurs de [Pb]feuilles (r = -0,969; P˂0,001), de [Pb]tiges

(r = -0,839, P˂0,001) et de [Pb]racines (r = -0,989; P˂0,001) confirmant ainsi le fait que plus

le pH du sol diminue, plus la concentration de Pb dans les parties de la plante sera élevée.

Figure 4.17: Concentrations moyennes du Pb dans les parties du saule à la 7e _{récolte, en}

fonction de doses de H2SO4 (total de 0 mM; 80,4 mM; 160,8 mM; 321,6 mM; et 643,2 mM)

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Figure 4.18: Teneurs moyennes du Pb dans les parties du saule, en fonction du pH des sols ayant reçus des doses de H2SO4 (total de 0 mM; 80,4 mM; 160,8 mM; 321,6 mM; et 643,2 mM)

ajoutées aux sols pendant 132 jours.

Ces résultats indiquent qu’une partie du Pb présent dans le sol calcaire peut être mobilisé sous des conditions acides. Le pH du sol joue un rôle important dans le prélèvement et l’accumulation du Pb dans les parties du saule. Toutefois, un pH inférieur à 5,5 a tendance à produire un excès de prélèvement du Pb et d’autres métaux lourds provoquant un effet toxique chez la plante et une baisse considérable des rendements des parties aériennes

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récoltables. Ceci est à prendre en considération lorsque l’on tente de diminuer la valeur du pH du sol calcaire riche en ÉTM en vue de favoriser le transfert sol-plante du Pb.

En considérant l’ensemble des données des 7 récoltes, les concentrations de Pb dans les feuilles sont plus élevées chez la plante cultivée dans les échantillons de sol traités avec les doses croissantes de H2SO4 (H1 à H4) que dans la plante cultivée dans les échantillons de

sol sols non traités avec l’acide sulfurique (ajout de S0 seul). Les valeurs des rapports [Pb]feuilles (traitements H1 à H4) de la 6e récolte/ [Pb]feuilles des récoltes 1 à 5 (traitements S1

à S4) et [Pb]feuilles (H1 à H4) de la 7e récolte/[Pb]feuilles des récoltes 1 à 5 (S1 à S4) varient

entre 8,7 et 27,4 et entre 12,4 et 34,3, respectivement. Ces résultats indiquent que l’ajout de H2SO4 au sol préalablement amendé avec du S0 augmente significativement l’absorption et

de l’accumulation de quantités considérables de Pb dans le saule et ce, en raison de la forte acidité du milieu. Toutefois, une concentration élevée de Pb dans les feuilles diminue significativement le rendement des feuilles (7e récolte) du saule telle que confirmée par la corrélation négative très hautement significative (P < 0,001) entre le rendement en matière sèche des feuilles et la teneur en Pb des feuilles (r = -0,879). Cette tendance à la baisse de rendement des feuilles est également observée pour les feuilles de la 6e _{récolte, bien que}

non significative (r = -0,458). Bien que le saule soit connu pour sa tolérance à des concentrations excessives de Pb dans le substrat (jusqu’à 21360 mg/kg) et sa capacité d’accumuler de quantités très élevées de Pb (jusqu’à 1000 mg/kg) (Zhivotovsky et al., 2011b), le saule étudié a manifesté des signes de toxicité lorsque la concentration du Pb dans les feuilles a atteint 34,26±2,39 mg/kg (traitement S4H4). D’une façon générale, les valeurs des prélèvements (concentration x rendement) du Pb augmentent avec l’augmentation de la quantité de H2SO4, étant les plus élevées par les traitements ayant

reçu les plus fortes doses de H2SO4 (H2, H3 et H4) avant la 6e récolte des feuilles et avant

la 7e récolte des trois principaux organes du saule (feuilles, tiges et racines).