1 : INRA, UMR 1091 EGC, 78850 Thiverval-Grignon, France, benoit@grignon.inra.fr
2 : 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
3 : INRA, Institut Jean-Pierre Bourgin, UMR1318 INRA-AgroParisTech, 78026 Versailles, France, baumberger@versailles.inra.fr
4: CNRS, UMR7618 Biogéochimie et écologie des milieux continentaux, 78850 Thiverval-Grignon, France, cornelia.rumpel@grignon.inra.fr
Introduction
La restauration et la préservation de la qualité des eaux programmées dans le cadre de la Directive Cadre Européenne sur l’Eau impliquent nécessairement une réduction des nuisances environnementales générées par l’agriculture, en particulier celles liées à l’usage des pesticides. L’utilisation de couverts végétaux en période d’interculture est une pratique efficace pour protéger le sol de l’érosion, améliorer la structure et la fertilité du sol, contrôler les adventices, parasites et pathogènes et limiter les fuites de nitrate. Les couverts végétaux permettent le plus souvent d’accroitre l’activité biologique des sols et les teneurs en matières organiques et modifient la dynamique hydrique pour la culture suivante en permettant soit un assèchement du profil soit au contraire un maintien d’une teneur en eau supérieure au sol nu suivant les espèces. Quoi qu’il en soit, l’ensemble de ces modifications biophysiques peut influencer la rétention, la dégradation et le transport des molécules herbicides appliquées (Alletto et al., 2010).
Peu de travaux sur les couverts végétaux se sont intéressés au comportement des pesticides. Ils suggèrent que l’utilisation de couverts végétaux induit une dissipation plus rapide des molécules et/ou une réduction de la lixiviation, sans pouvoir conclure sur la part de l’explication de chacune de ces hypothèses dans la réduction des fuites (Potter et al., 2007 ; White et al., 2009). Les objectifs de cette étude sont (1) d’évaluer la rétention de molécules pesticides aux propriétés contrastées : glyphosate, S-métolachlore - herbicides et époxiconazole - fongicide, sur différents types de résidus végétaux utilisés en interculture, (2) de rechercher des relations entre le comportement observé et des caractéristiques biochimiques et physico-chimiques des résidus. Elle s’inscrit dans le projet CIREPPE qui a pour objectif d’étudier les conséquences de l’introduction de couverts végétaux en période d’interculture sur la dynamique de l’eau et le devenir environnemental des pesticides.
Matériels et méthodes
Les résidus de couverts végétaux étudiés sont les suivants : phacélie, navette, avoine, trèfle et sont comparés avec un résidu de récolte : maïs. Ces résidus ont été prélevés sur la ferme de Lamothe, appartenant à l’école d’ingénieurs de Purpan à Toulouse. Les couverts intermédiaires sont détruits en sortie d’hiver, peu de temps avant le prélèvement des résidus, en Mars 2011. A la même date, les résidus de maïs sont présents à la surface du sol depuis la récolte d’Octobre 2010. Les résidus sont mis en incubation au laboratoire pendant une cinquantaine de jours pour obtenir des états de décomposition croissants. Un travail similaire a été réalisé sur des résidus de maïs (Aslam et al., 2011).
Les différents résidus sont caractérisés par leur rapport C/N, leur composition biochimique mesurée par fractionnement Van Soest et par leur degré de mouillabilité estimé par la mesure d’angle de contact. La rétention des pesticides (Kd) a été mesurée en batch sur les
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différents résidus (état au moment du prélèvement ou état décomposé) en utilisant des molécules marquées au 14C.
Résultats et discussion
L’époxiconazole, molécule la plus hydrophobe est plus retenue sur les différents résidus végétaux que le S-métolachlore et le glyphosate. Selon la nature des couverts, les valeurs initiales de Kd du glyphosate varient entre 1 ± 1 l kg-1 (avoine, trèfle) et 9 ± 1 l kg-1 (phacélie). Pour le S-métolachlore, le Kd se situe entre 25 ± 1 l kg-1 (avoine, navette) et 39 ± 2 l kg-1 (trèfle) alors que pour l’époxiconazole, le Kd varie entre 161 ± 30 l kg-1 (avoine, navette, phacélie) et 206 ± 45 l kg-1 (trèfle). Par comparaison, les valeurs de Kd mesurés sur des résidus de maïs collectés après 5 mois de décomposition au champ sont plus élevées pour les trois pesticides (glyphosate 12 ± 5 ; S-métolachlore 47 ± 3; époxiconazole 356 ± 26 ; Aslam et al., 2011).
La rétention des trois molécules augmente avec la décomposition des mulchs quelle que soit la nature des résidus. Pour l’époxiconazole et le S-métolachlore, ce résultat est cohérent avec les observations réalisées sur des mulchs de maïs (Aslam et al., 2011). Par contre, il diffère pour le glyphosate dont la rétention augmente très significativement au cours de la décomposition des différents couverts intermédiaires testés au contraire des observations faites sur des résidus de maïs. Cette relation entre adsorption et décomposition des couverts intermédiaires se traduit par une corrélation négative entre le Kd et le rapport C/N. Pour les différents résidus végétaux étudiés, la rétention est corrélée positivement à la fraction LIC obtenue par la méthode Van Soest. Cette fraction correspond aux constituants végétaux les plus récalcitrants (lignine, mais aussi cutine et subérine) et augmente au cours de la décomposition. Elle explique en partie l’augmentation de la capacité d’adsorption avec la décomposition des résidus végétaux. Dans le cas du maïs, une corrélation significative est observée entre le Kd des molécules époxiconazole et S-métolachlore et le carbone aromatique estimé par RMN 13C.
Les valeurs d’angle de contact initialement supérieures à 100° pour le trèfle, la phacélie ou la navette diminuent après décomposition et oscillent autour de valeurs proches de 90°. Cette tendance d’une légère diminution du caractère hydrophobe est en désaccord avec l’augmentation de la teneur en lignine. Elle suggère que la composition biochimique des résidus végétaux n’est pas le seul paramètre gouvernant leur mouillabilité, la porosité étant également susceptible d’intervenir. Les valeurs d’angle de contact mesurées sur des résidus de maïs se situent autour de valeurs similaires (90°) sans qu’une évolution nette soit décelée après 5 mois de décomposition au champ. Ce descripteur est peu corrélé avec la rétention des différents pesticides excepté le glyphosate pour lequel la rétention est négativement corrélée (avoine, ρ=-0,99 ; navette, ρ=-0,62 ; p <0,05).
Ces premiers résultats indiquent que l’état de décomposition des mulchs laissés à la surface du sol va impacter la mobilité des pesticides appliqués dans les périodes succédant à la destruction des couverts intermédiaires. Le taux de couverture du sol en lien avec la quantité de biomasse végétale restituée et la vitesse de décomposition des résidus sont d’autres paramètres à prendre en compte. Des études sur la biodégradation des pesticides interceptés par ces différents mulchs sont en cours.
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.
Aslam S., Bergheaud V., Garnier P., Rumpel C., Thiébeau P., Benoit P. 2011. Adsorption-desorption behavior of three pesticides as influenced by chemical composition of decomposing maize mulch. XIV Symposium Pesticide Chemistry, Piacenza.
Potter, T.L., Bosch, D.D., Joo, H., Schaffer, B., Munoz-Carpena, R., 2007. Summer cover crops reduce atrazine leaching to shallow groundwater in southern Florida. J Env. Qual. 36, 1301-1309.
White, P.M., Potter, T.L., Bosch, D.D., Joo, H., Schaffer, B., Munoz-Carpena, R., 2009. Reduction in metolachlor and degradate concentrations in shallow groundwater through cover crop use. J. Agric. Food Chem. 57, 9658-9667.
Remerciements : Ce travail a été réalisé dans le cadre du programme CIREPPE financé par le Conseil Régional