Prendre en compte les effets liés à l’introduction des cultures intermédiaires dans les

L’introduction des cultures intermédiaires induit par ailleurs des modifications éventuelles de caractéristiques du sol qui influencent aussi le devenir des pesticides (voir Chapitre 1). Dans le cadre d’une évaluation environnementale de l’introduction des cultures intermédiaires dans les systèmes de cultures, il semble intéressant de savoir comment ces modifications des caractéristiques du sol modifieraient le comportement des pesticides, aussi bien dans les jours suivants leur application qu’à plus long terme à l’échelle de la succession de cultures ou de la rotation. Ce champ de recherche est très vaste puisque derrière « pesticide » se cache une grande diversité de molécules à réactivité spécifique, comme derrière le type de culture intermédiaire, et sans compter sur la variété des types de sols et des pratiques agricoles. Tester tous les systèmes de cultures et usages de pesticides au champ n’étant matériellement pas possible, une approche par modélisation, utilisant des indicateurs simples et pertinents (exemple : biomasse des résidus, ratio C :N, niveau de décomposition ou caractéristique biochimique simple à mesurer, …) pouvant tenir compte de tout ou partie de ces gammes de variations est nécessaire.

Pour évaluer l’impact des cultures intermédiaires sur le devenir des pesticides au champ par modélisation, il faut pouvoir tenir compte simultanément de la décomposition des cultures intermédiaires, de la dégradation des pesticides, de l’influence de la croissance d’une culture sur le bilan hydrique dynamique du sol, et de la température du sol qui détermine la vitesse des processus microbiens.

L’addition de modules de transfert de pesticides à des modèles de cultures a été entreprise par divers groupes de recherche, mais sans étudier spécifiquement le devenir des pesticides dans le sol. Ainsi, Queyrel et al., (2016) ont proposé une version d’un modèle nommé STICS-Pest intégrant des modules de divers modèles simulant le devenir des pesticides (modèle AGRIFLUX de Larocque et al. (1998)

5.2 PERSPECTIVES D’ÉTUDES

Larocque et al., 1998 ; et modèle RZWQM de Malone et al., (2004)) au modèle de culture STICS (Brisson et al., 2003) avec des résultats relativement cohérents, mais ne prenant pas explicitement en compte les mulchs de couverts végétaux dont ceux des cultures intermédiaires.

D’autres auteurs tels que Lammoglia et al. (2017) se sont, eux, basés sur le couplage du modèle de culture STICS et du modèle de transfert des pesticides MACRO (Larsbo et Jarvis, 2003) afin de pouvoir prendre en compte les CI. Si leurs travaux mettent en avant l’impact de la présence de mulch sur la lixiviation des pesticides dans le sol (plusieurs paramètres liés aux mulchs sont en effet « influents » ou « très influents » sur les concentrations maximales en pesticides à un mètre de profondeur), la représentation d’une couche de mulch à la surface du sol dans le modèle MACRO reste peu satisfaisante à ce stade, selon les premières simulations réalisées. Ceci serait lié au fait qu’elle est décrite comme une couche de sol à teneur élevée en matière organique dans cette première version du modèle (Marín-Benito et al., 2018).

Figure 5.2 Schéma de modélisation du devenir des pesticides dans un sol recouvert

par un mulch de culture intermédiaire.

Dégradation DT50 Adsorption Kd

Paramètres pesticides

SIMULATIONS

Mesures au champ Mesures en

laboratoire Concentration pesticides SOL et MULCH Hydrus PASTIS COP-soil Concentration pesticides SOL et MULCH Pluie, température T Paramètres climatiques

Potentiel matriciel h, teneur en eau θ, conductivité hydraulique Ksat

Paramètres hydrodynamiques

Biomasse DM, épaisseur z_m, C/N, compo. biochimique, teneur en eau θmp,max

Paramètres du mulch

Densité apparente, texture, pH, Corg

Paramètres du sol

Biomasse, N, rendement

Paramètres de la plante (maïs)

Par ailleurs, le couplage STICS-MACRO ne considère pas l’interception du pesticide par le mulch ni l’augmentation du niveau d’adsorption des pesticides dans le temps. Une autre piste à envisager pour la modélisation est le modèle PASTIS (Prediction of Agricultural Solute Transformations in Soil) (Garnier et al., 2003), capable de décrire précisément une couche de mulch à la surface du sol. Ce modèle simule le mouvement de l’eau et la transformation de solutés dans le sol, et inclut des modules spécifiques permettant la simulation : (i) de la décomposition d’un mulch (Coppens et al., 2007), (ii) de l’impact de la présence de mulch végétal à la surface du sol sur le bilan hydrique (interception de la pluie, réduction de l’évaporation (Coppens et al., 2007), (iii) du devenir des pesticides (adsorption, dégradation, minéralisation, transfert en profondeur, (Saffih-Hdadi et al., 2003), et (iv) du devenir des pesticides dans un mulch en décomposition (Aslam et al., 2018, 2014). En fournissant comme données d’entrée à PASTIS des données de sorties d’un modèle de culture (teneur en eau) par exemple comme STICS, il est possible de simuler l’impact de la croissance d’une plante sur le bilan hydrique dynamique du sol. Des formalismes peuvent par ailleurs être ajoutés dans le module « pesticides » du modèle, pour prendre en compte des relations telles que celle entre l’adsorption et le taux de minéralisation du carbone du mulch (Chapitre 2), la dégradation de molécules y compris lorsqu’elles sont fortement adsorbées (observé pour le glyphosate, cf. Chapitre 3), ou encore l’évolution du niveau d’adsorption au cours du temps (Chapitre 3 et 4). Le modèle correspond ainsi au fonctionnement représenté dans le schéma présenté ci-dessus (Figure 5.2).

Un travail d’évaluation de la capacité de ce modèle PASTIS modifié serait donc intéressant à réaliser afin d’évaluer sa capacité prédictive pour les mulchs de CI et ainsi vérifier s’il serait dorénavant possible de simuler correctement la dynamique du devenir des pesticides au champ et ainsi d’estimer les pertes de pesticides (matière active et principaux métabolites de dégradation) vers les eaux souterraines. Si le résultat s’avérait satisfaisant, il serait alors possible d’évaluer le service écosystémique produit par l’introduction des cultures intermédiaires vis-à-vis de la qualité des eaux souterraines (eaux de drainage sous les agrosystèmes). Cela permettrait d’étayer le concept de CIMS proposé par Justes et al. (2017).

Enfin, ces modèles de culture couplés à des modèles de transfert de pesticides permettraient d’évaluer une diversité de systèmes de culture, associés à leurs impacts

5.2 PERSPECTIVES D’ÉTUDES

environnementaux, et donc d’identifier a priori les systèmes de cultures les plus vertueux au plan environnemental. Ils apporteraient aussi des réponses aux questionnements de la profession agricole, dans un contexte où les enjeux d’adaptation au changement climatique et de protection des sols ainsi que la tension entre la profession et la société liée à l’usage des pesticides génèrent de nombreuses innovations dans les pratiques agricoles, qui incluent notamment l’introduction de cultures intermédiaires dans les systèmes de culture.

5.3 Références bibliographiques

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