ARVALIS - Institut du végétal

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1 Travail du sol et risques de transferts de produits phytosanitaires Pierre BENOIT INRA Grignon Benoît REAL ARVALIS Institut du végétal Estrées-Mons

2 Effets multiples de la simplification du travail du sol Travail du sol et usage des pesticides Travail du sol et transferts des pesticides vers eaux et atmosphère Via des changements des propriétés des sols physiques et dynamique hydrique physico-chimiques (MO, ph) biologiques et microbiologiques (communautés microbiennes, faune) Des effets en interaction avec climat et nature des sols mais aussi l ensemble des pratiques

3 Labour Effets multiples de la simplification du travail du sol Travail simplifié Modification du parasitisme Mobilité potentielle SOL Volatilisation résidus interceptés par le mulch Volatilisation Rétention Produits phytosanitaires Disponibilité Lixiviation Dégradation Infiltration Transferts préférentiels Pesticides à action foliaire Ruissellement Persistance Résidus liés Transport particulaire Transport en solution Barriuso et al., 2005 ; ADEME TCSL, 2009; Alletto et al., 2010

4 Fréquence de détection des pesticides dans les eaux de surface Taux de quantification en 2011 (% des analyses réalisées pour chaque substance) Fréquence de quantification * Molécules interdites en 2007, les métabolites sont en violet Agences de l Eau, traitements SOeS

5 Quantité lixiviée (µg) Autres Soja MHa Le cas du glyphosate : herbicide N 1 en agriculture de conservation Surface en semis direct 90/ 91/ 92/ / 94 94/ 95 95/ 96/ 97/ 98/ 99/ 00/ 01/ Années M L Lysimètres - glyphosate/ampa 3 ans AMPA glyphosate Conc. Max (µg/l) Vente Glyphosate 90/ 91/ 92/ 93/ 94/ 95/ 96/ 97/ 98/ 99/ 00/ 01/ Années Données en Argentine, années 2000 Rampoldi, 2011 Eaux de surface Bassins versants (0,5-0,8 ha) C max = 40.1 C moy = 17.4 C max = 11.2 C moy = 4.4 Shipitalo et Owens., 2011 C max = 3.9 C moy = 0.86 Travail réduit Labour Fomsgaard et al., 2003 Peu de données : échelle terrain > intérêt des sites instrumentés

6 Des références terrain en France Ruissellement : Données in situ ARAA-Arvalis-Syngenta Site de Geispitzen (Sols limoneux - Sundgau -68) Monoculture-maïs Avec apport fumier de bovin Récolte en grain Sol : limons avec environ 18% d argile Pente : 5% Pluviométrie : 920 mm/a Geispitzen Sundgau Sensibilité à l érosion des terres communales en Alsace Geispitzen

7 Système de collecte des eaux de ruissellement et Venturi Paul Van Dijk Paul Van Dijk En parallèle, Suivi de la culture : développement, rendement, qualité sanitaire (mycotoxines) Observations du sol et sa surface Profils culturaux et enracinement Etats de surface (croutes de battance, ) Stabilité des agrégats / densité apparente / résistance à l arrachement Analyses physico-chimiques Densité, biomasse de vers de terre et identification

8 Des références terrain en France Ruissellement : Données in situ ARAA-Arvalis-Syngenta Site de Geispitzen (Sols limoneux - Sundgau -68) volume ruissellée (m3) semis + alachlore labour (parcelle A) non labour (parcelle C) somme de pluie (depuis semis) prosulfuron bromoxynil nicosulfuron dicamba binage 1-avr. 16-avr. 1-mai 16-mai 31-mai 15-juin 30-juin 15-juil. 30-juil. 14-août 29-août 13-sept. 28-sept. 13-oct. Ruissellement fortement retardé en non labour recolte Exemple : campagne 2007 Avantages importants de retarder le premier ruissellement en non labour : La culture du maïs pousse entretemps et vers fin juin elle protège assez efficacement la surface du sol contre la battance et l érosion Les pesticides appliqués ont plus de temps pour se dégrader avant le premier ruissellement somme de pluie (mm).

9 Des références terrain en France Ruissellement : Données in situ ARAA-Arvalis-Syngenta Site de Geispitzen (Sols limoneux - Sundgau -68) Forte réduction des transferts par ruissellement en non labour par rapport au labour Pas de ruissellement les années peu pluvieuses Réduction des transferts des pesticides : 80 à 100% Efficacité moindre mais toujours bonne en cas de printemps très pluvieux

10 Ruissellement des pesticides Comparaison des pertes en fonction du travail du sol 200% Pertes des pesticides par ruissellement (% par rapport au labour) 100% 0% Labour charrue Barriuso / Delmas / Duclay INRA/MEDD 31% Labour à dents (6) 58% Labour sur billon (6) Non labour (32) 30% Forte variabilité des résultats! STS - Paris 31/03/04 max moyenne nombre d essais Fawcett et al., 1994 min

11 flux DFF (mg/ha) Des références terrain en France Drainage : Essais PCQE La Jaillère ARVALIS depuis Ex : Cumul drainage et flux de DFF Labour - Cumul de flux DFF (mg/ha) Non labour - Cumul de flux DFF (mg/ha) Labour - Cumul drainage (mm) Non labour - Cumul drainage (mm) Application de DFF à 156 g/ha Augmentation des pertes par drainage en non labour par rapport au labour Pics d écoulements plus élevés en reprise de drainage Risque plus importants des applications d automne sur blé Tarissemment plus rapide en absence de précipitation lame d eau drainée (mm)

12 Des références terrain en France Simon Giuliano Lixiviation dans des systèmes de culture innovants Lamothe (Toulouse) MMST = monoculture de maïs en strip-tillage Maïs irrigué : monoculture ou rotation MMSD = semis direct Lionel Alletto Trèfle/RGA Simon Giuliano MMSD /avoine Lionel Alletto MMSD / feverolle Lionel Alletto

13 Année Modalité Molécule [ C ] µg L -1 Drainage cumulé (mm) Jours après traitement 2011 MM Ref SMOC 0,04 18,8 136 < 0,001 MM SD Nicosulfuron 0,05 35,7 142 < 0,001 MM ST Nicosulfuron 0,03 0,05 78,8 138 < 0, MM Ref Mésotrione SMOC Nicosulfuron Métaldéhyde MM SD MM ST AMPA Glyphosate SMOC Mésotrione Des références terrain en France Lixiviation dans des systèmes de culture innovants Lamothe (Toulouse) AMPA Glyphosate Nicosulfuron Bentazone 0,24 0,40 0,03 0,25 0,02 0,05 0,02 0,05 0,4 0,03-0,05 1,3 7,1 1,0 2,7 0,05 0,08 < LOQ 2,2 3,6 8,7 11,5 53,3 41 à 97 0,2 0,03 < 0,001 < 0,001 62, à Alletto et al., Pertes cumulées (% dose appliquée) 0,3 < 0,001 1,7 1,2 < 0,001 < 0,001 0,01 2,0

14 Lixiviation : Suivi terrain 4 ans Dicétonitrile Monoculture Maïs irrigué Midi-Pyrénées Effets croisés : couverts intermédiaires x travail du sol Travail du sol réduit Facteur d abattement (flux lixiviés) : 1,6 Travail réduit et Cultures intermédiaires Facteur d abattement (flux lixiviés) : 4,5 Des références terrain en France 1. Modification du régime hydrique si bon développement des cultures intermédiaires Effets sur les processus de rétention et de dégradation Interculture avoine Alletto et al., 2012

15 Impact des mulchs sur la dynamique et le transfert des pesticides Modélisation de l adsorption Koc=f(composition MO) Aslam et al., 2013 g/m2 Modélisation du transport Modèle PASTIS Pesticide wash-off 0.02 Glyphosate (IR) Glyphosate (FR) 0.01 S-metolachlor (IR) S-metolachlor (FR) Time (days) Thèse S. Aslam, 2013 Modélisation de la dégradation Aslam et al., 2014 Objectif : test de scénarios vs situations in situ différents mulchs (cultures intermédiaires ou associées) différents climats différents types de sol Implémentation plateforme Sol-Virtuel

16 Impact des mulchs sur la dynamique et le transfert des pesticides Flux de volatilisation mesurés de S-metolachlor et Benoxacor selon les conditions de surface (sol nu/mulch) Carole Bedos Application S-metolachor, benoxacor (mesotrione*) Tunnel 5 Sol nu MM1 EGC: C. Bedos, B. Durand, O. Fanucci P. Benoit, B. Loubet EI Purpan: L. Alleto, S. Giuliano CESBIO (Données micrométéo parcelle): A. Brut, E. Ceschia Simon Giuliano Tunnel 7 Mulch MM3 * Non analysé Application S-metolachor, benoxacor (mesotrione*)

17 Impact des mulchs sur la dynamique et le transfert des pesticides Flux de volatilisation mesurés de S-metolachlor et Benoxacor selon les conditions de surface (sol nu/mulch) => Des flux de volatilisation quantifiables pour les deux composés et les deux méthodes avec un cycle diurne Bedos et al., en préparation Mais plusieurs effets se contrebalancent: surface d échange, Jours après l application conditions d humidité et de Effet méthode: (Flux) tunnel > (Flux) champ (vent constant température, dans tunnel=>(flux_nuit) dégradation/adsorption tunnel >(flux_nuit) champ ) => Nécessité d études Effet propriétés physico-chimiques: (Flux) Benoxacor > (Flux) S-metolachlor en % de la dose appliquée pour tunnel (en accord avec constante de Henry complémentaires plus élevée et K oc plus faible) Effet du mulch: modifie la dynamique de la volatilisation et a priori l intensité du processus

18 Quels besoins de recherche? Des effets complexes. Diversité des situations : W du sol x Climat x Sol x autres éléments des pratiques (gestion de l interculture) Herbicides mais quid des fongicides, anti-limaces? Moins d études sur la volatilisation Données nécessaires sur nouveaux SdC Besoins d évaluation terrain dimension pluriannuelle Evaluation intégrée tous les flux Evaluation modélisation / indicateurs : différents outils qui restent encore à valider

19 Merci pour votre attention Remerciements : Sohaib Aslam (Doctorant), Enrique Barriuso, Carole Bedos, Patricia Garnier, Valérie Pot, Laure Vieublé INRA EGC Grignon Laure Mamy INRA PESSAC Versailles Lionel Alletto, Simon Giuliano EIP Purpan Toulouse Sylvie Recous INRA Reims François Lafolie INRA Avignon