Apport de l inoculation mycorhizienne dans la protection de Miscanthus x giganteus

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1 25 & 26 septembre 2014 Cité scientifique - Villeneuve d Ascq Gestion et requalification durable des sites et sols pollués: Expériences en Nord - Pas de Calais Apport de l inoculation mycorhizienne dans la protection de Miscanthus x giganteus Anthony VERDIN Firmin S., Labidi S., Fontaine J., Lounès-Hadj Sahraoui A. Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le vivant (UCEIV) Université du Littoral Côte d Opale (ULCO) 1

2 2. PHYTENER Développement de la phytostabilisation sur des sols contaminés par des métaux à des fins énergétiques : viabilité écologique, intérêt social et bilan économique 2

3 3. Problématique : Activité industrielle Pollution très importante de zones urbaines et de parcelles agricoles par le plomb et le cadmium Risque pour la santé humaine et fortes contraintes pour les productions agricoles Encadrement très strict / Interdiction 3

4 4. Stabiliser la pollution dans les sols et Proposer une alternative aux agriculteurs qui subissent ces contraintes Phytostabilisation des ETM en intégrant deux filières distinctes de production de biomasse à des fins énergétiques : les filières bois et Miscanthus La phytostabilisation assistée par des amendements biologiques: Apport de la mycorhization dans la phytostabilisation des ETM, le développement et la santé de Miscanthus 4

5 5. PHYTOREMEDIATION Ecologique Economique et pratique Applicable à de grandes surfaces Génère peu de perturbations dans le sol Présente une bonne intégration paysagère Bien acceptée par l opinion publique Valorisation de la biomasse Phytostabilisation Efficacité liée à la tolérance des plantes à la toxicité des polluants 5

6 6. LE DOUBLE INTERET DE MISCANTHUS GIGANTEUS Un candidat pour la phytoremédiation Germination et croissance sur les sols contaminés en ETM Faible transfert des ETM vers les parties aériennes (Nsanganwimana et al., 2014; Pavel et al., 2014) Plante réceptive à la mycorhization (Lebas., 2012) Une culture énergétique Plante non alimentaire Bons rendements de biomasse (15-40 t/ha/an) Culture pérenne et non invasive (20-25 ans) Faibles coûts de culture Pas d entretien des sols Peu de fertilisants Culture subventionnée par UE Gaz, éthanol, combustible solide Bon candidat pour la valorisation économique de la biomasse produite sur des sites contaminés par les ETM 6

7 7. CHAMPIGNONS MYCORHIZIENS A ARBUSCULES Exploration d un volume de sol plus grand ( 1000 fois + / aux racines seules) Nutrition hydrique + minérale Meilleure tolérance aux stress (biotiques + abiotiques) Meilleure dissipation des polluants organiques Immobilisation des polluants inorganiques Amélioration de la tolérance des plantes à la toxicité des polluants 7

8 8. Dispositif expérimental de la filière Miscanthus Cd : 13 mg/kg Pb : 750 mg/kg Zn : 950 mg/kg 1 bloc à 12 placettes randomisées aléatoirement pour 3 répétitions Plants pré-démarrés + 3 blocs Ajout d inoculum mycorhizien, 3 répétitions 72 placettes au total juin

9 Mycorrhizal colonization (%) 9. RÉSULTATS Isolement et identification des espèces natives de CMA présentes dans les sols contaminés de Metaleurop (collaboration avec Y. Dalpé, CRECO, Ottawa) Espèces natives de CMA (100g de sol) Funneloformis mosseae Funneloformis geosporum Nombre total de spores Sol de référence Sol contaminé Détermination des taux de mycorhization de Miscanthus a a' Total colonization Arbuscules Vesicles b b' c c' d d' 10 a'' b'' b'' b'' 0 NI I NI I Sol de référence Sol contaminé - Effet négatif de la pollution - Effet positif de l inoculation 9

10 10. RÉSULTATS Etude de la balance «espèces pro-oxydantes / systèmes antioxydants» Sol Plante 10

11 11. RÉSULTATS Etude des systèmes anti-oxydants Génotype BICAL * * a a * * * a Légende: Sol M2010 de référence Non inoculé Inoculé Sol MV contaminé Non inoculé Inoculé - Effet négatif de la pollution - Effet positif de l inoculation 11

12 12. RÉSULTATS Etude des lésions oxydatives Génotype BICAL * * a a Légende: Sol M2010 de référence Sol MV contaminé - Effet négatif de la pollution Non inoculé Non inoculé Inoculé Inoculé - Effet positif de l inoculation 12

13 13. RÉSULTATS Etude de la composition en acides gras Génotype BICAL Miscanthus giganteus Racines Feuilles Sol de référence Sol contaminé Sol de référence Sol contaminé Acide Gras (mg g -1 ) C16:0 Plantes non inoculées (NI) 2.88± ±0.09 * 8.12± ±0.39 * Plantes inoculées (I) 3.24±0.22 a 2.82± ± ±0.40 a C16:1ω5 Plantes non inoculées (NI) 0.32± ± Plantes inoculées (I) 1.13± ± C18:0 Plantes non inoculées (NI) 0.20± ± ± ±0.05 * Plantes inoculées (I) 0.26± ± ± ±0.09 C18:1 Plantes non inoculées (NI) 1.23± ± ± ± 0.02 * Plantes inoculées (I) 1.28± ± ± ±0.05 a C18:2 Plantes non inoculées (NI) 5.80± ±0.27 * 4.48± ±0.13 * Plantes inoculées (I) 6.77± ± ± ±0.73 a C18:3 Plantes non inoculées (NI) 1.75± ± ± ±1.81 * Plantes inoculées (I) 2.02± ± ± ±1.48 a AG totaux (mg g -1 dry wt) Plantes non inoculées (NI) 12.18± ± ± ± 2.37 * Plantes inoculées (I) 14.70± ± ± ±2.25 a Saturated/unsaturated FA Plantes non inoculées (NI) * * Plantes inoculées (I) a Effet négatif de la pollution - Effet positif de l inoculation 13

14 14. Conclusions et perspectives La mycorhization des racines de Miscanthus reste possible malgré la présence de fortes teneurs en ETM La contamination du sol réduit la mycorhization des racines de Miscanthus mais l inoculation permet d accroître le taux de mycorhization La contamination métallique du sol induit un stress oxydant chez Miscanthus x giganteus L inoculation mycorhizienne protège les plantes contre le stress oxydant induit par la pollution du sol Des résultats en faveur de l utilisation de Miscanthus mycorhizé pour le phytomanagement des sols agricoles fortement contaminés par les ETM Des résultats à recouper avec les teneurs en métaux dans les organes des plantes et la production de biomasse 14

15 15. MERCI DE VOTRE ATTENTION 15