Impact des pratiques agricoles sur la persistance du glyphosate dans les sols au Québec

Dans cette thèse, il a été étudié l’impact des pratiques agricoles sur la persistance du glyphosate dans les sols des grandes cultures au Québec. La stratégie de recherche a été l’échantillonnage en 2015, 2016 et 2017 d’un dispositif expérimental implanté depuis 7 ans (en 2008). L’expérience en plein champ suivant un dispositif en parcelles divisées (split-plot) est compatible avec les pratiques agricoles courantes au Québec de travail du sol (labour et semis direct), de fertilisation (minérale, organique ou aucune fertilisation) et de rotation des cultures (monoculure de maïs, rotation maïs-soja-blé, rotation maïs-soja-blé-fourrages-fourrages-fourrages). Les échantillons ont été prélevés en triplicatats à 0-20 cm et à 20-40 cm au moment des semis pendant les 3 années. Dans la première étude, les teneurs en glyphosate et d’acide aminométhylphosphonique (AMPA) ont été mesurées dans les sols de la rotation maïs-soja-blé (0-20 cm et 20-40 cm). Les échantillonnages ont été réalisés 398 jours après la dernière application de glyphosate en 2015, 326 jours en 2016 et 250 jours en 2017. Le glyphosate a persisté sous la forme d’AMPA dans environ 50 % des échantillons avec des teneurs comprises entre 0.10 et 0.46 μg.g-1 dans l’horizon 0-20 cm et entre 0.09 et 0.34 μg.g-1 dans l’horizon 0-40 cm. Le bilan molaire à l’hectare sur les 40 premiers centimètres de profondeur a montré que la quantité de glyphosate présente sous la forme d’AMPA dans les sols pouvait dépasser la quantité de glyphosate à l’hectare appliquée lors la saison précédente. Le bilan molaire à l’hectare a été significativement supérieur dans les parcelles labourées par rapport au demis direct en 2015 (avec l’effet combiné du mode de fertilisation) et en 2016. L’effet cumulatif des applications de glyphosate sur les teneurs en AMPA au cours des 3 années de suivi n’a été cependant pas démontré. Dans la deuxième expérience, il a été analysé l’impact des pratiques agricoles sur la qualité de la fraction minérale fine pour son rôle dans le processus d’adsorption/desorption. La fraction minérale fine a été analysée au diffractomètre à rayon X dans les mêmes échantillons que dans la première expérience, dans l’horizon 0-20 cm et pour l’année 2015 seulement. Les résultats ont montré que l’abondance relative des minéraux primaires (hornblende, augite, albite, microcline) est significativement moins importante dans les sols labourés. L’abondance relative de la vermiculite et de la kaolinite a été significativement moins importante dans les sols labourés. L’abondance relative de l’illite, la montmorillonite et le clinochlore a été significativement plus importante dans les sols labourés. Le diamètre moyen pondéré des agrégats a été supérieur dans les sols en semis direct, de même que la teneur en oxydes de fer et la teneur en eau. Les bioindicateurs de la lignine ont indiqué que la proportion de lignine dans le carbone organique total n’était pas impactée par les pratiques agricoles. Cependant la lignine dans les sols labourés a été plus dégradée d’après l’indicateur P/(V+S) qui est basé sur la plus grande persistance dans les sols des vanillyls (V) et des syringyls (S) par rapport aux p-hydroxyls (P). Ces résultats peuvent suggèrer que la surface disponible pour l’adsorption de la lignine est plus importante dans les sols labourés mais que la lignine est moins protégée de la dégradation physique ou microbienne. Ces résultats obtenus pour la lignine peuvent être liés à une capacité d’adsorption d’AMPA plus importante dans les sols labourés pouvant expliquer les résultats de la première expérience. Dans la troisième expérience il a été analysé l’impact des pratiques agricoles sur le continuum acidobactéries-actinobactéries utilisé comme indicateur du continuum oligotrophe-copiotrophe. Les données de métagénomique ont été utilisées à l’échelle du phyla dans les mêmes échantillons que dans la deuxième expérience (horizon 0-20 cm de l’année 2015) mais l’étude de l’impact du cycle de rotation de culture a été ajouté au dispositif. Les résultats ont indiqué une forte relation de corrélation entre l’abondance relative des acidobactéries et des actinobactéries (r2 = 0,94). L’abondance relative des planctomycètes a été étroitement liée à ce continuum (r2 = 0,81 avec les acidobactéries et r2= -0,74 avec les actinobactéries). Le travail du sol a eu un effet significatif sur le continuum. Les acidobactéries ont été relativement plus abondantes dans les parcelles labourées que dans les parcelles en semis direct (14,59 ± 0,01% et 13,23 ± 0,03 % respectivement). Cette recherche a permis de démontrer que l'AMPA persiste dans les sols entre les cycles de culture. Le labour favorise cette pseudo persistance en raison d’une augmentation des sites d'adsorption disponibles par la rupture des macroagrégats et l'augmentation de la proportion relative des phylosilicates secondaires. Les conditions qui ont été crées par le labour défavorisent les actinobactéries (capables de dégrader le glyphosate et l'AMPA) au profit des acidobactéries. Cette recherche a également permis de mettre en évidence l’importance d’une étude sur le lessivage de l'AMPA vers les rivières en dehors de la période estivale pour évaluer le risque d'une pollution plus diffuse dans le temps. De même, une attention particulière doit être portée sur l’impact agronomique de la présence de teneurs importantes en AMPA dans les sols au moment du réveil printanier de la biocénose des sols agricoles (bactéries, nématodes, etc) et des premières opérations aux champs (dont les semis). Enfin, la mise en évidence du continuum oligotrophe-copiotrophe peut permettre une meilleure compréhension de la dynamique du carbone dans les sols et l'adaptation des pratiques agricoles dans le cadre de la transition vers la durabilité des grandes cultures. L'usage modéré du glyphosate dans des sols favorisant le pôle copiotrophe du continuum bactérien semble une voie de compromis environnemental, social et économique. \n_____________________________________________________________________________ \nMOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : glyphosate – AMPA – labour – lignine - phyllosilicates – acidobactéries – actinobactéries

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