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HAL
open science

# Les processus de transfert des pesticides dans les sols : déterminants et pistes d'actions

Pierre Benoit, Marjolaine Bourdat-Deschamps, Nathalie Bernet, Sabine Houot

► To cite this version:

Pierre Benoit, Marjolaine Bourdat-Deschamps, Nathalie Bernet, Sabine Houot. Les processus de transfert des pesticides dans les sols: déterminants et pistes d'actions. École thématique. Webinaire - Centre Ressources Captage OFB, France. 2021. hal-04334367

HAL Id: hal-04334367

https://hal.inrae.fr/hal-04334367

Submitted on 10 Dec 2023

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Public Domain
# Les processus de transfert des pesticides dans les sols : déterminants et pistes d'actions

Pierre Benoit, Laure Mamy, Enrique Barriuso

UMR1402
INRAE, AGROPARISTECH

## Ecologie Fonctionnelle et écotoxicologie des agroécosystèmes

<figure><img src="image_2.png" /></figure>
# Devenir environnemental des pesticides

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

Deux démarches complémentaires
Determinisme de la disponibilité
Evaluation des voies de transferts
# Transferts : quels ordres de grandeurs ?

## Flux de pesticides dans une parcelle traitée

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

Sol = Interface clef

• devenir et effets

• voies d'exposition des autres milieux
# Concentrations : totales ou disponibles

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

Microorganismes capables de
dégrader les pesticides

<figure><img src="image_6.png" /></figure>
# Mobilité des pesticides - A retenir :

* Plus le coefficient Kd ou Koc est grand plus la rétention des pesticides est importante et moins ils sont mobiles dans les sols

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

## Coefficients d'adsorption

$$ \text{Linéaire} \quad K_d = Q_{ads} / C_e \quad (\text{L kg}^{-1}) $$

$$ K_{oc} = K_d / \text{CO} \quad (\text{L kg}^{-1}) $$

$$ \text{Freundlich} \quad K_f = Q_{ads} / C_e^n $$

* La rétention des molécules hydrophobes = peu solubles dans l'eau est majoritairement contrôlée par les matières organiques du sol. Plus celles-ci sont en quantités élevées dans les sols, plus les **substances actives** sont retenues et moins elles sont mobiles

* **MAIS** la rétention dépend aussi d'autres facteurs (pH, argiles)

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

<figure><img src="image_9.png" /></figure>
## Mobilité des pesticides - A retenir :

* Le Koc est utilisé comme caractéristique des substances actives MAIS il varie car il dépend de la nature des matières organiques des sols et il ne prend pas en compte d'autres facteurs influents : argiles, cations, pH

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

### TROP FORTE SIMPLIFICATION

* Le Koc varie donc selon les types de sols et selon la proportion relative entre fractions organique et minérale : en conséquence en fonction de la profondeur du sol

<figure><img src="image_11.png" /></figure>
# Persistance des molécules - A retenir :

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

* Plus la DT50 est élevée, plus la persistance/rémanance des pesticides est importante et plus ils peuvent être transportés hors des zones de traitement

<figure><img src="image_13.png" /></figure>
# Persistance des molécules - A retenir :

* La DT50 est utilisée comme **caractéristique des substances actives**

* **MAIS** elle varie car elle dépend :

1. Des conditions de mesures (DT50 labo ≠ DT50 champ)

2. Des facteurs climatiques

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

Barriuso et al., 1996

3. Des facteurs pédologiques (qui contrôlent la biodisponibilité, et l'activité microbienne)

4. Des facteurs liés aux pratiques (fréquence d'usage)

INRAO

<figure><img src="image_16.png" /></figure>
# Liens pratiques phytos et dégradation : A retenir

* Les pratiques phytosanitaires ont un effet sur les capacités de dégradation des sols

1. Pression de sélection sur la microflore et des sols

2. Bactéries du sol capables de s'adapter à la présence de certaines S.A.

3. Conséquences sur des pertes d'efficacité

4. Conséquences aussi sur la diminution de la persistance et la réduction des impacts si dégradation complète

* Dégradation accélérée mise en évidence pour un grand nombre de SA

<figure><img src="image_17.png" /></figure>

INRAE
# Biodégradation accélérée et pertes d'efficacité

<table><caption>Table 1
Herbicides known to undergo accelerated degradation</caption><thead><tr><td>Pesticide</td><td>Loss of efficacy</td><td>Reference</td></tr></thead><tbody><tr><td>2,4,-D</td><td>+</td><td>Audus (1949, 1951); Gray and Joo (1985)</td></tr><tr><td>Alachlor</td><td></td><td>Walker and Welch (1991)</td></tr><tr><td>Amitrole</td><td></td><td>Riempa (1962)</td></tr><tr><td>Atrazine</td><td></td><td>Barriuso and Houot (1996)</td></tr><tr><td>Bentazon</td><td></td><td>Wagner et al. (1996)</td></tr><tr><td>Butylate</td><td>+</td><td>Harvey (1987)</td></tr><tr><td>Carbetamide</td><td>+</td><td>Hole et al. (2001)</td></tr><tr><td>Chloramben</td><td></td><td>Wildung et al. (1968)</td></tr><tr><td>Chlorotoluron</td><td></td><td>Rouchaud et al. (2000)</td></tr><tr><td>Chlorsulfuron</td><td></td><td>Ravelli et al. (1997)</td></tr><tr><td>Dalapon</td><td>+</td><td>Leasure (1964); Gray and Joo (1985)</td></tr><tr><td>Diclofop-methyl</td><td></td><td>Piutti et al. (2002)</td></tr><tr><td>Diuron</td><td></td><td>Rouchaud, et al. (2000)</td></tr><tr><td>Endothall</td><td></td><td>Horowitz (1966)</td></tr><tr><td>EPTC</td><td>+</td><td>Rahman and James (1983)</td></tr><tr><td>Isoproturon</td><td>+</td><td>Bending et al. (2001); El-Sebai et al. (2005)</td></tr><tr><td>Isoxaben</td><td></td><td>Rouchaud et al. (1997)</td></tr><tr><td>Linuron</td><td></td><td>Walker and Welch (1991)</td></tr><tr><td>MCPA</td><td></td><td>Audus (1951)</td></tr><tr><td>Monolinuron</td><td></td><td>Maier-Bode and Hartel (1981)</td></tr><tr><td>Napropamide</td><td></td><td>Walker and Welch (1991)</td></tr><tr><td>Nitralin</td><td></td><td>Savage (1973)</td></tr><tr><td>Pendimethalin</td><td></td><td>Kulshrestha et al. (2000)</td></tr><tr><td>Proyzamide</td><td>+</td><td>Walker and Welch (1991); Rouchaud et al. (2000)</td></tr><tr><td>Pyrazon</td><td></td><td>Engvold and Jansen (1969)</td></tr><tr><td>Simazine</td><td>?</td><td>Albarrán et al. (2004); Suett et al. (1996a)</td></tr><tr><td>Terbutryn</td><td></td><td>Avidov et al. (1985)</td></tr><tr><td>Vernolate</td><td>+</td><td>Wilson (1984); Gray and Joo (1985)</td></tr></tbody></table>

## Herbicides

Arbeli et Fuentes, 2007
# Métabolites- produits de dégradation (transformation)

* Modification de la réactivité, toxicité, ...

<figure><img src="image_18.png" /></figure>

Kastner et al. (1999)

* Démultiplication des polluants

<figure><img src="image_19.png" /></figure>

Kolpin et al. (1998)

<figure><img src="image_20.png" /></figure>
Exemple : Captages de l'Yonne

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

Boscalid DT<sub>50 champ</sub> 200 jours ; K<sub>oc</sub> 809 l/kg

Metaldehyde DT<sub>50 champ</sub> 5 jours ; Koc 85 l/kg

S-Metolachlore DT<sub>50 champ</sub> 7 - 16 jours ; Koc 200 l/kg

➢ Metolachlor OXA DT<sub>50</sub> 50 jours ; Koc 7-22 l/kg

➢ Metolachlor ESA DT<sub>50</sub> 70 - 132 jours ; Koc 5-20 l/kg

Metazachlor DT<sub>50 champ</sub> 200 jours ; Koc 134 l/kg

➢ Metazachlor OXA DT<sub>50</sub> ; Koc 48 l/kg

➢ Metazachlor ESA DT<sub>50</sub> ; Koc 41 l/kg

Atrazine DT<sub>50</sub> 75 jours ; Koc 100 l/kg

➢ Desethyl-Atrazine DT<sub>50</sub> 45 jours ; Koc 72 l/kg

PPDB - Pesticide Properties DataBase, 2016

Certains métabolites plus persistants et/ou plus mobiles que molécules mères

- Deséthyl atrazine

- ESA et OXA metolachlor, metazachlor

<figure><img src="image_22.png" /></figure>
# La question des résidus non extractibles

* Accumulation - stockage ?

* Atténuation naturelle ?

* Degré de réversibilité ?

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

Concentration
dans le sol

Pollution "ponctuelle"
(flux importants)

Pollution chronique
(bruit de fond)

<figure><img src="image_24.png" /></figure>

Résidus
non
extractibles

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

<figure><img src="image_26.png" /></figure>

Cinétiques d'accumulation ?

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Temps
(applications répétées)

Barriuso, 1999

<figure><img src="image_28.png" /></figure>
# Des dynamiques à long terme

<figure><img src="image_29.png" /><figcaption>## Taux de quantification (% des analyses réalisées pour chaque substance)</figcaption></figure>
# Résidus dans les sols - A retenir :

## ❖ Les produits de transformation (métabolites) :

1. Multiplication des contaminants

2. Toxicité, persistance et mobilité différentes

3. A prendre en considération dans l'évaluation des risques

## ❖ La formation de résidus non extractibles

1. Diverses origines (physique, chimique et biologique)

2. Souvent couplé aux processus de biodégradation

3. Diverses formes (SA, métabolites, C microbien)

4. Dans certains cas, à l'origine de contamination différée – exemple de produits retrouvés dans l'environnement longtemps après arrêt de leur utilisation)

<figure><img src="image_30.png" /></figure>
# Quelles pistes d'action ?

Réduire les usages (baisser les IFT) via des changements de systèmes recherchant une moindre sensibilité aux bioagresseurs

Réduire les possibilités de transferts (post application mais aussi différés dans le temps)

* Effets de l'intercalation de prairies temporaires

* Effets des couverts intermédiaires

* Effets du travail du sol

* Effets de l'allongement des rotations

* Effets d'aménagements inter-parcellaires et paysagers

<figure><img src="image_31.png" /></figure>
# Pratiques et transferts de pesticides

## En grandes cultures : prairies temporaires

Une pratique courante en système de polyculture-élevage

* Effets sur les cultures

* Diminution pression biotique par allongement des rotations

* Effets sur le sol

* Matières organiques et cycles

* Amélioration structure du sol

* Activité biologique du sol, auxiliaires

* Effets sur l'environnement

* Réduction des traitements sur plusieurs années

* Protection contre ruissellement et érosion

* Limitation des transferts de phytosanitaires

<figure><img src="image_32.png" /></figure>
# Prairies temporaires en grandes cultures et pertes en herbicides vers les eaux souterraines

* ORE ACBB Site de Lusignan - INRA Poitou-Charentes

* Comparaison de 2 modes de conduites :

<figure><img src="image_33.png" /></figure>

<figure><img src="image_34.png" /></figure>

<figure><img src="image_35.png" /></figure>

Collaboration ORE ACBB A. Chabbi, X. Charrier
# Prairies temporaires en grandes cultures et pertes en herbicides vers les eaux souterraines

* ORE ACBB Site de Lusignan - INRA Poitou-Charentes

* Comparaison de 2 modes de conduites :

<table><thead><tr><th rowspan="2">Substance</th><th colspan="3">Rotation : Maïs - Blé - Orge</th><th colspan="2">Cycle Culture - Prairie temporaire (N et fauche)</th></tr><tr><th>2006-2007 (orge)</th><th>2007-2008 (maïs)</th><th>2008-2009* (blé)</th><th>2007-2008 (prairie)</th><th>2008-2009 (prairie)</th></tr></thead><tbody><tr><td>Isoproturon</td><td>[0,03-20]</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td></tr><tr><td>MD-Isoproturon</td><td>[0,05-0,18]</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td></tr><tr><td>DD-Isoproturon</td><td>[0,05-0,07]</td><td>0,02</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td></tr><tr><td>Diflufenican</td><td>&lt; 0,05</td><td>&lt; 0,03</td><td>&lt; 0,03</td><td>&lt; 0,03</td><td>&lt; 0,03</td></tr><tr><td>Alachlor</td><td>n.r.</td><td>&lt; 0,03</td><td>&lt; 0,03</td><td>&lt; 0,03</td><td>&lt; 0,03</td></tr><tr><td>Acetochlore</td><td>n.r.</td><td>[0,06-15,0]</td><td>[0,1-0,2]</td><td>&lt; 0,03</td><td>&lt; 0,03</td></tr><tr><td>Imidaclopride</td><td>n.r.</td><td>&lt; 0,03</td><td>n.r.</td><td>&lt; 0,03</td><td>n.r.</td></tr><tr><td>Atrazine</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td><td>&lt; 0,02</td></tr><tr><td>OH-Atrazine</td><td>[0,05-0,12]</td><td>[0,03-0,09]</td><td>[0,04-0,06]</td><td>[0,03-0,06]</td><td>[0,02-0,07]</td></tr></tbody></table>

Collaboration ORE ACBB A. Chabbi, X. Charrier

<figure><img src="image_36.png" /></figure>
# Pratiques et transferts de pesticides

## En viticulture

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>Fréquence de détection %</figcaption></figure>

M. Pierdet, Thèse 2020

<figure><img src="image_38.png" /></figure>

INRAE

<figure><img src="image_39.png" /></figure>

université
de BORDEAUX

<figure><img src="image_40.png" /></figure>

EPOC
UMR19806

<figure><img src="image_41.png" /></figure>

Interactions Sol Plante Atmosphère
# Pratiques et transferts de pesticides

## En viticulture et arboriculture : enherbement

Vignes, vergers : une pratique ancienne combinant plusieurs intérêts

* **Effets sur la vigne**

* Contrôle de la vigueur > qualité de la vendange

* Réduction sensibilité maladies (Botrytis) > réduction traitement fongicide

* **Effets sur le sol**

* Activité biologique du sol, auxiliaires

* Amélioration structure du sol, lutte contre compactage

* Portance des engins, accessibilité des parcelles

* **Effets sur l'environnement**

* Réduction des applications d'herbicide (interrang)

* Protection contre ruissellement et érosion

* Limitation des transferts de phytosanitaires

<figure><img src="image_42.png" /></figure>
# Modes de conduite de la vigne et transferts de pesticides

## 4 modes de conduites en vignoble languedocien (Andrieux et al., 2007)

<figure><img src="image_43.png" /></figure>

<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>Désherbage chimique en plein</figcaption></figure>

<figure><img src="image_45.png" /></figure>

<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>Enherbement naturel maîtrisé par le glyphosate</figcaption></figure>

<figure><img src="image_47.png" /></figure>

<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>Enherbement naturel maîtrisé par un travail du sol</figcaption></figure>

<figure><img src="image_49.png" /></figure>

<figure><img src="image_50.png" /><figcaption>Engazonnement</figcaption></figure>

<table><thead><tr><th rowspan="2"></th><th rowspan="2">Ruissellement (mm)</th><th rowspan="2">Pertes en terre (t/ha)</th><th colspan="3">Pertes en glyphosate (g/ha)</th><th colspan="3">Pertes en AMPA (g/ha)</th></tr><tr><th>Solution</th><th>Particulaire</th><th>Total</th><th>Solution</th><th>Particulaire</th><th>Total</th></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td colspan="8">Désherbage chimique en plein</td></tr><tr><td></td><td>219</td><td>9,4</td><td>30</td><td>13,8</td><td>43,8</td><td>7,7</td><td>4,4</td><td>12,1</td></tr><tr><td>2</td><td colspan="8">Enherbement naturel maîtrisé avec glyphosate</td></tr><tr><td></td><td>140</td><td>3,9</td><td>23,8</td><td>8,1</td><td>31,9</td><td>4,8</td><td>1,7</td><td>6,5</td></tr><tr><td>3</td><td colspan="8">Enherbement naturel maîtrisé par travail du sol</td></tr><tr><td></td><td>79</td><td>1,3</td><td>3,1</td><td>0,4</td><td>3,5</td><td>0,4</td><td>0,1</td><td>0,5</td></tr><tr><td>4</td><td colspan="8">Engazonnement permanent</td></tr><tr><td></td><td>104</td><td>1,5</td><td>1,9</td><td>0,4</td><td>2,3</td><td>0,7</td><td>0,2</td><td>0,9</td></tr></tbody></table>

► Enherbement + travail du sol et Engazonnement ► Augmentation capacité infiltration sol et limitation recours aux pesticides ► Réduction des transferts de glyphosate

<figure><img src="image_51.png" /></figure>

INRAP
# Travail du sol et utilisation des pesticides : la situation en France

## Comparaison des fréquences d'utilisation d'herbicides avec et sans labour

<figure><img src="image_52.png" /></figure>

Source : Agreste - Enquête sur les pratiques culturales 2006
# Sols agricoles drainés et travail du sol : études au champ

## Drainage : Essais PCQE La Jaillière – Pays de Loire ARVALIS depuis 1993

### DFF

Ex : Cumul drainage et flux de DFF – 1996-97

(Quartz GT, Quetzal)

<figure><img src="image_53.png" /></figure>

ARVALIS
Institut du végétal

## Augmentation des pertes par drainage en non labour par rapport au labour

- Pics d'écoulements plus élevés en reprise de drainage

INRAE

- Risque plus important des applications d'automne sur blé

- Tarissement plus rapide en absence de précipitation

<figure><img src="image_54.png" /></figure>
# Effets croisés : couverts intermédiaires x travail du sol

## Lixiviation : Suivi terrain 4 ans 2005-2008 - Dicétonitrile

* Monoculture Maïs irrigué – Midi-Pyrénées

<figure><img src="image_55.png" /></figure>

<figure><img src="image_56.png" /></figure>

<figure><img src="image_57.png" /></figure>

Travail du sol réduit
Facteur d'abattement (flux lixivés) : 1,6

Travail réduit et Cultures intermédiaires
Facteur d'abattement (flux lixivés) : 4,5

<figure><img src="image_58.png" /></figure>

<figure><img src="image_59.png" /></figure>

1. Modification du régime hydrique si bon développement des cultures intermédiaires

2. Effets sur les processus de rétention et de dégradation

Alletto et al., 2012

<figure><img src="image_60.png" /></figure>
A retenir : Effets du travail du sol

❖ La dynamique hydrique est essentielle

• Circulation de l'eau (par où ?, à quelle vitesse ?)

• Dynamique d'humectation du sol et d'évaporation

❖ Semis direct : possibilité de court-circuits et transferts rapides qui ne permettent pas une rétention et dégradation potentiellement plus élevée

❖ Effets combinés des autres pratiques exemple de l'agriculture de conservation (mulchs, cultures intermédiaires, allongement des rotations)

❖ Intérêt des cultures intermédiaires

• Réduction des flux exportés à l'échelle de la saison

• Réduction des flux à l'échelle de la succession culturale

<figure><img src="image_61.png" /></figure>
A retenir : « effets systèmes »

❖ Diversité des situations : W du sol x Climat x Sol x Gestion de l'interculture

- Herbicides mais quid des fongicides, anti-limaces ?

- Moins d'études sur les émissions vers atmosphère (volatilisation)

- Données nécessaires sur nouveaux SdC

❖ Besoin d'études à la parcelle et pluri-annuelles

- Intérêt de réseaux d'essais adaptés aux contextes régionaux et locaux

- Besoins de références sur des nouveaux systèmes de cultures

❖ Evaluation multicritère agronomie, autres impacts environnementaux, socio-économiques

<figure><img src="image_62.png" /></figure>
# Aménagements paysagers : autres leviers d'action complémentaires

<figure><img src="image_63.png" /></figure>

A combiner avec
asselement et gestion
des intercultures à
l'échelle du parcellaire

CORPEN, 1997

<figure><img src="image_64.png" /></figure>

INRAE
Boite à outil

<table><thead><tr><th>Polluant</th><th>NO<sub>3</sub></th><th>P dissous NH<sub>4</sub></th><th>P particulaire</th><th>Pesticides</th><th>Eléments traces</th><th>Bactéries, antibiotiques</th><th>Limites, effets secondaires</th></tr></thead><tbody><tr><td>Type de levier</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Adaptation des SDC</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td><td>+ à ++</td><td>++</td><td>+ à ++</td><td>Acceptabilité</td></tr><tr><td>Relocalisation et adaptation des pratiques selon les risques associés</td><td>+</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td><td>Acceptabilité</td></tr><tr><td>Zone humide naturelle</td><td>+ à ++</td><td>- à ++</td><td>+ à ++</td><td>+ à ++</td><td>- à +</td><td>+ à ++</td><td>N<sub>2</sub>O, DON, Débits?</td></tr><tr><td>Haie, talus</td><td>+</td><td>+</td><td>+ à ++</td><td>+ à ++</td><td>+ à ++</td><td>+ à ++</td><td>Gestion, emprise</td></tr><tr><td>Bande enherbée</td><td>0</td><td>0 à +</td><td>0 à ++</td><td>+ à ++</td><td>+ à ++</td><td>+ à ++</td><td>Saturation, entretien</td></tr><tr><td>Fossés aménagés</td><td>+</td><td>+</td><td>+</td><td>+</td><td>?</td><td>+</td><td>Entretien, Hydraulique</td></tr><tr><td>Reméandrage</td><td>+</td><td>+</td><td>+ à ++</td><td>+</td><td>0</td><td>+?</td><td>Investissement, Emprise</td></tr><tr><td>Zone humide artificielle</td><td>++</td><td>++</td><td>++</td><td>+ à ++</td><td>- à +</td><td>+ à ++</td><td>Investissement</td></tr><tr><td>Retenues collinaires ou de thalweg</td><td>+ à ++</td><td>+ à ++</td><td>+ à ++</td><td>+ à ++</td><td>?</td><td>+ ?</td><td>Emprise, débits</td></tr><tr><td>Biobac</td><td>n.a.</td><td>n.a.</td><td>n.a.</td><td>++</td><td>n.a.</td><td>n.a.</td><td>Spécificité</td></tr></tbody></table>
# Role des fossés agricoles et de leur mode d'entretien

* Fonctionnement hydrologique et hydrochimique

* Echelle des paysages agricoles

<figure><img src="image_65.png" /></figure>

* Sols drainés

* Erosion (MES et pesticides en ph. particulaire)

* Ruissellement de surface

* Transfert hypodermique

<figure><img src="image_66.png" /></figure>

* Zone tampon

* Zone d'échange surface – souterrain

* Ecohydrologie, habitat, diversité

<figure><img src="image_67.png" /></figure>

<figure><img src="image_68.png" /></figure>
# Role des fossés agricoles et de leur mode d'entretien

<figure><img src="image_69.png" /></figure>

<figure><img src="image_70.png" /></figure>

<figure><img src="image_71.png" /></figure>

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<figure><img src="image_73.png" /></figure>

<figure><img src="image_74.png" /></figure>

<figure><img src="image_75.png" /></figure>

<figure><img src="image_76.png" /></figure>

<figure><img src="image_77.png" /></figure>

<figure><img src="image_78.png" /></figure>

Capacité de rétention d'herbicides dans les fossés non-entretenus : Diuron 12-14%, Glyphosate ≈30%

La litière générée par le désherbage chimique augmente la rétention du diuron mais il y a un effet négatif des apports de désherbant par l'entretien

La litière générée par la fauche augmente la rétention du diuron – peu d'effet sur le glyphosate

L'élimination des matériaux de fond de fossé lors du curage diminue la capacité de rétention des herbicides

Les cendres issues du brulis augmentent fortement la capacité de rétention d'herbicides (Diuron & glyphosate)
# A retenir

> Dimensionner, localiser, évaluer les dispositifs tampons

• La mise en place de ces dispositifs n'est pas sans coût,

• Leur efficacité est très variable, très dépendante du contexte, du positionnement dans le paysage, du design...

• Beaucoup sont multifonctionnels, mais favoriser une fonction peut se faire au détriment d'une autre : prévoir, arbitrer...

• Leur éventuelle généralisation (ou préservation!) dépend de notre capacité à prévoir, quantifier, optimiser.

<figure><img src="image_79.png" /></figure>
Merci pour votre attention!

<figure><img src="image_80.png" /></figure>
# Références terrain en France sur des systèmes bas intrants

* Mesure des flux de pesticides vers les eaux souterraines dans des systèmes innovants de grandes cultures

* Mise en place d'un réseau de 4 sites expérimentaux de longue durée

* 14 systèmes innovants expérimentés (rotations diversifiées, cultures intermédiaires, cultures associées, mulch...)

* Séquences de cultures les plus fréquentes en France

* Séquences représentatives de différentes zones de culture

<figure><img src="image_81.png" /></figure>

* Rotation colza - blé - orge

<figure><img src="image_82.png" /></figure>

* Rotation tournesol - blé dur en sec

<figure><img src="image_83.png" /></figure>

* Monoculture de maïs irriguée

ÉCOPHYTO
DEPHY

Réseau de Démonstration, Éxperimentation et Production de références sur les systèmes économies en pHYlosanifaires

<figure><img src="image_84.png" /></figure>

<figure><img src="image_85.png" /><figcaption>Site de Grignon
(© Google Earth)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_86.png" /><figcaption>Site de Dijon
(© B. Nicolardot, AgroSup Dijon)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_87.png" /><figcaption>Site de Dijon
(© P. Farcy, INRA)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_88.png" /><figcaption>Site d'Auzeville
(© E. Justes, INRA)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_89.png" /><figcaption>Site de Lamothe (© L. Alletto, El Purpan)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_90.png" /></figure>

**Projets** : MicMac Design (Eric Justes, INRA / ANR Systerra), SystemEco⁴ (Nicolas Munier-Jolain, INRA / ONEMA), Ecopest (Laure Mamy, INRA / ONEMA), Perform (Laure Mamy, INRA / ONEMA)

<figure><img src="image_91.png" /></figure>

INRAO
# Références terrain en France sur des systèmes bas intrants

## Mesure des concentrations en pesticides dans l'eau

<figure><img src="image_92.png" /></figure>

Systèmes Colza - Blé - Orge

Lysimètres à mèche

Lysimètres à plaque poreuse

Bougies poreuses

► 50 cm de profondeur

<figure><img src="image_93.png" /></figure>

Systèmes Tournesol - Blé dur en sec

Lysimètres à plaque poreuse

► 100 cm de profondeur

<figure><img src="image_94.png" /></figure>

Systèmes Monoculture de maïs irriguée

Lysimètres à plaque poreuse

► 100 cm de profondeur

Dijon-Epoisses (© B. Nicolardot, AgroSup Dijon)

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Toulouse-Lamothe (© L. Alletto, INP - El Purpan)

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© Simon Giuliano

© Lionel Alletto
# Références terrain en France sur des systèmes bas intrants

## IFT des systèmes étudiés

<figure><img src="image_105.png" /><figcaption>Colza - Blé - Orge
(Dijon-Epoisses, 2001-2015)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_106.png" /></figure>

<figure><img src="image_107.png" /><figcaption>Tournesol - Blé dur en sec
(Toulouse-Auzeville, 2011-2015)</figcaption></figure>

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<figure><img src="image_109.png" /><figcaption>Monoculture de maïs irriguée
(Toulouse-Lamothe, 2011-2015)</figcaption></figure>

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### ❖ Réduction maximale de l'usage des pesticides :

* Colza - Blé - Orge : Système « Sans herbicide »

* Tournesol - Blé dur en sec : « Bas intrants », mais IFT « Très bas intrants » > « Bas intrants » à cause des traitements de semences (2 cultures associées = 2 traitements)

* Monoculture de maïs irriguée : « Rotation courte »
# Références terrain en France sur des systèmes bas intrants

## Transfert des pesticides : Systèmes colza-blé-orge

<figure><img src="image_111.png" /><figcaption>Nombre de pesticides différents, recherchés et détectés (2010-2014)</figcaption></figure>

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Ubertosi et al. (2017)

Mamy et al. (2017a)

* Mise en évidence de l'« effet système » sur les pertes en pesticides

* Meilleur système / réduction du transfert des pesticides dans l'eau : « Sans herbicide » (IFT min.

* Nombreux pesticides détectés dans l'eau dans le cas du système sans labour :
  * Flux préférentiels + Multiplication des traitements herbicides

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# Systèmes de culture et transfert de pesticides vers les eaux souterraines : bilan

* Lien entre usage des pesticides et contamination des eaux souterraines

* Systèmes favorisant la réduction des transferts de pesticides dans l'eau :

* Systèmes sans herbicide (désherbage mécanique)

* Systèmes bas ou très bas intrants

* Systèmes impliquant des rotations (diversification des cultures et allongement des successions)

* Systèmes impliquant des cultures intermédiaires

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Diminution de l'usage des pesticides, diminution de la pression parasitaire, modification du bilan hydrique des sols entraînant une réduction des transferts...

* Systèmes favorisant les transferts de pesticides dans l'eau :

* Systèmes conventionnels

* Systèmes sans labour (techniques culturales simplifiées)

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Nombreux traitements herbicides, modification de la structure du sol favorisant les transferts des pesticides (flux préférentiels)...

* Indispensable d'actionner les autres leviers (rotations, couvert)
# TyPol : outil de classification des contaminants organiques pour analyser (et prédire) leur écodynamique et leur (éco)toxicité

* Concevoir un outil pour sélectionner des molécules « modèles » selon des critères phénoménologiques (comportements différents) et opérationnels (intensité des risques actuels ou futurs)

* Aboutir à un outil mutualisable (BDD) qui permettra d'argumenter les choix de contaminants modèles pour réaliser des études concernant la dispersion, les effets écotoxicologiques des contaminants organiques, d'intérêt

* Tester de nouvelles molécules in silico, extrapolation (comportements et effets)

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INRAO

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# TyPol : Classer les contaminants organiques pour analyser (et prédire) leur écodynamique et leur (éco)toxicité

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<table><thead><tr><th>Type of descriptor</th><th>Descriptors</th></tr></thead><tbody><tr><td>Constitution</td><td>Number and type of atoms and bonds<br>Molecular Mass</td></tr><tr><td>Geometry</td><td>Surface</td></tr><tr><td>Topology</td><td>Connectivity Index</td></tr><tr><td>Electrostatic</td><td>Polarisability</td></tr><tr><td>Quantum</td><td>Dipolar Moment<br>Orbital Energy (homo, lumo)<br>Total Energy</td></tr></tbody></table>

► 40 molecular descriptors

<table><thead><tr><th>Processus</th><th>Parameters</th></tr></thead><tbody><tr><td>Volatilisation</td><td>Pvap, K<sub>H</sub></td></tr><tr><td>Adsorption</td><td>Koc</td></tr><tr><td>Biodegradation</td><td>HL50</td></tr><tr><td>Dissolution</td><td>Sw, Kow</td></tr><tr><td>Toxicity</td><td>BCF, EC50, LC50, NOEC (on different organisms, daphnies, earthworm, algae)</td></tr></tbody></table>

EC50 : Concentration produisant 50% d'effet

LC50 : Concentration létale à 50%

► 7 behavioural parameters

► 2017 parameters ecotoxicity (2016)

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INRAE
# TyPol : premiers résultats

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ELSEVIER

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* Première composante PLS : 40% variance - poids important des descripteurs géométriques, topologiques et de constitution (nb atomes Cl)

* Seconde composante PLS : 16 % variance – nb et types de liaisons, nb total d'atomes

TyPol – A new methodology for organic compounds clustering based on their molecular characteristics and environmental behavior

Rémi Servien<sup>a,b,*</sup>, Laure Mamy<sup>c</sup>, Ziang Li<sup>d</sup>, Virginie Rossard<sup>b</sup>, Eric Latrille<sup>b</sup>, Fabienne Bessac<sup>e,f,g</sup>, Dominique Patureau<sup>b</sup>, Pierre Benoit<sup>d</sup>

<figure><img src="image_125.png" /></figure>

CrossMark

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<figure><img src="image_127.png" /></figure>

<figure><img src="image_128.png" /></figure>

INRAO
TyPol : premiers résultats

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2020 : plus de 540 composés
dans la BDD TyPol

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# TyPol :comprendre le devenir de produits de transformation (métabolites ») – En complément d'approche « Suspect screening »

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ELSEVIER

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Short communication

Identification and characterization of tebuconazole transformation products in soil by combining suspect screening and molecular typology

Veronika Storck<sup>a, b, c</sup>, Luigi Lucini<sup>c, **</sup>, Laure Mamy<sup>d</sup>, Federico Ferrari<sup>b</sup>, Evangelia S. Papadopoulou<sup>e</sup>, Sofia Nikolaki<sup>f</sup>, Panagiotis A. Karas<sup>e</sup>, Remi Servien<sup>g</sup>, Dimitrios G. Karpouzas<sup>e</sup>, Marco Trevisan<sup>c</sup>, Pierre Benoit<sup>d</sup>, Fabrice Martin-Laurent

<figure><img src="image_134.png" /><figcaption>Storck V. et al. 2016. Env. Pollution, 208, 537-545.</figcaption></figure>

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<figure><img src="image_136.png" /></figure>

<footnote><sup>a</sup> INRA, Mixed Research Unit 1347 Agroecology, Dijon, France</footnote>

<footnote><sup>b</sup> Aelforia srl, Spinoff Catholic University of the Sacred Heart, Fidenza, Italy</footnote>

<footnote><sup>c</sup> Catholic University of the Sacred Heart, Department of Agronomy and Environmental and Chemistry, Piacenza, Italy</footnote>

<footnote><sup>d</sup> INRA, Mixed Research Unit 1402 ECOSYS, Thiverval-Grignon, France</footnote>

<footnote><sup>e</sup> University of Thessaly, Department of Biochemistry and Biotechnology, Larissa, Greece</footnote>

<footnote><sup>f</sup> University of Patras, Department of Environmental and Natural Resources Management, Agrinio, Greece</footnote>

<footnote><sup>g</sup> INRA, Mixed Research Unit 1331 Taxalim, Toulouse, France</footnote>