Comparaison des impacts environnementaux des herbicides à large spectre et des herbicides sélectifs: Caractérisation de leur devenir dans le sol et modélisation.

• Main Author: Mamy, Laure
• Published: INAPG (AgroParisTech) 2004
• Subjects: [SDU] Sciences of the Universe; Glyphosate; Herbicides; Rétention; Dégradation; Gus; I-Phy; Przm; Agrégation des impacts
• Online Access: http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001158; http://pastel.archives-ouvertes.fr/docs/00/49/99/38/PDF/These_Laure_MAMY.pdf

L'objectif de ce travail est d'évaluer et de comparer le comportement environnemental du glyphosate, utilisé dans un contexte d'introduction de plantes génétiquement modifiées (GM), par rapport aux comportements d'autres herbicides classiquement utilisés pour le désherbage des mêmes cultures non résistantes au glyphosate: trifluraline et métazachlore pour le colza, métamitrone pour la betterave, sulcotrione pour le maïs. En effet, les conséquences sur l'environnement de ces modifications des pratiques de désherbage ont été jusqu'à présent peu étudiées. Trois sites représentatifs des principales situations où sont cultivées ces plantes, aux points de vue climatique et pédologique, ont été choisis pour cette étude (localisés près de Châlons-en-Champagne, Dijon et Toulouse). Dans la première partie de ce travail, les comportements des herbicides dans les trois sols ont été comparés au laboratoire dans les mêmes conditions (sol, température, humidité, dose). Leur rétention, dégradation dans les sols après application directe ou après absorption dans les tissus végétaux dans les cas particuliers du glyphosate et de la sulcotrione (herbicides foliaires) ont été déterminées. Dans la seconde partie, les résultats obtenus au laboratoire ont été utilisés pour estimer les impacts environnementaux des herbicides à partir de trois méthodes de précision croissante: indice de lixiviation GUS (risque de contamination des eaux souterraines), indicateur I-Phy (risque de contamination de l'air, de l'eau de surface et de l'eau souterraine), et modèle numérique de devenir des pesticides, PRZM. Les stocks et flux des herbicides et de leurs métabolites obtenus par modélisation ont ensuite été agrégés avec le modèle USES (analyse de cycle de vie et d'impacts) pour estimer les impacts finaux des différents systèmes de culture existants sur les trois sites (rotations avec colza et betterave GM ou non-GM, monoculture de maïs GM ou non-GM) sur plusieurs cibles de l'environnement (eau, sédiments, écosystèmes, population humaine). Le glyphosate est généralement l'herbicide pour lequel les risques de dispersion dans l'environnement sont les plus faibles (rétention élevée, dégradation rapide), mais ils dépendent cependant du type de sol. Les vitesses et taux de minéralisation des herbicides diminuent fortement avec la température, de même que la formation de résidus non extractibles, avec une préservation des molécules sous forme extractible donc potentiellement disponible. La formation d'un métabolite majeur plus persistant a été observée dans les cas du glyphosate (acide aminométhylphosphonique, AMPA), du métazachlore (non identifié) et de la sulcotrione (acide 2-chloro-4-méthylsulfonylbenzoïque, CMBA). En conséquence, ces métabolites présentent des risques pour l'environnement plus importants que les molécules herbicides. Enfin, l'absorption du glyphosate dans les tissus végétaux diminue sa dégradation. L'accumulation de glyphosate non dégradé dans les tissus végétaux pourrait augmenter les quantités de glyphosate dans le sol après restitution des résidus de récolte ou lors de la chute des feuilles traitées. Ce résultat a été pris en compte dans la modélisation. Le calcul de l'indice GUS a montré que les herbicides présentent peu de risque de contamination des eaux souterraines, le calcul de l'indicateur I-Phy a conduit à des résultats similaires pour les eaux souterraines, ainsi que pour les eaux de surface et l'air. Le modèle PRZM a été préalablement testé à partir d'une expérimentation en conditions de plein champ: il permet des simulations correctes du devenir des herbicides à partir des données obtenues au laboratoire, mais a néanmoins été calé dans les cas du glyphosate et de la trifluraline. Les résultats des simulations des différentes pratiques de désherbage ont montré que plus la fréquence de retour des cultures GM est élevée et plus l'impact sur l'environnement du glyphosate pourrait être important comparé aux herbicides sélectifs. En particulier, les stocks d'AMPA dans le sol après douze ans d'application annuelle de glyphosate dans une monoculture de maïs pourraient être particulièrement élevés. Du point de vue de la contamination de l'environnement par les herbicides, les bénéfices des cultures GM dépendent donc des types de sol, des cultures et des herbicides remplacés. La persistance de l'AMPA dans les sols soulève néanmoins un problème général de durabilité de cette innovation, et impose d'étudier plus en détail le comportement de cette molécule à long terme.