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Thèse

Modeling the impact of decomposing mulch on pesticide dynamics in conservation agriculture

Résumé : En agriculture de conservation, les résidus de récolte laissés en mulch à la surface du sol peuvent modifier fortement le devenir des pesticides. Leur composition chimique et les conditions climatiques sont des facteurs déterminants de l'impact du mulch sur la dynamique des pesticides. La modélisation du devenir des pesticides dans le mulch peut servir à l'évaluation des impacts environnementaux de ces systèmes de cultures qui en raison de leur durabilité proclamée sont actuellement adoptés à un rythme rapide dans plusieurs régions du monde. L’objectif de ce travail était de proposer et de tester un modèle capable de prédire la dissipation des pesticides dans des mulchs formés par des résidus de cultures en agriculture de conservation. Différentes expérimentations ont permis d'estimer les paramètres de dégradation et de rétention des pesticides afin de paramétrer la description de ces processus dans le modèle développé. En outre, ces expérimentations ont également permis de tester différentes hypothèses concernant l'impact du mulch sur le comportement des pesticides. Nos résultats ont montré que la composition des résidus joue un rôle déterminant dans le devenir des pesticides. La décomposition des résidus végétaux entraine une augmentation de l'hydrophobicité et l’aromaticité et une diminution concomitante du caractère polaire de la matière organique. Ces modifications augmentent considérablement la rétention de pesticides non-ioniques. La rétention du glyphosate, une molécule polaire et ionique, est moins affectée par ces changements dans la composition des résidus. En outre, cette étude suggère que les conditions extérieures sont également importantes et doivent être considérées lors de la prédiction du devenir des pesticides dans les mulchs et le sol qu’ils recouvrent. En particulier, la décomposition des mulchs affectent aussi les activités microbiennes impliquées dans la dégradation des pesticides. Nous avons constaté que la dégradation du glyphosate est plus rapide dans les résidus frais que dans les résidus décomposés; ce que nous avons attribué à des processus de co-métabolisme. Les régimes de pluie (intensité et fréquence) influencent le devenir des pesticides dans le mulch. Le lessivage des composés solubles des résidus végétaux et des pesticides et leurs métabolites polaires est accentué lors d’évènements pluvieux intenses mais espacés dans le temps par rapport à un régime de pluies régulières mais de faible intensité. Dans le cas de ce régime de pluies régulières, une humidité plus élevée est maintenue dans le mulch. Ceci entraine une plus forte décomposition des résidus végétaux, observée via la dégradation des fractions biochimiques HEM, CEL et LIG du mulch. De même, la dissipation de s-métolachlore a été plus rapide dans ces conditions plus humides. Cependant, ces deux régimes de pluie n'ont pas affecté la dissipation de glyphosate dans le mulch. Le modèle PASTISmulch (Findeling et al., 2007) a été couplé avec le module pesticide (Saffih-Hdadi et al., 2003) et a été testé afin de simuler la dynamique des pesticides dans le mulch. Le modèle était capable de prédire la dégradation, le lessivage et la formation des résidus non-extractibles de deux molécules des herbicides (glyphosate et S-métolachlore). Les simulations ont indiqué que 43-49% des pesticides sont interceptés par le mulch et y persistent même après 84 jours de cycles d'évaporation et de la pluie. L’analyse de sensibilité de modèle indique que les sorties du modèle telles que la quantité de pesticides lixiviées sont sensibles à la teneur en eau seuil du mulch qui contrôle la diffusion du pesticide vers l’eau de pluie traversant le sol. Le temps d’arrivée de la première pluie après l’application des pesticides est également un paramètre très important. Cette étude suggère que le modèle doit encore être appliqué dans une étude sur le terrain afin de tester sa capacité à évaluer l'impact des mulchs sur le devenir des pesticides utilisés dans des systèmes en agriculture de conservation.
Type de document :
Thèse
Liste complète des métadonnées

https://hal.inrae.fr/tel-02807351
Déposant : Migration Prodinra <>
Soumis le : samedi 6 juin 2020 - 03:41:38
Dernière modification le : vendredi 12 juin 2020 - 10:43:26

Identifiants

  • HAL Id : tel-02807351, version 1
  • PRODINRA : 221087

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Sohaib Aslam. Modeling the impact of decomposing mulch on pesticide dynamics in conservation agriculture. Life Sciences [q-bio]. AgroParisTech, 2013. English. ⟨tel-02807351⟩

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