Optimisation des processus contribuant à l’atténuation naturelle : cas de la biodégradation des pesticides au sein des b

1. Optimisation des processus contribuant à l’atténuation naturelle : cas de la biodégradation des pesticides au sein des bandes enherbées MDevers-Lamrani, N Rouard et F Martin-Laurent S Pesce et B Montuelle Laboratoire de Microbiologie du Sol et de l’Environnement (UMR MSE) INRA/UB, 17 Rue Sully, BP 86510, 21065 DIJON, FRANCE. Cemagref, UR QELY, 3 Quai Chauveau, CP 220, 69336 LYON, FRANCE Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

2. Plan • Introduction: le sol un biofiltre conditionnant l’écodynamique des pesticides (pollution diffuse) • Fonctionnement des bandes enherbées • Résultats 2009 • Travaux envisagés en 2010 • Perspectives Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

3. Introduction: le sol un biofiltre conditionnant l’écodynamique des pesticides (pollution diffuse) Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

4. Impact sur la qualité de l’air (gaz à effet de serre) Pesticides et engrais Impact sur la qualité du sol Impact sur l’eau (nitrates, pesticides) N cycle C cycle Impact sur les cycles géochimiques Importance des fonctions ecosystémiques du sol pour la qualité de l’environnement Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution Enzymes in the Environment, Viterbo, Italy

5. Un réservoir de biodiversité responsable des fonctions ecosystémiques des sols Diversité microbienne du sol Le sol: - reservoir de biodiversié microbienne - patrimoine naturel 1 g of soil 1 million de champignons 10 000 to 100 000 d’espèces 1 milliard de bacteries 1 million d’espèces 1.500 t/ha 3.500 t/ha Microbiote= composante de la qualité des sols Qualité de l’environnement Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

6. Biodégradation des pesticides: co-metabolisme vs metabolisme Différentes cinétiques de dégradation: 100 co-metabolism 90 metabolism Metabolisme: cinétique du 1er ordre, source de nutriments, minéralisation complete (pesticide → C02+NH4). 80 70 60 % mineralisation of the initial amount of pesticides added 50 40 Co-metabolisme: cinétique d’ordre 0, ni source de C ni source d’énergie, accumulation de métabolites. 30 20 10 0 0 10 20 30 Time (days) • Rappels… • dans le sol la dégradation des pesticides est principalement contrôlée par les microorganismes, • Deux voies principales sont généralement décrits: metabolisme (biodegradation) versus co-metabolisme (biotransformation, «dégradation gratuite »)… Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

7. Biodiversité microbienne Facteur abiotique: Climat, pratique culturale,… Traitement pesticides Activité ? Adaptation ? Diversité Densité Facteurs biotiques: plantes, vers de terre,… Devenir des pesticides dans l’environnement Les pesticides exercent une pression de sélection sur la microflore du sol Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

8. 2. Fonctionnement des bandes enherbées • Résultats 2009 • Travaux envisagés en 2010 Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

9. Biodégradation des pesticides dans les bandes enherbées • Dispositif expérimental de la Morcille -Cemagref : • Aménagement compensatoire. • Contexte viticole (Beaujolais). • Zone instrumentée • Minéralisation du diuron: • vigne, • bande enherbée exposée, • bande enherbée contrôle, Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

10. Minéralisation du diuron dans les bandes enherbées diuron L’exposition à l’herbicide conditionne l’activité microbienne responsable de la minéralisation du diuron. L’exposition conditionne l’efficacité de la bande enherbée: - résidus dans la phase extractible au méthanol - résidus liés dans la bande enherbée contrôle. Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

11. Fonctionnement des bandes enherbées? Quantité de diuron minéralisée • Comment fonctionne la bande enherbée? • Formation de résidus liés, • Ecodynamique des pesticides, • Effet rhizosphère? Quantité de diuron non-extractible ANR ECOGER, PAPIER, Montuelle et al. 2008 Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

12. Fonctionnement des bandes enherbées: étude 2010 • -Analyse du potentiel de minéralisation du diuron marqué au 14C dans la bande enherbée exposée ou non (à différents horizons, en couplage avec le suivi de la dynamique des pesticides dans le dispositif expérimental) • Echantillonnage • Sol rhizosphérique, • 0-20 cm • 20-40 cm • Vers l’amélioration du fonctionnement de la bande enherbée • Essai d’ingénierie écologique: bioaugmentation ou biostimulation • Avec un consortium dégradant le diuron (bioaugmentaion) • Avec une source de C (cellulose) ou d’azote (arginine) Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

13. Perspectives Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

14. Connectivité des milieux: « adaptation » un marqueur intégré de l’impact des contaminations diffuses? Exposition Impact • Exploration de l’apport de techniques moléculaires (activités, ADN/PCR), pour le développement d’un outil intégratif permettant de: • mesurer l’impact de l’exposition sur l’adaptation des communautés, • apprécier les capacités d’atténuation naturelle des différents compartiments du paysage (parcelle agricole, bande enherbée, zone humide, zone rivulaire). Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution

15. Merci pour votre écoute! Journées Micropolluants Aquatiques, ONEMA, Session C : Gestion de la pollution