Impact de la pollution par les pesticides sur la
qualité des terres agricoles

LA FERTILITE DU SOL 

La fertilité d’un sol est l’aptitude à produire régulièrement de bonnes récoltes, elle fait appel à la notion de rendement, mais aussi à celles de la qualité et de la résistance aux maladies. On la distingue de la fertilisation, qui est l’enrichissement du sol en éléments fertilisants assimilables (Guet, 2003). Selon Morel (1989 a), « la fertilité d’un sol répond de la facilité avec laquelle la racine peut, en quantités suffisantes, bénéficier dans ce sol différents facteurs de la croissance végétale ; chaleur, eau, ensemble des éléments chimiques nécessaires à la plante, substances organiques de la croissance ». Cette définition implique d’une part l’existence ou la production dans le sol d’éléments nutritifs, d’autre part le transfert à la plante de ces éléments (Morel, 1989b). On dit qu’un sol est fertile lorsqu’il présente une faune et une flore variées et biologiquement actives, une structure typique, une capacité de dégradation intacte. Le sol est fertile lorsqu’il permet une croissance normale des végétaux sans nuire à leurs propriétés et il garantit une bonne qualité des produits (Chitrit, 2008). Connaitre la fertilité d’un sol ou l’aptitude culturale d’une parcelle, c’est pouvoir diagnostiquer ses propriété, qu’elles soient physiques chimiques ou biologiques. La connaissance de la fertilité des sols est une préoccupation particulièrement importante. En d’autres termes la fertilité d’un sol dépend de ses propriétés physiques, chimiques et biologiques, les interactions entre ces différentes propriétés donnant au sol sa capacité à nourrir les plantes (Massenot, 2001). Il est donc plus judicieux de mentionner de distinguer la fertilité physique, chimique et biologique.

TYPES DE FERTILITES 

La fertilité biologique

La fertilité biologique est liée à l’activité biologique dont dépendent les transferts des nutriments du sol à la plante ainsi que la minéralisation des matières organiques apportées. (Genot et al., 2007). Selon l’UNIFA, le sol est un milieu vivant dans lequel se développe une multitude d’organismes variés appartenant à tous les règnes du vivant (animal, végétal, champignons, bactéries….). La composante biologique de la fertilité influe sur l’état physique du sol, sur la Aperçu bibliographique Impact de trois pesticides (hyméxazole, prométryne, deltaméthrine) sur la fertilité des terres agricoles 8 quantité de matière organique et sur la disponibilité des éléments nutritifs. Les racines des végétaux vivent et meurent dans le sol. Leur activité agit sur la structure, modifie localement les conditions physico-chimiques du sol dans la rhizosphère, « point chaud » de l’activité biologique. La fertilité biologique des sols fait référence à l’abondance, la diversité et l’activité des organismes vivants qui participent au fonctionnement du sol. La gestion des ressources biologiques des sols doit être considérée comme un élément essentiel de la subsistance de ce système écologique (Andrén et Balandreau, 1998; USDA, 1998). Elle ne pourra être parfaitement maîtrisée que dans la mesure où l’on disposera à la fois d’indices biologiques pertinents et de référentiels d’interprétations garantissant une bonne sécurité de diagnostique. Par ailleurs, la conservation d’une certaine capacité évolutive est susceptible selon Borneman et Triplett (1997) de minimiser les conséquences négatives de nombreux stress anthropiques. Actuellement, la communauté scientifique s’interroge sur le rôle de la biodiversité dans la stabilité des écosystèmes.

Les indicateurs biologiques de la fertilité des sols

Les indicateurs biologiques peuvent être définis comme des organismes qui répondent à un stress par leur présence ou leur absence, par les modifications de certaines caractéristiques ou activités particulières, ou par une bioaccumulation de certains contaminants (Eijsackers, 1982). Les communautés microbiennes d’un sol peuvent être un bon indicateur de la qualité de la perturbation et de la restauration. Dans des sols réhabilités, pendant les 3 premières années, la biomasse microbienne est très faible (de l’ordre de 20% d’un sol non perturbé), elle augmente au cours des années pour être, au bout de 8 ans, identique à celle d’un sol resté en place (Vanpeene Bruhier et al., 2002). Visser et Parkinson(1992) suggèrent de tester le fonctionnement bactérien des sols à 3 niveaux d’organisations : au niveau de la population, de la communauté et de l’écosystème. Chaque niveau d’organisation permet d’obtenir des informations pertinentes et différentes en considérant la sensibilité de l’ensemble du fonctionnement bactérien aux changements des conditions environnementales. Jusqu’à un passé relativement proche, les mesures utilisées pour évaluer le fonctionnement microbien des sols, visaient en priorité à définir les potentialités fertilisantes des sols et leur Aperçu bibliographique Impact de trois pesticides (hyméxazole, prométryne, deltaméthrine) sur la fertilité des terres agricoles 9 principal intérêt était basé sur leur facilité d’utilisation et d’application. Ainsi, les deux paramètres microbiologiques les plus communément mesurés pour évaluer la réponse des microorganismes à des changements de leur milieu, sont des mesures globales tels que la taille des populations bactériennes (dénombrement) et la mesure de la biomasse des sols.). La biomasse bactérienne est un indicateur sensible d’une diminution à long terme des teneurs en matière organique résultante par exemple d’une d’intensification de certaines pratiques agricoles ou d’une perturbation d’un écosystème naturel (Weigand et al., 1995). Chaussod et Houot (1993) ont montré que le potentiel de minéralisation d’n sol donné était proportionnel à la taille de sa biomasse microbienne. La mesure de l’activité respiratoire de cette biomasse complète utilement la mesure de la biomasse elle même, très dépendante de la texture du sol, de sa teneur en carbone, de son pH et de la période de mesure (Doré et al., 2006). 

Facteurs influants sur l’activité des microorganismes

Chaudri et al.(1998) montrent dans un autre contexte, que la contamination d’un sol par des métaux lourds provoque un impact persistant sur l’activité des microorganismes. Des mesures de respiration, de dénombrement et d’activités enzymatiques effectuées par Pitchel et Hayes (1990) ont montré une inhibition de l’activité des microorganismes à la suite de l’application au sol de cendre d’incinération de charbon. Visser et Parkinson (1992) précisent que les mesures d’une ou de plusieurs activités composant le cycle de l’azote (dénitrification, nitrification ou fixation d’azote) permettent d’évaluer la fertilité et la qualité des sols agricoles. 

La fertilité chimique

La fertilité chimique a trait à la nutrition minérale des végétaux via les concepts de biodisponibilité des éléments, de carences, de toxicités et d’équilibres (Genot et al., 2007). Il est d’abord important de préciser que le sol fonctionne avant tout comme un système chimique ouvert. Cela signifie qu’une bonne partie des éléments chimiques du sol peuvent soit être exportés du fait des récoltes, soit éliminés des sols par les eaux. Les apports atmosphériques mais aussi les pratiques humaines peuvent contribuer à enrichir le sol au plan chimique (Duchaufour, 1995 et Robert, 1996). Aperçu bibliographique Impact de trois pesticides (hyméxazole, prométryne, deltaméthrine) sur la fertilité des terres agricoles 10 Sur le plan chimique, le sol est avant tout la source d’ions indispensables pour les plantes. La présence d’ions en excès peut être à l’origine de phénomènes de toxicité. Au contraire, le déficit de ces ions entraîne une diminution de la fertilité du sol. La fertilité chimique a trait à la nutrition minérale des végétaux via les concepts de biodisponibilité des éléments, de carences, de toxicités et d’équilibres. Une nutrition équilibrée suppose que la plante trouve (quantité suffisante) et puisse absorber (équilibres chimiques, pH favorable, disponibilité en eau pour favoriser l’absorption, minéralisation de la Matière organique) l’ensemble des éléments dont elle a besoin. Ces différents éléments nutritifs sont présents sous diverses formes, et seulement une partie est directement assimilable par les plantes. En effet, la matière organique et les minéraux du sol doivent être transformés (respectivement par minéralisation et dissolution) pour que leurs éléments constitutifs soient assimilables par les végétaux (Bourgeois et al., 2016). La fertilité chimique des terres agricoles dépend du statut acido-basique, du statut organique et du statut en éléments nutritifs.  Le statut acido-basique est déterminé par le pH du sol. Il représente une expression synthétique des conditions physico-chimiques qui président en partie à la structuration du sol, à l’activité microbienne et à la disponibilité des éléments. Les grandes cultures présentent souvent un optimum de croissance dans une gamme de pH comprise entre 6 et 7  le statut organique est généralement évalué par la mesure de la concentration totale en carbone organique (COT) et en azote (NT) dans les sols. Le rapport C/N, qui renseigne sur l’état qualitatif de la matière organique, est également calculé. Le cas de l’azote, dont les teneurs dans le sol sont beaucoup plus fluctuantes au cours du temps, n’est pas abordé ici,  Le statut nutritif est évalué par la mesure des concentrations en éléments biodisponibles dans les sols : cations (Ca, Mg et K), phosphore et, selon les cas, oligoéléments (Mn, Fe, Cu et Zn). L’état de fertilité des terres en oligo-éléments n’est pas abordé ici mais est discuté dans le dossier (Genot et al., 2009).