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Le recyclage des résidus organiques compostés en agriculture peut réduire le besoin en engrais minéraux et améliorer les propriétés physico-chimiques et biologiques des sols cultivés. Cependant, certains éléments-traces métalliques (ETM) peuvent s'accumuler dans les sols à la suite d'applications répétées et affecter d'autres compartiments de l'agrosystème. Cette étude vise à évaluer l'impact à long terme de telles pratiques sur la composition de l'eau de lessivage du sol, en particulier sur les concentrations en métaux-traces.

Résultats majeurs

Malgré les bénéfices de l’apport de compost aux sols cultivés, il est important d’étudier les conséquences d’une possible accumulation de contaminants persistants dans les sols et leur transfert éventuel vers les cultures, la chaine alimentaire, les eaux et les écosystèmes environnants. Plusieurs études ont démontré l'augmentation des contaminants inorganiques tels que le cuivre, le zinc, le plomb ou le cadmium dans les sols recevant des amendements organiques produits à partir de déchets urbains, même dans des conditions conformes à la réglementation en vigueur [1].

L’objectif de l’étude est d’évaluer les effets à long terme des amendements de résidus organiques sur la composition des eaux de drainage des sols, en particulier sur leurs concentrations en métaux. Ce travail est basé sur un vaste essai au champ, où les parcelles ont reçu des amendements réguliers durant 15 ans, afin d’étudier les impacts agronomiques et environnementaux à long terme du recyclage agricole des déchets urbains.

L’expérimentation sur le terrain QualiAgro a débuté en 1998 sur un Luvisol de loess typique du bassin parisien, avec une succession de cultures maïs-blé et cinq modalités: l’épandage de trois composts de déchets urbains différents, le fumier de ferme (FYM) et aucun amendement organique (CTR). Les apports en métaux ont été proches des limites réglementaires, mais les approvisionnements en matière organique et en azote ont dépassé les pratiques courantes. Les solutions de sol ont été collectées à partir de lysimètres à mèche à 45 (figure 1) et 100 cm dans une parcelle pour chaque modalité, pendant deux périodes de drainage après le dernier épandage.

Figure 1 : Travaux d’installation des lysimètres et capteurs hydrodynamiques à Feucherolles.

Malgré des variations temporelles importantes, un effet significatif des traitements sur les solutés majeurs apparaît à 45 cm: les concentrations de carbone organique dissout (COD), de Ca, de K, de Mg, de Na, de nitrate, de sulfate et de chlorure étaient plus élevées dans les parcelles amendées par rapport à la parcelle CTR. Les concentrations de Cu étaient également significativement plus élevées dans les lixiviats des parcelles amendées par rapport à CTR, alors qu'aucun effet évident n'était apparu pour le Zn. L'influence des amendements sur les concentrations de soluté est apparue plus faible à 1 m qu'à 45 cm, mais reste significative et positive pour les anions majeurs et le COD. Les concentrations moyennes de Cu et de Zn à 1 m de profondeur se situaient dans les limites [2,5; 3,8] et [2,5; 10,5 μg / L], respectivement, avec des valeurs légèrement supérieures pour les parcelles modifiées avec du compost de boues d'épuration ou FYM par rapport au CTR. Cependant, le lessivage des deux métaux représentait moins de 1% de leurs entrées respectives par les amendements organiques. Pour le cadmium, la plupart des valeurs étaient inférieures à 0,05 μg / L (figure 2).

Figure 2 : Variations des concentrations de métaux en fonction du temps, dans les eaux recueillies par des lysimètres à une profondeur de 45 cm (● SGW - carré MSW - ✳ FYM - ○ BIO - ▲ CTR). Les points les plus bas des graphiques Zn, Ni et Cd correspondent à des valeurs inférieures à la limite de quantification (QL), arbitrairement fixées à QL / 2; QL (Zn) changé entre 2012 et 2013.

Ainsi, les métaux ajoutés lors de l'épandage de compost ou de fumier pendant 14 ans peuvent avoir augmenté les concentrations de métaux dans les lixiviats de parcelles amendées, malgré l'augmentation de la matière organique du sol, facteur de rétention des métaux. En effet, le COD, également augmenté par des amendements, favorise la mobilité du Cu; tandis que les variations de pH, dépendant des traitements, influencent négativement la solubilité du Zn. Des fonctions d’adsorption génériques de ces variables expliquent en partie les variations des concentrations de métaux et ont permis de démêler les nombreux processus induits par les apports réguliers de produits résiduaires organiques.

Références

1. Houot S, Cambier P, Benoit P, Bodineau G, Deschamps M, Jaulin A, et al. Effet d'apports de composts sur la disponibilité de micropolluants métalliques et organiques dans un sol cultivé. Etude Gest Sols 2009;16:255–74.

Affiliations

a INRA, UMR, 1402 Ecosys Ecologie fonctionnelle et Ecotoxicologie des agroécosystèmes, Thiverval-Grignon, France
b Veolia Environnement Recherche & Innovation, 291 Avenue Dreyfous Ducas, 78520 Limay, France