International audience | The aim of this study is to assess the annual balance of the fluxes of Cd, Cu, Ni, Pb and Zn within different cropping systems, in an experimental site located near Versailles, France. Four fluxes through the cultivated horizon were considered to assess the annual heavy metal balance in these systems: 1) atmospheric depositions, 2) fertilisers as inputs, 3) crops and 4) leaching water as outputs. The water mass flow was estimated with a model (CERES) while the other parameters were actually measured through field sampling. Some large uncertainties are related to analytical detection limits, specially for Pb which presents very low concentrations in nitrogen fertilisers, in crops and in soil solution. Cd was also close to the detection limits in atmospheric deposition and in soil water, and Zn could not be analysed in soil solution. Nevertheless, the following trends clearly appeared: firstly, atmospheric deposition is the major input way of Cu, Ni, Pb and Zn in the soil, whatever the cropping system, whereas Cd is introduced mainly by fertilisers. Secondly, the uptake of heavy metal by wheat is generally larger than by a pea culture, except for Ni. Finally, the global pattern shows an accumulation of Cd, Ni and Pb in the cultivated horizon while Cu decreased. The annual balances, during the cropping year 2001–2002, represented about 0.33, −0.024, 0.014 and 0.014% of the actual stocks in the cultivated horizon, of Cd, Cu, Ni, and Pb, respectively.

Naturally occurring soil organic compounds stabilize potentially toxic elements (PTEs) such as Cu, Cd, Pb, and Mn. The hypothesis of this work was that an insoluble glycoprotein, glomalin, produced in copious amounts on hyphae of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) sequesters PTEs. Glomalin can be extracted from laboratory cultures of AMF and from soils. Three different experiments were conducted. Experiment 1 showed that glomalin extracted from two polluted soils contained 1.6-4.3 mg Cu, 0.02-0.08 mg Cd, and 0.62-1.12 mg Pb/g glomalin. Experiment 2 showed that glomalin from hyphae of an isolate of Gigaspora rosea sequestered up to 28 mg Cu/g in vitro. Experiment 3 tested in vivo differences in Cu sequestration by Cu-tolerant and non-tolerant isolates of Glomus mosseae colonizing sorghum. Plants were fed with nutrient solution containing 0.5, 10 or 20 μM of Cu. Although no differences between isolates were detected, mean values for the 20 μM Cu level were 1.6, 0.4, and 0.3 mg Cu/g for glomalin extracted from hyphae, from sand after removal of hyphae and from hyphae attached to roots, respectively. Glomalin should be considered for biostabilization leading to remediation of polluted soils.

[Departement_IRSTEA]MA [TR1_IRSTEA]RURAMEN / AMANDE | Les travaux qui sont décrits ici ont été réalisés dans le cadre du projet de recherche européen AgriBMPWater, dont l'objectif est de fournir une grille coût-efficacité de modifications de pratiques agricoles sur 8 bassins européens. Le bassin qui nous a servi de support est le bassin du Don, un affluent de la Vilaine.En pratique, la diversité des agriculteurs a été analysée, non pas pour proposer des politiques mais pour : · comprendre le fonctionnement des exploitations, mettre en évidence les moteurs et les freins aux changements de pratiques, · estimer la faisabilité de l`acceptabilité d`un changement de pratiques, · proposer des moyens d'action. Ce travail a mis en évidence deux éléments : 1) l'acceptabilité de pratiques nouvelles énoncée par l'agriculteur lors d'un face à face avec son conseiller est différente de l'avis de ce même conseiller, souvent plus « optimiste » : des marges de manoeuvre dans l'opération de conseil existent. 2) pour exploiter ces marges de manoeuvre, il faut comprendre la logique de fonctionnement de l`exploitation, mettre en évidence d`éventuels points de blocages qui ne sont pas évidents de premier abord, et proposer des voies d`amélioration compatibles avec ce fonctionnement.

L`intensification de l`agriculture en Bretagne ces 20 dernières années a notamment généré une augmentation des apports azotés au milieu naturel, et a ainsi provoqué une augmentation des concentrations en nitrate dans les eaux de surface. Bien souvent au-delà les normes sanitaires, cette augmentation entraîne des surcoûts (assainissement, respect des directives européennes, coût environnemental). Les recherches menées au sein de l`équipe TERREAU (Cemagref Rennes), notamment dans le cadre de 2 thèses, ont pour but de mieux comprendre les mécanismes de transformation de l`azote lors de son transfert de la parcelle agricole à l`exutoire du bassin versant. Ces travaux sont nécessaires à la mise en oeuvre et l`amélioration des modèles agro-hydrologiques spatialisés à l`échelle du bassin versant, qui sont les outils les plus élaborés d`aide à l`aménagement et à la reconquête de la qualité de l`eau.Un des axes de recherche est la mesure spatialisée, dans un bassin versant agricole, de la dénitrification hétérotrophe. En effet, en Bretagne, on constate une déconnexion entre les pratiques agricoles et les flux d`azote. Quelle que soit la méthode de calcul, il y a en général une différence entre le solde du bilan de l `azote et le flux annuel mesuré dans l `eau à l`exutoire (abattement). Une partie de cet abattement est attribuable à la dénitrification hétérotrophe dans les zones humides, mais de fortes incertitudes existent encore sur sa quantification à l`échelle du paysage. Grâce à un suivi exhaustif des pratiques agricoles et des flux d`azote du bassin versant de la Fontaine du Theil, complété par des mesures in-situ régulières et réparties dans tout le bassin de la dénitrification, un modèle agro-hydrologique spatialisé permettra une estimation mieux contrainte et plus fiable de la dénitrification et des autres termes du bilan azoté. Cette étude est réalisée en lien avec de nombreux programmes de recherche portés par le CAREN auquel l`unité GERE est associée.L`autre axe de recherche se focalise sur les transferts et transformations de l`azote au sein du système zone riparienne / cours d`eau / sédiments. En effet, il existe des relations importantes mais non quantifiées des évolutions. L`un des objectifs de cette seconde thèse est la quantification fine des interactions entre les petits cours d`eau et leurs sédiment à travers des bilans de matière (flux d`azote et carbone) entrée-sortie sur des tronçons de réseau hydrographique. Ces études des flux portent sur différents types de substrats sédimentaires et différentes concentrations en nitrates dans la colonne d`eau. Une relation simple est recherchée entre la rétention d`azote, la concentration en nitrate et la typologie des sédiments, afin de permettre une intégration dans les modèles. Ces deux axes de recherche, de part leur complémentarité spatiale, permettront à terme de modéliser plus finement les processus d` auto-épuration et de rétention de l`azote à l`échelle du bassin-versant.Nous présenterons les méthodes employées pour l`évaluation des flux, c`est à dire les techniques de traçage et les techniques d`évaluation des émissions gazeuses utilisées (traçage au brome et blocage à l`acétylène), et les premiers résultats obtenus.