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Cultiver des plantes à vocation énergétique pour valoriser des sols pollués

La culture de plantes à vocation énergétique permet de valoriser des surfaces agricoles polluées impropres à la production de produits alimentaires. Des chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon ont montré que ces cultures peuvent avoir un effet bénéfique sur la macrofaune d’un sol contaminé par des éléments métalliques. Des résultats qui soulignent l’intérêt des procédés biologiques dans la reconversion in situ de sites historiquement pollués.

Culture de miscanthus sur la plaine de Pierrelaye © Isabelle Lamy
Mis à jour le 16/09/2014
Publié le 06/05/2014

Dans la perspective de pallier l’emploi d’énergies fossiles, une génération de biocarburants exploitant des ressources végétales ligno-cellulosiques non comestibles est en plein essor. Dans ce contexte, les sols pollués peuvent potentiellement représenter des surfaces cultivables à des fins énergétiques.

La macrofaune du sol comme objet d’étude

Les chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon se sont intéressés dans cette étude à la faune du sol, et plus spécifiquement aux macroinvertébrés, des animaux de petite taille dépourvus de squelette et visibles à l’oeil nu, vivant dans le sol ou à sa surface. L’objectif a été d’étudier sur des sols pollués et non pollués les effets de différentes cultures sur cette macrofaune : des cultures pérennes à vocation énergétique de miscanthus ou de taillis de peupliers très courte rotation1, des cultures annuelles de blé destiné aux animaux, et des parcelles de forêts.

Deux plaines aux sols chargés en métaux lourds

Dans la région parisienne, la plaine de Pierrelaye (95) couvre un espace de plus de 20 km2, historiquement dévolu au maraîchage. Au siècle précédent, elle a accueilli les eaux usées non traitées de Paris pendant de nombreuses décennies. Dans la région de Lens (62) au coeur de la plaine de l’Artois, l’industrie métallurgique a produit sur une vaste surface de 12 400 km2 des quantités importantes de poussières pendant pratiquement un siècle. Ces épandages d’eaux usées et ces retombées atmosphériques ont contribué à polluer les sols en métaux lourds. Zinc, plomb, cuivre et cadmium sont ainsi présents en très grande quantité et en de nombreux endroits. Un héritage qui complique aujourd’hui la vocation agricole de ces plaines.

Des cultures à vocation énergétique qui boostent la macrofaune sur des sols pollués

Au cours de ce travail, les scientifiques ont identifié 10 500 invertébrés appartenant à 130 espèces, 76 familles et 23 ordres, allant des limaces aux mille-pattes en passant par les cloportes, sans oublier les vers de terre, les insectes et autres araignées.
Les chercheurs ont comparé la macrofaune des sols pollués sous culture annuelle de blé à celle des sols pollués sous culture à vocation énergétique. Ils ont constaté que les sols sous culture énergétique abritent une macrofaune plus abondante avec un nombre d’individus de 3 à 9 fois supérieur à celui des cultures annuelles (6 à 18 individus par m2 contre 2 individus). La diversité d’espèces quant à elle ne varie pas ou que très peu, tandis que la proportion d’invertébrés résidents2 est plus importante sous culture énergétique.
Cependant, les effets bénéfiques sur la faune sont à nuancer. Pour ces deux types de culture, le transfert de métaux lourds vers certains macroinvertébrés serait facilité du fait d’une plus grande disponibilité des polluants dans les sols pollués de ces plaines agricoles. Par ailleurs, la macrofaune dans les sols pollués sous culture annuelle et sous culture énergétique reste bien inférieure à celle observée dans les parcelles de forêt (contaminée ou non), qui comptent plus de 200 individus par m2.
Les chercheurs considèrent que l’impact des cultures à vocation énergétique sur la macrofaune des sols pollués dans les plaines agricoles étudiées est neutre. Autrement dit, les effets positifs (augmentation du nombre d’individus), et les effets négatifs (biodisponibilité des métaux lourds) se compensent.
Une tendance positive est tout de même constatée. De manière générale, la macrofaune semble profiter de l’absence ou de la réduction du travail du sol et de l’utilisation réduite de produits phytosanitaires, deux facteurs qui limitent les perturbations et permettent une stabilisation progressive des communautés. L’ensemble de ces résultats éclairent d’un jour nouveau la possibilité de valoriser les sols contaminés à des fins culturales à vocation  énergétique.

1 Les taillis très courte rotation sont des cultures intensives d’arbres dont les rejets sont régulièrement coupés et exploités.
2 Résidents, par opposition à « mobiles ». Les lombrics sont, par exemple, considérés comme résidents tandis que les insectes ailés sont considérés comme mobiles.

Collecter les animaux du sol, toute une technique

Chausse-trappe et huile de coude, tel est l’équipement du parfait chasseur (scientifique) de macroinvertébrés :
- un flacon en plastique disposé dans le sol et dont le col vient affleurer en surface, plus communément appelé « chausse-trappe » dans les laboratoires, permettra de récolter les invertébrés qui évoluent sur le sol ;
- une bêche, beaucoup d’énergie et un peu de sueur serviront pour retourner et ameublir la terre qu’il conviendra ensuite de diviser pour collecter les invertébrés qu’elle abrite.
Sur place, les chercheurs n’oublieront pas d’enregistrer toutes les données leur permettant d’identifier les échantillons collectés. De retour au laboratoire, loupe en main et oeil rivé sur le microscope, ils n’auront plus qu’à identifier tout ce beau monde. Quelques semaines de dur labeur encore en perspective…

En savoir plus

Mickaël Hedde, Folkert van Oort, Eloïse Renouf, Jodie Thenard, Isabelle Lamy. 2013. Dynamics of soil fauna after plantation of perennial energy crops on polluted soils. Applied Soil Ecology 66 : 29.