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Concevoir de nouveaux systèmes de culture pour réduire l’usage des pesticides : apport d’une démarche de modélisation globale

Dans le cadre du plan EcoPhyto, des chercheurs Inra ont développé des approches de modélisation pour caractériser ex ante les impacts sur l'environnement et la santé, de systèmes de culture conçus pour réduire l'usage des pesticides et identifier ainsi les plus performants.

Paysage. © OSUR, OSUR
Mis à jour le 07/03/2017
Publié le 07/03/2017

Pour répondre aux enjeux liés au respect de l’environnement et de la santé humaine, et atteindre les objectifs de réduction au recours aux produits phytosanitaires du plan Ecophyto, il est nécessaire de concevoir et d’introduire de nouveaux systèmes de culture moins dépendants des pesticides. Cependant, avant de les mettre en place, il convient d’évaluer leurs performances agronomiques et socio-économiques ainsi que les impacts sur l’environnement et sur la santé des pesticides utilisés.

Dans ce contexte, des chercheurs de l’Inra Versailles-Grignon ont proposé une démarche d’évaluation globale par système de culture. Elle permet de comparer les impacts des pesticides sur l’environnement et sur la santé et tient compte de la complexité des systèmes, de l’utilisation globale des pesticides dans l’ensemble de la rotation, de la variabilité spatio-temporelle des conditions agro-pédoclimatiques et des principales sources d’incertitudes affectant les flux de pesticides.

 

Coupler un modèle de culture et un modèle « pesticides »...

Les scientifiques ont d’abord développé une approche de modélisation basée sur une utilisation séquentielle du modèle de culture STICS et du modèle « pesticides » MACRO afin de simuler les flux de pesticides vers les eaux souterraines, dans des systèmes de culture complexes. Ce modèle, STICS-MACRO, a été testé en confrontant les résultats des simulations à des mesures de concentrations en pesticides dans l’eau de sols sur lesquels sont expérimentés des systèmes de culture innovants. Les résultats ont montré que la performance de STICS-MACRO était acceptable, sans phase de calage, même si elle dépendait des conditions pédoclimatiques.

Une analyse de sensibilité globale de STICS-MACRO a ensuite permis d’évaluer et de comparer les effets d’un grand nombre de pratiques agricoles sur les flux de pesticides. Deux d’entre elles, l’apport de résidus organiques au sol et le travail du sol simplifié, conduisent à une augmentation des flux d’eau et de pesticides vers les eaux souterraines, essentiellement parce qu’elles modifient le bilan hydrique dans les sols.

Les chercheurs ont ensuite réalisé une analyse d’incertitudes afin de déterminer le niveau de confiance qui peut être accordé aux résultats des simulations de STICS-MACRO. Cette analyse a révélé que les incertitudes liées au sol, aux pesticides et aux pratiques agricoles ont moins d’influence sur la prédiction des flux de pesticides vers les eaux souterraines que celles liées au climat.

 

... et agrégation des résultats issus d’un modèle d’évaluation des risques pour la santé

Enfin, les chercheurs ont utilisés un modèle d’évaluation de l’exposition de la population humaine aux pesticides, BROWSE, pour estimer les risques pour la santé liés à la totalité des pesticides utilisés dans un système de culture. Les systèmes basés sur un travail du sol simplifié tendent à augmenter les impacts sur la santé en raison de la multiplication du nombre de traitements herbicides. En revanche, les systèmes innovants tels que ceux visant une réduction de 50 % de l'Indicateur de fréquence de traitements phytosanitaires (ou IFT) par rapport aux systèmes conventionnels correspondants, basés notamment sur des rotations et non sur des monocultures, et ceux privilégiant les techniques de désherbage mécanique (i.e. systèmes sans herbicide) permettent de réduire de façon significative les impacts sur la santé tout en ayant un impact plus faible sur l’environnement.

 

A terme, les approches de modélisation développées dans ce travail aideront à identifierex anteles systèmes de culture qui allient protection de la population et préservation de l’environnement en phase avec les objectifs du plan Ecophyto. Ce type d’approche de modélisation se voulant générique, il doit permettre de préciser les notions d’impact des pesticides dans les outils d’aide à la décision.

En savoir plus

Lammoglia SK. 2016. Approches de modélisation pour évaluer et comparer les impacts sur l’environnement et sur la santé humaine des pesticides utilisés dans des systèmes de culture conçus pour réduire l’usage des pesticides. Thèse de doctorat, Université Paris-Saclay, 196 pages.

Lammoglia SK. et al. 2016. Sequential use of the STICS crop model and of the MACRO pesticide fate model to simulate pesticides leaching in cropping systems. Environmental Science and Pollution Research. DOI 10.1007/s11356-016-6842-7

Lammoglia SK. et al. 2017. Sensitivity analysis of the STICS-MACRO model to identify cropping practices reducing pesticides losses. Science of the Total Environment 580: 117.