Evolution temporelle de la disponibilité du cuivre dans les sols en viticulture biologique

Abstract

L’usage des fongicides cupriques depuis le XIXème siècle a causé une accumulation de cuivre (Cu) dans les sols viticoles. De la phytotoxicité a ainsi été observée dans certaines parcelles. La disponibilité du Cu dépend de sa spéciation et des échanges sol-solution, donc de sa concentration totale en solution et de celle de sa fraction ionique Cu2+. Le cuivre présente une forte affinité pour la matière organique du sol (MO), et particulièrement pour la matière organique dissoute (MOD). La minéralisation de la MO et la dynamique de la MOD dépendent de la gestion agronomique des sols via les apports organiques et des facteurs climatiques tels que la température. La dynamique de la MOD, via sa quantité et sa qualité, pourrait affecter la disponibilité du Cu. Cependant, le lien entre la dynamique de la MOD et la disponibilité du cuivre est mal connu.Cette thèse étudie les effets de la qualité et de la dynamique temporelle de la MOD sur la disponibilité du cuivre, en s’appuyant sur des sols en viticulture biologique de la région de Bordeaux. Il s’est agi d’étudier si la quantité ou la qualité de la MOD, analysée via ses propriétés de fluorescence et d’absorbance, expliquait les concentrations du cuivre total ou du Cu2+ en solution, considérés ici comme des indicateurs de disponibilité du cuivre.Dans des sols représentant une gamme de teneur en Cu (28 - 238 mg kg-1), de teneur en carbone organique (5 - 31 g kg-1) et de pH (6.3 – 8.2), les solutions de sol à l’équilibre extraites présentent des concentrations en Cu total variant de 0.1 à 2.6 µM et en Cu2+ variant de 2.10-4 à 1 µM. Les sols étudiés ont une plus forte variabilité des propriétés optiques de la MOD que des concentrations en carbone organique dissout. L’analyse statistique des relations entre les concentrations en Cu total en solution et les paramètres de la MOD ou les propriétés du sol souligne l’importance de certains paramètres qualitatifs de la MOD tels que le degré d’humification (HIX). La variabilité des concentrations en Cu2+ s’explique à 88 % par le pH.En jouant sur la température, il est possible de stimuler la minéralisation de la MO qui pourrait libérer du Cu initialement sorbé sur la MO. En incubant des sols, la minéralisation de la MO du sol a effectivement été plus importante à 30°C qu’à 20°C. Cependant, la température n’a pas significativement affecté la concentration du Cu total ni celle du Cu2+. Dans le sol au ratio C:N le plus faible, la concentration de cuivre total dans les extraits augmentait au fil de l’incubation, du fait de l’activité biologique plus prononcée. Le Cu2+ s’est avéré fortement lié au pH, indiquant une décorrélation avec le Cu total dans les extraits de sol.L’apport de matières organiques au sol stimule aussi l’activité biologique et peut augmenter la minéralisation de la MO initiale et ainsi modifier la dynamique du Cu. Lors de l’incubation de sols amendés avec des résidus végétaux (feuilles de vigne, d’avoine ou de féverole), les activités enzymatiques et la minéralisation de la MO se sont intensifiées. Aux premiers jours, un pic de concentration en MOD et Cu (total et libre) indique une solubilisation de MO labile et du Cu, concomitante avec une baisse de pH. La MOD est rapidement consommée entrainant une baisse de sa concentration et une augmentation de son degré d’humification. La dynamique du Cu total dans les extraits a été significativement impactée par celle de la MOD tandis que celle du Cu2+ dépendait majoritairement des variations de pH. Ceci confirme la décorrélation entre le Cu total et le Cu2+ dans les extraits de sol étudiés.Les résultats de ce travail indiquent que les variations de température pourraient avoir un effet limité sur la disponibilité du Cu. Par contre, des apports organiques induisent des changements importants sur la dynamique du Cu et variables selon les sols. La gestion agronomique des matières organiques pourrait permettre de mieux contrôler la disponibilité du cuivre dans les sols viticoles.