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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Interactions Sol Plante Atmosphère

Soutenance de Thèse

Equipe BIOGET

Yoann Viala
© UMR ISPA
Soutenance de thèse de Yoann VIALA

Elaboration d'un modèle de prédiction de la biodisponibilité du Cadmium dans les sols agricoles : application à la contamination cadmiée du blé dur.

Dirigés par Madame Valérie SAPPIN-DIDIER et Monsieur Christophe NGUYEN

La soutenance a eu lieu  le mercredi 27 juin 2018 à 14h00
Lieu :   71 Avenue Edouard Bourlaux Centre INRA de Bordeaux CS 20032 33882 Villenave d'Ornon Cedex
salle Amphithéatre Colette et Josy Bové

Devant le jury :

Mme Valérie SAPPIN-DIDIER

 

INRA-Bordeaux Science Agro

 

Directeur de these

Mme Sophie CORNU

 

Cerege Aix Marseille

 

Rapporteur

M. Philippe CAMBIER

 

INRA - AgroParisTech

 

Rapporteur

Mme Marilyne SOUBRAND

 

Université de Limoges

 

Examinateur

M. Olivier ATTEIA

 

ENSEGID Bordeaux INP

 

Examinateur

M. Yann SIVRY

 

Institut de Physique du Globe de Paris

 

Examinateur

M. Christophe NGUYEN

 

INRA-Bordeaux Science Agro

 

CoDirecteur de these

M. Guénolé GRIGNON

 

 

Arvalis Institut du Végétal

Invité

 

Université de bordeaux, Ecole doctorale 304 Sciences et Environnement, Spécialité Géochimie et Ecotoxicologie

Mots-clés :

Cadmium,Biodisponibilité,Modélisation,Spéciation,Sorption,Partitionnement

 

Résumé :  

Le cadmium (Cd) est un élément trace présent dans les sols agricoles qui contamine la chaîne alimentaire en étant prélevé par les plantes et accumulé dans les produits végétaux consommés. La biodisponibilité du Cd est un concept au cœur de l’évaluation des risques de transfert excessif du Cd du sol vers les plantes. Les plantes prélevant essentiellement l’ion Cd2+ dans la solution de sol, la biodisponibilité est fonction de deux principaux processus, la spéciation du Cd en solution (les différentes formes chimiques prises par le Cd en solution) et le partitionnement du Cd2+ entre la phase solide et la solution. L’objectif principal de ce travail a été d’élaborer des modèles simples à visée opérationnelle prédictifs de la concentration en Cd2+ dans la solution de sols agricoles, en modélisant soit la spéciation du Cd en solution de sol, soit le partitionnement phase solide-solution du Cd2+, celui-ci permettant de renseigner en outre la capacité de la phase à réapprovisionner la solution de sol lors de l’absorption racinaire. Nous avons également recherché des modèles pour la prédiction des teneurs en Cd2+ retrouvées dans les grains de blé dur. Nous avons développé deux approches de modélisation. La première, statistique, permet de produire des modèles simples à visée opérationnelle. La seconde, géochimique, permet de comprendre les mécanismes dominants et donc de juger de la cohérence de modèles statistiques simples pour représenter des processus physico-chimiques complexes. Ces deux approches ont montré de manière cohérente que pour les sols agricoles faiblement contaminés, le Cd qui s’échange entre la phase solide et la solution est vraisemblablement sorbé faiblement et peut-être estimé par le Cd extrait par NH4NO3 1 M minoré par une fraction fixée à des oxydes de manganèse. Les modélisations ont également montré l’importance du pH et de la teneur en Ca en solution comme variables contrôlant la solubilité de Cd2+, probablement en raison de leur rôle à régir la disponibilité des sites de sorption et de complexation vis-à-vis du Cd. Le modèle statistique le plus performant pour prédire la teneur en Cd dans le grain de blé dur reprend également ces variables, suggérant ainsi que les modèles statistiques simples de prédiction de la spéciation en solution et de partitionnement sol-solution du Cd sont des modèles pertinents pour estimer la biodisponibilité et qu’ils peuvent permettre de classer des sols en fonction des risques de transfert du Cd du sol vers une culture. Par rapport à l’évolution du contexte réglementaire, le modèle statistique prédictif de la teneur en Cd dans le grain a montré par validation croisée qu’il pourrait discerner de façon assez fiable (88 %) des différences de 0.05 mg Cd.kg-1 de grain et que sa fiabilité serait moindre (65 %) pour des différences de 0.025 mg Cd.kg-1.