Jubileum Oberacker, 4 juin 2015 Mesure de l’activité biologique de la parcelle de suivi à long terme « Oberacker » par la méthode Bait Lamina Sophie Campiche Claudia Maurer sophie.campiche@centreecotox.ch Bonjour [Je travail pour le centre suisse d’écotoxicologie appliquée. Le Centre Ecotox a pour mission d’identifier et d’évaluer les effets des substances chimiques sur notre environnement. Pour ma part, je m’occupe plus spécifiquement de l’écotoxicologie des sols.] Aujourd’hui, j’aimerais vous présenter les résultats d’une recherche effectuée en 2011 et réalisée sur la parcelle de suivi à long terme Oberacker. Lors de cette étude, nous avons chercher à savoir si l’activité biologique des organismes du sol était influencée par différents type de fumures ou par l’utilisation d’un herbicide en fonction des saisons et des cultures. Jubileum Oberacker, 4 juin 2015

Bait Lamina - Principe de la méthode Mesure fonctionnelle de l’écosystème sol Activité biologique des organismes du sol mesurée par la dégradation de la matière organique Bait lamina strip PVC 16 perforations 16 cm de longueur totale 8 cm Pour évaluer l’activité biologique de la parcelle, nous avons utilisé la méthode Bait Lamina. Je vais rapidement vous expliquer le principe de la méthode. C’est une méthode simple qui existe depuis 25 ans environ et qui permet de mesurer l’activité alimentaire des invertébrés du sol et donc la dégradation de la matière organique. On va en fait mesurer la disparition d'appâts organiques enchâssés dans de petits bâtonnets de plastique et qui vont être consommés par les organismes du sol. Les organismes impliqués sont les vers de terre, enchytraeids, collemboles et acariens. Les microorganismes jouent uniquement un rôle très faible dans ce cas. Pour le test bait lamina, on utilise de bandes de plastique (PVC) d’une longueur de 16 cm. Ces bâtonnets de plastiques sont perforés de 16 trous que l’on va remplir avec un appât constitué de cellulose, de son de blé et de charbon actif. Les bâtonnets sont ensuite insérés verticalement dans le sol sur la parcelle à étudier et laisser pour une période de 14 jours en moyenne, pour que les organismes du sol puisse venir se nourrir des âppats. La durée du test dépend de la saison, température et humidité du sol, puisque ces paramètres influence fortement l’activité des invertébrés du sol. On utilise 16 bâtonnets bait lamina par réplicat sur le terrain et 4 réplicats au minimum par site à étudier. Par réplicat, les 16 batonnets bait lamina sont disposés sur 30 cm2 (soit 4 x 4 bâtonnets) comme vous pouvez le voir sur la photo. Des bait lamina additionnels sont utilisés sur chacun des sites à étudier pour évaluer la rapidité de la réponse de test. On attend généralement que 40 à 60% des appâts soient consommés avant de retirer les bait lamina. Cette méthode est principalement utilisée sur le terrain (in situ). Elle a déjà été utilisée par exemple pour évaluer l’activité biologique de sites contaminés, dans le cas de gradients de pollution au voisinage de fonderie de métaux par exemple. Elle a déjà également été utilisée dans le domaine agricole pour étudier l’effet de pesticides, fumures, des différents types de cultures ou pour étudier l’effet de la compaction du sol sur l’activité biologique des organismes. On peut également l’utiliser en laboratoire pour étudier l’impact de substances chimiques sur l’activité biologique des organismes du sol.

Bait Lamina - Expression des résultats 1 réplicat = 16 bâtonnets « bait lamina » 2 1 Je vais maintenant vous expliquer comment on évalue l’activité alimentaire: Après avoir retirer les bait lamina du sol, on va dénombrer les appâts qui ont été mangés. Pour cela, ils sont d’abord laver pour enlever les résidus de terre. On les place ensuite contre une source lumineuse. La lumière passant au travers des trous permet de savoir quel appât a été mangé. Photo de gauche. On va ensuite attribuer des notes en relation avec la consommation des appâts. Une note de 2 est attribuée si l’ appât a été totalement consommé. Si l’appât est seulement partiellement mangé, on lui attribue une note de 1, et si aucune lumière ne filtre à travers le trou, ce qui indique que l’appât n’a pas été consommé, un note de 0 est attribuée. Ceci est réalisé pour chacun des 16 trous d’un bait lamina et pour les 16 bait lamina d’un réplicat. On reporte les notes attribuées dans une matrice comme celle que vous pouvez voir sur la droite de la diapositive, les 16 bâtonnets bait lamina étant indiqué de gauche à droite et les 16 trous du bait lamina du haut en bas et qui représentent une profondeur de mesure dans le sol de 8 cm. On peut ensuite calculer un pourcentage d’activité alimentaire par bâtonnets ou par profondeur de sol. Si tout les âppats d’un réplicat pour la même profondeur ont été consommé, une note de 32 est atteinte (16 x 2) ce qui représente un 100% d’activité alimentaire. On peut ainsi calculer un pourcentage d’activité alimentaire par couche de sol et ensuite pour le réplicat. La moyenne des réplicats par site est ensuite considérée pour obtenir une activité alimentaire globale/totale pour le site. Activité alimentaire globale (réplicat) (%)

Design expérimental – semis direct 0-3 semaines après glyphosate Printemps 2011 – Maïs Automne 2011 – Orge d’automne Test Bait Lamina > 3-9 semaines après glyphosate 0-3 semaines après glyphosate > 3-9 semaines après glyphosate 30 cm n = 64 RefK GlyK RefG GlyG Avec Glyphosate Sans Glyphosate Fumure Conventionnelle GRUDAF Fumure Ratio Equilibré Kinsey Je vais maintenant vous présenter les conditions dans lesquelles les expériences bait lamina ont été réalisées. Nous avons choisi d’étudier l’activité biologique des organismes du sol uniquement pour le semis directe, avec les 2 types de fumure utilisée à l’Oberacker soit la fumure conventionnelle GRUDAF et la fumure ratio équilibrée Kinsey. Pour chaque type de fumure, nous avons mesuré l’activité biologique avec ajout de l’herbicide Glyphosate et sans ajout de Glyphosate. Sur la photo vous avez les 4 conditions étudiées: vous avez ici la parcelle en semis direct avec a gauche la fumure GRUDAF avec glyphosate (abrégé GlyG) et sans glyphosate (RefG) et à droite la fumure Kinsey avec Glyphosate (GlyK) et sans glyphosate (RefK). Pour chacune des 4 conditions, nous avons inséré un total de 64 bait lamina soit 4 groupes de 16 bait lamina que nous avons placé en ligne comme vous pouvez le voir sur la photo du bas Au total, nous avons réalisé 4 expérience bait lamina au cours de l’année 2011: 2 expérience au printemps pour le mais et 2 expérience en automne sur la parcelle avec de l’orge. Au printemps pour le mais, nous avons mis des bait lamina juste après l’application du glyphosate. Nous avons ensuite attendu environ 1 mois et placé une nouvelle série de bait lamina au même endroit. Nous avons fait de même en automne pour l’orge, soit une première mesure de l’activité biologique avec le test bait lamina moins de 3 semaine après l’application du glyphosate et une 2e mesure plus d’un mois après l’application du glyphosate

Activité alimentaire journalière 0 à 3 semaines après glyphosate 3 à 9 semaines après glyphosate Maïs (printemps) Je vais maintenant vous présenter les résultats obtenus. Vous voyez ici les graphiques de l’activité alimentaire journalière des organismes du sol pour les 4 expériences réalisée: soit pour le maïs 0 à3 semaines après application du Glphosate, et 3 a 9 semaines après son application. Et également pour l’orge, en automne (2 graphiques du bas), directement après application du Glyphosate et plus d’un mois âpres son application. Vous voyez 2 types de graphiques: à gauche, les courbes rouges et noires représentent le profil de l’activité alimentaire dans les premier cm de sol. On y voit le pourcentage d’activité par jour (X) en fonction de la profondeur depuis la surface jusqu’à 8 cm de profondeur. Les 4 conditions expérimentales sont représentées: en rouge l’activité alimentaire pour le glyphosate pour les 2 types de fumure (K = kinsey; G=GRUDAF) et en noir l’activité alimentaire pour la référence c’est-à-dire sans glyphosate toujours pour les 2 types de fumure. Les bars à droite vous donne un aperçu de l’activité totale obtenue pour chaque condition expérimentale (Glyphosate fumure kinsey, glyphosate fumure GRUDAF en rouge et sans glyphosate en noir pour les 2 types de fumures Pour le maïs, au printemps, moins de 3 semaines après l’application du glyphosate (graphique haut gauvhe), on voit que l’activité alimentaire des organismes du sol est plus importante dans les couches de surfaces jusqu’à environ 4 cm de profondeur (avec 4 à 6% d’activité) comparé aux couches profondes (2% d’activité). C’est un profil d’activité alimentaire classique que l’on trouve en général dans les sols non perturbé de type prairies. On voit qu’il n’ y a pas de grandes différences d’activité alimentaire entre les différent type de fumures ou entre les surface traitées avec le glyphosate et celles non traitées. Pour le maïs, au printemps, plus d’un mois après application du glyphosate, on voit un changement dans le profil d’activité alimentaire (graphique haut droite). On a un profil d’activité alimentaire vertical avec une activité alimentaire équivalente en surface comparée au couches plus profondes de sol à 8 cm. De plus, on peut voir une différence d’activité alimentaire entre les parcelles traitées avec le glyphosate et celles non traitées, avec une activité biologique qui est plus grande pour les parcelle traitées au glyphosate. Cela est également visible sur le graphique de l’activité alimentaire globale ou l’on voit une activité proche de 0.5 % par jour pour les parcelles de référence sans glyphosate et à 1.5 % pour les parcelles traitée avec glyphosate Pour les expériences réalisée en automne avec l’orge (graphique bas gauche), on obtient également des profils d’activité alimentaire verticaux avec une activité comparable dans les couches de sol supérieures et inférieures. A nouveau, pour la mesure de l’activité dans les 3 semaine après application de l’herbicide, pas de différence d’activité entre les différentes fumures et les surface traitées ou non traitées au glyphosate. Par contre, plus de 9 semaines après application du glyphosate, pour la parcelle avec la fumure GRUDAF, l'activité alimentaire est inférieure pour la parcelle traitée au glyphosate comparé à celle qui n’a pas été traitée. On voit donc avec ces résultats que l’activité alimentaire est assez variable dans le temps en fonction des saisons mais également en fonction des traitements. On sait que la méthode est assez sensible aux divers facteurs environnementaux comme la température et le taux d’humidité du sol. Orge (automne)

Activité alimentaire journalière Relation avec le taux d’humidité du sol selon traitement Sachant que la méthode bait lamina dépend fortement du taux d’humidité du sol, nous avons donc exprimé les résultat obtenus pour l’activité alimentaire pour les 4 expérience (printemps et automne) en fonction du taux d’humidité du sol. Les résultats sont présentés dans le graphique qui vous est présenté ici. En rouge vous voyez les activités alimentaires obtenues sur les parcelles avec application de Glyphosate et en noir celles sans glyphosate (combinant chaque fois les 2 types de fumure GRUDAF et Kinsey) On voit ici clairement que plus le taux d’humidité du sol est élevé, plus l’activité alimentaire est grande. De plus, l’activité alimentaire exprimée en fonction du taux d’humidité du sol est légèrement inférieure pour les parcelles traitée avec le glyphosate que pour les parcelles non traités Cela démontre ici l’importance de tenir compte du taux d’hu.midité sol dans la réponse de test bait lamina

Conclusions et Perspectives Méthode Rapidité de la réponse de test (< 30 jours) Forte variabilité temporelle Facteurs environnementaux - Taux d’humidité du sol Influence fortement l’activité alimentaire Activité biologique des organismes du sol L’application du glyphosate a tendance à réduire l’activité biologique Meilleure caractérisation de l’influence du taux d’humidité par le biais d’expériences additionnelles afin de renforcer l’issue du test Expériences additionnelles concernant la toxicité potentielle du Glyphosate et d’autres substances Pour conclure: Nous pouvons dire que la méthode bait lamina est une méthode simple et rapide, (elle nécessite moins d’un mois), pour étudier l’activité biologique des organismes du sol. Mais comme la plupart des méthodes de terrain, elle est soumise a une forte variabilité dans le temps en raison des divers facteurs climatiques (température, humidité) à laquelle elle est soumise. Le taux d’humidité du sol influence fortement l’activité alimentaire des organismes du sol. Dans notre cas, plus le taux d’humidité du sol est élevé, plus l’activité alimentaire des organismes est grande. En prenant le taux d’humidité du sol en considération, on constate que le glyphosate à tendance à réduire l’activité alimentaire des organisme du sol Dans tout les cas, il serait nécessaire de conduire des expériences supplémentaires afin de mieux caractériser l’influence du taux d’humidité sur la réponse du test bait lamina. Ceci dans le but de créer des modèles de réponse en fonction des types de sol par exemple. Des expériences supplémentaires devraient également être envisagées pour étudier la toxicité potentielle du glyphosate et d’autres substances sur les organismes du sol

Merci pour votre attention!