Les sols de nos campagnes gorgés de résidus de pesticides

29/12/2020 Comme nous fonctionnons beaucoup selon le syndrome de l’autruche, il est des articles scientifiques que nous aimerions ne pas avoir lu à cause de ce qu’ils nous révèlent sur l’état réel de notre environnement ; la publication (1) objet de cette chronique en fait partie en dépit de sa remarquable qualité. Une équipe de onze chercheurs français (INRAE et CNRS) a réalisé dans une région agricole l’analyse des sols et des vers de terre à la recherche d’éventuelles ( !) traces de résidus de pesticides parmi les plus couramment utilisés. Et les résultats sont pour le moins glaçants et sidérants, exposant une situation bien plus désastreuse que celle que, naïvement, on imaginait. On reproche souvent aux écologistes d’abuser du catastrophisme ; mais, là, ce sont les faits avérés, démontrés, qui sont catastrophiques, pas les hommes qui les annoncent ! 

Paysage agricole 

L’étude a été menée sur grand territoire (450km2) dans l’Ouest de la France : la Zone Atelier Plaine et Val de Sèvre (voir bibliographie). Ce site qui englobe 24 communes d’un secteur agricole dédié à la céréaliculture sert de laboratoire pour expérimenter de nouvelles pratiques agroécologiques avec les agriculteurs ; il s’inscrit dans le réseau RECOTOX composé de dix sites nationaux où l’on suit les impacts éco-toxicologiques des polluants dans les environnements agricoles.

En 2016, sur ce site, 60 carrés de 1 km2 ont été sélectionnés dans lesquels des prélèvements de sol et de vers de terre ont été effectués. Trois types de milieux y ont été échantillonnés : des cultures céréalières conventionnelles donc soumises à des épandages réguliers de pesticides ; des cultures céréalières en agriculture biologique (label AB depuis au moins trois ans) où on n’utilise plus de pesticides ; des milieux semi-naturels les plus proches possibles de ces cultures et non traités : haies, prairies et bordures de bosquets.

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Les prélèvements ont concerné la couche supérieure du sol (0-5cm), là où s’accumulent les résidus de pesticides. 31 molécules actives de pesticides (9 insecticides, 10 fongicides et 12 herbicides) parmi les plus utilisées (sous des centaines de formes commerciales différentes pour chaque molécule active) ont été recherchées dans ces échantillons de sol ; l’usage de deux d’entre elles a été banni depuis 2013. Le tableau ci-dessous présente sommairement quelques-unes de ces molécules les plus citées dans cette étude. 

Pour évaluer la bioaccumulation des résidus de pesticides, i.e. leur accumulation dans les organismes vivants, les chercheurs ont très logiquement échantillonné des vers de terre, ces animaux se trouvant en première  ligne dans le sol en termes d’exposition potentielle  aux pesticides épandus.

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Une espèce particulière a été retenue : le « lombric vert » (Allobophora chlorotica) ; qualifiée d’épi-endogéique, il habite les couches supérieures des sols et se trouve donc exposé aux pesticides. Il creuse un réseau complexe de galeries latérales où il passe sa vie se nourrissant de sol minéral et de matière organique en décomposition. Ce ver de taille moyenne (environ 5cm) se reconnaît à son aspect peu coloré (il ne vient pas en surface), à sa teinte générale souvent verdâtre (parfois entièrement vert !), à son habitude de s’entortiller en boule quand on le tient dans la main et à la présence de 3 paires de ventouses sous l’anneau coloré de jaune à l’avant du corps (clitellum des adultes). Pour chaque prélèvement, jusqu’à une dizaine de ces vers étaient recherchés en creusant le sol en surface. 

Repères européens 

Une des motivations de cette étude provient d’un constat surprenant : on ne dispose à l’échelle européenne que de peu de données quant à l’état réel de contamination des sols par les pesticides. Et pourtant, depuis deux décennies, on met en avant, au moins dans les discours, l’urgente nécessité de conserver et restaurer les sols agricoles. Surtout, encore moins d’études ont exploré le degré de contamination des terres non traitées que ce soit celles en agriculture biologique (mais souvent issues d’anciennes terres cultivées conventionnellement et converties récemment) ou les sols des éléments semi-naturels insérés dan les paysages agricoles. 

Trois grandes études antérieures en Europe ont abordé cette problématique et vont servir de point de comparaison dans l’analyse des résultats obtenus dans cette étude. Nous en présentons succinctement les grandes lignes (les numéros renvoient aux références en bibliographie).

Etude 2 : 76 résidus de pesticides recherchés dans 317 échantillons de sols cultivés dans 11 pays de l’UE en 2015. Plus de 80% des sols contenaient des résidus avec un total de 166 mélanges différents ! 

Etude 3 : Suisse, 10-15 pesticides identifiés dans la majorité des sols agricoles testés ; on retrouve des résidus de 80% des pesticides appliqués avec une persistance à long terme de plus de dix ans. 

Etude 4 : 51 pesticides couramment utilisés et 9 produits dérivés recherchés dans 75 sites cultivés en Tchéquie plusieurs mois après l’épandage. 51% des sols avec plus de 5 résidus différents ; 36% des sols avec des niveaux excédant 0,01mg/kg pour au moins 3 pesticides. 

Comme il est dit dans la conclusion de l’étude 2 : La présence de mélanges de résidus de pesticides dans les sols cultivés est la règle plutôt que l’exception, indiquant que les procédures d’évaluation des risques envers l’environnement  devraient être adaptées en conséquence pour minimiser les risques associés pour la vie du sol et au delà. La remarque finale fait illusion au fait que pour la majorité des pesticides couramment utilisés on prétend qu’ils ne restent pas longtemps dans l’environnement et n’ont pas vocation à s’y accumuler ! 

Doses inquiétantes 

Globalement, dans cette étude française, les niveaux de concentrations de résidus de pesticides se situent dans les mêmes ordres de grandeur que ceux des trois études de référence. Mais, dans plus de 80% des échantillons de sols analysés, on a trouvé des niveaux élevés (atteignant 1361 ng/gr) de quatre d’entre eux : l’herbicide diflufénican, les fongicides  boscalide et époxiconazole et l’insecticide néonicotinoïde imidaclopride (voir la chronique sur la contamination des flaques d’eau). Par rapport à l’étude 2, on note des différences notables allant toutes vers des doses globalement plus importantes. Ainsi, dans cette étude, une dose maximale de boscalide quatre fois plus importante a été trouvée dans un champ de blé. A propos de l’imidaclopride, l’étude 2 l’avait détecté des 7% des sols échantillonnés (mais en ne cherchant que les doses au-dessus de10 ng/gr ) avec un maximum de 60 ng/gr ; ici, ce néonicotinoïde très dangereux pour la biodiversité a été détecté dans 90% des sols (26% en ne prenant en compte que les doses au-dessus de 10) et avec des maximas atteignant 160 ng/gr, soit plus de trois fois supérieures. Le niveau de contamination des sols est donc clairement élevé pour cette zone étudiée. 

De nombreuses explications possibles peuvent expliquer de tels écarts entre études : les types de cultures échantillonnées et les pesticides associés et leurs dosages différents ; les pratiques agricoles individuelles comme les surdosages ; la période d’échantillonnage et notamment le temps écoulé depuis le dernier traitement au moment du prélèvement ; la méthode d’extraction et les concentrations minimales à partir desquelles chaque pesticide est cherché. Au final, il se peut donc que certains des chiffres élevés obtenus ici ne reflètent qu’une ou plusieurs de ces conditions particulières : autrement dit, la région étudiée ici n’est pas forcément plus polluée que celles étudiées précédemment ailleurs en Europe. 

Super cocktails 

Second résultat frappant de cette étude : dans 90% des sols, on trouve un mélange composé de résidus d’au moins un fongicide, un herbicide et un insecticide ! Et encore, ici seulement la moitié des pesticides utilisés sur la zone ont été inventoriés. Dans les champs de céréales, la moyenne est de 11 pesticides différents par prélèvement (soit 1/3 des pesticides analysés). Pour comparaison, dans l’étude 3  (voir ci-dessus) la moyenne était de 10 à 15 pesticides trouvés mais sur 80 analysés (10-15%). Ici, 83% des sols renferment au moins 5 pesticides alors que dans l’étude 4 en Europe centrale ce pourcentage était de 51%.

En termes de fréquence, on retrouve en tête les trois pesticides les plus détectés (dans 80% des échantillons)  dans les études européennes : le diflufénican, le boscalide, et l’époxiconazole ; le large spectre d’action de ces pesticides explique leur surreprésentation. Un quatrième figure dans le groupe majoritaire : le néonicotinoïde imidaclopride, non inventorié dans les études antérieures en dépit de son éco-toxicité. Et pourtant dans une étude spécifique sur ce groupe de pesticides (5) en 2015, l’imidaclopride a été détecté dans 91% des sols analysés ; 97% des sols qui avaient reçu des graines enrobées (voir la chronique sur les nénicotonoïdes) en contenaient encore un ou deux ans plus tard. La demi-vie de ces composés très stables peut dépasser 3 ans dans les sols et ils peuvent persister dans des végétaux ligneux plus d’un an. 

Partout

Mais le résultat le plus « effrayant » concerne la contamination générale des sols qu’ils aient été traités auparavant ou pas : 100% des sols inventoriés contenaient des résidus de pesticides. Autrement dit, il y en a aussi dans les cultures en bio et sous les haies, prairies ou bosquets proches des cultures ! En cela, cette étude apporte une information capitale car jusqu’ici on ne testait que les cultures traitées … comme si, par miracle, les pesticides épandus là ne pouvaient pas atteindre au moins en partie les autres environnements tout proches. Le syndrome du nuage de Tchernobyl qui s’était arrêté à notre frontière persiste dans l’inconscient collectif ! La seule étude (2005) portant sur les milieux non traités concernait l’imidaclopride que l’on n’avait alors pas réussi à détecter hors des cultures (mais en fixant un seuil minimal de 1 ng/gr). Probablement que si on refaisait une telle étude aujourd’hui, au vu de la généralisation de l’usage de ces pesticides, on obtiendrait des résultats différents ! 

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Certes les concentrations et le nombre de pesticides trouvés dans les habitats non traités sont moins élevés que dans les cultures traitées proches. On trouve quand même en moyenne 6 pesticides différents dans les parcelles en bio. Ceci pose évidemment la question de cette agriculture biologique souvent pratiquée dans des fermes « noyées » au milieu de grandes cultures conventionnelles mais aussi la validité de la durée des périodes de conversion pour passer du conventionnel au bio (deux ans). Quant aux milieux semi-naturels, l’étude des vers de terre va apporter d’autres éléments tout aussi inquiétants (voir ci dessous). 

Les explications de cette contamination collatérale sont assez faciles à deviner : transfert horizontal par le vent lors des épandages ; dérive de la poussière générée par les néonicotinoïdes lors des semis « pneumatiques » (voir la chronique) ; ruissellement latéral entraînant les pesticides en surface ; érosion des sols qui se déposent en contrebas des parcelles cultivées très exposées avec le sol nu ; volatilisation des pesticides ; … Dans cette étude, on a par exemple trouvé des néonicotinoïdes dans des champs conventionnels mais où ils n’avaient pas été employés, preuve de leur dérive. Bref, les zones traitées débordent largement sur les zones non traitées contigües : et ça change tout ! 

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Normes tronquées  

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Parmi les normes recommandées pour l’usage de ces pesticides figurent les PEC (concentration environnementale prévisible) : on évalue en laboratoire le devenir de la substance dans les différents compartiments environnementaux (air, eau de surface et souterraine, sol, sédiments) en prenant en compte les processus biotiques et abiotiques qui la dégradent ; puis, à partir de modèles on intègre les quantités utilisées et on propose ainsi des concentrations au fil du temps après l’épandage. Or, ici, les concentrations mesurées sont 1 à 5 fois supérieures à ces valeurs de PEC avancées. Autrement dit, on sous-estime très largement la capacité de persistance et d’accumulation de ces substances. La seule lecture de la méthodologie pour établir ces PEC suffit à comprendre l’origine de tels écarts : les tests sont faits en laboratoire et à partir de modèles qui n’intègrent pas les déplacements des substances à l’échelle des paysages. Là encore règne un déni total de la prise en compte des résidus de toutes ces substances sur le terrain dans des situations bien plus complexes qu’en laboratoire. 

Un second exemple concerne les vers de terre, organismes sentinelles pour mesurer la bioaccumulation et la toxicité des résidus. Or, pour évaluer les effets d’un pesticide on utilise comme espèce test le ver du fumier (Eisenia fetida), très facile à élever en laboratoire, mais plus typique des tas de matières en décomposition que des sols agricoles ; mais surtout, on sait que cette espèce se montre nettement moins sensible aux pesticides que les autres espèces réellement présentes dans les champs. Une nouvelle source de sous-estimation du risque ! 

Bioaccumulation

Dernier volet original de cette étude : l’analyse des vers de terre prélevés (voir premier paragraphe) ; jusqu’ici, les études sur devenir des pesticides dans les organismes vivants se sont concentrées sur les insectes et tout particulièrement les pollinisateurs. Or, la faune du sol et spécialement les vers de terre se trouvent encore plus en première ligne du fait de leur localisation et de leur régime alimentaire. En 2015, C. Pelosi, une des auteures de cette étude, avait démontré plusieurs faits à propos des vers de terre. Sur 35% des sites agricoles étudiés, les concentrations de résidus dans les sols dépassaient les seuils de toxicité pour ces organismes. L’abondance des vers de terre augmente quand l’usage des pesticides diminue et leur nombre augmente dans les parcelles en bio par rapport aux parcelles conventionnelles. Les espèces vivant dans les couches supérieures restent les plus affectées et les insecticides s’avèrent plus dangereux pour eux que les herbicides et les fongicides. Une diminution de moitié des doses utilisées permet de multiplier par quatre les densités d’une espèce (Lumbricus castaneus). 

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De nouveau, les résultats de cette étude (1) tombent comme un couperet : 92% des vers de terre analysés (milieux traités ou non) contiennent des résidus de pesticides ;  des concentrations de certains résidus (diflufénican, prochloraze , pendimethaline) dépassent 1000 ng/g dans six vers de terre ! Là aussi, on considérait que ces substances « n’avaient pas vocation à s’accumuler dans des êtres vivants vu leur faible persistance » : visiblement tout faux ! Ici, pour trois pesticides très utilisés (diflufénican, imidaclopride, et époxiconazole), les concentrations dans les vers de terre s’avèrent plus élevées que celles du sol où on les a trouvés. D’autres études ont déjà démontré la bioaccumulation des néonicotinoïdes dans les vers de terre avec des concentrations totales dans deux champs de soja traités de 54 et 279 ng/gr. 

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Les niveaux atteints ici dépassent les seuils de toxicité pour les organismes du sol et la présence de cocktails avec des effets synergiques entre pesticides de nature différente renforce les effets potentiels. Les données indiquent un haut risque vis-à-vis des vers de terre dans la moitié des sols échantillonnés ici dont une partie sous des éléments semi-naturels. Or, les vers de terre représentent un maillon clé des réseaux alimentaires liés à ces environnements en tant que proies très recherchées d’un grand nombre de prédateurs dont des insectes (carabes carnivores), oiseaux, amphibiens (crapauds, …), mammifères (hérissons, taupes, ..). Les auteur(e)s de l’étude en arrivent à considérer que certains de ces milieux seraient d’ores et déjà des pièges écologiques, attirant des espèces qui s’exposent à des concentrations élevées de résidus de pesticides se concentrant au long des chaînes alimentaires. 

Perspectives

Comment en est-on arrivé à un tel état de contamination désastreux ? En préambule, les auteur(e)s rappellent quelques statistiques qui disent tout. Dans le monde, la quantité et la diversité des pesticides de synthèse utilisés en agriculture conventionnelle augmentent en parallèle des surfaces de terres cultivées. Entre 1990 et 2017, la consommation globale a augmenté de … 80%. En Europe, les ventes totales de ces produits sont restées constantes entre 2011 et 2018 en dépit de moult promesses d’amélioration. Pas moins de 480 molécules chimiques déclinées sous des milliers de versions commerciales sont utilisées dans l’Union Européenne. Alors, comment en serait il autrement compte tenu de la facilité avec laquelle ces produits peuvent circuler depuis les zones traitées et surtout persister et s’accumuler bien au delà des prétendues normes biaisées. 

Face au déclin massif de la biodiversité dans les environnements agricoles, on a encouragé la protection et la restauration d’habitats semi-naturels pour bénéficier des services rendus par la biodiversité (pollinisation, contrôle biologique des bioagresseurs, ..) ; mais quel sens ont ces mesures si c’est pour « piéger » des espèces en leur incitant à s’installer dans un environnement pollué toxique. Pour espérer améliorer la situation, outre une baisse drastique de l’usage de ces produits, il faudra considérer ce qui se passe à l’échelle des paysages et pas seulement par parcelle (multiplier les écrans végétaux par exemple) et prendre en compte la  proximité des élément semi-naturels et des parcelles non conventionnelles en imposant par exemple de vraies distances de sécurité capables de limiter la dispersion de ces produits. Les nouvelles exploitations gérées en bio auraient intérêt autant que possible à se regrouper spatialement. Enfin, il faudrait que bien plus d’études comme celles-ci soient menées pour évaluer l’ampleur du problème et son évolution selon les régions. 

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En tout cas, on ne peut que se féliciter de voir des équipes de recherche se pencher sur ce problème ; ces chercheurs sont de vrais lanceurs d’alerte, une tâche probablement très difficile dans le monde agricole moderne sous la coupe d’intérêts peu enclins à se préoccuper des conséquences terribles de l’usage insensé de ces poisons répandus à tout va dans notre environnement. 

NB Je tiens à remercier ici P. Pointereau, chercheur, qui gère la rubrique Actualités de l’excellent site scientifique  OSAE, Osez l’agroécologie : il y résume des publications récentes dont cette étude que j’ai ainsi découverte. Ce site propose des témoignages d’agriculteurs engagés sur la voie de l’agroécologie, des fiches sur les pratiques à mettre en œuvre et des synthèses techniques. 

Bibliographie

1- Residues of currently used pesticides in soils and earthworms: A silent threat? C. Pelosi et al. Agriculture, Ecosystems and Environment 305 (2021) 107167 

2- Pesticide residues in European agricultural soils – a hidden reality unfolded. Silva, V. et al. Sci. Total Environ. 2019. 653, 1532–1545. 

3- Long-term persistence of pesticides and TPs in archived agricultural soil samples and comparison with pesticide application. Chiaia-Hernandez, A.C. , 2017. Environ. Sci. Technol. 51, 10642–10651. 

4- Currently and recently used pesticides in Central European arable soils. Sci. Total Environ. Hvezdova ́, M.et al. 2018. 613–614, 361–370. 

5- Environmental fate and exposure; neonicotinoids and fipronil. Bonmatin, J.-M. et al. , 2015.Environ. Sci. Pollut. Res. – Int. 22, 35–67 

Zone Atelier Plaine et Val de Sèvre

Earthworm Identification Guide

Observatoire des vers de terre. Vigie Nature Ecole.