Désinfection des sols et des substrats

120 spécialistes planchent sur les méthodes chimiques et alternatives pour remplacer le bromure de méthyle

L'élimination du bromure de méthyle en désinfection des sols a été programmée en application du protocole de Montréal. Elle génère de nombreux travaux de recherche : 470 publications scientifiques entre 2004 et 2008.

Il s'agit d'un domaine stratégique pour l'ensemble des cultures spécialisées : légumes et fleurs sous serre (hors-sol compris) et en plein champ, ainsi que les vignes et vergers pour leur replantation. La recherche avance mais il y a encore du travail ! C'est ce qui ressort de la

« Conférence internationale sur la désinfection des sols »(1) qui s'est tenue du 13 au 18 septembre dernier à l'Université catholique de Leuven (Louvain) en Belgique.

Environ 120 spécialistes de la désinfection des sols (hors-sol compris) se sont réunis sur ce thème majeur pour les cultures spécialisées, à savoir les légumes, l'ornement, la vigne et les vergers. Cela représente environ 80 communications ou posters scientifiques sur trois jours de débats et une journée de visites, notamment celles du Marché du Cadran, de la station de recherche appliquée et du port d'Anvers. Toutes les communications seront mises en ligne sur le net.

Ce symposium était organisé par l'ISHS (International Society for Horticultural Science). Il se tient tous les 5 ans, le précédent ayant eu lieu en Grèce, sur l'île de Corfou.

Le Laboratoire national des denrées stockées (LNDS) français y présentait une communication sur le diméthyl disulfure(2). Pour le congrès de 2009, le LNDS a réalisé une vue d'ensemble des spécificités françaises en matière de désinfection des sols : contexte réglementaire et incidence sur l'emploi des fumigants, nouvelles pistes de recherches chimiques, non chimiques (solarisation combinée et extraits de plantes)60. Il s'agissait de la seule communication de France outre une intervention et un poster de la part des sociéés Arkena et Cerexagri sur le diméthyl disulfure.

À la racine

On parle de santé des racines ou de santé du sol, c'est-à-dire d'un environnement relativement libre de pathogènes et de ravageurs permettant l'expression de tout le potentiel génétique et agronomique de la culture.

Le bromure avait rendu paresseux

Pendant des années, l'emploi du bromure de méthyle a rendu la communauté scientifique « paresseuse » selon l'expression du professeur Yacov Katan, de l'Université de Jérusalem, Israël.

Mais à ce jour, la désinfection avec les fumigants devient plus difficile en raison d'un durcissement général de la réglementation sur les pesticides et de la préoccupation majeure sur l'environnement (zone de non traitement ou « bufferzone », recherche de moindres émissions des composés organiques volatils, qualité de l'eau...) y compris, fait nouveau, dans les pays en voie de développement. Le point majeur de cette évolution est bien sûr le retrait programmé du bromure de méthyle. Il a suscité un programme européen de recherche évoqué dans cette conférence (Encadré 1).

Les problèmes montent en puissance, la recherche aussi

Depuis les restrictions qui touchent ce produit, on assiste à une montée en puissance des problèmes sanitaires, en particulier avec les pathogènes Fusarium spp, responsables de dépérissements sévères, de Verticillium spp, Colletotrichum coccodes sur tomate, sans oublier les nématodes à galles du genre Me-loidogyne.

Par conséquent, la majeure partie des travaux de recherche se focalise sur les pistes non chimiques. Il s'agit de la solarisation seule ou associée, de la biofumigation et des amendements organiques sans oublier la lutte biologique, le greffage (100 % des cucurbitacées sont greffées par exemple au Maroc), le hors-sol et les méthodes intégrées.

Bromure de méthyle : on l'utilise, mais bien moins qu'en 1991

Hors traitements de quarantaine et de préexpéditions, il existe encore pour les pays développés hors Union européenne des « usages critiques ». Le bromure de méthyl est alors encore utilisé. Pour la campagne 2007, la consommation de ce produit s'élevait à 5 858 t. Cela représente 11 % (le neuvième) de la consommation de l'année de référence, 1991.

Les pays en voie de développement consomment encore du bromure de méthyle et sont à environ 40 % de leurs références. (Sources : interventions des membres du MBTOC, Methyl Bromide Technical Option Committee).

Mais la disparition du bromure de méthyle s'accélère y compris dans ces pays en voie de développement pour lesquels le protocole de Montréal prévoit une possible utilisation jusqu'en 2014.

De nombreux pays tels que la Turquie ont enclenché une accélération des programmes de recherche et de vulgarisation en développant plus spécifiquement la solarisation et de faibles doses de fumigants.

Session méthodes chimiques

Anciens fumigants mais avec des améliorations

Avec les anciens fumigants tels que les générateurs de méthylsiothiocyanates (métam sodium et dazomet), le 1.3 dichloropropène et la chlo-ropicrine, les travaux portent sur :

– la réduction des doses en combinant deux molécules ou en associant les fumigants à de la solarisation ;

– l'amélioration des techniques d'application. C'est ainsi que l'injection dans les systèmes de micro-irrigations en place (goutte-à-goutte) se généralise et permet de séquencer avec sécurité l'application de plusieurs molécules (Université de Davis, USA) ;

– l'ajout d'adjuvants permettant à certaines molécules peu ou pas solubles de passer dans les systèmes d'irrigation ;

– la réduction des émissions en composés organiques volatils ou COV dont les fumigants de sols sont en partie responsables. Des leviers se vulgarisent tels que la pose de films plastiques barrières, l'application d'eau en surface ou encore la réduction des doses.

A coté des quatre anciens fumigants cités plus haut et dont l'avenir en France est soit compromis à terme, soit incertain (Encadré 2), deux nouveaux fumigants potentiellement intéressants ont fait l'objet de nombreuses citations à la conférence de Louvain.

Le diméthyl disulfure ou DMDS

Le DMDS est une molécule soufrée existant à l'état naturel dans les plantes (genre Allium). Elle est inscrite dans tous les programmes de recherche et d'expérimentation.

Cette molécule est souvent associée à de la solarisation ou à la chloropicrine qui renforce ainsi son spectre biocide.

Il s'agit surtout d'un fumigant nématicide actif entre autres sur le genre Meloidogyne ; mais de plus, s'il est associé à la chloropicrine, il régule le problème sanitaire majeur des fusarioses. (cultures légumières et horticoles en Espagne, Italie, Turquie, Israël...)

Les premières autorisations de mise sur le marché devraient arriver d'ici la fin de l'année 2009 aux USA.

L'iodure de méthyle ou CH3I

L'iodure de méthyle est lui aussi connu aux USA depuis une dizaine d'années. Des programmes de recherches se mettent en place en Europe. Les efficacités agronomiques sont comparables à celles du bromure de méthyle pour un moindre impact environnemental. Mais le coût de cette alternative semble être un des freins à son développement. On peut penser que le marché se focalisera sur des productions à très forte valeur ajoutée mais aussi sur les traitements de quarantaine, de pépinières, etc.

Et les enjeux réglementaires

Enfin, une intervention de la DG SANCO(1) a précisé les enjeux réglementaires futurs pour l'Union européenne. Il a été question du projet de règlement remplaçant la directive 91/414, texte devant être publié d'ici novembre 2009 pour une mise en application programmée pour le printemps 2011.

Le statut réglementaire des fumigants est incertain à ce jour en particulier pour le dazomet et la chloropicrine (retraits volontaires, dossiers re-soumis en juin 2009, voir encadré). L'avenir des fumigants du sol est difficile en raison de leur profil à risque pour l'environnement.

Nouvelles technologies, nématicides spécifiques

Cependant, les nouvelles technologies et pratiques peuvent pérenniser ces outils indispensables entre autres pour gérer des problèmes sanitaires cruciaux, en pépinières ou lors de l'éradication de foyers d'organismes de quarantaine par exemple. L'autorisation de mise sur le marché de nouvelles molécules a aussi été au cœur des débats scientifiques.

Les nématicides spécifiques ont aussi été évoqués ; comme l'oxamyl (nom commercial Vydate) qui, appliqué en post plantation via les systèmes d'irrigation, régule les attaques de nématodes, avec un profil écotoxicologique favorable en raison de sa courte demi-vie dans le sol, en moyenne 14 jours.

Session méthodes physiques

La principale est la solarisation

Un scientifique particulièrement actif sur la recherche d'alternatives au bromure de méthyle, Abraham Gamliel (Volcani Center Tel Aviv Israël), n'a-t-il pas dit sous forme de boutade que la meilleure machine à chaleur était le Soleil !

Cette piste suscite un engouement général. En effet, depuis 2004, cette alternative a fait l'objet de 190 publications et communications scientifiques dans le monde. Toutes les équipes de recherche intègrent la solarisation associée en général à des fumigants, de la biodésinfection ou du greffage.

Il y a aussi la combinaison solarisation et vapeur (USA). Cette méthode de désinfection douce stimule et favorise la vie microbienne, en particulier la flore antagoniste (Trichoderma).

En France, on explore la solarisation en conditions limites (Lot-et-Garonne) ; un essai mené durant l'été 2008 à Marmande, en collaboration entre Hortis et le LNDS, montre que sous tunnels plastiques, les élévations de températures sont significatives entre une parcelle solarisée et une autre non solarisée. Par ailleurs, une faible dose du fumigant dazomet (250 kg/ha au lieu des 700 kg/ha actuellement autorisés) régule les dommages du big vein sur laitue : 91 % de pieds sains contre seulement 30 % pour une parcelle non désinfectée.

À noter aussi la généralisation des films plastiques barrières (VIF ou virtually impermeable films). Cette technique est maintenant étroitement liée à la biofumigation : on parlera alors de biosolarisation (voir session biofumigation ci-dessous).

Et la vapeur ?

Il y a assez peu de travaux de recherche sur la désinfection à la vapeur en raison du problème majeur de cette alternative, son coût : jusqu'à 18 000 €/ha aux Pays-Bas.

Seul ce pays possède une recherche active sur ce sujet avec entre autres le développement de la technique d'injection d'air chaud, principe conçu et a priori fonctionnant déjà en plein champ en Israël. Le principe est d'injecter de l'air chaud dans le sol. Très très chaud... Il doit être porté à 700 °C !

Des augmentations qualitatives et quantitatives des rendements ont été observées même si l'action sur les nématodes à galles semble limitée en raison de la profondeur à laquelle peuvent se conserver les galles. Mais, intrinsèquement, les nématodes sont assez sensibles à la chaleur avec des températures létales d'environ 50 °C.

Session méthodes biofumigation et amendements organiques

La biofumigation par amendement organique est une alternative expérimentée depuis une dizaine d'années. Tous les pays l'étudient.

Biofumigation, les principes

Son principe est l'enfouissement de biomasse dans un sol bien préparé et humidifié, suivi de la pose d'un film plastique.

Outre l'élévation de température (on peut aussi prolonger le paillage de plusieurs semaines et ainsi combiner solarisation et biofumigation), le dégagement de composés biocides (isothio-cyanates pour les crucifères à partir de plantes riches en glucosinolates, les précurseurs), les élévations de teneurs en CO2 et en méthane et la baisse de la concentration en O2 inhibent l'action des pathogènes.

Il y a aussi une affectation de la vie microbienne avec une possible amélioration du rôle de la flore antagoniste, une modification du cycle de l'azote avec accumulation de NH4+.

Les principes d'action sont donc multiples et complexes : physiques, chimiques et microbiologiques.

Cette méthode génère aussi une action positive sur la vie biologique du sol par l'entretien voire l'augmentation du taux de matière organique. Plusieurs équipes de recherche ont démarré ou vont démarrer des travaux sur la connaissance précise de ces mécanismes afin de mieux exploiter les potentialités de cette technique.

En pratique

La biofumigation est souvent associée à une autre technique :

– biofumigation et solarisation, on parle de « biosolarisation »,

– biofumigation et greffage avec, par exemple, en Italie, sur concombre, un bon contrôle de la verticilliose.

Les sources de biomasse sont multiples : fumier semi décomposé, engrais verts enfouis, essentiellement des crucifères riches en glu-cosinolates (moutardes brune ou orientale, ou radis fourrager) mais aussi à partir d'herbe type ray-grass, composts, bouchons (pellets en anglais) de moutardes...

Des questions pratiques se posent : quelle est la période idéale du positionnement de cette technique, quelle influence exerce la fertilité actuelle du sol, quel type de matière organique faut-il apporter ?

Certains pays dont les Pays-Bas souhaitent mettre en place des outils de prédiction de cette technique car les potentialités et les pistes sont multiples.

Par ailleurs l'aspect financier doit être affiné : coût réel de la technique. On l'a estimé aux Pays-Bas à 4 000 €/ha toutes opérations comprises : préparation du sol puis mise en culture de la biomasse (ici herbe), broyage, enfouissement, compaction du sol en surface, irrigation, bâchage et débâchage ainsi que recyclage du film. A comparer aux 18 000 €/ha de la désinfection à la vapeur.

Amendements, engrais verts

L'apport d'amendements organiques (sans bâchage au contraire de la biofumigation) est souvent évoqué. Il s'agit de redonner au sol une activité microbiologique plus riche, donc de stimuler les effets de compétition d'antagonismes. Les sources d'amendements sont tout aussi diverses, sous formes solide ou liquide. La rotation avec introduction d'engrais verts a aussi été évoquée (et pratiquée par de plus en plus de producteurs !)

Bref il s'agit d'un retour aux bases de l'agronomie.

Session lutte biologique

La voie de la lutte biologique suscite aussi des travaux de recherche importants.

Approches et principes

Il y a deux approches :

– l'inoculation massive dans le sol, rejoignant les principes des fumigations ou de désinfections physiques ; cela peut avoir lieu dans le cadre d'une action curative lorsqu'un diagnostic existe.

– une approche préventive ; mais dans ce cas, se pose la question du type d'antagonismes à utiliser, puisque l'on n'a pas de cible précise.

Pour les deux approches, le principe d'action peut être de type compétition, métabolique, d'interaction.

Exemples sur nématodes

Par exemple, sur nématodes à galles il est possible d'employer la lutte biologique dans le sol car une partie du cycle (œufs et larves) se déroule dans le sol. On peut donc détruire ces stades avec les champignons nématophages de type Arthrobotrys. Il existe d'ailleurs une formulation commercialisée dans certains pays.

Des actions intéressantes en conditions réelles sont aussi obtenues sur le nématode phyto-parasite Meloidogyne incognita avec des formulations sèches ou liquides de Trichoderma (nom commercial Tricho Nema).

Perspectives

Les enjeux de la désinfection des sols sont cruciaux. La santé du sol, des systèmes racinaires et, par conséquent, des plantes, sont des bases indispensables au maintien d'une production agricole de qualité.

Une attention particulière à la prophylaxie doit être portée en particulier en pépinières ainsi que sur la qualité sanitaire des semences et plants. Autrement dit, les outils préventifs seront des atouts pour retarder ou éviter les problèmes sanitaires.

La réponse au défi que pose la réduction générale des fumigants et des intrants chimiques passera par des combinaisons de solutions multiples. Par exemple solarisation + faibles doses de fumigants + greffage. Certaines solutions envisagées, en particulier la biofumigation et les amendements organiques, nécessitent une meilleure connaissance fondamentale dans les mécanismes d'action - directs ou indirects - vis-à-vis des pathogènes et ravageurs telluriques.

Le prochain congrès devrait, selon les vœux de la majorité des participants, se tenir d'ici 4 à 5 ans, probablement dans un pays émergent proche de l'Europe. Une session relative au transfert technologique entre la recherche et les acteurs du terrain devrait être ajoutée au programme scientifique car c'est un élément majeur de l'avancée des pratiques agricoles.

<p>* Laboratoire national des denrées stockées. LNDS-QUALIS. 71, avenue Édouard-Bourleau - BP 81.33883 Villenave-d'Ornon cedex.</p> <p>(1) Titre exact, en anglais dans le texte « 7th International Symposium on Chemical and Non chemical Soil and Substrate Disinfestation ».</p> <p>(2) Fritsch J., 2004 - Dimethyl disulfure as a New Chemical Potential Alternative to Methyl Bromide in Soil Disinfestation in France. 6th International Symposium on Chemical and Non Chemical Soil and Substrate Disinfestations. Corfou, Grèce, 4-8 octobre 2004).</p> <p>(3) Fritsch J., 2009 - Current Status on Chemical and Non Chemical Soil Disinfestation Solutions in France).</p> <p><b>Photo en médaillon : Désinfection vapeur Verdivap dans le sud de la France ; une méthode physique citée à</b></p> <p>(1) Direction générale de la santé et de la protection des consommateurs.</p>