Coexistence of Microplastics and Foramsulfuron in Agricultural Soils Treated with a Digestate: Effects on Herbicide Persistence and Soil Functionality

Le désordre invisible et le cocktail chimique

Imaginez votre sol de jardin comme une ville en pleine effervescence. Ce n'est pas seulement de la terre ; c'est une métropole vivante peuplée de minuscules travailleurs — bactéries et champignons — qui recyclent les nutriments, décomposent les déchets et maintiennent la santé des plantes. Depuis des décennies, nous savons que cette ville peut être polluée. Un type courant de pollution est celui des « agrochimiques », qui sont comme les agents de nettoyage puissants ou les pesticides que les agriculteurs utilisent pour empêcher les mauvaises herbes de prendre le dessus. Ces produits chimiques sont conçus pour tuer des plantes indésirables spécifiques, mais ils ne disparaissent pas toujours instantanément ; ils peuvent stagner dans le sol, modifiant ainsi le fonctionnement de la ville.

Mais un nouvel invité invisible est arrivé en ville : les microplastiques. Il ne s'agit pas des grosses bouteilles en plastique que l'on voit sur une plage ; ce sont de minuscules fragments, plus petits qu'un grain de riz, qui se sont détachés d'objets comme des films de paillage plastique ou des emballages. Considérez-les comme des éponges microscopiques ou des pièges collants flottant dans la cité du sol. Les scientifiques craignent depuis longtemps que ces petites éponges puissent absorber les agents de nettoyage chimiques (les agrochimiques) et les transporter, modifiant ainsi leur durée de vie ou leur trajectoire. Maintenant, ajoutez un troisième ingrédient : le « digestat ». Il s'agit d'une boue riche en nutriments issue de la décomposition de déchets organiques (comme des restes de nourriture et du fumier) que les agriculteurs épandent dans les champs pour aider les plantes à pousser. La grande question pour les scientifiques est la suivante : que se passe-t-il lorsque vous mélangez le sol, les éponges de microplastiques collantes, les nettoyants chimiques et la boue nutritive ? La ville du sol s'effondre-t-elle, ou trouve-t-elle un nouveau moyen de trouver l'équilibre ?

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L'expérience : Mélanger la marmite

Dans cette étude, des chercheurs italiens ont mis en place une expérience contrôlée pour voir comment un désherbant spécifique appelé Foramsulfuron (FRS) se comporte lorsqu'il séjourne dans un sol contenant des microplastiques et du digestat. Ils ne se sont pas contentés de deviner ; ils ont pris deux types différents de sols réels (l'un de Pérouse et l'autre de Bologne), les ont mélangés avec de minuscules particules de plastique (spécifiquement du PE, du PP, du PS et du PLA), ont ajouté le digestat, puis ont introduit l'herbicide. Ils ont observé attentivement pour voir combien de temps l'herbicide durait, à quel point il adhérait au sol et comment il affectait les « travailleurs » du sol (les microbes).

Voici ce qu'ils ont découvert :

1. L'effet éponge du plastique : Ralentir l'acte de disparition
Les chercheurs ont découvert que lorsque les microplastiques étaient présents, l'herbicide ne disparaissait pas aussi vite qu'il le ferait habituellement. C'est comme si les microplastiques agissaient comme une cellule de détention temporaire, maintenant l'herbicide plus longtemps. Plus précisément, le temps nécessaire pour que la moitié de l'herbicide se décompose (sa « demi-vie ») a augmenté de 17 % dans le premier sol et de 21 % dans le second par rapport au sol sans plastique.

Cependant, le digestat a joué un rôle différent. Lorsqu'ils ont ajouté la boue riche en nutriments, l'herbicide s'est décomposé plus rapidement, réduisant sa demi-vie de 10 % dans les deux sols. Lorsqu'ils ont combiné le digestat avec les microplastiques, l'herbicide a disparu encore plus vite — 30 % plus vite dans le premier sol et 26 % plus vite dans le second — par rapport au sol contenant uniquement des microplastiques. Les auteurs suggèrent que cela est dû au fait que le digestat a probablement « réveillé » les microbes du sol, leur donnant plus d'énergie pour manger et décomposer le produit chimique.

2. Une situation collante : Adsorption et hystérésis
L'équipe a également examiné à quel point le sol était « collant » envers l'herbicide. Ils ont utilisé un modèle mathématique (l'équation de Freundlich) pour mesurer cela. Ils ont constaté que l'herbicide ne collait pas très fortement au sol seul, mais que les choses devenaient plus collantes lors de l'ajout de microplastiques et de digestat. L'ordre de « collant » était : sol pur < sol avec microplastiques < sol avec microplastiques et digestat.

Il est intéressant de noter que la « collant » n'était pas la même dans les deux sols. Dans le premier sol, l'ajout de microplastiques et de digestat a rendu l'herbicide plus difficile à rincer (un phénomène appelé « hystérésis »), ce qui signifie qu'il s'est retrouvé piégé plus profondément. Dans le second sol, les microplastiques ont en fait rendu le sol moins apte à retenir l'herbicide, ce qui pourrait signifier que le produit chimique pourrait circuler plus facilement et potentiellement s'infiltrer dans les eaux souterraines. Cela montre que l'effet des microplastiques n'est pas le même partout ; cela dépend fortement du type spécifique de sol.

3. Les travailleurs du sol : Une fête de courte durée
Enfin, ils ont vérifié la santé de la communauté microbienne du sol en mesurant l'activité de trois enzymes clés : la déshydrogénase, la β-glucosidase et l'uréase. Ces enzymes sont comme les outils que les travailleurs du sol utilisent pour accomplir leurs tâches.

Étonnamment, à court terme (seulement 3 jours après l'ajout de l'herbicide), la présence de l'herbicide, des microplastiques et du digestat a en réalité stimulé l'activité de ces enzymes. Il semble que les microbes aient reçu un coup de fouet énergétique soudain. L'herbicide et le digestat ont fourni du carbone et des nutriments supplémentaires, agissant comme un buffet qui a rendu les travailleurs très actifs. Même les microplastiques semblaient offrir certaines sources de carbone.

Cependant, cette fête n'a pas duré éternellement. Les effets ont changé au fil du temps (à 10 et 24 jours) et dépendaient du type de sol. Dans le premier sol, l'élan a fini par s'estomper et, dans certains cas, la combinaison de l'herbicide et des microplastiques a entraîné une légère baisse de l'activité après un mois. Mais globalement, l'étude suggère qu'à court terme, ces polluants n'ont pas tué les fonctions biologiques du sol ; au contraire, ils les ont temporairement stimulées.

L'essentiel

Cette étude n'a pas trouvé de scénario de catastrophe où le sol meurt immédiatement. Au lieu de cela, elle a révélé une danse complexe. Les microplastiques ont tendance à ralentir la décomposition de l'herbicide, le maintenant plus longtemps dans le sol, tandis que le digestat accélère ce processus en nourrissant les microbes. La combinaison de ces facteurs modifie la façon dont l'herbicide adhère au sol et la durée de sa présence.

Les auteurs concluent que, bien que l'impact à court terme sur la santé du sol n'ait pas été négatif (et ait même été positif pendant un certain temps), l'histoire à long terme reste un mystère. Ils suggèrent que, puisque les effets dépendent énormément du type spécifique de sol et du mélange de polluants, nous ne pouvons pas simplement supposer qu'une seule règle s'applique partout. Nous devons continuer à surveiller pour voir si ces stimulations temporaires se transformeront en problèmes à long terme, mais pour l'instant, nous savons que les microplastiques et le digestat changent définitivement les règles du jeu pour le comportement des herbicides dans nos champs.