Modélisation empirique du transfert du cadmium et du zinc des sols vers les grains de blé tendre – Programme GESSOL – La Châtre

Résumé :

Est-il possible de bâtir des modèles permettant de détecter par avance les cas de concentrations excessives en éléments traces métalliques (ETM) dans les grains de blé à partir de données pertinentes acquises sur des échantillons de sol ? C’est pour répondre à cette question parmi d’autres qu’a été lancée cette étude dans le cadre du programme GESSOL. L’étude a été réalisée dans la région de La Châtre (sud de l’Indre). Elle a porté sur cinq familles pédo-géologiques contrastées (sols issus de roches métamorphiques vs sols issus de roches sédimentaires sols acides vs sols calciques ou calcaires). Des données analytiques ont été acquises sur la composition minérale (ETM et éléments majeurs) des grains de blé tendre et sur l’horizon de surface labouré du sol portant ces blés (caractérisation agro-pédologique classique concentrations totales en ETM cadmium cuivre plomb et zinc extractibles par le DTPA et par le nitrate d’ammonium). Certains sols montrent des teneurs naturelles élevées en cadmium et zinc d’autres en plomb. Une telle démarche de prédiction de la composition minérale des grains de blé uniquement à partir de mesures faites sur échantillons de sols se heurte à des difficultés théoriques intrinsèques. Malgré cela l’analyse des corrélations canoniques a montré qu’il existe un lien fort entre les 25 variables analytiques pédologiques disponibles et les 7 variables de composition des grains. En outre de bons modèles de régression ont été obtenus pour le cadmium très bien validés sur un autre jeu de données acquis dans la région de Limoges. Ils devraient permettre une prédiction correcte de Cd et Zn pour les variétés de blé les plus ‘accumulatrices’. Les calculs statistiques ont porté sur les données analytiques numériques. Les deux meilleurs modèles obtenus pour prédire les teneurs en Cd dans les grains prennent en compte seulement quatre variables pédologiques chacune hautement significative et la relation valeurs prédites/valeurs mesurées présente un excellent coefficient de corrélation. Ces variables sont le pH et la teneur totale en manganèse du sol et les quantités de Cd extractibles par les deux réactifs utilisés (DTPA et NO3NH4). Outre une validité statistique ces résultats montrent une cohérence bio-géochimique : le cadmium extractible par NO3NH4 est supposé être échangeable celui extractible par le DTPA est censé correspondre aux compartiments du métal associés aux matières organiques et aux oxydes de fer t, is que le manganèse total est constitué essentiellement par ses oxy-hydroxydes phases solides connues pour leurs propriétés de rétention des éléments traces métalliques. Ces oxy-hydroxydes de manganèse méritent donc une attention particulière et une quantification plus spécifique afin d’élaborer finalement un indicateur pertinent et facile à mesurer en routine.