Interactions Sol-Plante dans un contexte de phytomanagement de sols pollués par des métaux : application à Miscanthus x giganteus

Soil-plant interactions in the context of phytomanagement of soil contaminated by metals : application to Miscanthus x giganteus

• Auteur / Autrice : Karim Suhail Al Souki
• Direction : Francis Douay, Bertrand Pourrut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences, Ecologie, Paléontologie et Océanographie
• Date : Soutenance le 05/05/2017
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCgE - Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement
• Partenaire(s) de recherche : École d'ingénieurs : Institut supérieur d'agriculture (Lille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Miscanthus x giganteus

Extraction par solvant

Stress oxydatif

Sols -- Microbiologie

Résistance au stress

Sols -- Pollution par les métaux lourds

Phytorestauration

Mots clés libres

Expériences ex situ

Cycle des éléments

Résumé

Alentours de l'ancienne fonderie de Pb Metaleurop Nord, Miscanthus x giganteus a accumule peu de Pb et Cd dans ses organes aériens. Les expériences ont été menées pour évaluer la capacité de la plante à améliorer la fonctionnalité des sols contaminés, étudier les impacts à long terme des débris de feuilles massives sur le système sol-plante et déterminer les impacts des contaminants sur la santé de la plante en première et deuxième années de culture. Cinq sols été échantillonnés à différentes distances de la fonderie. Le plus loin est situé à 75 km. Trois cultivars été utilisés. Les résultats ont confirmé la tolérance des plantes aux métaux, et montré des effets positifs de la culture sur les activités biologiques du sol. Une tendance favorable été notée pour la teneur en carbone organique et la capacité d'échange de cations. L'incorporation de débris a conduit une évolution favorable de certains paramètres physicochimiques et biologiques. Sur une période de trois à six mois après l'addition, aucun effet n'a été observé sur l'extrabilité, la phytodisponiblité de Cd et Pb et la santé d'une culture modèle (raygrass). En outre, les résultats des biomarqueurs du stress de la première récolte démontré l'existence d'un stress oxydatif aux miscanthus cultivés sur le sol avec plus de 500 mg Pb kg-1. À la fin de la deuxième année, le stress oxydatif était plus présent et apparaissait sur les plantes dans le sol avec plus de 200 mg Pb kg-1. Cela s'explique par les contraintes des conditions expérimentales (la culture dans les conteneurs souligner les interactions entre les métaux et le système racinaire). Enfin, aucune différence n'a été observée entre les cultivars étudiés.

In the vicinity of the former lead smelter Metaleurop Nord, Miscanthus x giganteus been shown to accumulate little lead and cadmium in its aerial organs. Pot experiments were led to assess the plant ability to ameliorate the functionality of metal contaminated soils, study the long-term impacts of massive leaf debris on the soil-plant system and determine the contaminants impacts on miscanthus health in the first and second cultivation years. Five soils were sampled at different distances from the foundry. The furthest is located 75 km away. Three miscanthus cultivars were used. Results confirmed the plant tolerance to metals. They showed positive effects of culture on the soil biological activities. Favorable trend was noted for organic carbon content and cation exchange capacity. The foliar debris incorporation in soil led to favorable evolution of certain physicochemical and biological parameters. Over a period of three to six months after the debris addition, no effect was observed on the extractability, phytoavailability of Cd and Pb, and health of a model culture, ryegrass. Moreover, the stress biomarkers results obtained during the first harvest demonstrated the existence of oxidative stress in miscanthus grown on soil with more than 500 mg Pb kg-1. At the end of the second year, oxidative stress was markedly more present and appeared on plants obtained on soil with more than 200 mg Pb kg-1. This is explained by constraints resulting from the experimental conditions (cultivation in containers emphasizes the interactions between the metallic elements and the root system). Lastly, no significant difference was observed between the cultivars studied.