Offre de thèse HYCAR

Encadrants : Julien Tournebize (HYCAR), Valérie Pot et Pierre Benoit (ECOSYS)

Durée du contrat : 36 mois (financement acquis)

Date de démarrage : à partir d’octobre  2025 Date limite de candidature : 6 juillet 2025  Contacts   : Un CV et une lettre de motivation sont à envoyer à :

Valérie Pot : valerie.pot@inrae.fr

Julien Tournebize : julien.tournebize@inrae.fr

Pierre Benoit : pierre.benoit@inrae.fr

Contexte et objectifs des recherches

Les aires d’alimentation de captage d’eau destinée à la consommation humaine font face à des pollutions d’origine agricole. Face à la dégradation de la qualité des eaux potables, près de 8000 aires d’alimentation de captage (AAC) sur 33000 ont été abandonnées en France entre 1994 et 2013. Ces abandons sont pour grande partie (40%) dus à la pollution diffuse par les nitrates et ou les pesticides (https://aires-captages.fr/livre-enrichi). Des solutions de préservation des AAC passent par la mise en place de meilleures pratiques de gestion des bassins versants. La mise en place de cultures de miscanthus est notamment évoquée comme une solution. En effet, cette plante herbacée pérenne recycle les nutriments et ne nécessite pas d’apport d’engrais ni de traitement phytosanitaire après sa première année de culture (Strullu et al., 2011 ; Leroy et al., 2022). Elle peut donc servir de tampon en prélevant les nitrates du sol et en réduisant ainsi leur transfert vers les nappes (Ferchaud & Mary, 2016). Hormis l’année de l’implantation, où l’usage d’herbicide peut se révéler nécessaire afin de réussir l’implémentation des rhizomes, la couverture végétale importante ne permet plus aux adventices de se développer (McCalmont et al., 2017). L’utilisation de cette plante dans les AAC pourrait améliorer la qualité de l’eau de recharge et ainsi accélérer la restauration de la potabilité des eaux.

La présence de nombreux résidus de pesticides dans les sols longtemps après leur application et leur théorique dégradation, questionne leur persistence réelle dans les écosystèmes(Chaia-Hernandez et al., 2017 ; Silva et al.,  2019 ; Froger et al., 2023).  Le risque de lixiviation des pesticides vers la nappe est multi-factoriel car il dépend à la fois des propriétés physico-chimiques des molécules, du type de sol, des conditions climatiques et des pratiques agricoles (Cueff et al., 2020). De plus, ce risque concerne non seulement les molécules mères appliquées mais aussi les produits de transformation (TP), qui sont parfois plus mobiles, plus persistants et peuvent être plus toxiques (Gassmann, 2021 ; Anagnostopoulo et al., 2022 ; Dong, 2024). Les modèles de devenir des pesticides dans le système sol-plante-atmosphère sont des outils utilisés dans le cadre de l’homologation des pesticides en Europe (FOCUS 2000). Ces modèles ne couvrent pas la complexité des réactions de transformation produisant les métabolites ou produits de transformation et la rareté des données issues de suivi in situ mesurant concentrations et flux de ces TP dans les sols et les eaux quittant les parcelles agricoles rend difficile la calibration de ces modèles (Gassmann, 2021).

La thèse a pour objectif général d’évaluer l’impact de la culture de miscanthus sur la résilience d’un sol agricole drainé vis-à-vis de la pollution aux pesticides afin de déterminer la pertinence de l’implantation de cette culture dans les sols agricoles d’AAC.

 Travail de thèse   :

Vous serez en charge de :

Suivre l’évolution temporelle de la qualité de l’eau et du sol ((nitrate, carbone organique dissous, éléments majeurs, résidus de pesticides et TP) au sortir des drains des deux parcelles voisines, une implantée en miscnathus et l’autre avec une rotation de cultures (colza, blé, orge).

Améliorer un modèle mécaniste de transfert d’eau et de solutés réactifs 1D d’INRAE (Lafolie et al., 2014 ; Aslam et al., 2018 ; Benoit et al., 2023) en développant un module de transformation de pesticides en multiples TP. Pour sélectionner et paramétriser le comportement environnemental de ces TP, cous utiliserez des bases de données publiées (EnviPath,  Wicker et al., 2015) et des modèles basés sur des approches QSAR (Fenner & Tratnyek, 2017) ou des approches de classification (TyPol, Servien et al., 2014)

Inclure un module de drainage dans le modèle 1D pour utiliser le modèle au contexte de sols agricoles drainés. Vous vous appuyerez sur les concepts dévelopés dans le modèle PESTDRAIN (Branger et al., 2009 ; Henine et al., 2022) et calibrerez le modèle avec un jeu de données existant issu d’un suivi long terme en Seine et Marne (Tournebize et al., 2021).

Paramétrer et calibrer le modèle 1D pour prendre en compte la culture de miscanthus. Vous utiliserez les sorties du modèle de culture STICS calibré pour miscanthus (Ferchaud & Mary, 2016).

modéliser les flux d’eau, de pesticides et des TP observés sur la parcelle implantée en miscanthus avec le nouveau modèle 1D sur une période idéale de 3 ans de mesure

construire et réaliser des scénarios de prédiction à plus long terme (5-10 ans) et évaluer le rôle de la culture de miscanthus dans la restauration de la potabilité des eaux drainées.

Produire des incertitudes sur l’occurrence et le niveau de contamination par les TP et les résidus de pesticides dans les eaux de recharge de la nappe

publier vos résultats dans des journaux scientifiques internationals et présenter vos recherches dans des conférences nationales et internationales

 Le développement du modèle pourra s’effectuer en parallèle de l’étude de terrain en dehors des périodes de prélèvement de la saison hydrologique.

Laboratoires d’accueil :

La thèse se déroulera à l’UMR ECOSYS (Université Paris-Saclay, INRAE, AgroParistech, Palaiseau, France) en collaboration étroite avec l’UR HYCAR (INRAE, Antony, France). Cette thèse est financée par le projet ANR MisEauVert (2024-2028) intitulé «Ecosystem services of miscanthus to restore water quality and soil fertility ». Vous serez amené à participer aux réunions du projet et à y présenter vos résultats.