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Pour protéger la population et préserver l’environnement, le plan Ecophyto préconise notamment d’introduire de nouveaux systèmes de culture. Dans ce cadre, l’objectif de cette thèse est d’évaluer et de comparer les impacts sur l’environnement et sur la santé humaine des pesticides utilisés dans des systèmes de culture conçus pour réduire l’usage des pesticides. Les systèmes testés dérivent de monoculture de maïs, rotation colza-blé-orge et rotation blé-tournesol mises en place dans des contextes agricoles variés présentant des caractéristiques pédoclimatiques contrastées. Dans un premier temps, une nouvelle approche de modélisation basée sur une utilisation séquentielle du modèle de culture STICS et du modèle «pesticides» MACRO a été développée afin de simuler les flux de pesticides v[...]

Pour protéger la population et préserver l’environnement, le plan Ecophyto préconise notamment d’introduire de nouveaux systèmes de culture. Dans ce cadre, l’objectif de cette thèse est d’évaluer et de comparer les impacts sur l’environnement et sur la santé humaine des pesticides utilisés dans des systèmes de culture conçus pour réduire l’usage des pesticides. Les systèmes testés dérivent de monoculture de maïs, rotation colza-blé-orge et rotation blé-tournesol mises en place dans des contextes agricoles variés présentant des caractéristiques pédoclimatiques contrastées. Dans un premier temps, une nouvelle approche de modélisation basée sur une utilisation séquentielle du modèle de culture STICS et du modèle «pesticides» MACRO a été développée afin de simuler les flux de pesticides vers les eaux souterraines, dans des systèmes de culture complexes. Une analyse de sensibilité globale de STICS-MACRO a ensuite permis d’évaluer et de comparer un grand nombre de pratiques agricoles. L’apport de résidus organiques au sol et le travail du sol simplifié ont été identifiés comme étant les pratiques qui entraînent une augmentation des flux d’eau et de pesticides vers les eaux souterraines. Ceci est dû à la modification du bilan hydrique et à l’interception du pesticide par le couvert végétal. Le niveau de confiance qui peut être accordé aux résultats des simulations de STICS-MACRO a alors été déterminé grâce à une analyse d’incertitudes focalisée sur les caractéristiques du sol, du climat et des pesticides et sur les pratiques agricoles. Les incertitudes liées au sol, aux pesticides et aux pratiques agricoles ont moins d’influence sur la prédiction des flux de pesticides vers les eaux souterraines que les incertitudes liées au climat. Enfin, un modèle d’évaluation de l’exposition de la population aux pesticides (BROWSE) a été utilisé afin d’estimer les risques pour la santé liés à l’utilisation des pesticides dans les systèmes de culture. Les systèmes innovants tels que les systèmes visant une réduction de 50 % de l’IFT par rapport aux systèmes conventionnels correspondants et les systèmes de culture privilégiant les techniques de désherbage mécanique permettent de réduire de façon significative les risques pour la santé. Ces systèmes ont aussi les meilleures performances environnementales.

To protect human health and environment, the French Ecophyto plan recommends to introduce new cropping systems. In this context, the aim of this work was to assess and to compare the impacts on the environment and on human health of pesticides used in cropping systems designed to reduce pesticides use. Cropping systems based on maize monoculture, rape-wheat-barley rotation and wheat-sunflower rotation and experimented in contrasted agro pedoclimatic contexts were studied. First, a new modelling approach, based on a sequential use of the STICS crop model and of the MACRO pesticide fate model, was developed to assess pesticides leaching in complex cropping systems. Next, a sensitivity analysis of STICS-MACRO was conducted to identify crop management practices that could help to decrease pesticides losses in groundwater. Water flows and pesticides losses in groundwater were found to increase with the amounts of organic residues and with no-till practices. Indeed, the effects of organic residues management and tillage practices occurred through the variation of the water balance and of the pesticide interception rate. Then, an uncertainty analysis helped to study the effects of the uncertainties related to the characteristics of soil, climate, pesticide and agricultural practices on the prediction of pesticide concentrations in groundwater. The effect of uncertainty associated with climate data was found to be of major importance. Finally, a human exposure model (BROWSE) was used to assess and to compare the risks for human health of various pesticides programmes used in conventional and innovative cropping systems. Low inputs cropping, no herbicide, and tillage based systems reduced the human health hazard in comparison to the corresponding conventional cropping systems. These systems also have good environmental performances.