En agriculture, peut-on utiliser du cuivre sans nuire à la vie des sols ?

Source: The Conversation – in French – By Guillemette Garry, Enseignante chercheure en biologie option phytopathologie, associée à l’Unité de recherche Aghyle, UniLaSalle

L’ESSENTIEL

Nombreux sont les jardiniers amateurs qui utilisent le cuivre pour protéger des maladies leurs légumes ou leurs arbres fruitiers.
Ce métal est également utilisé en agriculture biologique, mais ses usagers n’en soupçonnent pas toujours les effets.
Qu’en est-il de ses répercussions sur l’activité biologique des sols ?

Fongicide d’origine naturelle, le cuivre est utilisé en agriculture depuis plus d’un siècle, notamment pour lutter contre le mildiou de la vigne – d’où son nom de « bouillie bordelaise ».

Son emploi s’est progressivement étendu à l’arboriculture, au maraîchage et aux grandes cultures, il est désormais utilisé aussi bien en agriculture biologique qu’en agriculture conventionnelle, où il constitue une alternative aux produits phytosanitaires de synthèse.

De la famille des métaux lourds, toutefois, le cuivre (Cu) fait l’objet de controverses en raison de ses impacts potentiels sur la santé et l’environnement. En 2025, l’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses) a d’ailleurs réévalué les produits qui en contiennent et renforcé leurs conditions d’emploi. Mais que sait-on réellement de ses effets sur la vie des sols ?

L’origine du cuivre dans nos sols

Le cuivre est un élément trace métallique naturellement présent dans le sol, avec des concentrations variables selon la nature des roches mères dont il est issu. Il peut aussi provenir d’apports naturels, comme les dépôts atmosphériques liés à l’érosion des roches, aux éruptions volcaniques ou encore aux incendies de forêt. Des teneurs de 10 à 30 mg de Cu/kg de sol (ou ppm) sont généralement considérées comme naturelles.

À ces doses, le cuivre est un oligo-élément essentiel au bon fonctionnement des organismes vivants. Chez les plantes, il intervient notamment dans les processus de photosynthèse et de respiration ; chez les animaux, il participe à de nombreuses fonctions biologiques, telles que la bonne marche du système immunitaire et la protection contre le stress oxydatif.

Le cuivre des sols provient aussi d’activités humaines. Les secteurs industriel et minier, les transports, notamment les véhicules diesel, ainsi que l’incinération des déchets contribuent eux aussi à des retombées atmosphériques du cuivre.

Pour ce qui est des sols agricoles, en moyenne, l’épandage de déjections animales constitue la principale source de cuivre : elles représentent 53 % de la quantité totale annuelle. Cela s’explique notamment par l’usage de compléments alimentaires riches en cuivre dans certains élevages intensifs pour favoriser la croissance des animaux.

Les traitements phytosanitaires destinés à lutter contre les maladies arrivent en deuxième position, avec 34 % de la quantité totale annuelle. Concentrés sur des surfaces plus réduites, en particulier dans les vignobles, ils contribuent à des accumulations localement importantes.

Moyenne des teneurs en ppm de cuivre EDTA (biodisponible) pour la période début 2015 à fin 2019.
BDAT, CC BY-NC-SA

Les concentrations en cuivre varient ainsi significativement selon le contexte et les pratiques agricoles mises en œuvre. Les régions les plus exposées correspondent donc aux territoires viticoles. Des concentrations supérieures à 100 ppm sont généralement interprétées comme le signe d’une contamination forte d’origine humaine.

La vigne comme indicateur

Le cuivre est un élément peu mobile dans le sol. Il tend à s’accumuler dans les horizons superficiels, où il peut persister durablement.

Les vignobles illustrent particulièrement bien ce phénomène au fil du temps. Certaines parcelles sont traitées depuis plus de cent ans. Au début du XXᵉ siècle, les apports pouvaient atteindre jusqu’à 50 kg par hectare et par an. Puis la réglementation a permis de réguler les apports. Aujourd’hui, la dose maximale autorisée est de 4 kg de cuivre par hectare et par an.

De nombreux vignerons, bien conscients de devoir préserver leur sol, parviennent à réduire les quantités appliquées. Malgré cela, il reste difficile de s’en affranchir pour maîtriser l’impact des maladies, en particulier en agriculture biologique où les produits de synthèse sont interdits.

Aujourd’hui, la concentration moyenne en cuivre dans les sols agricoles français est de 13 ppm. Pour les sols viticoles français, la valeur est proche de 70 ppm, mais les niveaux observés varient très fortement en fonction de l’historique des parcelles.

Des effets sur les vers de terre

Organisme emblématique des sols, le ver de terre fait partie des espèces étudiées pour évaluer les effets du cuivre. Une méta-analyse de 30 publications scientifiques met en évidence des impacts sur sa survie et sa reproduction, avec toutefois une très forte variabilité selon les études.

En moyenne, des troubles de la reproduction sont observés à partir de 94,6 ppm, tandis qu’une concentration de 113 ppm de sol entraîne une mortalité élevée. De tels niveaux restent néanmoins rares dans les sols agricoles, mais peuvent être observés dans certains vignobles marqués par des usages anciens ayant conduit à des accumulations importantes, au-delà de 100 ppm.

D’autres travaux consacrés aux nématodes et aux collemboles montrent que ces organismes du sol tolèrent généralement bien les apports de cuivre. Les premiers effets sur les nématodes n’apparaissent qu’à des niveaux d’exposition équivalant à environ 750 fois la dose annuelle autorisée, tandis que la reproduction des collemboles n’est affectée qu’à partir d’environ 100 fois cette dose.

Des microorganismes plutôt tolérants

Les micro-organismes semblent également relativement tolérants à l’accumulation de cuivre dans les sols.

Des chercheurs d’UniLaSalle ont étudié des sols agricoles provenant de prairies et de grandes cultures du nord-ouest de la France, dont l’historique était bien connu. Des échantillons de sol ont été prélevés puis utilisés tels quels, sans modifier leurs caractéristiques. Les chercheurs ont ajouté au sol du cuivre à des concentrations de 2 ppm, représentant un apport proche de la dose réglementaire annuelle, et de 200 ppm, simulant une forte contamination du sol. Ils ont ensuite suivi au cours du temps l’activité des micro-organismes du sol en mesurant certaines enzymes, indicatrices de leur fonctionnement.

Résultat : même à des concentrations élevées, l’ajout de cuivre n’a pas montré d’effet notable sur l’activité de ces micro-organismes. Les champignons apparaissent toutefois plus sensibles que les bactéries. Mais toutes les communautés fongiques ne réagissent pas de la même façon à de fortes concentrations de cuivre. C’est pourquoi il est difficile de définir une concentration unique à partir de laquelle l’écosystème est perturbé.

La difficulté de trouver un consensus sur l’effet du cuivre s’explique par le fait que la quantité totale de cuivre présente dans le sol ne correspond pas nécessairement à celle réellement accessible aux organismes. En effet, le cuivre peut se présenter sous différentes formes chimiques, plus ou moins biodisponibles, ce qui complexifie l’évaluation de ses effets sur le vivant.

Le cuivre dans tous ses états

Une partie du cuivre est fortement liée à la matière organique ou à des constituants minéraux, comme les argiles ou les carbonates, ce qui le rend stable et peu disponible. À l’inverse, le cuivre dissous dans la solution du sol, notamment sous la forme libre Cu²⁺, est potentiellement assimilable par les organismes.

Cette biodisponibilité dépend de plusieurs paramètres. Ainsi, plus un sol est acide (pH faible), plus le cuivre est mobile et plus facilement disponible pour les organismes. Par ailleurs, les sols riches en matière organique ou en carbonates tendent à immobiliser le cuivre, c’est-à-dire le rendre moins accessible. Dans ce contexte, les utilisateurs dont les sols correspondent à ces caractéristiques ont tout intérêt à agir sur ces leviers. La gestion de l’acidité, par exemple en appliquant du calcaire ou de la marne, permet de limiter la mobilisation du cuivre. De même, les pratiques favorisant l’enrichissement en matière organique, comme l’implantation de couverts végétaux, contribuent à en stabiliser une partie.

De ce fait, deux parcelles contenant une quantité comparable de cuivre peuvent avoir des effets très différents sur les organismes vivants. Pour mieux comprendre ces risques, les chercheurs se tournent vers des bio-indicateurs : des organismes capables de révéler la contamination réellement accessible au vivant. Parmi eux, l’escargot terrestre pourrait jouer un rôle précieux. En se nourrissant et en vivant au contact du sol, il accumule une partie du cuivre présent dans son environnement. L’analyse de ses tissus permettrait ainsi d’évaluer les transferts réels du cuivre dans les écosystèmes.

Des bactéries et des plantes au secours des sols contaminés ?

Depuis quelques années, des recherches explorent l’utilisation de micro-organismes pour limiter les effets du cuivre dans les sols les plus contaminés. Certaines bactéries (comme Methylosinus trichosporium ou Bacillus subtilis) sont capables de capter et de stocker le cuivre dans leurs cellules, ce qui contribue à en réduire la toxicité, on parle de bioséquestration.

Une autre approche consiste à utiliser ces bactéries pour aider les plantes à extraire le cuivre du sol, un procédé appelé phytoremédiation assistée. Par exemple, des bactéries comme Pseudomonas putida sécrètent des molécules qui rendent le cuivre plus accessible aux racines. Les plantes peuvent ainsi absorber davantage de cuivre, ce qui permet d’en retirer progressivement du sol. La bioremédiation apparaît donc comme une stratégie prometteuse pour diminuer la contamination des sols.

Les plantes peuvent également être utilisées pour limiter le transfert du cuivre vers les eaux. Les aménagements intégrant des plantes aquatiques (macrophytes) constituent une solution efficace. Grâce à leur système racinaire dense, ces plantes piègent les particules contaminées et diminuent la mobilité des métaux traces comme le cuivre dans les eaux de ruissellement, permettant de réduire jusqu’à 45 % de la pollution. Ces dispositifs végétalisés contribuent ainsi à protéger la qualité des eaux superficielles et souterraines en réduisant les polluants à la source.

Aux doses autorisées, le cuivre apparaît compatible avec le fonctionnement des sols. Si des incertitudes subsistent, liées à la diversité des situations et à la difficulté de définir des seuils universels, les effets observés restent limités dans les conditions d’usage actuelles. La vigilance porte surtout sur le long terme : en raison de son accumulation et de son comportement variable selon les sols. Une utilisation raisonnée demeure essentielle et des solutions de phytoremédiation peuvent être envisagées dans des sols où l’accumulation du cuivre atteindrait des seuils trop élevés.

Les auteurs tiennent à remercier Guillaume David, étudiant d’UniLaSalle, pour sa contribution à l’analyse bibliographique de cet article.

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.

– ref. En agriculture, peut-on utiliser du cuivre sans nuire à la vie des sols ? – https://theconversation.com/en-agriculture-peut-on-utiliser-du-cuivre-sans-nuire-a-la-vie-des-sols-287103