Cirad

Matthieu BRAVIN


35 ans, marié, 2 enfants

Chercheur, CIRAD

Unité de recherche : Recyclage et risque

 

Adresse et Coordonnées

CIRAD, Station de la Bretagne

40 chemin Grand Canal, CS 12014

97743 Saint-Denis cedex 9

La Réunion

Tél. : 02 62 52 80 30

Sécr. : Tél. - 80 20 / Fax. - 80 21

 

 

 

Biogéochimie des Eléments Traces

dans les Sols Agricoles

 

Contexte de mes Recherches

Mes travaux en vidéo...

Les activités anthropiques peuvent engendrer une contamination des sols agricoles par les éléments traces. Lorsqu'ils s'accumulent dans les sols, ces éléments traces peuvent devenir fortement biodisponibles pour les plantes (i.e. phytodisponibilité), pouvant engendrer une phytotoxicité sur les cultures associée à une diminution de la fertilité des sols ainsi qu'une contamination des denrées alimentaires d'origine végétale (i.e. phytoaccumulation).

Plus particulièrement, l'épandage agricole de produits résiduaires organiques (e.g. boues de station d'épuration, effluents d'élevage...), en dépit de son intérêt agronomique et économique, participe à l'accumulation des éléments traces dans les sols. L'apport de produits résiduaires organiques au sol modifie également le cycle des matières organiques du sol qui elles-mêmes jouent un rôle majeur sur la phytodisponibilité des éléments traces dans les sols.

Mes travaux s'intéressent donc au déterminisme et à l'évaluation de la phytodisponibilité des éléments traces, notamment dans le contexte du recyclage de produits résiduaires organiques en agriculture. Mes travaux s'appuient sur deux approches complémentaires :

  • Une approche cognitive axée sur la compréhension des déterminants biogéochimiques de la dynamique des éléments traces à l'interface entre le sol et les racines des plantes (i.e. dans la rhizosphère),

  • Une approche appliquée axée sur le développement d'un test biologique de laboratoire, le RHIZOtest, permettant l'évaluation de la phytodisponibilité des éléments traces.

Cursus Supérieur

- 2005-2008 : Thèse de Doctorat, UMR Biogéochimie du Sol et de la Rhizosphère (INRA-SupAgro, Montpellier), encadrant : Philippe Hinsinger

  • Titre : Processus rhizosphériques déterminant la biodisponibilité du cuivre pour le blé dur cultivé en sols à antécédent viticole

- 2004-2005 : DEA de Science du Sol (SupAgro, Montpellier)

 

- 2001-2004 : Ingénieur des Techniques Agricoles (ENITA, Clermont-Ferrand)

Compétences Scientifiques et Techniques

Expérimentation

  • Culture de plantes en présence de sol ou en hydroponie en conditions contrôlées (chambre de culture et serre)
  • Echantillonnage de la rhizosphère au champ (sol adhérent aux racines) et au laboratoire (technique du tapis racinaire)
  • Récupération de solutions de sol par micro-bougie poreuse (Rhizon) et centrifugation
  • Evaluation de la phytodisponibilité à l'aide du RHIZOtest, un biotest végétal de laboratoire

 

Analytique

  • Spéciation des éléments traces (Cu) en solution par électrode spécifique
  • Extractions chimiques sélectives et séquentielles des éléments traces du sol
  • Extraction des éléments traces du sol par échantillonneur passif (DGT)
  • Extraction chimiques des éléments traces de l'apoplasme racinaire
  • Minéralisation du matériel végétal en four micro-onde
  • Eléments traces totaux en solution (minéralisats, solutions de sol, extraits de sol...) par F-AAS, GF-AAS et ICP-AES
  • Carbone organique dissous au COT-mètre

 

Modélisation

  • Géochimie - Spéciation : GEOCHEM, PHREEQC et WHAM VI
  • Transferts réactifs : DIFS-1D/2D

Projets de Recherche

En cours

3. PILMO : Pilotage des apports organiques et impacts environnementaux ; 2011-2013, CIRAD-Région-Etat.

  • Coordinateur du sous-programme PILMO-6 : Impact de la valorisation des produits résiduaires organiques sur la dynamique et la phytodisponibilité des contaminants dans les sols ; 30 000 €/an

 

2. Réseau PRO : Création d'un réseau d'essais au champ et d'un outil de mutualisation des données pour l'étude de la valeur agronomique et des impacts environnementaux et sanitaires des Produits Résiduaires Organiques (PRO) recyclés en agriculture ; 2011-2014, MAAP, 925 000 €, coord. : ACTA.


1. Projet de norme ISO : Qualité du sol - Biotest végétal pour l'évaluation de la biodisponibilité environnementale des éléments traces pour les plantes ; 2009-2012, ISO-AFNOR, coordinateur.

 

Achevés

6. RHIZOlab : Validation du RHIZOtest par un test interlaboratoire international en vue de sa normalisation ISO ; 2012, ADEME, 80 000 €, coordinateur.

 

5. NormaRHIZO : Vers la normalisation du RHIZOtest pour l'évaluation de la phytodisponibilité des éléments traces en sols contaminés ; 2010-2012, ANR (Prog. : Contaminants Ecosystèmes Santé), 500 000 €, co-coordinateur.

 

4. ISARD : Intensification écologique des systèmes de production agricoles par le recyclage des déchets ; 2009-2012, ANR (Prog. : Systerra), 960 000 €, coord. : CIRAD.

  • Implication dans l'étude de la dynamique des éléments traces dans le système sol-plante suite à l'apport de produits résiduaires organiques

 

3. Développement d'un modèle générique (Biotic Ligand Model) pour évaluer la phytodisponibilité des ETM (Cu et Zn) ; 2011-2012, INSU (EC2CO-CYTRIX), 25 000 €, co-coordinateur

 

2. Biodisponibilité du cuivre pour des plantes cultivés dans des sols à antécédent viticole - Méthodes d'évaluation et déterminants biologiques et biogéochimiques ; 2005-2006, MEEDDAT (Prog. : PNETOX), 40 000 €, coord. : INRA.


1. Transfert et transformation de la spéciation de l'arsenic dans la rhizosphère du riz résultant de l'irrigation par des eaux contaminées au Bengladesh ; 2004-2005, ANR (Prog. : ECCO-ECODYN), 100 000 €, coord. : CNRS.


Collaborations

Nationales

- UMR CEREGE, équipe SE3D, Aix-en-Provence, depuis 2005 ; J.-M. Garnier, A. Masion, J. Rose (CNRS).

  • Accueilli dans l'équipe SE3D en 2009-2010
  • Biogéochimie de As dans la rhizosphère
  • Localisation et spéciation des éléments traces à l'échelle moléculaire (µXRF, XAS)
  • Caractérisation des groupements fonctionnels d'apoplasme racinaire (RMN)

- UMR ECO&SOLS, Montpellier, depuis 2010 ; P. Hinsinger (INRA).

  • Développement du RHIZOtest

- AFNOR, commission T 95 E "Ecotoxicologie", depuis 2009 ; A. Bispo (ADEME), P. Pandard (INERIS).

  • Normalisation du RHIZOtest

- IPGP, équipe Géochimie des Eaux, Paris, depuis 2008 ; M. Benedetti (Université Paris Diderot).

  • Spéciation en solution des éléments traces en DMT

- Laboratoire PROTEE, équipe CAPTE, Toulon, depuis 2008 ; C. Garnier, V. Lenoble (Université du Sud Toulon-Var).

  • Labilité des éléments traces complexés aux matières organiques dissoutes rhizosphériques par voltammétrie (DPASV, pseudopolarographie)
  • Réactivité d'apoplasme racinaire vis-à-vis des éléments traces (titration acido-basique)

- UMR BPMP, équipe Adaptation des plantes aux métaux, Montpellier, depuis 2011 ; P. Berthomieu, J.-C. Davidian (Montpellier SupAgro).

  • Récupération de l'apoplasme racinaire
  • Obtention de génotypes végétaux contrastés

- UMR TCEM, Bordeaux, 2005-2010 ; L. Denaix, A. Schneider (INRA).

  • Labilité des éléments traces dans les sols en DGT
  • Modélisation de la phytodisponibilité des éléments traces selon le formalisme Barber-Cushman

Internationales

- ISO, depuis 2009 ; J. Harmsen.

 

- Wageningen University and Research Centre, Pays-Bas, depuis 2009 ; R. Comans.


- University of life sciences, Norvège, 2007; M. Chaudhary.

Encadrement

Post-Docs et Personnel en CDD

3. N. Oustrière (Ingénieur) 2013 Evaluation prospective des contraintes réglementaires et des risques écotoxicologiques liés à l’accumulation à long-terme des éléments traces métalliques dans les sols en contexte de recyclage agricole de produits résiduaires organiques sur l’île de la Réunion. Projet PILMO, 12 mois.

2. L. Lemal (Ingénieur) 2011-2013 Optimisation du RHIZOtest et réalisation du test interlaboratoire. Projet ANR NormaRHIZO et convention ADEME « RHIZOlab », 20 mois.

1. M. Tella (Post-Doctorante) 2010-2011 Dynamique des ETM au cours de la minéralisation des matières organiques incorporées au sol, utilisation de la méthode DGT. Projets ANR ISARD et NormaRHIZO, 18 mois.

 

Doctorants

5. L. Marastoni 2016-... Mécanismes rhizosphériques réduisant la toxicité du cuivre en sols viticoles. Accueil de 4 mois, T. Mimmo (dir.), Université de science et de technology de Bolzano, Italie.

4. C. Laurent 2016-...  Déterminants biogéochimiques des effets écotoxicologiques liés à la contamination sur le long-terme des sols agricoles par les éléments traces - Application au recyclage de produits résiduaires organiques à la Réunion. Bourse Cirad-Région/Conseil départemental Réunion (UE)-Etat.

3. C. Nobile 2014-...  Spéciation chimique et phytodisponibilité du phosphore en sols tropicaux amendés en produits résiduaires organiques. Bourse CIFRE VEOLIA-CIRAD.

2. T. Djae 2017  Propriétés de complexation de la matière organique dissoute vis-à-vis du cuivre dans les systèmes sol-plante amendés avec des produits résiduaires organiques. Bourse ADEME-CIRAD, 177 p. + annexes.

1. S. Guigues 2015 Caractérisation des interactions physico-chimiques entre le cuivre et les racines comme base de développement d'un modèle d'évaluation de la phytodisponibilité des éléments traces. Bourse ADEME-CIRAD, 167 p.

 

Autre étudiants

24. M. Valmier (Master II) 2017 Capacité du RHIZOtest à rendre compte de l'efficacité  de différentes méthodes de remédiation mises en place sur SItes et Sols Pollués (SSP) par des ETMs. Université de Bordeaux, 5,5 mois.

23.  M. Perrot (IUT) 2017 Détermination analytique de la disponibilité du cuivre et du zinc dans les sols agricoles en contexte de recyclage à long-terme de produits résiduaires organiques à La Réunion. IUT Robert Schuman, 2,5 mois.

22. C. Grigis (Master II) 2016 Impact de l'apport de produits résiduaires organiques et d'engrais minéral sur la disponibilité du phosphore dans les sols agricoles de La Réunion - incubations successives en conditions contrôlées pour reproduire les effets à long-terme d'apports au champ. Montpellier SupAgro, 6 mois.

21. Q. Devresse (Master II) 2016 Modélisation de la biodisponibilité et de la rhizotoxicité pour l'orge (Hordeum vulgare L.) des éléments traces provenant de résidus organiques apportés sur des sols agricoles. Université de Lorraine, 5,5 mois.

20. Q. Chevalier (Master I) 2015 Impacts d'une fertilisation organique ou minérale sur la disponibilité du phosphore dans les andosols à La Réunion. Université de Limoges, 2 mois.

19. M. ravelet (Licence Pro) 2015 Disponibilité du phosphore dans les sols agricoles de l'île de la Réunion. IUT Paul Sabatier, Université Toulouse III, 3,5 mois.

18. J. Laude (IUT) 2014 Spéciation en solution du cuivre dans des sols agricoles en contexte de recyclage de produits résiduaires organiques. IUT Chimie Orléans, 4 mois.

17. A. Edde (Master II) 2014 Contamination des sols agricoles par les éléments traces métalliques en contexte de recyclage de produits résiduaires organiques. ENSAIA Nancy, 6 mois.

16. S. Poïny-Toplan (Master II) 2013 Modélisation prédictive de l'accumulation des éléments traces métallique dans les sols réunionnais en contexte de recyclage agricole de produit résiduaire organique. Université d'Avignon et de La Réunion, 6 mois.

15. C. Pradier (Master I) 2012 Détermination analytique et modélisation de la spéciation des métaux traces dans la rhizosphère de trois espèces cultivées. ENSIP, co-encadrement, 3 mois.

14. T. Lahbib-Burchard (Master II) 2012 Prédiction à moyen/long-terme de l'accumulation d'éléments traces métalliques dans les sols en contexte de recyclage agricole de résidus organiques et évaluation du risque écotoxicologique. ISTOM, 6 mois.

13. M. Hutte (Master II) 2012 Disponibilité et phytotoxicité des éléments traces métalliques lors du recyclage agricole de Matières Organiques Exogènes (MOEx) en milieu tropical : Application à l'île de la Réunion. ISARA, co-encadrement, 6 mois.

12. T. Djae (Master II) 2012 Détermination analytique et modélisation de la spéciation des éléments traces métalliques dans la rhizosphère de plantes cultivées. Master Chimie & Matériaux, Spécialité Chimie Analytique Réactionnelle et Modélisation en Environnement, co-encadrement, 6 mois.

11. M. Benedetto (IUT) 2010 Etude de la remobilisation de l'arsenic par l'action des racines dans la rhizosphère du blé dur par extraction séquentielle. IUT Chimie, Marseille, co-encadrement, 2 mois.

10. V. Bielka (Master I) 2010 Spéciation du cadmium, du cuivre et du nickel en solution dans un sol agricole impact de l'apport de deux produits résiduaires organiques et des activités racinaires dans la rhizosphére de la laitue (Lactuca sativa L.). Master SET, Aix-en-Provence, 4 mois.

9. S. Grimaldi (Master II) 2010 Dynamique de la remobilisation des métaux en sols saturés en eau par la technique DGT. Master Hydrologie, Hydrogéologie et Sols, paris, co-encadrement, 6 mois.

8. M. Hutte (Master II) 2010 Complément d'information sur la spéciation du cuivre en solution dans un sol agricole : Impact de l'apport de deux produits résiduaires organiques et des activités racinaires dans la rhizosphère. co-encadrement, 1 mois.

7. A. Idrac (Master II) 2010 Evaluation de la dynamique de réapprovisionnement  des métaux par le sol par le couplage mesures DGT - modélisation DIFS. Master SET, Aix-en-Provence, co-encadrement, 5 mois.

6. L. Lemal (Master II) 2010 Sélection d'espèces végétales de référence en vue de la normalisation du RHIZOtest pour la mesure de la phytodisponibilité des éléments traces en sols contaminés. Master Génie de l'environnement, Toulouse, co-encadrement, 7 mois.

5. S. Chataing (Master I) 2009 Caractérisation, spéciation et biodisponibilité des métaux lourds dans une large gamme de sols et de déchets organiques. CPE, Lyon, co-encadrement, 6 mois.

4. A. L. Marti (Master II) 2008 Caractérisation de l'alcalinisation de la rhizosphère du blé dur et de son impact sur la disponibilité et la biodisponibilité du cuivre en sol acide à antécédent viticole. Université polytechnique de Valence, Espagne, 5 mois.

3. B. Le Merrer (IUT) 2007 Détermination des paramètres cinétiques d'absorption du cuivre par le blé dur en vue de la modélisation de son prélèvement selon l'approche Barber-Cushman. IUT Biologie, Brest, 4 mois.

2. J.-P. Pegon (Master I) 2007 Optimisation d'un biotest pour l'estimation de la biodisponibilité du cuivre chez le blé dur en sol à antécédent viticole. Master BGAE, Montpellier, 3 mois.

1. B. Larabi (Master I) 2006 Déterminants physico-chimiques de la biodisponibilité du cuivre pour le blé dur dans des sols à antécédent viticole - effet des teneurs en cuivre et du pH des sols. Master Ingénierie environnementale, ENSA Rennes, 2 mois.

Enseignement et formation

2012-2014

Licence (L3) Pro "Agriculture et Développement Durable en Milieu Tropical insulaire", Université de la Réunion / Lycée agricole de Saint Paul

  • Contamination des sols par les éléments traces en contexte de recyclage agricole de PRO, cours magistral, 2h 
  • Recyclage agricole de PRO et risques environnementaux, TP de terrain sur la station expérimentale du CIRAD aux Colimaçons, 4h

 

2012 

Formation européenne sur la technique RHIZOtest, CIRAD Montpellier, coordinateur

  • Historique, applications et normalisation du RHIZOtest, cours magistraux, 1 jour
  • Travaux pratiques en chambre de culture, 2 jours

2010

Master 1 CHARME, Université du Sud Toulon Var, cours magistraux

  • Biodisponibilité des contaminants dans les sols : concepts, déterminants biogéochimiques et outils d'évaluation. 3 h
  • Phytodisponibilité des éléments traces dans les sols. 2 h
  • Chimie générale des sols : composition, propriétés et réactivité. 3 h

 

2008

Ingénieur Agro 2ème année, Montpellier SupAgro

 

2007

Ingénieur Agro 1ème année, Montpellier SupAgro

Master II BGAE, Montpellier SupAgro

 

2006

Master II BGAE, Montpellier SupAgro, Université Montpellier 2

Activités de Relecture

2014

Archives of Agronomy and Soil Science (1)

Environ. Pollut. (1)

Environ. Sci. Technol. (2)

Planta (1)

Plant Soil (1)

 

2013

Environ. Pollut. (1)

Environ. Sci. Technol. (1)

J. Soils Sediments (2) 

Plant Soil (3)

 

2012

Acta Physiol. Plant. (1)

Environ. Sci. Technol. (1)

J. Plant Nutr. Soil Sci. (1)

J. Soil Sci. Plant Nutr. (1)

J. Soils Sediments (1) 

Plant Physiol. (3)

Plant Soil (1)

Plant Soil Environ. (1)

 

2011

Environ. Chem. (1)

Environ. Sci. Technol. (1)

Int. J. Environ. Anal. Chem. (2)

Plant Soil (1)

Soil Research (1)

 

2010

Ecotox. Environ. Safe. (1)

Environ. Chem. Lett. (1)

Environ. Pollut. (1)

J. Soils Sediments (1)

 

2009

Ecotox. Environ. Safe. (1)

J. Agric. Food Chem. (1)

J. Soils Sediments (1)

Plant Soil (3)

 

2008

Environ. Sci. Technol. (1)

Index


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