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Pollution diffuse azotée dans les bassins versants de l’Ouest Patrick Durand, UMR SAS INRA Agrocampus Ouest N2 Atmospherique fixé : azote reactif (NR) Oxyde nitreux (N2O) Effet de serre Oxydes d’azote (NOx) NR Usine d’engrais nitrate d’ammonium dans pluie (NH4NO3) Ammoniaque (NH3) NR concentrés NR Pluies acides emissions de NOx & N2O continuant La cascade Eutrophisation terrestre Cultures pour fourrage et alimentation effluents Couche d’ozone Pollution de l’air élevages ecosystemes Naturels Nitrate lessivé (NO3-) La Cascade de l’azote Nitrate dans Nappes et rivières Eutrophisation marine Eau potable Le lien entre pratiques agricoles et nitrate dans les rivières • Le transfert de « l’azote lessivable » aux exutoires des bv n’est ni immédiat, ni uniforme 1-5 ans 10 ans 20 - 30 ans Moins d’1 an 0.8 taux cumulé de traceur évacué à l'exutoire 0.7 %sortie/an 0.12 2 1.8 1.6 0.1 concentration à l'exutoire 1.4 0.6 0.5 0.08 0.4 0.06 1.2 1 0.8 0.3 0.04 0.2 0.1 0.6 0.4 0.02 0.2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 année après l'injection 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Le lien entre pratiques agricoles et nitrate dans les rivières • Le transfert de « l’azote lessivable » aux exutoires des bv n’est ni immédiat, ni uniforme, ni conservatif… BGA/ Flux N exutoire flux/surplus vs lame d'eau 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm Exemple Au total, comment de résultats l’azote lessivé se transfère… < 6mois > 5ans >> Le devenir du nitrate dépend de la localisation des fuites et de la structure du paysage >> la différence entre azote lessivé et flux d’azote dans la rivière varie énormément, de 0% à 70%, avec une moyenne autour de 30% Le lien entre pratiques agricoles et algues vertes • Les flux à l’exutoire dépendent de multiples causes… Mesures des reliquats début drainage 240 parcelles de référence 7000 parcelles communes Traduction en risque de lessivage Suivant les années et les cultures, même les parcelles très bien gérées peuvent perdre beaucoup d’azote L’azote lessivé : d’où vient-il? (1) • Cause n°1 : un excédent de fertilisation par manque de raisonnement et/ou besoin d’éliminer les effluents en excédent – « hors la loi » et en forte régression • Cause n° 2 : un excédent de fertilisation lié à une mauvaise estimation de la dose à apporter – Surestimation des rendements attendu – Sous estimation des arrières effets, des fournitures du sol, des reliquats sortie hiver – Très fréquente • Cause n° 3 : un excédent de fertilisation “accidentel” lié à une non réalisation du rendement attendu. – Ne peut être évitée qu’en fixant des objectifs de rendements inférieurs à la moyenne • Cause n° 4 : une mauvaise application des ppf – Sous fertilisation des prairies et surfertilisation du mais – Apports minéraux sur parcelles éloignés et surcharge organique des parcelles proches – Très fréquent L’azote lessivé : d’où vient-il? (2) • Cause n°4 : Un décalage entre la disponibilité de l’azote et les besoins des cultures – Ex: mauvaise gestion des fumiers et compost – Demande technicité et attention • Cause n° 5 : Une couverture hivernale inefficace – Sol nu ou résidus de cultures – Céréales d’hiver – CIPAN implanté trop tard. – La plus fréquente • Cause n° 6 : mauvaise gestion des prairies – Parcelles “parking”, surpâturage, affourragement au pré – Très fréquent, risque de l’être encore plus (robots de traite) • Cause n° 7 : mauvaise gestion des retournements de prairie – Destruction juste avant semis mais, et mais suivi d’un sol nu ou d’un blé – Destruction automne, implantation tardive d’une nouvelle prairie… – Très fréquent Charge azotée (187) Dépôt atmosph (13) Fixation symbiotique (11) Apports : -40 kg/ha Flux = -12 kg/ha Efficience : 30% Apports agricoles (163) rejets pâturage Lisier fumier engrais Minéralisation nette du sol (11) Volat. (11) Balance= 37 BGA azotée cultures (126) stock. nappe (3) kg/ha SAU 37 kg/ha SAU Haies, bois (14) Dénitrification. (14) Charge azotée (147) Apports agricoles (123) Tous les chiffres en kgN/ha BV/an Fixation symbiotique (11) 1997_98 Rivière (30) engrais Lisier fumier rejets pâturage Mineralisation nette sol (28) Dépôt atmosph (13) Volat. (9) Destock. nappe (3) Charge azotée (128) Dépôt atmosph (13) cultures (121) Dénitrification. (12) pâturage Minéralisation nette du sol (17) Rivière (18) Volat. (8) cultures (103) destock. nappe (1) 2007_2008 Tous les chiffres en kgN/ha BV/an Balance BGA = -3 azotée -3 kg/ha SAU kg/ha SAU Haies, bois (10) Dénitrification. (10) Tous les chiffres en kgN/ha BV/an Rivière (15) SAU 2kg/ha kg/ha SAU Haies, bois (13) Fixation Apports agricoles (100) symbiotique Lisier rejets (15) engrais fumier Balance= 2 BGA azotée Mesures renforcées Apports : -23 kg/ha Flux = -3 kg/ha Efficience : 13% rôle des zones tampons sur la qualité des eaux 4 processus : (1) Prélèvement d’eau et de nutriments par la végétation (2) Transformations biogéochimiques (3) Infiltration, dépôt de sédiments et de nutriments. (4) Dilution Les zones humides Mécanismes d’épuration • Mécanismes affectant tous les polluants • Protection des rives • sédimentation • Fixation physico-chimique (adsorption) • Mécanisme affectant les nutriments (N, P): L’absorption par la végétation • En saison végétative • Qq dizaines de kg/ha pour l’azote • Mécanisme spécifique à l’azote : la dénitrification • Une « respiration » par les bactéries quand anoxie • Eaux peu circulantes, riches en NO3, sol actif • sols cultivés : 0-20 kgN/ha/an • Zones humides : >200 kg/ha/an deux types d’épuration… Épuration latérale Cours d’eau Épuration longitudinale il faut des transferts modérés et pas trop rapides… NO3, O2 anoxie Berge Zone humide Bas de versant Hétérogénéité spatiale... Zone cultivée E B rivière Trop vite! (<2j) Trop lent! (>20j) et temporelle. apports de N et dénitrification modélisés apports du versant 6 denitrification potentielle 3 18/03 04/03 18/02 04/02 21/01 07/01 24/12 10/12 26/11 0 12/11 N g/m² 9 Dénitrification des zones humides (Scorff) 1st étape : [NO3] décroît quand P croît (du sud au nord) 2nd étape : [NO3]corrigé1 s’accroît avec l’excédent d’azote 3rd étape [NO3-] corrigé2 décroît quand les zones humides s’accroissent N, kg/ha/an [NO3] mg/l Surface 480km² -18 24 22 20 -13 18 10 11 12 13 14 15 16 17 Surface relative des zones humides sur le BV (%) Montreuil & Merot, 2006, J.Env.Qual. 1 mg / % de surface relative de ZH Conclusions • Limiter les fuites d’azote, c’est agir pour l’environnement, mais aussi pour le portefeuille (perte en Bretagne : 60 €/ha/an) • Agir en ciblant les pratiques à risque d’abord • L’aménagement du paysage peut intervenir en complément, pas en remplacement