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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