Paysages virtuels et analyse de scénarios pour évaluer les impacts ...

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Fig. I.5: Flux d’azote (a) et de phosphore (b) mesurés au cours d’un cycle annuel cultural et hydrologique sur un sous-bassin versant de 3 ha constitué d’une parcelle de maïs séparé du cours d’eau par une forêt riparienne. Les flux sont exprimés en kilogramme par hectare de parcelle ou de forêt riparienne (adapté de Peterjohn et Correl, 1984). I. Modélisation intégrée et fonctionnelle des paysages et des pratiques agricoles – p. 32
– d’une façon générale, les choix de modélisation doivent être déterminés par une approche pragmatique reposant sur l’objectif de modélisation (test d’hypothèse de fonctionnement d’un bassin versant précis, construction d’un modèle robuste pour faire de la prédiction, construction d’un modèle générique comme outil d’aide à la décision) et la qualité des données utilisées pour conceptualiser, construire et tester le modèle. Concernant ce dernier point, il est donc nécessaire d’appréhender les flux des éléments associés aux mouvements hydrologiques, ainsi que l’influence des pratiques agricoles sur ces phénomènes, avant de pouvoir envisager une modélisation intégrée d’un paysage agricole. Flux et transformation d’azote et de phosphore La figure I.5 présente les flux d’azote (N) et de phosphore (P) entrant et sortant d’un territoire agricole. Les cycles de transformation du N et du P sont complexes et font intervenir de nombreuses formes moléculaires 19 , mais ces nutriments sont transportés essentiellement sous leur forme nitrate (NO3 - ) et ammoniac (NH4 + ) et de phosphate (PO4 3- ). C’est également sous ces formes que les plantes les assimilent, et donc sous des formes très proches qu’on les synthétise pour faire des engrais minéraux (Carpenter et al., 1998 ; Sharpley et al., 2000 ; Hart et al., 2004). Les durées de transferts de nitrate par les nappes jusqu’au cours d’eau peuvent dépasser plusieurs années pour des petits bassins versants (5 km 2 ) (Pauwels et al., 2001 ; Molénat et Gascuel-Odoux, 2002), ce qui fait des nappes un réservoir de nitrate très important dont les fluctuations de hauteur peuvent être le facteur principal de contrôle de la concentration en nitrate à l’exutoire (Molénat et al., 2008). Par contre, l’ion phosphate est mieux retenu par le sol du fait d’un plus grand nombre de charges ioniques, et de ce fait, les pertes de P se font majoritairement sous forme particulaire lorsque des particules de sol sont arrachées par les ruissellement de surface (Hart et al., 2004). Ces pertes par ruissellement de surface représentent moins de 10% de la quantité généralement apportée par fertilisation, mais ces faibles quantités suffisent à provoquer des phénomènes d’eutrophisation (Brazier et al., 2005 ; Hart et al., 2004). Étant donné les liens forts entre les flux d’eau et de N et de P, le bassin versant constitue une unité de gestion de la qualité de l’eau privilégiée, d’autant plus que 70 à 90 % des eaux des grands fleuves proviennent de bassin versants d’ordre 20 1 à 3, c’est-à-dire en pratique, d’une surface d’une à quelques dizaines de kilomètres carrés (Kirkby, 1978 ; Vought et al., 1994). Il s’agit donc de surfaces suffisamment petites sur lesquelles les collectivités territoriales peuvent développer des programmes de suivi et de reconquête de la qualité de l’eau, comme le programme Bretagne Eau Pure par exemple. Le dépôt atmosphérique peut être une source non négligeable d’azote, estimée entre 5 et 50 kg N.ha -1 .an -1 en contexte agricole (Berthe et al., 2005). L’intensité des dépôts est en partie fonction des phénomènes de volatilisation qui peuvent se produire, pour les sources agricoles, dans les bâtiments d’élevage ainsi qu’au pâturage (Portejoie et al., 2002). De plus, les conditions de stockage des effluents d’élevage en bâtiment 19 des présentations détaillées de ces cycles ont été réalisées par Haynes (1986) pour N, Fardeau et Conesa (1994) pour P 20 dans l’ordination des bras de rivière établie par Strahler (1952), tout bras « source » (qui n’a pas d’affluent) reçoit l’ordre 1 ; lors d’une confluence de deux bras d’ordre i, le bras résultant reçoit l’ordre i+1 ; lors d’une confluence de bras d’ordre différents, le bras résultant reçoit l’ordre le plus grand des bras affluents I. Modélisation intégrée et fonctionnelle des paysages et des pratiques agricoles – p. 33
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