Prévention de la pollution nitrique sur un bassin versant expérimental. Effets des pratiques agricoles à plusieurs échelles

Prevention of nitrate pollution in an experimental catchment. Effects of agricultural practices at several scales

CEMAGREF - Division Qualité des Eaux 14, avenue de Saint-Mandé, 75012 Paris

Résumé

Dans une perspective de prévention de la pollution nitrique d'origine agricole en région céréalière les évolutions sur 13 années (1979-1991 ) de l'occupation du sol et de la contamination des eaux ont été comparées dans deux bassins versants emboîtés de 20 et 700 ha inclus dans le bassin versant représentatif expérimental de l'Orgeval (Seine-et-Marne).

L'exploitation des données hydrologiques et agronomiques et l'expérimentation de cultures pièges à nitrates (moutarde blanche, Sinapis alba) ont permis aux deux échelles l'approche des rôles respectifs de l'hydrologie et de l'activité agricole à plusieurs échelles de temps.

En dépit d'interférences hydrologiques, l'effet favorable à court terme des cultures pièges à nitrates a été confirmée dans le petit bassin, où il n'a pas compensé une contamination croissante liée à l'essor de légumineuses. La concentration en nitrates à l'exutoire du bassin de 700 ha dépend d'abord du flux de solutés issus du bassin ; la décroissance des débits sur les treize années ne pouvait expliquer la croissance simultanée de la contamination, plutôt dépendante d'un essor important des légumineuses.

L'étude illustre quelques difficultés d'évaluation des effets des pratiques agricoles et l'incidence de l'échelle d'approche sur les conclusions tirées. La pollution de l'eau est très dépendante de caractéristiques hydrologiques locales : l'évaluation des effets des pratiques agricoles sur cette pollution doit être prudente. Les évolutions à court terme de la contamination nitrique semblaient dans cette étude dépendre de l'hydrologie davantage que les tendances interannuelles.

Des efforts de recherche et de développement supplémentaires sont requis pour améliorer la gestion permanente de l'azote à l'échelle de la parcelle, pour accorder les solutions de court et de moyen terme de lutte contre la pollution. A l'échelle de grands bassins les risques de pollution induits par les mesures d'orientation de la production agricole doivent être anticipés afin d'être prévenus.

Abstract

In view of the abatement of nitrate pollution related to agricultural practices within cereal producing areas, we compared the agricultural land use evolution and the simultaneous water pollution trend, for 13 years (1979-1991), within two interlocked catchments of 20 and 700 ha included in the "Orgeval" experimental catchment (Seine-et-Marne).

The processing of hydrological and agricultural collected data, and the experimentation of winter cover crops (white mustard, Sinapis alba), allowed the investigation of the respective parts taken by hydrology and agriculture as to the short term, seasonal or interannual nitrate contamination variations or trends.

In spite of hydrological interferences, the short term positive effect of winter cover crops was confirmed in the 20 ha sub-catchment, but was not sufficient to balance the increase of the pollution trend as the surface of leguminosae (peas, mainly) increased. The nitrate concentration at the exit of the 700 ha catchment first depended on the water and solutes flow coming from the whole catchment; but the decreasing trend of flow between 1979 and 1991 could not explain the simultaneous increase of the concentration. This increase would rather depend on the soaring of leguminosae in the whole catchment (from 2 to over 25% of the surface in 13 years).

This study shows some of the problems related to the assessment of the effects of agricultural practices upon water quality and the incidence of the scale of concern upon the possible inferences. The valuation of preventive agricultural practices upon water pollution, strongly dependent on site-specific hydrological characteristics, has to be cautious. Short term evolutions of nitrate concentration in waters seemed more dependent on hydrology, in this study, than did interannual trends.

Further research and development efforts in this area are needed to improve the continuous management of nitrogen at the field scale, to make a difference between short term and medium term remediations; while, at the scale of large catchments, the environmental risks induced by agricultural economics policies have to be anticipated, in order to be prevented.