Les facteurs du transfert des nitrates vers l'eau et leurs modes d'action

Factors of transfer of nitrate to water and their ways of action

CEMAGREF - Département Gestion des milieux aquatiques 17, avenue de Cucillé, 35044 Rennes Cedex

Résumé

Les eaux superficielles constituent l'essentiel de la ressource en eau dans l'ouest de la France et elles y subissent une pollution croissante par le nitrate dont l'origine est surtout agricole. Les bilans montrent cependant que seule une petite part des excédents d'azote utilisés en agriculture parvient aux cours d'eau. Pour étudier ces transferts, le CEMAGREF opère des suivis sur des bassins versants.

Les variations importantes de concentration en nitrate ont pu être mises en relation, à divers pas de temps, avec des variations des pratiques et des structures agricoles, avec des variations des conditions météorologiques et hydrologiques et, enfin, avec les caractéristiques des bassins. L'étude stochastique simultanée de ces variables et des concentrations en nitrate a permis d'identifier les facteurs majeurs de transfert de nitrate, de les hiérarchiser, de déterminer leur temps de latence de fonctionnement et de comprendre leur mode d'action.

L'étude corrélative à variables multiples a ensuite permis de tester leur interdépendance et leur complémentarité pour évaluer leur pouvoir explicatif et aboutir à un modèle sommaire de transfert.

Le calibrage de ce modèle sur des bassins différents permet de comprendre les différences de fonctionnement des bassins et de les caractériser par des paramètres de fonctionnement du transfert du nitrate.

Les formules obtenues peuvent être utilisées pour réaliser des prédictions à court terme en fonction des variables météorologiques et hydrologiques afin de faciliter la gestion de la ressource en eau.

Elles peuvent être aussi utilisées pour réaliser des simulations afin d'évaluer les risques liés à des évènements météorologiques.

L'influence des structures et des pratiques agricoles devra encore être affinée pour pouvoir calculer l'effet de leurs modifications sur les concentrations en nitrate.

Abstract

The increase of concentration of nitrate in water gives troubles for water supply and, because of eutrophication, for tourism, aquaculture and aquatic life. Human activity and, mainly, agriculture using more and more nitrogen as fertilisers and animals feeds, is responsible for this increase, but only a small part of the excess of nitrogen is transferred to streams, dams and sea.

The use of nitrogen by animals and plants, the hydraulic conductivity, the nitrogen oxydation into nitrate, volatilisation and denitrification very a lot with a lot of parameters and variables according to geology, pedology, agrarian practices, meteorology, hydrology and so on. It is impossible to get all the data and to quantify their influence on nitrate concentration.

Thus, a research is carried on, on the COET DAN catchment, a research basin settled in central Brittany, west of France, to find which are the main parameters and variables influencing the transfer of nitrate to water.

This is a catchment, twelve square kilometers large, devoted to very intensive agriculture with a lot of animals farms and surfertilisation of fields.

Relations has been tested with several parameters and variables with data from six years at least for monthly mean weighed concentrations of nitrate on this basin and equations are set by linear regression. Then their stochastic independance has been check up and a regression equation is set by multiple correlation. The result is quite good with only four variables: R= 0,935; but some limits appear when the equation is tested with data from another year.

It shows the main importance of intensification of agriculture for the increase of concentration of nitrate but it shows also that rainfall is the second variable which could hide intensification during some years. The nitrate storage in soils and aquifer has also a great importance.

When these equations are tested with data from an other basin, even with very different characteristics, results are not so bad but they must be modify to get the best correlation. The kind of modifications that must be done according to the characteristics of the catchment help to understand the way of transfer of nitrate.