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1. l interface sol neige 0 C Z profondeur au milieu de la couche m an diffusivit thermique s erfc erreur fonction compl mentaire Abramovitz et Stegun 1972 Les deux fonctions n tant pas continues entre elles la temp rature journali re utilis e est la plus lev e des deux temp ratures calcul es par les deux quations 4 1 2 Temp rature de l air L identification des deux jours automne et printemps o la temp rature de l air passe par le point de cong lation 0 C est n cessaire pour effectuer l accumulation et la fonte de neige Puisque les temp ratures moyennes mensuelles de l air sont utilis es pour le calcul des temp ratures du sol et puisque les deux m thodes doivent tre compatibles l approche choisie pour calculer les temp ratures de l air est d riv e de l quation utilis e pour les temp ratures du sol 2 Qi k To t Ta Totan Tonpi air sin r loh Tair t temp rature moyenne journali re de l air au jour t C 80 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 2 Croissance des racines La croissance des racines est simul e lorsque l option Cultures est employ e Les pr l vement d eau et d azote par la plante sont fonction de la densit de racines dans chaque couche Il est donc n cessaire d identifier le patron racinaire afin d valuer la fraction du pr l vement potentiel dans chaque couche Le patron de densit racinaire dans le sol varie selon l esp ce
2. 0 007 Pr cipitation m Temp rature C vaporation m Janvier 0 0904 11 7 F vrier 0 0847 10 4 Mars 0 0778 Avril 0 0694 ni LAIT Mai 0 086 11 1 0 1003 Juin 0 1027 16 6 0 1104 Juillet 0 1189 19 4 0 1231 Ao t 0 1094 17 9 0 0979 Septembre h Octobre 0 0888 Novembre 0 0958 D cembre 0 1176 Figure 9 Fen tre de d finition des donn es climatiques NOMBRE DE JOURS DE PLUIE Nombre moyen de jours de pr cipitations dans une ann e e Le Tableau 7 propose des valeurs pour ce param tre dans diff rentes villes du Qu bec selon les moyennes sur 30 ans fournies par Environnement Canada 1984a JOUR OU LA TEMP RATURE EST LA PLUS BASSE Quanti me du jour de l ann e o la temp rature de l air est la plus basse e Param tre statistique e Au Qu bec une distribution uniforme ou normale entre les jours 20 et 25 est recommand e 34 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation FRACTION DE NEIGE AU SOL AU D BUT DE LA FONTE mm Fraction des pr cipitations totales de l hiver en quivalent d eau qui reste au champ lorsque la fonte d bute c est dire lorsque la temp rature de l air exc de 0 C e Param tre statistique e Ce param tre doit tenir compte de la neige qui a t balay e hors du champ ou qui s est vapor e TAUX DE FONTE m C j Hauteur de neige fondue par C et par jour e Param tre statistique e Au Qu bec une valeur comprise entre 0 et 0 009 m C j est recommand e
3. AgriFlux 2 0 Logiciel d valuation des risques de contamination des eaux superficielles et souterraines reli s l pandage au champ d engrais et de pesticides Manuel d utilisation www hydriad com AgriFlux2 0 Manuel d utilisation TABLE DES MATI RES 1 INFORMATIONS G N RALES sssssssseseesreeeeeessnnereeusnnnnneennnnnnneeennnnnneennnnnnneennnnnnneee 6 1 1 22 DL COS PU LEZ LS 8 CO LI TOR eee Ce arisia seata eia seo iise sorei Ssni sessao sorsu strisa iodat iais 7 1 2 Obtention du logiciel sissssiisssssssossssessssssesssiessesssseosstssnsnssasreoss norssi sses osese esios ponissiororas r Snes eraos tunes skior 8 1 3 Proc dure d instalation sssesessseissisosvesrosssesesiocsvosrssssdosrsssoesissssvosii sosedni iso svo sesvensososvso voso V oeoo ao sssi iSro Ss 8 14 Avertissement lutilisateUkssssssrsscoesssssssessiosciesesosorss tses cossososeisas od esososesoos bosine stooo iesse no soseo soussi es ossis 9 1 5 Citation du logiciel et du manuel utilisation seseesseseesoeseeoeeseseeeoeseeeoeseeseroeeoeeoeseesoeseeoorseeseeoeseeeoeseeeorseeseseeee 9 LE MOD LE AGRIFLUX mmrnnennninninnnenenenenenennnennnnnnnnenenennnnee 10 1 6 Structure du mod le arirssssresrr irise oris ent orros uns kos Tae TINETA ONEA ENNES EOS TA OEEO N EA OTNES OEA TRE SA 10 17 Approche stochastique ssesssssssseneseneneneneneneenenenenennsnennnneennsesesesssneeseee 12 ETI Lois et param tres Rain nn nement nt A tenant 12 18 EICRI TS sisi
4. cart type Pour d autres param tres la distribution est valuable partir de l exp rience des conditions in situ Par exemple pour le taux d application d un fertilisant inorganique on peut choisir le type de distribution en fonction du type d application Si on peut admettre que l application est homog ne sur la surface la distribution retenue sera la valeur 125 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation discr te moyenne Si l application est peu homog ne on retiendra une distribution normale dont l cart type sera le tiers de la moyenne Si l application est tr s h t rog ne on choisira une distribution uniforme dont les bornes seront 0 et 2 moyenne Pour d autres param tres la distribution est difficilement mesurable souvent du fait m me de la difficult de mesure des valeurs principalement in situ tel que par exemple pour les constantes de d gradation des diff rents r servoirs de mati re organique De plus il est souvent n cessaire de r aliser un grand nombre de mesures pour d finir avec pr cision la distribution Il est int ressant de remarquer que la loi b ta pr sente certains avantages dans la repr sentation des distributions Le premier et principal est que ces distributions sont born es contrairement aux distributions normale et log normale L utilisateur peut ainsi exclure la possibilit de valeurs tr s grandes et tr s petites qui sont des v nements tr s peu probables dans une distribution mais
5. exp rimentation avec bougies poreuses et mod lisation avec AgriFlux Ing nieries 35 3 17 Novak S Villard A Kockmann F et O Banton 2006 laboration d un outil d aide la d cision pour limiter les pertes en nitrate L exemple des principaux sols et 116 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation syst mes de cultures du Val de Sa ne Ing nieries 45 29 47 Comte J C O Banton A Villard F Kockmann et G Creuzot 2006 valuation de l efficacit de diff rentes strat gies de restauration de la qualit des eaux souterraines par mod lisation du transfert des nitrates Cas des formations alluviales du Val de Sa ne du secteur de Tournus Sa ne et Loire Ing nieries 45 15 28 El Amrani N M Larocque O Banton et J Benavente 2007 Contamination des eaux souterraines du delta du rio Adra et eutrophisation des Albuferas Alm rie Espagne Revue des Sciences de l Eau 29 1 15 25 Baran N Richert J and C Mouvet 2007 Field data and modelling of water and nitrate movement through deep unsaturated loess J Hydrology 345 1 2 27 37 Serhal H Bernard D El Khattabi J Bastin Lacherez S and I Shahrour 2008 Impact of fertilizer application and urban wastes on the quality of groundwater in the Cambrai Chalk aquifer Northern France Environmental Geology DOI 10 1007 S00254 008 1433 7 117 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 6 R F RENCES BIBLIOGRAPHIQUES CITEES Abramovitz M et I A Stegun 1972
6. l utilisateur L utilisateur du logiciel AgriFlux2 0 est seul responsable de l utilisation du logiciel de ses r sultats de leur interpr tation et de leurs cons quences L utilisation du logiciel implique que l utilisateur a lu cet avertissement et y consent de facto AgriFlux tant mis gratuitement disposition des potentiels utilisateurs il est fourni sans aucun service de d pannage ou de renseignement Dans le cas o les utilisateurs souhaiteraient une collaboration pour son utilisation ils peuvent prendre contact avec contact hydriad com 1 5 Citation du logiciel et du manuel d utilisation Banton O et M Larocque 1993 2003 AgriFlux Logiciel d valuation des risques de contamination des eaux superficielles et souterraines reli s l pandage au champ d engrais et de pesticides Version 2 01 Manuel d utilisation 146 p T l chargeable sur www hydriad com AgriFlux2 0 Manuel d utilisation LE MOD LE AGRIFLUX 1 6 Structure du mod le Le logiciel AgriFlux2 0 est con u de fa on modulaire ce qui permet une grande flexibilit d utilisation Cette structure permettra ventuellement de compl ter les processus repr sent s dans le mod le par l ajout d autres modules La Figure 1 illustre le mod le AgriFlux2 0 avec les relations entre les diff rents modules ENTR ES SIMULATIONS HydriFlux SORTIES Figure 1 Le mod le AgriFlux2 0 Le bloc ENTR ES permet de cr er de modifier et d enregistrer les
7. Co 0 gt 0 2 0 4 0 4 0 6 0 6 0 8 0 8 1 0 fraction de neige au sol Figure A 2 4 Influence de la fraction de neige au sol 131 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Le taux de fonte de la neige d termine la vitesse laquelle l eau emmagasin e sur le sol durant l hiver sous forme de neige sera remise en circulation Plus le taux de fonte est lev plus la fonte a lieu sur un court laps de temps g n rant des flux d eau journaliers plus importants pouvant favoriser la production de ruissellement Lorsque le taux de fonte est plus faible la fonte dure plus longtemps et le flux printanier est plus faible 0 04 7 Tf 0 005 0 085 Tf 0 006 3 003 41 Tf 0 007 TE E 0 025 Tf 0 008 0 02 o 0 015 a 0 01 0 005 0 12 3 17 3 22 3 27 3 1 4 6 4 11 4 Figure A 2 5 Influence du taux de fonte de la neige 7 2 5 Dose de lisier appliqu e Un profil de 1 2 m de loam sableux d une seule couche a t d fini Trois doses de lisier de porc sont appliqu es l t sur une culture de ma s grain Comme attendu plus la dose de lisier appliqu e augmente plus le lessivage et le ruissellement de nitrates augmentent Toutefois l influence de la dose de lisier sur la masse de nitrates ruissel e est tr s faible sur un sol sableux ou loameux tr s faibles volumes d eau ruissel s On observe aussi que la masse cumul e de nitrates lessiv s augm
8. DATE DE FIN DE CROISSANCE Date de fin de pr l vement d eau et d azote par la plante e La date de fin de croissance doit tre apr s la date de d but de croissance NOMBRE DE COUPES Nombre total de coupes de la culture pendant une saison de croissance e Param tre requis uniquement dans le cas d une culture p renne e Dans le cas d une culture annuelle il y a automatiquement une seule coupe DATE DE COUPE Date laquelle a lieu chacune des coupes e La date de coupe doit n cessairement tre post rieure la date de d but de croissance de la culture e La date de coupe peut se situer avant la date de fin de croissance INCORPORATION DES R SIDUS Le sol est il travaill apr s la culture pour permettre l incorporation des r sidus e est recommand de simuler un travail du sol s il y a des r sidus de r colte puisque c est la seule fa on d incorporer ces r sidus au sol et donc l azote dans le calcul DATE D INCORPORATION DES R SIDUS Date laquelle a lieu le travail du sol e La date de travail du sol doit obligatoirement tre apr s la date de fin de croissance de la culture en question e Param tre requis uniquement lorsqu un travail du sol est simul PROFONDEUR D INCORPORATION DES R SIDUS m Profondeur jusqu laquelle le sol est travaill e Param tre statistique e Param tre requis uniquement lorsqu un travail du sol est simul 67 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 3
9. EX CUTION ET R SULTATS 3 1 Choix des fichiers de simulation Il est possible de faire une simulation en choisissant le bouton Ex cuter dans la fen tre principale Ce bouton ouvre la bo te de dialogue Choix des fichiers de simulation qui permet d identifier les noms des fichiers n cessaires la simulation Figure 20 Les fichiers SOL et CLI sont essentiels toute simulation Si les pr cipitations ne sont pas g n r es par AgriFlux2 0 le fichier PRE correspondant la premi re ann e simul e est requis Le fichier CLT est requis si l option Cultures est activ e les fichiers AZO et FER sont n cessaires dans le cas o les options Cycle de l azote et Fertilisants sont demand es et les fichiers CPE et APE sont n cessaires dans le cas o l option Pesticides est demand e L utilisateur doit choisir des fichiers compatibles au niveau des dates du nombre de couches des options etc S il y a incompatibilit entre les diff rents fichiers un message d erreur s affiche au moment de l ex cution Choix des fichiers de simulation Simulation 4 programme gesertagifux2 simul89 30 sim Sol Programme Geser griFlux2 loam_sableux sol Parcourir Azote D ProgrammeGesert griFlux2 cycle_ 220 220 Parcourir Climat D ProgrammeiGesert giFlux2 qu bec ch Parcourir Cultures D ProgrammeiGesert giFlux2 eult89 90 sou Parcourir Fertilisants D ProgrammeiGesert giFlux2 tert89 30fer SR Pesticides
10. France Rawls W J et D L Brakensiek 1989 Estimation of soil water retention and hydraulic properties Dans Unsaturated flow in hydrologic modeling theory and practice H J Morel Seytoux ed Kluwer Academic Publishers Pays Bas pp275 300 Richter J 1987 The soil as a reactor Modelling processes in the soil Catena Verlag Cremlingen Allemage Scow K M 1982 Rate of biodegradation Dans Handbook of chemical property estimation methods Environmental behavior of organic compounds Lyman W J W F Reehl et D H Rosenblatt Eds McGraw Hill Book Co New York NY USA pp 9 1 9 85 Skaggs R W 1991 Drainage Dans Modeling plant and soil systems Ed J Hanks et J T Ritchie ASA CSSA and SSSA Madison WI Stanford G et E Epstein 1974 Nitrogen mineralization Water relations in soils Soil Sci Soc Am Proc 38 103 107 Thomas R G 1982 Volatilization from soil Dans Handbook of chemical property estimation methods Environmental behavior of organic compounds Lyman W J W F Reehl et D H Rosenblatt Eds McGraw Hill Book Co New York NY USA pp 16 1 16 50 119 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 7 ANNEXES 7 1 Annexe 1 Distributions statistiques Les distributions pouvant tre d clar es pour les donn es d entr e au mod le sont des distributions discr tes uniformes normales lognormales ou asym triques loi B ta 7 1 1 Distribution discr te L utilisateur fournit au mod le pour un
11. Pr sence d hydrolyse Figure 14 Fen tre de d finition des caract ristiques g n rales du pesticide 51 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation NOMBRE DE SOUS PRODUITS Nombre de Sous Produits du Compos Parent dont la transformation sera simul e par PestiFlux e est recommand de ne suivre que les Sous Produits toxiques pour l environnement ou pour l homme e L volution du Compos Parent est toujours simul e VOLATILISATION La volatilisation est elle simul e ADSORPTION D SORPTION RAPIDE L adsorption d sorption rapide est elle simul e ADSORPTION D SORPTION LENTE L adsorption d sorption lente est elle simul e BIOD GRADATION SOUS PRODUITS La biod gradation est elle simul e HYDROLYSE L hydrolyse est elle simul e 2 7 2 Caract ristiques du Compos Parent et des Sous Produits Dans cette bo te de dialogue il y a autant d onglets qu il y a de compos s diff rents originant du pesticide Figure 15 L utilisateur peut basculer d un compos l autre simplement en cliquant sur l onglet voulu Les param tres requis pour les diff rents compos s d pendent des processus s lectionn s par l utilisateur sous l onglet G n ral 52 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Caract ristiques d un pesticide atrazine 53 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Figure 15 Caract ristiques d un compos PRESSION DE VAPEUR Pa La pression de vapeur 20 C est utilis e dans le
12. m Ctn solsec capacit thermique volumique du sol sec 2 10 J m C Cincai capacit thermique volumique de l eau 4 18 10 J m C7 Pendant l hiver au Qu bec la couverture de neige agit comme un isolant sur le sol diminuant l influence des temp ratures de l air et limitant la propagation du froid en profondeur La fonction sinuso dale d crite plus haut qui g n re des temp ratures du sol inf rieures au point de cong lation pendant la p riode hivernale n est donc pas adapt e pour cette saison lorsqu il y a pr sence de neige au sol Une relation diff rente est donc utilis e pour la p riode de l ann e durant laquelle il y a neige au sol En admettant qu il y a accumulation de neige d s le moment o la temp rature de l air passe sous 0 C on peut alors appliquer la relation de Bolt et al 1966 d velopp e pour repr senter un changement soudain de temp rature une extr mit d une colonne de sol temp rature homog ne Dans ce cas la temp rature initiale est celle de la couche de sol concern e au moment o la temp rature de surface passe en dessous de 0 C La temp rature appliqu e l extr mit sup rieure du sol est alors 0 C correspondant la temp rature de la neige la surface du sol La relation correspondante est 79 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Ba B Tas 2 a Ef S Kn An th sol humide Tison temp rature initiale du sol C To son temp rature du sol
13. tablir la partie de l azote total pr lev e par la plante qui demeure dans le sol sous forme de racines au moment de la r colte Les racines sont incorpor es au r servoir Liti re de chaque couche proportionnellement la fraction de racines pr sente la fin de la p riode de croissance La fraction d azote demeurant sous forme de r sidus la surface est incorpor e au r servoir Liti re au moment du travail du sol Il est donc n cessaire de d finir une date ainsi qu une profondeur de travail afin d incorporer les r sidus de r colte la mati re organique du sol Le travail du sol n a pas d influence sur l infiltration ou l activit biochimique du sol et sert uniquement l incorporation des r sidus de r colte FRACTION DE L AZOTE R COLT E Fraction de l azote total pr lev par la plante qui est r colt e la date de fin de croissance dans le cas d une culture annuelle e Param tre statistique 62 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation FRACTION DE L AZOTE R SIDUELLE Fraction de l azote total pr lev par la plante qui demeure sur le sol sous forme de r sidus de r colte et qui est incorpor e au sol la date de travail du sol s il y a lieu e Param tre statistique RAPPORT C N DES R SIDUS DE R COLTE Rapport carbone azote des r sidus de r colte qui demeurent sur le sol e Param tre statistique RAPPORT C N DES RACINES Rapport carbone azote des racines qui demeurent dans le sol apr s la r colte
14. tre statistique e Param tre requis pour tous les compos s e Param tre requis uniquement lorsque la biod gradation est simul e POURCENTAGE DE MATI RE ORGANIQUE Pourcentage de mati re organique auquel la constante de biod gradation a t mesur e e Param tre statistique e Param tre requis pour tous les compos s e Param tre requis uniquement lorsque la biod gradation est simul e CONSTANTE D HYDROLYSE j Taux de transformation en un compos non toxique et non suivi par PestiFlux e Param tre statistique e Param tre requis pour tous les compos s e Param tre requis uniquement lorsque l hydrolyse est simul e NERGIE D ACTIVATION DE L HYDROLYSE J mol Param tre servant calculer le facteur tenant compte de l effet de la temp rature du sol sur le taux d hydrolyse e Param tre statistique e Param tre requis pour tous les compos s e Param tre requis uniquement lorsque l hydrolyse est simul e 57 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 8 Fichier Application de pesticides APE Dans ce fichier sont saisies toutes les informations relatives une succession de plusieurs applications de pesticides LE 6 Profondeur d application du pesticide m 0 0 5 A A LL Notes Les lignes 5 10 se r p tent pour chaque application de chaque pesticide simul Les lignes 3 10 se r p tent pour chaque pesticide simul Tableau 12 Structure d un fichier Application
15. 1 2 0 8 0 6 FONTE m 0 4 0 2 0 5 10 15 20 25 30 DUR E DE LA FONTE JOURS Figure 10 Abaque de fonte de neige La Figure 10 a t compil e partir des r sultats calcul s pour diff rentes valeurs du taux de fonte Elle permet l utilisateur de d terminer approximativement la valeur de ce param tre La m thode d valuation consiste localiser sur l axe vertical du graphique la hauteur d eau quivalente de la neige qui reste au sol au d but de la fonte et sur l axe horizontal le nombre de jours n cessaire la fonte de cette couche de neige 39 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation L intersection de ces deux valeurs identifie la courbe correspondant au param tre recherch Cet abaque ne tient pas compte de la r tention d eau de la neige L accroissement de la temp rature printani re ayant servi b tir l abaque correspond au passage des temp ratures de 0 C 8 C en 30 jours PR CIPITATIONS m Hauteur d eau moyenne pr cipit e pluie et quivalent en eau de la neige pour chaque mois e Ce param tre est requis uniquement lorsque les pr cipitations sont g n r es par AgriFlux2 0 e 1 cm de neige quivaut approximativement 1mm d eau TEMP RATURES C Temp rature moyenne de l air pour chaque mois VAPORATION m vapotranspiration potentielle pour chaque mois 36 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 4 Fichier Pr cipitations PRE Dan
16. E E S OEN E EnC Ko Si S ETEC SE EESE 94 4 4 1 Amendements eene Muni ete tele AEA o aee E Enr el eai eE EEE EREEREER Enere 95 4 4 2 Facteurs multiplicatifs des constantes de r action 95 4 4 2 1 Tene r en cat d soleni er anni E a ere EE E REEERE ter Mt nee t ree e Ten naki 96 4 4 2 2 T mp rature du sol QTO niseni ineeie oe aa Er a EEK ae SR E e VEe CEFER K ES a Ee 97 4 4 3 Min ra liSation nett 222 2852 E E E E E 98 444 CNiItrificatiON Ae Eea E E E E E RAR E E E E TR A 100 4 4 5 Pr l vement d AZOTE E E E E E E E E E tele 101 44 6 D CAO e T NRA a A aae Re NT a mn iaeia 102 4 5 Transformations des pesticides seen 103 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 5 1 Apphcations zinc tn en ner EE ere ner een ne ntm ere RPM nn sont te Eas 104 4 5 2 Facteurs multiplicatifs des constantes de r action 104 4 5 2 1 Contenu en mati re organique du SOL ne 105 4 5 2 2 Teneur n eau dU SOli nerie e interest mere ni nine ne nn ner seine etats 107 4 5 2 3 T mp rat re dussol CArrh MIUS oeii ennemi rene brin im AE A 107 4Sa Volatlisationsss siss a E E TE E E E E EE A E E AE EEA 107 45 4 Ads rption d sorptioi a sesei iiis rne eei retenir Matt ent EE E EEEE A Eee EEE ESEE ie a E Eost 108 4 5 4 1 Adsorption d sorption rapide sitrer o o En Ee rE E rE E iE E eSEE ET EEr k rensie iSS 108 4 5 5 Adsorption d sorption lente ss 110 456 Biod sradation ronne e i E E AE a ne ne sense en EN 111 ANT Hydrolyse s nent Mn een M en te
17. Le bouton Cumul des r sultats permet de calculer les flux cumul s d eau de nitrates et de pesticides Cette option permet de cumuler des flux sur une p riode mensuelle ou annuelle le cumul journalier peut tre visualis directement dans les fichiers r sultats L utilisateur doit choisir le fichier cumuler ainsi que la p riode de cumul Le nom du fichier donner au fichier cumul doit tre sp cifi sans l extension qui sera ajout e automatiquement en fonction du type de fichier 74 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 3 3 Interpr tation des r sultats 3 3 1 Flux journaliers Les r sultats des valeurs de flux journalier d eau permettent de dater les p riodes durant lesquelles ont lieu la recharge des nappes d eau souterraine ainsi que les apports aux cours d eau par le ruissellement ou par le drainage agricole Ils permettent de quantifier les contributions aux diff rentes ressources superficielles et souterraines et de caract riser leur volution temporelle Les r sultats des valeurs de flux journalier de nitrates permettent de quantifier et de dater les pertes l environnement Cette connaissance fournit une indication pr cieuse sur les p riodes de vuln rabilit des ressources souterraines et superficielles ainsi que sur celles des impacts potentiels sur les cosyst mes aquatiques 3 3 2 Flux cumul s Les flux cumul s d eau quantifient l importance de la recharge en eau de la nappe par infiltration ainsi
18. RALES Devant le probl me sans cesse croissant de la contamination par les fertilisants et les pesticides agricoles des eaux tant superficielles que souterraines les mod les simulant le transport des formes azot s des pesticides et de leurs d riv s dans le sol et sa surface sont des outils d intervention privil gi s De tels mod les existent et sont utilis s principalement en recherche pour la compr hension des processus et de leurs interactions Toutefois les intervenants du milieu agricole et de l environnement ont besoin d un outil qui soit performant tout en tant facile d utilisation et applicable dans un contexte de gestion des fertilisants et des pesticides C est dans cette optique que le mod le AgriFlux a t d velopp dans le cadre d un projet subventionn par le Minist re de l Environnement et de la Faune du Qu bec MEF AgriFlux2 0 est un mod le simulant les flux d eau ainsi que les transformations de l azote et des pesticides dans la zone non satur e du sol C est un mod le m caniste et stochastique c est dire qu il est bas sur une repr sentation physique des processus tout en incorporant la variabilit des param tres Il s agit d un mod le unidimensionnel compartiments qui simule le d placement de l eau et des diff rentes formes de l azote et des pesticides avec un pas de temps journalier AgriFlux2 0 est compos de trois modules principaux soit le module HydriFlux qui simule le transport d
19. a nn en let tes tige ee mnt ane nt TET Eri 75 3 3 27 FIUX CUMUI S HE sense en M een A den E nette tete et term en en ON apercu ins Een se tt es 75 3 3 3 Concentrationss rss einer ain ni sue E E nee metre en ete 75 ee E PAL d s VO ER RS ue ee Ne ee E 76 4 DESCRIPTION TECHNIQUE ii minananaengeneidanaunnarenanrad ameenidenduaissttinnee 77 A1 T MP TATUTE AOIN EOE tete denses sadese este ss ans dasdese sets tent d SET 77 Al Temp rature Sol ne rire er be et nie ne et mn tte E ten ne tes tenant 77 4 12 Temp rature de l Art done nn rent mnt ns entente a de E E ue nee nus 80 4 2 Croissance d s FACINES sssssesseisrssssrsssssssossessosss sooro essers oarso s s session none cree seen etes soroaren es te oc onne en e6e ao a 81 4 3 Bilan hydrique sossssesssssossseeronsonsensesnicensienesestr n ssev ossessi osvo ss sovs srsti 82 4 3 1 Pr cipitations enico teneri ie e E e o A Ee man KAE TEE E RE PE ee noii oa 82 32 Font de l4nelpe sssss ins nn en RE a ER NET RS E A ES R ESES 84 4 3 3 Infiltration et ruissellement ss 85 4 3 4 Pr l vement d eaurpat la plant sse nn S a RE Ann En st 85 43 57 L VAapOrAtION en a E E MR nn nn S R E S es NES nn dis 88 ee A R ESES AALO a EEEE E E S E E ET inde idees 88 43T Draha Ee e aa es Safe S E SE S E Re S E E S S S E 90 4 3 8 Macroporosle hunen ARR RS E S E A a N a S M E E RAA S 92 4A Cyelede llazZ tesssiscsosssiosssosossissiisivtsevess tssis Ets Sks SVE En ESE o nEs
20. azote min ral par des bact ries a robies L immobilisation est la transformation de l azote inorganique principalement sous la forme d ammonium mais parfois sous la forme de nitrates la forme organique par d autres bact ries a robies La min ralisation exc dant g n ralement l immobilisation la r sultante des deux processus est nomm e min ralisation nette LitiereN E a_ cm e Lit NHi LitiereC CN NLit NH4 azote min ralis du r servoir Liti re vers le r servoir Ammonium kg Nha LitiereN contenu en azote du r servoir Liti re 4 4 4 Nitrification La nitrification est le processus par lequel les ions ammonium sont oxyd s en ions nitrates Le processus est principalement r alis par des bact ries a robies La nitrification est repr sent e de diff rentes fa ons dans la litt rature les variantes provenant principalement de l ordre de r action privil gi Dans AgriFlux2 0 la r action est d ordre un et calcul e pour une journ e Johnsson et al 1987 Comme pour la min ralisation nette la constante de nitrification utilis e doit correspondre aux conditions optimales de teneur en eau capacit au champ et de temp rature 20 C K nir K ni Frs Flep N K 1j NHj j NOl NH gt NO 2 Snir 4J ANS NO NH 100 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Knit constante de nitrification j Khit constante de nitrification ajust e en fonction de la teneur en eau et de la temp
21. ce param tre influence assez peu les flux d eau Par contre dans le cas d un sol faible conductivit hydraulique satur e une faible variation de ce param tre a un effet tr s marqu sur les flux d eau La pr cision de l valuation de la conductivit hydraulique satur e est donc moins importante pour un sol sableux que pour un sol argileux lessivage ruissellement Cum 3 T x a 0 01 0 1 log Ksat m Figure A 2 3 Influence de la conductivit hydraulique satur e 130 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 7 2 4 Param tres climatiques Un profil de sol d une paisseur de 1 m discr tis en trois couches homog nes de loam sableux a t utilis pour l analyse de sensibilit des param tres climatiques Les simulations ont t effectu es sur une p riode de deux ans d butant en novembre Le fichier CLI correspond celui de la r gion de Qu bec La fraction de neige au sol est le param tre repr sentant la fraction des pr cipitations totales hivernales en quivalent en eau qui sera relargu e au moment de la fonte L eau non relargu e est consid r e comme vapor e ou souffl e par le vent hors du champ Lorsque le taux de fonte augmente le volume total d eau lessiv augmente rapidement et n est suivi que par une faible augmentation du volume total d eau ruissel 06 T Hlessivage m 0 5 A ruissellement m flux d eau m O
22. d un fichier Application de pesticides APE 58 Tableau 13 Structure d un fichier Caract ristiques d une culture CCU 61 Tableau 14 Structure d un fichier Semis des cultures SCU 65 Tableau 15 Structure d un fichier flux et concentrations 70 Tableau 16 Structure d un fichier r servoir de carbone de nitrates ou d ammonium 71 Tableau 17 Structure d un fichier r servoir de pesticides 71 AgriFlux2 0 Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13 Figure 14 Figure 15 Figure 16 Figure 17 Figure 18 Figure 19 Figure 20 Figure 21 Figure 22 Figure 23 Figure 24 Figure 25 Figure 26 Figure 27 Figure 28 Figure 29 Manuel d utilisation LISTE DES FIGURES ke mod leAgiFl x2 ONE SNS nn nn Rennes 10 Fen tre principale d AgriFlux2 0 ss 11 Fen tre des choix des lois et param tres ssssssssennneeeeserrtrrnrrreeeerrrrrnnn 12 Fen tre de d finition de la simulation 20 Ed 46 LIN Se PR EEE 22 Fen tre de d finition des caract ristiques g n rales du sol 25 Fen tre de d finition des caract ristiques d une couche 28 Classes texturales de sols 31 Fen tre de d finition des donn es climatiques sseesseessenenreeeeeeerrrree n 34 Abaque de fonte de neige nnsnnsseseesseeeennnnetreeererttrnnntr
23. de cette couche Dans le cas des pesticides le flux total de pesticides ruissel s est la somme du flux de pesticides en solution et du flux de pesticides complex s sur la mati re organique du sol Lorsqu il y a des drains dans le profil de sol HydriFlux simule un flux quivalent horizontal entre deux drains correspondant celui qui serait induit par une nappe ayant une forme demi elliptique entre les drains voir section 5 3 7 Ce flux horizontal peut toucher plusieurs couches Les nitrates et les pesticides susceptibles d tre entra n s par le drainage sont ceux situ s dans ces couches Pour chaque couche dans laquelle il y a un flux d eau drain la masse de nitrates et de pesticides en solution et complex s avec la mati re organique dissoute migre vers l ext rieur du profil de sol la faveur des flux d eau drain s 115 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 5 BIBLIOGRAPHIE D AGRIFLUX Banton O M Larocque et M Cormier 1995 Mod lisation du transport des nitrates dans la zone non satur e pour l valuation de la contamination des eaux souterraines Hydrog ologie No 4 23 30 Larocque M et O Banton 1995 Gestion de la contamination des eaux souterraines par les fertilisants agricoles application du mod le AgriFlux Rev Sci Eau 8 3 21 Larocque M et O Banton 1996 Using field data and simulation modeling to determine nitrogen cycle parameters Soil Sci Soc Am J 60 1840 1845 Larocque M O Banto
24. de placer les drains la limite de deux couches condition n cessaire Les couches sont num rot es partir de un 1 pour la couche la plus pr s de la surface 2 2 1 Caract ristiques g n rales du sol Un premier onglet de la bo te de dialogue permet de saisir les caract ristiques g n rales du profil de sol Figure 6 NOMBRE DE COUCHES Nombre d horizons ou de couches homog nes du profil de sol e Le profil de sol doit tre d fini jusqu la profondeur maximale de la nappe c est dire jusqu l l vation la plus basse atteinte par la nappe au cours de l ann e ou jusqu une profondeur au del de laquelle on consid re que la bioactivit est n gligeable et que l importance des flux de nitrates et de pesticides n est plus att nu e e Plus le nombre de couches sera lev plus les r sultats seront repr sentatifs des conditions r elles mais plus la simulation sera longue e L paisseur de la premi re couche est particuli rement importante car c est ce r servoir qui g re les volumes d eau ruissel s voir Annexe 2 LIMITE IMPERM ABLE LA BASE DU PROFIL Y a t il une couche imperm able imm diatement sous jacente la profondeur maximale de la nappe limite du profil travers laquelle celle ci ne peut s couler librement e est recommand d utiliser cette option uniquement dans le cas o la couche sous jacente au profil poss de une conductivit hydraulique tr s faible car dans ce c
25. disponible 10 0 5 12 Rapport NO NH du sol 10 100 E 7 8 1 Contenu en C du r servoir Liti re kg Cha 9 Contenu en N du r servoir Liti re kg N ha 20 Contenu en C du r servoir F ces kg C ha 21 Contenu en N du r servoir F ces kg N ha 22 Contenu en N du r servoir Humus kg Nha 0 500001 23 Contenu en N du r servoir Ammonium kg Nha 24 Contenu en N du r servoir Nitrates kg N ha Note Les lignes 18 24 se r p tent pour chaque couche Tableau 9 Structure du fichier Azote AZO 38 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 5 1 Caract ristiques du cycle de l azote Un premier onglet de la bo te de dialogue permet de saisir les caract ristiques g n rales du cycle de l azote Figure 11 Caract ristiques du cycle de l azote cycle_azo Couche 1 Couche 2 Couse Figure 11 Fen tre de d finition des caract ristiques g n rales du cycle de l azote 39 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation NOMBRE DE COUCHES Nombre d horizons homog nes dans le profil de sol e Le nombre de couches doit correspondre celui d fini dans le fichier SOL utilis de pair avec le fichier AZO Min ralisation immobilisation CONSTANTE DE D GRADATION DE LA LITI RE j Taux de min ralisation du carbone du r servoir Liti re e Param tre statistique CONSTANTE DE D GRADATION DES F CES j Taux de min ralisation du carbone du r servoir F ces e Param tre statistiqu
26. e l aide du facteur de temp rature Arrh nius Harris 1982 K z K Fo SolutionSitel p SolutionSitel exp K 1 i Site2 r Site2 jp exp K 1j Kn constante d hydrolyse j Kn constante d hydrolyse ajust e en fonction de la temp rature j 113 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 6 Flux Seuls certains compos s peuvent migrer avec l eau C est le cas des nitrates la seule forme de l azote suffisamment soluble dans l eau et des pesticides dans une certaine proportion Pour calculer les masses de nitrates ou de pesticides qui migrent une concentration est calcul e dans chaque couche en divisant la masse du r servoir par le contenu en eau de la couche chaque flux d eau ruissellement drainage et lessivage est ensuite associ un flux massique de nitrates et ou de pesticides directement proportionnel la concentration dans l eau de la couche concern e disp 0 b FluxM Conc FluxE facteur correctif des unit s Conc facteur correctif des unit s Conc concentration en nitrates mg ou en pesticides ug l en solution M isp masse de nitrates ou de pesticides en solution kg ha FluxM flux massique de nitrates ou de pesticides kg ha FluxE flux d eau m Le flux massique de compos lessiv est directement proportionnel la concentration de produit enti rement en solution dans la couche La masse qui migre est soustraite du r servoir d origine et a
27. est pas valide est doit tre plus petite que X e La valeur doit tre situ e dans l intervalle X Y Ce message appara t lorsque la valeur saisie pour un param tre non statistique n est pas dans l intervalle prescrit La valeur qui a t saisie doit tre plus grande que X et plus petite que Y e Incoh rence des dates Ce message appara t lorsque les dates ne sont pas coh rentes entre elles Un v nement doit avoir lieu avant un autre v nement d clar ult rieur ex d but de croissance avant coupe e Valeurs l ext rieur de l intervalle Ce message appara t lorsque les valeurs saisies pour un param tre statistique ne sont pas dans l intervalle prescrit Les valeurs doivent tre comprises entre les bornes mentionn es dans le message d erreur Cette erreur peut aussi appara tre au d but de l ex cution si les param tres ont t modifi s l ext rieur de l interface 145 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation e Date non valide La date n est pas valide ex 31 f vrier 7 3 2 Ex cution de la simulation e Copier le fichier AgriFlux DAT et recommencer la simulation Le fichier Agriflux dat n a pas t trouv dans le r pertoire de donn es Des valeurs arbitraires seront utilis es pour la g n ration des nombres al atoires e Fichier invalide ou inexistant Un ou plusieurs fichiers sont invalides ou inexistants Il est possible que les fichiers de pr cipitations ne soient pas d fin
28. etc Dans NitriFlux seuls les deux principaux facteurs sont pris en compte soit l humidit et la temp rature lls sont repr sent s sous la forme d un facteur multipliant chacune des constantes de r action Ces facteurs sont calcul s de fa on journali re afin de repr senter les variations des conditions d humidit et de temp rature du sol 95 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 4 2 1 Teneur en eau du sol Le facteur multiplicatif tenant compte de la teneur en eau du sol prend deux formes selon que la r action a lieu en pr sence d oxyg ne processus a robie tel que la min ralisation nette et la nitrification ou en absence d oxyg ne c est dire teneurs en eau lev es processus ana robie tel que la d nitrification Dans le cas d un processus a robie Stanford et Epstein 1974 ont montr que l humidit optimale est proche de la capacit au champ et que la constante de vitesse de la r action d cro t lin airement de part et d autre de cet optimum Le facteur de correction de la vitesse de r action est donn par les rapports suivants Prat 1982 0 En 0 SI 6 lt Ocap cap 0 cap i Pise si gt Gcap Fo a ro facteur tenant compte de la teneur en eau du sol sur les processus a robies Dans le cas d un processus ana robie l activit microbienne a uniquement lieu lorsque les teneurs en eau sont proches de la saturation La d nitrification est ainsi reconnue comme d butant des tene
29. il y a une culture en croissance l vaporation potentielle est r duite la diff rence entre l vapotranspiration calcul e partir des donn es entr es par l utilisateur et le pr l vement potentiel par la plante Dans le cas d un r sultat n gatif l vaporation potentielle du sol est nulle 4 3 6 Percolation La percolation est le transport vertical de l eau entre les couches du sol et vers la nappe phr atique Les teneurs en eau et les flux d eau journaliers entre les couches permettent le calcul du bilan hydrique et sont n cessaires l valuation de la migration des nitrates L approche utilis e dans HydriFlux est de type conceptuel m caniste Elle est en effet bas e sur une repr sentation des m canismes physiquement simplifi e de mani re tre plus facilement mod lisable math matiquement Chaque couche de sol est d finie comme 88 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation un r servoir L eau peut s accumuler dans une couche jusqu ce que tous les pores soient satur s Si la teneur en eau d passe la capacit au champ l exc dent peut s couler par gravit vers la couche suivante selon l quation d coulement de Darcy Richards Sous la capacit au champ l eau ne s coule pas mais peut tre pr lev e par les plantes dans la zone racinaire ou vapor e dans la zone d vaporation La teneur en eau d une couche ne peut cependant descendre sous le point de fl trissement car en de de celui ci l eau est
30. l apport sur plusieurs jours PROFONDEUR D APPLICATION m Profondeur jusqu laquelle le fertilisant est incorpor dans le sol e Param tre statistique e Une profondeur nulle repr sente une application en surface du sol sans incorporation le fertilisant est cependant num riquement incorpor dans la premi re couche e Si la profondeur d application est sup rieure l paisseur du profil de sol le fertilisant est int gr chaque couche en proportion de son paisseur 47 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation VOLUME D EAU APPORT m ha Volume d eau apport par le fertilisant e Param tre statistique e Ce param tre s applique principalement aux fertilisants tr s liquides lisier purin pour lesquels le volume d eau apport correspond approximativement au volume total de fertilisant appliqu de mati res s ches faible et densit pr s de 1000 kg m e Le volume d eau ainsi apport est trait comme l eau pr cipit e infiltration ruissellement CONTENU EN LITI RE kg Nha Contenu en azote de la partie ligneuse du fertilisant organique e Param tre statistique CONTENU EN F CES kg N ha Contenu en azote de la partie d jection du fertilisant organique e Param tre statistique RAPPORT C N DE LA LITI RE Rapport carbone azote de la partie ligneuse du fertilisant organique e Param tre statistique RAPPORT C N DES F CES Rapport carbone azote de la partie d jection du fertilisant or
31. le drainage est simul e Dans une parcelle agricole drain e les drains sont habituellement dispos s un intervalle de 15 20 m NUM RO DE LA COUCHE AU DESSUS DES DRAINS Identification de l interface entre les deux couches o se situent les drains e Param tre n cessaire uniquement lorsque le drainage est simul e Les drains doivent tre positionn s dans un intervalle qui se situe entre l interface premi re deuxi me couches et l interface avant derni re derni re couches NOMBRE DE COUCHES TOUCH ES PAR LA MACROPOROSIT Nombre de couches subissant durant la p riode s che une structuration qui engendre de la macroporosit e Param tre n cessaire uniquement lorsque la macroporosit est simul e 26 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation FRACTION DE LA SURFACE TOUCH E PAR LA MACROPOROSIT Param tre induisant le nombre relatif de simulations Monte Carlo qui seront r alis es avec les caract ristiques de la macroporosit e Param tre statistique e Param tre n cessaire uniquement lorsque la macroporosit est utilis e D BUT ET FIN DE LA P RIODE DE STRUCTURATION Dates encadrant la p riode pendant laquelle le sol se structure et engendre la macroporosit e G n ralement la p riode de structuration du sol a lieu durant l t alors que l infiltration nette est tr s r duite e Param tre n cessaire uniquement lorsque la macroporosit est utilis e 2 2 2 Caract ristiques des couches Dans c
32. m j Taux potentiel de d nitrification dans la cin tique de Michaelis Menten utilis e pour la d nitrification e Param tre statistique 41 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation PROFONDEUR MAXIMALE DE D NITRIFICATION m Profondeur jusqu laquelle il peut y avoir d nitrification e Param tre statistique e La profondeur de d nitrification correspond g n ralement cause de l abondance de carbone organique qui y est reli e la profondeur des racines e Dans le cas o la profondeur de d nitrification est sup rieure la profondeur du profil de sol c est la totalit du profil qui est soumis la d nitrification PATRON DE D NITRIFICATION Patron selon lequel la d nitrification diminue avec la profondeur Ce patron correspond g n ralement au patron racinaire d fini dans le fichier Cultures CCU e Param tre statistique 2 5 2 Conditions initiales des couches L utilisateur doit d finir les conditions initiales en carbone azote nitrates et ammonium des diff rentes couches dans le profil de sol et peut basculer d une l autre en cliquant sur l onglet correspondant au num ro de la couche figure 12 Au d but d une simulation il est n cessaire d identifier les contenus en carbone en azote en nitrates et en ammonium des diff rents r servoirs du sol Ces valeurs sont souvent mesur es au champ au d but du printemps mais si elles sont inconnues elles peuvent tre valu es approximativem
33. macroporosit et la conductivit hydraulique de la matrice poreuse Fm densit de probabilit 0 1 correspondant au jour de calcul 93 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 4 Cycle de l azote Le cycle de l azote est simul lorsque le module NitriFlux est activ Dans chaque couche l azote est pr sent dans six r servoirs L azote organique se retrouve dans les r servoirs Liti re r sidus v g taux d composition rapide F ces azote d origine animale d composition rapide et Humus r sidus v g taux d composition lente Les deux premiers r servoirs sont doubl s d un r servoir de carbone qui g re la min ralisation nette L azote inorganique se retrouve dans les r servoirs Ammonium NH et Nitrates NO Le sixi me r servoir est le r servoir Plantes Fertilisants organique Fertilisants norganique Incorporation des r sidus n lin ralisation nette FT Min flisation Nitrification Les ivage Pr l vement D nitrification Figure 26 Cycle de l azote 94 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Il y a changes d azote entre les diff rents r servoirs par l interm diaire des processus biochimiques du cycle de l azote Ces r servoirs se r p tent pour chaque couche dans le profil de sol Les nitrates la seule forme mobile de l azote migrent d une couche l autre en fonction de la percolation car ils sont en solution dans l eau Cette repr sentation est adapt e et simplifi e d
34. pr cipitations la gestion de l vapotranspiration et au calcul des temp ratures de l air et du sol Figure 9 Version du logiciel v 2 0 Nombre de jours de pr cipitations 0 365 Jour o la temp rature est la plus froide 1 365 Fraction de neige au sol au d but de la fonte 0 1 Taux de fonte de la neige m C jour 0 0 1 7 Pr cipitation moyenne mensuelle m Temp rature moyenne mensuelle C Evaporation moyenne mensuelle m Note La ligne 7 se r p te pour chaque mois Dans le cas o les pr cipitations sont fournies la ligne 7 ne contient que la temp rature et l vaporation mensuelle Tableau 6 Structure d un fichier Climat CLI Ville Nombre de jours de pluie La Patrie Beauce Sud 164 La Pocati re Bas St Laurent 150 Lennoxville Estrie 174 Les C dres Sud Ouest de Montr al Nominingue Abitibi 156 Normandin Lac St Jean 155 St Ars ne Bas St Laurent 159 St Augustin Qu bec 175 Ste Anne de Bellevue le de Montr al 155 Ste Anne de la P rade Mauricie Tableau 7 Nombre moyen de jours de pr cipitations au Qu bec Env Canada 1984a 33 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Climat qu bec x Simulation des pr cipitations G n r es C Fourmies Nombre de jours de pluie 1 Jour o la temp rature est la plus basse D 21 Fraction de neige au sol au d but de la fonte U 6e 01 8e 01 Taux de fonte de la neige m C jour D
35. que la r partition des infiltrations en recharge de nappe et en drainage agricole lls indiquent aussi la r partition des contributions aux eaux de surface provenant du ruissellement direct et du drainage artificiel Les flux cumul s de nitrates et de pesticides indiquent les pertes environnementales annuelles vers les diff rentes ressources superficielles et souterraines et permettent de les comparer directement aux apports d azote par fertilisation et de pesticides De plus l volution temporelle des pertes peut tre tudi e pour des sc narios pluriannuels de fertilisations de traitements et de cultures 3 3 3 Concentrations Le rapport des flux de nitrates ou de pesticides et d eau rechargeant la nappe pour une ou plusieurs ann es fournit une valeur de concentration moyenne repr sentative de celle 75 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation que l on pourrait observer dans la nappe En effet les diff rents flux journaliers se m langent dans la nappe sous le triple effet des apports verticaux constituant la recharge des fluctuations verticales de la nappe fonction des apports et de l coulement horizontal naturel de celle ci La concentration moyenne peut alors tre directement compar e la norme de potabilit de l eau ou tout autre crit re de qualit Les concentrations journali res en nitrates ou pesticides peuvent aussi tre compar es directement des normes ou des crit res de qualit Cette comparaison pe
36. rature du sol j NNH4 NO3 2 quantit d azote nitrifi e la profondeur z NH4 2 azote sous forme ammonium pr sent la profondeur z kg Nha NO 2 azote sous forme nitrates pr sent la profondeur z kg Nha RNos NH4 rapport nitrates ammonium du sol 4 4 5 Pr l vement d azote Le pr l vement d azote est la quantit d azote extraite par les racines pour satisfaire les besoins en azote de la plante Tout comme dans le cas du pr l vement d eau par la plante il existe plusieurs approches pour simuler ce processus Puisque l azote est pr lev en solution dans l eau l approche d velopp e dans NitriFlux est similaire celle d velopp e dans HydriFlux pour le pr l vement d eau assimilation de la courbe de pr l vement journalier une courbe normale Puisque la plante pr l ve la fois l azote sous forme d ammonium et de nitrates le pr l vement s effectue selon la disponibilit de chacun tout en respectant la fraction d azote inorganique disponible pour le pr l vement et la fraction de racines dans chaque couche Le pr l vement sera donc le minimum entre le besoin potentiel de la plante et la quantit d azote disponible dans le sol PNO F j E o BN TG Pe EE e NO NH NH PNH sa F 5 F 2 F BN z NO NH 101 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation PNH4 r elz pr l vement r el en ammonium au jour j la profondeur z kg Nha PNH3 a z
37. rentes de celles des pays temp r s humides tel le Qu bec il est noter que la pr cipitation mensuelle g n r e serait ad quate mais que le nombre mensuel de jours de pluie et leur r partition pourrait tre l g rement biais s 83 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 3 2 Fonte de la neige Au Qu bec la fonte de neige printani re constitue un apport d eau important la surface du sol Au m me titre que les pr cipitations la fonte est la base des calculs de ruissellement et d infiltration Durant la p riode de fonte il est n cessaire de conna tre pour chaque jour la hauteur d eau rendue disponible L approche par degr s jours est utilis e dans AgriFlux2 0 Cette m thode d valuation de la fonte est relativement simple utilisant seulement la temp rature de l air comme facteur global repr sentant l influence combin e des radiations du vent de la pluie et des changes thermiques Linsley et al 1975 Cette approche est utilis e dans de nombreux mod les hydrologiques Elle est repr sent e par l quation suivante Fonte K 1j T t Fonte hauteur d eau rendue disponible par la fonte m Kr taux de fonte journalier m C j On admet que les pr cipitations s accumulent sous forme de neige partir du moment o la temp rature de l air passe sous z ro l automne et ce jusqu au jour o la temp rature de l air devient sup rieure z ro au printemps ce moment d but de la fonte
38. retenue fortement au sol et non d pla able par pr l vement ou vaporation Infiltration Ruissellement Evaporation Pr l vement Profondeur de la zone d vaporation 2 Pr l vement Ecoulement Profondeur de la zone racinaire Drainage Alimentation de la nappe Figure 24 Repr sentation par r servoirs L coulement d une couche la suivante s effectue la vitesse d termin e par la conductivit hydraulique non satur e de la premi re couche approche de Darcy Richards Si le volume qui peut s couler dans une journ e i e quitter la premi re couche exc de le volume d eau que peut recevoir la couche suivante sans exc der sa porosit c est ce dernier volume le minimum des deux coulements possibles qui repr sente la percolation La variation de la conductivit hydraulique non satur e en fonction de la teneur en eau est calcul e l aide de la relation cubique de Irmay Bear 1988 89 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 3 0 0 K 0 K ar d n 0 cap K 8 conductivit hydraulique non satur e m j Ksa conductivit hydraulique satur e m j 0 teneur en eau de la couche m m cap capacit au champ m m n porosit m m La position minimale de la nappe phr atique est la plus grande profondeur atteinte par la nappe pendant l ann e Le mod le g re la remont e de la nappe au dessus de ce niveau L utilisateur doit sp cifier si l coulement est
39. snssiesnissnisnsssess ses ie assise snse sense stone EVV een sn des esne nes seit teen ss d se eee tn stands ot aoe se 13 ESI Fichersid donn es hein Rte a t Pin tn aimes mnt te nent Eais 13 1 82 L Fichi rsT sultats ist mn Renan tite tn ni tre nt fn int a 14 1 8 2 1 fAL d S T S VOIR nee A nm pe un np de ee 16 1 8 2 2 FIUX CUMUI S ss ser Rite ne Rire Re nest tt res nette nee At nt ttes e 16 2 D CLARATION DES DONN ES nn 17 21 Fichier Simulations SIM sisissivessssisesssisssssesssasesat sotvsssssosrsostsos aosasssasss sssvosissieso ssssveassssorss ses ianta tes sa siston 19 22 Fichier SOL SOL nn sites rs aote oka nes ss Ten tenta Rte seen ti rene ess rass an ete ste SESS oes DEn SETRA 22 2 2 1 Caract ristiques g n rales du sols nent nn cs aier li int en de tin esse set 24 2 2 2 Caract ristiques des couches net ire rt ERO SE ESEE E E aP EEEE EESE ERER EREEREER SSS 27 23 Fichi r Chmat CLD ri ssssirsreisssvsesesesradtsssivdesi so irsssssntdesei inst ste ses siseses ss st sense d esse ste d saaa S ESLP seess esse aies 33 2 4 Fichier Pr cipitations PRE sitter nsneesstssesanee drenestesse sens sed ete teen anses ds starns etes sise 37 2 5 Fichier Caract ristiques du cycle de l azote AZO sesesesessesosoeseseccsoesosoesesecoeeosorsesesecoseororsesecoeoesosoesesecossesoe 38 2 5 1 Caract ristiques du cycle de l azote sise 39 2 5 2 Conditions initiales des couches ss 42 2 6 Fichier Fe rtilisant FER nee s se
40. un facteur de r duction est appliqu la quantit totale de pr cipitations tomb es pendant la p riode hivernale afin de repr senter approximativement l tat printanier du couvert de neige pertes par vaporation et balayage par le vent Plus pr cis ment ce facteur repr sente la fraction d quivalent d eau des pr cipitations totales de l hiver qui reste au champ lorsque la fonte d bute Il ne repr sente donc pas le ph nom ne de compaction de la neige qui ne modifie nullement le contenu en eau de la couche de neige L utilisateur doit donc tre attentif fournir une valeur ad quate Le m me taux de fonte et le m me facteur de neige r siduelle sont utilis s pour toutes les ann es d une simulation Le m rissement du stock de neige a t ajout la m thode des degr s jours afin de d caler le d but de la fonte de quelques jours Linsley et al 1975 Les premiers jours de fonte servent saturer le stock de neige L eau de fonte s accumule ainsi dans la couche 84 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation de neige jusqu ce que la r tention globale atteigne un certain pourcentage de l quivalent en eau de la neige Au del de ce seuil l eau percole librement vers le sol o elle peut s infiltrer de la m me fa on qu une pr cipitation Le pourcentage d eau retenue dans le stock de neige est fix dans HydriFlux 10 tel qu utilis par Brandt 1990 4 3 3 Infiltration et ruissellement Le module de calcul d
41. une simulation des options activ es etc lorsqu il effectue une simulation Toutes les valeurs num riques doivent tre d finies l aide d un point et non d une virgule L utilisateur peut consulter les r sultats d analyses de sensibilit r alis es sur diff rents param tres requis par AgriFlux2 0 et pr sent s l Annexe 2 L utilisateur peut aussi se r f rer la description technique pour avoir plus de d tails quant aux repr sentations math matiques utilis es pour chacun des processus L dition des fichiers et donc la saisie des param tres requis pour les simulations se fait par l interm diaire de l interface En ent te de chaque bo te de dialogue se trouve le type ainsi que le nom du fichier dit Dans tous les fichiers les questions suivies d un bouton d signent les param tres statistiques Lorsque l utilisateur a r pondu une de ces questions les valeurs saisies apparaissent sur le bouton indiquant ainsi les param tres compl t s Certaines questions sont suivies d un rectangle remplir ou encore d un choix de r ponses Dans ce dernier cas il suffit de cliquer directement sur le cercle repr sentant l option d sir e Tous les param tres sont soumis des tests lors de la saisie Les valeurs entr es doivent se situer dans un intervalle pr d fini voir structure des fichiers de donn es Les valeurs test es varient selon les distributions pour la distribution discr te la valeur seulement es
42. 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit distribution b ta distribution b ta distribution b ta distribution b ta Param tre A 1 00 Param tre B 3 00 Param tre A 2 00 Param tre B 3 00 Param tre A 3 00 Param tre B 3 00 Param tre A 400 Param tre B 3 00 3 5 2 2 2 5 3 2 25 1 5 1 5 2 1 5 1 1 1 5 1 1 0 5 0 5 05 0 5 0 0 o 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit distribution b ta distribution b ta distribution b ta distribution b ta Param tre A 1 00 Param tre B 4 00 Param tre A 2 00 Param tre B 4 00 Param tre A 3 00 Param tre B 4 00 Param tre A 400 Param tre B 4 00 4 5 2 5 2 5 2 5 4 3 5 2 2 2 3 25 1 5 1 5 1 5 2 1 1 1 1 5 1 0 5 0 5 0 5 0 5 0 0 o 0 o 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 O 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 o 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 Figure A 1 2 Distributions B ta 124 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 7 1 6 Choix de la di
43. 10000 DT BR RE Compos Parent a t d termin e 19 Constante d Constante d hydrolyse du Compos Parent 7 du Compos Parent j 1 107 15 E Energie d activation de l hydrolyse du Compos Parent J mol 20000 2000001 Note Les lignes 12 20 se r p tent pour chaque Sous Produit s il y a lieu Tableau 11 Structure d un fichier Caract ristiques d un pesticide 90 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 7 1 Caract ristiques g n rales du pesticide Un premier onglet de la bo te de dialogue permet de saisir les caract ristiques g n rales du pesticide Figure 14 Cette partie permet de d terminer le nombre de Sous Produits et d identifier les processus de transformation du pesticide qui seront simul s C est ici que l utilisateur d finit la complexit des transformations des pesticides Il peut choisir tous les processus ou aucun auquel cas le pesticide ne fera que migrer dans le profil de sol sans subir de transformation Il est donc recommand de r pondre aux questions sous ce premier onglet avant de saisir les param tres requis pour les diff rents compos s Caract ristiques d un pesticide atrazine G n ral Compos Parent Sous produit 1 Nombre de sous produits E Pr sence de volatilisation pul C NON Pr sence d adsorption d sorption rapide pul C NON Pr sence d adsorption d sorption lente pul C NON Pr sence de biod gradation pul C NON
44. 5 2 2 Teneur en eau du sol Le facteur multiplicatif tenant compte de l influence de la teneur en eau du sol sur les transformations des pesticides est le m me que celui utilis pour les processus a robies du cycle de l azote Section 5 4 2 1 4 5 2 3 Temp rature du sol Arrh nius Le facteur tenant compte de l effet de la temp rature de la couche sur la volatilisation la biod gradation et l hydrolyse est de type Arrh nius Dans le cas de la volatilisation il ne faut pas confondre la chaleur de vaporisation ordre de grandeur de 5 4 avec la constante de Henry ordre de grandeur E 5 Fan E i ram P 831 273 20_ 273 T sol Fiar facteur de type Arrh nius tenant compte de la temp rature du sol Ea nergie d activation de la r action J mol ou chaleur de vaporisation dans le cas de la volatilisation Pa m mol 4 5 3 Volatilisation Lorsqu il se retrouve dans le r servoir SolutionSite1 de la premi re couche de sol le Compos Parent est susceptible de se volatiliser et de se retrouver dans la phase gazeuse du sol et dans l atmosph re Ce processus est repr sent dans PestiFlux par une cin tique d ordre un sous la forme d un quilibre de Freundlich lin aire Thomas 1982 La constante de volatilisation est calcul e l aide de la pression de vapeur ajust e en fonction de la temp rature du sol du coefficient de partition carbone organique eau et de la solubilit du Compos Parent La vo
45. 80 Loam Loam silteux 10 sableux 90 Sable silt 0 CNE 100 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Pourcentage de sable Figure 8 Classes texturales de sols Texture Porosit Capacit au Point de Conductivit m m champ fl trissement hydraulique 0 33 bar 15 bars m HUE Note La valeur fournie dans chaque case est la valeur moyenne et la valeur entre parenth ses est l cart type Loam arg Sabl 0 398 0 066 0 255 0 069 0 148 0 063 0 1032 Tableau 5 Propri t s hydrologiques des sols selon leur classe texturale adapt de Rawls et Brakensiek 1989 31 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Rawls et Brakensiek 1989 ont aussi sugg r une r gression permettant de calculer la capacit au champ d un sol en fonction des pourcentages de sable et de mati re organique et du point de fl trissement ainsi qu une r gression permettant de calculer le point de fl trissement en fonction des pourcentages d argile et de mati re organique O 02391 00019 S 0 021 MO 072 0 Oaa 0 026 0 005 A 0 0158 MO Oai capacit au champ de la couche m m Oret point de fl trissement de la couche m m MO pourcentage de mati re organique dans la couche LS pourcentage de sable dans la couche VA pourcentage d argile dans la couche 32 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 3 Fichier Climat CLI Le fichier Climat contient toutes les informations n cessaires la g n ration des
46. ARAM TRES Valeur C Uniforme Moyenne C Normale FERIERE Bome menreure C Lognormale Bome supeneue C Asym trique B ta Baramete a ULI PATATE ei Annuler Figure 3 Fen tre des choix des lois et param tres Consid rant la variabilit spatiale des param tres et facteurs conditionnant les processus hydrologiques ceux du cycle de l azote et des transformations des pesticides une approche de mod lisation stochastique est utilis e dans AgriFlux2 0 Parmi les diff rentes approches stochastiques de mod lisation la technique de Monte Carlo a t retenue Elle consiste r aliser un ensemble de simulations d terministes pures pour chacune desquelles les valeurs de param tres sont tir es al atoirement tirage Monte Carlo dans les distributions statistiques d clar es des valeurs naturelles de chaque param tre Cet ensemble de simulations est consid r repr sentatif de l ensemble des conditions locales statistiquement susceptibles d tre rencontr es dans l espace tudi ici le champ agricole Ainsi un param tre suivant une distribution normale est caract ris par la moyenne et l cart type de la distribution de ses valeurs naturelles Pour chaque param tre statistique l utilisateur doit donc sp cifier la loi de distribution et les param tres de cette loi Au moment de la saisie des donn es l utilisateur doit cliquer deux fois sur le 12 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation bouton la droit
47. Annexe 3 Messages d erreur ssssssssssesvsessossssosssesosesrotsssovseo severos soson o sao sovsen Sessa to Sr S See 144 Tal G n ralit s eea R a e A RA AER E E E Me 144 7 3 2 Ex cution de la simlati on annn E R E E A E a iE 146 7 33 R SUMHAIS i n a ER EATE E ERT R EA E RE T A E R A 147 7134 Fichi rs E E E EE 147 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation LISTE DES TABLEAUX Tableau 1 Fichiers de DONN E die int 14 Tableau 2 Fichiers r sultats nnnnnnnnnnennnenneenrtttrrtttttttttttttttttttrttttrrtrtntttn rnnr rennene 15 Tableau 3 Structure d un fichier Simulations SIM 19 Tableau 4 Structure du fichier Caract ristiques du sol SOL ssssssssseeeneeeseerereeeen 23 Tableau 5 Propri t s hydrologiques des sols selon leur classe texturale 31 Tableau 6 Structure d un fichier Climat CLI sssessssssnererrnrrrrrrrrrrrrrrrnrnnnnnnnnnnnnnne 33 Tableau 7 Nombre moyen de jours de pr cipitations au Qu bec 33 Tableau 8 Structure d un fichier Pr cipitations PRE 37 Tableau 9 Structure du fichier Azote AZO sssssssseneesesessserrnrreneseerrrrrnnnnnsseerrrrennn 38 Tableau 10 Structure d un fichier Fertilisants FER ssssssssssseneesssessrrrnnnrsssssrrrrrnn 45 Tableau 11 Structure d un fichier Caract ristiques d un pesticide 50 Tableau 12 Structure
48. CU Dans ce fichier sont saisis tous les param tres relatifs une culture particuli re Figure 17 Il doit y avoir autant de fichiers CCU qu il y de cultures diff rentes dans le sc nario simul pm A LE A LL A LE Tableau 13 Structure d un fichier Caract ristiques d une culture CCU Besoin en eau m N 4e 01 4e 02 Besoin en azote kg Nha N 1e 02 1e 01 Fraction de l azote r colt e N 1e 01 1e 02 Fraction de l azote r siduelle N 8e 01 8e 02 Rapport C N des r sidus de r colte N 6e 01 6e 00 Rapport C N des racines N 2e 01 2e 00 Profondeur des racines maturit m U 8e 01 1e 00 Patron racinaire Conique H misph rique Cylindrique OK Figure 17 Fen tre de d finition des caract ristiques d une culture 61 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation BESOIN EN EAU m Besoin en eau total potentiel par saison de croissance e Param tre statistique Le besoin en eau par saison de croissance est souvent connu en m ha L utilisateur doit transformer cette donn e en m tres par 3 m ha m 0 0001 ha m BESOIN EN AZOTE kg N ha Besoin en azote total potentiel par saison de croissance e Param tre statistique L utilisateur doit identifier la fraction de l azote total pr lev e par la plante et export e par la r colte et la fraction demeurant la surface du sol comme r sidus de r colte Ces fractions permettent d
49. CU e Le fichier Application de pesticides APE e Le fichier de Simulation SIM Il faut modifier les r f rences au r pertoire C ProgramFiles Geser AgriFlux2 par le nom du r pertoire o est install le logiciel par exemple D AgriFlux2 Pour d sinstaller le logiciel AgriFlux2 0 utiliser la fonction d sinstaller de Windows Neuf fichiers types de donn es d entr e sont aussi fournis Ces fichiers peuvent servir 8 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation d exemple dans la pr paration d autres simulations lls d crivent une parcelle exp rimentale de la r gion de Qu bec Le sol est un loam sableux cultiv en ma s grain pendant les t s de 1989 et 1990 et ayant re u des applications de fertilisants et de pesticides Ce site a t d crit en d tail par Larocque et Banton 1994 1996 et 1997 simul89 90 SIM simulation type loam sableux SOL profil de sol type qu bec CLl climat type fert89 90 FER sc nario type de fertilisation cycle _azo AZO situation type pour le cycle de l azote atrazine CPE caract ristiques de pesticides type pest89 90 APE sc nario type d application de pesticides ma s CCU caract ristiques d une culture type cult89 90 SCU sc nario type d encha nement de cultures prec88 PRE fichier de pr cipitations pour l ann e 1988 prec89 PRE fichier de pr cipitations pour l ann e 1989 prec90 PRE fichier de pr cipitations pour l ann e 1990 1 4 Avertissement
50. D Programme Gesert giFlux2 pest89 30 ape Parcourir Pr cipitations D Programme Gesert giFlux2 pr c88 pre Parcourir Enregistrer Ex cuter Figure 20 Fen tre de lancement de la simulation Une fois les fichiers s lectionn s le bouton Ex cuter permet de lancer l ex cution et le 68 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation bouton Enregistrer permet de sauvegarder les noms des fichiers requis pour la simulation dans le fichier SIM Une fois la simulation lanc e le num ro de la simulation en cours et l heure de d but de simulation s affichent l cran Une simulation peut tre annul e tout moment en cliquant sur le bouton Annuler Pour mille simulations partir des fichiers exemples fournis deux couches deux ann es une culture et deux fertilisations par ann e le temps de calcul sur un Pentium 120 est d environ 5 min Cette dur e est donn e titre indicatif seulement puisqu elle peut varier selon l ordinateur utilis et selon le sc nario simul 69 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 3 2 R sultats Les fichiers r sultats sont plac s dans le m me r pertoire que celui contenant le fichier SIM 3 2 1 Structure des fichiers r sultats Les fichiers r sultats de flux et de concentrations ont tous la m me structure o pe o S L ee moe o o A A A erene meee O Note Les lignes 9 et n 1 et m 1 se r p tent pour chaque jour de simulation Tableau 15 Structure d un fichier flux et
51. Handbook of mathematical functions Ed M Abramovitz et I A Stegun Dover publications New York NY Bear J 1988 Dynamics of fluids in porous media Dover publications Inc New York NY Bolt G M AR D Janse et F F R Koenigs 1966 Basic elements of soil chemistry and soil physics Il Soil physics Wageningen Bouwer H et van Schilfgaarde 1963 Simplified method of predicting fall of water table in drained land Trans ASAE 6 4 288 291 Brandt M 1990 Simulation of runoff and nitrate transport from mixed basins in Sweden Nordic Hydrology 21 13 34 Environnement Canada 1984a Normales climatiques au Canada Volume 3 Pr cipitations 1951 1980 Service de l environnement atmosph rique Publication du programme climatologique canadien Environnement Canada 1984b Normales climatiques au Canada Volume 2 Temp rature 1951 1980 Service de l environnement atmosph rique Publication du programme climatologique canadien Environnement Canada 1984c Normales climatiques au Canada Volume 9 Temp rature du sol vaporation la surface des lacs jours de 1951 1980 Service de l environnement atmosph rique Publication du programme climatologi que canadien Fetter C W 1993 Contaminant hydrogeology Prentice Hall Inc NJ USA 458 p Godwin D C et C A Jones 1991 Nitrogen dynamics in soil plant systems Dans Mode ling plant and soil systems Ed J Hanks et J T Ritchie ASA CSSA et SSSA Madison WI Har
52. Manuel d utilisation B MO 100 1 724 K Kp Fo P E 1 1 2 Fo fraction de carbone organique dans le sol Ka coefficient de partition sol eau ml g K coefficient de partition carbone organique eau ml g F facteur retard L adsorption d sorption rapide sur les sites de type 1 et la complexation sur la mati re organique dissoute consistent en un partage instantan r versible des pesticides entre l eau les sites d adsorption facilement accessibles et la mati re organique en solution Dans PestiFlux les pesticides en solution dans l eau ceux adsorb s sur les sites de type 1 et ceux complex s sur la mati re organique en solution sont regroup s dans le r servoir SolutionSite1 lequel est partitionn l aide du facteur retard au moment de la mobilisation des pesticides avec les diff rents flux Ce processus a lieu pour toutes les formes de pesticides Fetter 1993 SolutionSitel iir MP sol IF F MP asr moionlar SolutionSitel MP oir MP asremosoD r Fros MP ads MOtot IF MPso F masse de pesticides de forme IF en solution dans le sol kg pest ha MPadsR MOtob IF masse de pesticides de forme IF adsorb s sur la mati re organique totale en r serve kg pest ha MPadsR MOsol IF masse de pesticides de forme IF complex s par la mati re organique en solution dans l eau kg pest ha Enos fraction de mati re organique en solution SolutionSitei ar contenu e
53. RE nee init 113 COR 0 1 E RNE RE EE SE Een ER RIS ES SES RSI RSS SEINS RER E 114 5 BIBLIOGRAPHIE D AGRIFEUX a ccscccc ecnsnssnneenusenascnnaenstenganensannnesunnensee 116 6 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES CITEES nn nnnnnnnrrrrrnesnns 118 Te ANNEXES ia danser eee ete aaa nee e entente rte ne nette 120 7 1 Annexe 1 Distributions statistiques sssseeeeseseeeeseseeneenensensensnssnsssseeses 120 TET Distribution discr te reren an a a entier nine fe ee esters 120 TL2 Distibuton uniforme seie aeo a E E N E E R EE E ETE 120 TL3 Distib tion normalisere aeea a EAE E E EE E EA E en EA 120 TLF Distib tionlosn rmale ne earen eeri ei EE E RE E a ES 121 LAS Distribution B ta ste einen men min E E E E E EES 123 1 16 Cho x d la distributions nm nimes nn peine een en ne ensenteees 125 7 2 Annexe 2 Analyse de sensibilit certains param tres sessssesesescsocscsoesesesosoesoesesesesossosossssesesoescsosseseseso 127 12 1 D te de d but de Sim lation 55 shirt nn en mens a TE EE aE EEEE se 127 7 2 2 D coupage du profil de sol en couches de simulation 127 7 2 3 Conductivit hydraulique satur e sise 130 7 24 Param tres climatiques fenetre eh hs A Re end RE nr E a aeaea 131 RAS 1 D se d lister appliqu es assassins Een n int ana hist pistes lie 132 1 2 6 Par m tres d cycle de l aZote is tisser tininns num RE E E A S 134 7 2 7 Param tres des transformations des pesticides ss 138 7 3
54. a Liti re 1 j 80 60 40 20 0 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 Lun ns Z D xX c Z a DT 9 D S 2 ra N 2 constante de min ralisation de la Liti re 1 j Figure A 2 9 Influence de l efficacit de la synth se microbienne de la Liti re 135 AgriFlux2 0 lessivage des NO3 kg N ha 80 60 40 20 0 Lun Z D xX c O Z N DT 9 D S D N o Manuel d utilisation 0 12 0 14 0 16 0 18 0 2 0 22 fraction de la Liti re passant l Humus 1 50E 05 2 00E 05 2 50E 05 3 00E 05 3 50E 05 4 00E 05 4 50E 05 constante de min ralisation de l Humus 1 j Figure A 2 11 Influence de la constante de min ralisation de Humus 136 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 0 15 0 2 0 25 lessivage des NO3 kg N ha constante de nitrification 1 j 0 04 0 06 0 08 0 1 0 12 CP s aa Z O x se O Z Co 3 T eb D gt 2 o fraction de l N inorganique disponible Figure A 2 13 Influence de la fraction d azote inorganique disponible 137 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation lessivage des NO3 kg N ha 0 1 0 15 0 2 0 25 0 3 constante de d nitrification g N m j Cum Z D Xx se O Z o Q Le 9 D N 9 10 11 12 13 14 15 16 constante de demi saturation mgN I Figure A 2 15 Influence de la constante de demi saturation 7 2 7 Param
55. a fertilisation e La date du premier pandage doit tre post rieure la date de d but de simulation TYPE DE FERTILISATION La fertilisation est elle de type organique fumier lisier purin etc ou inorganique engrais chimique Les apports de fumiers sont compos s d une partie de liti re paille ou autre substrat v g tal utilis l table d une partie de f ces d jections animales et d une partie sous forme d azote inorganique ammonium et nitrates chacune tant incorpor e au r servoir correspondant Liti re F ces Ammonium ou Nitrates Pour chaque application l utilisateur doit identifier la composition du fumier utilis Il doit aussi sp cifier si l apport est incorpor au sol et quelle profondeur Les apports de lisiers ou de purin sont compos s d une tr s grande proportion d eau laquelle est alors incorpor e au sol au m me titre qu une pluie La fraction solide se divise en une partie de f ces et une partie d azote inorganique ammonium et nitrates chacune tant incorpor e au r servoir correspondant Comme pour le fumier il appartient l utilisateur de d finir la composition et la quantit de lisier ainsi que le mode d application Les engrais inorganiques sont g n ralement compos s d une partie ammoniacale NH4 et d une partie nitrique NO3 L utilisateur doit identifier la quantit totale appliqu e de chaque forme Le type de relargage ainsi que sa dur e permettent de fractionner
56. ans le sol il peut utiliser ce module ind pendamment des autres Si la dynamique de l azote l int resse il doit combiner les modules HydriFlux et NitriFlux De la m me fa on s il d sire tudier le destin des pesticides il doit utiliser les modules HydriFlux et PestiFlux Il peut aussi choisir d tudier la fois l hydrodynamique les transformations de l azote et des pesticides auquel cas les modules HydriFlux NitriFlux et PestiFlux sont requis D autre part pour les donn es climatiques l utilisateur peut choisir d utiliser des chroniques de pr cipitations r elles observ es sur le terrain ou il peut utiliser les chroniques de pr cipitations simul es par HydriFlux Les options relatives chacun des modules doivent tre activ es lorsque les modules concern s sont n cessaires la simulation Le bloc SORTIES permet de visualiser graphiquement les r sultats d une simulation et d effectuer certaines transformations sur les r sultats La fen tre principale d AgriFlux2 0 Figure 2 donne acc s l dition des fichiers l ex cution et la visualisation des r sultats T AgriF lux 2 0 Pie x l ON en HO joren nie Mo onu sr Boon N Er cuer R sutats Li de Figure 2 Fen tre principale d AgriFlux2 0 11 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 1 7 Approche stochastique 1 7 1 Lois et param tres Choix des lois et param tres x Profondeur maximum d vaporation m LOIS P
57. ante de demi saturation et constante de d nitrification consid rant qu ils sont les plus difficiles obtenir ou sont les plus susceptibles d tre erron s lorsqu ils sont tir s de la litt rature Une premi re s rie de simulations a t r alis e en utilisant des param tres distribu s selon une loi normale avec un coefficient de variation gal 10 de la moyenne Dans les conditions simul es les param tres reli s la min ralisation de l azote organique constante de d gradation de la Liti re efficacit de la synth se microbienne de la Liti re fraction de Liti re passant l Humus constante de min ralisation de l Humus ont une influence assez marqu e sur le lessivage des nitrates Il est donc important de les quantifier de fa on assez pr cise Les param tres test s en relation avec la nitrification constante de nitrification le pr l vement fraction de l azote inorganique disponible pour le pr l vement et la d nitrification constante de demi saturation et constante de d nitrification n ont quasiment pas d influence sur les flux de nitrates dans les conditions test es Dans des conditions similaires ces param tres peuvent donc tre quantifi s avec un minimum de pr cision sans influencer outre mesure le lessivage des nitrates 134 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 80 60 40 20 0 0 01 0 02 0 03 0 04 0 05 lessivage des NO3 kg N ha constante de min ralisation de l
58. ar les racines pour satisfaire les besoins en eau de la plante Ce pr l vement permet d tablir le bilan en eau de chaque couche de la zone racinaire pour chaque jour Dans HydriFlux la courbe de pr l vement d eau par la plante est associ e une courbe normale Figure 23 Les caract ristiques connues de la culture permettent de d finir 85 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation enti rement la courbe limit e arbitrairement de part et d autre de la valeur centrale trois carts types Dans le cas d une culture annuelle la courbe s tale entre l mergence et la maturit tandis que dans le cas d une culture p renne elle s applique entre le d but et la fin de la p riode de croissance Pour une culture p renne coup e il y a autant de courbes normales successives qu il y a de coupes durant la saison de croissance Le pr l vement annuel total d eau est l int grale sous la courbe 0 008 0 007 0 006 0 005 0 004 6 cart type 0 003 Pr l vement pot m 0 002 mergence 0 001 0 0 20 40 60 80 100 120 P riode de croissance jours Figure 23 Pr l vement d eau journalier L quation suivante repr sente une approximation de la fonction de r partition d une normale centr e r duite Abramovitz et Stegun 1972 F x l 1 exp 1 5976 z 1 0 04417 x z x 4 po A mat mer BE B mat mer 86 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation F x fonction de r partition d u
59. as les flux d eau seront dirig s vers le syst me de drainage 24 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Caract ristiques du sol espacement des GEST DA Fe i 7 Humeodelacoucheeudessus dudia 4 Figure 6 Fen tre de d finition des caract ristiques g n rales du sol PR SENCE DE DRAINS DANS LE PROFIL Y a t il des drains agricoles dans le profil d clar PR SENCE DE MACROPOROSIT Le sol se structure t il durant la saison s che de mani re engendrer de la macroporosit e Les sols touch s par la macroporosit sont g n ralement des sols texture argileuse PENTE DU SOL Pente de la surface du sol e Param tre statistique 25 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation e Une valeur approximative de la pente est suffisante puisque dans l actuelle version le module HydriFlux ne consid re la pr sence ou l absence de pente que pour r aliser le ruissellement PROFONDEUR MAXIMALE D VAPORATION m paisseur de la partie sup rieure du sol dans laquelle il peut y avoir vaporation de l eau du sol e Param tre statistique e G n ralement dans un sol cultiv il peut y avoir vaporation jusqu environ 0 20 m e Si la profondeur d finie exc de la profondeur maximale du profil l vaporation est consid r e comme ayant lieu dans tout le profil ESPACEMENT DES DRAINS m Distance horizontale s parant les drains e Param tre statistique e Param tre n cessaire uniquement lorsque
60. calcul de la constante de volatilisation du pesticide e Param tre statistique e Param tre requis pour le Compos Parent seulement e Param tre requis uniquement lorsque la volatilisation est simul e CHALEUR DE VAPORISATION Pa m mol La chaleur de vaporisation est utilis e dans l valuation de la pression de vapeur une temp rature donn e e Param tre statistique e Param tre requis pour le Compos Parent seulement e Param tre requis uniquement lorsque la volatilisation est simul e 54 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation SOLUBILIT mg Solubilit du compos 20 C e Param tre statistique e Param tre requis pour le Compos Parent seulement e Param tre requis uniquement lorsque la volatilisation est simul e COEFFICIENT DE PARTITION CARBONE ORGANIQUE EAU ml g Coefficient repr sentant le rapport des concentrations en phase adsorb e sur le carbone organique du sol et en phase liquide g r par un quilibre instantan et r versible e Param tre statistique e Param tre requis pour tous les compos s e Param tre requis uniquement lorsque l adsorption d sorption rapide et ou la volatilisation sont simul es MASSE MOLAIRE g mol Masse molaire du compos e Param tre statistique e Param tre requis pour tous les compos s e Param tre requis uniquement lorsque la biod gradation est simul e CONSTANTE D ADSORPTION LENTE j Taux de transfert 20 C en pr
61. capacit au champ et le point de fl trissement pour laquelle l coulement vertical devient nul e Param tre statistique e Le contenu en eau r siduel est un param tre qui ne varie pas beaucoup dans l espace et dont la distribution est g n ralement sym trique Pour repr senter cette situation l utilisation d une distribution normale et d un cart type dix fois plus petit que la moyenne est recommand e e Le contenu en eau r siduel doit tre inf rieur la porosit et sup rieur au point de fl trissement POINT DE FL TRISSEMENT m m Teneur en eau en dessous de laquelle les forces d adsorption surpassent celles que la plante peut g n rer pour extraire l eau n cessaire sa croissance e Param tre statistique e Le point de fl trissement est un param tre qui ne varie pas beaucoup dans l espace et dont la distribution est g n ralement sym trique Pour repr senter cette situation l utilisation d une distribution normale et d un cart type dix fois plus petit que la moyenne est recommand e e Le point de fl trissement doit tre inf rieur la capacit au champ 29 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation CONTENU EN SABLE Pourcentage de sable dans la couche e Param tre statistique e La somme des pourcentages de sable de limon et d argile doit donner 100 CONTENU EN LIMON Pourcentage de limon dans la couche e Param tre statistique e La somme des pourcentages de sable de lim
62. ce de la constante d hydrolyse 143 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 7 3 Annexe 3 Messages d erreur Lors de l utilisation d AgriFlux il est possible que des erreurs surviennent et interrompent l ex cution Certaines de ces erreurs sont dues aux param tres ou la compatibilit des fichiers entre eux L utilisateur peut g n ralement r gler ce genre de probl me en revoyant le sc nario simuler Durant son d veloppement le logiciel a t test de mani re extensive dans diff rentes conditions Il est toutefois possible que des erreurs internes surgissent lorsque le logiciel est utilis dans des conditions particuli res Dans ce cas l utilisateur est pri de contacter l INRS Eau 7 3 1 G n ralit s e Noter l erreur et les circonstances dans laquelle elle s est produite et communiquer avec l INRS Eau Un ph nom ne impr vu est survenu probablement du une erreur de programmation Si une telle erreur survient l utilisateur est pri de faire une copie des fichiers de donn es utilis s pour la simulation et d envoyer le tout l adresse des d veloppeurs e AgriFlux ne dispose pas d assez de m moire pour s ex cuter fermer d autres application et r essayer ou annuler La m moire est insuffisante pour continuer l ex cution d AgriFlux Pour r gler le probl me il faut fermer les autres applications et r essayer Choisir annuler signifie que le programme va se terminer e On doit d sallouer avant
63. concentrations Les r sultats de flux d eau sont exprim s en m tres d eau Les r sultats de flux d azote sont exprim s en kg N ha Les r sultats de flux de pesticides sont exprim s en kg pest ha Les r sultats de concentrations en nitrates dans les diff rents flux sont exprim s en mg N I alors que les concentrations en pesticides dans les diff rents flux sont exprim es en pg pest l Les fichiers r sultats des contenus en carbone nitrates ammonium et pesticides sont l g rement diff rents Pour les trois premiers la structure est illustr e au Tableau 16 et pour les pesticides au Tableau 17 70 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation eo peeo O LL Note La ligne 7 se r p te pour chaque couche du profil La ligne 8 se r p te pour chaque date laquelle l tat des r servoirs est effectu Tableau 16 Structure d un fichier r servoir de carbone de nitrates ou d ammonium A pees A pee Note Les lignes 10 et 12 se r p tent pour chaque date laquelle l tat des r servoirs est effectu Tableau 17 Structure d un fichier r servoir de pesticides Les contenus de tous les r servoirs sont exprim s en kg ha des diff rents compos s 71 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 3 2 2 Visualisation des r sultats Le bouton R sultats permet de s lectionner le fichier visualiser Tout de suite apr s le graphique des r sultats demand s affiche l cran L iiem Fichier permet de fe
64. ction d ordre un La min ralisation du carbone de chacun de ces r servoirs est corrig e par l efficacit de la min ralisation Une partie du carbone qui se d compose des deux r servoirs est transf r e vers le r servoir Humus Le flux d azote qui accompagne ce transfert est calcul en fonction du rapport C N du sol fourni par l utilisateur CD c LitiereC 1 exp Ki 1 j N HumusN 1 z exp K jun 1j Hum NHj sfr j 5 CMin 1 E CD c A CHum E pi Fi rrum CDEC a NH _ CHum UM ri A CN CD ci carbone d compos du r servoir Liti re kg Cha NHum nx4 azote min ralis du r servoir Humus vers le r servoir Ammonium kg Nha CMinii carbone min ralis du r servoir Liti re kg Cha CHumi x carbone humifi du r servoir Liti re kg C ha NHumM i azote humifi du r servoir Liti re kg N ha Elit efficacit de la min ralisation du r servoir Liti re Fi fraction de l azote d compos passant au r servoir Humus CNsoi rapport C N du sol Liti reC contenu en carbone du r servoir Liti re kg C ha HumusN contenu en azote du r servoir Humus kg N ha 99 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation La min ralisation nette est la somme de deux ph nom nes agissant en sens oppos soit la min ralisation et l immobilisation L importance de chacun est d termin e par le rapport C N du sol La min ralisation est la transformation de l azote organique en
65. cultiv e Dans la litt rature on reconna t que la densit racinaire d cro t partir de la surface Dans AgriFlux2 0 les profils racinaires sont d finis en trois dimensions un patron racinaire conique dans lequel la densit racinaire diminue de fa on exponentielle avec la profondeur un patron racinaire h misph rique dans lequel la densit racinaire diminue de fa on lin aire avec la profondeur ou un patron racinaire cylindrique dans lequel la densit racinaire est constante sur toute la profondeur du profil Il appartient l utilisateur de sp cifier le patron racinaire de chaque culture simul e 81 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 3 Bilan hydrique Les processus d crits dans les paragraphes suivants font partie du module HydriFlux 4 3 1 Pr cipitations Les pr cipitations constituent l apport principal d eau au sol permettent le calcul des quantit s d eau qui s infiltrent et ruissellent chaque jour Il est possible dans AgriFlux2 0 d utiliser une chronique de pr cipitations journali res observ es Si ces donn es ne sont pas disponibles ou si une approche probabiliste est choisie les pr cipitations peuvent tre g n r es par le mod le AgriFlux2 0 utilise une technique de g n ration al atoire des pr cipitations journali res bas e sur les caract ristiques statistiques de celles ci Cette m thode de g n ration al atoire a t d velopp e sp cifiquement pour AgriFlux2 0 et s adapte parfaite
66. d allouer Il y a eu une erreur interne dans le logiciel AgriFlux Communiquez avec l INRS Eau e Pr condition viol e Il y a eu une erreur interne dans le logiciel AgriFlux Communiquez avec l INRS Eau e Impossible d ouvrir le fichier Le fichier n existe pas ou est impossible ouvrir pour l instant Cette erreur peut survenir lorsqu un fichier de donn es fait r f rence un autre fichier qui n existe pas 144 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation il faut surveiller cela lorsque les fichiers sont transf r s de r pertoires Cette erreur survient aussi lorsqu un fichier de donn es ou de r sultats n est pas conforme au format Elle peut se produire en particulier lorsque les fichiers de donn es sont modifi s manuellement l ext rieur de l interface V rifier dans ce cas le format ASCII de sauvegarde du fichier e Fin de fichier non anticip e La lecture du fichier a t impossible Le fichier est peut tre incomplet ou incompatible avec la structure attendue Ce genre d erreur est fr quent lorsque les fichiers sont dit s hors interface V rifier dans ce cas le format ASCII de sauvegarde du fichier e Ce fichier existe d j Voulez vous le remplacer Un fichier de ce nom existe d j II faut confirmer que l ancien fichier doit tre cras e La valeur doit tre sup rieure X Le valeur entr e n est pas valide elle doit tre plus grande que X e La valeur doit tre inf rieure X La valeur entr e n
67. dditionn e au r servoir destinataire Si le calcul est effectu dans la derni re couche du profil le flux massique sortant constitue un r sultat d AgriFlux2 0 Dans le cas des pesticides le flux total d une couche vers la suivante est la somme du flux de pesticides en solution et du flux de pesticides complex s sur la mati re organique du sol Lorsqu il y a ruissellement d eau au champ diff rentes formes d azote et une fraction des pesticides peuvent migrer avec l eau ruissel e L azote organique l ammonium et les pesticides ont tendance s adsorber aux particules de sol et sont transport s avec les particules rod s Les nitrates et les pesticides en solution migrent sous forme dissoute dans l eau Puisque l rosion du sol n est pas simul e dans AgriFlux2 0 seuls les nitrates et les pesticides enti rement en solution dans l eau sont actuellement consid r s comme 114 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation pouvant tre transport s par le ruissellement La masse de compos s mobiles pouvant tre entra n e par l eau de ruissellement est celle situ e dans la couche superficielle du sol Si la premi re couche de simulation est inf rieure 0 05 m tous les compos s mobiles contenus dans cette couche peuvent migrer en fonction du flux d eau ruissel Si l paisseur de la premi re couche de simulation exc de 0 05 m les compos s susceptibles d tre emport s correspondent la fraction pr sente dans les premiers 0 05 m
68. de pesticides APE La partie sup rieure de la fen tre permet de s lectionner les fichiers CPE contenant les informations propos de tous les pesticides appliqu s pendant le sc nario simul La partie inf rieure permet d identifier pour chaque pesticide le nombre d applications pendant le sc nario Par la suite pour chacune des applications de tous les pesticides l utilisateur doit pr ciser les caract ristiques des applications Une fois le fichier Application de pesticides cr le nom de chacun des pesticides diff rents simul s fichier CPE est inscrit en ligne deux du fichier ainsi que le r pertoire dans lequel le fichier est situ Si le fichier CPE est d plac il est important de r diter le fichier Application de pesticides avant de faire une simulation Un encha nement de 20 pesticides chacun pouvant tre appliqu jusqu 20 fois est possible 98 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Applications de pesticides x PESTICIDES APPLIQU S D Geser griFlux2 atrazine cpe Pesticide Nb x atrazine 1 PIECE uereseseesoseseeee Profondeur d application m D 0 Date d application Jour 1 Mois 1 nn e 1396 Type d application C Liquide Granules Ajouter un pesticide Taus d application ka m a ha D 1 5 Retirer le pesticide Type de relargage Constant Exponentiel E E AE a Nombre de jours de relargage ____ D Annuler Figu
69. des Il est donc n cessaire de la conna tre de fa on journali re pas de temps utilis dans les calculs et pour chaque couche de sol Dans AgriFlux2 0 l volution de la temp rature aux diff rentes profondeurs du sol est repr sent e l aide d une fonction d amortissement de la r partition sinuso dale annuelle de la temp rature de l air Richter 1987 Cette relation amortit et d phase la fonction sinuso dale selon les caract ristiques du sol suivant l quation suivante z k 074 k4 E Keson zt a T noylair Ts e i cofo tpn z zo 1 T 12 gt T omnta T _ T max min ampl air 2 77 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 25 25 T so Z t temp rature du sol au temps t et la profondeur z C Tmoy ain temp rature moyenne annuelle de l air C T ampl air amplitude annuelle des temp ratures de l air C Tmoymens ain temp rature moyenne mensuelle de l air C Tmax temp rature maximale annuelle de l air C Tin temp rature minimale annuelle de l air C Z profondeur du milieu de la couche m Zo profondeur d amortissement m tph d phasage du cycle des temp ratures jour le plus froid o fr quence du cosinus 1 an 2 7 365 Les temp ratures de l air requises sont les 12 temp ratures moyennes mensuelles pour la r gion tudi e Le d phasage du cycle est le jour o la temp rature est la plus froide dans l ann e d but de la fonction sinuso dale habituellemen
70. diff rents fichiers de donn es d entr e requis C est aussi dans ce bloc que l utilisateur d finit la simulation Le bloc SIMULATIONS contient la structure m me du mod le On y retrouve le module HydriFlux qui simule tous les processus ayant trait au transfert de l eau pr cipitations infiltration ruissellement pr l vement par les plantes vaporation percolation drainage Dans ce module l utilisateur peut choisir d utiliser l option Cultures qui simule le pr l vement d eau par la plante et l option Pr cipitations par laquelle AgriFlux2 0 simule une chronique de pr cipitations Le module NitriFlux contient les processus qui repr sentent les transformations et le transfert de l azote dans le sol amendements ruissellement d azote min ralisation nette nitrification pr l vement par les plantes d nitrification incorporation des r sidus de r colte et flux de nitrates Dans ce module l utilisateur peut d cider d appliquer des engrais organiques ou inorganiques par l interm diaire de l option Fertilisations Le module PestiFlux contient les processus qui repr sentent les transformations et le transfert des pesticides application volatilisation 10 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation ruissellement de pesticides adsorption et d sorption lente et rapide biod gradation et flux de pesticides Le module HydriFlux est essentiel toute simulation Si l utilisateur d sire tudier uniquement la dynamique de l eau d
71. e EFFICACIT DE LA SYNTH SE MICROBIENNE DE LA LITI RE Efficacit microbienne de la min ralisation du r servoir Liti re e Param tre statistique EFFICACIT DE LA SYNTH SE MICROBIENNE DES F CES Efficacit microbienne de la min ralisation du r servoir F ces e Param tre statistique FRACTION DE LITI RE PASSANT A L HUMUS Fraction du carbone du r servoir Liti re passant au r servoir Humus e Param tre statistique FRACTION DE F CES PASSANT A L HUMUS Fraction du carbone du r servoir F ces passant au r servoir Humus e Param tre statistique RAPPORT C N DU SOL Rapport carbone azote du sol e Param tre statistique 40 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation CONSTANTE DE MIN RALISATION DE L HUMUS j Taux de min ralisation de l azote du r servoir Humus e Param tre statistique FRACTION DE L AZOTE INORGANIQUE DISPONIBLE Fraction de l azote inorganique NH et NO3 disponible pour le pr l vement par les plantes et pour l immobilisation e Param tre statistique Nitrification RAPPORT NO NH DU SOL Rapport nitrates ammonium du sol e Param tre statistique CONSTANTE DE NITRIFICATION j Taux de transformation de l ammonium en nitrates e Param tre statistique D nitrification CONSTANTE DE DEMI SATURATION mg N1 Constante de demi saturation dans la cin tique de Michaelis Menten utilis e pour la d nitrification e Param tre statistique CONSTANTE DE D NITRIFICATION gN
72. e est absolument n cessaire de d buter la simulation avant l mergence de la premi re culture et avant la premi re fertilisation et application de pesticides e La date de d but de simulation doit tre ant rieure la date de fin de la simulation DATE DE FIN DE SIMULATION Date laquelle la simulation doit se terminer e Une simulation peut se terminer avant la fin des fertilisations des applications de pesticides ou des cultures mais dans ce cas les fertilisations les applications de pesticides et cultures subs quentes ne seront simplement pas simul es e La date de fin de simulation doit tre post rieure la date de d but de simulation 20 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation TAT DES R SERVOIRS Jour auquel l utilisateur d sire conna tre le contenu carbone en azote en nitrates en ammonium en pesticides en solution et en pesticides adsorb s des diff rents r servoirs e Pour une meilleure visualisation des r sultats il est recommand de choisir une date autre que les dates de d but ou de fin de simulation OPTION CULTURES L utilisateur d sire t il inclure des cultures dans la simulation OPTION CYCLE DE L AZOTE L utilisateur d sire t il simuler le cycle de l azote OPTION FERTILISANTS L utilisateur d sire t il appliquer des fertilisants durant la simulation e L option Fertilisants ne peut tre utilis e que si l option Cycle de l azote est aussi retenue OPTION PESTICIDES L utilisat
73. e A 1 2 montre diff rentes repr sentations de fonction de densit de probabilit de distributions B ta pour diff rentes valeurs de coefficients 123 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Fonction de densit de probabilit distribution b ta Param tre A 1 00 Param tre B 1 00 Fonction de densit de probabilit distribution b ta Param tre A 2 00 Param tre B 1 00 Fonction de densit de probabilit distribution b ta Param tre A 3 00 Param tre B 1 00 Fonction de densit de probabilit distribution b ta Param tre A 400 Param tre B 1 00 1 2 2 5 3 5 5 1 2 3 4 2 5 0 8 1 5 2 3 0 6 1 1 5 2 0 4 1 0 2 0 5 05 1 RE 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 O 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 O 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit distribution b ta distribution b ta distribution b ta distribution b ta Param tre A 1 00 Param tre B 2 00 Param tre A 2 00 Param tre B 2 00 Param tre A 3 00 Param tre B 2 00 Param tre A 400 Param tre B 2 00 2 5 1 6 s 2 5 2 Hi 2 1 2 1 5 1 5 1 1 5 0 8 1 1 0 6 1 0 5 0 5 o4 0 5 0 2 0 0 o 0 o 0 1 0 2 0 3
74. e Param tre statistique Les racines d une culture annuelle subissent un cycle de croissance complet durant la saison v g tative c est dire que les racines croissent de la surface du sol profondeur z ro jusqu au patron racinaire maximal en quelques mois apr s lesquels les racines meurent et sont naturellement incorpor es la liti re du sol La croissance racinaire s effectue de fa on constante relation lin aire entre l mergence profondeur des racines nulle et la maturit de la plante profondeur maximale des racines Dans le cas d une culture p renne consid r e mature la profondeur racinaire varie peu durant une saison de croissance Dans ce cas la densit de racines dans chaque couche est consid r e constante tout au long de la p riode de croissance et correspond un patron racinaire se rendant jusqu la profondeur maximale sp cifi e par l utilisateur PROFONDEUR DES RACINES MATURIT m Profondeur maximale des racines atteinte lors de la maturit de la culture e Param tre statistique e Dans le cas o la profondeur des racines maturit exc de la profondeur maximale du profil AgriFlux2 0 consid re la profondeur des racines maturit comme gale l paisseur du profil 63 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation PATRON RACINAIRE G om trie spatiale des racines h misph rique conique ou cylindrique patron conique patron h misph rique Patron cylyndrique Figure 18 Patron
75. e cro t g n ralement partir du moment o le pr l vement par les plantes commence tre important et o le sol commence subir un d ficit hydrique la fin de la p riode de croissance alors que les plantes ne pr l vent presque plus d eau la r serve en eau du sol peut se reconstituer et la macroporosit s att nue De plus en p riode de s cheresse certaines couches de sol les horizons plus argileux par exemple peuvent tre plus touch es que d autres par la macroporosit La repr sentation adopt e pour la macroporosit dans AgriFlux2 0 incorpore l volution temporelle de la macroporosit L utilisateur doit pr ciser la date laquelle le sol commence se structurer et la date partir de laquelle les macropores redeviennent n gligeables Dans le but de repr senter la variabilit spatiale de la macroporosit un 92 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation param tre suppl mentaire est demand l utilisateur repr sentant la fraction de la surface qui est touch e par la macroporosit Cette fraction constitue alors le nombre relatif de simulations Monte Carlo qui seront r alis es avec la macroporosit Dans un sc nario stochastique donn ce param tre est utilis pour d terminer dans quelles simulations la macroporosit sera simul e Avant la premi re date la conductivit hydraulique satur e du sol est celle donn e par l utilisateur pour les conditions normales Pendant la p riode d
76. e du param tre afin d appeler une nouvelle fen tre dans laquelle il peut saisir les donn es requises Figure 3 Les distributions discr te uniforme normale lognormale ou asym trique B ta peuvent tre utilis es ind pendamment pour d finir tous les param tres statistiques L Annexe 1 pr sente les quations utilis es ainsi que les param tres statistiques requis pour chaque distribution 1 8 Fichiers L utilisateur peut stocker les fichiers d entr es et de sorties dans le r pertoire voulu celui ci pouvant tre diff rent du r pertoire o est plac le logiciel lui m me Au moment de l ex cution le fichier Agriflux DAT doit se trouver dans le m me r pertoire que le fichier SIM Le fichier Agriflux DAT contient trois nombres arbitraires servant de valeurs initiales pour les tirages al atoires des simulations stochastiques Ces nombres sont modifi s apr s chaque simulation afin de g n rer l approche Monte Carlo Si le fichier Agriflux DAT est absent AgriFlux2 0 avertit l utilisateur et lance l ex cution avec des valeurs par d faut fournies par le logiciel Ces valeurs seront toujours les m mes d une simulation l autre et dans ce cas la suite de tirages al atoires sera toujours la m me 1 8 1 Fichiers de donn es Les donn es d entr e requises sont regroup es dans neuf fichiers diff rents selon la nature de l information qu ils contiennent Ces fichiers concernent les caract ristiques du sc nari
77. e l eau pr cipitations ruissellement infiltration pr l vement d eau par la culture vaporation percolation et drainage le module NitriFlux qui simule le cycle et le transport de l azote amendements ruissellement min ralisation immobilisation nitrification d nitrification pr l vement d azote par la culture drainage et lessivage et le module PestiFlux qui simule les transformations des pesticides et de leurs sous produits application volatilisation ruissellement adsorption et d sorption lente et rapide biod gradation drainage et lessivage Cette structure en fait un mod le tr s flexible auquel d autres modules pourront venir se rattacher pour compl ter la simulation des diff rents flux au niveau de la parcelle AgriFlux2 0 a t con u comme un outil de gestion des fertilisants et des pesticides applicable au contexte du Qu bec Une attention particuli re a t port e la minimisation du nombre de param tres requis De plus puisqu il a t d velopp dans l environnement Microsoft Windows son interface permettant la saisie des donn es et la visualisation des r sultats est particuli rement convivial AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 1 1 Fiche signal tique NOM AgriFlux2 0 Logiciel d valuation des risques de contamination des eaux superficielles et souterraines reli s l pandage au champ d engrais et de pesticides Outil de d veloppement Borland C C 5 0 Ordinateur requis Penti
78. e l infiltration int gre les apports d eau pr cipitations et fonte de neige et g n re la quantit d eau qui p n tre dans la premi re couche du profil de sol Le calcul de l infiltration fournit le volume d eau qui s infiltre dans le sol chaque jour Le volume d eau qui ne peut pas s infiltrer repr sente le ruissellement Dans diff rents mod les l infiltration est souvent repr sent e comme l apport total d eau duquel est soustrait le ruissellement cause de l chelle parcellaire utilis e dans le pr sent mod le une approche diff rente a t appliqu e Cette approche est bas e sur le calcul de l infiltration plut t que sur celui du ruissellement L infiltration est calcul e comme tant la valeur minimale entre le volume d apport pr cipitations et fonte et le volume d eau qui peut s infiltrer dans la premi re couche Le ruissellement a lieu lorsque la couche sup rieure du profil de sol est satur e et ne peut donc plus recevoir d eau Si la pente du terrain est non nulle l eau exc dentaire est alors enti rement ruissel e l oppos si la pente du terrain est nulle l eau exc dentaire s accumule la surface et peut s infiltrer le jour suivant si les teneurs en eau de la premi re couche le permettent Une valuation approximative de la pente du terrain est donc suffisante dans cette repr sentation 4 3 4 Pr l vement d eau par la plante Le pr l vement d eau par la plante est la quantit d eau extraite p
79. e n est pas consid r 87 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 3 5 vaporation L vaporation est le transfert d eau des couches superficielles du sol vers l atmosph re g r par le gradient d humidit Ce processus est consid r dans le mod le comme intervenant apr s le pr l vement d eau par la plante Il est effectu en fonction du volume potentiel d eau vaporer du sol chaque jour L approche utilis e dans HydriFlux consiste soustraire du sol les volumes d eau n cessaires pour satisfaire l vaporation potentielle journali re jusqu une profondeur maximale d termin e par l utilisateur Dans HydriFlux l vaporation potentielle journali re est obtenue en divisant l vaporation potentielle mensuelle des mois o il y a vaporation par le nombre de jours dans le mois Chaque jour un volume d eau est soustrait de la premi re couche correspondant au minimum entre l vaporation potentielle journali re et l eau disponible dans cette couche la teneur en eau d une couche ne peut pas descendre sous le point de fl trissement Si l vaporation potentielle n a pu tre combl e l eau est extraite de la couche suivante et ainsi de suite jusqu la profondeur maximale d vapora tion Les vaporations potentielles journali res sont les m mes pour toutes les ann es simul es Afin de repr senter ad quatement l vapotranspiration combinaison de l vaporation du sol et du pr l vement par les plantes lorsqu
80. e structuration du sol la conductivit hydraulique satur e augmente de Ksa la conductivit hydraulique satur e des macropores Ksat m par le facteur de majoration M donn par l utilisateur L intensit de la structuration varie suivant une loi normale le calcul de la distribution normale est le m me que pour le pr l vement d eau et d azote par les plantes entre le d but et la fin de la p riode de structuration Si l option macroporosit est s lectionn e si la macroporosit est requise pour cette simulation si le jour est compris entre le d but et la fin de la p riode de structuration et si la couche est touch e par la macroporosit la conductivit hydraulique en pr sence de macroporosit est calcul e En p riode de structuration la nouvelle conductivit hydraulique satur e du sol est calcul e chaque jour pour chaque couche jusqu la profondeur sp cifi e par l utilisateur Cette conductivit hydraulique satur e est ensuite utilis e pour calculer la conductivit hydraulique r elle de la couche en fonction de la teneur en eau dans celle ci e K atm T K a M AK K K sat m Tag m 3 K 0 K F AK e ta n cap Ksa m conductivit hydraulique saturation de macroporosit m j Km 0 conductivit hydraulique non satur e de macroporosit m j M facteur de majoration de la conductivit hydraulique saturation AK cart entre la conductivit hydraulique de
81. eeeerrrtnnnnnnneeerrrenen nnn 35 Fen tre de d finition des caract ristiques g n rales du cycle de l azote 39 Fen tre de d finition des conditions initiales des couches 43 Fen tre de d finition des caract ristiques des fertilisants 46 Fen tre de d finition des caract ristiques g n rales du pesticide 51 Caract ristiques d un compos trrrnenntr rnnt reee een 54 Fen tre de d finition des applications de pesticides 59 Fen tre de d finition des caract ristiques d une culture 61 MPATONS raciale So ses ne nn nn Nan en teen areas teen 64 Fen tre de d finition des semis des cultures 66 Fen tre de lancement de la simulation ssessosesnnneeeeeeeeererrnnrreeseerrrrrnnn 68 o Flux deal IeSSIVeR ni i 72 Etat des r servoirs de nitrates 73 Pr l vement d eau journalier nn 86 Repr sentation par r servoirs sesssesseeeenrreeeseertrtrnrrtesterrrrrtnnnnneserrnnnn nnn 89 Sch ma du drain end ndane din nan tre nnn 91 Cycle d azote santa nn nn RE es Mans Mer 2 94 Facteurs tenant compte de la teneur en eau du sol 97 Facteur de type Q10 tenant compte de la temp rature 98 Succession des transformations des pesticides dans PestiFlux 103 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 1 INFORMATIONS G N
82. ensible aux variations de la fraction de mati re organique en solution la pression de vapeur et la constante d hydrolyse Ces param tres ne m ritent donc pas une tr s grande attention lors de la caract risation Le flux de pesticide est plus sensible au coefficient de partition carbone organique eau et aux constantes d adsorption et d sorption lentes une variation du param tre cr e une variation au moins proportionnelle du r sultat Ces variations sont assez importantes pour justifier une attention particuli re lors de la param trisation Finalement le flux de pesticides varie de fa on tr s marqu e avec la constante de biod gradation Cette forte influence de ce param tre s explique par le fait qu avec l hydrolyse la biod gradation est le processus simulant la disparition des pesticides Dans le sc nario simul le flux de pesticide biod grad est plus important que le flux de pesticide hydrolys ce qui explique la plus grande influence de la constante de biod gradation Parmi les param tres test s et dans les conditions d application de cette analyse de sensibilit ce param tre est tr s important pour la dynamique des pesticides dans le sol Il doit donc tre quantifi de la fa on la plus pr cise possible ce qui n cessitera des recherches dans le domaine 139 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Cam Le D Xx N 2 u N 0 04 0 05 0 06 fraction de mati re organ
83. ent partir des teneurs moyennes des ann es pr c dentes Au cours des ann es que dure une simulation les contenus en C N NO3 NH varient pour tendre vers un tat stationnaire Donc plus une simulation est longue plus l influence des conditions initiales diminue Au Qu bec l automne et l hiver permettent g n ralement une d composition importante du carbone et de l azote des r servoirs Liti re et F ces Si la simulation d bute au printemps avant fertilisation et semis il est plausible de poser z ro les contenus en C et N des r servoirs Liti re et F ces Ceux ci seront augment s au cours de la premi re ann e par l interm diaire des fertilisations et de l incorporation des r sidus cette p riode de l ann e on peut mettre tout l azote organique mesur au champ dans le r servoir Humus qui contient l azote d compos et qui se min ralise tr s lentement S il est connu le reliquat de NO3 et de NH4 doit aussi tre inclus dans les r servoirs correspondants Si 42 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation le reliquat est inconnu on peut supposer que tout l ammonium a t nitrifi et que tous les nitrates ont t lessiv s l automne et ainsi poser ces contenus z ro Caract ristiques du cycle de l azote cycle_azo Figure 12 Fen tre de d finition des conditions initiales des couches 43 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation CONTENU EN C DU R SERVOIR LITI RE kg C ha Contenu en carbo
84. ente de l argile au sable 132 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation sable limon 4 argile N O 2 N N Q de Z D x 40 60 dose de lisier m ha Figure A 2 6 Influence de la dose de lisier sur les flux de nitrates lessiv s sable imon amp argile kg N ha ruissel s 40 60 dose de lisier m ha Figure A 1 7 Influence de la dose de lisier sur les flux de nitrates ruissel s 133 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 7 2 6 Param tres du cycle de l azote Une analyse de sensibilit a t r alis e dans le cadre d une application d AgriFlux en mod lisation inverse Larocque et Banton 1996 Les param tres utilis s proviennent de l application d AgriFlux r alis e par Larocque et Banton 1994 sur un loam sableux servant la culture du ma s grain Le profil de sol est divis en 3 couches jusqu une profondeur de 1 m Le climat correspond celui de la ville de Qu bec Les simulations sont r alis es sur six ans mais seules les derni res ann es ont servi l analyse de mai 1990 novembre 1991 Huit param tres seulement ont t tudi s constante de d gradation de la Liti re efficacit de la synth se microbienne de la Liti re fraction de Liti re passant l Humus constante de min ralisation de Humus constante de nitrification fraction de l azote inorganique disponible pour le pr l vement const
85. es avant de faire une simulation Un maximum de 50 cultures successives est possible 65 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Caract ristiques des cycles culturaux x CULTURES DISPONIBLES c z R pertoire courant C agrifluxidonn es Nom de fichier luzere ccu Ajouter OK pore mo CULTURES UTILIS ES f CARACT RISTIQUES DES CYCLES CULTURAUX Culture num ro 1 M C agriflux donn es luzeme ccu Type de culture C Annele P renne Date de d but de croissance Jour 29 H Mois 5 Ann e 1990 Date de fin de croissance Jour 130 Mois 13 Ann e 11990 Nombre de coupes LL Coupe num ro fi Jour 115 Mois 110 Ann e 1330 E Retirer la culture Travail du sol Dui C Non Nombre de cycles FE Date de travail du sol Jour 20 z Mois jio z Ann e 1990 culturaux Profondeur de travail du sol m D 0 2 Figure 19 Fen tre de d finition des semis des cultures TYPE DE CULTURE La culture est elle annuelle ou p renne e Une culture qu on doit semer chaque ann e ma s est une culture annuelle tandis qu une culture qui survit la p riode hivernale pendant plusieurs ann es luzerne est une culture p renne DATE DE D BUT DE CROISSANCE Date de d but de pr l vement d eau et d azote de la plante e La date de d but de croissance doit tre avant la date de fin de croissance 66 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation
86. es de forme IF d sorb e des sites moins accessibles kg pest ha Kaas constante d adsorption lente en pr sence uniquement de carbone organique j K adsL constante d adsorption lente ajust e en fonction du contenu en carbone organique du sol j KesL constante de d sorption lente en pr sence uniquement de carbone organique j K desL constante de d sorption lente ajust e en fonction du contenu en carbone organique du sol j 110 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Site211r contenu en pesticide de forme IF dans le r servoir Site2 kg pest ha Eig fraction de carbone organique dans le sol 4 5 6 Biod gradation La biod gradation est le processus par lequel le Compos Parent F1 se transforme en un premier Sous Produit F2 qui son tour se transforme en un second Sous Produit F3 Lorsque le Sous Produit F3 se biod grade il se transforme en un compos suppos alors non toxique qui n est plus suivi par PestiFlux Ce processus est repr sent comme une cin tique de r action d ordre un calcul chaque jour et a lieu dans les deux r servoirs SolutionSitel et Site2 Une seule constante de biod gradation est utilis e pour la biod gradation des deux r servoirs de chaque forme IF du pesticide et est ajust e en fonction de la temp rature du sol par l interm diaire du facteur Arrh nius Scow 1982 en fonction de la teneur en eau du sol par l interm diaire d un facteur a robie et en fonctio
87. ette bo te de dialogue il y a autant d onglets que de couches dans le profil de sol L utilisateur peut basculer d une couche l autre en cliquant sur l onglet voulu Figure 7 PAISSEUR m paisseur de la couche de sol e Param tre statistique e est recommand d utiliser une distribution discr te pour ce param tre afin d assurer une meilleure coh rence entre les diff rentes profondeurs requises dans la caract risation du profil de sol DENSIT APPARENTE S CHE g cm Rapport entre la masse et le volume de sol e Param tre statistique e Ce param tre est utilis dans le calcul de l adsorption des pesticides sur le sol Dans le cas o PestiFlux n est pas utilis une valeur approximative est suffisante 27 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Caract ristiques du sol loam_sableux 2x gocoeecesseseesesesesesssoog G n ral Couche 1 Couche 2 Couche 3 eccssocsossoscossessseseoos paisseur m Masse volumique apparente s che g cnr N 2e 00 1e 01 Conductivit hydraulique saturation mi L 3e 00 7e 00 pacten ade maioaton dela conductvite nyaradllgue m AsaWwraton empesence de maciopaasite IE Porosit nr N 4e 01 4e 02 Contenu en eau r siduel nr nr N 3e 01 3e 02 Point de fl trissement nr nr N 2e 01 2 02 Contenu en sable N 5e 01 5e 00 Contenu en limon 4 N 2e 01 2e 00 Contenu en argile N 2e 01 2e 00 Contenu en mati
88. eur d sire t il simuler une application de pesticides OPTION PR CIPITATIONS L utilisateur d sire t il simuler les pr cipitations g n r es ou utiliser une chronique de pr cipitations r elles observ es fournies 21 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 2 Fichier Sol SOL Le mod le AgriFlux2 0 simule le transport de l eau et des contaminants dans la zone non satur e du sol Il est donc n cessaire de d finir le profil de sol jusqu la nappe phr atique ou du moins jusqu une profondeur au del de laquelle on consid rera que l activit biochimique du sol est n gligeable et que les flux d azote et de pesticides ne peuvent plus tre att nu s Si le profil est d fini jusqu la nappe sa limite doit correspondre la plus grande profondeur atteinte par la nappe pendant l ann e Dans tous les cas il faut aussi pr ciser s il existe une couche imperm able imm diatement sous jacente cette profondeur maximale de la nappe et travers laquelle la nappe ne peut s couler librement Dans ce cas il est consid r que les coulements dans la zone non satur e n alimentent pas la nappe profonde Dans le cas contraire fond perm able l coulement n est pas limit en profondeur et un flux de recharge de la nappe est calcul La Figure 5 illustre un profil de sol type Surface du sol D Position des drains Ecartement des drains Figure 5 Profil de sol 22 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 1 Ve
89. ganique e Param tre statistique CONTENU EN NH kg N ha Contenu en ammonium du fertilisant organique ou inorganique e Param tre statistique CONTENU EN NO kg N ha Contenu en nitrates du fertilisant organique ou inorganique e Param tre statistique 48 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation TYPE DE RELARGAGE Dynamique de dissolution du fertilisant inorganique taux constant ou diminuant de mani re exponentielle dans le temps NOMBRE DE JOURS DE RELARGAGE Nombre de jours requis pour une dissolution compl te du fertilisant inorganique e Param tre statistique e Le m me nombre de jours de relargage est utilis pour la partie ammoniacale et la partie nitrique de l apport inorganique 49 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 7 Fichier Caract ristiques d un pesticide CPE Dans ce fichier sont saisis tous les param tres relatifs un pesticide particulier Il doit y avoir autant de fichiers CPE qu il y a de produits diff rents appliqu s sur le sol L utilisateur peut consulter une base de donn es d velopp e par le d partement d agriculture am ricain USDA l adresse http ncsr arsusda gov rsml ppdb3 pour obtenir diff rents param tres des pesticides d usage courant en agriculture 2 Nom du pesticide m me que celui du fichier 3 Pr sence de volatilisation 1 Oui 0 Non Pr sence de biod gradation 1 Oui 0 Non a m7 E mn en BE LA LU E LUE LT En ciao de Ta od raondCompone Pre
90. ique en solution Figure A 2 16 Influence de la fraction de mati re organique en solution Compos Parent Sous Produit 1 less pesticides kg ha 90 70 90 coefficient de partition CO eau ml g Figure A 2 17 Influence du coefficient de partition carbone organique eau 140 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Compos Parent Sous Produit 1 Lun N D X a 2 8 u N 0 1 5E 05 0 00002 2 5E 05 0 00003 3 5E 05 0 00004 4 5E 05 0 00005 5 5E 05 0 00006 6 5E 05 pression de vapeur Pa Figure A 2 18 Influence de la pression de vapeur Compos Parent Sous Produit 1 less pesticides kg ha 80 100 120 140 constante d adsorption lente 1 j Figure A 2 19 Influence de la constante d adsorption lente 141 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Compos Parent Sous Produit 1 less pesticides kg ha Lam A N D Xx a e Se 8 o N 2 0 03 0 04 0 05 constante de biod gradation 1 j Figure A 2 21 Influence de la constante de biod gradation 142 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 0 08 0 07 Compos Parent 0 06 Sous Produit 1 0 05 0 04 0 03 0 02 0 01 0 0 0004 0 0006 0 0008 0 001 0 0012 0 0014 0 0016 Lu haa Xx u 3 2 N Q a 9 N Q constante d hydrolyse 1 j Figure A 2 22 Influen
91. is pour chacune des ann es de simulation e Le nombre de couches n est pas identique fichiers SOL et AZO Le nombre de couche dans le fichier Sol est diff rent du nombre de couches dans le fichier Azote e L option de simulation des pr cipitations n est pas la m me dans les fichiers SIM et CLI L option des pr cipitations G n r es ou Fournies doit tre identiques dans le fichier Simulation et le fichier Climat e Date de d but de culture avant la date de d but de simulation La date de d but de la premi re culture est ant rieure la date de d but de la simulation e Date de fin de culture apr s la date de fin de simulation La date de fin de la derni re culture est post rieure la date de fin de la simulation e La derni re date de culture avant la premi re date La derni re culture a lieu avant la premi re culture La date de fin de simulation avant la date de d but La date de fin de simulation est ant rieure la date de d but de la simulation 146 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation e Date de d but de fertilisation avant le d but de la simulation La date de la premi re fertilisation est ant rieure la date de d but de la simulation e Date de fin de fertilisation apr s la fin de la simulation La date de la derni re fertilisation est post rieure la date de fin de la simulation e La derni re date de fertilisation avant la premi re date La derni re fertilisation a lieu avant
92. itations l g n r es 0 fournies Option Pesticides 1 Oui 0 Non Fichiers utilis s pour la simulation fichier SOL fichier CLI etC 1 Note Les lignes 11 20 sont inscrites dans le fichier au moment de l ex cution nn Option Fertilisants 1 Oui 0 Non 0 19 0 Tableau 3 Structure d un fichier Simulations SIM NOMBRE DE SIMULATIONS Nombre de simulations stochastiques de type Monte Carlo e Plus le nombre de simulations est lev plus la distribution des r sultats est repr sentative des param tres d entr e e Pour une premi re estimation rapide effectuer 100 simulations Pour plus de pr cision effectuer 1000 simulations 19 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Simulation xi Nombre de simulations j 0 z Date de d but de simulation Jour I Mois 5 Ann e 1330 z Date de fin de simulation Jour j z Mois j2 Ann e 1992 H tat des r servoirs C Annuellement Mensuellement Jour pour l tat des r servoirs Jour ji Mos F OPTIONS Cultures pul C NON Cycle de l azote OUI C NON Fertilisants OUI C NON Pesticides OUI C NON Pr cipitations G n r es Fourmies o Figure 4 Fen tre de d finition de la simulation DATE DE D BUT DE SIMULATION Date laquelle la simulation d bute e est pr f rable de d buter une simulation l automne ou au printemps afin de ne pas couper la p riode hivernale ou une saison de croissance en deux
93. la premi re fertilisation 7 3 3 R sultats e Erreur d impression L impression du fichier est impossible e Format de fichier non support Ce type de fichier n a pas t reconnu comme tant un fichier de r sultat d AgriFlux e L extension est superflue Le nom de fichier cumul ne doit pas contenir d extension e Pas de fichier choisi Aucun fichier n a t choisi pour faire le cumul ou le nom du fichier cumul n a pas t indiqu e Le fichier source pour l accumulation n existe pas Le fichier source n existe pas ou son ouverture est impossible 7 3 4 Fichiers e L option Fertilisants requiert l option Azote Le cycle de l azote doit tre simul afin de pouvoir simuler les fertilisations e La valeur moyenne de X doit tre sup rieure la valeur moyenne de Y 147 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Les valeurs de porosit capacit au champs et point de fl trissement doivent suivre un ordre logique porosit gt capacit au champ gt point de fl trissement e Impossible d ajouter un pesticide Le nombre maximum de pesticides a t atteint il est impossible d ajouter de nouveaux pesticides e Impossible d ajouter une culture Le nombre maximum de cultures a t atteint il est impossible d ajouter de nouvelles cultures 148
94. latilisation n a lieu que dans la premi re couche du profil de sol sur le r servoir SolutionSite1 Seul le Compos Parent F1 se volatilise 107 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation P P F v v t Arr K 3 3 105 EN vol K S SolutionSitel p SolutionSitel p exp Ka 1 j P pression de vapeur du Compos Parent Pa Po pression de vapeur ajust e en fonction de la temp rature du sol Pa SolutionSite1 F1 contenu en Compos Parent F1 dans le r servoir SolutionSite1 kg pest ha Kval constante de volatilisation du Compos Parent j S solubilit du Compos Parent mg 4 5 4 Adsorption d sorption Le processus d adsorption d sorption se pr sente en deux tapes L adsorption d sorption rapide a tout d abord lieu sur les sites de type 1 et sur la mati re organique en solution dans l eau complexation Par la suite l adsorption d sorption lente a lieu sur les sites de type 2 4 5 4 1 Adsorption d sorption rapide Le retard affectant le pesticide en solution dans l eau est d principalement la pr sence de mati re organique dans le sol sur laquelle peut s adsorber le pesticide Le facteur retard permet de simuler le partage entre les pesticides en solution et les pesticides mobilisables du r servoir SolutionSitet Il est calcul en fonction de la fraction en carbone organique du sol et du coefficient de partition carbone organique eau Knox et al 1993 108 AgriFlux2 0
95. ment aux conditions de pr cipitations du Qu bec Pour des applications d autres climats de caract ristiques tr s diff rentes ses performances pourraient varier Cette approche permet de g n rer un grand nombre d ann es de pr cipitations journali res partir d un nombre limit d informa tions Elle permet aussi de g n rer al atoirement les extr mes statistiques secs ou humides Cette approche est bas e sur certaines particularit s de la distribution temporelle des pr cipitations valables dans la plupart des climats Premi rement les pr cipitations journali res suivent l int rieur de chaque mois une distribution exponentielle Cette loi de distribution exponentielle est caract ris e par un seul param tre correspondant l inverse de la moyenne arithm tique de ces pr cipitations Deuxi mement la r partition saisonni re des pr cipitations est bien repr sent e par les valeurs mensuelles moyennes Troisi mement pour les climats temp r s humides le nombre mensuel moyen de jours de pr cipitations peut tre consid r comme constant d un mois l autre Finalement la probabilit d occurrence d une journ e de pr cipitations est assez faiblement reli e aux conditions de pr cipitations de la veille v nements suppos s ind pendants 82 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation partir de ces constatations la g n ration al atoire des pr cipitations est r alis e en deux tapes Premi remen
96. n du contenu en mati re organique par l interm diaire du facteur tenant compte de l effet de la mati re organique sur la biod gradation Kao Kp E F x bio t Arr Frs mo Maur SolutionSitel 1 exp Ka 1j Mur T Site ir 1 z exp Ko s 1 Kbio constante de biod gradation j Kbio constante de biod gradation ajust e en fonction de la temp rature et des contenus en eau et en mati re organique du sol j MPbiotir masse de pesticides de forme IF biod grad e du r servoir SolutionSitet kg pest ha MPbio2 1F masse de pesticides de forme IF biod grad e du r servoir Site2 kg pest ha L ajustement des masses de pesticides dans les deux r servoirs d une forme l autre 111 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation est r alis e en fonction des masses molaires respectives des compos s SOUR ORUE Re j SolutionSitel r m Moi IM UF Site2 Site2 MP MM sri E E bio2 SR IF IF IF MM ir MM masse molaire du compos IF g mol 112 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 5 7 Hydrolyse L hydrolyse transforme un compos suivi en un compos non toxique qui n est plus suivi par PestiFlux Ce processus est repr sent par une cin tique de r action d ordre un calcul e chaque jour et se produit sur toutes les formes de pesticides pr sents F1 F2 et F3 et sur les deux r servoirs La constante de r action est influenc e par la temp rature du sol et ajust
97. n et P Lafrance 1997 Simulation et suivi des pesticides et de leurs sous produits dans un sol agricole l aide du logiciel PestiFlux Soumis Rev Sci Eau Dupuy A O Banton et M Razack 1997 Contamination nitrat e des eaux souterraines d un bassin versant agricole h t rog ne I valuation des apports la nappe mod le AgriFlux Rev Sci Eau 10 1 Dupuy A M Razack et O Banton 1997 Contamination nitrat e des eaux souterraines d un bassin versant h t rog ne II valuation des concentrations dans la nappe Rev Sci Eau 10 2 Larocque M Banton O et P Lafrance 1998 Simulation par la mod le AgriFlux du devenir de l atrazine et du d thylatrazine dans un sol agricole du Qu bec sous ma s Rev Sciences de l Eau 11 2 191 208 Lasserre F M Razack and O Banton 1999 A GIS linked model for the assessment of nitrate contamination in groundwater J Hydrology 224 3 4 81 90 Larocque M O Banton J Gagnon and C Camir 2002 Using models to manage soil inorganic nitrogen in forest tree nurseries Soil Sci Soc Am J 66 2 602 612 Novak S O Banton and M Schiavon 2003 Modelling metolachlor exports in subsurface drainage water from two structured soils under maize eastern France J of Hydrology 270 295 308 Villard A S Novak O Banton F Kockmann et E Cr mille 2004 Etude des flux d eau et d azote nitrique sous racines sur deux champs captants du Val de Sa ne
98. n pesticide de forme IF dans le r servoir SolutionSite1 kg pest ha 109 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 5 5 Adsorption d sorption lente Le pesticide est aussi susceptible de se fixer plus fortement sur la matrice du sol en s adsorbant sur des sites moins accessibles Par opposition l adsorption rapide mentionn e plus haut ce processus est nomm adsorption lente parce qu il se produit lentement apr s qu un quilibre rapide ait t r alis sur les sites de type 1 Ce processus est r versible par la d sorption lente Les pesticides ainsi adsorb s se retrouvent dans un second r servoir duquel ils ne migrent pas en fonction des flux d eau Pour tre mobilis s ces pesticides doivent d abord tre d sorb s et se retrouver dans le premier r servoir L adsorption et la d sorption lentes sont simul es comme des r actions d ordre un calcul es chaque jour l aide de deux constantes distinctes pour l adsorption et la d sorption qui sont influenc es par le contenu en carbone organique du sol mais pas par la temp rature du sol Ce processus touche toutes les formes de pesticides pr sents Pignatello et Xing 1996 sr x K aast K aas Ez S Kiest E Kiest F co MP as r SOlutionSitel p i exp K a l j MPF Site 2 1 i i exp K es 3 1j MPaasL r masse de pesticides de forme IF adsorb e sur les sites moins accessibles kg pest ha MP esL r masse de pesticid
99. ne de la partie ligneuse de la mati re organique qui se min ralise rapidement e Param tre statistique CONTENU EN N DU R SERVOIR LITI RE kg N ha Contenu en azote de la partie ligneuse de la mati re organique qui se min ralise rapidement e Param tre statistique CONTENU EN C DU R SERVOIR F CES kg C ha Contenu en carbone de la partie d origine animale de la mati re organique qui se min ralise rapidement e Param tre statistique CONTENU EN N DU R SERVOIR F CES kg Nha Contenu en azote de la partie d origine animale de la mati re organique qui se min ralise rapidement e Param tre statistique CONTENU EN N DU R SERVOIR HUMUS kg Nha Contenu en azote de la partie de la mati re organique qui se min ralise lentement e Param tre statistique CONTENU EN N NH DU R SERVOIR AMMONIUM kg Nha Contenu en azote sous forme ammoniacale du sol e Param tre statistique CONTENU EN N NO DU R SERVOIR NITRATES kg Nha Contenu en azote sous forme nitrique du sol e Param tre statistique 44 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 6 Fichier Fertilisant FER Les amendements peuvent tre appliqu s en plusieurs doses au cours de l ann e toutes les combinaisons de fertilisants tant permises Pour chaque amendement l utilisateur doit identifier la date d application mais le mod le peut d placer l application afin qu elle co ncide avec une p riode relativement s che ceci permet de repr se
100. ne gaussienne centr e r duite x quanti me du jour pendant le pr l vement u moyenne de la distribution o cart type de la distribution mer quanti me du jour d mergence de la culture mat quanti me du jour de maturit de la culture Le pr l vement potentiel pour un jour j est calcul en multipliant la probabilit de se trouver entre le jour j 1 et le jour j par le besoin total d eau pour toute la p riode de croissance PE F 88 pr F j P j 1 lt X lt j F j F j 1 PEpot j pr l vement potentiel en eau au jour j m For fraction du pr l vement potentiel du jour j BE besoin potentiel en eau pour la saison de croissance m Le pr l vement potentiel total ainsi calcul est extrait de chacune des couches de sol en proportion de la fraction de racines qui s y trouve PE s4 2 J PE pa j Fa PEel z j pr l vement d eau de la couche z au jourj Frac 2 fraction de racines dans la couche z L approche utilis e permet aussi de g rer un d ficit de pr l vement d eau Le d ficit est accumul durant sept jours cons cutifs au del desquels il est consid r que le manque d eau du premier jour d ficitaire ne peut plus tre combl par un apport subs quent Ce d ficit est accumul pour toutes les couches et peut tre combl par un pr l vement d eau dans n importe quelle couche o l eau est disponible Toutefois l effet du d ficit d eau sur la croissance de la plant
101. non restreint en profondeur ou si au contraire la position de la nappe correspond une couche imperm able Dans le premier cas l eau qui arrive cette profondeur recharge sans restriction la nappe Dans le second cas l coulement vertical est impossible et l eau est drain e s il y a des drains agricoles ou s accumule dans le profil 4 3 7 Drainage Le drainage artificiel de l eau est une composante importante du bilan hydrologique de nombreux sols agricoles Le drainage agricole vise g n ralement rabattre la nappe d eau souterraine sous la zone racinaire afin d allouer une a ration suffisante pour les racines Ceci s effectue l aide d un syst me de drains dispos s horizontalement intervalles r guliers dans le sol Ces drains en vacuant l eau entra nent aussi les nitrates et pesticides dissous Le calcul du drainage doit repr senter le rabattement de la nappe et permettre l valuation des flux journaliers correspondants d eau d azote nitrique et de pesticides Il doit aussi tenir compte de l coulement vers la nappe profonde d une partie de l eau 90 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation couches nappe simul e nappe r elle drain Figure 25 Sch ma du drainage L approche d velopp e dans HydriFlux consid re que les coulements de la zone satur e soumise l effet de drains parall les conf rent cette zone satur e la forme d une demi ellipse La surface sous cette demi ellipse doit tre ide
102. nter les conditions r elles d pandage qui doivent entre autres permettre la circulation de la machinerie au champ Nombre de fertilisations 1 60 3 EM Type de fertilisation 1 organique 2 inorganique 4 Date de fertilisation jour mois ann e 5 BE EL LE Sn Vote np A EE LL EL A EL LL 7 Si fert org Rapport C N des F ces DE LE Note Les lignes 3 14 se r p tent pour chaque fertilisation Tableau 10 Structure d un fichier Fertilisants FER 2 6 1 Caract ristiques g n rales des fertilisants Un premier onglet de la bo te de dialogue permet de saisir les caract ristiques g n rales des fertilisations 45 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation NOMBRE DE FERTILISATIONS Nombre total de fertilisations pendant toute la dur e de la simulation e Normalement il y a deux ou trois fertilisations par ann e au Qu bec 2 6 2 Caract ristiques d une fertilisation Dans cette bo te de dialogue il y a autant d onglets que de fertilisations L utilisateur peut basculer d une fertilisation l autre en cliquant sur l onglet voulu Figure 13 Caract ristiques des fertilisations fert89 90 21x Fet2 Fet Feta F5 Moisif5 Ann e fisso g RE NE NN Ippe derelargage f onstan S erpanentiel Womoecejonsoereagage DA 51 Figure 13 Fen tre de d finition des caract ristiques des fertilisants 46 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation DATE D PANDAGE Date laquelle a lieu l
103. ntique celle du rectangle r sultant de la hauteur moyenne satur e au dessus des drains telle que calcul e dans HydriFlux et la distance entre les drains En galant l aire de la demi ellipse et l aire du rectangle form par la zone satur e au dessus des drains on peut calculer la hauteur de la demi ellipse qui contient le m me volume de sol satur jm br Da 9 A h L hou m 4 T Ae aire de la demi ellipse m A aire du rectangle form par la zone satur e au dessus des drains m m petit rayon de la demi ellipse m b grand diam tre de la demi ellipse distance entre les drains m hsa hauteur d eau satur e au dessus des drains m 91 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Le flux d eau vacu par les drains est alors calcul l aide d une simplification de l quation propos e par Bouwer et van Schilfgaarde 1963 AK m ur Q flux mj Ke conductivit hydraulique lat rale quivalente m j La conductivit hydraulique lat rale quivalente est calcul e par Skaggs 1991 K d K d K d d Ki conductivit hydraulique satur e de la couche i mj di paisseur de la couche satur e i m Le volume d eau drain est soustrait des couches au dessus des drains en partant de la couche satur e sup rieure et en descendant jusqu la profondeur des drains 4 3 8 Macroporosit La macroporosit se produit pendant une courte p riode de l ann e Ell
104. o simuler SIM la description du profil de sol SOL les donn es climatiques CLI les param tres n cessaires la simulation du cycle de l azote AZO les caract ristiques des fertilisants et de leurs applications FER les param tres n cessaires la simulation des transformations des pesticides CPE le sc nario d application de pesticides APE les caract ristiques des cultures CCU ainsi que les cycles culturaux SCU Si une chronique de pr cipitations r elles est utilis e celle ci doit se trouver dans le fichier PRE Nature du fichier 13 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Simulation Caract ristiques du sol Caract ristiques climatiques Caract ristiques du cycle de l azote Caract ristiques d un pesticide Encha nement des applications de pesticides Caract ristiques d une culture Cycles culturaux Chronique de pr cipitations r elles observ es Tableau 1 Fichiers de donn es Par l interm diaire de l interface l utilisateur peut cr er de nouveaux fichiers de donn es et diter des fichiers existants Tous les fichiers tant de type ASCII ils peuvent aussi tre visualis s avec n importe quel diteur ou traitement de texte Les noms des fichiers sont la discr tion de l utilisateur mais les extensions num r es plus haut doivent tre respect es sans quoi le logiciel ne reconna tra pas les fichiers au moment de la simulation 1 8 2 Fichiers r sulta
105. on et d argile doit donner 100 CONTENU EN ARGILE Pourcentage d argile dans la couche e Param tre statistique e La somme des pourcentages de sable de limon et d argile doit donner 100 CONTENU EN MATI RE ORGANIQUE Pourcentage de mati re organique dans la couche e Param tre statistique e Ce param tre est utilis dans le calcul de l adsorption des pesticides sur le sol Dans le cas o PestiFlux n est pas utilis une valeur approximative est suffisante e Le pourcentage de mati re organique varie verticalement dans le profil de sol de fa on importante Une discr tisation ad quate du profil est donc n cessaire pour entre autres refl ter au mieux l volution verticale du contenu en mati re organique FRACTION DE MATI RE ORGANIQUE EN SOLUTION Fraction de la mati re organique totale qui est en solution dans l eau intersticielle du sol e Param tre statistique e Ce param tre est utilis dans le calcul de l adsorption des pesticides sur le sol Dans le cas o PestiFlux n est pas utilis une valeur approximative est suffisante Si la parcelle tudi e n a pas fait l objet d une campagne de caract risation sur le terrain certains param tres peuvent tre d termin s l aide de la Figure 8 et du Tableau 5 30 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 100 0 90 10 80 20 70 30 Argile silteuse sableuse Loam argilo limoneux loam argileuse argilo sableux 20
106. param tre donn une valeur unique La probabilit est donc 1 7 1 2 Distribution uniforme La valeur d un param tre est uniform ment distribu e entre deux valeurs bornes inf rieure et sup rieure de la fourchette de valeurs quand la probabilit d avoir une valeur donn e est la m me que celle d avoir une quelconque autre valeur sur la distribution 7 1 3 Distribution normale Une variable X est dite normale lorsque sa fonction densit de probabilit correspondante est 1 x u E en SE 120 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation g x densit de probabilit de la distribution normale u moyenne o cart type Cette distribution est unimodale L intervalle de variation de la variable x s tend de 00 La fonction densit de probabilit inverse est calcul e partir de la fonction approch e 26 2 22 d Abramovitz et Stegun 1972 7 1 4 Distribution lognormale Une variable Y est dite lognormale ou logarithmico normale lorsque son logarithme X LnY poss de une distribution normale Son intervalle de variation s tend de 0 La fonction densit de probabilit correspondante est g y E 1 exp log Y ogy YOoes 27 2 es Les relations entre les moyennes et variances des variables initiale Y et transform e X sont u exp y 0 2 o exp 2u o Xexp o 1 LE oi lui 1 o In 1 0 x La Figure A 1 1 donne des exemples de dissym trie de la dist
107. pr l vement r el en nitrates au jour j la profondeur z kg Nha BN besoin potentiel total en azote pour toute la saison de croissance kg Nha Tout comme pour le pr l vement d eau un d ficit d azote peut tre accumul pendant 7 jours mais n affecte pas la croissance de la culture 4 4 6 D nitrification La d nitrification est la voie principale par laquelle l azote passe du sol l atmosph re La d nitrification biologique est la r duction des nitrates par des bact ries ana robies La d nitrification est un processus extr mement complexe et jusqu date tr s peu tudi Pour cette raison les repr sentations utilis es dans les diff rents mod les sont extr mement variables L approche pr conis e dans NitriFlux est une cin tique de type Michaelis Menten calcul e pour une journ e Johnsson et al 1987 K den Kaen k F amp ana ro i F exp r K 1j _ NO NOz gt N z den J NO EC dem N Kaen constante de d nitrification g N m j K den constante de d nitrification ajust e en fonction de la teneur en eau et de la temp rature du sol g N m j Nnos _ n24 quantit d azote d nitrifi e la profondeur z Caem constante de demi saturation mg N La constante de d nitrification doit correspondre la teneur en eau saturation et la temp rature de 20 C 102 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 5 Transformations des pesticides La Figure 29 illus
108. re 16 Fen tre de d finition des applications de pesticides PROFONDEUR D APPLICATION m Profondeur laquelle le pesticide est incorpor dans le sol Param tre statistique En g n ral la profondeur d application est faible Une valeur dans la premi re couche est recommand e Une profondeur nulle repr sente une application en surface du sol sans incorporation le pesticide est cependant num riquement incorpor dans la premi re couche Si la profondeur d application est sup rieure l paisseur du profil de sol le pesticide est int gr chaque couche en proportion de son paisseur 59 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation DATE D APPLICATION Date laquelle l application du pesticide est r alis e TYPE D APPLICATION Forme du pesticide appliqu liquide ou granules TAUX D APPLICATION kg ha Nombre de kilogrammes par hectare de mati re active appliqu e sur ou dans le sol e Param tre statistique TYPE DE RELARGAGE Dynamique de dissolution du pesticide taux constant ou diminuant de mani re exponentielle dans le temps e Param tre requis uniquement pour un pesticide appliqu sous forme granulaire NOMBRE DE JOURS DE RELARGAGE j Nombre de jours requis pour une dissolution compl te du pesticide e Param tre statistique e Param tre requis uniquement pour un pesticide appliqu sous forme granulaire 60 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 9 Fichier Caract ristiques d une culture C
109. re organique N 3e 00 3e 01 Fraction de mati re organique dissoute N 5e 02 5e 03 OK Annuler Figure 7 Fen tre de d finition des caract ristiques d une couche CONDUCTIVIT HYDRAULIQUE A SATURATION m j Propri t du mat riau repr sentant son aptitude laisser s couler l eau e Param tre statistique e En g n ral la conductivit hydraulique saturation est tr s variable dans l espace et sa distribution statistique pr sente une asym trie L utilisation d une distribution lognormale et d un cart type de m me importance que la moyenne est recommand e pour repr senter cette situation FACTEUR DE MAJORATION DE LA CONDUCTIVIT HYDRAULIQUE 28 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Facteur par lequel la conductivit hydraulique saturation est multipli e pour refl ter la macroporosit e Param tre n cessaire uniquement lorsque la macroporosit est utilis e POROSIT m m Rapport du volume des vides au volume total du mat riau correspondant aussi la teneur en eau saturation e Param tre statistique e La porosit est un param tre qui ne varie pas beaucoup dans l espace et dont la distribution est g n ralement sym trique Pour repr senter cette situation l utilisation d une distribution normale et d un cart type dix fois plus petit que la moyenne est recommand e CONTENU EN EAU RESIDUEL m m Teneur en eau volumique du sol situ e entre la
110. ribution pour diff rents rapports de uy et oy 121 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit distribution log normale distribution log normale moyenne 1 00 sigma 0 100 moyenne 1 00 sigma 0 700 N SN wW Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit distribution log normale distribution log normale moyenne 1 00 sigma 0 300 moyenne 1 00 sigma 1 00 N Fonction de densit de probabilit Fonction de densit de probabilit distribution log normale distribution log normale moyenne 1 00 sigma 0 500 moyenne 1 00 sigma 2 00 Figure A 1 1 Distributions lognormales 122 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 7 1 5 Distribution B ta La famille des distributions B ta est compos e de toutes les distributions ayant une fonction densit de probabilit de la forme 1 g x Bla D x1 x pour0 lt x lt 1 I a r b B a b Merb a fonction Gamma L int grale de probabilit de la distribution jusqu x est appel e Fonction B ta Incompl te et not e l a b I ab l fea ar pour0 lt x lt 1 0 L approximation de la Fonction B ta Inverse est donn e par Abramovitz et Stegun q 26 5 22 Si l a b p et Q y p o Q est la densit de probabilit de la distribution normale a NA T ET a be _Vh j 1 1 2 Ph 2b 1 2a 1 6 3h TE E E ei aei E TG La Figur
111. ris J C 1982 Rate of hydrolysis Dans Handbook of chemical property estimation methods Environmental behavior of organic compounds Lyman W J W F Reehl et D H Rosenblatt Eds McGraw Hill Book Co New York NY USA pp 7 1 7 48 Horton R et S O Chung 1991 Soil heat flow Dans Modeling plant and soil systems Ed J Hanks et J T Ritchie ASA CSSA et SSSA Madison WI 118 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Johnsson H L Bergstr m P E Jansson et K Paustian 1987 Simulated nitrogen dynamics and losses in a layered agricultural soil Agric Ecosys Environ 18 333 356 Knox R C D A Sabatini et L W Canter 1993 Subsurface transport and fate processes Lewis Publishers Boca Raton FL USA 430p Larocque M et O Banton 1993 Significance of parameter precision in modeling the nitrogen cycle and nitrate leaching Soil Sci Soc Am J 58 396 400 Linsley R K M A Kohler et J L H Paulhus 1975 Hydrology for engineers 2i me dition McGraw Hill Musy A et M Soutter 1991 Physique du sol Presses polytechniques et universitaires romandes Lausanne Suisse Pignatello J J et B Xing 1996 Mechanisms of slow sorption of organic chemicals to natural particles Environ Sci Technol 30 1 1 11 Prat M 1982 Simulation th orique du transport de produits r actifs dans les sols Cas de l azote dans les relations bassin versant rivi re Th se de Docteur Ing nieur Inst Nat Polytechn Toulouse
112. rmer ou d imprimer le graphique Les fichiers de flux eau nitrates et pesticides et concentrations nitrates et pesticides sont pr sent s sous forme de graphiques XY avec une courbe principale qui correspond la moyenne et deux courbes enveloppes correspondant la moyenne plus et moins un cart type Les fichiers de r servoirs azote et pesticides sont pr sent s sous forme d histogrammes avec des barres d erreur pour repr senter l importance de l cart type hiy simul89 90 lee aA Fichier Affichage Cumul Flux d eau lessiv e 0 064 0 0554 0 057 0 0454 0 044 Hauteur d eau m Figure 21 Flux d eau lessiv e 72 AgriFlux2 0 tilisation Fichier Affichage Couches Azote dans le r servoir NO3 Figure 22 Etat des r servoirs de nitrates Dans le cas d un fichier de flux l item Graphique permet de tracer un graphique de flux journaliers cumul s Dans le cas d un fichier de concentrations litem Graphique permet de visualiser les concentrations relatives aux diff rents pesticides et aux diff rents compos s Dans le cas d un fichier r servoir l item Graphique permet de visualiser les r sultats relatifs aux diff rents pesticides et aux diff rents compos s pr sents dans chacune des couches du profil de sol Pour tous les types de fichiers il est possible d effectuer un zoom afin de visualiser de plus pr s certaines p riodes 73 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation
113. rmet de quantifier les risques de contamination des ressources d eau et les impacts potentiels sur les cosyst mes aquatiques 3 3 4 tat des r servoirs Les valeurs de contenu en carbone et en azote des diff rents r servoirs du sol renseignent sur la reconstitution ou l appauvrissement du sol en mati re organique Les contenus en nitrates et pesticides permettent d estimer le potentiel de contamination des pratiques culturales et dans le cas des pesticides de phytotoxicit potentielle persistant d une ann e sur l autre 76 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 DESCRIPTION TECHNIQUE AgriFlux2 0 est un mod le m caniste c est dire qu une repr sentation physique est utilis e pour chacun des processus Certains processus sont repr sent s de la fa on la plus g n ralement retrouv e dans la litt rature et reconnue comme repr sentative Cependant d autres repr sentations ont parfois t labor es sp cifiquement pour AgriFlux2 0 en raison soit de la sp cificit de l application de type gestion de l outil simplification des processus ou des param tres utilis s soit des lacunes ou des inad quations des repr sentations retrouv es dans la litt rature Les paragraphes suivants d crivent les concepts th oriques utilis s dans AgriFlux2 0 4 1 Temp rature 4 1 1 Temp rature du sol La temp rature du sol influence les vitesses de r actions biochimiques du cycle de l azote et des transformations des pestici
114. rsion du logiciel v 2 0 Nombre de couches 1 20 Param tre non utilis 2 A LL A LE EU 11 Pr sence de MacroPorosit 1 Oui O Non qu qu LE D pui pu qu ur Ds pt PT Si Macroporosit et couche touch e par la macroporosit facteur de 1 1000 1 1 14 15 1 1 1 1 2 2 2 2 24 25 2 2 3 6 7 8 9 0 1 2 3 6 7 majoration de la conductivit hydraulique saturation en pr sence de os macroporosit m j Note Les lignes 16 27 se r p tent pour chaque couche Tableau 4 Structure du fichier Caract ristiques du sol SOL 23 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Le profil tudi doit tre divis en couches de sol physiquement homog nes Pour chacune il faut d terminer l paisseur la conductivit hydraulique saturation la porosit la capacit au champ le point de fl trissement et la composition en sable limon argile Ces param tres devraient avoir fait l objet d une caract risation sur le terrain mais d faut de disposer de toutes les donn es pour un site en particulier certains d entre eux peuvent tre estim s partir d abaques ou de formules tablies dans la litt rature Pour d limiter les couches homog nes il est recommand de se baser sur les horizons naturels du sol Il peut tre n cessaire cependant de d finir plus de couches qu il n existe d horizons tel que deux demi couches identiques pour un m me horizon par exemple afin
115. s ayant principalement trait l ordre de la r action et au nombre de r servoirs qui composent la mati re organique du sol La repr sentation retenue est une r action d ordre un calcul e pour une journ e et trois r servoirs contenant la mati re organique tel que sugg r par Johnsson et al 1987 Les quations pr sent es ci apr s concernant les transformations de l azote contenu dans le r servoir Liti re s applique de la m me mani re au r servoir F ces La valeur utilis e pour chacune des constantes de r action d gradation de la Liti re des F ces et de l Humus doit avoir t d termin e dans des conditions optimales de teneur en eau capacit au champ et de temp rature 20 C Les facteurs multiplicatifs ajusteront les constantes de r action selon les variations d humidit et de temp rature du sol K asori T K iceLit F Ola ro Ei K pun Krun F hum hum O a ro F exp 98 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Ka gLit constante de d gradation du r servoir Liti re j K d constante de d gradation du r servoir Liti re ajust e en fonction de la teneur en eau et de la temp rature du sol j Khum constante d humification du r servoir Humus j Khum constante d d humification du r servoir Humus ajust e en fonction de la teneur en eau et de la temp rature du sol j La d composition du carbone des r servoirs Liti re et F ces est repr sent e comme une r a
116. s la situation o une chronique de pr cipitations r elles observ es est utilis e la place des pr cipitations simul es par AgriFlux2 0 un fichier de pr cipitations de 365 valeurs est requis pour chaque ann e simul e Ce fichier doit tre dit par l utilisateur l ext rieur d AgriFlux2 0 Dans le cas o une ann e n est pas simul e enti rement l utilisateur peut mettre des valeurs nulles pour les jours o les pr cipitations ne sont pas n cessaires Le nom de ces fichiers doit se terminer par les deux chiffres de l ann e et l extension en vigueur est PRE ex prec89 PRE La structure de ce fichier est pr sent e dans le Tableau 8 Version du logiciel v2 0 Hauteur d eau pr cipit e dans une journ e m 0 1 Note La ligne 2 se r p te autant de fois qu il y a de jours dans la chronique Tableau 8 Structure d un fichier Pr cipitations PRE 37 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 5 Fichier Caract ristiques du cycle de l azote AZO Le fichier Caract ristiques du cycle de l azote contient toutes les informations n cessaires la simulation des transformations de l azote dans le sol Nombre de couches 1 20 3 Constante de d gradation de la Liti re j 0 001 0 1 2 3 LRU qu qu PT EC Fraction des F ces passant l Humus 0 1 Rapport C N du sol 10 100 Constante de min ralisation de Humus j 0 00001 0 001 11 Fraction de l azote inorganique
117. s racinaires 64 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 10 Fichier Semis des culture SCU Dans ce fichier sont saisies toutes les informations relatives un encha nement de cultures 1 Version du logiciel v 2 0 Nombre de cultures diff rentes simul es 1 20 2 o LL O f o A ES Pr sence d incorporation des r sidus Si incorporation des r sidus Date d incorporation des r sidus Si incorporation des r sidus Profondeur d incorporation des r sidus m Notes La ligne 9 se r p te pour chaque coupe Les lignes 5 12 se r p tent pour chaque semis d une culture Les lignes 3 12 se r p tent pour chaque culture diff rente Tableau 14 Structure d un fichier Semis des cultures SCU La partie sup rieure de la fen tre Figure 19 permet de s lectionner les fichiers CCU contenant les informations propos de toutes les cultures cultiv es au cours du sc nario simul La partie inf rieure permet d identifier pour chaque culture le nombre de r p titions pendant le sc nario Par la suite pour chacune des applications de toutes les cultures l utilisateur doit pr ciser les caract ristiques de chaque ann e cycle Une fois le fichier Semis des cultures cr le nom de chacune des cultures diff rentes simul es est inscrit en ligne trois du fichier ainsi que le r pertoire dans lequel le fichier est situ Si le fichier est d plac il est important de r diter le fichier Semis des cultur
118. sence uniquement de carbone organique du compos en solution et adsorb aux sites facilement accessibles vers les sites moins accessibles le taux est ajust par la suite en fonction de la fraction de carbone organique du sol e Param tre statistique e Param tre requis pour tous les compos s e Param tre requis uniquement lorsque l adsorption d sorption lente est simul e CONSTANTE DE D SORPTION LENTE j Taux de transfert 20 C en pr sence uniquement de carbone organique du compos des sites moins accessibles vers les sites facilement accessibles et la forme en solution le taux est ajust par la suite en fonction de la fraction de carbone organique du sol e Param tre statistique e Param tre requis pour tous les compos s e Param tre requis uniquement lorsque l adsorption d sorption lente est simul e 55 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 96 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation CONSTANTE DE BIOD GRADATION j Taux de transformation 20 C du Compos Parent en Sous Produit 1 du Sous Produit 1 en Sous Produit 2 et du Sous Produit 2 en compos non suivi par PestiFlux e Param tre statistique e Param tre requis pour tous les compos s e Param tre requis uniquement lorsque la biod gradation est simul e NERGIE D ACTIVATION DE LA BIOD GRADATION J mol Param tre servant calculer le facteur tenant compte de l effet de la temp rature du sol sur le taux de biod gradation e Param
119. ser avec une pr cision suffisante l importance et l talement des diff rents r sultats 1 8 2 1 tat des r servoirs Le contenu moyenne et cart type des diff rents r servoirs du sol en carbone en azote en nitrates en ammonium en pesticides en solution et en pesticides adsorb s est aussi fourni automatiquement la date sp cifi e par l utilisateur dans le fichier SIM Chaque fichier de ce type contient l tat des r servoirs de toutes les couches du profil de sol d finies dans le fichier SOL 1 8 2 2 Flux cumul s Les diff rents flux journaliers d eau d azote et de pesticides peuvent aussi tre cumul s au mois ou l ann e pendant la dur e sp cifi e par l utilisateur en cliquant sur le bouton Cumul des r sultats Le calcul des flux cumul s cr e un nouveau fichier r sultat que l utilisateur doit nommer 16 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 D CLARATION DES DONN ES Les donn es d entr e n cessaires l ex cution du logiciel se retrouvent dans neuf fichiers diff rents correspondant aux simulations au profil de sol au climat au cycle de l azote aux fertilisants aux caract ristiques des pesticides aux applications de pesticides aux caract ristiques des cultures et aux cycles culturaux Les fichiers sont cr s et dit s ind pendamment les uns des autres Il appartient donc l utilisateur de combiner des fichiers compatibles au niveau des dates du nombre de couches de la dur e d
120. sera plus faible que l apport pr visible Dans un climat nordique il est donc recommand de d buter les simulations au printemps entre la fonte et l mergence des cultures ou l automne apr s les cultures et avant le gel Dans tous les cas il est recommand de choisir une dur e de simulation d au moins deux ans pour permettre aux flux hydriques de s tablir et de se stabiliser surtout dans un sol argileux et pour un climat relativement sec 7 2 2 D coupage du profil de sol en couches de simulation AgriFlux est un mod le par r servoirs chaque couche tant repr sent e comme un r servoir Les transferts d eau de nitrates et de pesticides dans le profil se font entre les r servoirs en fonction des caract ristiques de ceux ci paisseur conductivit hydraulique porosit capacit au champ point de fl trissement contenus en azote organique en NH4 en NO Par exemple si un sol est repr sent par une seule couche il peut y avoir un lessivage trop rapide et important de l eau des nitrates et des pesticides au d triment des flux ruissel s Ceci s explique par le fait qu avec une seule couche la couche sous jacente n est jamais une contrainte aux flux lessiv s Inversement si le sol est repr sent par plusieurs couches minces il est possible que 127 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation la premi re couche soit souvent satur e et ne puisse pas absorber l eau des pr cipitations qui sont par cons quent rui
121. ssel es Il y a donc une paisseur optimale utiliser en fonction du type de sol Une analyse de sensibilit sur le nombre de couches a t r alis e en d finissant un profil de sol de un m tre subdivis en un deux quatre cinq huit et dix couches de simulation de 1 0 0 5 0 25 0 2 0 125 et 0 1 m respectivement Dans tous les cas la profondeur d vaporation a t fix e z ro afin de faciliter la comparaison entre les diff rents sc narios Le fichier CLI utilis correspond la station m t orologique de l a roport de Qu bec Tous les param tres ont t d finis de fa on discr te Les simulations ont t r alis e sur une p riode de deux ans d butant en novembre Les caract ristiques physiques de toutes les couches sont identiques et correspondent trois types de sol sable loam et argile ji sable Lu E 3 D D D A 2 oam argile nombre de couches Figure A 2 1 Influence du nombre de couches sur le lessivage de l eau 128 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Lam E 3 v Lo D D 2 N nu 5 4 6 nombre de couches Figure A 2 2 Influence du nombre de couches sur le ruissellement de l eau Dans le cas d un sol argileux on observe qu au del d un certain nombre de couches le lessivage cumul de l eau ne varie plus beaucoup ce qui indique un nombre op
122. ssos aes veb teoses toa Spaban fes eme ann noces SESS sado see ns ess es ane ns ss 45 2 6 1 Caract ristiques g n rales des fertilisants ss 45 2 6 2 Caract ristiques d une fertilisation see 46 2 7 Fichier Caract ristiques d un pesticide CPE sssssseeeenenenesesessesseenensensensnsossees 50 2 7 1 Caract ristiques g n rales du pesticide esse 51 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 7 2 Caract ristiques du Compos Parent et des Sous Produits 52 2 8 Fichier Application de pesticides APE ssssesesesescesesoesesesecoerosoesesecocoesosoesesecoeeororoesesesoeroroesesesceoesoroeseseceesesoe 58 2 9 Fichier Caract ristiques d une culture CCU esseseeseesessessesoosseseosossesoossesoessesoosossessossesoessesoesoesessossesosssesoss 61 2 10 Fichier Semis des culture SCU essssseessececssececsoecsscceessocecssecesssecsscoeessoceessecessoeessoseessoceesseceesseesssoeesseceesse 65 3 EX CUTION ET R SULTATS 5eme 68 3 1 Choix des fichiers de simulation ss 68 3 2 Resulaten enina ran aaa aAa ENEA IREAS ENEA ASEAS ENEA ASEE eee soen ends does nos sed se not e des sonde 70 3 2 1 Structure des fichiers r sultats 55m Ni ten men teen E E EE E bee 70 3 2 2 Visuahsatondes P SUA T time nn nine mer e a a e rater den in toire set debate 72 3 3 Int rpr tation d s r sultats 55458 ne nn nee sen ere ds st se dan este nee 75 3 3 1 Flux jouma liers 5ssss asie
123. stribution Le logiciel AgriFlux prend en compte la variabilit des diff rents param tres Les donn es d entr e repr sentant ces param tres sont contrairement aux mod les d terministes o les valeurs sont ponctuelles des distributions de valeur Les distributions possibles peuvent donc tre de cinq types e ponctuelle une seule valeur requise valeur ponctuelle ou moyenne e distribution uniforme fourchette de valeurs e distribution normale valeur moyenne et cart type e distribution log normale valeur moyenne et cart type e distribution asym trique B ta param tres de la loi B ta repr sentative et bornes de la distribution Pour certains param tres les distributions peuvent tre facilement mesur es et le choix du type de distribution ais Par exemple l paisseur de chaque couche de sol est facilement mesurable ou accessible sur diff rents documents cartes profils p dologiques le type de distribution sera uniforme ou normale choisie par l exp rience de l utilisateur pour le site tudi Pour d autres param tres le type de distribution est connu et la possession de quelques valeurs permet de d finir la distribution assez ais ment Par exemple il est admis que les conductivit s hydrauliques sont distribu es log normalement sur un site homog ne La mesure de quelques valeurs permet de d terminer les deux valeurs n cessaires la d claration de la distribution log normale moyenne et
124. t une suite de jours secs et pluvieux est g n r e partir d un tirage al atoire bas sur le nombre annuel moyen de jours de pr cipitations Cette m thode purement al atoire g n re pour une ann e un nombre de jours de pr cipitations qui suit une distribution normale centr e sur le nombre annuel moyen de jours de pluie d clar Deuxi mement on g n re une valeur de densit de probabilit normalement distribu e entre O et 1 pour chacun des jours de pr cipitations cette valeur de probabilit correspond une hauteur de pr cipitation distribu e de mani re exponentielle L quation utilis e est la suivante F 1 e fonction de r partition In 1 F gt a X nn fonction de r partition inverse 1 J moy mens F fonction de probabilit de r alisation de l v nement X X v nement de probabilit F param tre de la loi exponentielle Pmoy mens pr cipitation moyenne mensuelle m Cette approche ne n cessite ainsi que les 12 valeurs de pr cipitations moyennes mensuelles et le nombre de jours de pr cipitation par ann e Les pr cipitations moyennes mensuelles sont les m mes pour toute la dur e d une simulation mais puisque le nombre de jours de pr cipitation et la suite de jours secs et pluvieux varient de fa on al atoire les pr cipitations journali res sont diff rentes pour chaque ann e de simulation Pour les climats dont les caract ristiques de r partition seraient tr s diff
125. t compte de l influence de la mati re organique du sol sur la bioactivit du sol et donc sur la biod gradation des pesticides Son calcul diff re selon que NitriFlux est simul ou non Si NitriFlux est simul le contenu en mati re MO est disponible chaque jour et pour chaque couche par l interm diaire des r servoirs contenus en carbone des Liti re et F ces ainsi que du r servoir contenu en azote de l Humus MO LitiereC FecesC Humus x C N 1 724 PT EE p b 100000 MO contenu en mati re organique du sol kg ha F cesC contenu en carbone du r servoir F ces kg C ha Humus contenu en azote du r servoir Humus kg N ha C N rapport carbone azote du sol MO pourcentage de mati re organique dans la couche p masse volumique du sol g cm b paisseur de la couche m Si NitriFlux n est pas simul le contenu en mati re organique de chaque couche est fourni par l utilisateur dans le fichier SOL Dans les deux cas le facteur tenant compte de la mati re organique du sol est calcul en fonction du contenu en mati re organique de r f rence auquel la constante de biod gradation a t d termin e MO et p _ MO MO VXMO Fo facteur tenant compte du contenu en mati re organique du 105 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation sol YoMOses contenu en mati re organique auquel la constante de biod gradation a t d termin e 106 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4
126. t test e pour la distribution uniforme les bornes inf rieure et sup rieure sont test es pour la distribution normale la moyenne plus et moins deux carts types sont test s pour la distribution lognormale la moyenne plus deux carts types sont test s pour la distribution B ta les bornes inf rieure et sup rieure sont test es Si selon les r sultats de ces tests les valeurs saisies ne sont pas valides un message annonce l utilisateur qu il doit modifier les valeurs entr es 17 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation La structure des diff rents fichiers de donn es est tr s similaire Chaque param tre est dispos sur une ligne S il s agit dun param tre statistique la distribution s lectionn e et les param tres requis pour la d finir sont dispos s sur la m me ligne 1 discr te 2 uniforme 3 normale 4 lognormale 5 B ta Les sections suivantes pr sentent pour chacun des fichiers sa structure la pr sentation des fen tres de saisie les param tres requis ainsi que certaines recommandations concernant les valeurs utiliser des abaques et tableaux facilitant l identification des param tres 18 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 2 1 Fichier Simulations SIM Le fichier Simulation contient tous les param tres n cessaires l ex cution du programme lt Pi 2 Date d but de simulation jour mois ann e 3 Date fin de simulation jour mois ann e E 7 Option Pr cip
127. t vers la fin du mois de janvier au Qu bec La profondeur d amortissement Zo est d finie math matiquement comme la profondeur laquelle l amplitude diminue dans une proportion de 1 e par rapport la surface Musy et Soutter 1991 1 2 Zo e K Cu humide i i 86400 Kn conductivit thermique J m C7 s Cih sol humide capacit thermique volumique du sol humide J m C La conductivit thermique repr sente la r sistance d un mat riau la propagation de la chaleur par conduction thermique exprimant sa capacit transmettre la chaleur d un point l autre Musy et Soutter 1991 Ce param tre tant rarement mesur au champ il est n cessaire de pouvoir l estimer partir d informations limit es Le mod le AgriFlux2 0 r alise lui m me cette estimation partir de la formule empirique fournie par Horton et Chung 1991 78 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation K B 0 B 0 B Bi coefficients qui varient selon la composition en sable limon et argile du sol 6 teneur en eau initiale du sol suppos e voisine de la capacit au champ La capacit thermique volumique est la capacit d emmagasinement de chaleur d un corps par unit de volume et de temp rature Musy et Soutter 1991 Ce param tre est lui aussi estim automatiquement par le mod le partir des caract ristiques du sol Jansson 1991 th sol humide 3 1 n i C soi sec 0 Crean n porosit m
128. tations Il est ainsi relargu graduellement suivant une fonction choisie par l utilisateur Si celle ci est constante une fraction constante de pesticide est relargu e pendant toute la dur e du relargage Si celle ci est exponentielle la fraction de pesticide relargu e d cro t de mani re exponentielle pendant la dur e du relargage Si l application de pesticides est sous forme liquide le relargage est imm diat et total Dans les deux cas la masse de pesticides relargu e est incorpor e dans le r servoir SolutionSitet de la couche correspondant la profondeur sp cifi e par l utilisateur en fonction de l paisseur des couches Si l paisseur d incorporation est nulle le pesticide relargu est int gr dans la premi re couche du profil 4 5 2 Facteurs multiplicatifs des constantes de r action Les constantes de r action des diff rents processus impliqu s dans PestiFlux sont g n ralement d termin es dans des conditions de temp rature et d humidit constantes Comme ces conditions varient continuellement dans le sol il est n cessaire d utiliser des facteurs pour ajuster les constantes aux nouvelles conditions Comme pour les transformations de l azote ces facteurs multiplient les constantes de r action affect es Diff rents facteurs sont utilis s selon les processus avec lesquels ils sont associ s 104 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 4 5 2 1 Contenu en mati re organique du sol Un premier facteur tien
129. timal de couches Dans le cas du sol sableux le nombre de couches ne semble pas avoir une influence marqu e sur le lessivage cumul de l eau Le flux d eau ruissel cro t dans les trois types de sol lorsque le nombre de couches augmente mais de fa on nettement plus marqu e dans le cas d un sol argileux Ceci signifie que dans les conditions simul es et sur un sol argileux la saturation de la premi re couche est d autant plus fr quente que son paisseur diminue En effet dans AgriFlux le ruissellement est calcul comme le volume d eau ne pouvant s infiltrer dans la couche sup rieure de sol lorsque la saturation est atteinte Lorsque la couche sup rieure est tr s mince elle ne peut absorber qu un faible volume d eau lors d une averse et le ruissellement est ainsi favoris au d triment de l infiltration Cet effet est plus marqu dans le cas d un sol argileux puisque la r serve utile porosit moins capacit au champ y est plus faible que dans un sol sableux 129 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 7 2 3 Conductivit hydraulique satur e Une analyse de sensibilit sur la conductivit hydraulique satur e a t r alis e sur un profil d une profondeur de 1 2 m contenant une seule couche Les simulations ont t effectu es sur une p riode de deux ans d butant en novembre Le fichier CLI correspond celui de la r gion de Qu bec Dans le cas d un sol de forte conductivit hydraulique satur e une variation de
130. toujours possibles statistiquement Or de telles valeurs sont nromalement impossibles Dans le mod le AgriFlux la distribution normale est limit e trois carts types 3 o et la distribution log normale trois carts types sur la distribution normale des logarithmes Par la souplesse de repr sentation de la loi B ta il est possible pour l utilisateur de transposer ses distributions normales et log normales sous forme de lois B ta en ajustant les param tres de celle ci 126 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 7 2 Annexe 2 Analyse de sensibilit certains param tres Lors de l utilisation du logiciel AgriFlux certains param tres peuvent tre inconnus ou connus qu approximativement Puisqu une valeur doit tre affect e ces param tres il est important de conna tre l impact de sa m connaissance sur les r sultats du mod le Les paragraphes qui suivent r sument les r sultats de plusieurs analyses de sensibilit r alis es dans diff rents contextes et visant tablir l influence de certains param tres sur les r sultats du mod le 7 2 1 Date de d but de simulation Dans le cas d une simulation assez courte la date de d but de simulation peut avoir une influence marqu e sur les volumes cumul s d eau lessiv e et ruissel e Par exemple si la simulation d bute au cours de l hiver la quantit totale de neige accumul e au cours de la p riode de gel sera sous estim e et l apport au moment de la fonte
131. tre la succession des transformations des pesticides dans PestiFlux Les processus repr sent s comprennent l application le relargage la volatilisation l adsorption d sorption rapide l adsorption d sorption lente la biod gradation et l hydrolyse des pesticides Application mati re active Relarqaqe Volatilisation Biod gradation Biod aradation rapide Hydrolyse Hydrolyse Figure 29 Succession des transformations des pesticides dans PestiFlux Dans PestiFlux les pesticides peuvent se trouver dans deux r servoirs un r servoir SolutionSite1 dans lequel les pesticides sont en quilibre instantan d adsorption avec le sol et un r servoir Site2 dans lequel les pesticides sont associ s plus fortement au sol par suite d une cin tique d adsorption d sorption lente et donc moins mobiles Le premier r servoir correspond aux sites d adsorption facilement accessibles ou de type 1 103 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation alors que le second correspond aux sites moins accessibles ou de type 2 Ces r servoirs se r p tent pour toutes les formes d un m me pesticide F1 Compos Parent F2 Sous Produit 1 F3 Sous Produit 2 pour toutes les sortes de pesticides appliqu s et pour chaque couche de sol 4 5 1 Applications Comme pour les fertilisants inorganiques imm diatement apr s son application un pesticide en poudre ou en granules se dissout la faveur de l humidit ambiante et des pr cipi
132. tres des transformations des pesticides 138 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Une analyse de sensibilit d AgriFlux aux variations des param tres des transformations des pesticides a t r alis e dans le cadre d une application de PestiFlux une parcelle agricole Larocque et al 1997 Comme pour l analyse de sensibilit du mod le aux param tres du cycle de l azote les param tres requis proviennent de l application d AgriFlux r alis e par Larocque et Banton 1994 Sept param tres ont t tudi s fraction de mati re organique en solution coefficient de partition carbone organique eau pression de vapeur constante d adsorption lente constante de d sorption lente constante de biod gradation et constante d hydrolyse Ces param tres sont consid r s comme tant les plus difficiles obtenir ou les plus susceptibles d tre erron s lorsqu ils sont tir s de la litt rature Les simulations ont t r alis es en utilisant des param tres distribu s selon une loi normale avec un coefficient de variation gal 10 de la moyenne Le r sultat tudi est la masse cumul e lessiv e de Compos Parent et de Sous Produit 1 Les param tres ont tous subi la m me variation relative de plus et moins 50 L influence des diff rents param tres test s est peu pr s la m me sur les masses lessiv es de Compos Parent et de Sous Produit 1 Les r sultats montrent que le flux de pesticides est assez peu s
133. ts AgriFlux2 0 g n re automatiquement quatre types de fichiers r sultats diff rents les fichiers de flux journaliers d eau de nitrates et de pesticides les fichiers de concentrations en nitrates et en pesticides dans les diff rents flux d eau les fichiers contenant l tat des r servoirs du sol en carbone azote nitrates ammonium pesticides en solution et pesticides adsorb s la date sp cifi e par l utilisateur Tous ces fichiers portent le m me nom que le fichier SIM utilis et sont plac s dans le m me r pertoire que celui ci Apr s une simulation l utilisateur a la possibilit de g n rer des fichiers de flux cumul s journaliers d eau de nitrates et de pesticides Le nom de ces fichiers est choisi par l utilisateur 14 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation RC ENP i c E EC Tableau 2 Fichiers r sultats 15 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Dans l approche stochastique Monte Carlo un sc nario est simul plusieurs fois en utilisant des param tres diff rents chaque fois Il y a donc autant de r sultats de flux et de concentrations qu il y a de simulations stochastiques Afin de limiter la taille des fichiers r sultats tout en conservant l essentiel de l information g n r e par les simulations la moyenne et l cart type des flux journaliers d eau de nitrates et de pesticides ainsi que des concentrations en nitrates et en pesticides sont calcul s et enregistr s Ceci permet de caract ri
134. u sch ma pr sent par Johnsson et al 1987 La Figure 26 illustre le cycle de l azote tel que repr sent dans le mod le 4 4 1 Amendements Les amendements sont les apports organiques fumiers lisiers et r sidus de r colte et inorganiques la parcelle Apr s son application un fertilisant inorganique en granules se dissout la faveur de l humidit ambiante et des pr cipitations et est relargu graduellement suivant une fonction choisie par l utilisateur Si celle ci est constante une fraction constante de fertilisant est relargu e pendant toute la dur e du relargage Si celle ci est exponentielle la fraction de fertilisant relargu e d cro t de mani re exponentielle pendant la dur e du relargage Les amendements sont incorpor s aux r servoirs du sol correspondants imm diatement dans le cas des fertilisants organiques et apr s relargage pour les fertilisants inorganiques L azote atmosph rique apport par les pr cipitations n est pas sp cifiquement consid r cause de son influence tr s faible sur les bilans en azote du sol au Qu bec Larocque et Banton 1993 L utilisateur d sireux d en tenir compte pourra les int grer de fa on fractionn e comme fertilisant inorganique 4 4 2 Facteurs multiplicatifs des constantes de r action Plusieurs facteurs influencent l activit microbiologique la base des r actions biochimiques du cycle de l azote humidit temp rature pH pr sence de certains ions
135. um Syst me d expoitation requis Microsoft Windows partir de 95 98 NT M moire requise Les fichiers requis pour ex cuter AgriFlux2 0 ont une taille total de 1800 K AgriFlux2 0 requiert un minimum de 8000 K de m moire vive Conception Olivier Banton Marie Larocque Collaboration scientifique Pierre Lafrance Jean Pierre Villeneuve Programmation Marc Andr Gosselin S bastien Turgeon Blizzard Logiciels Martin Montminy Quiao Yang et Fabienne Surateau AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 1 2 Obtention du logiciel Le logiciel et son manuel d utilisation sont t l chargeables sur le site d HYDRIAD www hydriad com Quels que soient le mode d obtention et l utilisation de ce logiciel son contenu scientifique et son concept sont totale propri t des auteurs 1 3 Proc dure d installation Pour installer le logiciel AgriFlux2 0 pour Windows il faut suivre les tapes suivantes 1 D compresser le fichier qui a t t l charg dans un r pertoire temporaire quelconque 2 Ex cuter le programme setup exe Si le logiciel AgriFlux2 0 est install dans un r pertoire diff rent de C Program Files Geser AgriFlux il est n cessaire d apporter certaines modifications aux fichiers d exemples afin de pouvoir les utiliser Pour faire ces modifications ex cuter D marrer Programmes Accessoires Bloc notes Les fichiers modifier sont les suivants e Le fichier Semis des cultures S
136. urs en eau voisines de la capacit au champ et atteignant son optimum saturation 0 0 cap F Pres 0 SI 0 gt Ocap n cap Oana ro z 0 SI 0 lt Ocap La repr sentation adopt e pour les deux facteurs est illustr e la Figure 27 Godwin et Jones 1991 96 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation Min ralisation nette et nitrification D nitrification 5 9 2 o Lu 5 D sjans fz L oO Capacit au Saturation champs Teneurs en eau Figure 27 Facteurs tenant compte de la teneur en eau du sol 4 4 2 2 Temp rature du sol Q10 Dans NitriFlux le facteur repr sentant l influence de la temp rature est le m me pour les processus a robie et ana robie La forme retenue est une exponentielle de la forme Q 0 telle qu illustr e la Figure 28 et d crite par l quation suivante Toing 10 Fras Qio Fit facteur de type exponentiel tenant compte de la temp rature du sol Qio facteur multiplicatif de la vitesse pour une augmentation de temp rature de 10 C Q 0 2 Tret temp rature de r f rence laquelle le Fra vaut 1 20 C 97 AgriFlux2 0 Manuel d utilisation 5 2 9 2 G Lu 5 D L 4 fz L toase 20C Temp rature Figure 28 Facteur de type Q10 tenant compte de la temp rature 4 4 3 Min ralisation nette Diff rentes repr sentations math matiques de la min ralisation nette existent dans la litt rature les diff rence

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