LES INDICATEURS D`AGRICULTURE DURABLE (IAD)
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1. 11 12 13 Disponible sur lt http www agro transfert rt org index php fr doc 266 fiche outil indigo gt N BRISSON B MARY D RIPOCHE M H JEUFFROY F RUGET B NICOULLAUD P GATE F DEVIENNE BARRET R ANTONIOLETTI C DURR G RICHARD N BEAUDOIN S RECOUS X TAYOT C D PLENET P CELLIER J M MACHET J M MEYNARD R DEL COLLE 1998 STICS a generic model for the simulation of crops and their water and nitrogen balances 1 Theory and parameterization applied to wheat and corn Agronomie 18 311 346 PDF en ligne Date de consultation 10 12 13 Disponible sur lt http www agronomy journal org articles agro pdf 1998 05 Agronomie__0249 5627_1998_18_5 6_ART0001 pdf gt BUREAU D ETUDES INDUSTRIELLES Energies Renouvelables et Environnement BEI ERE 2012 Pr sentation du mod le SWAT en ligne Date de consultation 11 12 13 Disponible sur lt http hmf enseeiht fr travaux bei beiere content 2012 g05 presentation du modele swat gt S DEBOMY 2013 PLAGE DAE G version 2 PDF en ligne Date de consultation 10 12 13 Disponible sur lt http www plage evaluation fr webplage images stories pdf fichedaeg pdf gt D DELCOUR et al 2013 Rapport Plan d action relatif une meilleure utilisation de l azote dans l agriculture Minist res de l cologie et de l agriculture en ligne Consult le 10 12 13 Disponible sur http agriculture gouv fr IMG pdf rapport final _cle819f98 pdf L ARNA2. Entre 0 25 et 0 5 M Moins de 0 5 Pas de tendance significative Mesures insuffisantes Figure 1 volution des teneurs en nitrates dans les nappes phr atiques de 1996 2010 Minist re du d veloppement durable et de l nergie 2013 Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 4 Diffusion de la pollution AZOTE de l AIR fixations lectrochimiques orages pholochimiques soleil DACAR fixatrio nodosit s des AE NO nitrates animaux d composition par bact ries Champignons vers de terre d nitrification ammonificgtion NH nitrification NO Figure 2 Sch ma du cycle de l azote J MOLENAT et al 2012 La forme de lazote dans le sol varie en fonction du pH de la concentration en dioxyg ne dissout et des communaut s biologiques qui s y trouvent Toutes formes d azote peuvent aboutir la formation de nitrate suite lammonification et la nitrification bact rienne ou encore suite des r actions chimiques Les nitrates sont tr s solubles dans l eau Universit virtuelle Environnement et d veloppement durable 2009 Ils sont donc peu retenus par le sol En fonction de la perm abilit du sol soit ils sont soit transport s par les eaux de sub surface qui s coulent jusqu l exutoire soit ils sont lessiv s par les pluies et donc s infiltrent et percolent verticalement dans le sol En moyenne la migrati
3. L agr gation des donn es est r alis e par un groupe d experts l issue de la collecte des donn es qui est estim e une demi journ e par exploitation Les r sultats sont restitu s sous forme de tableaux r capitulatifs ou de donn es cartographiques respectant un code couleur correspondant des classes de risque dont les valeurs seuil ont t d termin es partir des normes de qualit des eaux L outil est libre d acc s sur le site d agrotransfert Bretagne mais il existe des formations pour sa prise en main S GUIET 2011 Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 14 Tableau de synth se Pour pouvoir comparer les outils pr sent s pr c demment nous avons r alis un tableau r capitulatif de leurs forces et leurs faiblesses Tableau des outils permettant l estimation des fuites de nitrates dans les eaux de surface et eaux profondes l chelle de la parcelle Outils Forces Faiblesses Estimation de l impact des pratiques agricoles sur l eau et du sol dans les bassins versants importants et complexes sur de longues p riodes Mod le SWAT est l chelle du bassin versant m me s il y a SWAT Simulation de la quantit de l eau scission du BV en sous BV le qualit de l eau et la croissance mod le reste impr cis pour des cultures en m me temps l chelle de l exploitation Simulation du ruissellement des l ments nutritifs et l che
4. Le DAE G traite de diverses th matiques environnementales l eau le sol lair la biodiversit les d chets l nergie et les nuisances Sur celle qui nous int resse l eau il y a une sub division des th matiques et risques mesur s On en d nombre une dizaine dont le risque de pollution diffuse des eaux de profondeur par les nitrates qui est calcul gr ce quatre indicateurs interm diaires potentiel de lessivage du sol vis vis des nitrates vuln rabilit des aquif res balance azot e et gestion de l interculture S DEBOMY 2013 Risque de pollution diffuse des eaux de profondeur par les nitrates EPN7 Sensibilit du milieu au lessivage des nitrates EPN3 Potentiel de lessivage des sols vis Vuln rabilit des vis des nitrates EPN1 aquif res EPN2 Figure 4 Agr gation des indicateurs interm diaires pour valuer le risque de pollution diffuse des eaux de profondeur par les nitrates A partir des valeurs des indicateurs cinq classes de risque sont constitu es allant de tr s faible vert tr s fort rouge Les limites de classe sont d termin es dire d expert et les r sultats apr s ex cution de l outil sont restitu s sous diff rentes formes tableaux r capitulatifs cartes repr sentant les parcelles reprenant le code couleur des cinq classes de risque ainsi qu un rapport explicatif r dig de l analyse des r sultats S DEBOMY 2013 Le DAE G compte parmi ses utilisateurs des te
5. aquif re profond fonte des neige capacit au champs d bit des rivi res les propri t s physiques du sol temp rature la croissance des plantes fixation symbiotique de l azote ou utilisation par plantes les intrants l ments nutritifs produits phytosanitaires les pratiques agricoles semis labour fertilisation azot e ou organique irrigation les bact ries et les agents pathog nes S Akhavana et al 2010 Le calcul des flux d azote se fait partir du cycle du nutriment et la perte d azote dans le sol est calcul e dans le mod le SWAT en fonction des r coltes des eaux de ruissellement de l coulement lat ral de la percolation et de l rosion SWAT fonctionne en trois tapes la prise en compte de la topographie par le MNT Mod le Num rique de Terrain qui permet de d finir le r seau hydrographique et il est possible de choisir les exutoires pour d limiter les sous bassins versants le croisement des informations relatives l occupation du sol et au type de sol Cela permet de d finir les diff rentes HRU Plus ces champs sont renseign s pr cis ment plus le nombre de HRU est grand et plus le mod le est pr cis Le mod le peut alors consid rer les diff rentes valeurs d vapotranspiration selon le type de culture le type de sol et la gestion culturale la prise en compte des donn es climatiques pr cipitations journali res temp ratures min max moyenne journali res humid
6. carences et obtenir les meilleures performances agricoles possibles Les exploitants ont plusieurs alternatives pour apporter de l azote sur leurs terres La m thode d apport principale est le d versement d azote min ral d origine fossile La seconde est l pandage d effluents d levages apportant de l azote sous forme organique En 2012 on estime que 2 000 000 tonnes d azote min ral sous forme d ammonitrates ont t d vers es sur les terres en France et 1 700 000 tonnes sous forme organique Notons galement que certaines terres b n ficient des boues de station d puration et de sous produits d industries agro alimentaires D DELCOUR et al 2013 L intensification de l agriculture traduit par la sur fertilisation cause notamment d une mauvaise gestion des apports et de la concentration des cheptels par exemple dans les levages hors sol entraine la pollution des eaux en nitrate en multiple points impliquant alors une pollution diffuse En 2012 on estime que 900 000 tonnes d azote sous forme de nitrates ont t perdus dans les eaux de surface et souterraines Les nitrates repr sentent la premi re source de pollution d origine agricole L ARNAUDET et A S BONNET LEBRUN 2010 et volue diff remment dans le temps selon les r gions en France cf carte ci dessous gt Guy ne 100km Meyolte MM Entre 0 25 et 0 5 Entre 0 05 et 0 25 Stabilit Entre 0 05 et 0 25 UM
7. pour orienter vers des solutions performantes La m thode a t labor e par la chambre r gionale d agriculture de Bretagne Agrotransfert AgroCampus et l INRA en 2009 et est applicable en Bretagne en Lorraine ainsi qu en pays de Loire Territ Eau est adapt aux exploitations ayant une activit de polyculture polyculture levage grandes cultures ou levage seul Il a t con u pour r aliser des diagnostics de lessivage de nitrates l chelle du bassin versant mais on peut galement l utiliser l chelle parcellaire Il peut tre utilis par un technicien agricole un agriculteur et ou dans un cadre p dagogique Cette m thode se pr sente sous forme d une application informatique et contient plusieurs volets dont un sur les nitrates L outil permet l attribution d une note de lessivage des nitrates l chelle de la parcelle en fonction de la sensibilit au lessivage selon le contexte p do climatique des pertes d azote li es la rotation culturale et des pertes d azote li es la surfertilisation Il attribue galement une note de pertes de nitrates l chelle du bassin versant en tenant compte de la capacit d nitrifiante des zones humides des espaces non agricoles Territ Eau travaille aussi bien sur une chelle temporelle rotation culturale ou syst me de cultures que spatiale parcelle sous bassin versant bassin versant pour appliquer une m thode d agr gation pour chaque polluant
8. risques de pollutions des eaux profondes par les nitrates et non des eaux de surface Il est donc n cessaire de compl ter l analyse des fuites en nitrate des parcelles avec l outil Territ eau qui est le seul pouvant valuer les risques de fuites de nitrates dans les eaux de surface Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 16 Liste des r f rences bibliographiques S AKHAVANA J ABEDI KOUPAIA S F MOUSAVIA M AFYUNIB S S ESLAMIANA K C ABBASPOURC 2010 Application of SWAT model to investigate nitrate leaching in Hamadan Bahar Watershed Iran Agriculture Ecosystems and Environment Volume 139 Issue 4 675 688 PDF en ligne Date de consultation 10 12 13 Disponible sur lt http www sciencedirect com science article pii S0167880910002835 gt ARVALIS 2013 Quelle est l efficacit des cultures interm diaires pi ges nitrate en ligne Consult le 16 12 13 Disponible sur http www arvalis infos fr view jspz jsessionid F007E058660AE4CFDD6EAF4FB2B38DA6 tomcat1 obj arvsta tiques amp id 747 amp syndtype null amp hasCookie false amp hasRedirected true C BOCKSTALLER C RABOLIN 2011 PLAGE INDIGO version 2 PDF en ligne Date de consultation 11 12 13 Disponible sur lt http www plage evaluation fr webplage images stories pdf ficheindigo pdf gt C BOCKSTALLER C RABOLIN 2009 PLAGE INDIGO version 1 9 grande culture PDF en ligne Date de consultation
9. successives Gomez E 2002 Ses entr es sont donc relatives au climat au sol et au syst me de culture Sept modules sont abord s le d veloppement et la croissance a rienne des plantes les composantes du rendement la croissance racinaire quilibre hydrique les conditions climatiques et la balance azot e G JEGOA J M SANCHEZ PEREZC 2010 Il est noter que le sol est caract ris par une succession de couches horizontales et chaque couche est caract ris e par sa teneur en eau de l azote min ral et de l azote organique La balance azot e est calcul e selon diff rents param tres Premi rement l origine de l azote min ralis est prise en compte en fonction des 3 compartiments de la mati re organique humus r sidus de cultures biomasse microbienne dont il provient La d gradation des r sidus de r colte dans la couche du sol dans laquelle ces r sidus sont m lang s modifie galement les r sultats de la min ralisation ou de l organisation de l azote primaire La d croissance de la biomasse microbienne produit son tour de l humus et une min ralisation secondaire Les apports d azote sous sa forme min rale comprennent les engrais azot s synth tiques ur e ammonium nitrate et l azote ammonium nitrate des pr cipitations et de l irrigation Leur efficacit est galement mod lis e c est dire la fraction restante de l azote fourni sous sa forme min rale Deux tiers de cette fraction sont a
10. LaSalle Beauvais Institut Polytechnique Sciences de la Terre du Vivant et de l Environnement Le 1 9 1 2 1 3 Sp cialit Agriculture LES INDICATEURS D AGRICULTURE DURABLE IAD Estimation des fuites de nitrates en surface et en profondeur l chelle de la parcelle R ARMAND Fanny CHEF M gane GUILLAUME Ann e 2013 2014 Promotion 154 ASET Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais Table des mati res Introduction isentar aaa mn noue 4 S u urces de poll tiON is smic 4 Diffusion de la fOIlMtion ses nine 4 L gislations pour lutter contre pollution ss 5 Impacts sant humaine environnement et conomie nssssssnnnsssesennsreerrennsnosirnensssernne 6 Mesures pour r duire cette pollution sise 6 Synth se bibliographique a tesnscdertaonuensasentasannes cahanesdceladannnaddenn tee donas es linpant dnes 8 SWAT Soil amp Water Assessment TOO ssntniatnmmmesmnmamumanvmandiRRe 8 STICS Simulateur mulTldisciplinaire pour les Cultures Standard sssseessesessssssrssssrssresssee 9 DAE G Diagnostic Agro Environnemental G ographique 10 MERLIN M thode de hiErarchisation du Risque de Lixiviation du Nitrate 11 OO net a no do ON Oo TAE 12 Tableau de synth se ne aaeeea antenne 15 Liste des r f rences bibliographiques 17 Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 2 Table des il
11. UDET et A S BONNET LEBRUN 2010 Agriculture et ressources naturelles le cas de l eau Ecole nationale sup rieure environnement et soci t en ligne Consult le 10 12 13 Disponible sur http www environnement ens fr ressources resultats des ateliers nourrir le monde limites actuelles degradation des ecosystemes article eau et nitrates L GUICHARD 2012 PLAGE PERSYST version 1 3 PDF en ligne Date de consultation 10 12 13 Disponible sur http www plage evaluation fr webplage images pdf fichepersyst pdf Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 17 S GUIET 2011 PLAGE Territ Eau PDF en ligne Date de consultation 14 12 13 Disponible sur lt http www plage evaluation fr webplage images stories pdf ficheterriteau pdf gt INR 2012 R duire les fuites de nitrate au moyen des cultures interm diaires en ligne Consult le 11 12 13 Disponible sur http institut inra fr Missions Eclairer les decisions Etudes Toutes les actualites Cultures intermediaires G JEGOA J M SANCHEZ PEREZC 2010 Predicting soil water and mineral nitrogen contents with the STICS model for estimating nitrate leaching under agricultural fields Agriculture Ecosystems and Environment 139 675 688 PDF en ligne Date de consultation 10 12 13 Disponible sur lt http www sciencedirect com science article pii S0378377412000236 gt E JUSTE 2013 Cons quences sur les bilans d
12. ansform s en nitrites par l organisme ce qui r duit la capacit de transport de l oxyg ne par l h moglobine dans le sang C est pourquoi l exploitation de certains aquif re a du tre stopp e cause d une pollution trop importante D coule de ces deux enjeux un impact conomique non n gligeable Le commissariat g n ral du d veloppement durable CGDD estime que la pollution par les nitrates des eaux coute entre 1 et 1 5 milliards d euros par an Ce montant s explique entre autres par le traitement des eaux de captage pollu es le nettoyage des littoraux ou encore par les pertes de recettes touristiques D DELCOUR et al 2013 Mesures pour r duire cette pollution Afin d inciter les exploitants r aliser une agriculture plus raisonn e de nombreuses aides financi res provenant du programme de maitrise des pollutions d origine agricole PMPOA ou encore de la politique agricole commune PAC leurs ont t distribu es pour diminuer les pollutions diffuses et ponctuelles Ces aides ont en effet pour but de les aider g rer au mieux leur fertilisation et mettre aux normes leurs b timents E NOVINCE et al 2007 De plus leur sensibilisation face cette probl matique et la diffusion des connaissances par le biais de fiches de bonnes pratiques ou des diagnostics environnementaux de leur exploitation est de plus en plus courante m me si certains sont septiques car craignent de ne pas pouvoir maintenir l
13. chniciens et conseillers agricoles ainsi que des enseignants et tudiants Cependant il est noter que l outil a t param tr pour Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 10 une utilisation appliqu e en Picardie l Ile de France et Seine Maritime sur des exploitations de grandes cultures et de polyculture levage S DEBOMY 2013 MERLIN M thode de hiErarchisation du Risque de Lixiviation du Nitrate Merlin est un outil traitant du risque de pollution des eaux de profondeur par les nitrates I permet d valuer de fa on qualitative le risque de lessivage des nitrates en fonction de la situation culturale traduite par la succession des cultures et les pratiques de fertilisation azot adopt es par l exploitant et en fonction de la nature du milieu La m thode a t labor e par la chambre r gionale d agriculture du Poitou Charentes en 2001 qui l a adapt e aux pratiques agricoles de sa r gion Il en r sulte que certaines cultures comme la betterave et le chanvre n ont pas t recens es dans la base de donn es de l outil car elles sont absentes des syst mes culturaux rotation en Poitou Charentes Cela dit l outil a d j t adapt aux pratiques culturales d autres r gions MERLIN est adapt aux exploitations ayant une activit de polyculture polyculture levage grandes cultures et cultures particuli res mais pas l levage Il a t con u
14. eau et d azote autres services cosyst miques Extrait du colloque R duire les fuites de nitrates au moyen de cultures interm diaires le 28 juin 2012 Maison de l Horticulture Paris en ligne Consult le 14 12 13 Disponible sur http www rmt fertilisationetenvironnement org moodle pluginfile php 1464 mod resource content 0 Expertis e 20scientifique 20cultures 20intermXC3 A9diaires 20 20synth C3 A8se pdf S MINETTE 2012 PLAGE MERLIN version 2 PDF en ligne Date de consultation 10 12 13 Disponible sur http www plage evaluation frwebplage images stories pdf fichemerlin pdf Minist re de l cologie du d veloppement durable et de l nergie 1991 Directive 91 676 CEE Directive nitrates en ligne Consult le 14 12 13 Disponible sur http europa eu legislation summaries agriculture environment 128013 fr htm Minist re du d veloppement durable et de l nergie 2013 Nitrates et autres macropolluants dans les eaux en ligne Consult le 09 12 13 Disponible sur http www statistiques developpement durable qouv fr lessentiel ar 2000 0 evolution nitrates eaux souterraines html J MOLENAT et al 2012 Les pollutions de l eau dans les bassins versants agricoles natures sources et m canismes de transfert Agro transfert Bretagne Territ eau en ligne Consult le 15 12 13 Disponible sur http agro transfert bretagne univ rennes1fr Territ Eau CONNAISSANCES Polluants de eau nitrates as
15. ercultures suivantes les ph nom nes de volatilisation de lixiviation les ventuelles surfertilisations et des r sidus de r coltes source potentielle d azote Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 12 VOLATILISATION NH t EMISSIONS N 0 Mod be Ndsse marai soi Her trpe engrais moie d apport Ann e i Bilas post r col yy romande LESSIV A LESSIVAGE NO hivermal prmtanber Ises oa Isipan En module de pertes d azote ramen eatre Der 10 Is Minimum hos Txw Is Figure 5 Pr sentation g n rale de la d marche de construction de l indicateur azote Entre parenth se sont donn es les pratiques culturales prises en compte Des caract ristiques des sols st des donn es climatiques moyennes entrent aussi dans l estimation des diff rents types de pertes d azote Source Fiche outils INDIGO Version 1 9 grandes cultures Les r sultats note comprise entre O risque maximal pour l environnement et 10 risque nul avec une valeur recommand e 7 sont restitu s sous forme de graphiques en radar diagrammes en b tons et sous forme de tableaux sur lesquels les notes de l exploitation et les notes minimum recommand es sont indiqu es en parall le pour pouvoir faciliter la comparaison L indicateur se calcule dans un premier temps au niveau parcellaire puis dans un second temps au niveau de l exploitation qui est obtenue par une moyenne pond r e des vale
16. eurs revenus en changeant leurs pratiques On observe cependant que certains agriculteurs vont jusqu se convertir l agriculture biologique Le levier le plus efficace pour limiter le transfert des nitrates dans les eaux de drainage sont les cultures interm diaires pi ges nitrates CIPAN L implantation d une telle culture apr s la r colte de la culture principale permet de pi ger le nitrate restant dans le sol g n ralement en automne et en hiver lorsque les terres sont les plus soumises au ph nom ne de drainage Les CIPAN permettent de r duire la lixiviation des nitrates gr ce leurs racines et donc de diminuer la concentration nitrique de leau de drainage INRA 2012 Leur utilisation permet alors de r duire les pollutions sans affecter le niveau de production Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 6 Reliquat Reliquat Reliquat R colte D but Drainage Fin drainage Azote absorb par la CIPAN 100 Azote disponible pour la culture suivante l 50 Sans CIPAN rite N min ral sol i N lixivi z Avec CIPAN 2 N plante LA N min ral sol 50 N lixivi 100 Fra 25 7 13 9 2 11 22 12 10 2 1 4 Figure 3 Sch ma illustrant les pertes de nitrates vit s par un CIPAN E JUSTES 2013 D autres alternatives pour limiter les pertes de nitrates et les conomiser existent fractionner des apports en azote gr ce des outil
17. it relative vitesse du vent et radiation solaire BEI ERE 2012 Apr s ex cution du mod le SWAT propose des sorties diff rentes chelles de temps journali re mensuelle ou annuelle et d espace HRU ou sous bassin Celles ci concernent l hydrologie ruissellement interception par le couvert vapotranspiration drainage percolation ruissellement de subsurface retenues mar cages le climat temp rature du sol neige g n rateur climatique la croissance des cultures la gestion des Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 8 pratiques agricoles irrigation rotation pesticides le transfert de l eau la s dimentation et les nutriments STICS Simulateur mulTldisciplinaire pour les Cultures Standard STICS Simulateur mulTldisciplinaire pour les Cultures Standard est un autre mod le con u par N Brisson ef al comme un outil de simulation op rationnel en conditions agricoles Son principal objectif est de simuler l effet de la gestion climat du sol et des cultures sur la production quantit et qualit et l environnement INRA 2009 STICS a une construction modulaire c est dire une structure faite de diff rents modules chaque module repr sentant un processus ou un groupe de processus survenant dans le syst me sol culture et fonctionne avec un pas de temps journalier et est capable d int grer les variabilit s spatiales et temporelles pour des cultures
18. lle de bassins versants et des sous bassins Estimation pr cise des fuites de Non utilisable sur le terrain nitrates STICS Cadre d application restreint aux Multiplicit des param tres situations extr mes s cheresse influen ant le lessivage de l azote pente forte du terrain Pas de prise en compte de l inter connectivit entre les parcelles R sultats sous forme de donn es Echelle de travail parcelle brutes Merlin Outil simple d utilisation Cadre d application restreint sensibilit du milieu param tr pour la r gion Poitou Charentes et non applicable aux exploitations horticoles ou maraich res Outil accessible sur internet et avec repr sentation cartographique Outil payant Licence et formations Saisie des donn es contraignante CS EE car elle se fait parcelle par parcelle natures diff rentes pour une prise DAE G en compte globale de la sensibilit du milieu et de ses caract ristiques avec les pratiques agricoles Cadre d application restreint exploitations autres que grandes cultures ou polycultures levage non ligibles plus appropri aux Diff rentes chelles d application regions Norde A Prange dont chelle parcellaire INDIGO Echelle de la parcelle et de Mod le qui ne prend pas en Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 15 l exploitation compte les sp cificit s li es l levage Possibilit de ne calcule
19. lustrations Figure 1 volution des teneurs en nitrates dans les nappes phr atiques de 1996 2010 Minist re du d veloppement durable et de l nergie 2013 ssssssssssssssssssssssessssssrsssrsrsssse 4 Figure 2 Sch ma du cycle de l azote J MOLENAT et al 2012 s ssssssssssssssrssssrsssrsrsssrssserrssee 5 Figure 3 Sch ma illustrant les pertes de nitrates vit s par un CIPAN E JUSTES 2013 7 Figure 4 Agr gation des indicateurs interm diaires pour valuer le risque de pollution diffuse des eaux de profondeur par les nitrates 10 Figure 5 Pr sentation g n rale de la d marche de construction de l indicateur azote Entre parenth se sont donn es les pratiques culturales prises en compte Des caract ristiques des sols st des donn es climatiques moyennes entrent aussi dans l estimation des diff rents types de pertes d A nement etnn 13 Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 3 Introduction Sources de pollution Aujourd hui la fertilisation azot e des terres agricoles est devenue une pratique courante voire indispensable pour de nombreuses exploitations des pays d velopp s Pour cause l azote est l l ment fondamental des prot ines vitamines ou encore de la chlorophylle pr sents dans les v g taux Cet l ment nutritif est un facteur de croissance mais galement de qualit de la production La fertilisation est donc n cessaire pour viter les
20. me de donn es brutes Ils ne sont ni repr sent s sous forme de graphique ni de rapport Il parait donc vident que m me si l exploitant peut saisir les donn es de fa on autonome il a besoin de l il d un expert dans le domaine pour interpr ter les r sultats identifier les pratiques induisant une ventuelle pollution et laborer un plan d action L outil est gratuit pour les chambres d partementales de Poitou Charentes En revanche la formation d environ deux jours est payante pour tout usager en dehors de cette Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 11 r gion Il n existe pas d aide l utilisation de l outil mais un mode d emploi succinct a t cr sur le premier onglet du fichier Excel L interface est cependant tr s intuitive Enfin une fiche de pr sentation de l outil est disponible sur le site de PLAGE S MINETTE 2012 INDIGO La m thode INDIGO a t con ue entre 1994 et 2003 L outil informatique associ a vu le jour en 2008 C BOCKSTALLER C RABOLIN 2009 Il a t labor par l INRA et l Universit de Lorraine et con u en fonction des pratiques culturales observ es dans le nord de la Loire mais son adaptation toutes les autres r gions est possible C BOCKSTALLER C RABOLIN 2011 Cet outil est compatible pour les exploitations ayant une activit de grandes cultures de polyculture levage d levage et de viticulture mais ne pre
21. nd pas en compte les th matiques sp cifiques l levage Il permet de calculer de nombreux indicateurs d valuation de la pollution partir de la mati re organique du phosphore des produits phytosanitaires et en ce qui nous concerne de l azote avec l indicateur azote IN Il faut en moyenne une journ e pour collecter les donn es une journ e pour les saisir et 7 journ e pour restituer les r sultats et laborer un plan d action C est un outil qui n cessite une grande disponibilit de l utilisateur d autant plus que lors de la premi re utilisation de nombreuses donn es notamment climatiques sur le sol et l historique sont saisir et demandent beaucoup de temps Il peut tre utilis l chelle de la parcelle et de l exploitation Un lien informatique est envoy par mail pour pouvoir t l charger le fichier L obtention de la licence est payante pour les exploitants L atout majeur de cet outil est la sensibilit de ses indicateurs l chelle de la parcelle et la prise en compte du milieu dans ses calculs De plus on peut ne calculer qu un indicateur ce qui est un gain de temps lorsque que l on s int resse comme nous uniquement aux risques li s l azote L indicateur sp cifique l azote IN repose sur 3 modules la pertes par lessivage NO la perte par mission N O et la perte par volatilisation NH3 Ils prennent en compte entre autres les itin raires culturaux par parcelle les int
22. on des nitrates dans le sol progresse d un m tre par an L ARNAUDET et AS BONNET LEBRUN 2010 La pollution est alors d cal e dans le temps Notons que le milieu naturel a la capacit d purer l eau des nitrates au cours des transferts par d nitrification h t rotrophe dans l eau en surface ou par d nitrification autotrophe dans les nappes profondes L gislations pour lutter contre pollution En octobre 2000 la directive cadre sur l eau DCE t mise en place afin d uniformiser les l gislations communautaires sur l eau Au sein de cette directive on trouve la directive nitrates Minist re de l cologie du d veloppement durable et de l nergie 1991 sur laquelle s appuie l Etat pour lutter contre la pollution des nitrates d origine agricole Dans un premier temps les eaux de surface et souterraines dont la concentration en nitrate est sup rieure 50 mg L et les zones sensibles l eutrophisation ont t identifi es et ont t qualifi es de zone vuln rable En 2012 55 de la surface agricole a t class e zone vuln rable E JUSTES 2013 Un programme d action sp cifique a t mis en place dans ces zones mise en place d un code de bonnes pratiques agricoles plafonnement de la quantit d azote organique pandable 170 kg d azote par hectare et par an D DELCOUR ef al 2013 obligation des exploitants tenir un plan pr visionnel de fumure d finissant l ap
23. p E NOVINCE et al 2007 La r duction des nitrates d origine agricole Portail de l information environnementale en Bretagne en ligne Consult le 15 12 13 Disponible sur http www bretagne environnement org Eau Les pollutions et menaces Nitrates La reduction des nitrates d origine agricole Universit virtuelle Environnement et d veloppement durable 2009 Les voies de transfert des nitrates et des phosphates Universit de Nantes en ligne Consult le 14 12 13 Disponible sur http uved univ nantes fr sequence2 html ressources documents Annexe Lesvoiesdetransfert pdf Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 18
24. port en azote organique et min ral pandre mise en place de bandes enherb es pr s des cours d eau expos s Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 5 mise en place obligatoire de CIPAN couverts interm diaires pi ges nitrates Impacts sant humaine environnement et conomie Les impacts de la pollution par les nitrates ont plusieurs enjeux environnementaux de sant publique et conomique Dans le milieu naturel les nitrates conjugu s l abondance en phosphate peuvent induire un ph nom ne d eutrophisation des plans d eau de rivi res ou de zones c ti res Ce ph nom ne r sulte d un exc s de nutriments dans l eau ce qui provoque un bloom algal entrainant son tour la d gradation de la mati re organique morte et donc la diminution de l oxyg ne dissout Le milieu devient alors hypoxique puis anoxique au d triment des organismes a robies qui ne peuvent plus y vivent L eutrophisation a donc un impact direct sur la biodiversit Cette pollution pose galement un probl me de sant publique Les nitrates pr sents dans les nappes phr atiques peuvent alimenter les captages d eau Il est n cessaire de surveiller leur teneur afin qu elle ne d passe pas les 50 mg L r glementaires ARVALIS 2013 sinon un traitement doit leur tre appliqu afin qu elle soit consommable potable En effet les nitrates sont nocifs pour la sant humaine Ils sont tr
25. pour r aliser des diagnostics de lessivage des nitrates l chelle de la parcelle mais on peut l utiliser galement l chelle d une exploitation et m me d un territoire en r p tant le diagnostic plusieurs fois Il peut tre utilis par un technicien agricole un agriculteur et dans un but p dagogique Cette m thode se pr sente sous forme d une application informatique d velopp e sous Excel L estimation des risques de lixiviation de l azote par MERLIN se traduit par une note finale issue de l agr gation de 3 indicateurs exprim s en classe non additifs mais pond r s EQUIF indicateur de l quilibre de fertilisation IC indicateur de gestion de l interculture bas sur l aptitude du sol absorber l azote avant la reprise du drainage SENSIB sensibilit du sol l infiltration Les donn es d entr e n cessaires l laboration de ces indicateurs permettent de caract riser l itin raire technique pratiqu sur la parcelle ex rendement gestion des r sidus et dose d azote appliqu e sur la culture pr c dente et les caract ristiques de cette derni re ex type de sol et r serve utile La collecte des donn es l chelle de la parcelle est estim e 5 minutes comme leur saisie et leur restitution ainsi que l laboration du plan d action Il faut cela dit 12 fois plus de temps pour r aliser le m me travail l chelle de l exploitation Les r sultats sont donn s sous for
26. r que les indicateurs qui nous int resse et Collecte saisie des donn es et donc de gagner du temps traitement des r sultats long 2 5 jours Prise en compte de l azote mis dans l atmosph re et volatilis Fichier payant Restitution des r sultats compl te sous diff rentes formes Approche territoriale des pollutions diffuses Pas de prise en compte des Outil qui traite des eaux de risques pour les eaux souterraines surface les pollutions ponctuelles les Territ Eau espaces urbanis s Diff rentes chelle de restitution des r sultats dont l chelle Cadre restreint d application parcellaire typologie d exploitation r gions Libre acc s l outil Conclusion Les outils SWAT et STICS sont des mod les informatiques complexes n cessitant beaucoup d informations car leur fonctionnement d pend de nombreux param tres De plus SWAT se place l chelle du bassin versant et non de la parcelle Il n est donc pas pertinent pour notre cas d tude Merlin quant lui est exploitable uniquement sous Excel 1997 et devient obsol te malgr sa facilit d utilisation Nous utiliserions plut t le DAE G ou INDIGO m me si se sont des outils qui n cessitent de nombreuses heures de travail car ils demandent un temps de saisie et de collecte de donn es important lls ont l avantage de pouvoir se placer aussi bien l chelle de la parcelle que de l exploitation Cependant ils ne traitent que les
27. s d aide la d cision pour correspondre au mieux aux besoins de la plante fertiliser de fa on pr cise en modernisant le mat riel d pandage ex utilisation de syst mes de guidages permettant de r aliser la coupure de tron on S lectionner les vari t s conomes ou efficientes vis vis de l azote Enfin il est noter que les prix des nitrates sont volatils depuis 2007 Ils sont pass s d un indice 100 en 2000 un indice 205 en 2012 D DELCOUR et al 2013 Cette augmentation est partiellement due l augmentation des prix du gaz naturel n cessaire sa fabrication L augmentation du prix des c r ales des derni res ann es ne compensent pas cette augmentation Les exploitants sont donc plus soucieux d conomiser cet intrant La conjugaison de ces mesures de sensibilisation des aides financi res et de la hausse des prix des intrants se traduisent par la chute de 24 de l utilisation de l azote min ral entre 1994 et 2012 alors que la production agricole a augment e de 30 D DELCOUR et al 2013 Aujourd hui de nombreux outils ont t d velopp s pour r aliser un bilan pr cis des fuites de nitrates en surface et en profondeur diff rentes chelles de la parcelle au territoire en passant par le bassin versant Quels param tres prennent ils en compte Quels sont les atouts et les inconv nients de chacun Y en a t il un plus efficace que les autres Institut Polytechnique LaSalle Bea
28. t Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 9 sont pas pr vues par le mod le une forte s cheresse la pr sence permanente d ammonium dans les sols les sols hydromorphes fumier alimentation terrain en pente et la p nurie de nutriments autres que l azote Brisson N et al 1998 Bien qu il soit utilis par de nombreux organismes de recherche pour sa grande pr cision sur la simulation des modalit s test es STICS reste un mod le lourd et qui ne peut pas tre utilis par des conseillers sur terrain DAE G Diagnostic Agro Environnemental G ographique Certains outils de diagnostics peuvent galement tre utilis s afin d estimer les fuites de nitrates en surface et en profondeur l chelle de la parcelle Parmi eux nous pouvons citer le DAE G outils de Diagnostic Agro Environnemental G ographique Co con u par Agrotransfert la chambre d agriculture de Picardie le PERI et l Institut Polytechnique LaSalle Beauvais entre 2003 et 2007 cet outils pour objectif d valuer les risques d impacts de l exploitation agricole sur l environnement en croisant la sensibilit du milieux avec les pratiques agricoles l chelle de la parcelle ou de l exploitation sur une campagne culturale donn e S DEBOMY 2013 Pour cela le DAE G n cessite une saisie informatique parcelle par parcelle des donn es issues des informations collect es chez l exploitant gr ce des documents sp cifiques
29. ttribu s la r organisation microbienne augmentant ainsi la quantit d humus tandis qu un tiers contribue aux pertes d azote sous formes gazeuses volatilisation et d nitrification Le transfert de l azote nitrique dans le sol est quant lui simul par un mod le de type r servoir fonctionnel Les concentrations d azote dans le solut du sol sont calcul es pour chaque couche l mentaire L eau qui s coule partir d une couche Z la couche imm diatement inf rieure Z 1 v hicule une certaine quantit de nitrate Cette quantit de nitrates est suppos e se m langer compl tement avec l eau dans la couche Z 1 Par la suite l exc s d eau dans cette couche en comparaison avec la capacit au champ est drain la couche suivante Z 2 avec sa nouvelle concentration de nitrates Le processus se poursuit vers le bas du profil ou de la couche dans laquelle la teneur en eau reste inf rieure la capacit au champ L paisseur des couches 1 cm a t choisie pour tre suffisamment mince pour atteindre une convergence lors du calcul du d placement de nitrates Pour certains m canismes comme celui de l azote le choix des param tres sous STICS est plus original que dans d autres mod les et par cons quent les param tres d entr e doivent tre test s dans diverses situations exp rimentales et par une analyse de sensibilit Le contexte d applications agronomiques de STICS exclut les situations qui ne Institu
30. urs parcellaires au prorata de la surface de chaque parcelle C BOCKSTALLER C RABOLIN 2009 Pour d terminer les valeurs repr sentant les pertes maximales acceptables d azote sur une parcelle l quipe conceptrice de l outil s est appuy e sur les valeurs r glementaires en rigueur Par exemple pour le lessivage les chercheurs se sont appuy s sur les valeurs seuil de potabilit de l eau pour la volatilisation sur les valeurs seuil en NH atmosph rique C BOCKSTALLER C RABOLIN 2011 Par ailleurs il est noter qu il existe des outils tel que PERSYST PERformances agronomiques des SYSt mes de culture reprenant cet indicateur azote de la m thode INDIGO qui permettent d estimer les missions d azote dans les milieux nitrates dans les eaux pendant et apr s cultures et NH3 et N20 dans l air L GUICHARD 2012 Territ Eau Territ Eau est un outil mettant disposition un r f rentiel de connaissances sur les transferts d eau et d l ments associ s l chelle du bassin versant sur le r le des l ments du paysage Il value les impacts de l am nagement de l espace rural la gestion du paysage et des pratiques agricoles sur la qualit des eaux de surface nitrates produits phytosanitaires phosphore mati re organique dissoute bact ries l chelle du bassin Institut Polytechnique LaSalle Beauvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 13 versant et de la parcelle et hi rarchise les origines
31. uvais Rue Pierre Waguet 60 000 Beauvais 7 Synth se bibliographique SWAT Soil amp Water Assessment Tool Pour estimer les fuites de nitrates en surface et en profondeur l chelle de la parcelle qu ils s agissent d outils d indicateurs ou de mod les informatiques plusieurs m thodes existent Par exemple SWAT est un mod le informatique utilis en France par le Cemagref pour valuer les risques de pollution diffuse par l azote d origine agricole dans les bassins versants BV INRA 2004 Cet outil peut tre combin ArcGIS afin de repr senter cartographiquement le risque estim BEI ERE 2012 En effet le programme de SWAT permet de mod liser la variabilit spatiale et temporelle de la dynamique de lixiviation des nitrates d e la pr sence d agro activit s l unit de r ponse hydrologique HRU de niveau avec un pas de temps mensuels Les HRU sont des zones consid r es comme homog nes obtenues par croisement entre le d coupage du BV des sous bassins versants de l occupation du sol et de la p dologie Comme pour tout mod le informatique SWAT doit tre calibr valid et on doit effectuer des analyses d incertitude pour le mod le hydrologique partir d une base de donn es de d bit de la rivi re consid r e et des nitrates Les donn es d entr e prises en compte pour le mod le SWAT sont les conditions m t orologiques l hydrologie r servoir hydrique aquif re peu profond
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