Construction d’un indicateur de qualité des eaux de surface vis-à-vis des produits phytosanitaires à l’échelle du bassin versant viticole

The degradation of surface and ground water quality is mainly due to intensive agricultural practices that result in the dispersal of agricultural inputs, such as pesticides.Vines provide little protection for soils and are also highly sensitive to diseases. The latter necessitates that vine yards require important quantities of pesticides which commonly leads to extensive long-term environmental damages. As vine yards are usually located on watershed slopes, water erosion initiates pesticide movement to surface water sources.There fore, assessment of surface water pesticide contamination at the watershed scale is one of the principal goals of government policy. However, agri-ecological indicators might also be good tools for assessing the environmental impact of pesticide application practices. This PhD program deals with the adaptation of a pesticide indicator - I-Phy - to the water shedscale. The main goal is to construct a watershed decision aid tool from a field decision aid tool which al ready exists.In the I-Phy pesticide field indicator, a module "surface water risk", which al ready exists (RESU), is used to assess every active pesticide compound (APC) pollution risk in 2experimental watersheds located in north-eastern France (Valvan in Chablis, Burgundy and Rouffach in Alsace). Field results of RESU using the I-Phy pesticide field indicator are weighted by APC application rate (RATE) and by field area. These results do not provide satisfying results according to a comparison of RESU calculations and APC concentration at the watershed outlet. Therefore, the adaptation proposed for the I-Phy indicator is to add amodule which accounts for the distance, and characteristics of, the run off water way between the field and watershed outlet.The addition of a module "field connectivity index" (Ci) is proposed, which allows the determination of a "water shed I-Phy indicator" (I-Phy-BV). The Ci index is composed of several variables : (1) factors out lying the field of study which may influence pesticide run off(e.g. vegetative filter strips) and also, (2) hydrological characteristics of the water way between the field and the watershed out let. The Ci index is incorporated into the RESU and RATE modules of the I-Phy-BV indicator. The Ci index was calculated for the 2 vine yard watersheds and the I-Phy-BV indicator was validated by comparing I-Phy-BV calculations with APC watershed outlet concentrations. This initial validation was not completely satisfactory, and further research is needed. It is, therefore, concluded that the I-Phy-BV indicator should be calculated using more data bases before being used by surface water quality managers.

Une des conséquences environnementales majeures de l'agriculture intensive actuelle est la dégradation de la qualité des eaux de surface et souterraines, du fait de la dissémination desintrants agricoles, notamment les produits phytosanitaires. La vigne, par sa nature peu couvrante au sol et par sa sensibilité aux ravageurs et aux maladies, est soumise à une lutte chimique intensive. La présence fréquente de cette culture sur des parcelles en pente favorise les flux de ruissellement et d'érosion, et accroît ainsi le risque d'entraînement des produits phytosanitaires vers les eaux de surface. Diagnostiquer ce risque de contamination des eaux de surface à l'échelle de l'unité hydrologique qu'est le bassin versant viticole constitue une problématique majeure, à laquelle la construction d'outils d'évaluation comme les indicateurs agri-environnementaux peut tenter de répondre. Le présent travail de thèse est consacré à l'adaptation à l'échelle du bassin versant viticole d'un indicateur " pesticides ", I-Phy.L'objectif est donc de construire un outil de diagnostic à l'échelle du bassin versant viticole à partir d'un outil de diagnostic existant à l'échelle de la parcelle.Le travail a consisté à utiliser le module " risque pour les eaux de surface " (RESU) de l'indicateur I-Phy pour évaluer le risque de pollution lié à chaque substance active épandue sur 2 bassins versants viticoles expérimentaux, localisés dans des vignobles septentrionaux français à Chablis (89) et Rouffach (68). Le module RESU n'est initialement pondéré que parla dose d'application du produit phytosanitaire et par la surface des parcelles du bassin versant. Il apparaît lors de la comparaison des calculs de I-Phy avec des analyses d'eau à l'exutoire de ces bassins versants viticoles, que l'indicateur pris tel quel ne permet pas de caractériser le risque phytosanitaire pour les eaux de surface à l'échelle du bassin versant. Une amélioration de l'indicateur est ensuite testée avec la prise en compte de la position des parcelles par rapport au chemin de l'eau qui ruisselle dans le bassin versant.Puis nous avons proposé d'ajouter un module d'adaptation à l'échelle du bassin versant, appelé indice de connectivité parcellaire Ci, qui permet d'obtenir un indicateur I-Phy-BVci.Cet indice de connectivité (Ci) prend en compte : (1) les éléments environnant la parcelle qui sont susceptibles de limiter ou d'accentuer le ruissellement des produits phytosanitaires (zones tampons et parcelles adjacentes), mais aussi (2) les caractéristiques hydrographiques du trajet de l'eau qui ruisselle jusqu'à l'exutoire du bassin versant. L'indice de connectivité est agrégé aux modules RESU et DOSE pour constituer l'indicateur I-Phy-BVci.L'indice de connectivité Ci a été calculé pour les 2 bassins versants expérimentaux. La validation de I-Phy-BVci a été effectuée à l'aide de la comparaison des résultats de I-Phy-BVci aux analyses d'eau à l'exutoire des 2 bassins versants expérimentaux. Ce début de validation n'est pour l'instant pas pleinement satisfaisant et nécessite d'être complété.L'indicateur I-Phy-BVci devrait ainsi être à nouveau testé à l'aide de données expérimentales mieux adaptées à sa validation, avant de devenir opérationnel et d'être proposé aux gestionnaires des ressources en eaux de surface.