La mobilité du diuron et de l'oryzalin a été étudiée en colonnes de sol non perturbé au laboratoire. Les sols étudiés sont trois sols viticoles de la région Bourgogne (Vosne-Romanée, 21) et ont été prélevés selon une topolithoséquence. Leurs teneurs en carbone organique sont respectivement de 1,2 %, 1,7 % et 2,2 % pour le sol brun calcaire de mi-pente (SBC MP), le sol brun calcaire de bas de pente (SBC BP) et la rendzine. Après une hauteur de pluie simulée de 845 mm, les percolats respectifs de la rendzine, du SBC MP et du SBC BP contiennent des quantités plus importantes de diuron (3,2 %, 11,8 % et 18,8 %), que d'oryzalin (0,2 %, 4,9 % et 3,7 % des quantités appliquées). Dans les colonnes de sol, les quantités extractibles de résidus herbicides sont plus élevées pour le diuron (48,7 %, 31,1 % et 35,6 %) que pour l'oryzalin (12,7 %, 11,9 % et 15,5 %) dans la rendzine, le SBC MB et le SBC BP respectivement. La distribution des deux herbicides au sein des colonnes de sol et les quantités percolées semblent en relation avec la teneur en matière organique du sol en surface et avec la structure du sol en profondeur. | Mobility of diuron and oryzalin were studied in undisturbed soil columns in laboratory. Soils studied were three vineyard soils from Burgundy (Vosne-Romanée) and were chosen from a topolihoséquence. Organic carbon contents of this soils were 1,2 %, 1,7 % et 2,2 % for SBC MP, SBC BP and rendzine, respectively. After 845 mm of water applied, leachates of rendzine, SBC MP and SBC BP showed greater amounts of diuron (3,2 %, 11,8 % and 18,8 %) than oryzalin (0,2 %, 3,9 % and 4,7 % of applied) respectively. In soil columns, more residues were extractable for diuron (48,7 %, 31,1 % et 35,6 %) than for oryzalin (12,7 %, 11,9 % et 15,5 %) from the rendzine, SBC MB and SBC BP, respectively. Mobility of this two herbicides seems in relation to organic matter content in surface soils and to structure of the soils deeper.

Water contamination is mainly due to run-off and leaching transfer, which is linked to physic characteristics and chemic composition, especially organic matter concentration. The study was led on three lands with different concentrations in organic matters and bentazone was the pesticide monitored. We can conclude that soils containing the biggest amount of organic matter and the highest rate of infiltrability lead to fastest transfer of bentazone. | Le principal phénomène impliqué dans la contamination des eaux par les produits phytosanitaires en milieu agricole est le transfert par ruissellement et lessivage. L'importance du transfert vertical est déterminée d'une part par les caractéristiques physiques du sol impliquées dans la circulation de l'eau et d'autre part par sa composition chimique. La matière organique, en particulier, représente une composante majeure du système sol dont il convient de préciser le rôle dans le devenir des pesticides en fonction des conditions pédoclimatiques. A cet effet, trois sols cultivés sous un même climat mais présentant des teneurs naturelles variées en matière organique (de 2 à 6 %), ont fait l'objet d'une caractérisation organique et physique et d'un suivi de la distribution verticale au cours du temps d'un herbicide, la bentazone. Le sol présentant un fort potentiel de rétention des produits phytosanitaires dû à sa teneur élevée en matière organique (6 %) et une grande infiltrabilité, a donné lieu à des transferts rapides de bentazone. Au contraire, dans les sols présentant moins de matière organique et une porosité plus fine, le transfert vertical a été ralenti (davantage de sites d'adsorption rencontrés et dégradation plus intense lors d'un temps de séjour plus long). Ainsi, des niveaux de transferts variables peuvent être reliés à des statuts organiques et des porosités caractéristiques.

Le cycle de l’azote est aujourd’hui, à l’échelle de la planète, le plus profondément perturbé des grands cycles biogéochimiques. L’azote qui entre à 80 % dans la composition de l’atmosphère se transforme en nitrates dans les sols. Une partie de ces nitrates est ensuite entraînée vers les eaux de surface et souterraines. Ce phénomène – absolument naturel – a été fortement amplifié par l’utilisation d’engrais de synthèse depuis le milieu du XXe siècle. Cinquante ans plus tard, la pollution croissante de nos ressources en eaux est devenue un souci majeur et pas seulement parce que la France est menacée de lourdes sanctions par la Commission européenne. Le bassin de la Seine est particulièrement exposé à la pollution par les nitrates, les cultures céréalières et industrielles y étant très développées. Or le bassin compte de nombreux aquifères qui alimentent une large population. Avant même de penser à satisfaire en 2015 la Directive cadre européenne en atteignant le bon état écologique des eaux, il faudrait réussir à stopper l’aggravation de la pollution nitrique. C’est bien sûr l’objectif des décideurs du bassin qui ont néanmoins besoin de savoir comment agir efficacement. Là interviennent les chercheurs. En étudiant de façon aussi fine que possible la diffusion de l’azote et des nitrates vers les aquifères (par l’observation de terrain et l’utilisation de modèles informatiques), ceux-ci contribuent à mesurer l’évolution de la pollution et à proposer des stratégies pour la limiter. Des scénarios sont ensuite testés. La « directive nitrates » de 1991 a abouti à la distinction entre zones dites « normales » et zones « vulnérables ». En « zones vulnérables », le non respect des prescriptions légales du code « de bonnes pratiques agricoles » est passible de sanctions financières. Encore faut-il que les mesures préconisées, fertilisation raisonnée, mise en place de bandes enherbées et d’inter-cultures de type CIPAN (cultures intermédiaires pièges à nitrates), soient efficaces. Les recherches permettent à la fois de le vérifier et de les optimiser. Reste que la propagation des nitrates dans le sol et les aquifères est par essence très lente… Des mesures d’urgence s’imposent en sachant que l’on n’a que trop tardé à les mettre en place et que leur effet sera long à se faire sentir

Dans les bassins versants méditerranéens où les zones cultivées en vigne occupent une part importante de l'espace, les pratiques culturales sont un facteur important d'apparition de risques de pollution diffuse des eaux par les pesticides. Au cours de la thèse, une démarche de modélisation couplée pression-impact a été développée. La question de recherche a porté sur la prise en compte dans le modèle construit de la dynamique des variables d'état du milieu modifiées par les actions culturales. Deux variables ont été identifiées : l'infiltrabilité de la surface du sol et la concentration en matières actives au sol. A l'échelle du bassin versant, pour réaliser l'évaluation des impacts, on s'est appuyé sur l'utilisation du modèle hydrologique distribué MHYDAS qui permet de simuler les flux d'eau et de polluants selon différents scenarii de pratiques et climatiques. Pour représenter la répartition spatio-temporelle des opérations culturales sur chacune des parcelles du bassin versant, le modèle décisionnel DHIVINE a été construit. Il permet de simuler les itinéraires techniques des viticulteurs. Pour chaque exploitation du bassin versant, le modèle est basé sur une représentation de la conduite technique annuelle du vignoble sous forme de plans d'activités. Ces plans mettent en oeuvre des indicateurs d'états de l'agrosystème et prennent en compte les caractéristiques des ressources productives de l'exploitation ainsi que les arbitrages à réaliser entre opérations culturales et parcelles concurrentes. Des modèles biophysiques ont été développés pour simuler les indicateurs de la décision ainsi que l'impact des différentes pratiques sur les états de surface du sol qui conditionnent l'infiltrabilité du sol en surface. Une typologie fonctionnelle des états de surface basée sur leurs propriétés d'infiltrabilité du sol a été utilisée pour développer une démarche visant une modélisation continue dans le temps de l'infiltration. Elle intègre une modélisation parallèle de la dynamique des états de surface du sol nu et du développement de la couverture herbacée par les adventices. Un couplage des modèles a été réalisé sous la plate-forme OpenFLUID. La démarche adoptée ici permet de représenter les dynamiques différentes des variables d'état du milieu en fonction de différentes pratiques culturales et semble adaptée pour l'évaluation des impacts en terme de pollution de l'eau par les pesticides à l'échelle de bassins versants viticoles méditerranéens. | In Mediterranean catchments in which vineyards account for a major share of the area, cropping practices are an important factor with respect to increasing risks of diffuse pesticide pollution of water. This study was about developping an approach for pressure-impact modelling. The research question considered dynamics of agrosystem status variables modified by cropping actions. Two variables were identified : soil surface infiltrability and active material concentration on the soil. On a catchment scale, to assess impacts, we used the distributed hydrological model MHYDAS to simulate water and pollutant flows according to different cropping practice and climatic scenarios. To represent the spatiotemporal distribution of cropping operations on each plot, the decision model DHIVINE was built. It simulates vinegrowers's crop management sequences. For each farm in the catchment, the model is based on a representation of the vineyard annual technical management strategy in the form of activity plans. These plans involve agrosystem status indicators and take into account the characteristics of productive resources on the farm and arbitration between cultivation operations and competing plots. Biophysical models were developped to simulate decision indicators and impacts of cropping practices on soil surface characteristics which are drivers of soil surface infiltrability. A functional typology of soil surface states based on their soil infiltrabilty properties was used to develop an approach for temporally continuous modelling of infiltration. It was based on a parallel modelling of dynamics (i) of soil surface characteristics of bare soil and (ii) of weed cover development. Model coupling was realized with OpenFLUID platform. The approach developped herein allows simulating dynamics of agrosystem status variables as a function of cropping practices. It seems adapted for assessing hydrological impacts at the catchment scale in Mediterranean environments.

The growing importance of environmental matters in social responsibility of firms has generated manyframeworks of analysis in the economic literature. Among those frameworks, performance evaluationand benchmarking using the non-parametric Data Envelopment Analysis (DEA) have increased at avery fast rate. This PhD research focuses on models that include undesirable outputs such as pollutionin the overall production system, to appraise eco-efficiency of decision making units (DMUs). Besides,the recent awareness on the large contribution of agriculture and particularly livestock farming toglobal warming, has highlighted for this sector the challenge of reaching both economic andenvironmental performances. In this line, the overall objective of this dissertation is to provide atheoretical and empirical background in modelling pollution-generating technologies and to suggesttheoretical improvements that are consistent with the particular case of greenhouse gas emissions inextensive livestock systems. Firstly, we showed that all existing approaches that deal with undesirableoutputs in the non-parametric analysis (i.e. DEA) have some strong drawbacks. However, the modelsgrounded on the estimation of multiple independent sub-technologies offer interesting opportunities.Secondly, I developed a new framework that extends the by-production approach through theintroduction of some explicit dependence constraints that link the sub-technologies in order to build aunified system. Thirdly, an empirical comparison, using a sample of French sheep meat farms, of thisby-production modelling extension with the existing approaches, revealed some inconsistencies ofthese latter. Finally, we expanded this new by-production formulation to account for dynamic aspectsrelated to the presence of adjustment costs. The application to the case of French suckler cow farmsunderlined the necessity of accounting for dynamic aspects and also showed high heterogeneity ininvestment strategies of these farmers. | La prise en compte des problèmes environnementaux dans la responsabilité sociale des entreprises a généré en économie de nombreuses propositions. Parmi elles, le cadre d’analyse basé sur l’évaluation de la performance en utilisant notamment les techniques d’enveloppement des données (DEA) s’est très vite répandu dans la littérature théorique comme empirique. Ce travail de thèse s’inscrit dans cette logique en mettant l’accent sur la modélisation des technologies polluantes. Par ailleurs, la question des changements climatiques et de la forte contribution de l’agriculture et en particulier de l’élevage dans les émissions de gaz à effet de serre (GES) impose à ce secteur de relever aujourd’hui en plus du défi économique celui de l’amélioration de sa performance environnementale. L’objectif général de cette recherche doctorale est donc de fournir un nouveau cadre d’analyse théorique et empirique dans la modélisation des technologies polluantes afin d’évaluer l’éco-efficience des systèmes productifs, en particulier le cas des émissions de GES en élevage extensif de ruminants. Dans un premier temps, nous montrons les limites théoriques et méthodologiques des modèles existants. Néanmoins, nous insistons sur le fait que les approches basées sur l’estimation de plusieurs sous-technologies indépendantes pour prendre en compte les différents processus présents dans les systèmes productifs sont très prometteuses. Dès lors dans un deuxième temps, nous proposons une nouvelle extension de la méthode « by-production » qui repose sur l’introduction d’interconnections entre les différentes sous-technologies impliquées afin de construire un système plus unifié. Dans un troisième temps, une comparaison empirique utilisant des données d’exploitations de viande ovine de notre extension avec les approches existantes a révélé certaines incohérences de ces dernières. Enfin pour aller plus loin, nous élargissons dans un quatrième temps notre approche afin de prendre en compte les aspects dynamiques et notamment la présence de coûts d’ajustement. Les résultats de l’analyse empirique entreprise avec des données d’exploitations bovines allaitantes (viande) ont révélé la nécessité de prendre en compte ces aspects,mais ont aussi révélé la forte hétérogénéité existante dans les stratégies d’investissements deséleveurs.