Dans le cadre de l`opération Ferti-Mieux « le Don, l`eau, la vie », les équipes de la Chambre d`agriculture de Loire Atlantique et du Cemagref se sont associées depuis 1997 pour quantifier le risque de pollution des eaux superficielles par l`azote et les produits phytosanitaires issus de l`activité agricole, et amorcer la proposition de solutions correctives sur ce bassin versant.Pour appuyer les propositions de solutions correctives, nous avons choisi de montrer leurs effets sur les sols et l`eau, en nous appuyant sur un micro bassin de démonstration. Sur ce micro-bassin (bassin du Coisbrac), les agriculteurs ont accepté de modifier leurs pratiques, selon les recommandations formalisées lors des premières années d`étude.

[Departement_IRSTEA]MA [TR1_IRSTEA]RURAMEN / AMANDE | Dans le cadre de l`opération Ferti-Mieux « le Don, l`eau, la vie », les équipes de la Chambre d`agriculture de Loire Atlantique et du Cemagref se sont associées depuis 1997 pour quantifier le risque de pollution des eaux superficielles par l`azote et les produits phytosanitaires issus de l`activité agricole, et amorcer la proposition de solutions correctives sur ce bassin versant.Pour appuyer les propositions de solutions correctives, nous avons choisi de montrer leurs effets sur les sols et l`eau, en nous appuyant sur un micro bassin de démonstration. Sur ce micro-bassin (bassin du Coisbrac), les agriculteurs ont accepté de modifier leurs pratiques, selon les recommandations formalisées lors des premières années d`étude.

[Departement_IRSTEA]MA [TR1_IRSTEA]RURAMEN / AMANDE | Le projet européen AgriBMPWater a pour objectif de réaliser une comparaison de différentes modifications de pratiques agricoles élaborées pour améliorer la qualité de l`eau. Cette comparaison est réalisée sur le coût des modifications, leur efficacité attendue, et leur acceptabilité potentielle. Un des résultats novateurs de ce projet est que différencier les politiques de restauration de la qualité de l`eau selon les types d`agriculteurs permet d`accroître l`efficacité de ces politiques tout en diminuant leur coût et en augmentant leur acceptabilité. La traduction sur le terrain de ce résultat de recherche pose cependant de nombreuses questions. C`est cette traduction, sur le bassin versant du Don, qui est exposée ici.

[Departement_IRSTEA]MA [TR1_IRSTEA]RURAMEN / AMANDE | Dans le cadre de l`opération Ferti-Mieux « le Don, l`eau, la vie », les équipes de la Chambre d`agriculture de Loire Atlantique et du Cemagref se sont associées depuis 1997 pour quantifier le risque de pollution des eaux superficielles par l`azote et les produits phytosanitaires issus de l`activité agricole, et amorcer la proposition de solutions correctives sur ce bassin versant. Pour cela, nous travaillons sur trois bassins emboîtés, le Don (650 km2), le Cétrais (35 km2), et le micro-bassin du Coisbrac (0,5 km2). Pour appuyer les propositions de solutions correctives, nous avons choisi de montrer leurs effets sur les sols et l`eau, en nous appuyant sur le micro bassin de démonstration du Coisbrac. Sur ce micro-bassin, les agriculteurs ont accepté de modifier leurs pratiques. Nous constatons, dès la première année, que la mise en place d`outils d`aide à la fertilisation raisonnée se traduit par une diminution nette des apports d`engrais azotés aux cultures sur le micro-bassin du Coisbrac. Cette année a de plus vu des rendements exceptionnels sur céréales. Ces deux facteurs se sont conjugués pour diminuer les quantités d`azote potentiellement transférables vers les eaux. Cette diminution est cependant tempérée par la minéralisation de l`azote organique du sol et les arrière-effets des pratiques des années antérieures, qui sont dorénavant prépondérants dans les quantités d`azote minéral du sol.

[Departement_IRSTEA]MA [TR1_IRSTEA]RURAMEN / AMANDE | L`intensification de l`agriculture en Bretagne ces 20 dernières années a notamment généré une augmentation des apports azotés au milieu naturel, et a ainsi provoqué une augmentation des concentrations en nitrate dans les eaux de surface. Bien souvent au-delà les normes sanitaires, cette augmentation entraîne des surcoûts (assainissement, respect des directives européennes, coût environnemental). Les recherches menées au sein de l`équipe TERREAU (Cemagref Rennes), notamment dans le cadre de 2 thèses, ont pour but de mieux comprendre les mécanismes de transformation de l`azote lors de son transfert de la parcelle agricole à l`exutoire du bassin versant. Ces travaux sont nécessaires à la mise en oeuvre et l`amélioration des modèles agro-hydrologiques spatialisés à l`échelle du bassin versant, qui sont les outils les plus élaborés d`aide à l`aménagement et à la reconquête de la qualité de l`eau.Un des axes de recherche est la mesure spatialisée, dans un bassin versant agricole, de la dénitrification hétérotrophe. En effet, en Bretagne, on constate une déconnexion entre les pratiques agricoles et les flux d`azote. Quelle que soit la méthode de calcul, il y a en général une différence entre le solde du bilan de l `azote et le flux annuel mesuré dans l `eau à l`exutoire (abattement). Une partie de cet abattement est attribuable à la dénitrification hétérotrophe dans les zones humides, mais de fortes incertitudes existent encore sur sa quantification à l`échelle du paysage. Grâce à un suivi exhaustif des pratiques agricoles et des flux d`azote du bassin versant de la Fontaine du Theil, complété par des mesures in-situ régulières et réparties dans tout le bassin de la dénitrification, un modèle agro-hydrologique spatialisé permettra une estimation mieux contrainte et plus fiable de la dénitrification et des autres termes du bilan azoté. Cette étude est réalisée en lien avec de nombreux programmes de recherche portés par le CAREN auquel l`unité GERE est associée.L`autre axe de recherche se focalise sur les transferts et transformations de l`azote au sein du système zone riparienne / cours d`eau / sédiments. En effet, il existe des relations importantes mais non quantifiées des évolutions. L`un des objectifs de cette seconde thèse est la quantification fine des interactions entre les petits cours d`eau et leurs sédiment à travers des bilans de matière (flux d`azote et carbone) entrée-sortie sur des tronçons de réseau hydrographique. Ces études des flux portent sur différents types de substrats sédimentaires et différentes concentrations en nitrates dans la colonne d`eau. Une relation simple est recherchée entre la rétention d`azote, la concentration en nitrate et la typologie des sédiments, afin de permettre une intégration dans les modèles. Ces deux axes de recherche, de part leur complémentarité spatiale, permettront à terme de modéliser plus finement les processus d` auto-épuration et de rétention de l`azote à l`échelle du bassin-versant.Nous présenterons les méthodes employées pour l`évaluation des flux, c`est à dire les techniques de traçage et les techniques d`évaluation des émissions gazeuses utilisées (traçage au brome et blocage à l`acétylène), et les premiers résultats obtenus.

Dans le cadre de l`opération Ferti-Mieux « le Don, l`eau, la vie », les équipes de la Chambre d`agriculture de Loire Atlantique et du Cemagref se sont associées depuis 1997 pour quantifier le risque de pollution des eaux superficielles par l`azote et les produits phytosanitaires issus de l`activité agricole, et amorcer la proposition de solutions correctives sur ce bassin versant. Pour cela, nous travaillons sur trois bassins emboîtés, le Don (650 km2), le Cétrais (35 km2), et le micro-bassin du Coisbrac (0,5 km2). Pour appuyer les propositions de solutions correctives, nous avons choisi de montrer leurs effets sur les sols et l`eau, en nous appuyant sur le micro bassin de démonstration du Coisbrac. Sur ce micro-bassin, les agriculteurs ont accepté de modifier leurs pratiques. Nous constatons, dès la première année, que la mise en place d`outils d`aide à la fertilisation raisonnée se traduit par une diminution nette des apports d`engrais azotés aux cultures sur le micro-bassin du Coisbrac. Cette année a de plus vu des rendements exceptionnels sur céréales. Ces deux facteurs se sont conjugués pour diminuer les quantités d`azote potentiellement transférables vers les eaux. Cette diminution est cependant tempérée par la minéralisation de l`azote organique du sol et les arrière-effets des pratiques des années antérieures, qui sont dorénavant prépondérants dans les quantités d`azote minéral du sol.

Le projet européen AgriBMPWater a pour objectif de réaliser une comparaison de différentes modifications de pratiques agricoles élaborées pour améliorer la qualité de l`eau. Cette comparaison est réalisée sur le coût des modifications, leur efficacité attendue, et leur acceptabilité potentielle. Un des résultats novateurs de ce projet est que différencier les politiques de restauration de la qualité de l`eau selon les types d`agriculteurs permet d`accroître l`efficacité de ces politiques tout en diminuant leur coût et en augmentant leur acceptabilité. La traduction sur le terrain de ce résultat de recherche pose cependant de nombreuses questions. C`est cette traduction, sur le bassin versant du Don, qui est exposée ici.

[Departement_IRSTEA]RE [TR1_IRSTEA]RIE / PHYLEAU | Passive capillary samplers, which sample water from the vadose zone via a hanging water column in a fiberglass wick, have shown potential to provide better estimates of actual soil percolation fluxes than alternative field methods. Unsaturated and saturated flows (water and solutes) are extracted continuously and without external vacuum generator from a nondisturbed soil volume, through a significant area (typically 600cm2). In order to achieve a minimal disturbance of the native flow regime, the wick type (hydraulic conductivity and section), length and number and the contact area have to be dimensioned to match as close as possible the expected soil pressure/flow conditions. First, the Hydrus 2D code (Simunek et al., 1999) solving the Richards equation for simulating two dimensional unsaturated flow was used to evaluate the uncertainties in flux estimation by such passive capillary samplers. Two sources of uncertainties were examined. Those associated with the theoretical assumptions of the dimensioning of the wick and those associated to experimental uncertainties. A numerical experimentation was conducted on two reference soils submitted to a 11 days actual hyetograph. Results showed that an analytical dimensioning method proposed in the literature is relevant. But significant errors on the observed fluxes occur when the soil and wick properties do not exactly match, which is the common case since the range of available characteristics of fiberglass wicks is limited. Also, uncertainties in the hydraulic conductivity properties of the soil, in wick length appear to have an important influence on the representativity of the wick fluxes against the actual soil drainage fluxes. Elsewhere, eight such samplers have been installed for an in situ long term experimentation ,initiated this year in the Ardière Watershed (France). The objective is to measure water and pesticides percolation fluxes, at a 50cm depth under a grassed strip receiving contaminated runoff. Flow rate and pesticide concentration in surface runoff water are also measured so as to determine the soil boundary condition above each sampler. Soil water content and soil matric potential are measured at three different depth very close to each instrumented profile in order to explain the volumes extracted by each sampler. We present here the experimental methodology and first results obtained with simulated runoff events.

This study investigated the intrinsic perchlorate (ClO₄ ⁻)degradation kinetics of sediments and soils from multiple sites in microcosm studies, including the influence of varying nitrate concentration (NO₃ ⁻-N from 1 to 22.8 ppm) and up to 300 ppm sulfate. The first-order degradation rates and lag times of both ClO₄ ⁻ and NO₃ ⁻ degradation were site-specific and dependent on environmental conditions such as organic substrate availability, nitrate, initial ClO₄ ⁻ concentration, and prior ClO₄ ⁻ exposure. At an initial ClO₄ ⁻ concentration of 5 ppm, ClO₄ ⁻ degradation rates ranged from 0.13 to 0.46 day⁻¹, and lag times of ClO₄ ⁻ degradation ranged from 0 to 60.0 days; while NO₃ ⁻ degradation occurred at rates ranging from 0.03 to 1.42 day⁻¹, with lag times ranging from 0 to 29.7 days. Under the same treatment conditions, NO₃ ⁻ degradation rates were relatively higher than that of ClO₄ ⁻. Perchlorate degradation rates remained constant at both lower (0.5 ppm) and higher (5 ppm) ClO₄ ⁻ concentrations. Generally, ClO₄ ⁻ rates were affected by the availability of organic substrate, which was represented here by Total Volatile Solids (TVS) of sediments and soils, and not by NO₃ ⁻. Nitrate did increase the lag time of ClO₄ ⁻ degradation, which may account for the persistence of ClO₄ ⁻ in the environment, especially when ClO₄ ⁻ is typically ppb levels in the environment compared to ppm levels of NO₃ ⁻. This study showed rapid intrinsic ClO₄ ⁻ degradation in sediments and soils of contaminated sites, and highlighted the potential for natural attenuation of ClO₄ ⁻ in the environment.

Input-output budgets for dissolved inorganic nitrogen (DIN) are summarized for 24 small watersheds at 15 locations in the northeasternUnited States. The study watersheds are completely forested, free of recent physical disturbances, and span a geographical region bounded by West Virginia on the south and west, and Maine on the north and east. Total N budgets are not presented; however, fluxes of inorganic N in precipitation and streamwater dominate inputs and outputs of N at these watersheds. The range in inputs of DIN in wet-only precipitation from nearby National Atmospheric Deposition Program (NADP) sites was 2.7 to 8.1 kg N ha⁻¹ yr⁻¹ (mean = 6.4 kg N ha⁻¹ yr⁻¹; median = 7.0 kg N ha⁻¹ yr⁻¹). Outputs of DIN in streamwater ranged from 0.1 to 5.7 kg N ha⁻¹ yr⁻¹ (mean = 2.0 kg N ha⁻¹ yr⁻¹; median = 1.7 kg N ha⁻¹ yr⁻¹). Precipitation inputs of DIN exceeded outputs in streamwater at all watersheds, with net retention of DIN ranging from 1.2 to 7.3 kg N ha⁻¹ yr⁻¹ (mean = 4.4 kg N ha⁻¹ yr⁻¹; median = 4.6 kg N ha⁻¹ yr⁻¹). Outputs of DIN in streamwater were predominantly NO₃-N (mean = 89%; median = 94%). Wet deposition of DIN was not significantly related to DIN outputs in streamwater for these watersheds. Watershed characteristics such as hydrology, vegetation type, and land-use history affect DIN losses and may mask any relationship between inputs and outputs. Consequently, these factors need to be included in the development of indices and simulation models for predicting 'nitrogen saturation' and other ecological processes.