1. SITE D’AURADE, GASCOGNE

Fiche d’identité:

Situé à 40 km à l’ouest de la ville de Toulouse près de l’Isle-Jourdain en Gascogne, le site est situé en tête du bassin versant (BV) expérimental d’Auradé petite commune du Gers. Ce BV est un des observatoires du Laboratoire d’EcoLogie fonctionnelle et Environnement de Toulouse (EcoLab, UMR5245 CNRS/UPS/INP) qui fait partie de l’Infrastructure de Recherche (IR) OZCAR (Observatoire de la Zone Critique) et de la ZA PYGAR (Zone Atelier Pyrénées-Garonne) intégrée à l’IR RZA (Réseau des Zones Ateliers). Les IR OZCAR et RZA font partie aujourd’hui de l’ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures) eLTER (European Long-Term Ecosystem Research Infrastructure).
Ce BV a été instrumenté dès 1982 par le Centre de Recherche AZF de Toulouse (Société Grande Paroisse) pour suivre l’évolution des transferts d’azote. En 1995, le GRAMIP (Groupe d’action phytosanitaire de Midi-Pyrénées) a démarré des suivis de concentrations en pesticides dans les eaux. En 2004, EcoLab a mis en place des suivis hydro-biogéochimiques et écologiques en partenariat avec la Société GPN-TOTAL (Grande Paroisse Azote, convention entre 2006 et 2011 et l’Association des Agriculteurs d’Auradé (AAA), aujourd’hui Groupement des Agriculteurs de la Gascogne (GAGT), interface entre agriculteurs, collectivités territoriales et laboratoires de recherches. Actuellement, les suivis climatologiques, hydrologiques, géochimiques, pédologiques, écologiques sont assurés par EcoLab et les recherches se font en partenariat avec d’autres laboratoires toulousains (CESBIO, GEODE, DYNAFOR, LEREPS) et nationaux (INRAE ETBX et EABX Cestas et HYCAR Anthony, LHYGES, Strasbourg, notamment), et la laboratoires associés aux IR OZCAR et RZA.

Caractéristiques du site:

La retenue du Bassioué (environ 1000m2) est située en amont (sous-bassin de l’ordre de 28ha) du bassin versant agricole d’Auradé (320 ha) drainé par le Montoussé, affluent de la Boulouze (affluent de la Save).
La surface agricole utile du BV d’Auradé est de 298 hectares (90% de la surface totale du bassin versant). Les cultures en rotation (blé tendre, blé dur et tournesol) occupent 90% de la surface du bassin versant. Les sols en présence – appelés « Terreforts » – sont argileux et appartiennent à la séquence des sols bruns calcaires-bruns calciques-bruns lessivés et se sont développés sur un substratum molassique argileux et carbonatés d’age Miocène.

Le climat est tempéré océanique (T=12-14°C et P=600-700 mm.a^-1) avec une évapotranspiration élevée (500 à 600 mm.a^-1). La majeure partie des précipitations annuelles provient des orages de novembre à décembre et d’avril à mai. Les précipitations de neige sont rares et ne génèrent pas de couverture persistante. La température moyenne est de 12.7°C avec un minimum au mois de janvier (moyenne de 5°C) et un maximum en août (20°C en moyenne). Les débits maximums sont observés au mois de février et pendant la période de crues  au printemps (mai -juin). La période d’étiage s’étend de fin juin à septembre. Le ruisseau peut être asséché durant cette période. Le débit moyen annuel à l’exutoire est de 164mm (de 40 à 330 mm selon les années), ce qui correspond aux conditions observées sous un climat semi-aride. Le substratum imperméable favorise les écoulements de surface et les réserves souterraines en eau sont très limitées à quelques nappes perchées (lentilles sableuses) dans la molasse et à des nappes alluviales et colluviales.

Instrumentation du site

Le bassin versant d’Auradé

Le site observatoire d’Auradé a pour objectif de déterminer les impacts des activités agricoles (occupation des sols, pratiques agricoles, apports de fertilisants et de produits phytosanitaires) et des changements climatiques sur l’érosion mécanique et chimique des sols, les flux d’eau et de carbone, les transferts de contaminants (nitrates, pesticides et métaux), la qualité des milieux et les organismes vivants. Il est reconnu pour ses nombreux travaux permettant d’établir sur le long terme les bilans des flux de matières (polluants, nutriments) en réponse aux fluctuations climatiques et aux pressions anthropiques, de comprendre les mécanismes qui règlent leurs transferts, de modéliser ces bilans et ces mécanismes de transfert. La modélisation y est utilisée comme outil de prédiction intégratif de ces transferts notamment pour l’azote et les pesticides en relation avec les facteurs de forçage (changement de pratiques agricoles et changements globaux). D’un point de vue R&D et gestion, les travaux qui y sont menés permettent de diagnostiquer la qualité des eaux (des précipitations, des solutions de sols, et des eaux du ruisseau), des sols, des sédiments et des écosystèmes aquatiques dans ce milieu fortement anthropisé par les activités agricoles, de déterminer l’impact des dispositifs (bandes enherbées, ripisylves…) et des mesures agri-environnementales (fertilisation raisonnée) qui y ont été prises sur la qualité des eaux et des milieux aquatiques, d’établir des scénarios de qualité des eaux et des milieux aquatiques en réponse à des changements climatiques, à des changements d’occupation des terres et de pratiques agricoles et à la mise en place de dispositifs agri-environnementaux.
Dans le cadre de PESTIPOND, le suivi hydrochimique des transferts de pesticides sur la retenue du Bassouié va permettre en lien avec le suivi à l’exutoire du BV d’Auradé de comprendre l’origine des pesticides, leur devenir lors du transfert et d’évaluer son rôle fonctionnel dans l’atténuation de ce transfert. La prédiction de ces transferts par la modélisation à différentes échelles spatiales (sou-bassin amont, bassin d’Auradé, Save) sera basée sur ce fonctionnement de façon à optimiser le dimensionnement et la nature de telles retenues et leur fréquence dans un dispositif de BV.

2. SITE DE RAMPILLON, BRIE

En Seine-et-Marne, l’aquifère de Champigny alimente en eau potable 1,5 million de concitoyens. La bonne qualité de cette ressource est donc primordiale. Toutefois, dans cette région très agricole, les eaux de ruissellement et de drainage emportent avec elles les excès d’engrais et de pesticides : une partie de ces polluants se retrouve au final dans la nappe phréatique.

Schéma de fonctionnement de la nappe du Champigny en Brie Centrale (Seine et Marne, source AQUI’Brie).

Des actions d’ingénierie écologique sont alors mises en œuvre pour collecter les eaux de ruissellement en amont de la zone de captage, puis pour dégrader de manière naturelle les contaminants. Depuis 2005 à Rampillon (Seine-et-Marne), des chercheurs INRAE (ex-Irstea) et des acteurs du territoire (opérateurs de l’eau, agriculteurs et acteurs fonciers) travaillent ensemble à la réduction des pollutions diffuses d’origine agricole, à l’aide des zones tampons humides artificielles (ZTHA). L’action combinée du soleil, des bactéries et des plantes permet la dégradation naturelle des pesticides et nitrates. Mais ces infrastructures doivent être couplées à des actions visant à diminuer l’usage de ces produits, engendrant des modifications de pratiques agricoles de la part des agriculteurs.

Depuis 2005, à Rampillon, en Seine et Marne, des chercheurs d’INRAE et des acteurs du territoire dont l’association AQUI’Brie, travaillent ensemble à la réduction des pollutions diffuses d’origine agricole provenant d’un bassin versant drainé de 355ha. Comment ? Grâce à un dispositif situé entre la parcelle et le cours d’eau, appelé zone tampon
humide artificielle (ZTHA). Sur le bassin versant, en plus d’une zone de 5600m² construite à l’aval, deux exploitants ont concédé 2000m² de foncier pour expérimenter, grandeur nature, la filtration naturelle via ces mares innovantes. Depuis 2012, le site a déjà été visité par 500 personnes, dont de nombreux agriculteurs curieux de voir et de comprendre.

Le site expérimental est situé en parallèle du Ru des Gouffres en amont du bois des Gouffres et alimenté par le biais d’une vanne par l’eau qui s’écoule dans le cours d’eau. L’agriculture en amont sur le versant de 355ha est de type conventionnelle avec un assolement moyen réparti en blé d’hiver(50%), maïs (18%), betterave à sucre (15%) ainsi que féverole, colza et autres à 12%. La ZTHA est composée de 3 sous bassins : une zone de sédimentation (profondeur moyenne de 1m), une zone dite intermédiaire végétalisée (Carex, Jonc, Roseau principalement, profondeur moyenne de 0,30m) et d’une zone finale (profondeur moyenne de 0,80m) avant le retour dans le cours d’eau du Ru des Gouffres.

Le site expérimental est équipé de 3 stations hydrologiques : une à l’entrée et une à la sortie de la ZTHA; et enfin une dernière station à l’exutoire du bassin versant. Chacune des stations comprend une mesure des débits (sonde Doppler) couplée à un système d’échantillonnage composite asservi au volume écoulé afin de déterminer les flux entrant et sortant en pesticides et d’une sonde spectro-UV pour caractériser les dynamiques de la turbidité, TOC et NO3 (lien https://artemhys.inrae.fr/experimentations-niv1/rampillon).

Les analyses de pesticides portent sur une centaine de molécules dont une trentaine pose des problèmes de qualité des eaux.

Un parcours pédagogique a été mis en place en septembre 2018 afin de présenter la biodiversité présente sur le site, basée sur 8 taxons répertoriés, et les résultats sur l’amélioration de la qualité de l’eau (lien : https://artemhys.inrae.fr/experimentations-niv1/rampillon/parcours-pedagogique)