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Conséquences des épandages sur la solution du sol et la nappe phréatique

Conséquences des épandages sur la solution du sol et la nappe phréatique. Laurence DENAIX, Anne-Laure THOMAS-CHERY, Mohammed BENBRAHIM, Jean-Michel CARNUS INRA, UMR TCEM Centre de Bordeaux Aquitaine. Contexte.

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Conséquences des épandages sur la solution du sol et la nappe phréatique

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Presentation Transcript

  1. Conséquences des épandages sur la solution du sol et la nappe phréatique Laurence DENAIX, Anne-Laure THOMAS-CHERY, Mohammed BENBRAHIM, Jean-Michel CARNUS INRA, UMR TCEM Centre de Bordeaux Aquitaine

  2. Contexte • Les épandages de boues ou de compost apportent des éléments minéraux majeurs et traces aux sols dont certains sont des contaminants potentiels (NO3, Cd, Pb…) pour les eaux • Suivant les sols et leur capacité de fixation, ces éléments peuvent migrer vers la profondeur • La surveillance des eaux gravitaires (qui percolent) et des eaux de nappe est donc nécessaire

  3. 1 1 Démarche du réseau national • Sites de surveillance approfondie • Installation de fosses lysimétriques : • Dans l’idéal, une par type de sol • En réalité, seulement deux sites installés • Ychoux (40) : Pin maritimeBoues liquides et compost • La Flèche (72) : Pin laricioBoues deshydratées chaulées Sols sableux acides

  4. Témoin Boues liquides Boues compostées Fosse lysimètrique Le dispositif expérimental d’Ychoux 3 Placettes 1000 m²  3 Fosses lysimètriques / placette 24 m 42 m Matériel et méthodes

  5. Une fosse lysimétrique 4 plaques lysimétriques (20 cm et 40 cm) Piézomètre Pluviomètre 0 50 Matériel et méthodes

  6. Le dispositif lysimétrique Piézomètre Pluviomètre Plaque lysimètrique Matériel et méthodes

  7. Elements Fréquence Analyses Solution de sol Mensuel (Ychoux) Annuel (La Flèche) pH, Corg 20 et 40 cm Majeurs (Ca, Mg, K, P, N, NH4, NO3, P2O5) Eléments traces (Cu, Zn, Cr, Ni, Pb, Cd, Hg, As) Pluviométrie et Mensuel (Ychoux) Annuel (La Flèche) pH, Corg Nappe Trimestriel (Ychoux) pH, Corg pluviolessivat Majeurs (Ca, Mg, K, P, N, NH4, NO3, P2O5) Majeurs (Ca, Mg, K, P, N, NH4, NO3, P2O5) Eléments traces (Cu, Zn, Cr, Ni, Pb, Cd, Hg, As) Eléments traces (Cu, Zn, Cr, Ni, Pb, Cd, Hg, As) Mesures et suivi Mesures de concentrations en solution Matériel et méthodes

  8. Calcul des flux des éléments minéraux Le flux de transfert mensuel pour chaque élément nécessite: Le volume d’eau drainé Concentration de l’élément dans l’eau de drainage Q(EM) = Volume drainé X [EM] Méthodes : Modèle du bilan hydrique Analyses minérales Source : M. Benbrahim, 2001 Matériel et méthodes

  9. 0 55% 75% D1 20 35% 25% D2 40 15% Bilan hydrique du peuplement Source : M. Benbrahim, 2001 Précipitations, P : 955 mm Modèle hydrique du pin maritime Transpiration du sous bois, ETP-sb : 104 mm Interceptions, In : 150 mm Transpiration des arbres,ETP-pin : 421 mm Évaporation du sol, EP-sol : 99 mm P, In, ETP-pin, ETP-sb, EP-sol ; Profil racinaire ETP = f(profil racinaire) - Interceptions DRAINAGE = Contenu en eau du sol + Précipitations

  10. Généralités sur les résultats • Concentrations en arsenic, cadmium, chrome, mercure dans les eaux (pluviolessivats, solutions du sol et nappe) < aux seuils de détection. • Exemples de résultats pour quelques éléments : azote, calcium, zinc et plomb.

  11. Stock initial d'azote dans le sol (0-20 cm) = 1085 kg/ha Boues liquides Compost 500 Témoin 400 300 200 NO3 (Kg/ha) 100 0 -100 -14,8 kg/ha - 28 kg/ha - 98 kg/ha -200 Apports atmosphériques Apports par les boues Lixiviation à 20 cm 9,4 kg/ha Lessivage de l’azote : Bilan après deux ans d’apport Augmentation des quantités lixiviées par rapport au témoin Stockage d’azote dans le sol Ychoux (40)

  12. Epandage Epandage Epandage Epandage Epandage Lessivage de l’azote :Suivi temporel au cours de l’expérimentation Une année pluvieuse, une année sèche [Azote]Témoin = [Azote]Pluviolessivat [Azote] à 20cm après épandage Ychoux (40)

  13. Lessivage de l’azote A différentes profondeurs du sol Peu de différences entre les quantités lessivées à 20 et 40 cm Pas d’accumulation d’azote dans les horizons plus profonds du sol Migration vers les nappes ? Ychoux (40)

  14. Lessivage du calcium : Bilan après deux ans d’apport Faible augmentation des quantités lessivées par rapport au témoin Stockage de calcium dans le sol Ychoux (40)

  15. Epandage Epandage Epandage Epandage Epandage Lessivage du calcium :Suivi temporel au cours de l’expérimentation [Ca]Témoin = [Ca]Pluviolessivat [Ca]boue liquide > [Ca]témoin [Ca]compost > [Ca]témoin Pas d’effet net de la date d’épandage Ychoux (40)

  16. Lessivage du calcium A différentes profondeurs du sol Peu de différences entre les quantités lessivées à 20 et 40 cm Pas d’accumulation de calcium dans les horizons plus profonds du sol Migration vers les nappes ? Ychoux (40)

  17. Stock initial du zinc dans le sol (0-20 cm) = 7 kg/ha Compost 8000 Boues liquides 6000 4000 Témoin Zn (g/ha) 2000 0 -483 g/ha -555 g/ha -1250 g/ha -2000 Apports atmosphériques Apports par les boues Lixiviation à 20 cm 500 g/ha Lessivage du zinc : Bilan après deux ans d’apport Diminution de la quantité lessivée par rapport au témoin Faible lixiviation du zinc par rapports aux apports (14 % pour les boues liquides et 8 % pour le compost) Sol amendé accumule le zinc Ychoux (40)

  18. Epandage Epandage Epandage Epandage Epandage Lessivage du zinc :Suivi temporel au cours de l’expérimentation [Zn]Témoin = [Zn]Pluviolessivat [Zn]boue liquide < [Zn]témoin [Zn]compost < [Zn]témoin Pas d’effet net de la date d’épandage Ychoux (40)

  19. Lessivage du zinc A différentes profondeurs du sol Quantités lessivées à 20 > Quantités lessivées à 40 cm Accumulation de zinc dans l’horizon 20-40 cm du sol Ychoux (40)

  20. Stock initial du plomb dans le sol (0-20 cm) = 9330 g/ha 1000 Compost Boues liquides 800 Témoin 600 Pb(g/ha) 400 200 0 -16,2g/ha -20,3 g/ha -200 -38,8 g/ha Apports atmosphériques Apports par les boues Lixiviation à 20 cm 22 g/ha Lessivage du plomb : Bilan après deux ans d’apport Faible augmentation des quantités lessivées par rapport au témoin Stockage de plomb dans le sol Ychoux (40)

  21. Epandage Epandage Epandage Epandage Epandage Lessivage du plomb :Suivi temporel au cours de l’expérimentation [Pb]Pluviolessivat < limite de détection < 0.0005 mg/l [Pb]boue liquide << [Pb]témoin [Pb]compost << [Pb]témoin Pas d’effet de la date d’épandage Ychoux (40)

  22. Lessivage du plomb A différentes profondeurs du sol Quantités lessivées à 20 > Quantités lessivées à 40 cm Accumulation de plomb dans l’horizon 20-40 cm du sol Confirmation par suivi isotopique du plomb Ychoux (40)

  23. Résultats du site de La Flèche (72) Deux doses : 7.5 t MS/ha et 15 t MS/ha Suivi la première et la troisième année d’expérimentation Deux éléments > limites de détection : azote et phosphore AZOTE Augmentation de la lixiviation de l’azote à 15 cm, qui s’accroit avec le temps La Flèche (72)

  24. Résultats du site de La Flèche (72) Deux doses : 7.5 t MS/ha et 15 t MS/ha Suivi la première et la troisième année d’expérimentation Deux éléments > limites de détection : azote et phosphore PHOSPHORE Augmentation de la lixiviation du phosphore à 15cm au cours du temps La Flèche (72)

  25. Effet sur les eaux de nappe : éléments majeurs [Phosphore] < limite de quantification Pas de différence significative entre les sols amendés et le témoin Ychoux (40)

  26. Effets sur les eaux de nappe : éléments traces [As], [Cd], [Cr] < limites de quantification Pas de différences significatives entre les sols amendés et le témoin Ychoux (40)

  27. Résumé • Lessivage d’azote et de phosphore • Faibles lessivages des éléments traces métalliques • Les lessivages sont plus importants après les épandages d’automne • Les éléments lessivés ne sont pas ou peu retenus dans la couche 20-40 cm • Pas d’effet significatif sur les teneurs en éléments traces métalliques dans l’eau de la nappe • Accumulation des éléments minéraux dans les sols Effet cumulatif  Effet à retardement ??

  28. Limites de l’étude et perspectives • Coûts élevés • Suivi temporel limité (deux à trois ans) • Peu de sites suivis (2 sites) • Les composés organiques en traces n’ont pas été quantifiés • Nécessité de poursuivre ce type d’études sur d’autres sols ET sur le long terme • Tester l’effet d’un changement de pratiques (coupe rase) après avoir accumulé des épandages sur le même sol

  29. Remerciements ONF Ademe INRA Afocel Anjou-Recherche Collectivités des Landes PENA

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