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De la dégradation superficielle des sols
par les pluies,
à
l'hydraulique douce.
Jean-François OUVRY et François PAPY
1
Parcours à travers des questions pour l'agronomie.
Colloque Agronomie
Afa – Inra 22-05-2014
Maîtrise de la dégradation physique des sols : des tests de stabilité à l’hydraulique douce.
AREAS INRA
Début des années 1980 : l’érosion des terres sévit, les coulées
d’eau boueuse se multiplient : Que faire ?
Question initiale
posée aux agronomes
2
1. Comprendre
les processus sur
le terrain;
2. Comprendre
les systèmes
agricoles;
3 CONCEVOIR LES
SOLUTIONS ENTRE
RECHERCHE ET
ACTEURS DE TERRAIN.
1. COMPRENDRE LES
PROCESSUS SUR LE
TERRAIN.
3
…….aux
Remarques :
– ils sont fondés sur une hiérarchie de processus, faite a priori, qui donnent du poids à l'éclatement et, partant, à la matière organique;
–et ne caractérisent pas la dynamique du processus de battance qui se constate in situ.
La dégradation de la structure du sol par les pluies :
Des comportements intrinsèques des sols ….
Jusque vers 1970, Hénin, Monnier et al. étudient la désagrégation de la structure du sol par l'eau en caractérisant des "comportements intrinsèques" des sols. Deux tests de stabilité standardisés ( Is et K) qui :
- miment et combinent les différents processus de désagrégation;
- éliminent le rôle de l'état initial et les modalités de mise en contact avec l'eau.
1. COMPRENDRE LES
PROCESSUS SUR LE
TERRAIN.
• Ils rattachent ces processus à des repères visuels de l'évolution des états de surface auxquels ils rattachent des valeurs d'infiltrabilité (par observation sous épisodes pluvieux et méthode des taches saturées).
• Les résultats de ces études in situ conduisent Le Bissonnais à rénover les tests de stabilité en atténuant le poids donné à l'éclatement et, par suite, l'effet de la matière organique du sol.
…et au
4
... aux processus in situ de formation des croutes de battance,Au début des années 80, pour résoudre des problèmes de levée des plantules, Boiffin et d'autres auteurs (Bresson, Sebillotte, Valentin) étudient au champ, la dynamique de formation des croûtes de battance :
1. COMPRENDRE LES
PROCESSUS SUR LE
TERRAIN.
5
…et au Déclenchement du ruissellement et de l'érosion. Du milieu à la fin des années 80 : des problèmes d'érosion et nuisances associées se font jour dans les régions de grande culture de la couverture loessique du Nord de l'Europe.
• L'équation universelle de perte en terre (USLE de Wischmeieret Smith , 1978) ne rend pas compte des phénomènes érosifs constatés.
• A partir de 1984, campagne d'observation dans le Pays de Caux (Auzet, Boiffin, Papy). Les agronomes mettent en évidence un processus érosif jusque là peu identifié :
l'érosion par concentration du
ruissellement dans les talwegs
de petits bassins versant
Photo: Y. Le Bissonnais
/ INRA
1. COMPRENDRE LES
PROCESSUS SUR LE
TERRAIN.
6
…et au déclenchement du ruissellement et de l'érosion. A partir de critères d'observation des états de surface :
il est possible de caractériser la dynamique d'apparition des conditions de ruissellement et partant le risque d'érosion.
1. COMPRENDRE LES
PROCESSUS SUR LE
TERRAIN.
7
Pour un système de culture donné,
il est possible de modéliser l'évolution de ce risque au cours du temps
et, après de nombreux paramétrages, par expérimentation à l'échelle de la parcelle, de quantifier le ruissellement et l'érosion diffuse (Martin).
1. COMPRENDRE LES
PROCESSUS SUR LE
TERRAIN.
8
De la parcelle au bassin versant et de l'expérimentation à la modélisation
Mais l'ensemble du processus se développe au sein d'un bassin versant.
Remarque : la construction de la preuve s'en trouve modifiée car, dans les
systèmes complexes modélisés, il n'est pas aussi facile de démontrer des rapports
de cause à effet que, par des expériences dans des systèmes plus simples (Legay).
0 200 m.
On distingue :• un impluvium où se
génère le ruissellement; • les linéaires (talweg,
fourrières..) où il s'y concentre.
Sur ce système complexe on doit, contrairement à ce qui était fait pour établir l'USLE, renoncer à faire des plans d'expérience simples et bâtir une théorie à partir de modèles. Deux modèles ont été utilisés :
• STREAM (Labo des sols d'Orléans ; SAD Paris-Grignon) • LISEM (Labo d'agronomie de Laon, université de Leuven)
V S
ou
chèr
e
2. COMPRENDRE LES
SYSTEMES AGRICOLES
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Qu'est ce qui génère l'organisation spatio-temporelle des états de surface créés par l'agriculture ?
Le poids des politiques sur l'assolement ….• les politiques influent sur la réduction des prairies et l'accroissement des
céréales et oléoprotéagineux ; autant de facteurs qui ↗ les surfaces ruisselantes.
… et
1970 2000
Commune.shpNo statistical data 0 - 20 % 21 - 40 %41 - 60 %61 - 80 %81 - 100 %
D’a
près
Sou
chèr
e et
al.,
200
3
19941978©IGN ©IGN1947 ©IGN
En combinant un modèle d'évaluation du ruissellement à l'échelle de l'exploitation agricole (modèle Diar, Martin) au modèle STREAM on a pu ainsi estimer sous différents scénarios de réduction des quotas laitiers l'accroissement des risques d'érosion à l'échelle du Pays de Caux. (Ronfort, Martin, Sebillotte)
Et le poids des politiques sur le parcellaire
La taille des parcelles augmente ce qui accroît la continuité et, par suite, la force des écoulements.
2. COMPRENDRE LES
SYSTEMES AGRICOLES
10
V S
ou
chèr
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2. COMPRENDRE LES
SYSTEMES AGRICOLES
11
Les marges de manœuvre pour réduire le ruissellement érosif
dans les exploitations d'un bassin versant (Joannon, Souchère, Martin, Papy)
Pour des assolements fixés, grâce à des règles validées d'affectation de successions de culture aux parcelles de chaque exploitation et d'organisation du travail (Aubry, Papy et al.) ,
On cherche les marges de manœuvre des
différentes exploitations pour réduire au
mieux le ruissellement érosif modélisé
en réorganisant la disposition spatiale
des cultures et en mettant en œuvre
des travaux culturaux complémentaires.
Ces marges de manœuvre sont différentes selon les exploitations :
– les travaux culturaux supplémentaires sont réalisables individuellement
– la réorganisation spatiale des cultures nécessite une coordination.
A J
oan
no
n
3. CONCEVOIR LES
SOLUTIONS ENTRE
RECHERCHE ET ACTEURS
DE TERRAIN.
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A partir de 1988, sur la base des résultats clés établis par Boiffin, Papy, Auzet, Le Bissonnais et al. les solutions se mettent en place en région de limon battant.
Solutions techniques résultent de la Disjonction Spatiale des
processus de Ruissellement et d’érosion linéaire - et le BV.
0 200 m. 1. Progrès sur les Pratiques culturales :
Éviter, retarder, ralentir, la formation de la croute de battance ou la briser.
Définir les pratiques par culture, leurs limites et quantifier les ruissellements;
Constituer un corpus de données
Collaboration Chercheurs et Agronomes, Techniciens : 20 ans.
Photo ARPTHN
INRA : Ph Martin, Y Le Bissonnais, CNRS R Armand, CA 62,76,27,80,Bretagne, AREAS; ITCF, ARVALIS,ITB, ITL, Lycée Agricole; Univ Gembloux et de Leuven, Suisse : W. Sturny , et les Agriculteurs : ARPTHN,…
CA 76
V S
ou
chèr
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12
13
SRAE, CEMAGREF: JJ Gril, Y Nédelec, INRA Y Le Bissonnais, B Ludwig, V Lecomte, V Souchère, O Cerdan, P Van dick, C Grimaldi, IRD, E Roose, AREAS; ARVALIS, Univ de Leuven : Y De Ploey, G Govers, J Poesen,…
Au plan technique, tout s’organise autour de cette disjonction spatiale des
processus de R et d’érosion linéaire; et le BV.
0 200 m.
2. Aménager le "chemin de l’Eau " : Renforcer la résistance à l’arrachement et freiner les écoulements.
Définir des solutions (Conditions et limites)Quantifier les débits et les volumes écoulés.Compléter le corpus de données et de méthodes de dimensionnement.
Zones tampons ou Aménagements d’Hydraulique Douce: Bande enherbée, Grass waterway, Wascob, haies hyperdenses, fascines, fossés, talus, mares...)
3. CONCEVOIR LES
SOLUTIONS ENTRE
RECHERCHE ET ACTEURS
DE TERRAIN.
Collaboration Chercheurs et Agronomes (20 ans)
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BRGM
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3. Construire la Cohérence des actions sur le BV / multi-acteurs
=> Méthode de Diagnostic spécifique (fct : Système de culture, texture, pente, position au sein du bv d’une expl et des autres!)
=> Formation des Agronomes et Techniciens
=> Distribution spatiale des aménagts
d’hydraulique douce en fct de leurs caractques.
Au plan technique, tout s’organise autour de cette disjonction spatiale des
processus de R et d’érosion linéaire; et le BV.
INRA : Y Le Bissonnais, O Cerdan, V Souchère, Ph Martin, B Ludwig,
A Couturier, A Joannon, O Evrard, …
Besoin des outils développés par la Recherche :
STREAM, LISEM, DIARE, Diag, enrichis par les expérimentations de terrain.
3. CONCEVOIR LES
SOLUTIONS ENTRE
RECHERCHE ET ACTEURS
DE TERRAIN.
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Etat : Préfet, DRAF, DDAF, DDE; CG 76 -DGA Environnement + Elus; AESN Directeur+ adjoints,
INRA : S Cartier.
Collaboration Agronomes, Etat, CG, AE (10 ans):
Dépt 76 : les Syndicats de Bassin Versants créés en 2001.
Création de nouvelles
collectivités à compétence
unique et à l ’échelle des
unités fonctionnelles :
Syn. de BV
Développer la Cohérence des actions sur le BV / multi-acteurs
=> Organisation d’une nouvelle gouvernance pour une meilleure efficacité.
3. CONCEVOIR LES
SOLUTIONS ENTRE
RECHERCHE ET ACTEURS
DE TERRAIN.
Nécessite de nb acteurs de terrain.
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INRA : Y Le Bissonnais et al, Géographes de la Fac de Caen J Douvinet, D Delahaye,…
Ces collectivités ont besoins
de prioriser leurs actions : Elles s’appuient :
- cartes Aléa Erosion - INRA,
- Cartes Aléa Crues Rapides Fac de Géographie de Caen,
+ Synthèses scientifiques: Gessol(Y Le Bissonnais, V Souchère)
et
Développer des actions cohérentes sur les BV par les syndicats
nécessite du temps.
Mais l’adoption de nouvelles pratiques agricoles soulève des difficultés !
3. CONCEVOIR LES
SOLUTIONS ENTRE
RECHERCHE ET ACTEURS
DE TERRAIN.
+ Elles ont besoin de développer le volet préventif agricole
J D
ou
vin
et
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INRA : A Mathieu, B Remy, V Souchère, F Hochereau,
A Joannon, S Spaeter, C Heitz, S Cartier,…
=> Engage une nouvelle phase avec une Approche + sociologique et création
de nouveaux des outils /agriculteurs/élus/animateurs.
Meilleure compréhension du fonctionnement sociologique des acteurs d’un BV : Conception des processus techniques, position sociale, Réseaux sociaux et techniques, relations, …
Conception de Jeux de rôleCaux-opération; Ruis-eau.
Modélisation d’accompagnement pour amener à une réflexion collective (STREAM).
3. CONCEVOIR LES
SOLUTIONS ENTRE
RECHERCHE ET ACTEURS
DE TERRAIN.
V S
ou
chèr
e
A M
ath
ieu
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Sur le terrain => Articulation avec d’autres actions parallèles, préventives.
Plans Communaux AHD démarche de dialogue avec tous les agri de la commune;
Aménagement FoncierDémarche / Etude préalable, Formation des membres, financement du Départt; Obligation de résultats, utilisation STREAM;
Intégration du risque de coulées de
boues (Talwegs) dans les PLU et docs d’urbanisme et SCOT à venir ;
Gestion des eaux pluviales urbainesInfiltration à la parcelle pluie de 50mm.
Etat : Préfet, DDTM, DISE; CG 76 , SMBV, aesn, Communes, Bureaux d’études, Assoc de sinistrés? …
3. CONCEVOIR LES
SOLUTIONS ENTRE
RECHERCHE ET ACTEURS
DE TERRAIN.J
Dam
ay
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EROSION des terres : Y a t-il encore besoin de recherche ?
3. CONCEVOIR LES
SOLUTIONS ENTRE
RECHERCHE ET ACTEURS
DE TERRAIN.
Constats - Les territoires évoluent :• La PAC favorise les Cultures Ind. et
L’élevage se concentre et/ou ↘, • les exploitations agricoles :
Taille ↗, TL ↗ (CP), STH↘, UTH/ha ↘, matériel + lourd;
• La distribution spatiale des prairies évolue;
• Les collectivités ont financé des ouvrages/inondations mais les € ↘.
Bilan: les dégâts des coulées de boues ↘
mais globalement pas les ruissellements et l’érosion des sols ne ↘ que lentement.
Les priorités changent :• La protection de la qualité de la
ressource en eau des captages /Ruissellement et transferts de produits phytosanitaires
• Les mesures en faveur de la biodiversité.
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Eléments de
Conclusions
Ce parcours de recherche – développement � S’inscrit sur le temps long , � en partenariat, multiple avec différentes étapes, � des échanges pour traiter de la complexité des
processus et des acteurs à l’échelle du BV .� Il a produit une palette d’outils, de méthodes,
des savoirs et des savoirs faire.
En 30 ans, de nombreux progrès accomplis, beaucoup de chercheurs impliqués et d’acteurs sur les territoires.
Merci de votre attention20
D Min
AHD
Nb : NPC 2478
HN 2066
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