Transfer of nutrients in the soil profile as influenced by irrigation EMMANUELLE CARON 1, JEAN CARON 1, SILVIO J. GUMIERE 1, VIVIANE JUNEAU 2, VINCENT.

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1 Transfer of nutrients in the soil profile as influenced by irrigation EMMANUELLE CARON 1, JEAN CARON 1, SILVIO J. GUMIERE 1, VIVIANE JUNEAU 2, VINCENT PELLETIER 1 and CLAY VANDERLEEST 3 1 Faculté des sciences de lagriculture et de lalimentation, Département des sols et génie agroalimentaire, 2480 Blvd. Hochelaga, Pavillon, Envirotron, Université Laval, Québec, Québec, G1V 0A6 2 current adress : Ministère du développement durable, environnement, faune et parcs 3 University of Wisconsin Corresponding author: emmanuelle.caron.1@ulaval.ca

2 Objectif: -Évaluer le risque de lessivage des fertilisants et la migration des sels minéraux dans le sol en fonction des règles dirrigation -Evaluate the risk of fertilizer leaching and study the transport of mineral salts in function of irrigation thresholds.

3 Étude au Wisconsin 2 traitements (sec entre -4 et -7,5 kPa et humide entre -2 et -6 kPa) 8 blocs (3 blocs -2, 4 et 8- pour la salinité) -4, -7,5

4 Potentiels matriciels pour lirrigation AnnéeTraitement Anticipés (2.5) Anticipated Appliqués (2.5) Applied Irrigation Début/beginning Irrigation Fin/end Irrigation Début/beginning Irrigation Fin/end 2011Humide-6 kPa-2 kPa-6.1 kPa-4.3 kPa Sec -7.5 kPa -4 kPa-7.4 kPa-5.1 kPa 2012Humide -6 kPa -2 kPa-6.3 kPa-3.6 kPa Sec -7.5 kPa -4 kPa-7.7 kPa-4.1 kPa Irrigation limitée à 3 heures (seuil de fin pas atteint) pour éviter croissance excessive, mais les valeurs de potentiels sont dans lintervalle désiré.

5 Quantités deau AnnéeTraitement Pluie/RainProtectionIrrigationTotal inches % % % 2011 Humide 7.44 36 0.08 0 12.72 6220.43 Sec 7.44 66 0.08 1 3.46 3111.26 2012 Humide 8.87 25 0.0 0 26.09 7535.0 Sec 8.87 42 0.20 1 11.88 5720.9 -Économies deau substantielles avec le traitement sec

6 Résultats 2011 au Wisconsin Conductivité électrique Moins de lessivage dans traitement sec + de minéraux dans zone racinaire Conductivité électrique (µS cm -1 ) Traitement humide/WETTraitement sec/DRY 2.5192.519 17-08-2011104302361258 25-08-201172246136452 01-09-20115414181246

7 Résultats 2012 Wisconsin (lysimètres à 2,5) Traitement sec/dry Traitement humide/wet Fertilisant Évolution de la conductivité électrique (moy. 3 blocs) ++ |++ | CE (10 3 dS/m)

8 ÉTUDE AU QUÉBEC

9 Bleu: régie actuelle Rouge:-5.5 à -3,5 kPa Jaune:-5 à -10 kPa Site 2 Site 1 Bleu:régie actuelle Rouge: -4 à -7 kPa Jaune:-4 à -8,5 kPa Site 3 Bleu: régie actuelle Rouge: -3 à -5,5 kPa Jaune: -3 à -8 kPa

10 Essais au champ À chaque campagne, six profondeurs (litière, 0 à 5 cm, 5 à 10 cm, 10 à 20 cm, 20 à 30 cm, 30 à 40 cm) OpérationSite 1Site 2Site 3 1 er échantillonnage16 mai24 mai Application traceur Br de K sur 1m 2 (200 kg/ha) 28 juin29 juin6 juillet 2 ième échantillonnage5 juillet16 juillet- 3 ième échantillonnage27 août23 août21 août 4 ième échantillonnage12 septembre10 septembre16 septembre

11 Analyses Pour chaque site: (3 blocs X 3 traitements par bloc X 6 profondeurs) 216 site 1, 216 site 2 et 162 site 3 11 analytes

12 Ce (µS/cm) Site 1 Ce (µS/cm) Site 2 Ce (µS/cm) Site 3 - Site 1 et 2 semblables -Site 3 Ce remonte en profondeur (25 cm) -Pas dimpact marqué des traitements dirrigation DepthDepth

13 Analyses des données Fonctions de transfert: Une façon (mathématique ) de modéliser le mouvement des solutés (non-réactifs). Divers types selon conditions du sol Log-normal: débit régulier, pores relativement réguliers (pas dargiles gonflantes) (Gasser, M.O., Caron, J., Laverdière, M.R. and Lagacé, R. 2002. Solute transport modeling under cultivated sandy soils and transient water regime. J. Environ. Qual. 31:1722- 1730)

14 Exemple de fonction Chaque échantillonnage, chaque parcelle de chaque traitement chez chaque producteur Mo: masse résiduelle µ: vitesse (speed) σ:dispersion f r (z,I)=M 0 exp -[ln (Il/z)-µ] 2 (1/L) 2πσz 2σ 2 { } µ σ

15 ProducteurTraitementParcelleµσMoRMSEError 1R81,8870,2423,5251,94x10 -5 352.187 1R53,2820,0915,2194,324x10 -4 -66.318 1R23,3030,2787,6176,53x10 -4 -12.75353 1J84,1320,2431,6271,679x10 -5 4.6266 1J53,8080,1882,8223,521x10 -5 -30.137 1J23,4070,1894,9851,813x10 -4 11.404 1B83,7820,2456,6591,049x10 -3 -15.331 1B23,1270,1545,9263x10 -4 10.061 Résultats préliminaires seulement/Preliminary results only

16 Traitement des données ANOVA (modèle linéaire simple) 2 producteurs Pas deffet significatif du traitement (µ, σ,Mo) No significant impact Traitement µ (m/s) σ (m 2 /s)Mo (µg) Speed Dispersion Res. Ma.

17 Ce que cela veut dire Mets en lumière limportance des particuliarités individuelles de chacun des sites et limportance dune bonne caractérisation des propriétés hydrologiques afin de prédire le comportement des solutés. Highlights the importance of unique site properties and the importance of characterizing hydrological properties in order to predict solute transport.

18 Travaux Futurs/Future Works Autres fonctions de transfert/Other transfer functions Autres analyses statistiques/Other statistics Autres solutés/Other solutes !!! Modélisation/Model Gestion/Management

19 MERCI! Thank you! Questions ? Étudiants dété