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Conséquences des épandages sur la solution du sol et la nappe phréatique Laurence DENAIX, Anne-Laure THOMAS-CHERY, Mohammed BENBRAHIM, Jean-Michel CARNUS.

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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 (NO 3, 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 Démarche du réseau national Sites de surveillance approfondie Installation de fosses lysimétriques : –Dans lidéal, une par type de sol – En réalité, seulement deux sites installés Ychoux (40) : Pin maritime Boues liquides et compost La Flèche (72) : Pin laricio Boues deshydratées chaulées Sols sableux acides

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

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

6 Le dispositif lysimétrique Plaque lysimètrique Piézomètre Pluviomètre Matériel et méthodes

7 Mesures et suivi ElementsFréquenceAnalyses Pluviométrie et Mensuel (Ychoux) Annuel (La Flèche) pH, Corg pluviolessivatMajeurs (Ca, Mg, K, P, N, NH 4, NO 3, P 2 O 5 ) Eléments traces (Cu, Zn, Cr, Ni, Pb, Cd, Hg, As) Solution de sol Mensuel (Ychoux) Annuel (La Flèche) pH, Corg 20 et 40 cmMajeurs (Ca, Mg, K, P, N, NH 4, NO 3, P 2 O 5 ) Eléments traces (Cu, Zn, Cr, Ni, Pb, Cd, Hg, As) Nappe Trimestriel (Ychoux) pH, Corg Majeurs (Ca, Mg, K, P, N, NH 4, NO 3, P 2 O 5 ) Eléments traces (Cu, Zn, Cr, Ni, Pb, Cd, Hg, As) Matériel et méthodes Mesures de concentrations en solution

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

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

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 Lessivage de lazote : Bilan après deux ans dapport Stock initial d'azote dans le sol (0-20 cm) = 1085 kg/ha Témoin Boues liquidesCompost NO3 (Kg/ha) Apports atmosphériques Apports par les bouesLixiviation à 20 cm 9,4 kg/ha -14,8 kg/ha - 98 kg/ha - 28 kg/ha Augmentation des quantités lixiviées par rapport au témoin Stockage dazote dans le sol Ychoux (40)

12 Lessivage de lazote : Suivi temporel au cours de lexpérimentation Une année pluvieuse, une année sèche [Azote]Témoin = [Azote]Pluviolessivat [Azote] à 20cm après épandage Epandage Ychoux (40)

13 Lessivage de lazote A différentes profondeurs du sol Peu de différences entre les quantités lessivées à 20 et 40 cm Pas daccumulation dazote dans les horizons plus profonds du sol Migration vers les nappes ? Ychoux (40)

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

15 Lessivage du calcium : Suivi temporel au cours de lexpérimentation Epandage [Ca]Témoin = [Ca]Pluviolessivat [Ca]boue liquide > [Ca]témoin [Ca]compost > [Ca]témoin Pas deffet net de la date dépandage Ychoux (40)

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

17 Lessivage du zinc : Bilan après deux ans dapport Stock initial du zinc dans le sol (0-20 cm) = 7 kg/ha Témoin Boues liquides Compost Zn (g/ha) Apports atmosphériquesApports par les bouesLixiviation à 20 cm 500 g/ha g/ha -483 g/ha -555 g/ha 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 Lessivage du zinc : Suivi temporel au cours de lexpérimentation Epandage [Zn]Témoin = [Zn]Pluviolessivat [Zn]boue liquide < [Zn]témoin [Zn]compost < [Zn]témoin Pas deffet net de la date dépandage Ychoux (40)

19 Lessivage du zinc A différentes profondeurs du sol Quantités lessivées à 20 > Quantités lessivées à 40 cm Accumulation de zinc dans lhorizon cm du sol Ychoux (40)

20 Lessivage du plomb : Bilan après deux ans dapport Stock initial du plomb dans le sol (0-20 cm) = 9330 g/ha Témoin Boues liquides Compost Pb(g/ha) Apports atmosphériquesApports par les bouesLixiviation à 20 cm 22 g/ha -16,2g/ha -20,3 g/ha -38,8 g/ha Faible augmentation des quantités lessivées par rapport au témoin Stockage de plomb dans le sol Ychoux (40)

21 Lessivage du plomb : Suivi temporel au cours de lexpérimentation [Pb]Pluviolessivat < limite de détection < mg/l [Pb]boue liquide << [Pb]témoin [Pb]compost << [Pb]témoin Pas deffet de la date dépandage Epandage Ychoux (40)

22 Lessivage du plomb A différentes profondeurs du sol Quantités lessivées à 20 > Quantités lessivées à 40 cm Accumulation de plomb dans lhorizon 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 dexpérimentation Deux éléments > limites de détection : azote et phosphore AZOTE Augmentation de la lixiviation de lazote à 15 cm, qui saccroit avec le temps La Flèche (72)

24 Résultats du site de La Flèche (72) PHOSPHORE Augmentation de la lixiviation du phosphore à 15cm au cours du temps Deux doses : 7.5 t MS/ha et 15 t MS/ha Suivi la première et la troisième année dexpérimentation Deux éléments > limites de détection : azote et phosphore 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 dazote et de phosphore Faibles lessivages des éléments traces métalliques Les lessivages sont plus importants après les épandages dautomne Les éléments lessivés ne sont pas ou peu retenus dans la couche cm Pas deffet significatif sur les teneurs en éléments traces métalliques dans leau de la nappe Accumulation des éléments minéraux dans les sols Effet cumulatif Effet à retardement ??

28 Limites de létude et perspectives Coûts élevés Suivi temporel limité (deux à trois ans) Peu de sites suivis (2 sites) Les composés organiques en traces nont pas été quantifiés Nécessité de poursuivre ce type détudes sur dautres sols ET sur le long terme Tester leffet dun 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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