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

9

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

e

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.

12

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

e

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)

V S

ou

chèr

e

13

BRGM

14

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.

14

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.

15

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

16

17

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

17

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

18

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.

19

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