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Figure 1 Les trois lignes de défenses agroenvironnementales préconisées par l’IRDA VECTEUR ENVIRONNEMENT • VOLUME 37 • NUMÉRO 2 • MARS 2004 Dossier Les bandes végétales filtrantes : de la parcelle au bassin versant Les bandes végétales filtrantes aménagées en bordure des cours d’eau ont la capacité de réduire la pollution diffuse d’origine agricole en interceptant une grande partie des sédiments et des nutriments qui proviennent des champs situés en amont. La bande est plus efficace à piéger les sédiments et les polluants qui y sont attachés que les polluants dissous. Si l’efficacité épurative des bandes végétales est maintenant reconnue, cet aménagement doit se faire dans le respect de l’hydrologie naturelle des zones riveraines et des caractéristiques locales de la topographie, des sols et de la végétation, tout en préservant le développement durable de l’agriculture. Ces zones tampons sont plus efficaces lorsque combinées à d’autres pratiques de conservation au champ qui limitent le transport des contaminants. Il existe un réel besoin de quantifier les réductions de pollution diffuse suite à l’implantation de bandes végétales à l’échelle des bassins versants. Leurs effets sur la qualité physico-chimique et biologique des cours d’eau pourraient alors être simulés à long terme. Les études effectuées à l’échelle du parcellaire confirment le risque élevé de ruissellement et d’exportation des polluants à l’échelle du bassin versant dans un contexte de réduction des bandes riveraines au profit des cultures. Un jugement professionnel demeure toutefois nécessaire afin d’extrapoler, à l’échelle du bassin versant, la capacité épurative des bandes végétales observée à l’échelle des parcelles expérimentales Institut de recherche et de développement en agroenvironnement inc. (IRDA) Marc Duchemin et Rajouene Majdoub 1. Introduction L’agriculture intensive pratiquée de nos jours est une source de dégradation de l’environnement et particulièrement des ressources sol et eau (Robert et Cheverry, 1996; Coote et Gregorich, 2000; Patoine et Simoneau, 2002). Les sols dégradés voient leur productivité réduite, alors que les eaux reçoivent des apports accrus de matières en suspension, de nutriments (N et P), de pesticides et de micro-organismes pathogènes (Troeh et al., 2004). Le sol constitue alors une interface qui conditionne la qualité de l’eau (Côté et Bernard, 1993). La pollution des eaux en milieu agricole est surtout de nature diffuse et résulterait de l’effet cumulatif de plusieurs sources éparpillées sur l’ensemble du territoire agricole, ce qui rend ce problème d’autant plus insidieux (Sidle et Sharpley, 1991). La réduction des impacts de ce type de pollution passe par une approche de prévention qui peut se faire à trois niveaux (figure 1) : par une meilleure gestion des intrants; par le recours aux pratiques de conservation des sols; et en tirant profit des zones tampons en bordure des plans d’eau (Bernard, 2000). Les bandes végétales filtrantes localisées entre les sources de pollution et les cours d’eau récepteurs font partie de la 3 ème ligne de défense contre les pollutions agricoles diffuses. Puisque cette troisième ligne de défense agroenviron- nementale est en interdépendance avec les deux autres lignes de défense situées en amont, elles forment une trilogie à l’échelle de la ferme. Les bandes végétales (bandes enherbées; bandes riveraines; grass filter strips; riparian buffers) ont pour fonction principale de AGROENVIRONNEMENT Page 36

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Figure 1Les trois lignes de défenses agroenvironnementales préconisées par l’IRDA

VECTEUR ENVIRONNEMENT • VOLUME 37 • NUMÉRO 2 • MARS 2004

Dossier

Les bandes végétalesfiltrantes : de la parcelle au bassinversant

Les bandes végétales filtrantes aménagéesen bordure des cours d’eau ont la capacitéde réduire la pollution diffuse d’origineagricole en interceptant une grande partiedes sédiments et des nutriments quiproviennent des champs situés en amont.La bande est plus efficace à piéger lessédiments et les polluants qui y sontattachés que les polluants dissous. Sil’efficacité épurative des bandes végétalesest maintenant reconnue, cet aménagementdoit se faire dans le respect de l’hydrologienaturelle des zones riveraines et descaractéristiques locales de la topographie,des sols et de la végétation, tout enpréservant le développement durable del’agriculture. Ces zones tampons sont plusefficaces lorsque combinées à d’autrespratiques de conservation au champ quilimitent le transport des contaminants. Ilexiste un réel besoin de quantifier lesréductions de pollution diffuse suite àl’implantation de bandes végétales àl’échelle des bassins versants. Leurs effetssur la qualité physico-chimique et biologiquedes cours d’eau pourraient alors êtresimulés à long terme. Les études effectuéesà l’échelle du parcellaire confirment lerisque élevé de ruissellement etd’exportation des polluants à l’échelle dubassin versant dans un contexte deréduction des bandes riveraines au profitdes cultures. Un jugement professionneldemeure toutefois nécessaire afind’extrapoler, à l’échelle du bassin versant, lacapacité épurative des bandes végétalesobservée à l’échelle des parcellesexpérimentales

Institut de recherche et

de développement en

agroenvironnement inc.

(IRDA)

Marc Duchemin et

Rajouene Majdoub

1. Introduction

L’agriculture intensive pratiquée de nosjours est une source de dégradation del’environnement et particulièrement desressources sol et eau (Robert et Cheverry,1996; Coote et Gregorich, 2000; Patoineet Simoneau, 2002). Les sols dégradésvoient leur productivité réduite, alors queles eaux reçoivent des apports accrus dematières en suspension, de nutriments (Net P), de pesticides et de micro-organismespathogènes (Troeh et al., 2004). Le solconstitue alors une interface quiconditionne la qualité de l’eau (Côté etBernard, 1993).

La pollution des eaux en milieu agricole estsurtout de nature diffuse et résulterait del’effet cumulatif de plusieurs sourceséparpillées sur l’ensemble du territoireagricole, ce qui rend ce problème d’autant

plus insidieux (Sidle et Sharpley, 1991). Laréduction des impacts de ce type depollution passe par une approche deprévention qui peut se faire à trois niveaux(figure 1) : par une meilleure gestion desintrants; par le recours aux pratiques deconservation des sols; et en tirant profit deszones tampons en bordure des plans d’eau(Bernard, 2000). Les bandes végétalesfiltrantes localisées entre les sources depollution et les cours d’eau récepteurs fontpartie de la 3ème ligne de défense contre lespollutions agricoles diffuses. Puisque cettetroisième ligne de défense agroenviron-nementale est en interdépendance avec lesdeux autres lignes de défense situées enamont, elles forment une trilogie à l’échellede la ferme.

Les bandes végétales (bandes enherbées;bandes riveraines; grass filter strips; riparianbuffers) ont pour fonction principale de

AGROENVIRONNEMENT

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filtrer le ruissellement de surface avant qu’iln’atteigne un plan d’eau (Franti, 1997). Labande riveraine est sans doute la pratiqueagroenvironnementale en bordure descours d’eau la plus connue, la plus utiliséeet la plus efficace pour réduire la pollutiondiffuse et protéger l’intégrité du milieuaquatique (Haycock et Muscutt, 1995;Gélinas et al. 1996; Gabor et al., 2001;Boutin et al., 2002).

Les gestionnaires de l’agroenvironnementsont de plus en plus questionnés au sujet desfonctions et des capacités épuratives desbandes végétales. L’objectif de cet articlevise à apporter quelques éléments deconnaissances et de réflexion concernantl’utilisation potentielle des bandes végétalesfiltrantes à l’échelle de la parcelle agricole etdu bassin versant. Ce document se veut unecontribution à l’adoption de meilleurespratiques de conservation des sols et de l’eaudans le respect d’une agriculture durable.

2. Fonctionnement desbandes végétalesfiltrantes

Haan et al. (1994) et Munos-Carpena et al.(1999) décrivent les principes physiques ethydrologiques qui régissent le captage dessédiments par les bandes végétalesfiltrantes. Le fonctionnement des bandesvégétales repose essentiellement sur lescaractéristiques d’écoulement des eaux desurface (Helmers et al., 2001; Dosskey etal., 2002). La rugosité induite par lesvégétaux réduit la vitesse d’écoulement deseaux et par conséquent la capacité detransport du ruissellement, ce qui favorisela sédimentation, l’infiltration et larétention des particules de sol et descontaminants qui y sont liés (azote,phosphore, pesticides, bactéries). Il seproduit un triage des sédiments le long dela bande végétale, les plus grosses particules(sables et limons) se déposent sur decourtes distances alors que les plus fines(argiles) peuvent être transportées sur deplus longues distances. Cette sélectivitégranulométrique des sédiments limitecependant la rétention des polluants,sachant que l’adsorption s’effectuedavantage sur les fines particules.

Le ruissellement de surface diffus et noncanalisé, nécessaire au bon fonctionnementdes bandes riveraines, est rarement

rencontré au champ agricole compara-tivement aux parcelles expérimentalescontrôlées. Souvent, Ie ruissellementprovenant du champ converge dans unedépression, une rigole ou un fossé quicanalisent l’ensemble des polluants (Forsteret Abrahim, 1985). Des pratiquesculturales, comme le labour, peuvent créerdes lignes d’écoulement préférentiel quidétournent le ruissellement avant qu’iln’atteigne la bande riveraine (Barrington etMadramootoo, 1993). Lorsque le

ruissellement rencontre l’interface champ-bande, il ralentit et dépose des sédimentsdans les premiers mètres de la bande alorsque l’infiltration et la dilution demeurentactives sur toute la longueur de la bande.Ces dépôts de sédiments incitent l’eau àcontourner la bande et à se diriger vers dessecteurs plus bas. Selon Damboise et al.(2001), une accumulation excessive desédiments témoigne de mauvaisespratiques culturales au champ et d’un tauxexcessif d’érosion hydrique. De plus, un

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DossierAGROENVIRONNEMENT

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apport continu de polluants agricoles dansla bande végétale causera éventuellementun dépassement de sa capacité derétention. La bande risquera alors dedevenir une source de contamination aulieu d’être une pratique de décontami-nation.

Le phosphore total et l’azote total sontplus facilement captés par la bandevégétale puisqu’ils sont plus fortement liésaux sédiments en suspension que lesnutriments et les pesticides maintenus ensolution dans l’eau (Daniels et Gilliam,1996; Ghadiri et al., 2000). Le risque depollution par le phosphore, qui migresurtout associé aux particules de sol, estalors plus élevé là où sévit l’érosionhydrique. Pour empêcher le phosphored’atteindre les cours d’eau, il suffitd’aménager une bande végétale quiralentira l’écoulement de surface etpermettra la sédimentation des particulescontaminées (Sharpley et al., 2000). Labande végétale agira également sur lespesticides en favorisant l’infiltration descomposés dissous (Fawcett et al., 1994 ;Patty et al., 1997). Plus particulièrement,les herbicides seront transportés par leruissellement de surface car ils possèdentune faible adsorption au sol. Aussi, leurrétention sera moindre durant l’écou-lement de pointe et augmentera au fur et àmesure que le ruissellement s’atténuera (i.e. faible écoulement). La bande riveraineexerce également une influence sur lasurvie des micro-organismes quiproviennent des engrais organiquesépandus sur les terres agricoles. Entry etal. (2000) ont observé que la diminutionde l’humidité (sec) et l’augmentation de latempérature du sol (>28 oC) diminuaientsensiblement la survie des coliformes dansla couche de sol 0-30 cm. Le risque le plusélevé de transport par ruissellementsurvient lors des premières pluies suivantl’application des engrais, et diminueradicalement pour les pluies subséquentes(Coyne et al., 1998). Toutefois, Walker etal. (1990) soulignent que les bandesvégétales utilisées seules ne peuventréduire suffisamment le niveau debactéries pathogènes dans l’eaucontaminée provenant des élevagesd’animaux.

On peut résumer ainsi les rôles et fonctionsdes bandes filtrantes :

3. Efficacité des bandes végétales filtrantes

Des nombreuses études ont été publiéesconcernant l’efficacité des bandesriveraines à réduire la pollution diffuse(Norris, 1993; Castelle et al., 1994;Haycock et al., 1997; Landry et Thurow,1997; Dosskey, 2001; Damboise et al.,2001; Hilliard et al., 2002). Il ressort decette littérature que l’efficacité des bandesvégétales est proportionnelle au diamètredes particules transportées, à la largeur dela bande, à la densité de végétation et à laconcentration des sédiments en suspensionet inversement proportionnelle au débit età la pente. La performance des bandesvégétales à réduire les masses de sédimentsprovenant des champs agricoles sembleassez élevée et stable alors que laperformance à réduire les autres types depolluants est moins élevée et beaucoup plusvariable, en particulier pour les polluantssolubles ou davantage attachés aux finesparticules de sol car ces dernières peuventtraverser plus facilement la bande végétale.Gabor et al. (2001) rappellent quelquesvaleurs typiques pour les taux de rétentiondes sédiments (75 à 91 %), du phosphore(27 à 97 %), de l’azote (67 à 96 %), despesticides (8 à 100 %) et des coliformesfécaux (70 à 74 %).

La plupart des auteurs reconnaissentqu’une pente optimum pour une banderiveraine se situe entre 1 % et 6 %(Damboise et al., 2001). Plus la pente estabrupte, plus la bande riveraine doit êtrelongue de façon à optimiser la rugosité dela végétation et ainsi ralentir l’écoulementde surface. La performance des bandesdiminue lorsque les sédiments transportésen suspension proviennent de champs àfortes pentes constitués de sols à texturefine (Robinson et al., 1996). L’utilisationde bandes riveraines pour l’élimination dessédiments et des nutriments est moinsappropriée dans les cas où la pente des

champs est supérieure à 12 % (Damboiseet al., 2001). Dans ces cas, la vitessed’écoulement des eaux de ruissellementprovenant des superficies amont seraexcessive et réduira fortement la capacitéfiltrante de la bande riveraine. Ainsi, lesforts ruissellements de surface peuventréduire l’efficacité des bandes surtout sicelles-ci occupent de fortes pentes.

Des études impliquent le passage duruissellement des terres agricoles vers desbandes de différentes dimensions etcompositions (Schmitt et al., 1999; Lee etal., 2003). Les bandes végétales peuventêtre composées d’un seul type devégétation ou, préférablement, d’unecombinaison d’herbage, d’arbuste etd’arbres afin d’augmenter le pouvoirépurateur de la bande et d’accroître ladiversité de l’habitat faunique. Une bandeétroite a pour effet de stabiliser les bergestandis qu’une bande large protège contre lapollution et fournit un habitat pour lafaune (Gonthier et Laroche, 1992). Lalargeur de la bande riveraine variera de 3 mpour des fins de stabilisation des berges etd’épuration des eaux à 45 m pour des finsd’habitat faunique (Damboise et al., 2001).La largeur de design la plus commune pourles bandes végétales est de 30 m mais lesétudes révèlent une grande variabilité à cesujet (Schultz et al., 1997; Dosskey, 2001).Le prélèvement d’arbres matures dans lazone riveraine représente une source derevenu intéressante pour le producteur enplus de favoriser l’absorption desnutriments (Nakao et al., 1999).L’utilisation de peupliers hybrides àcroissance rapide pour l’établissement debandes riveraines s’avère intéressante pourle contrôle de l’azote (Haycock et Pinay,1993). Cette variété d’arbre offre un bonpotentiel pour stabiliser les berges, faireombrage aux cours d’eau et filtrer l’eau deruissellement.

En milieu agricole, les bandes enherbées(grass strips) ont souvent été employéespour réduire le transport de sédiments etdes polluants entre les champs et les coursd’eau (INRA, 2000; Dorioz et Vansteelant,2002). Le tableau 1 présente les résultatsde quelques études portant sur l’efficacitédes bandes enherbées à réduire la pollutiondiffuse sous pluies naturelles. La variationde l’efficacité des bandes enherbées estélevée et le plus souvent liée à la capacité

AGROENVIRONNEMENT

Amélioration dumilieu

Conservation sol-eauStabilisation des

bergesBiodiversité

température de l’eauet O2 dissous

Filtre à polluants

sédimentsnutriments

pesticidesmicro-organismes

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Tableau 1Efficacité des bandes enherbées à réduire la pollution diffuse sous pluies naturelles.

Référence Localisation Largeur Pente (%) Texture de sol Paramètres Réduction (%)de bande (m)

* concentration 1Les données entre parenthèses sont des augmentations, en %

Arora et al., 1996

Robinson et al.,1996

Lowrance et al.,1997

Patty et al., 1997

Sheridan et al.,1999

Uusi-Kämppa et al., 2000

Duchemin et al.,2002

USA, IA

USA, IA

USA, GA

France

USA, GA

Finlande

Canada, QC

20.1

3.0-9.1

8

6-18

8.0

10

3.0-9.0

2

12

2-3

7-15

3.5

10

2-3

Argilelimoneuse

Loamlimoneux

Sable loameux

Loamlimoneux

Sable loameux

Argile

Loam sableux

SédimentAtrazine

MétolachloreCyanazine

Eau

Sédiment

Atrazine

SédimentNitrate NP dissousAtrazine

eau

SédimentEau

P totalP dissous

Eau

EauSédiment

P totalP dissous

P bioN-NO3N-NH4N total

AtrazineMétolachlore

40-10011-10016-1008-1009-98

70-85*

79

87-10047-10022-8944-10043-100

78-8356-72

27-38(-64)1-14

0-15

48-5687-9085-87

(-41)1-(-57)1

78-8185-9638-4469-7650-9955-98

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d’infiltration de la bande lors de fortesprécipitations, la diminution progressivede l’efficacité étant fonction del’augmentation du ruissellement en amont.

Plusieurs producteurs agricoles craignentl’envahissement des terres cultivées par lesplantes herbacées qui composent lesbandes végétales. Ce problème d’envahis-sement est rapidement écarté car lapropagation des herbacées est moins rapideque celle des plantes cultivées. Cependant,Laroche (2000) recommande de faucherdeux fois par saison pour éviter tout

envahissement et contrôler la proliférationdes mauvaises herbes de cette zone vers lechamp. Le fauchage à une hauteur de 15cm, au début de l’été et l’automne, favorisela santé et la densification des plantes, ainsique l’absorption des nutriments. Lacapacité de la végétation à capter lesnitrates atteint son maximum avant que lesplantes n’atteignent leur maturité.

Considérant la variabilité des efficacitésobtenues, il n’est pas surprenant qu’unelargeur standard de bande enherbée puisseêtre difficile à fixer. Puisqu’il s’agit de

convertir des bandes de terres cultivablesen des bandes de végétation permanente,les recommandations et les conditionsd’aménagement peuvent alors être établiesselon des critères d’acceptabilitéscientifique, socioéconomique et politique.En effet, les coûts associés à l’application demauvaises pratiques de conservation nesont pas négligeables (Pimentel et al.,1995; Nakao et Sohngen, 2000). Desbandes sous-dimensionnées ne procurentpas une protection adéquate aux plansd’eau alors qu’un surdimensionnementrisque d’enlever des terres rentables aux

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producteurs agricoles. Cependant, lesbandes végétales doivent être localisées etdimensionnées de façon à maximiser larétention des polluants.

L’efficacité des bandes végétales seraaugmentée si elles sont utiliséesconjointement avec d’autres mesures deconservation des sols et de l’eau (Dosskey2001; Damboise et al., 2001; Boutin et al.,2002; Troeh et al., 2004). L’aménagementde bandes riveraines peut être combiné auxmesures de réduction des pertes dephosphore au champ, à la gestion desrésidus de culture, à l’application raisonnéedes engrais et des pesticides ainsi qu’autravail minimum du sol. Majdoub et al.,(2004) proposent quelques mesures àadopter pour réduire les risques decontamination microbiologique des eauxsouterraines suite à l’épandage d’engraisorganiques. Cependant, même si la banderiveraine peut piéger ou convertir une partiedes substances qui y pénètrent, unemeilleure utilisation de celles-ci par le sol etla culture, associée à une réduction despertes au champ, sont préférables du pointde vue environnemental. Cette utilisationconjointe de mesures de conservation est enaccord avec l’adoption des trois lignes dedéfense agroenvironnementale (cf. figure 1).

Le tableau 2 résume les principalescaractéristiques d’efficacité des bandesvégétales.

4. Utilisation des bandesvégétales au Québec

Les conditions climatiques du Québecimposent une hydrologie particulière qui serépercute sur l’efficacité des bandesvégétales. Durant l’hiver, le gel des pores dusol empêche l’infiltration d’eau et lavégétation dormante possède une rugositémoindre. Le ruissellement intense quisurvient lors de la fonte printanière est plusfavorable à la formation de rigoles qu’àl’écoulement laminaire. Ces conditionsréunies limitent la capacité des bandes àfiltrer et retenir les sédiments et les élémentsdissous. Les producteurs agricolesintéressés à aménager des bandes végétalesen bordure des cours d’eau doiventconsidérer l’efficacité de telles bandes ainsique les caractéristiques hydrologiques dessols sur lesquelles ces bandes serontaménagées. Avant de procéder à un

aménagement de bandes végétalesfiltrantes, le producteur doit examiner lescomposantes biophysiques et socio-écono-miques d’un tel investissement.

La composante socio-économique a étédiscutée par Boutin et al. (2002). LaPolitique gouvernementale en matière deprotection des rives, du littoral et desplaines inondables du Québec exige unebande riveraine d’au moins 3 mètres àpartir de la ligne des hautes eaux. LaDirection de la faune et des habitats et laDirection de la conservation et du patri-moine écologique du MENV ont suggéréun élargissement de la bande riveraine de 3à 10 mètres pour contrer la pollution etaccroître l’habitat faunique et floristique(Goupil, 1995). Des discussions sonttoujours en cours à ce sujet. Le contrôle del’application des bandes riveraines de 3mètres implique des ressources de la part duGouvernement. Au Québec, le Programmed’aide au rétablissement des terres établi aumilieu des années 1990 représente unepremière tentative québécoise en matière deprotection des cours d’eau par l’établisse-ment de bandes riveraines. Ce programmepossédait un volet qui visait l’établissementde bandes riveraines de 1 à 3 mètres delargeur en offrant 1 000 $ par kilomètre derive protégée (Goupil, 1996).

La composante biophysique a davantageété étudiée et discutée (Gonthier et

Laroche, 1992; Barrington et Madramootoo,1993; Gélinas et al., 1996 ; Saint-Jacqueset Richard, 1998 ; Laroche, 2000;Bernard, 2000; Lafrance et al., 2001;Maisonneuve et Rioux, 2001; Ducheminet al., 2002). La capacité de captage dessédiments et des polluants par différenteslargeurs et compositions de bandesvégétales a reçu une attention particulière.Barrington et Madramootoo (1993) ontconclu à l’absence de différence d’efficacitéentre des bandes riveraines de 1, 2, 3 et 6mètres parce que le labour des parcellesavait créé un écoulement préférentiel quiavait concentré l’écoulements de surfacesur un espace restreint de la bande et, par lefait même empêché son fonctionnementhydraulique.

Un projet de recherche de l’IRDA a permisde comparer l’efficacité filtrante etépurative de bandes enherbées de longueurvariable (0, 3, 6 et 9 m). Les conditionsexpérimentales ont permis d’obtenir unécoulement diffus vers la bande enherbée.Les résultats des 5 années du projet (1997à 2001) montrent que les bandes enherbéesde 3 m permettent de réduire d’environ 48% le ruissellement de surface, de 90 % lesMES, de 69 % l’azote totale et de 86 % lephosphore total (Duchemin et al., 2002).De plus, Lafrance et al. (2001) ont constatéque les quantités d’herbicides exportées desparcelles diminuaient de façonexponentielle au cours du temps. La

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AGROENVIRONNEMENT

Tableau 2Principales caractéristiques d’efficacité des bandes végétales.

Plus efficace :• pour piéger les sédiments que les nutriments• lorsque le ruissellement est diffus et

uniforme à l’arrivée dans la bande• lorsque la composition végétale de la bande

est de bonne qualité• pour piéger les sédiments dans les premiers

mètres de la bande• lorsque l’inclinaison de pente de la bande

est faible• lorsque le temps de rétention de l’eau dans

la bande est long• lorsque la bande est utilisée conjointement

avec une autre mesure de conservation• lorsque la végétation de la bande est coupée

régulièrement afin de favoriser l’absorptiondes nitrates

Moins efficace :• lorsque la superficie drainée vers la bande est

grande• lorsque la hauteur du ruissellement sur la

bande est élevée• lorsque les sédiments et les nutriments

s’accumulent sur la bande• lorsque des épisodes de ruissellement

intenses surviennent en rafales• lorsque le ruissellement est dérouté par des

rigoles à l’arrivée dans la bande• lorsque le taux d’infiltration dans la bande est

faible• lorsque l’entretien de la bande est déficient• lorsque les champs drainés sont occupés par

une culture intensive qui favorise l’érosion

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présence de bandes enherbées a permis deréduire de 99,6 % les masses d’herbicides(atrazine, métolachlore) exportées sur solnu. Pour les caractéristiques du site (loamsableux, pente de 2 à 3 %) et pour lapériode d’étude, l’efficacité filtrante desbandes de 6 et 9 m ne présentaient aucunedifférence significative par rapport auxbandes de 3 m quant à la réduction descharges polluantes.

De nouveaux projets sont en cours àl’IRDA concernant les bandes végétales.Un premier projet consiste à mesurer etmodéliser l’efficacité de bandes enherbées àréduire les charges polluantes provenantd’enclos d’hivernage vaches-veaux (RochJoncas, IRDA, communication person-nelle). Un second projet, effectué encollaboration avec l’Université Laval (M.Laverdière, communication personnelle),vise à connaître l’ampleur du phénomèned’érosion hydrique en relation avecl’utilisation conjointe de bandes enherbéeset de travail réduit du sol. Un troisièmeprojet consiste à étudier l’efficacitécombinée de bandes enherbées et arborées(peuplier hybrides) à réduire la pollutiondiffuse provenant de cultures de maïsfertilisées au lisier de porcs. Finalement,un projet d’aménagement et de suivi desbandes riveraines a été entrepris à l’échelledu bassin versant. Ce projet vise àdémontrer d’une part, que l’aménagementde bandes riveraines arbustives etarborescentes en bordure des cours d’eaudemeure une composante essentielle d’unestratégie intégrée de gestion de l’eaul’échelle de la ferme, et d’autre part, que laplus large part de la contamination diffusedes eaux de surface d’un bassin versant estassociée au ruissellement produit par uneportion relativement restreinte duparcellaire agricole (A. Michaud, IRDA,communication personnelle).

Ces différents projets font ressortir lesinterrelations qui peuvent exister entrel’utilisation du sol et l’aménagement debandes végétales pour différentes échellesd’intervention : de la parcelle au bassinversant.

5. De la parcelle aubassin versant

La pollution diffuse à l’échelle du bassinversant agricole touche également le

Québec (Lapp et al., 1998; Gangbazo etal., 2002, 2003; Mabit et al., 2004).L’aménagement des petits bassins versantsagricoles pour lutter contre la pollutiondiffuse repose sur la combinaison d’unensemble de mesures visant à emmagasineret infiltrer le ruissellement de surface quipourrait provoquer l’érosion des sols et letransport des polluants, des parcelles vers leréseau hydrographique (Haan et al., 1994;Troeh et al., 2004). Les bandes végétalestiennent une place importante parmi cesmesures. Nous disposons de peud’informations concernant le transfertd’échelle entre la parcelle et le bassinversant. Nos principaux renseignementsproviennent d’observations effectuées parLeeds-Harrison et al. (1996) et Lecompte(1999).

Les écoulements d’eau qui existent sur labande enherbée et le bassin versant ne semanifestent pas de la même façon lors desévénements pluvieux. Dans le cas desbandes enherbées, des petites rigolespeuvent se former et empêcher leruissellement d’occuper toute la surfaceenherbée alors dans le cas des bassinsversants, la présence de ravines permet auruissellement de se concentrer lorsd’événements pluvieux importants. Suiteaux pluies, le ruissellement s’effectuerapidement à l’échelle de la parcelle alorsqu’à l’échelle du bassin versant, leruissellement passe généralement par unesérie de surfaces ruisselantes (ex : sol nu)et absorbantes (ex : marécages) jusqu’àl’exutoire. Dans les deux cas, lesécoulements significatifs surviennent suiteaux hausses de température durant lapériode de fonte des neiges alors que lessols sont saturés d’eau. Toutefois, laréponse hydrologique des bassins versantssera très rapide suite aux précipitationsprintanières (choc printanier) quiaccélèreront la fonte des neiges etproduiront une hausse significative duruissellement de surface. La gravitéaidant, l’eau de surface cherchera alors lechemin le plus court et le plus bas pour serendre aux cours d’eau. Cette situation,combinée au fait que les bassins versantsagricoles sont drainés artificiellement, faitque les polluants solubles dans l’eaucontournent souvent les bandes végétalesaménagées au bout des champs pour sediriger directement vers les plans d’eaurécepteurs.

La diminution des coefficients deruissellement (rapport entre les quantitésd’eau ruisselée et tombée lors d’une averse)lors du passage de l’échelle de la parcelle àcelle du bassin versant, associée au piégeagedes particules mobilisées par l’érosiondiffuse sur le trajet du ruissellement,peuvent expliquer les faibles chargesobservées à l’exutoire d’un bassin versant.Le pic des concentrations de sédiments estrarement décalé des pics d’intensité depluie et de ruissellement à l’échelle de laparcelle, alors qu’il est souvent décalé dupic de débit à l’échelle du bassin versant(phénomène d’hystérèse). Le bassinversant possède des zones tampons au sol(marais) et en rivière (lacs) qui régularisentl’écoulement et les pertes de sédiments àl’exutoire. Des processus d’érosion linéaire(arrachement, déposition) génèrent duravinement à l’échelle du bassin versant.Les fortes concentrations de sédimentsenregistrées dans les cours d’eau bordant lesbandes végétales peuvent être attribuables àla remise en suspension des sédimentscontaminés qui se trouvaient au fond et surles berges des cours d’eau. Ces effetscumulatifs confèrent au bassin versant unedynamique très différente de celle duparcellaire.

Considérant l’importance du trajet hydrau-lique emprunté par l’écoulement de l’eaucontaminée vis-à-vis de l’efficacité filtrantedes bandes végétales, il s’avère nécessaired’identifier les endroits du bassin versantles plus propices à l’implantation de bandesvégétales. Déterminer l’emplacement idéalet la largeur nécessaire est à la fois difficiledu point de vue technique et politique.Des outils d’aide à la décision doivent êtrecréés afin de soutenir ces choix.

Différentes méthodes ont été proposéespour calculer une largeur optimale debande. Xiang (1993) utilise un systèmed’information géographique (SIG) afind’établir cette largeur en fonction desconditions locales et de l’efficacitérecherchée. Brothers et al. (2001) ontdéveloppé des outils géomatiques quivisent à aider les gestionnaires à choisir lalocalisation des bandes riveraines. Laméthode utilisée permet d’extraire lesdonnées topographiques qui servent àalimenter les modèles de pollution diffuse.Fried et al. (2001) ont eu recours à l’analysetopographique pour évaluer les largeurs de

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bandes végétales en fonction des superficiescontributrices situées en amont et pouridentifier l’emplacement optimal des zonestampons le long du réseau hydrographiquedes bassins versants. Se basant sur le faitque l’efficacité des bandes végétales n’estpas uniforme dans tout le bassin versant,Tomer et al. (2003) ont développé uneméthode d’analyse cartographique auto-matisée qui permet d’optimiser l’emplace-ment des bandes végétales à partir del’étude topographique et hydrologique desécoulements de surface. La méthodeproposée permet d’établir un lien entre lesinterventions de conservation déployées àl’échelle du bassin versant et du champagricole. Ces approches aboutissent auchoix de bandes végétales de dimensionlimitée, mais dont la localisation raisonnéeest susceptible d’entraîner une baissesensible des transferts de polluants parruissellement jusqu’à l’exutoire des bassinsversants.

La modélisation est de plus en plusemployée pour évaluer les stratégies delutte contre la pollution diffuse. Lesmodèles de gestion par bassins versantsvisent soit à augmenter notrecompréhension des interactions et desmécanismes qui affectent les processus del’environnement, soit à développer desoutils d’aide à la décision pour la gestiondes ressources. Des modèles spécialiséspeuvent être utilisés pour évaluer leruissellement, l’érosion et le transportd’éléments nutritifs et de pesticides, avecou sans présence de bandes végétativesfiltrantes. Il est possible de déterminer, parmodélisation, les processus physiques et lesmeilleures conditions d’implantation et degestion des bandes végétales comme c’est lecas avec les modèles Vegetative Filter Strips(VFSmod : Munos-Carpena et al. 1999) etRiparian Ecosystem Management Model(REMM : Lowrance et al., 2000).

Puisque peu d’information existe au sujetde l’efficacité à long terme des bandesvégétales filtrantes (Dillaha et al. 1989), lessimulations par ordinateur peuvent donnerune évaluation de leur performance dans letemps. Les modèles s’avèrent alors capablesde simuler les changements de qualité del’eau suite à l’implantation de bandesvégétales. Ils permettent de tenir comptede plusieurs conditions d’aménagementdes bandes végétales et de créer différents

scénarios d’aménagement à l’échelle duchamps ou du bassin versant (Williams etNicks, 1993; Tim et Jolly, 1994; Rankinenet al. 2001). Ces modèles sont toutefoislimités par leur capacité à reproduireadéquatement les processus hydrologiques,sédimentologiques et biochimiques en jeu.Les études doivent se poursuivre dans cedomaine.

L’enjeu actuel consiste à valoriser lesmesures expérimentales locales en tant que

références pour des applications sur de plusvastes territoires. L’évaluation de l’effica-cité des bandes végétales filtrantes enparcelles expérimentales constitue alorsune étape importante qui servira deréférence pour les études de modélisation àl’échelle du bassin versant.

6. Conclusion

Les bandes végétales filtrantes aménagéesen bordure des cours d’eau ont la capacité

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de réduire la pollution diffuse d’origineagricole en interceptant une grande partiedes sédiments et des nutriments quiproviennent des champs situés en amont.L’efficacité des bandes est meilleure lorsquele ruissellement est diffus et uniforme. Labande sera plus efficace à piéger lessédiments et les polluants qui y sontattachés que les polluants dissous.L’accumulation de sédiments à l’interfacebande-champ doit être minimisée afin defavoriser l’arrivée d’eau sur toute la largeurde la bande. L’augmentation de l’efficacitén’est toutefois pas proportionnelle àl’augmentation de la largeur de la bande, cequi est important lorsque des coûts et desbénéfices doivent être calculés.

Si l’efficacité épurative des bandes végétalesest maintenant reconnue, cet aména-gement doit se faire dans le respect del’hydrologie naturelle des zones riveraineset des caractéristiques locales de latopographie, des sols et de la végétationtout en préservant le développementdurable de l’agriculture. Les zonestampons sont plus efficaces lorsquecombinées à d’autres pratiques deconservation au champ qui limitent letransport des contaminants. Les bandesriveraines doivent être complémentairesaux pratiques de conservation qui visentl’optimisation de la valeur productive dusol et des autres facteurs de production à laferme.

Il existe un réel besoin de quantifier lesréductions de pollution diffuse suite àl’implantation de bandes végétales àl’échelle des bassins versants. Ces lacunesau niveau expérimental se répercutent surles difficultés à calibrer et valider lesmodèles de simulation car les données sontdifficiles à obtenir. L’obtention de tellesdonnées prend alors une grandeimportance car elles permettraientd’utiliser les modèles à des finsprévisionnelles (scénarios). Les effets sur laqualité physico-chimique et biologique descours d’eau pourraient alors être simulés àlong terme. Les SIG sont très utiles pourgérer les différentes couches d’informationset aussi pour produire des plansd’aménagement dans lesquels les bandesriveraines jouent un rôle complémentaireaux pratiques agroenvironnementales auniveau de la parcelle.

Les études effectuées à l’échelle duparcellaire confirment le risque élevéd’exportation de polluants à l’échelle dubassin versant en l’absence de bandesriveraines. Un jugement professionneldemeure toutefois nécessaire afind’extrapoler à l’échelle du bassin versant, lacapacité épurative des bandes végétalesobservée à l’échelle des parcellesexpérimentales.

7. Remerciements

Cette étude a été réalisée dans le cadre duprojet « Efficacité des bandes enherbées etarborées à réduire la pollution diffuseprovenant de parcelles en culture de maïs-grain fertilisées avec du lisier de porcs »financé par le Fonds canadien d’adaptationet de développement durable (FCADR)dans le cadre de l’Initiative environ-nementale dans le secteur de l’élevage(IESE)-Conseil canadien du porc (Projetde recherche # CPC-13A) et par LaFédération des producteurs de culturescommerciales du Québec (FPCCQ). Lesauteurs tiennent à remercier M. ClaudeBernard pour ses précieux commentaires.

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