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Hydrologie distribuée à l'échelle locale
(ACR)
- Mot(s) clé(s) :
Objet d'étude : fertilisation du sol
Dispositif technique et méthode d'étude : culture bananiere, drainage localisé, pratique agricole, spatialisation
Composé chimique, Facteur du milieu : pesticide
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Objet d'étude : fertilisation du sol
Dispositif technique et méthode d'étude : culture bananiere, drainage localisé, pratique agricole, spatialisation
Composé chimique, Facteur du milieu : pesticide
Phénomène, processus et fonction : érosion, redistribution de la pluie, ruissellement
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- Description détaillée :
Des approches expérimentales et de modélisation originales sont mises en oeuvre aux trois étapes Afficher la suite
Des approches expérimentales et de modélisation originales sont mises en oeuvre aux trois étapes du flux d'eau : 1-. L'interception-redistribution de la pluie par l'architecture aérienne des plantes a nécessité la mise au point de méthodes de mesures de l'architecture des plantes (digitalisation 3D au laboratoire et au champ) et de pluviométrie distribuée sur et sous les plantes en conditions contrôlées (simulateur de pluie) comme au champ. 2-. Des techniques d'évaluation de la qualité de la pluie incidente et redistribuée par les plantes (disdrométrie) on été mises au point. Récemment, un dispositif générant des gouttes de diamètres choisis et permettant la mesure des différents termes du bilan d'eau (stockage, éclaboussures, égouttage, évaporation) des surfaces végétales a été réalisé. 3-.Les redirections des flux par les propriétés hydrodynamiques du sol sont étudiées in situ par la combinaison de techniques de lysimétrie, infiltrométrie, microtopographie et vidéo - enregistrements. La modélisation du fonctionnement des lysimètres (nécessaire pour l'interprétation des mesures) et de la circulation en 2D de l'eau dans le sol sont réalisées avec le logiciel HYDRUS 2D.- Des mesures de ruissellement en parcelle et prélèvements asservis au débit pour analyse des solutés (ions, pesticides) sont utilisées.
Les effets des pratiques sont explorés :- En station expérimentale : étude de l'incidence des configurations culturales sur les stockages et flux sortants distribués de matière en sols à charges variables.- En colonne de sols : analyse de l'impact de l'état des charges variables, manipulable par le pH, des MOS et de l'allophane sur la sorption/élution des anions et cations (notamment traçage LiBr) et du Cadusaphos.
Le système bananier cultivé - andosol a été retenu comme support d'étude de l'impact environnemental des systèmes de culture sur des sols dont les propriétés sont fortement manipulables par les pratiques agricoles et où les flux de solutés sont marqués par un fonctionnement hydrologique distributif :- Dans les bananeraies, les flux sortants de polluants solubles résultent de l'interaction entre la capacité de sorption + relargage et les transferts d'eau et solutés distribués par trois niveaux de configuration spatiale :Ø Interception et redistribution de la pluie : le stemflow rapporté à la section du tronc concentre entre 10 et 35 fois la pluie incidente.Ø Localisation des intrants : les intrants solubles sont épandus en couronne autour du faux tronc, et donc immédiatement exposés aux chenalisations d'eau du stemflow Ø Bandes d'infiltrabilité réduite : dans les bananeraies mécanisées, les plus intensives, les fonds de sillon de plantation et les inter-rangs piétinés constituent des chemins de ruissellement qui diminuent le drainage en le translatant en bordure de parcelle.- Les sols des zones tropicales humides, surtout volcaniques, sont naturellement très riches en hydroxyles, voire en matières organiques, ce qui leur confère des charges variables, selon le pH, et d'importantes capacités d'héberger des liaisons hydrogène ; il en résulte une capacité variable de sorption des ions ou solutés polaires manipulables par les pratiques culturales. Aucune donnée n'est disponible sur les interactions entre ces sols de matrice organo-minérale particulièrement active, et les pesticides organochlorés ou organophosphorés. Après une phase d'analyse des singularités physico-chimiques des sols à charges variables, les travaux plus récents concernent la sorption inhabituelle des nitrates et la complexité des transferts couplés d'eau et de solutés liés à des états initiaux hydrophobes suivis d'écoulements préférentiels. 2001-2007. 2005 : Thèse C. Bassette : modélisation de l'interception de la pluie par le bananier, effet des caractéristiques physiques du couvert sur les flux d'eau et leur énergie cinétique transmis au sol. 2006 : Thèse J. Sansoulet : modélisation du fonctionnement hydrologique distributif du système bananier - sol à charges variables, couplage avec les sorptions et dissipations des ions. 2006 : diagnostic et modélisation de la pollution résiduelle des sols et des eaux par la chlordécone. 2007 : Thèse J.B. Charlier : modélisation du fonctionnement hydrologique d'un petit bassin versant en bananeraies et des transferts de pesticides associés.
Parmi les cultures tropicales, la monoculture du bananier à fruits est probablement la plus fortement " minière " : contingente des marchés des pays développés exigeants en qualité et régularité des approvisionnements, elle a eu longtemps recours, pour résoudre les contraintes abiotiques et biotiques du milieu, à des quantités massives d'intrants, y compris de pesticides. La pratique courante d'apport des intrants solubles au pied des bananiers croise des écoulements concentrés par le couvert, qui entraînent un transfert forcé de ces molécules vers les nappes, inévitablement contaminées. Cette recherche vise donc à diminuer le gaspillage d'intrants d'application coûteuse, et à éviter la contamination des nappes. - CIRAD-FLHOR Guadeloupe sur l'ensemble du programme (Ph. Cattan, M. Dorel) - INRA LISAH de Montpellier (M. Voltz) pour l'approche hydrologique aux échelles parcelle et bassin versant - INRA CSE d'Avignon (S. Ruy) pour la modélisation des redirections locales de flux d'eau - INRA EGC de Grignon (E. Barriuso) pour l'analyse des isothermes sorption/désorption et des cinétiques de dégradation des organo-phosphorés.
1- Evaluer les phénomènes hydrologiques distributifs dans les bananeraies, et leur impact à l'échelle locale et parcellaire : * Interception-redistribution de la pluie par l'architecture aérienne des plantes et conséquences sur les flux de masse et d'énergie cinétique distribués. * Redirection des flux d'eau distribués par les propriétés hydrodynamiques du sol (infiltrométrie, microtopographie, lysimétrie, mesure de ruissellement), et impact sur les flux d'ions et de pesticides associés au drainage et ruissellements localisés). 2- Analyse des effets des pratiques en cultures bananières sur les flux de matière et les propriétés des sols : incidence des configurations culturales et distributions des intrants sur les stockages et flux sortants distribués de matière en sols à charges variables (sorption/élution des anions et cations, de la chlordécone et du cadusafos). - Modélisation de la redistribution de la pluie par le bananier et mise en évidence de l'impact sur les flux de drainage,- Redirection par ruissellement local sur surfaces d'infiltration réduite par les pratiques culturales, incidence sur les exportations de solutés par ruissellement (faibles) et par drainage localisé (fortes),- Reconstitution des flux de drainage par modélisation 2D des transferts à partir de données lysimétriques (gravitaire, mèches à succion contrôlées),- Transport fugace de solide par ruissellement, avant développement du couvert,- Transfert rapide des solutés après apport (pesticides, engrais) vers les horizons profonds - à charges variables et rétention anionique importante (nitrates)-, et vers les nappes (potassium, pesticides).
Etude du fonctionnement hydrologique distribué du système bananier - sol et de l'impact polluant des engrais et des pesticides sur les sols à charges variables. Définition de pratiques culturales minimisant les intrants et les flux sortants. Réduire

- Champs de rattachement :
 

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