Etude du fonctionnement de la zone critique en petit bassin agricole : déploiement d’instruments innovants pour lever les verrous de connaissance identifiés à partir d’un monitoring long-terme et multi-disciplinaire – Le projet Critex sur l’ORE AgrHyS
Résumé
L’observatoire de recherche en environnement Agrhys (SOERE
Réseau des Bassins Versant http://www6.inra.fr/ore_
agrhys) a pour objet l’étude des temps de réponse des hydrosystèmes
agricoles notamment en termes de flux hydriques et
hydrochimiques (cycles de l’eau, du C, N et P). Depuis près
de 25 ans, les recherches menées sur la bassin de Kervidy-
Naizin (Bretagne, 5 km2) par une équipe inter-disciplinaire incluant
hydrologues, hydrogéologues, biogéochimistes des eaux et
du sol, agronomes, pédologues et bioclimatologues, ont permis
l’acquisition de données environnementales dans différents compartiments
de la zone critique et à diverses temporalités (évènements
de crue ou intervention agricole, saisonnalité intra-annuelle
et variabilité interannuelle). L’analyse de ces données a permis la
mise en évidence des processus dominants impliqués dans les cycles
biogéochimiques à l’échelle des bassins versants élémentaires
sur socle imperméable, notamment le rôle de la nappe superficielle
sur les flux d’azote (Molenat et al., 2008) et la mobilisation
des formes dissoutes du Carbone organique (Lambert et al.,
2013) et du phosphore (Dupas et al., 2015). L’exploitation de
ces observations pour alimenter ou développer différents modèles
biophysiques ont permis de quantifier les contrôles de ces
flux par la topographie (Beaujouan et al., 2002), les éléments du
paysage (Benhamou et al., 2013), les pratiques agricoles (Beaujouan
et al., 2001) et la variabilité climatique (Aubert et al., 2013;
Humbert et al., 2015). Le déploiement d’instrumentations innovantes
dans la cadre de l’Equipex Critex permet aujourd’hui
d’aborder de nouvelles questions émergentes sur la base de la compréhension
acquise du système. En particulier, (i) la mesure de
l’évapotranspiration réelle par eddy covariance permettra de compléter
la mesure de toutes les composantes du bilan hydrologique
et d’évaluer le stock du bassin et l’incertitude des estimations
actuelles dues aux éventuelles pertes profondes. D’autre part, (ii)
la mesure haute fréquence et à haute résolution spatiale de la température
dans le cours d’eau par fibre optique apparaît comme une
voie intéressante pour caractériser la variabilité spatiale des contributions
hydrologiques (profond, sub-surface et surface) le long
du réseau hydrographique et entre les différents versants qui montrent
aujourd’hui des différences de fonctionnement notables, avec
des conséquences fortes sur la dynamique des stocks et émissions
de C, N et P entre ces versants. Enfin (iii) l’installation d’une
station de mesure en continu de la chimie de l’eau à l’exutoire
du bassin versant va permettre l’étude du régime de crues, un
calcul fin des flux exportés et l’estimation des incertitudes sur ce
calcul lorsqu’on dispose d’une mesure à plus basse fréquence ; et
l’étude des cycles jour-nuit de température et de concentrations
en éléments chimiques majeurs.