Variabilité temporelle de l’effet des pratiques agricoles sur les matières organiques dissoutes des sols et des eaux de rivière
Résumé
En contrôlant l’occupation et la gestion des sols, les activités agricoles modifient la quantité et la composition des matières organiques dissoutes (MOD)1. La majorité des MOD exportées à l’exutoire des têtes de bassins versants proviennent des sols connectés à la rivière par la nappe2. Mais les effets combinés de la gestion des sols et des processus hydrologiques saisonniers et évènementiels sur les dynamiques temporelles de la concentration et de la composition des MOD sont encore mal caractérisées à l’échelle du paysage. Les concentrations en carbone organique dissous ([COD]) et les propriétés spectroscopiques d’absorbance et de fluorescence des MOD ont été analysées dans des solutions de sols agricoles, de zones humides ripariennes enherbées ou boisées, dans des eaux de ruissellement impactées par des amendements organiques, ainsi que dans la rivière. Ces MOD ont été suivies durant une année hydrologique (2013-2014) par des prélèvements hebdomadaires à bimensuels. Sept évènements de crue ont été étudiés à une fréquence infra-horaire. L’analyse parallèle des facteurs (PARAFAC) réalisée sur les matrices de fluorescence de plus de 700 échantillons a modélisé cinq fluorophores. Ces fluorophores, des indices spectroscopiques (SUVA254, HIX, FI, β : α) et les [COD] ont permis la caractérisation des MOD prélevées. Des analyses en composantes principales (ACPs) ont permis de suivre l’évolution temporelle des propriétés des MOD des solutions de sols et d’évaluer la variation de leur contribution aux MOD éxportées par la rivière. Cinq principaux résultats ont été mis en évidence : i) les solutions des sols cultivés présentent des [COD] inférieures (6,4 ± 5,6 mg l-1) à celles des sols des zones ripariennes enherbées et boisées (respectivement 22,4 ± 13,7 mg l-1 et 17,2 ± 9,9 mg l-1). ii) la proportion de composés organiques fluorescents dérivant de l’activité microbienne décroit selon le gradient sols agricoles > sols ripariens enherbés > sols ripariens boisés. iii) L’ACP réalisée sur les caractéristiques des MOD fluorescentes des solutions des sols suggère une lixiviation préférentielle des composés organiques identifiés comme faiblement aromatiques et dérivés de l’activité microbienne. iv) L’ACP réalisée sur les MOD fluorescentes de la rivière indique un transfert accru des MOD depuis les sols cultivés suite à la recharge hivernale de la nappe. v) Les crues suivant les épandages d’amendements organiques sont des périodes critiques de transfert de composés organiques dérivés de ces amendements et possédant une signature fluorescente de type protéique. De par leur composition, les MOD des sols cultivés auraient donc un potentiel à être transférées à la rivière supérieur à celui des MOD des zones ripariennes non cultivées.