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Le projet EQUIPE vise à évaluer la qualité prédictive d’indicateurs pesticides traitant des transferts vers les eaux de surface ou souterraines Le projet est structuré en trois actions. Dans l’action 1, il s’agit de comparer à l’échelle parcellaire et du bassin versant les sorties de 26 indicateurs pesticides de complexité croissante et du modèle MACRO à des mesures de terrain sur quatre sites (dont un bassin versant) présentant des voies de transfert et des conditions pédoclimatiques différentes pour une large gamme de molécules. L’action 2 consiste en la construction d’une chaîne d’indicateurs par une méthode de fouille de données sur une base de données incluant pratiques culturales, variables du milieu et données de transfert observées. L’action 3 porte sur une expertise du groupe sur le domaine de validité et d’utilisation des indicateurs., The EQUIPE project aims to assess the predictive quality of pesticide indicators addressing transfers to surface and underground water. The project is structured in three actions. In action 1 the output of 26 indicators and a mechanistic model are compared to measure pesticide transfers at plot and catchment levels at four sites (included one watershed) with different climate and soil conditions, and, transfer pathways for a broad range of active ingredients. Action 2 consists in designing indicator chains by data mining on a database containing cultural practices, soil and climate data and measured pesticide transfers. In action 3 the validity and use of the indicators is defined by the experts of the project.

Ce numéro comprend les articles issus du colloque de restitution Ecophyto Recherche « Des outils et des dispositifs pour éclairer les décisions, explorer les possibles et accompagner la transition vers des systèmes économes et multi-performants », qui s’est tenu à Saint-Malo, du 22 au 24 mars 2017.; The EQUIPE project aims to assess the predictive quality of pesticide indicators addressing transfers tosurface and underground water. The project is structured in three actions. In action 1 the output of 26indicators and a mechanistic model are compared to measure pesticide transfers at plot and catchmentlevels at four sites (included one watershed) with different climate and soil conditions, and, transferpathways for a broad range of active ingredients. Action 2 consists in designing indicator chains by datamining on a database containing cultural practices, soil and climate data and measured pesticidetransfers. In action 3 the validity and use of the indicators is defined by the experts of the project.; Le projet EQUIPE vise à évaluer la qualité prédictive d’indicateurs pesticides traitant des transferts versles eaux de surface ou souterraines Le projet est structuré en trois actions. Dans l’action 1, il s’agit decomparer à l’échelle parcellaire et du bassin versant les sorties de 26 indicateurs pesticides decomplexité croissante et du modèle MACRO à des mesures de terrain sur quatre sites (dont un bassinversant) présentant des voies de transfert et des conditions pédoclimatiques différentes pour une largegamme de molécules. L’action 2 consiste en la construction d’une chaîne d’indicateurs par uneméthode de fouille de données sur une base de données incluant pratiques culturales, variables dumilieu et données de transfert observées. L’action 3 porte sur une expertise du groupe sur le domainede validité et d’utilisation des indicateurs.

France où la production d’eau potable est dépendante à 38 % de cette ressource. Cette pollution étant en grande partie liée à l’activité agricole, la mise en place de pratiques permettant de limiter les transferts de pesticides vers les eaux de surface représente une solution intéressante. Afin de connaître les processus en jeu et d’apprécier l’efficacité de tels projets, il est important de développer des méthodes spécifiques d’évaluation agri-environnementale. Si les méthodes d’évaluation parcellaires sont opérationnelles, celles à l’échelle du bassin versant ne sont pas encore bien adaptées aux besoins des acteurs de terrain. Ce travail a pour objectif de développer un indicateur de risque d’exposition des eaux de surface aux pertes de pesticides par ruissellement à l’échelle du bassin versant. Pour ce faire, nous avons développé deux indicateurs : un indicateur parcellaire évaluant l’impact des pratiques agricoles sur les pertes de pesticides par ruissellement en sortie de parcelle et un indicateur de connectivité estimant la contribution de chaque parcelle au ruissellement global du bassin versant. Le couplage de ces deux indicateurs permet d’obtenir un outil d’évaluation du risque des pratiques phytosanitaires spécifique d’un bassin versant et de comparer des scenarii climatiques et/ou agronomiques. Les méthodes de développement des deux indicateurs se distinguent des méthodes classiques par leur fondement sur un couplage indicateur / modèle. L’hypothèse méthodologique principale sur laquelle repose ce travail est qu’à partir des processus décrits par les modèles, il est possible d’explorer de manière systématique une gamme de situations très large et de créer une base de connaissances qui permet de développer nos indicateurs. Nous avons appliqué cette méthode à la fois à l’échelle parcellaire et au niveau du bassin versant., Surface water pollution by pesticides is a great environmental concern. In order to limit pesticides transfers from agricultural field to surface water, mitigation strategies are implemented. Their effectiveness has then to be assessed by specific tools. Most of pesticide runoff risk assessment tools are simple indicators or simulation models. Both can be performing for field application but most of the available methods are not yet adapted to help catchment managers in their decision process. Simple indicators lack taking into account inherent variability of watersheds structures and mechanistic models demands too many data to be used as routine tools. The aim of this study is then to develop a catchment scale pesticide runoff risk assessment tool to help catchment managers to identify risky situations. We developed two indicators: one to assess agricultural impact on pesticide runoff risk at a field scale and the other field spatial position impact on runoff route from the field to the hydrological network. Aggregating those two indicators lead us to assess catchment fields pesticide runoff risk and allows comparing agronomical or climatic scenarios. We based both indicators on modelling assuming that processes described by model make possible to explore wide factors variation ranges and to build databases on which indicators are developed.

This study comes within the development of physically based models of water erosion at the field scale. The objective is to build a numerical model (PSEM_2D, Plot Soil Erosion Model) coupling the mechanisms of infiltration, overland flow and erosion. The selected parameterizations are first implemented in the model. A preliminary evaluation using data of the literature gives acceptable results and highlights the usefulness of such a tool for studying the transfer of water and sediment. The study then focuses on the processes of rill erosion. Data from an American database on particle-size distribution of exported sediment, hydraulics and erosion regimes in rills are analysed. The results reveal that different behaviours may be distinguished depending on the soil texture. A comparison between the observed data and the results of PSEM_2D is carried out. The transport capacity formulae of Low (1989) and Govers (1992) give the best results. The detachment model allows reproducing the erosion regimes but reaches its limits when deep rills are forming. An experimental study in a 3 m long flume is undertaken to improve the parameterization of the transport of particles. Suspension and bed load transport are distinguished based on the size and density of the particles. Finally, PSEM_2D is used for a case study on water erosion. 192 simulations are run over a 100 m² plot for different conditions of rain, run-on, topography and soil properties. The results are examined at the outlet of the plot and within the plot divided in 5 zones along the slope length., Cette étude s'inscrit dans le développement de modèles à base physique de l'érosion hydrique à l'échelle des versants. L'objectif est la construction d'un modèle numérique (PSEM_2D, Plot Soil Erosion Model) couplant les mécanismes d'infiltration, de ruissellement et d'érosion. Les paramétrisations sélectionnées sont implémentées dans le modèle. Une première évaluation à partir de données de la littérature donne des résultats satisfaisants et montre l'intérêt d'un tel outil pour l'étude des transferts d'eau et de particules. L'étude se concentre ensuite sur les processus de l'érosion concentrée. L'analyse d'une base de donnée américaine portant sur la distribution granulométrique des particules exportées, l'hydraulique et les régimes d'érosion dans des rigoles révèle l'existence de différents comportements fonction de la texture des sols et sert de base à une comparaison avec PSEM_2D. Les formules de capacité de transport de Low (1989) et de Govers (1992) donnent les meilleurs résultats. Le modèle d'arrachement permet de reproduire les régimes d'érosion mais atteint ses limites quand des rigoles trop profondes se forment. Une étude expérimentale dans un canal de 3 m de long est menée pour améliorer la paramétrisation du transport de particules en distinguant transport en suspension et charriage en fonction en particulier de la taille et de la densité des particules. Enfin, le modèle numérique est utilisé pour une étude de cas de l'érosion hydrique sur une parcelle de 100 m² pour différentes configurations hydrologiques, topographiques et pédologiques. Les résultats sont analysés à l'exutoire de la parcelle et le long d'une toposéquence de 20 m de long divisé en cinq tronçons.

Après une rapide synthèse des processus contrôlant le ruissellement et l'érosion, l'influence des pratiques agricoles est présentée à deux échelles : la parcelle agricole et le bassin versant. Au niveau de la parcelle, les pratiques agricoles déterminent la nature et la densité du couvert végétal ou des résidus de récolte protégeant le sol de l'impact des gouttes de pluie et ralentissant la vitesse du ruissellement. Parallèlement, ces pratiques déterminent une succession d'actions mécaniques sur le sol conduisant soit à un ameublissement ou soit à un compactage du sol. L'ameublissement favorise l'infiltration, mais également l'érosion, tandis que le compactage favorise le ruissellement, mais limite l'érosion. Au niveau du bassin versant, les pratiques agricoles mises en oeuvre à l'échelle de la parcelle fixent la distribution spatiale de surfaces émettrices d'un ruissellement et de surfaces ayant un sol à faible cohésion. Leur position relative le long d'un réseau de collecteurs permet d'expliquer la localisation et l'intensité de l'érosion. Cette structure hydrographique du bassin versant évolue au cours du temps sous l'action du climat et des pratiques agricoles. L'étude des effets des pratiques agricoles à l'échelle du bassin versant impose le recours à la simulation numérique à l'aide de modèles d'érosion adaptés. / We first review the processes controlling runoff and erosion and then examine the influence of agricultural practices on these phenomena on the scale of the agricultural field and the cultivated catchment. Agricultural practices determine the kind and density of plant and mulch cover in a given field. The cover protects the topsoil from rainfall and reduces the runoff speed. At the same time, agricultural practices are associated with a succession of mechanical actions on the soil that can cause fragmentation and compaction. These actions have opposite effects. Fragmentation increases the infiltration rate, but also the risk of erosion, while compaction increases the runoff rate, but reduces the risk of erosion. The agricultural practices used on each field determine the spatial distribution of areas able to produce runoff in a catchment area, and the areas susceptible to erosion. The relative position of an area along the runoff collector network determines the location and risk of erosion. This catchment hydrographic structure changes under the combined effects of climate and agricultural practices. Understanding the effects of agricultural practices on the catchment require the use of digital simulations with appropriate erosion models.

In the region of the basaltic plateau in Southern Brazil, problems of runoff and erosion on the deep ferrallitic soils are becoming increasingly recognized. Land use change from conventional tillage using disk plough to no-tillage on residues without terracing occurred at the beginning of the 1990s and it spread very quickly. Measurements of runoff and sediment concentrations on 1 m2 plots receiving natural rainfall and simulated rainfall under different crops with different stages of growth and different tillage systems, field surveys and measurements of rills and gullies in nested experimental catchments indicate a relative decrease of runoff on slopes but an increase of subsurface flow, and a marked decrease of sheet and rill erosion and soil loss from plot to catchment scales. Nevertheless, the extension of parts of the gully system is still continuing, strongly inftuenced by extreme rainfall.

L'analyse des différents facteurs de dégradation du milieu naturel dans le sud Saloum (Sénégal) met en évidence le rôle majeur du ruissellement dans les processus actuels. Des études, menées en mode synchronique ou diachronique, permettent de quantifier les flux en présence à l'échelle de la surface élémentaire ou de la parcelle de culture. La variabilité spatiale des états de surface le long d'une toposéquence représentative explique, en grande partie, les différentes conditions de genèse du ruissellement rencontrées. Cependant, l'évolution du couvert végétal durant la saison des pluies et son interaction avec les techniques culturales influencent l'aptitude du sol au ruissellement. Un modèle empirique de détermination des lames ruisselées est élaboré mais son utilisation est limitée par la forte variabilité spatiale des caractéristiques des croûtes sableuses superficielles. Leur comportement physique et hydraulique est décrit à l'aide de quelques exemples. Ces éléments de diagnostic permettent d'établir les principaux objectifs dévolus à une gestion du ruissellement à l'échelle de la parcelle agricole. Des techniques d'aménagement sont mises en place sur deux bassins versants élémentaires (2,5 ha). Leur influence est étudiée grâce à une analyse comparative des paramètres hydrologiques et agronomiques avant et après aménagement.

Les fonctions de production du ruissellement établies sur parcelles élémentaires, suivies en mode synchrone sous pluie simulée, et en diachrone sous pluies naturelles, ont été transposées à l'échelle du champ (3 000 m2) et du bassin versant (18,1 km2). L'étude sur le "Champ" a permis la décomposition de l'hydrogrammes global de crue en hydrogrammes partiels, représentatifs des deux aires participantes du bassin. Les volumes ruisselés sur chaque aire participante ont pu être calculés par les fonctions de production établies sous pluie simulée. (Résumé d'auteur)