# Dynamiques spatiales et temporelles des transferts de sédiments et de pesticides associés dans le Beaujolais viticole (projet Pulse)

Nadia Carluer, Mathieu Fressard

► To cite this version:

Nadia Carluer, Mathieu Fressard. Dynamiques spatiales et temporelles des transferts de sédiments et de pesticides associés dans le Beaujolais viticole (projet Pulse). Flux Polluants Ecosystèmes, ZABR, Oct 2023, Villeurbanne - Lyon, France. hal-04255661

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Submitted on 24 Oct 2023

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Public Domain
ZA
LTSER FRANCE

Zone
Atelier
BASSIN DU RHÔNE

graeie
PÔLE
EAU & TERRITOIRES

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# Séminaire scientifique
Flux polluants écotoxicologie et écosystèmes
5 octobre 2023 - Villeurbanne

Avec le soutien de :

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RÉPUBLIQUE
FRANÇAISE
Liberté
Égalité
Fraternité

agence
de l'eau

RHÔNE
MÉDITERRANÉE
CORSE

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# Dynamiques spatiales et temporelles des transferts de sédiments et de pesticides associés dans le Beaujolais viticole (projet Pulse)

Nadia Carluer. Équipe pollutions diffuses – INRAE UR RiverLy

Mathieu Fressard. Chargé de recherche – CNRS UMR 5600 EVS Lyon / CNRS UMR 6266 IDEES
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# Contexte et problématique de recherche

## Projet PULSE : Paysages, Particules, Pesticides (ZABR / AERMC)

Dynamiques spatiales et temporelles des transferts de sédiments et de pesticides
dans les bassins versants agricoles

* Quelles sont les modalités des transferts de sédiments et de contaminants depuis les parcelles vers les cours d'eau?

* Quels effets des aménagements et des pratiques agricoles sur la connectivité hydro-sédimentaire et les potentialités de transfert des pesticides?

* Quels effets des changements de pratiques / Changements d'occupation des sols et comment les anticiper ?

### Contexte du Beaujolais viticole

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Érosion des sols</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Pesticides</figcaption></figure>

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Déprise agricole</figcaption></figure>

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Qualité de l'eau</figcaption></figure>
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# Suivi des transferts sédimentaires à trois échelles emboitées

## Site Atelier Ardières Morcille (SAAM) : Parcelle (0.3 ha) / Sous bassin (3.3 km²) / Bassin (142 km²)

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# Suivi des transferts sédimentaires à trois échelles emboitées

## Contexte hydrologique des années de mesure (2000-2022)

Pluviométrie : années contrastées, variabilité mensuelle prononcée :
⇒ Erosivité mensuelle très variable

• 2020-2021 = 746 mm

• 2021-2022 = 539 mm

• Moy 2002-2020 = 730 mm

• 2020-2021 assez peu érosive : 1 077 MJ.mm.ha⁻¹

• 2021-2022 érosive : 1 348 MJ.mm.ha⁻¹

• Moy 2002-2020 = 1 086 MJ.mm.ha⁻¹

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Débits forts en moyenne entre décembre et mars

Débits (+) : janvier, février, mai, juillet et décembre 2021

Débit (-) : de mars à août 2022
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# Suivi des transferts sédimentaires à trois échelles emboitées

## Bilan sédimentaire aux trois échelles

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### Bilan sédimentaire par station (tonnes)

<table><thead><tr><td>Station</td><td>2020-2021</td><td>2021-2022</td></tr></thead><tbody><tr><td>St-Joseph</td><td>0.97</td><td>0.48</td></tr><tr><td>Versauds</td><td>141.9</td><td>112.8</td></tr><tr><td>Pizay</td><td>6298.6</td><td>6949.5</td></tr></tbody></table>

### Saint Joseph

* Bac : 51-52 % des transferts annuels

* MES : 48-49 % des transferts annuels

## Un déphasage saisonnier parcelles – cours d'eau

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# Transfert particulaire de produits phytosanitaires

Suivi aux 3 échelles emboitées :

- en cours d'eau à 4 périodes (PAP, + préleveur automatique pour 2 événements)

- en sortie de parcelle pour 2 événements

Année 2022 très sèche et difficultés à échantillonner le même événement aux 3 échelles

Analyse de 34 molécules : 19 herbicides, 8 fongicides, 3 insecticides, 4 métabolites
Mise en relation avec les quantités appliquées (2018-2021), les caractéristiques des substances

7 molécules non détectées : peu ou pas appliquées, Koc faible (sauf aclonifen, LQ élevée)

8 molécules détectées mais non quantifiées : peu ou pas appliquée (< 0.2 g/ha), Koc et/ou DT50 faibles en général

19 molécules quantifiées, dont 4 herbicides et un fongicide interdits ou non appliqués sur la zone et 2 métabolites du diuron
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## Transfert particulaire de produits phytosanitaires. Concentrations observées

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Concentrations des substances quantifiées (ng/g sec), tous échantillons confondus
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# Transfert particulièrede produits phytosanitaires. Concentrations observées

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Les fortes concentrations semblent liées à une forte capacité d'adsorption et une longue demie-vie, mais pas de façon exclusive

Limite de quantification

Versauds

Pizay

Parcelle Saint Joseph

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Concentrations des substances quantifiées (ng/g sec), tous échantillons confondus
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# Transfert particulaire de produits phytosanitaires.

## Représentativité des observations

Pièges à Particules : Analyse des concentrations en Carbone organique particulaire, Azote total, éléments majeurs (PT, Na, K, Mg, Ca), granulométrie. Prise en compte des conditions hydrologiques (Q, turbidité) :

⇒ Caractériser les particules transportées sur les BV de la Morcille et de l'Ardières

⇒ Faire le lien avec leur capacité à participer au transfert particulaire de pesticides

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Au Pont de Pizay :

• C et N / autres éléments majeurs discriminants

• Matière organique d'autant plus « fraiche » (C/N) qu'en faible quantité, correspond aux conditions hydrologiques « élevées » : apports depuis les versants ?

• Pas de tendance visible de saisonnalité

⇒ Capacité de sorption des pesticides a priori moindre

⇒ Résultats similaires pour Versauds
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# Transfert particulaire de produits phytosanitaires.

## Représentativité des observations

Forts débits, forts
C/N, granulo élevée

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Fortes teneurs en
éléments majeurs

Fortes teneurs en
MO

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Echantillons « pesticides » bien répartis parmi l'ensemble des échantillons prélevés par PAP.

A priori, tendance antagoniste entre teneurs en MO élevées et fortes concentrations en pesticides
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# Transfert particulaire de produits phytosanitaires.

## Evaluation des quantités exportées sous forme particulaire

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Première estimation de la part des substances actives exportées sous forme particulaire en mai et juin 2021 rapportée aux quantités totales appliquées sur l'année (moyenne 2019-2021)

⇒ Evaluation à approfondir ; pour certaines substances, les taux d'exportation sous forme particulaire sont significatifs par comparaison aux taux d'exportation usuels en phase soluble
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# Modélisation des transferts de sédiments et de pesticides

## Modélisation transferts sédimentaires à l'échelle du bassin versant

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- Estimation des flux sédimentaires moyens à l'exutoire du bassin versant

- Spatialisation des zones sources de sédiments
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# Modélisation des transferts de sédiments et de pesticides

## Modélisation transferts sédimentaires à l'échelle du BV

### Facteur C : Couverture des sols

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Données de base : OSO théia 2020

Classification des vignes
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# Modélisation des transferts de sédiments et de pesticides

## Modélisation transferts sédimentaires à l'échelle du bassin versant

### Facteur C : Couverture des sols

C – RUSLE par classe de vigne ⇒ utile pour scénarisation

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Vigne enherbée

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Vigne partiellement enherbée
(1 rang sur 6)

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Vigne desnerpee

* Échantillonnage de 100 parcelles par type

* Buffer négatif de 5 mètres pour chaque parcelle

* Extraction des signatures spectrales Sentinel pour chaque parcelle
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# Modélisation des transferts de sédiments et de pesticides

## Modélisation transferts sédimentaires à l'échelle du bassin versant

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### Contribution au flux par classe d'occupation du sol

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### Scénario - enherbement 1 rang de vigne sur 6 :

- 10% sur l'érosion des sols

- -6% sur les transferts à l'exutoire
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# Modélisation des transferts de sédiments et de pesticides

## Modélisation à l'échelle du petit bassin versant : GeoMelba

Objectif : permettre d'évaluer ex-ante l'effet de changements de pratiques et d'aménagements sur l'érosion et les transferts de pesticides au sein d'un bassin versant

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# Modélisation des transferts de sédiments et de pesticides

## Modélisation à l'échelle du petit bassin versant : GeoMelba

Etat initial

Occupation
du sol

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Production de MES,
par m² en % du
potentiel maximal

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Taux d'abattement
des flux reçus

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Après aménagement

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Cours d'eau sans aménagement

Production de MES au m2
en fonction du potentiel maximal

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Pas de production

25 - 50% de la production max au m2

50 - 75% de la production max au m2

75 - 99% de la production max au m2

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Taux d'abattement du ruissellement de MES reçu par parcelle

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Pas de transfert

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Pas d'abattement

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Total (100%)

Taux d'abattement du ruissellement de MES reçu par linéaire

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Pas d'interception

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Pas d'abattement

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Très Faible (0-20%)

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Faible (20-40%)

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Moyen (40-60%)

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Elevé (60-80%)

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Très Elevé (80-99%)

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# Modélisation des transferts de sédiments et de pesticides

## Modélisation à l'échelle du petit bassin versant : GeoMelba

Etat initial

Après aménagement

Occupation du sol

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Comparaison entre les 2 scénarios (seuil 5%)

t de MES généré par
parcelle et atteignant
d'eau, relatif au max

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- Cours d'eau sans aménagement

ux de transfert

MES des parcelles

Pas de production

0% de la production max au m2

1 - 25% de la production max au m2

25 - 50% de la production max au m2

50 - 75% de la production max au m2

100% de la production max au m2
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## Conclusions - Perspectives

* Le projet PULSE a permis l'équipement du site atelier Ardière-Morcille pour le suivi des transferts sédimentaires et du transport particulaire de pesticides

* Persistance du transfert de substances actives qui ne sont plus appliquées ou de leurs produits de transformation sous forme particulaire

* Certaines substances actives sont exportées sous forme particulaire de façon significative

* L'approche par modélisation à 2 échelles emboitées permet (1) de sélectionner des zones prioritaires à l'échelle du bassin versant pour (2) tester des scénarios d'aménagement pour la réduction des transferts à échelle locale

* Poursuivre et pérenniser le suivi sédimentaire sur le SAAM

* Consolider l'évaluation des transferts de pesticides (formes soluble et particulaire) sur une année « normale »

* Déployer d'autres scénarios à l'échelle du bassin (effet des changements de pratiques sur la connectivité sédimentaire)

* Explorer d'autres scénarios d'aménagements à l'échelle du petit bassin versant
Merci pour leur appui sur le terrain et au laboratoire à :

Fanny Courapied,
Adrien Bonnefoy,
Fabien Thollet,
Léa Ruggieri
Jessica Pic
Matthieu Masson
Loïc Richard
Romain Marie
Céline Guillemain
Christelle Margoum ....