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Indicateurs agroenvironnementaux adaptés à la gestion de projets ciblés sur la prévention de la pollution diffuse par le phosphore

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2004
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La réduction des apports de phosphore (P) de sources agricoles diffuses est une priorité environnementale pour la baie Missisquoi, un plan d’eau partagé par la province de Québec et l’état du Vermont, sérieusement affecté par la prolifération de cyanobactéries. Les objectifs d’un projet de recherche initié en 1997 dans le bassin versant du ruisseau au Castor (11 km2) étaient de 1) décrire le système de transfert du P dans le bassin versant au moyen de descripteurs du paysage et des systèmes de production agricole et 2) évaluer l’effet d’un aménagement hydro-agricole du bassin sur le transfert du P. Une étude réalisée sous pluie simulée sur un réseau de 36 parcelles implantées sur les trois séries de sol dominantes du bassin a démontré un degré élevé d’interaction entre le couvert végétal (sol nu vs. prairie), l’apport d’engrais de ferme et les propriétés physico-chimiques des sols sur l’exportation du P et sa biodisponibilité. L’analyse de variance indique que les contributions des traitements et interactions à l’explication de la variabilité de la concentration en P total du ruissellement suit l’ordre suivant : Type de sol > Couverture du sol > Sol X Couverture du sol > Amendement au lisier. A l’échelle du bassin versant, les exportations annuelles de P total et de P réactif soluble se sont chiffrées, en moyenne, à 1,53 et 0,65 kg-P ha-1, respectivement, pour la période de suivi de six ans. La distribution temporelle des exportations de P fut épisodique. La plus large part des exportations demeure associée aux débits de pointe, à la faveur de conditions de ruissellement de surface associées à la fonte des neiges et aux précipitations sur sol gelé ou saturé à la fin de l’hiver et tôt au printemps. En régime d’écoulement de base, la relation débit-concentration en P du ruisseau indique que les contributions ponctuelles comptent pour 3 à 11% du total des exportations annuelles de P. En conditions de débits élevés du ruisseau, la forte biodisponibilité et la dominance de la forme particulaire du P exporté témoignent de mécanismes de stockage et de transformation dans le réseau hydrographique, de même que d’un transport significatif du P par les voies souterraines. L’analyse de covariance des observations de qualité de l’eau, utilisant le débit comme co-variable, a mis en relief un contrôle hydrologique, lié aux particularités du paysage, de même qu’une influence de la gestion des engrais de ferme sur la mobilité du P. Une réduction significative de l’ordre de 25% de la concentration en P total pondérée pour le débit des crues du ruisseau est associée à l’aménagement de bandes riveraines et de structure de captage du ruissellement le long de la branche principale du ruisseau.
Reduction of non-point source phosphorus (P) related to agricultural land use has been identified as a priority for Missisquoi Bay, a water body impaired by cyanobacteria blooms and shared by Quebec province, Canada, and Vermont state, USA. The objectives of a research initiated in 1997 within the Beaver experimental watershed (11 km2) were 1) to describe the non-point source P transfer to the aquatic ecosystem through landscape and agricultural production systems descriptors and 2) to evaluate the effectiveness of surface runoff management on P transfer. A simulated rainfall study conducted on an array of 36 runoff plots deployed on three benchmark soils of the watershed demonstrated the high level of interaction among cropping (tilled vs hay) and manure treatment and the site-specific influence of soil physical and chemical properties on P export and bioavaibility. Variance analysis indicated significant contributions of treatments in explaining total P concentration in runoff as follows: Soil type effect > Cropping effect > Soil*Cropping interaction > Manure effect. Annual exports of dissolved reactive P and total P averaged 0.65 and 1.53 kg-P ha-1, respectively, over the six years watershed monitoring period. These export loads were temporally episodic in nature and occurred dominantly during peak stream flow events and under late-winter/early-spring conditions when overland runoff was generated through snowmelt or precipitation on thawing or saturated soils. Under base flow conditions, the flux-stream discharge relationship indicated that P point sources contributed between 3 to 11% of annual exports. During elevated stream flow conditions, high bioavailability and particulate ratio of P exports indicated in-stream P storage and transformation mechanisms, as well as a significant contribution of subsurface P transport to the main stream channel. Covariance analysis of water quality data using stream flow as a covariate highlighted a landscape-driven hydrologic control on the spatial pattern in P transfer, as well as an influence of manure P sources management. Temporal trend in water quality from the downstream station also indicated a 25% reduction in total P flow-weighted concentration during high flows in response to the establishment of riparian buffers and catch basins along the stream main stem.
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thèse de doctorat