Diagnostic de ruissellement et d érosion des produits phytopharmaceutiques. Guide de terrain

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1 Diagnostic de ruissellement et d érosion des produits phytopharmaceutiques Guide de terrain

2 Introduction La réalisation d un diagnostic approfondi est indispensable pour proposer des solutions spécifiques et adaptées à une problématique. L objectif poursuivi ici est de comprendre le parcours de l eau dans les parcelles agricoles et le bassin versant afin de déterminer le niveau de risque de transfert des produits phytopharmaceutiques (PPP) par ruissellement et érosion vers les eaux de surface. Le diagnostic débute au niveau du bassin versant par la collecte de toutes les données disponibles (cartes, données climatiques, informations sur les pratiques agricoles, ). Le diagnostic au champ est ensuite nécessaire pour vérifier les données disponibles et procéder à une évaluation appropriée. La meilleure période pour réaliser ce diagnostic de terrain est l hiver ou le début du printemps. La méthode présentée dans ce guide se base sur l utilisation d arbres de décision et nécessite donc de caractériser la parcelle diagnostiquée selon plusieurs critères. Pour ce faire, vous trouverez dans ce guide une série de fiches techniques qui vous permettront de définir la texture du sol, de déterminer si une semelle de labour est présente ou si un phénomène de battance est observé, de vérifier si le sol comporte des traces d hydromorphie ou encore de déterminer la capacité de rétention en eau du sol. Cette caractérisation de la parcelle peut être réalisée préalablement avec l aide de la checklist reprise en page 2 ou être réalisée au fur et à mesure que l on avance dans un arbre de décision. Les arbres de décision permettent de définir une classe de risque pour la parcelle diagnostiquée. Pour chaque classe de risque, ce guide propose alors les mesures de réduction qui y sont associées. La première chose à faire pour pouvoir utiliser les arbres de décision est de définir si le terrain est adjacent ou non à un cours d eau. Si la parcelle est adjacente à un cours d eau, il vous faudra utiliser les arbres de décisions suivants : - un arbre de décision relatif au ruissellement par refus d infiltration et ; - un arbre de décision relatif au ruissellement par saturation en eau du sol. Il est recommandé de toujours utiliser conjointement ces deux arbres de décision sur le terrain, étant donné que les deux types de ruissellement peuvent en principe être observés conjointement. Le ruissellement par refus d infiltration se produit généralement lorsque des pluies intenses ont lieu au printemps et au début de l été alors que le couvert végétal est souvent encore clairsemé. Le ruissellement par saturation du sol est principalement observé après de longues périodes de pluie et lorsque l évapotranspiration est limitée, généralement durant l hiver. Dans ce cas, les sols finissent par être saturés en eau, ce qui en Europe se produit principalement depuis la fin de l automne jusqu au début du printemps. En présence de rigoles ou de ravines, un troisième arbre de décision devra être utilisé : - un arbre de décision relatif aux écoulements concentrés. Sur base de ces arbres de décisions, Les parcelles peuvent être classées en quatre catégories de risque : très faible / négligeable (vert), faible (jaune), modéré (orange) et élevé (rouge). Ce guide ne décrit que très brièvement les mesures de réduction du ruissellement et de l érosion proposées pour chaque catégorie de risque. Pour plus d'informations, se référer à la brochure: " Bonnes pratiques agricoles pour réduire la pollution des eaux par les produits phytosanitaires par ruissellement et érosion. " Cette méthode de diagnostic est basée sur les travaux effectués en France par ARVALIS - Institut du végétal et par l IRSTEA. Elle a été adaptée aux conditions des différents pays partenaires du projet TOPPS prowadis. 1

3 Checklist 1 Parcelle éloignée d un cours d eau Oui 2 Transfert des eaux de ruissellement vers l aval de la parcelle Impossible Oui mais ne rejoint pas un cours d eau 3 Ruissellement concentré visible Oui Oui, rejoint un cours d eau Si le terrain est adjacent à un cours d eau ou s il y a transfert des eaux de ruissellement vers l aval de la parcelle, continuez. 4 Texture du sol A déterminer sur base de la carte des sols et/ ou sur le terrain (Voir pages 6-7) Profondeur Texture 5 Perméabilité de la surface du sol A évaluer sur le terrain (Voir page 8) Faible Moyen Elevé 6 Pente A déterminer à l aide d une carte topographique Faible (<2%) 7 Caractéristiques du terrain Bas de pente, pas de drainage 8 Perméabilité du sol Semelle de labour, argile ou autre couche empêchant l infiltration de l eau dans le sol (Voir page 9) 9 Hydromorphie Vérifier la présence de traces de couleur verte/grise, de dépôts de fer/de manganèse avec des couleurs brun-rougeâtre / noire ou d une couche de sol moins perméable à l aide d une sonde (Voir page 10) 10 Capacité de rétention en eau du sol A évaluer sur base de la texture du sol et à l aide du tableau repris en page 11. Si du ruissellement concentré est visible, continuez. Moyen (2-5%) En amont, pente continue, pas de drainage Semelle de labour ou autre Oui <120mm Elevé (>5%) Présence d un réseau de drainage Semelle de labour et autre >120mm 11 Le ruissellement se concentre dans: les passages de roues 12 Ruissellement modérément concentré en *Thalweg= ligne qui rejoint les points les plus bas d'une vallée un angle du champ Rigole 13 Ruissellement fortement concentré? Pas de ravines dans le thalweg 14 Capacité d infiltration du sol de la zone tampon Faible une zone d accès au champ Thalweg* Ravines dans le thalweg Elevé 2

4 Distance au cours d eau La parcelle est éloignée d un cours d eau Distance au cours d eau Oui Transfert des eaux de ruissellement vers l aval de la parcelle Oui Les eaux de ruissellement atteignent un cours d eau Oui Utilisez les arbres de décision 1 et 2 Classe de risque T3 T2 T1 Arbre de décision N 1 : Risque de ruissellement par refus d infiltration Distance au cours d eau Perméabilité de la surface du sol Pente Classe de risque Parcelle adjacente à un cours d eau Faible Moyenne Elevée Forte (> 5%) Moyenne (2-5 %) Faible (< 2%) Forte (> 5%) Moyenne (2-5 %) Faible (< 2%) Forte (> 5%) Moyenne (2-5 %) Faible (< 2%) I7 I6 I5 I4 I3 I2 I3 I2 I1 3

5 Arbre de décision N 2 : Risque de ruissellement par saturation Distance au cours d eau Drainage Position topographique Perméabilité du sous-sol Capacité de rétention en eau (CRE) Classe de risque Semelle de labour et rupture de perméabilité Toutes les CRE S4 Pas de réseau de drainage Bas de pente (concave) / Fond de vallée Semelle de labour ou rupture de perméabilité Pas de semelle de labour et rupture de perméabilité Semelle de labour et rupture de perméabilité < 120 mm S4 >120 mm S3 < 120 mm S3 >120 mm S2 Toutes les CRE S4 Parcelle adjacente à un cours d eau En amont / Pente continue Semelle de labour ou rupture de perméabilité Pas de semelle de labour et rupture de perméabilité < 120 mm S3 >120 mm S2 < 120 mm S2 >120 mm S1 Semelle de labour et rupture de perméabilité Toutes les CRE SD3 Présence d un réseau de drainage Toutes positions Semelle de labour ou rupture de perméabilité Pas de semelle de labour et rupture de perméabilité < 120 mm SD3 >120 mm SD2 < 120 mm SD2 >120 mm SD1 4

6 Si présence d écoulement concentré : Le ruissellement n est pas produit dans la parcelle diagnostiquée Diagnostic de ruissellement concentré et d érosion Le ruissellement provient d une zone située en amont dans le bassin versant Le ruissellement se concentre dans les passages des roues Le ruissellement se concentre dans un angle du champ Le ruissellement se concentre dans une zone d accès au champ Classe de risque C1 C2 C3 C4 Le ruissellement est produit dans la parcelle diagnostiquée Le ruissellement est modérément concentré en rigoles Le ruissellement est modérément concentré en thalweg Absence de sol hydromorphe Absence de sol hydromorphe Sol hydromorphe Sol hydromorphe C5 C6 C7 C8 Ruissellement fortement concentré Ravines dans le thalweg Pas de ravine dans le thalweg Forte capacité d infiltration du sol de la zone tampon Faible capacité d infiltration du sol de la zone tampon C9 C10 C11 5

7 Détermination de la texture du sol Placez un peu de terre dans la paume de votre main. Ajoutez-y un peu d'eau et pétrissez la terre. Le sol ne doit pas être trop humide ni trop sec. Oui Parvenez-vous à former une boule avec la terre? Le sol est-il trop sec ou trop humide? Sable Oui A l aide de votre pouce et de votre index, aplatissez la boule de terre en l étirant (voir figure ci-contre) de manière à former un ruban. Parvenez-vous à former un ruban? Sable limoneux Oui Le ruban se romptil avant d atteindre 2.5 cm? Le ruban se romptil avant d atteindre 5 cm? Le ruban atteint-il + de 5 cm avant de se rompre? Oui Oui Oui Prenez un petit morceau de terre en main, mouillez le bien et étalez-le dans votre paume avec un doigt. Comment qualifieriez-vous la texture? Granuleuse comme du sucre Limon sableux Argile sableuse Argile légère Très douce Limon sableux lourd Argile Argile lourde Les 2 à la fois Limon Argile Argile lourde sableuse 6

8 Triangle des textures belge 7

9 Perméabilité de la surface du sol 1. Déterminer la texture (p6-7) de la couche superficielle du sol 2. Observer s il y a de la battance Exemples de sols battants (phénomène de battance): couches Perméabilité faible Battance ou Sols argileux et limoneux (>30% argile, < 30% sable) ou Argile gonflante (> 25% klei) Perméabilité élevée Pas de battance et Sols sableux et limono-sableux (< 20% argile, > 65% sable) ou Sols limoneux (sable + limon > 65%), nombreux agrégats et taux de matière organique > 3% Perméabilité moyenne Pas de battance et Textures autres que celles énumérées ci-avant 8

10 Perméabilité du sol 1. Déterminer la texture du sol 2. Déterminer si une semelle de labour est présente La présence d une couche compactée dans le sol (semelle de labour) peut être facilement détectée en y enfonçant une tige métallique. Le fait de rencontrer une résistance à la pénétration, à une certaine profondeur, en plusieurs points, indique la présence d une semelle de labour. Lorsque des mesures précises de la résistance à la pénétration d un sol doivent être réalisées, un pénétromètre sera utilisé. La résistance du sol augmente lorsque le sol s assèche, par conséquent, il est préférable de déterminer la compaction d un sol lorsque celui-ci est assez humide (capacité au champ). Sonde métallique Pénétromètre Source: Bodemverdichting in de landbouw vermijden en herstellen, Prosensols,

11 Hydrmorphie Un sol hydromorphe est un sol qui montre des marques d une saturation en eau périodique généralement causée par des fluctuations de niveau d une nappe phréatique ou par la présence de couches de sol peu perméables (argile, marne, couche de sol compactée) qui ralentissent l infiltration de l eau. Indicateurs: Taches d oxydation de couleur rouille dominante, avec parfois des dépôts de fer et de manganèse (petits points noirs): Stockage d eau temporaire de plusieurs semaines à plusieurs mois par an. (Présence d une nappe qui remonte périodiquement) Présence de taches bleu gris à vertes qui correspondent au fer à l état réduit : Présence d eau permanente ou quasi permanente 10

12 Capacité de rétention en eau du sol (CRE) 1. Déterminer la texture du sol sur une profondeur de 1 mètre. 2. Calculer la capacité de rétention en eau du sol (CRE) au moyen du tableau repris ci-dessous. Texture de sol Belgique Code CRE (mm d eau par cm de sol) 1 Sable Z Sable argileux S Sable limoneux Limon sableux léger P Limon sableux L Limon sableux lourd Limon très léger A Limon léger Limon lourd Argile limoneuse E Argile légère Argile Argile sableuse Argile lourde U Argile très lourde Argile lourde sableuse 1.70 Exemple: Couche 1 Couche 2 Texture de sol Limon sableux Argile légère Profondeur (Epaisseur) 50 cm 50 cm CRE (mm/cm) CRE totale sur 1 mètre de profondeur = (1,35 mm/cm x 50 cm) + (1,70 mm/cm x 50) = 152,5 mm Si CRE > 120 mm Risque de ruissellement de produits phytopharmaceutiques négligeable 11

13 1. Parcelle éloignée d un cours d eau Mesures de réduction T1 T2 T3 Maintenir sur la parcelle les bonnes pratiques agricoles susceptibles de réduire au maximum le ruissellement et l'érosion. Maintenir les bonnes pratiques agricoles sur la parcelle afin de réduire au maximum le ruissellement et l érosion. Si le ruissellement est important, le gérer à la source (au sein de la parcelle) pour éviter le transfert de ruissellement vers la parcelle située en aval. Si le transfert du ruissellement vers la parcelle située en aval n est pas acceptable, agir comme si la parcelle était adjacente au cours d eau dans le logigramme. Réduire le ruissellement à la source à l aide de mesures intra-parcellaires et/ou de zones tampons en bordure de parcelle OU favoriser l infiltration de l eau dans la parcelle située en aval en mettant en œuvre des zones tampons, des structures de rétention/infiltration), en concertation avec les agriculteurs du bassin versant. Si le ruissellement est important, le réduire à la source pour en éviter le transfert vers la parcelle située en aval. Sol gelé : créer des zones tampons (haies, terrains boisés) et/ou des zones humides en travers de la pente ou le long des cours d eau 2. Parcelle adjacente à un cours d eau I1/S(D)1 I2/S(D)2 I3/I5/S(D)3 I4/I6/I7/S(D)4 Maintenir les bonnes pratiques agricoles sur la parcelle afin de réduire au maximum le ruissellement et l'érosion. Réduire le ruissellement à la source à l aide de mesures intra-parcellaires adaptées. Si ce n est pas possible, envisager de créer des zones tampons (en bordure de parcelle ou intra-parcellaires). Réduire le ruissellement à la source en mettant en œuvre toutes les solutions intra-parcellaires adaptées. Recourir à des zones tampons (intra-parcellaires ou en bordure de parcelle) ou à des mesures paysagères adaptées (zones tampons dans les thalwegs, structures de rétention), en particulier dans les parcelles en cultures de printemps, ou lorsque les solutions intra-parcellaires ne sont pas possibles. Réduire au maximum les risques de ruissellement et d érosion en combinant toutes les mesures adaptées, dans la parcelle (zones tampon, solutions paysagères, structures de rétention) et en bordure de parcelle (zones tampon), pour obtenir une efficacité maximale. 12

14 Catégories de mesures Mesures d atténuation des risques très faibles Solutions proposées pour un risque faible Solutions proposées pour un risque moyen Solutions proposées pour un risque élevé Gestion du sol Eviter le compactage du sol en surface (battance) : écrouter Eviter le compactage en profondeur : sous-soler Lit de semence grossier Augmenter le taux de MO du sol Gérer les traces de roues Travailler selon les courbes de niveau Réduire l intensité du travail du sol Réduire le travail du sol (non labour) Pratiques culturales Rotations culturales longues (cultures d hiver/cultures de printemps) Implanter des cultures intermédiaires (couverture du sol) Maintenir les résidus végétaux du précédent Semer des cultures intermédiaires efficaces Agrandir les tournières Procéder au double semis dans les zones les plus exposées au risque Pratiquer la culture en bandes Zones tampons végétalisées Aménager les zones d accès aux parcelles Utiliser des zones tampons rivulaires Utiliser des zones tampons en bordure de parcelle Réduire la longueur de la parcelle au moyen d une zone tampon intra-parcellaire Créer une zone tampon dans le talweg Établir des zones tampons sous forme de haies/terrains boisés Structures de rétention Construire des fascines Mettre en place un fossé végétalisé de rétention / infiltration Aménager des zones humides artificielles/des bassins de rétention Utilisation adaptées des PPP Adapter le produit et sa dose d application Irrigation optimisée Optimiser les tours d eau et les quantités d eau apportées 13

15 3. Ruissellement par écoulement concentré C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 C11 Tenter de prévenir et réduire le ruissellement concentré à la source en amont dans le bassin versant. Réaliser un audit du risque de ruissellement dans la parcelle où le ruissellement trouve son origine. Mettre en place des zones tampons et des structures de rétention pour intercepter tout ruissellement éventuel concentré en aval. Aménager les passages de roue perpendiculairement au sens de la pente. Pratiquer le double semis dans les tournières. Agrandir les tournières. En sol non hydromorphe : créer des zones tampons végétalisées à l angle du champ. En sol hydromorphe : mettre en place des digues en bordure de parcelle et construire des bassins de rétention. Réduire le compactage du sol et mettre en place des zones tampons dans les zones d accès au champ pour améliorer la capacité d infiltration du sol. Mettre en place une zone tampon en bordure de parcelle ou, implanter des structures de rétention (fascines, haies/bocages), réduire la taille de la parcelle à l aide d une zone tampon intra-parcellaire. Aménager une zone tampon en bordure de parcelle (prairie humide) et/ou une zone humide de grande dimension. Réduire la taille de la parcelle au moyen d une zone tampon intra-parcellaire. Pratiquer le double semis, créer ou agrandir une zone tampon végétalisée dans le thalweg (en bas du champ), ou un fossé végétalisé. Construire des structures de rétention (bassin de rétention et zone humide). Réduire la longueur de la pente en amont, à l endroit où le ruissellement concentré trouve sa source, en pratiquant une culture en bandes et en créant une zone tampon intra-parcellaire. Augmenter la capacité d infiltration du sol grâce à la réduction du travail du sol (voire le non labour) et ralentir l écoulement de l eau. Mettre en place dans le talweg des zones tampons, des structures de rétention et des prairies humides Combler les rigoles, créer ou agrandir des zones tampons végétalisées déjà installées, pratiquer le double semis, construire des structures de rétention telles que des fascines et des zones tampons à base de haies. Réduire la longueur de la parcelle au moyen de zones tampons intra-parcellaires. Procéder à un diagnostic des parcelles en amont et y appliquer le cas échéant les mêmes solutions. Revoir les pratiques culturales et envisager une autre utilisation des parcelles à problèmes. Combler les ravines, créer ou agrandir des zones tampons dans le thalweg, mettre en place des fossés végétalisés ou des bassins de rétention et d infiltration. Réduire la longueur du champ au moyen de zones tampons intra-parcellaires. Procéder à un diagnostic des zones en d amont où pourront être mises en œuvre les solutions proposées. Combler les ravines, créer ou agrandir la zone tampon dans le thalweg (prairies humides), aménager une zone humide ou un bassin de rétention. Implanter des fascines pour disperser l eau et ralentir son écoulement. 14

16 Notes 15