Le bassin versant de la Seine : Évolution passée et scénarios futurs

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1 Le bassin versant de la Seine : Évolution passée et scénarios futurs COLLOQUE DE RESTITUTION DE l'anr ACASSYA LES ATELIERS DU CRESEB Paul Passy, Gilles Billen, Josette Garnier Sisyphe CNRS Pleumeur-Bodou 14 juin 2013

2 Contexte - des algues indésirables Efflorescences d'algues indésirables en Manche Phaeocystis, à Ambleteuse Algues non siliceuses (Phaeocystis ou Dinophysis) 2 µm Phaeocystis, sur les côtes belges Organismes individuels trop petits et colonies trop grandes = Difficilement assimilables par la chaîne trophique supérieure Voire toxiques

3 Contexte - pourquoi sont-elles indésirables? Tourisme Écosystème Agriculture De nombreuses interactions entre de (très) nombreux acteurs avec des enjeux conflictuels Adduction d'eau Pêche Législation Épuration des eaux et plus encore

4 Contexte - le projet européen AWARE «Mettre en relation des citoyens, des scientifiques et des gestionnaires pour améliorer la santé des eaux côtières européennes» Scientifiques Public Public Scientifiques Gestionnaires Public Gestionnaires A Gestion traditionnelle Scientifiques Gestionnaires B Gestion adaptative À participation limitée Les schémas d'interaction existants C Gestion adaptative intégrée Schéma d'interaction plus efficace que vise le projet AWARE

5 Zone d'études - usage du sol N Escaut Somme Mer du Nord et «3S» Seine Somme Escault Seine Usage du sol : Escaut : plutôt urbain avec élevage intensif Somme : grandes cultures Urbain Seine : urbain au centre, grandes cultures et prairies et forêts sur les marges Terre arable Prairie Forêt Surface en eau 50 km Corine Land Cover 2006

6 Méthodologie - le modèle Seneque Riverstrahler La chaîne de modélisation Seneque/Riverstrahler - MIRO Réseau hydrographique 2 Pk Pk MIRO Pk Seneque/Riverstrahler Morphologie et ordination de Strahler Phaeocystis mer du Nord Dinophysis baie de Seine 1 Qualité de l'eau au sein du réseau hydrographique Contraintes hydro-climatiques Usage du sol et pratiques agricoles Pollutions ponctuelles (step, indus....) RIVE Développement algal en zone côtière N, P, Si apportés à la mer Efflorescences algales (Lancelot et al. 2001, 2007, 2011) Modélisation du continuum aquatique terre - mer

7 Problématique - la cascade de nutriments dans les bassins versants Les postes de la cascade de nutriments abordés dans cet exposé Fuites de nutriments de l'agriculture Agriculture Élevage Apports ponctuels urbains Si N Aquifère P Si N P Zones humides Rivières N P Si Annexes hydrauliques N P Si Estuaire Eutrophisation côtière Si N Zone côtière P

8 I - LA SITUATION PRÉSENTE AU REGARD DU PASSÉ, QUELLES ÉVOLUTIONS EN TERMES DE POLLUTIONS DIFFUSES ET PONCTUELLES DEPUIS 1984? Quels changements en termes de nutriments exportés à la mer? Quels impacts pour la zone côtière?

9 I - Évolution de la population Évolution des pollutions ponctuelles N P Effets contradictoires entre taux de raccordement en progression et meilleurs traitements en stations d'épuration

10 I Calcul des surplus d'azote Le bilan d azote des sols agricoles (intégré sur un cycle de rotation) Entrées = Fertilisation totale Sorties = Récolte Engrais de synthèse Contenu en azote des plantes récoltées Engrais organiques (compost, fumier, lisier, vinasses, ) Fixation symbiotique d N2 atm. (y compris les parties souterraines) Dépôt atmosphérique Surplus Lessivage Accumulation dans le pool de MO du sol Volatilisation ou dénitrification Établissement : - sur base d enquêtes détaillées à l échelle de l exploitation - sur base des statistiques agricoles à l échelle du territoire

11 I - Évolution des surplus dans le temps Surplus : Fertilisation VS Récolte Sources : statistiques agricoles

12 I - Évolution des surplus dans le temps Surplus : Fertilisation VS Récolte Ce qui est exporté par la récolte Si toute la fertilisation apportée est exportée sous forme de récolte Fertilisation apportée aux champs Sources : statistiques agricoles

13 I - Évolution des surplus dans le temps Surplus : Fertilisation VS Récolte Surplus azoté Sources : statistiques agricoles

14 I - Évolution des surplus dans le temps Surplus : Fertilisation VS Récolte Fertilisation ++, rendements + Sources : statistiques agricoles

15 I Relation fertilisation - récolte - surplus qualité de l'eau Application stricte des préconisations d équilibre de fertilisation du COMIFER Surplus calculés actuels incompatibles avec la production d'eau potable

16 I - Flux à la côte Flux N, P, Si à Poses N et Si d'origine diffuse = très sensibles à l'hydrologie Objectif OSPAR N non atteint

17 I - Flux à la côte Flux N, P, Si à Poses N et Si d'origine diffuse = très sensibles à l'hydrologie P d'origine ponctuelle = moins sensible à l'hydrologie Objectif OSPAR P atteint

18 I - Zone côtière Intensité des efflorescences de Phaeocystis en mer du Nord Evolution depuis 1984 Diminution de 60 millions de cellules à 30 millions % -7 5 % -5 0 Toujours largement au-delà du seuil d'un environnement sain (Lancelot et al 2009) -2 5 % Scénarios Réduction des surplus

19 I - Zone côtière Développement de Phaeocystis en mer du Nord Durée des efflorescences Diminution de 51 à 28 jours

20 II - QUELS SCÉNARIOS POUR LE FUTUR? Faut-il aller plus loin dans le traitement des eaux usées urbaines? Quelles sont les pistes de réduction des pollutions diffuses? Quelle amélioration de la zone côtière est-elle envisageable?

21 II - Scénarios pour le futur - DERU La «Directive sur les Eaux Résiduaires Urbaines» (DERU) Entre 1991 et 2005, objectif de traiter les eaux usées de toutes les agglomérations de plus de équivalents habitants. Pour les agglomérations de plus de équivalents habitants, obligation de réduire le phosphore de 90 % et l'azote de 70 %. En 2012, seules l'autriche, le Danemark et l'allemagne l'ont remplie!

22 II - Scénarios pour le futur - DERU Achèvement de la mise en place de la DERU 940 Flux N = 980 (kgn/km²/an) Flux N = (kgn/km²/an) Flux N = 1380 (kgn/km²/an) 1220

23 II - Scénarios pour le futur Bas intrants Pousser les scénarios à leur maximum, maximiser la réponse Thieu et al., 2009, mais avec l'année hydrologique 2006

24 II - Scénarios pour le futur Bas intrants Relation fertilisation récolte surplus en Agriculture Biologique Conventionnel Biologique Rendement légèrement plus faibles Efficience d utilisation de l N supérieure

25 II - Scénarios pour le futur Bas intrants Pousser le modèle à son maximum, parvenir au meilleur résultat possible bas intrants 940 Flux N (kgn.km-2.an-1) bas intrants

26 II - Scénarios pour le futur Effets sur Dinophysis Dinophysis algue toxique très présente en baie de Seine Réduction par 2 des Dinophysis avec le scénario «DERU» et par 20 avec le scénario «bas intrants»

27 Récapitulons!

28 Conclusions générales Les principaux résultats Entre 1984 et 2007 P N Phaeocystis DERU (stations d'épuration) Bas intrants d'n P N Phaeocystis Dinophysis P N Phaeocystis Dinophysis

29 Merci de votre attention Bennozh Doue Escaut Somme Seine Les 30 citoyens du projet AWARE