peut-on prévoir les risques?

Transcription

1 Avec la participation i de l Tassement des sols agricoles et forestiers : peut-on prévoir les risques? Guy RICHARD INRA-EA Science du Sol Orléans Coordinateur du projet DST (ADD et GESSOL)

2 La stratégie de protection des sols dans l UE L eau L air Menaces reconnues Diminution de la MO Tassement Salinisation Agriculture, Erosion Contamination Imperméabilisation Glissement de terrain Inondations (COM179/2002) Industrie e, Urbanis sation Le vivant CE (COM231/2006)

3 La stratégie de protection des sols dans l UE L eau L air Menaces reconnues Diminution de la MO Tassement Salinisation Agriculture, Erosion Contamination Imperméabilisation Glissement de terrain Inondations (COM179/2002) Industrie e, Urbanis sation Le vivant CE (COM231/2006)

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5 Tassement = une densification du sol, par compression et cisaillement, qui se traduit par une ornière

6 Tassement = une diminution de la porosité structurale

7 Porosité structurale Porosité texturale = Tassement = une diminution de la porosité structurale

8 Conséquences du tassement sur les propriétés des sols Augmentation de la résistance mécanique : <0 Enracinement <0 Travaillabilité <0 Détachement, Erosion Diminution de l infiltrabilité : >0 Ruissellement Diminution i de l aération : >0 Emissions de N2O

9 Conséquences du tassement sur les propriétés des sols Des conséquences du tassement sur des propriétés essentielles des sols qui affectent l ensemble des fonctions des sols Comment estimer les risques de tassement?

10 Les étapes : 1. Définir un sol tassé à partir de la relation entre le niveau de compacité et le degré d altération des fonctions des sols 2. Définir les conditions pour atteindre ce niveau de compacité en fonction de l état du sol (teneur en eau) au moment du passage des engins et les caractéristiques de ces engins 3. Calculer la fréquence d atteinte des teneurs en eau critiques 4. Spatialiser l ensemble de la démarche = paramétrer les modèles sur l ensemble du territoire

11 Les étapes : 1. Définir un sol tassé à partir de la relation entre le niveau de compacité et le degré d altération des fonctions des sols 2. Définir les conditions pour atteindre ce niveau de compacité en fonction de l état du sol (teneur en eau) au moment du passage des engins et les caractéristiques de ces engins 3. Calculer la fréquence d atteinte des teneurs en eau critiques 4. Spatialiser l ensemble de la démarche = paramétrer les modèles sur l ensemble du territoire

12 ENTREES - Climat - Profil de sol (masse volumique, infiltrabilité ) - Techniques culturales l (semis, fertilisation ) SORTIES - Rendement - Teneur en eau du sol - Flux d eau et d azote

13 ENTREES - Climat - Profil de sol (masse volumique, infiltrabilité ) - Techniques culturales l (semis, fertilisation ) SORTIES - Rendement - Teneur en eau du sol - Flux d eau et d azote

14 Rendement moyen sur 20 ans (t/ha) t/ha masse de la couche travaillée Masse volumique de la couche travaillée (t/m 3 ) Ble cnt Mais CNT

15 Flux du N2O annuel moyen sur 20 ans (potentiel ti du sol : 16 kg N/ha/jour /j sans réduction du N2O en N2) kgn N/ha/an masse volumique de la couche travaillée Masse volumique de la couche travaillée (t/m 3 ) Ble CNT Mais CNT

16 Rendement t/ha masse de la couche travaillée kgn/ha/an Flux de N2O annuel masse volumique de la couche travaillée Ble cnt Mais CNT Ble CNT Mais CNT Tassement critique : q masse volumique > 1,45 t/m3 (sol de limon) sur 5-15 cm d épaisseur Indice des vides structuraux < 0,15 m3/m3

17 Les étapes : 1. Définir un sol tassé à partir de la relation entre le niveau de compacité et le degré d altération des fonctions des sols 2. Définir les conditions pour atteindre ce niveau de compacité en fonction de l état du sol (teneur en eau) au moment du passage des engins et les caractéristiques de ces engins 3. Calculer la fréquence d atteinte des teneurs en eau critiques 4. Spatialiser l ensemble de la démarche = paramétrer les modèles sur l ensemble du territoire

18 Modèle de déformation : COMPSOIL Profil de masse volumiqu ue Profonde eur de l o ornière d 1 1.Contraintes en surface Caractéristiques de l engin (charge, dimensions des pneus et pression de gonflage) d σ 2 2 2P 2.Propagation des contraintes t σ 1 σ 3 d i 3.Résistance mécanique du sol Type de sol Humidité Masse volumique initiale d n z

19 Chantiers Charge (t) Diamètre (mm) Largeur (mm) Pi (bar) Aire de contact (m²) Contrainte (kpa) Préparation Epandage Récolte

20 Chantiers Charge (t) Diamètre (mm) Largeur (mm) Pi (bar) Aire de contact (m² ) Contrainte (kpa) Préparation Epandage Récolte

21 Chantiers Charge (t) Diamètre (mm) Largeur (mm) Pi (bar) Aire de contact (m² ) Contrainte (kpa) Préparation Epandage Récolte Simulation de COMPSOIL Mons Labour_40 kpa situations tassées situations simulées 49 sique de l'horizon 0-0 cm (%) humidité mass humidité massique de l'horizon cm (%)

22 Les étapes : 1. Définir un sol tassé à partir de la relation entre le niveau de compacité et le degré d altération des fonctions des sols 2. Définir les conditions pour atteindre ce niveau de compacité en fonction de l état du sol (teneur en eau) au moment du passage des engins et les caractéristiques de ces engins 3. Calculer la fréquence d atteinte des teneurs en eau critiques 4. Spatialiser l ensemble de la démarche = paramétrer les modèles sur l ensemble du territoire

23 Risque de tassement : Critère de «risque» pour un passage Il y a risque si plus de 2 jours sur 3 présentent une teneur en eau > teneur en eau critique (fonction de l organisation du travail de chaque exploitation) Critère de «risque» pour une année Il y a risque si au moins un passage (préparation ou épandage ou récolte) présente un risque Critère de «risque» pour une série d année Calcul du pourcentage d années présentant un risque annuel Représentation par classes de risque: 0 à 25, 25 à 50, 50 à 75 et 75 à 100% Critère spatial Le risque représenté est celui qui occupe la plus importante superficie dans l UCS (carte des sols au 1/ e ).

24 Les étapes : 1. Définir un sol tassé à partir de la relation entre le niveau de compacité et le degré d altération des fonctions des sols 2. Définir les conditions pour atteindre ce niveau de compacité en fonction de l état du sol (teneur en eau) au moment du passage des engins et les caractéristiques de ces engins 3. Calculer la fréquence d atteinte des teneurs en eau critiques 4. Spatialiser l ensemble de la démarche = paramétrer les modèles sur l ensemble du territoire

25 Texture Climat Occupation du sol Pratiques

26 Texture Climat 917 Unités Typologique de Sol au 1/ e Propriétés hydriques (STICS) : méthode numérique Propriétés mécaniques (COMPSOIL) : mesures Occupation du sol Pratiques

27 Semis

28 Epandage

29 Récolte

30 Année

31 Climat actuel Climat futur (B2)

32 Tri-axial + Oedomètre Oedomètre

33 Le modèle économique AROPAj Artix Base de donnée Application Economiques Agronomiques : Simulations STICS : - Sols / Climat : - Création fichiers GROUPES-TYPES - Rendement d entrées - Cultures / d exploitation: - Marge Brute Variétés - Récupération des altitude, orientation résultats dans la BD technico-économqiue Cas 1 : 100% non tassé Cas 2 : 100% tassé Cas 3 : % tassé et % non-tassé : 1 culture 2 courbes Sols non-tassé (1) et tassé (2) marge brute et allocation des terres AROPAj A1, B1, t1 A2, B2, t2 Rdt N20 NO3 1 2 Q(N) Rdt, N2O, NO3 X X X X X N Régulation publique Ajustement (SAS) d une courbe exponentielle : A, B, t

34 Effets du tassement sur les marges brutes (toutes cultures) au niveau régional Ile de France (NT / MT) 8 7.3% 7.7% Variation de MB (%) % 58% 5.8% 6.0% 4.2% 0 MB région MB G1 MB G G1: Grandes cultures G2 : Polycultures-élevage

35 Evolution de l affectation des cultures à l échelle d une région (Ile de France) Sol non tassé Sol tassé NT2001_Picardie Cz Bt Betterave Colza 17% 0% Maïs Ma 7% Orge Oh 5% Bd 1% Bt Betterave 18% Maïs Ma 1% Oh Orge 2% Cz 2% TT2001_Picardie Colza Bd 1% Blé Bl 70% Blé 76%

36 Quantité de N2O émis en fonction du niveau de tassement des sols (Région Ile de France) Non tassé Très tassé Blé Année sèche Année humide Maïs Année sèche Année humide

37 Quantité de N2O émis (equivalent C02) en fonction d éventuelles taxes

38 Conclusion Le tassement, c est : - Une diminution de la marge brute de l ordre de 5% avec des conséquences négatives sur l environnement - Un risque directement lié à la combinaison «pluie» + «sol» (plutôt texture fine et moyenne/fine)

39 Conclusion (2/2) Trois directions à poursuivre : - Systématiser pour toutes les cultures - Intégrer les risques dans le temps à l échelle parcellaire - Mettre en place une démarche de «validation» à partir de mesures de l état des sols (programme RMQS du GIS SOL) et des propriétés éé fonctionnelles (projet PePSOL de l INRA)

40 Merci de votre attention. ti Merci à tous les participants au projet DST Inra, AgroParisTech, ENPC, Université Paris 6, Université La Rochelle, Arvalis, ITB, CIVC, ONF Merci aux programmes ADD et DST, à l INRA et à l ONF, aux Régions Centre et Picardie