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

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

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

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

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

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

Méthodologie - le modèle Seneque Riverstrahler La chaîne de modélisation Seneque/Riverstrahler - MIRO Réseau hydrographique 2 Pk Pk 1 1 2 1 1 2 1 3 2 1 0 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

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

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?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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?

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 2 000 équivalents habitants. Pour les agglomérations de plus de 10 000 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!

II - Scénarios pour le futur - DERU Achèvement de la mise en place de la DERU 940 Flux N = 980 (kgn/km²/an) Flux N = 1895 1870 (kgn/km²/an) Flux N = 1380 (kgn/km²/an) 1220

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

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

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) 1220 200 1870 420 520 bas intrants

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»

Récapitulons!

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

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